DE2259351A1 - Veraenderbarer kondensator - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DML-CKEM. DR. DEUFEL DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRÄMKOW PATENTANWÄLTE

t 4. DEZ. W2 E 1086

ENGLISH ELECTRIC VALVE COMPANY LIMITED 106, Waterhouse Lane, Chelmsford, Essex CMl 2QU

Veränderbarer Kondensator

Die Erfindung bezieht sich auf veränderbare Kondensatoren, insbesondere auf veränderbare Kondensatoren mit Elektroden, die sich in einer evakuierten Umhüllung befinden "und zur Änderung der Kapazität durch von aussen zu betätigende mechanische Stellmittel relativ zueinander verstellbar sind. Derartige Kondensatoren sollen im folgenden abkürzend als "Vakuumkondensatoren¹¹ bezeichnet werden.

Eine bekannte und weit verbreitete Konstruktion derartiger Vakuumkondensatoren weist ,innerhalb einer evakuierten Umhüllung zwei ineinandergreifende Elektrodensysteme auf. Jedes System besteht aus einem Satz koaxialer,

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Dr. Manitz · Dr. Deufel ■ Dipl.-Ing. Finsterwald Dlpl.-Ing. Grämkow

8 München 22. Robert-Koch-StraBe 1 7 Stuttgart-Bad Cannstatt, MarktetraBe

Telefon (0B11) 293645, Telex 5-22050 mbpat Telefon (0711) 587261 Bank: Zentralkass· Bayer. Volksbanken, München, Kto.-Nr. 9822 Postscheck: München 95495

rohrförmiger (im allgemeinen zylindrischer) Elektrodenelemente gleicher Länge, die an einem Ende offen sind. Die beiden Elektrodensysteme besitzen eine gemeinsame Achse, Ein Elektrodensystem steht fest, und das andere ist in Achsrichtung verschiebbar. Die Querabmessungen der Elektrodenelemente der beiden Systeme sind unterschiedlich und zwar derart, daß, wenn eines der Systeme in Richtung der gemeinsamen Achse relativ zu dem anderen bewegt wird, die Elektrodenelemente des einen Systems in die Zwischenräume zwischen den Elektrodenelementen des anderen Systems eingreifen, d.h., daß die beiden Systeme ineinandergreifen,wobei ein System in das andere eindringt. Die Kapazität bei einer beliebigen Einstellung hängt von der Eindringtiefe ab und Änderungen der Kapazität werden durch Veränderungen der Eindringtiefe herbeigeführt. Damit die Kapazitätsänderungen ausserhalb der evakuierten Umhüllung ausgelöst werden können, ist ein Metallbalg vorgesehen, der Bestandteil der vakuumfesten Wand der Umhüllung ist und das verstellbare Elektrodensystem ist an diesem Balg gehaltert. Zum kontrollierten Dehnen und Zusammenziehen und damit zum Verändern der Kapazität durch Verändern der Tiefe des Eindringens des von dem Balg gehaltenen bewegbaren Elektrodensystems in das feststehende Elektrodensystem wird ein beliebiger geeigneter Verstellmechanismus vorgesehen, meistens eine Anordnung mit Gewindespindel und Mutter.

Bei dieser allgemein bekannten Ausführungsform eines Vakuumkondensators, die in grossem Umfang in Hochleistungs-HF-Schaltungen angewandt wird, erfolgt der elektrische Anschluß an das bewegbare Elektrodensystem durch den Balg hindurch. Wenn der Kondensator starke hochfrequente Ströme aufnehmen muß, muß der Balg grossen Durchmesser

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erhalten, damit die Ströme zufriedenstellend geführt werden können. Das ist ein schwerwiegender Nachteil, denn eine Zunahme des Balgdurchmessers führt zu einem Anwachsen der durch den Atmosphärendruck ausgeübten Kraft, die den Balg zu strecken sucht. Diese Kraft, die dem Quadrat des Balgdurchmessers proportional ist (was für den üblichen Fall eines zylindrischen Balgs gilt), muß von der aus Spindel und Mutter bestehenden oder andersartig aufgebauten Einstellmechanik aufgenommen werden und belastet diese Mechanik, indem sie die Reibung in der Mechanik erhöht und zum Einstellen des Kondensators daher eine erhöhte Kraftanwendung erfordert. Diese Erscheinung ist in den zahlreichen Fällen besonders nachteilig, in denen ein Vakuumkondensator durch irgendeine Art von automatisch oder ferngesteuertem Motorantrieb eingestellt werden soll, z.B., wenn der Kondensator in einem automatischen Abstimmsystem benutzt wird. Das für das Verdrehen der Gewindewelle eines bekannten Hochleistungs-HF-Kondensators mit Schrauben-und-Mutter-Einstellmechanik erforderliche Drehmoment kann nämlich so groß werden, daß der Kondensator nur sehr schwer an eine Motorsteuerung angepaßt werden kann, wenn man sich nicht eines kostspieligen und sorgfältig ausgeführten Steuersystems bedienen will.

