DE2208602A1

DE2208602A1 - Trockenkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2208602A1
Application number: DE19722208602
Authority: DE
Inventors: Pulin Kumar Poona Maharashtra Dutta (Indien)
Original assignee: Plessey Handel und Investments AG
Current assignee: Plessey Overseas Ltd
Priority date: 1971-03-02
Filing date: 1972-02-23
Publication date: 1972-09-21
Also published as: GB1373812A; FR2128450A1; IT948756B; FR2128450B1; US3731130A

Description

Trockenkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft Trockenkondensatoren vom Wickelfilmtyp sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

In solchen Kondensatoren sind die Elektroden als sehr dünne metallisierte Überzüge auf dünnen Kunst stoff materialien, beispielsweise einem Polypropylenfilm, ausgebildet und die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten Kondensator des oben angegebenen Typs, der einen guten Schutz für die Wickelfilmeinheit liefert.

Erfindungsgemäß ist die Wickelfilmeinheit (wound-film unit), die aus einer durch festes spiralförmiges Aufwickeln eines Filmes mit aufgedampften oder anderweitig aufgebrachten Elektroden gebildeten Patrone bzw. Hülse besteht, von einer unter Vorspannung stehenden Hülle umgeben, die aus einer Hülse aus einem in der Wärme schrumpfbaren Kunststoffmaterial besteht. Die Hülle ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie nicht nur den Umfang der Wickelfilmeinheit umschließt, son-

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dem sich über die sogenannte Abdeckplatte (Rost) hinaus erstreckt, die normalerweise in Wickelfilmkondensatoren vorgesehen ist und durch welche sich die Anschlußdrähte zu den Anschlüssen erstrecken und die als Träger für die Anschlußdrähte und als Schutz ihres Anschlusses an die Elektroden dient, wobei die hülsenähnliche Hülle auch im vorgespannten Umfangskontakt mit dieser Abdeckplatte geschrumpft ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Trockenwickelfilmkondensators mit einer Wickelfilmeinheit, die eine Wickelpatrone aus dem dielektrischen Film mit auf den Film in Form einer Schicht aufgebrachten Elektroden umfaßt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man um die Einheit eine Hülse aus einem wärmeschrumpf baren Kunststoffmaterial so legt, daß die beiden Enden der Hülse jeweils über die beiden Enden der Einheit hinaus vorstehen und daß man die so erhaltene Anordnung einer Wärmebehandlung unterzieht, daß das Material der Hülse ausreichend schrumpft, so daß die Wand der Hülse nach der Wärmebehandlung die Einheit unter einer Zugspannung umgibt und daß die vorstehenden Teile zu Flanschteilen verformt werden, die an die Enden der Kondensatoreinheit angelegt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Wickelfilmeinheit aus einem metallisierten Polypropylenfilm zusammen mit den damit verbundenen Abdeckplatten (decks) an ihrem Umfang von einer Hülse aus einem Polyvinylchloridmaterial umgeben, das durch Wärme unter Druckkontakt mit dem Umfang der Einheit und den Abdeckplatten (decks) geschrumpft worden ist. Aufgrund der Tatsache, daß die Hülse unter Druckkontakt mit dem Innern der Wickelfimeinheit wärmegeschrumpft worden ist, wird diese Einheit sowohl unter radialer als auch unter axialer Kompression gehalten, ein Merkmal, welches die Penetration von Luft und somit von Sauerstoff zwischen die Schichten der Wickelfilmeinheit

