DE2350272A1

DE2350272A1 - Mit isolierfluessigkeit gefuellter elektrischer kondensator

Info

Publication number: DE2350272A1
Application number: DE19732350272
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Maylandt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-10-06
Filing date: 1973-10-06
Publication date: 1975-04-17

Description

R.^177S
II.9.I973 Rs/Sz

Anlage zur
Patent- «set
■nmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Mit Isolierflüssigkeit gefüllter elektrischer Kondensator

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator mit einem zylindrischen, metallischen Gehäuse und mit einem zylindrischen Wickel, wobei das Leervolumen zwischen Gehäuse und Wickel wenigstens teilweise mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt ist, sowie mit elektrisch leitenden Belägen auf den Stirnflächen des Wikkels, der durch eine obere und eine untere Isolierkappe gegen das Gehäuse isoliert und durch eine an wenigstens einer Gehäusesicke anliegende Scheibe in axialer Richtung im Gehäuse gehalten ist. -

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Bei einem bekannten Kondensator dieser Art mit einem Metallpapierwickel, der durch zwei Isolierkappen gegen das Gehäuse isoliert ist, ist zv/ischen die obere Isolierkappe und eine in die Gehäusewand' eingerollte Sicke eine Wickelhaltescheibe eingelegt, welche don Wickel zumindest in axialer Richtung im Gehäuse festhält. Das Gehäuse ist durch einen Deckel verschlossen, der auf einer v/eiteren Sicke aufliegt und vom umbördelten Gehäuserand festgehalten wird. Dieser bekannte Kondensator wird durch öffnungen im Deckel unter Freilassung eines Luftpolsters bis li&^re$n£r^ ml\; einer Isolierflüssigkeit gefüllt. Hierbei hat es sich gezeigt, daß bei der Einhaltung der Füllhöhe Schwierigkeiten auftraten, v/eil die gegen den Gehäusemantel gepreßten Isolierkappen eine einwandfreie Evakuierung des Kondensators und ein ungestörtes Füllen mit Isolierflüssigkeit behinderten. .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne nennenswerten

Mehraufwand und ohne Vergrößerung der Kondensatorabmessungen eine exakte Dosierung der Isolierflüssigkeit im Kondensatorinneren zu gewährleisten. Ferner soll nach Möglichkeit die Zahl der Einbauteile nicht vergrößert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Kondensator der eingangs genannten Art die Scheibe in die obere Isolierkappe eingelegt und mit einem Schlitz versehen ist, welcher das Leervolumen zv/isehen dem Wickelmantel und dem Gehäusemantel einerseits und der oberen Xtficke!stirnfläche und dem ihr benachbarten Gehäuseabschluß andererseits verbindet.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Scheibe als Kreisringscheibe ausgebildet und radial geschlitzt ist. Eine solche Scheibe läßt sich mühelos in die ebenfalls kreisförmige Isolierkappe einlegen und gewährt einen einwandfreien Sitz des Wickels durch die Anlage an einer umlaufenden, in die Gehäusewand eingerollten Sicke.

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In verfahrenstechnischer Hinsicht liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, daß die Scheibe nach Art eines Sprengringes unter Vorspannung in die obere Isolierkappe eingesetzt wird. Die Isolierkappe mit eingesetzter Scheibe kann dann in einem getrennten Arbeitsgang auf einfache Weise vorgefertigt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Scheibe während der Endmontage aus der Isolierkappe herausfällt oder ihre Lage verändert. Andererseits kann unter Umständen ein Arbeitsgang eingespart werden, wenn der Außendurchmesser der Scheibe der- lichten Weite am Boden der Isolierkappe entspricht, in Vielehe die Scheibe passend eingelegt wird. Ein gesondertes Einsprengen der Scheibe in die Isolierkappe ist dann nicht erforderlich, und die Montage kann um diesen Arbeitsgang vereinfacht werden, wenn die sonstigen MontageVerhältnisse ein Herausfallen oder Verschieben, der Scheibe nicht befürchten lassen.

V/eitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind anhand der Abbildungen in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig., 1 einen Schnitt durch einen Kondensator herkömmlicher Bauweise,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kondensator im Bereich der Wickelbefestigung,

Fig. ~5 eine kreisringförmige V/ickelhaltescheibe, " .

Fig. 4 eine Scheibe entsprechend Fig. J> nach dem Einlegen in ■ eine Isolierkappe, in der Draufsicht,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 eine anders ausgebildete Wickelhaltescheibe vor dem Einsetzen in eine Isolierkappe, und

Fig. 7 eine Wiekelhaltescheibe gemäß Fig. 6 beim Einsetzen in eine Isolierkappe.

