DE2553735A1 - Capacitor with pressure gas bearing for electrodes - uses gas bearing to define mutual electrodes position and guide elements mounting - Google Patents
Capacitor with pressure gas bearing for electrodes - uses gas bearing to define mutual electrodes position and guide elements mountingInfo
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Abstract
Description
Ausführung von Kondensatoren mittels druckgespeister Lagerung derExecution of capacitors by means of pressure-fed storage of the
El ek Lroden und Verctellelemente Die Erfindung betrifft die Anwendung druckgespeister Lager in Luftkondensatoren anstelle von Lagerungen mit festen Isolierstoffen.El ek Lroden und Verctellelemente The invention relates to the application Pressure-fed bearings in air condensers instead of bearings with solid insulating materials.
Dies ist von besonderem Interesse für Kondensatoren, die zur Erzielung großer Kapazitätswerte () 1000 pF) kleine Elektrodenabstände bei gleichzeitig vernachlässigbar kleinen Verlustfaktoren tan 6 aufweisen sollen.This is of particular interest for capacitors that are used to achieve large capacitance values () 1000 pF) small electrode distances with negligible at the same time should have small loss factors tan 6.
Herkömmliche Bauarten von Luftkondensatoren verwenden zur gegenseitigen Isolierung der beiden Elektroden feste Isolierstoffe wie z. B.Conventional types of air condensers use mutual Isolation of the two electrodes solid insulating materials such. B.
Glas, Quarz, Teflon usw.. Durch ohmsche Ableitung und dielektrische Verluste vergrößern solche Isolierstoffe bei niedrigen Frequenzen den Verlustfaktor eines Kondensators in nicht exakt bestimmbarer Weise, da der Verlustfaktor fester Isolierstoffe von Frequenz, Temperatur und Feuchte abhängig und nicht alterungsbeständig ist.Glass, quartz, Teflon etc .. By ohmic dissipation and dielectric Losses of such insulating materials increase the loss factor at low frequencies of a capacitor in a way that cannot be precisely determined, since the loss factor is more fixed Insulating materials depend on frequency, temperature and humidity and are not resistant to aging is.
Zuden geht in den Gesamtverlustfaktor des Kondensators die durch die festen Isolierstoffe gebildete Kapazität ein, die sich ebenfalls nur unsicher bestimmen Iäßt. CLiteratur: A. V. Astin, Nature of Energy Losses in Air Capacitors at Low Frequences, Part of Journal of Research of the NBS, Vol. 22, June 19393 . Diese Nachteile betreffen sowohl Festkondensatoren als auch Kondensatoren mit variabler Kapazität.The total loss factor of the capacitor goes through the solid insulating materials, which can also only be determined uncertainly Lets. References: A. V. Astin, Nature of Energy Losses in Air Capacitors at Low Frequences, Part of Journal of Research of the NBS, Vol. 22, June 19393. These Disadvantages concern both fixed capacitors and capacitors with variable Capacity.
Kondensatoren mit einstellbarer Kapazität werden üblicherweise als Plattenkondensatoren ausgeführt, wobei die Kapazitätsänderungen entweder durch Variation der elektrisch wirksamen Elektrodenoberflächen oder durch Veränderung des Plattenabstandes erreicht werden.Adjustable capacitance capacitors are commonly called Plate capacitors run, the capacitance changes either by variation the electrically effective electrode surfaces or by changing the distance between the plates can be achieved.
LLiteratur: B. Hague, T. R. Foord, Alternating Current Bridge Methods, Pitman Publishing, London, 6. Ausgabe 1971, S. 194-209) Bei Kondensatoren mit variablem Plattenabstand kommt zu den oben genannten Nachteilen hinzu, daß mit handlichen Plattenabmessungen Kapazitätsänderungen auf ~ 1000 pF beschränkt sind. Außerdem sind Plattenabstände unter 100 um zur Erzielung von Kapazitätswerten >1000 pF, wie sie z. B. bei Meßverfahren im Frequenzbereich zwischen 1000 Hz und 1 MHz benötigt werden, wegen der möglichen Kurzschlußgefahr durch mangelnde Parallelführung der Elektroden nicht verwirklicht worden. Wegen der ungenauen Parallel führung durch rein mechanische Mittel sind auch bei Kondensatoren mit veränderlichen wirksamen Elektrodenoberflächen (z. B. Zylinderkondensatoren) Elektrodenabstände ( 100 /um nicht realisierbar.Literature: B. Hague, T. R. Foord, Alternating Current Bridge Methods, Pitman Publishing, London, 6th Edition 1971, pp. 194-209) For capacitors with variable Plate spacing adds to the disadvantages mentioned above, that with handy Plate dimensions, capacitance changes are limited to ~ 1000 pF. aside from that plate distances are less than 100 µm to achieve capacitance values> 1000 pF, how they z. B. required for measurement methods in the frequency range between 1000 Hz and 1 MHz due to the possible risk of short circuits due to insufficient parallel guidance of the Electrodes have not been realized. Because of the imprecise parallel execution purely mechanical means are also effective with capacitors with changeable Electrode surfaces (e.g. cylinder capacitors) Electrode spacing (100 / µm not feasible.
Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Kondensators erheblich verringert. Bei ihr läßt sich der Elektrodenabstand gegenüber den bisher bekannten Anordnungen wesentlich verkleinern, wodurch die Kapazität entsprechend erhöht wird.These disadvantages are due to the inventive arrangement of a Capacitor is significantly reduced. With her, the electrode distance can be opposite significantly reduce the size of the previously known arrangements, thereby increasing the capacity accordingly is increased.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Gaslager zur Halterung, Führung und Verstellung von Kondensatorelektroden verwendet werden.The invention is characterized in that gas bearings for holding, Guide and adjustment of capacitor electrodes can be used.
Dies ist insbesondere vorteilhaft für Kondensatoren, bei denen es auf einen vernachlässigbaren Verlustfaktor tan 5 bei gleichzeitig großen Kapazitätswerten und auf einen möglichst großen Stellbereich bei handlichen Plattenabmessungen ankommt.This is particularly beneficial for capacitors where there is to a negligible loss factor tan 5 with large capacitance values at the same time and as large an adjustment range as possible with manageable panel dimensions is important.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kondensatoranordnung gelöst, bei der die Elektrodenflächen die Lagerteile eines Gaslagers bilden. Dieses System besteht im Fall eines Plattenkondensators mit veränderlichem Plattenabstand 1. aus einer Elektrode, in der sich Drosselorgane befinden, 2. aus einer Platte als Gegenelektrode mit einem mechanischen Aufbau zur Zentrierung und zum elektrischen Anschluß nach Figur 1 und 3. einer Gasversorgungseinrichtung.According to the invention, this object is achieved by a capacitor arrangement solved, in which the electrode surfaces form the bearing parts of a gas bearing. This The system exists in the case of a plate capacitor with variable plate spacing 1. from an electrode in which there are throttle organs, 2. from a plate as a counter electrode with a mechanical structure for centering and electrical Connection according to Figures 1 and 3 of a gas supply device.
Als Drosselorgane, durch die aus Stabilitätsgründen das unter Druck stehende Gas in den Elektrodenspalt gepreßt wird, eignen sich direkt in eine Elektrode bzw. in die Verstellelemente gebohrte Düsen LLiteratur: R.Unterberger, Berechnung und Anwendung des druckgespeisten Luftlagers, Zeitschrift für praktische Metallbearbeitung 62 (1968), H. 4 1, oder ein poröser, durchströmbarer Werkstoff [Literatur: H. J. Sneck, A Survey of Gas-Lubricated Porous Bearings, Trans ASME, Ser. F, Vol. 90, No. 41. Aus dieser Lagerung ergeben sich folgende Vorteile: 1. Das zur Abstützung und Führung der Elektroden benutzte Gas dient gleichzeitig als weitgehend verl ustfrei es Dielektrikum. Damit entfällt die Verwendung eines festen Dielektrikums, das bei konventioneller Bauart zur Isolation mechanischer Bauteile gegenüber den Elektroden notwendig ist. Daraus resultiert ein sehr kleiner Verlustfaktor tan 6 , der zudem auf ohmsche Verluste in den Zuleitungen und Elektroden und in den dielektrischen Schichten auf den Elektrodenoberflächen zurückzuführen ist. Somit wird eine Absolutbestimmung des Verlustfaktors möglich.As throttling organs through which, for reasons of stability, the under pressure standing gas is pressed into the electrode gap, are suitable directly into an electrode or nozzles drilled into the adjustment elements. Literature: R. Unterberger, Calculation and application of the pressure-fed air bearing, magazine for practical metalworking 62 (1968), no. 4 1, or a porous, permeable material [literature: H. J. Sneck, A Survey of Gas-Lubricated Porous Bearings, Trans ASME, Ser. F, Vol. 90, No. 41. The following advantages result from this storage: 1. That for support and guidance of the electrodes used gas also serves as largely loss-free it dielectric. This eliminates the need to use a solid dielectric, which is the case with conventional design for isolating mechanical components from the electrodes necessary is. This results in a very small loss factor tan 6, which is also on ohmic losses in the leads and electrodes and in the dielectric Layers on the electrode surfaces is due. Thus it becomes an absolute determination of the loss factor possible.
2. Durch die Eigenstabilität des Luftpolsters ist eine gute Parallelführung der Elektrodenplatten und Konstanz des Plattenabstandes gewährleistet, die auch bei kleinsten Plattenabständen ( 10 ,um) einen Kurzschluß verhindert.2. Due to the inherent stability of the air cushion, there is good parallel guidance of the electrode plates and constancy of the plate spacing ensures that too prevents a short circuit with the smallest plate spacing (10 μm).