Gemäß der Erfindung ist ein Vakuumkondensator mit zwei Bälgen wesentlich ungleicher Grosse der Innenquerschnittsflache ausgestattet, die miteinander, von der Einrichtung zum Einstellen der Kapazität gedehnt oder zusammengedrückt werden können, wobei der Balg mit der grösseren Innenquerschnittsflache die elektrische Verbindung zu dem bewegbaren Elektrodensystem des Kondensators herstellt und· mit seiner Innen- und Aussenseite im Vakuum liegt, während der andere Balg einen Teil der vakuumfesten Wand der Umhüllung des Kondensators bildet.

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Da allein der Balg mit der kleineren Innenquerschnittsflache zur Aufrechterhaltung des Vakuums dient, während der andere den elektrischen Strom führt, können hohe Hochfrequenz-Kondensatorströme aufgenommen werden, ohne daß unerwünscht hohe Luftdruckkräfte auftreten, die von der Einstellmechanik für die Kapazität des Kondensators aufzunehmen sind.

Die beiden Bälge sind vorzugsweise koaxial ineinander angeordnet und sind mit ihren jeweiligen Innenenden an einem Bauteil befestigt, das das verstellbare Elektrodensystem trägt, während der äussere Balg so konstruiert und angeordnet ist, daß der Unterdruck von dem ihn umgebenden Aussenraum in den Raum zwischen ihm und dem inneren Balg geleitet wird.

Ferner wird zum Dehnen und Zusammendrücken der beiden Bälge vorzugsweise eine Mechanik mit Gewindespindel und Mutter und einem von aussen zugänglichen drehbaren Gewindeschaft vorgesehen, der koaxial zu den beiden Bälgen und den beiden Elektrodensystemen liegt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die, eine bevorzugte Ausführungsform schematisch und zur Hälfte im Schnitt zeigt.

Die Figur läßt einen Vakuumkondensator mit einer evakuierten Umhüllung erkennen, deren vakuumfeste Wand einen Abschnitt 1 aus Glas und Abschnitte 2, 21, 2 2 und 23 aus Metall umfaßt. Die Abschnitte 2 sind Preß- oder Drückteile aus Metall, die Abschnitte 21 und 2 3 stellen massive Abschlußteile aus Metall dar und der Abschnitt 22 ist ein Metallbalg, der einen verhältnismässig kleinen Durchmesser hat und gegenüber der übrigen Umhüllung einspringt.

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Das feststehende Elektrodensystem des Kondensators ist an dem Endstück 23 gehaltert und weist eine Anzahl koaxialer, mit_gegenseitigem Abstand in radialer Richtung angeordneter zylindrischer Elektrodenelemente 3 aus Metall auf. Das verstellbare Elektrodensystem des Kondensators ist koaxial zu dem feststehenden Elektrodensystem und greift in dieses ein·; es besteht aus einer Anzahl koaxialer, mit gegenseitigem Abstand in radialer Richtung angeordneter zylindrischer Elektrodenelemente 4 aus Metall, die an einem Tragelement 5 aus Metall gehaltert sind.

Der koaxial zu den beiden Elektrodensystemen und der Gesamtumhüllung verlaufende vakuumfeste Balg 22 ist mit seinem äusseren Ende vakuumdicht an dem Endstück 21 und mit seinem inneren Ende an dem Tragelement 5 befestigt.

Ein zweiter Metallbalg 6, der einen beträchtlich grösseren Durchmesser als der Balg 22 hat, umgibt diesen koaxial und erstreckt sich ebenfalls von dem Bauteil 21 bis zu dem Bauteil 5. Vorzugsweise ist der Balg 6 an den beiden Bauteilen, zwischen denen er sich erstreckt, angebracht, aber wenn es sich' um einen federnden Balg mit guter Eigenelastizität handelt, der seine maximale Längenerstreckung zu erreichen sucht, kann er einfach mit seinen beiden Enden in Sitze eingeführt werden, die in den Bauteilen und 5 vorgesehen sind. Auf jeden Fall muß der Balg 6 aus einem Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit hergestellt und so angebracht sein, daß guter elektrischer Kontakt zwischen ihm und den genannten Bauteilen und 5 besteht.. Zwischen der Aussenseite und der Innenseite des Balgs 6 ist mindestens ein Vakuumdurchlaß vorgesehen. Ein solcher Durchlaß erscheint in der Zeichnung nicht, aber man könnte ihn zweckmässig als enge Bohrung

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durch den Balg 6 oder als vakuumdurchlässigen Zwischenraum dort vorsehen, wo der Balg mit dem Bauteil 21 oder dem Bauteil 5 zusammengesetzt ist.