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minimal hält, da dort der Sauerstoff die dünnen Metallisierungsschichten, welche die Elektroden des Kondensators darstellen, angreifen könnte. Die so erhaltene gesamte Anordnung ist vorzugsweise in einem Metallgehäuse oder einer "Büchse" angebracht, in der sie zusammen mit der Polyvinylchloridhülse nach einem üblichen Verfahren, vorzugsweise durch Umbiegen der Ränder des Metallgehäuses,befestigt ist. Durch die Verwendung von Polyvinylchlorid als Material für die Hülle v/erden außer dem hohen Schrumpfungswert von Polyvinylchlorid noch verschiedene andere Vorteile erzielt. So unterstützt das Polyvinylchloridhülsenmaterial die Bildung einer wirksamen Versiegelung an dem Wulst (beading) der Büchse gegen das Eindringen von Sauerstoff und Feuchtigkeit in'die Büchse (Behälter). Außerdem ist Polyvinylchlorid flammverzögernd und seine Affinität gegenüber Sauerstoff setzt das Risiko des Angriffs des Films und seiner Metallisierung innerhalb der Einheit durch Sauerstoff, der seinen Weg in die Wickelfilmeinheit finden kann, herab.

Zum leichteren Verständnis wird nachfolgend eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen WickeIfilmkondensators und seine Herstellung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei bedeuten

Fig. 1 einen axialen Querschnitt durch die Wickelfilmeinheit eines Kondensators zusammen mit den Abdeckplatten und elektrischen Zuleitungen des Kondensators, die zusammen mit einer Hülse aus einem PVC-Kunststoffmaterial, das in seiner Position rund um die Einheit und die Abdeckplatten vor der Wärmeschrumpfung der Hülle dargestellt ist, in einer Halterung befestigt ist;

Fig. 2 zeigt den gleichen Kondensator, wenn nach Entfernung der Halterung und nach der Wärmeschrumpfung der Hülse der Kondensator in einem üblichen Aluminiumbehälter befestigt worden ist.

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In der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung besteht eine Wickelfilmeinheit 1 für einen Kondensator aus zwei übereinanderliegenden metallisierten Polypropylenfilmen, die eng nebeneinander zu einer zylindrischen Form aufgewickelt sind, wobei die Metallisierung der beiden Elektrodenstreifen auf jedem Film so angeordnet ist, daß sie sich entlang eines der seitlichen Eänder des Filmes erstreckt, jedoch in einem gewissen Abstand von dem anderen bleibt. Auf die beiden Endoberflächen der Wickelfolieneinheit 1 werden jeweils aufgesprühte Metallschichten 2 und 3 aufgebracht und aufgrund der Art und Weise, in welcher die Metallisierung der beiden Elektroden in Bezug auf die seitlichen Ränder der Filme angeordnet ist, bildet jede dieser Schichten eine elektrische Verbindung mit der Metallisierung eines der Elektrodenfilme, während sie gegenüber der Metallisierung des anderen Elektrodenfilms elektrisch isoliert ist.

Für die Verbindung des oberen Endes der Einheit 1 nach außen sind zwei elektrische Anschlüsse M-. und 5 vorgesehen, von denen der Anschluß 4 bei 15 an die obere Schicht 2 aus aufgesprühtem Metall angelötet ist, während der andere Anschluß 5 mit einem gelitzten (verdrallten) Draht 6 verbunden ist, der mit einer Polyvinylchloridisolierung versehen ist, der sich durch einen zentralen Rohrdurchgang in der Wickelfilmeinheit 1 erstreckt und dessen unteres Ende bei 7 an die aufgesprühte Metallschicht 3 am Bodenende der Wickelfilmeinheit 1 angelötet ist. Auf die übliche Art und Weise sind jeweils zwei scheibenähnliche Abdeckplatten (Röste) 8 und jeweils benachbart zu den oberen und unteren Enden der Schlange 1 angeordnet. Die obere Abdeckplatte 8 besteht aus einem Hartpapiermaterial, wie es beispielsweise unter der Bezeichnung Elephantit bekannt ist,und weist öffnungen für den jeweiligen Durchgang des isolierten Drahtes 6 und des elektrischen Anschlusses 4- auf, während die untere Abdeckplatte 9 zweckmäßig aus einem geeigneten Phenolformaldehydkunststoff besteht. Eine mit einer Kautschukunterlage versehene Scheibe 10 mit Löchern für einen Versiegelungsdurch-