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In Fig. 1 ist ein Kondensator herkömmlicher Bauweise dargestellt. Mit 10 ist ein becherförmiges, zylindrisches Aluminiumgehäuse bezeichnet* in das ein zylindrischer Wickel 11 mit leitenden Belägen 12 und 15 auf seinen Stirnflächen 14- und 15 eingesetzt ist. Zur elektrischen Isolation zwischen dem Gehäuse 10 und dem Wikkel Ii dienen eine am Gehäuseboden eingelegte Pappscheibe 16 sowie eine untere Isolierkappe 17 und eine obere Isolierkappe 18, welche über die Stirnflächen 14 und 15 des Wickels 11 gestülpt sind. Auf der oberen Isolierkappe 18 lie'gt eine Wickelhaltescheibe 19 auf, deren Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des zylindrischen Gehäuses 10 entspricht und Vielehe von einer umlaufenden Sicke 20 in ihrer Lage gehalten wird. Durch die Scheibe I9 ist der Wickel 11 in axialer, aber auch in radialer Richtung befestigt. Ein auf einer v/eiteren Sicke 21 aufliegender, vom umbördelten Gehäuserand 22 gehaltener Deckel 25 bildet den oberen Gehäuseabschluß." Im Deckel 23 sind zwei Durchführungen 24, 25 mit Öffnungen 26, 27 vorgesehen. In die Öffnungen 26 und 27 sind Wickelanschlußleitungen 28 und 29 und Anschlußlaschen 50, 51 eingelötet.

Das Leervolumen 52 zwischen dem Gehäuse 10 und dem Wickel 11 ist

Isolierflüssigkeit ?3
bis zur Höhe H mit / gefüllt. Das Leervolumen setzt sich zusammen einerseits aus dem Raum zwischen dem Wickelmantel und dem Gehäusemantel 55 und andererseits aus dem Raum zwischen der oberen Wickelstirnfläche I5 und dem ihr benachbarten Gehäuseabschluß, dem Deckel 25* sowie dem Volumen innerhalb einer Wickelhülse 56.

Ein solcher, in bekannter Weise aufgebauter Kondensator wird durch die zunächst nicht verlöteten Öffnungen 26 und 27 in den Durchführungen 24 und 25 unter Freilassung eines Luftpolsters 57 bis zur Höhe H mit der Isolierflüssigkeit 55 nach folgendem Verfahren gefüllt:

Zunächst wird unter Vakuum die Luft aus dem Kondensator durch die öffnungen 26 und 27 der Durchführungen 24 und 25 zum größten Teil entfernt. Anschließend wird der Kondensator mit Isolierflüssig-

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keit 33 überflutet und hiernach über dem Flüssigkeitsspiegel nor- maler Luftdruck hergestellt. Die Menge der dabei durch die Öffnungen 26, 27 in den Kondensator eindringenden Isolierflüssigkeit und damit die Füllhöhe H kann durch die Höhe des vorher anliegenden Vakuums dosiert werden.

Die Füllhöhe H und die Größe des über der Isolierflüssigkeit 35 verbleibenden Luftpolsters 57 sind für den späteren Betrieb des Kondensators kritische Größen, die unbedingt eingehalten v/erden müssen. Sie werden allgemein so gewählt, daß bei niederen Betriebstemperaturen der Kondensatorwickel möglichst vollständig mit Isolierflüssigkeit bedeckt ist. Andererseits soll bei hohen Betriebstemperaturen durch Ausdehnung der Isolierflüssigkeit kein so hoher Überdruck entstehen, daß das Gehäuse undicht wird. Die vorgeschriebene Höhe H der Isolierflüssigkeit muß daher besonders bei Kondensatoren für hohe Betriebstemperaturen, beispielsweise für 100° Umgebungstemperatur, genau eingehalten werden.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei der bekannten Konstruktion nach Fig. 1 die Kondensatoren nach dem beschriebenen Verfahren nicht in allen Fällen definiert gefüllt werden konnten. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird durch die einerseits auf die Stirnflächen ]A und 15 des Wickels 11 und andererseits gegen die Innenwand des Gehäusemantels 55 gepreßten Isolierkappen 17 und 18 der Raum zwischen dem Gehäusemantel 55 und dem Wickelmantel 3^ entlang der Linie 58 am ganzen Umfang der Isolierkappen mehr oder weniger gut abgedichtet. Während der Vakuumbehandlung kann die Luft nicht oder nur teilweise aus dem umschlossenen Raum entweichen, beim anschließenden Fluten die Isolierflüssigkeit nicht oder nur in ungenügenden Mengen eindringen. Die Folge sind unterschiedlich hoch gefüllte Kondensatoren oder Kondensatoren, bei denen das Füllmittel zu hoch über der oberen WickeIstirnflache I5 steht, während der Zwischenraum zwischen dem Wickelmantel 34 und dem Gehäusemantel 55 ganz oder teilweise ungefüllt bleibt. Hierdurch wird die sichere Funktion des Kondensators beeinträchtigt.