Die beiden Bälge werden miteinander durch eine Schraubenund-Mutter-Mechanik gedehnt und zusammengedrückt, die eine Gewindespindel 7 aufweist, die mittels eines nach aussen ragenden Schafts 9 gedreht werden kann, sowie eine auf der Spindel 7 sitzende Mutter 8.

Die Anschlüsse und Verbindungsklemmen des Kondensators sind in der Figur nicht vollständig dargestellt, aber ein Anschluß führt an die Elektrodenelemente des bewegbaren Elektrodensystems über einen Leitweg, der das Endstück 21, den Balg 6 und das tragende Bauteil 5 umfaßt. Auf dieser Bahn kann offensichtlich ein starker Hochfrequenzstrom geführt werden, denn der Durchmesser des Balgs 6 ist groß-y aber da dieser Balg nicht der Abgrenzung eines Vakuums dient, bedeutet die Tatsache, daß er grossen Durchmesser hat, keine starke Belastung der Schrauben-Mutter-Mechanik durch den atmosphärischen Luftdruck. Man erkennt, daß der Balg 22 elektrisch parallel zu dem Balg 6 geschaltet ist und daher eine zusätzliche Führung für Hochfrequenzstrom bietet, jedoch ist dieser Anteil mit Rücksicht auf den geringen Durchmesser dieses Balgs nicht groß im Vergleich zu dem Hochfrequenzstrom, der in dem grösseren Balg fließt.

Der andere Anschluß des Kondensators führt zu dem feststehenden Elektrodensystem über das Endstück 23, und offensichtlich ergeben sich keine Schwierigkeiten, über diesen Leitweg den verlangten starken Hochfrequenzstrom zu führen.

Als weiterer Vorteil des gezeichneten Kondensators ist zu

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betrachten, daß er wegen des Einsatzes und der Anordnung der beiden Bälge in mechanischer Hinsicht besser ist als ein vergleichbarer üblicher Kondensator mit nur einem Balg, denn er ist wesentlich weniger stark Verformungen des Balgs durch Knicken unterworfen und ist besser in der Lage, geradlinige Bewegungen des bewegbaren Elektrodensystems, frei von Neigungsfehlern, auszuführen.

Patentansprüche:

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Claims (3)

1. Patentansprüche :

   Iy Veränderbarer Vakuum-Kondensator mit Elektroden, die sich in einer evakuierten Umhüllung befinden und zur Änderung der Kapazität durch von aussen zu betätigende mechanische Stellmittel relativ zueinander verstellbar sind,

   gekennzeichnet durch zwei Bälge (6, 22) wesentlich ungleicher Grosse der Innenquerschnittsflache, die miteinander von der Einrichtung (7, 8, 9) zum Einstellen der Kapazität gedehnt oder zusammengedrückt werden können, wobei der Balg (6) mit der grösseren Innenquerschnittsflache die elektrische Verbindung zu dem bewegbaren Elektrodensystem (4) des Kondensators herstellt und mit seiner Innen- und Aussenseite im Vakuum liegt, während der andere Balg (2 2) einen Teil der vakuumfesten Wand der Umhüllung des Kondensators bildet.
2. 2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bälge (6, 22) koaxial ineinander angeordnet und mit ihren jeweiligen Innenenden an einem Bauteil (5) befestigt sind, das das verstellbare Elektrodensystem (H) trägt, während der äussere Balg (6) so konstruiert und angeordnet ist, daß der Unterdruck von dem ihn umgebenden Aussenraum in den Raum zwischen ihm und dem inneren Balg (22) geleitet wird.
3. 3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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   zum Dehnen und Zusammendrücken der beiden Bälge (6, 22) eine Mechanik mit Gewindespindel (7) und Mutter (8) und einem von aussen zugänglichen drehbaren Gewindeschaft (9) vorgesehen ist, der koaxial zu den beiden Bälgen (6, 22) und den beiden Elektrodensystemen (3 und Ό liegt.

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