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gang der elektrischen Anschlüsse 5 und 4 wird auf die äußere Seite der oberen Abdeckplatte 8 gelegt und liefert eine weitere Stütze für die elektrischen Anschlüsse 4- und 5· Wie in der Fig. 1 dargestellt, weist die untere Abdeckplatte (deck) 9 vorzugsweise einen etwas größeren Durchmesser auf als die Wickelfolieneinheit 1 und der Durchmesser der mit einer Kautschukunterlage versehenen Scheibe 10 ist merklich größer als derjenige der unteren Abdeckplatte 9 aus Gründen, die nachfolgend näher erläutert werden.

Um die vorstehend beschriebene Anordnung mit einem weiteren Schutz zu versehen, wird die Anordnung mit einer Hülse 11, deren Innendurchmesser dem Durchmesser der mit einer Kautschukunterläge versehenen Scheibe 10 entspricht und die aus einem Polyvinylchloridmaterial mit einer hohen Wärmeschrumpfung besteht, in der Weise umgeben, daß die Hülse 11 jeweils über die äußeren Se.iten der unteren Abdeckplatte 9 und der mit einer Kautschukunterlage versehenen Scheibe 10 hinaus vorsteht.

Die Anordnung wird dann in eine Behandlungshalterung (treatment fixure) mit Backen 12 und 12a gebracht, welche die Teile in der richtigen Position festhalten'und auf die Enden einen gewissen Druck ausüben,und die auf diese Weise belastete Halterung wird in einen Ofen gebracht, in dem die Temperatur 5 Minuten lang bei 80⁰C gehalten wird, während die oberen und unteren Scheiben durch die Behandlungshalterung rechtwinklig in der richtigen Position festgehalten werden. Nach dieser Wärmebehandlung wird die Halterung 12, 12a entfernt. Die Hülse 11 aus Polyvinylchloridmaterial ist während der Wärmebehandlung auf die bei 11a in der Fig. 2 dargestellte Form zusammengeschrumpft, während die anderen Elemente, für welche die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet werden, praktisch unverändert bleiben.

Wie aus der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnung hervorgeht, schließt die Hülse 11a nun die Wickelfilmeinheit 1 fest ein,

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indem sie diese unter radialer und axialer Kompression hält und sie bildet einen Wulst (beading) 11b einer verhältnismäßig geringen radialen Höhe, an der die Hülse mit dem äußeren Rand der unteren Abdeckplatte 9 in Berührung kommt, deren äußerer Durchmesser etwas größer ist als derjenige der Wickelfilmeinheit 1, sowie einen Wulst 11c mit einer etwas größeren radialen Höhe, an der die Hülse mit dem Rand der mit einer Kautschukunterlage versehenen Scheibe 10 in Berührung kommt. Die früher vorstehenden Endteile der Hülse 11 haben sich nun aufgrund der Wärmeschrumpfung des Polyvinylchlorids umgebogen unter Bildung der Flanschteile 11d und 11e an den äußeren Seiten der Abdeckplatte 9 bzw. der Scheibe 10. Obwohl die Anordnung, wenn sie bis zu dieser Stufe vervollständigt ist, bereits einen vollständigen Kondensator darstellt, wird sie im allgemeinen, wie in Pig. 2 dargestellt, mit einem äußeren Metallgehäuse, beispielsweise einem Aluminiumbehälter 13, versehen» Der dargestellte Behälter wird aus einem becherförmigen Körper aus Aluminium hergestellt, der so geformt wird, daß er in der Nähe seines oberen Endes einen erweiterten Teil 13a für die Aufnahme des Teils der Kondensatoreinheit mit einem größeren Durchmesser, der durch den Wulst 11c der Hülse 11 gebildet wird, aufweist. Der Übergang zu diesem erweiterten Teil bildet eine ringförmige Schulter 13b.