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In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Befestigung des Kondensatorwickels mit Hilfe einer kreisringförmig ausgebildeten Scheibe dargestellt, welche in die obere Isolierkappe 18 eingelegt und . mit einem radial verlaufenden Schlitz 40 von 1 bis 5 mm Breite versehen ist. Dieser verbindet das Leervolumen 32 zwischen dem Wickelmantel 34 und dem Gehäusemantel 35 einerseits und der oberen Wickelstirnfläche/und dem ihr benachbarten Gehäuseabschluß, dem Deckel 23, andererseits, wodurch eine einwandfreie und ungehinderte Evakuierung und Füllung dieses Teils des Kondensatorleervolumens gewährleistet v/erden. Die obere Isolierkappe 18, in welche die Scheibe 39 bei der erfindungsgemäßen Befestigung des Wickels 11 eingelegt ist, wird wiederum durch eine Sicke 20 in ihrer Lage gehalten. Der restliche Aufbau des Kondensators entspricht demjenigen"von Fig. 1, weshalb auf eine nähere Erläuterung verzichtet und für gleiche Teile gleiche Bezügszeiehen gewählt worden sind.

In Fig. 3 ist eine kreisringförmige, geschlitzte Wickelhaltesehe ibe entsprechend der Erfindung gesondert dargestellt. Eine solche Form der Haltescheibe hat den Vorteil, daß sie eine sehr gute Abstützung an der Sicke 20 im Gehäuse 10 gewährleistet ohne die Gefahr einer Verkantung während der Montage, und daß sie ferner besonders einfach herstellbar ist. Der Außendurchmesser der Scheibe 39 entspricht der lichten Weite am Boden der Isolierkappe 18, in welche die Scheibe passend eingelegt wird. Eine Isolierkappe 18 mit eingelegter Scheibe 39 ist in Fig. 4 in der Draufsicht, in Fig. 5 im Schnitt dargestellt.

Um bei schwierigeren Montägeverhältnissen Störungen durch Verrutschen der Scheibe 39 zu vermeiden, kann die Scheibe 39 auch mit.einem gegenüber der lichten Weite der Isolierkappe 18 vergrößerten Durchmesser hergestellt und nach Art eines Sprengringes unter Vorspannung in die Isolierkappe 18 eingesetzt v/erden. Diese Möglichkeit der Ausgestaltung ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Fig. 6 zeigt die im Durchmesser vergrößerte Scheibe mit einem entsprechend vergrößerten Schlitz 40 vor der Montage,

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Fig. 7 zeigt die gleiche Scheibe 59 während der Montage, wobei in Richtung der beiden Pfeile kl und 42 eine Kraft auf die Scheibe 39 ausgeübt wird. Nach dem Einsetzen der Scheibe in die Isolierkappe ist ein Verrutschen oder Herausfallen bei der Montage ausgeschlossen. Der Schlitz 4o hat wieder die vorgesehene Breite entsprechend der Ausführung in Fig. 3 und 4.

Die Scheibe 39 kann besonders preiswert aus Preßspan hergestellt werden, welcher für die meisten Anwendungsfälle bei leichter Bearbeitbarkeit eine ausreichende Festigkeit besitzt. Als Material für die Scheibe -39 eignet sich jedoch auch ein Kunststoff sehr gut, welcher durch die Isolierflüssigkeit nicht angegriffen wird.

Unter Verwendung der " . Erfindung durchgeführte Füllver- suche ergaben eine sehr gleichmäßige, dem vorberechneten Isolierflüssigkeitsstand entsprechende Füllung. Die elektrische Spannungsfestigkeit des Kondensatorwickels gegen das metallische Gehäuse war bei allen Versuchsmustern aufgrund einer einwandfreien Füllung mit Isolierflüssigkeit erwartungsgemäß hoch./

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Claims

mbH ^%* * R. 1

Stuttgart

Robert Bosch GmbH ^%* * R. 1 7 7 6

Ansprüche

( l.jElektrischer Kondensator, mit einem zylindrischen, metallischen Gehäuse und mit einem zylindrischen V/icke 1, wobei das Leervolumen zwischen Gehäuse und Wickel wenigstens teilweise mit einer Isolierflüssigkeit, gefüllt ist, sowie mit elektrisch leitenden Belägen auf den Stirnflächen des Wickels, der durch eine obere und eine untere Isolierkappe gegen das Gehäuse isoliert und durch eine an wenigstens einer Gehäusesicke anliegende Scheibe in axialer Richtung im Gehäuse gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (39) in die obere Isolierkappe (18) eingelegt und mit einem Schlitz (4o) versehen ist, welcher das Leervolumen zwischen dem Wickelmantel (j54) und dem Gehäusemantel (35) einserseits und der oberen Wickelstirnfläche (15) und dem ihr benachbarten Gehäuseabschluß (23) andererseits verbindet.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (39) als Kreisringscheibe ausgebildet ist.
3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (39) radial geschlitzt ist.

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4. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (4o) eine Breite von 1 bis 5 hat.
5. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (39) nach Art eines Sprengringes unter Vorspannung in die obere Isolierkappe (18) eingesetzt ist.
6. Kondensator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Scheibe (j39) der lichten Weite am Boden der Isolierkappe (l8) entspricht, in welche die Scheibe-(39) passend eingelegt ist.
7. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (59) ^aus Preßspan besteht.
8. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (39) aus Kunststoff besteht. /

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