3. Die Variation des Plattenabstandes und damit des Kapazitätswertes ist in einfacher Weise durch Veränderung der wirksamen Düsenanzahl in Kombination mit einer Veränderung des Gasspeisedruckes möglich.3. The variation of the plate spacing and thus of the capacitance value is in a simple way by changing the effective number of nozzles in combination possible with a change in the gas supply pressure.
4. Die Veränderung der elektrisch wirksamen Oberfläche und damit des Kapazitätswertes durch Relativbewegung der Elektroden zueinander ist durch die Verwendung der Gaslager extrem reibungsarm und ruckfrei.4. The change in the electrically active surface and thus the Capacitance value due to relative movement of the electrodes to each other is due to the use the gas bearing extremely low-friction and jolt-free.
Ein Ausführungsbeispiel für einen Plattenkondensator mit veränderlichem Plattenabstand ist in Figur 1 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: Ober einen Feindruckminderer 11 strömt gereinigter und getrockneter StickstofF durch den Anschluß 7 und eine Anzahl von Düsen 8 in der Elektrode 1 in den Elektrodenspalt und in den Spalt um das Zentrierstück 4. Die Elektrode 2 wird durch den sich ausbildenden Gasfilm von der Elektrode 1 abgehoben. Die Spalthöhe (Plattenabstand) ist dabei abhängig vom eingestellten Gasdruck, von der Anzahl der wirksamen Düsen und vom Gewicht der Elektrode 2. Die Düsenzahl kann von außen über Ventile eingestellt werden. Die Elektrode 2 wird durch den Innenleiter 6 des Koaxialsteckers und eine Feder 9 elektrisch angeschlossen und gleichzeitig radial über das Zentrierstück 4 zentriert. Durch die axiale Fixierung des Zentrierstückes und die Verwendung der Feder ist ein konstanter Kontaktdruck des Mittelleiters im Koaxialstecker auch bei Spaltänderung zwischen den beiden Elektroden gewährleistet.An embodiment of a plate capacitor with variable Plate spacing is shown in Figure 1 and is described in more detail below: Purified and dried nitrogen flows through a fine pressure reducer 11 the connection 7 and a number of nozzles 8 in the electrode 1 in the electrode gap and in the gap around the centering piece 4. The electrode 2 is formed by the Gas film lifted from the electrode 1. The gap height (plate spacing) is included depending on the set gas pressure, the number of effective nozzles and the Weight of the electrode 2. The number of nozzles can be set externally via valves. The electrode 2 is through the inner conductor 6 of the coaxial connector and a spring 9 electrically connected and at the same time centered radially via the centering piece 4. Due to the axial fixation of the centering piece and the use of the spring a constant contact pressure of the center conductor in the coaxial connector even if the gap changes guaranteed between the two electrodes.
Als Beispiel für einen Kondensator mit veränderlichen wirksamen Elektrodenflächen ist in Figur 2 die Anordnung eines Zylinderkondensators mit einer Gaslagerung skizziert. Diese Ausführung hat die Eigenschaft, daß auch bei sehr geringem Abstand ( ~ 10 /um) der Elektroden die Innenelektrode 2 gegenüber der Außenelektrode 1 zentriert und reibungsfrei gelagert ist. Als Verstellelement dient eine Mikrometerschraube 12 mit einer Luftzuführung 7, an deren vorderem Ende als Drosselelement eine Scheibe 13 aus porösem, durchlässigem Werkstoff angebracht ist. Das so gebildete Gaslager isoliert die Innenelektrode gegenüber dem Verstellelement.As an example of a capacitor with variable effective electrode areas the arrangement of a cylinder capacitor with a gas bearing is sketched in FIG. This version has the property that even with a very small distance (~ 10 / um) of the electrodes, the inner electrode 2 is centered with respect to the outer electrode 1 and is mounted without friction. A micrometer screw is used as the adjustment element 12 with an air supply 7, at the front end of which is a disc as a throttle element 13 is attached from porous, permeable material. The gas store so formed insulates the inner electrode from the adjustment element.
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DE19752553735 DE2553735A1 (en) | 1975-11-29 | 1975-11-29 | Capacitor with pressure gas bearing for electrodes - uses gas bearing to define mutual electrodes position and guide elements mounting |
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DE19752553735 DE2553735A1 (en) | 1975-11-29 | 1975-11-29 | Capacitor with pressure gas bearing for electrodes - uses gas bearing to define mutual electrodes position and guide elements mounting |
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DE2553735A1 true DE2553735A1 (en) | 1977-06-02 |
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DE19752553735 Pending DE2553735A1 (en) | 1975-11-29 | 1975-11-29 | Capacitor with pressure gas bearing for electrodes - uses gas bearing to define mutual electrodes position and guide elements mounting |
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DE (1) | DE2553735A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3118708A1 (en) * | 1981-05-12 | 1982-12-02 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Drive for a magnetic-tape apparatus, in particular a video recorder |
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1975
- 1975-11-29 DE DE19752553735 patent/DE2553735A1/en active Pending
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DE3118708A1 (en) * | 1981-05-12 | 1982-12-02 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Drive for a magnetic-tape apparatus, in particular a video recorder |
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