Nachdem die durch die Hülse 11a geschützte Kondensatoreinheit in den Behälter 13 eingesetzt worden ist, so daß der Wulstteil 11c der Einheit auf der Schulter 13b ruht, wird der obere Rand des Aluminiumbehälters, wie bei 13c dargestellt, im Kontakt mit der mit einer Kautschukunterlage versehenen Scheibe 10 überspannt, um die Einheit in der richtigen Position zu halten und den Behälter zu versiegeln.

Innerhalb des Metallgehäuses I3 bildet die aufgeschrumpfte Polyvinylchloridhülse 11a in Kooperation mit der unteren Abdeckplatte 9 und der mit einer Kautschukunterlage versehenen

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Scheibe 10 das, was eine Primäreinkapselung genannt werden könnte, und es wird angenommen, daß dadurch die Chance der Oxydation der Metallisationsschicht des metallisierten Polypropylenfilms in der Wickelfilmeinheit 1 beträchtlich herabgesetzt wird, insbesondere, da einerseits die aufgeschrumpfte Hülse 11a die Größe des um die Wickelfilmeinheit herum verfügbaren freien Raumes stark verringert und andererseits aufgrund der Tatsache, daß Polyvinylchlorid leichter oxydierbar ist als das Polypropylen und die Metallisation der Einheit, so daß der größte Teil des Sauerstoffs, der sonst die Metallisation und/oder den Polypropylenfilm oxydieren würde, durch Oxydation der Polyvinylchloridhülse statt—dessen verbraucht wird. Außerdem wird angenommen, daß durch den beschriebenen Aufbau die Feuergefahr des Kondensators beträchtlich herabgesetzt wird, weil außer der Verringerung der Menge an in der Nähe der Wicklung vorhandenem Sauerstoff die Anwesenheit einer Polyvinylchloridhülse, die selbst aus einer flammverzögernden Substanz besteht, das Löschen eines potentiellen Feuers unterstützt. Außerdem ist es mit einer Polyvinylchloridhülse einer verhältnismäßig geringen Dicke aufgrund ihrer Schrumpfung möglich, eine sich eng an die Gestalt der Einheit anschmiegende Versiegelung zu erzielen, alles Vorteile, die mit einem Minimum an zusätzlichem Gewicht erreicht werden können. Die aufgeschrumpfte Polyvinylchloridhülse vereinigt auch die Wickelfilmeinheit und die mit einer Kautschukunterlage versehene Scheibe, wodurch diese Einheit in dem Behälter in Form eines einzigen, starren Körpers aufgehängt wird, so daß die Bewegung der Filmeinheit relativ zur Scheibe und eine daraus resultierende Beschädigung der elektrischen Verbindungen zwischen jeder der aufgesprühten Metallschichten 2 und 5 und den damit verbundenen elektrischen Anschlüssen 4 oder 5 des Kondensators vermieden werden.

Vorstehend wurde zwar der Aufbau des Kondensators an Hand einer spezifischen Ausführungsform näher beschrieben, es ist Jedoch für den Fachmann klar, daß diese in vielerlei

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Hinsicht modifiziert und variiert werden kann, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird. So kann die am unteren Ende der Wickelfilmeinheit dargestellte Scheibe 9 weggelassen werden und dennoch kann ein Schutz des unteren Endes der Einheit erzielt werden, wenn die Hülse 11 verlängert und so angeordnet wird, daß sie vor der Wärmebehandlung über das untere Ende der Einheit um einen Teil vorsteht, der etwa gleich dem Radius der Wickelfilmeinheit ist, wobei dieser vorstehende Teil nach der Entfernung der Behandlungshalterung 12, 12a nach Beendigung der Wärmebehandlung durch Schrumpfung zu einem breiten Flansch verformt werden kann, welcher das untere Ende der Wickelfilmeinheit bedeckt.

Zwar sind in den vorstehend erläuterten Ausführungsformen alle elektrischen Anschlüsse an dem gleichen Ende der Wickelfilmeinheit angeordnet, die Erfindung ist jedoch gleichermaßen anwendbar auf Kondensatoren, in denen die beiden elektrischen Anschlüsse an einandeygegenüberliegenden Enden der Einheit angeordnet sind entweder unter Verwendung eines an beiden Enden offenen Gehäuses, wodurch es möglich ist, jeden elektrischen Anschluß gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert zu halten, oder mit einem Gehäuse oder einem Behälter, der mit einem der Anschlüsse elektrisch verbunden ist, wobei in diesem Falle eine der äußeren Verbindungen durch den Behälter selbst bewirkt werden kann. Außerdem kann es sich bei dem Behälter, anstatt, wie in Fig. 2 beschrieben, um eine abgestufte Becherform, um einen Behälter vom sogenannten C-Typ handeln, einer zylindrischen Becherform mit einem Innendurchmesser, der ausreicht, um die Einführung des Wulstteils 11c der Kondensatoreinheit zu erlauben und in dem innen eine ringförmige Wulstschulter zur Unterstützung der Auflage des unteren Randes des Wulstteils 11c der Polyvinylchloridkunststoffhülse 11a vorgesehen ist.

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Es ist klar, daß die Temperatur und Dauer der Wärmebehandlung nicht kritisch sind und daß sie so modifiziert werden können, daß sie an die jeweils verwendeten Materialien und Dimensionen angepaßt sind.

Pat entansprüche!

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Claims

Patentansprüche

M.Y Trockenkondensator vom Wickelfilm-Typ, dadurch gekennzeichnet, daß die V/ickeIfilmeinheit (1), die eine durch festes Aufwickeln eines Filmes in Form einer Spirale mit aufgedampften oder anderweitig aufgebrachten Elektroden gebildete Patrone darstellt, innerhalb einer vorgespannten Hülle eingeschlossen ist, die aus einer Hülse (11) aus in der Wärme schrumpfbarem Kunststoffmaterial besteht.
2. Trockenkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelfilmeinheit (1) von einer Hülle umgeben ist, die eine Scheibe (8 ) aufweist, die an einem Ende der Patrone angeordnet iot und mindestens ein Loch für den Durchgang eines Anschlußdrahtes aufweist und bei der ein integraler Teil der Hülle so angeordnet ist, daß er einen ringförmigen Flansch bildet, der mit der äußeren Seite der Scheibe (8) zusammenarbeitet.
J. Trockenkondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem anderen Ende der Patrone eine weitere Scheibe (9) angeordnet ist, wobei ein zweiter integraler Teil der Hülle so angeordnet ist, daß er einen weiteren ringförmigen Flansch bildet, der mit der äußeren Seite der anderen Scheibe (9) zusammenarbeitet.
4. Trockenkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus in der Wärme geschrumpftem Polyvinylchloridkunststoff besteht.
5. Trockenkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrischeFilm ein Polypropylenfilm ist.
6. Trockenkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er von einem Metallbehälter umgeben ist.

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7. Verfahren zur Herstellung eines Trockenwickelfilmkondensators, der eine Wickelfilmeinheit aufweist, die eine WickeIpatrone aus einem dielektrischen !Film mit auf den Film in Form einer Schicht aufgebrachten Elektroden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß man um die Einheit eine Hülse aus einem in der Wärme schrumpfbaren Kunststoffmaterial so herumlegt, daß die beiden Enden der Hülse über die beiden Enden der Einheit hinaus jeweils vorstehen und daß man die erhaltene Anordnung einer solchen Wärmebehandlung unterzieht, daß das Material der Hülse ausreichend schrumpft, so daß die Wand der Hülse nach der Wärmebehandlung die Einheit unter einer Zugspannung umgibt und die vorstehenden Teile zu Flanschteilen deformiert werden, die auf den Enden der Kondensatoreinheit aufliegen.
8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß man eine Hülse aus einem Polyvinylchloridkunststoff verwendet und daß man die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von etwa 80 C über einen Zeitraum voj^/^eniger als 4 Minuten durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wärmebehandlung etwa 5 Minuten lang durchführt.

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