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Keramischer Rohrkondensator und
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Verfahren zu dessen flerstellung Die Erfindung betrifft einen keramischen
Rohrkondensator mit metallisierten Innen- und Außenflächen und stirnseitig angeordneten
Anschlußdrähten.
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Derartige Rohrkonuensatoren sind beispielsweise aus der FR-PS 959
756 bekannt.
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In der Patentanmeldung P 27 10 259.6 wurde bereits vorgeschlagen,
als die Metallbeläge tragendes Rohrelement einen Abschnitt eines mit einem durchgehenden
Mittelsteg versehenen Strangpreßkdrpers zu verwenden und die Anschlußdrähte jeweils
in den Räumen zwischen Mittelsteg und Rohrinnenwand zu fixieren. Nach diesem älteren
Vorschlag ist es möglich, derartige Rohrkondensatoren in einer besonders wirtschaftlichen
Serienfertigung herzustellen, wobei gleichzeitig der Vorteil erreicht wird,
daß
der vorhandene Mittelsteg nicht nur eine Erhöhung der Festigkeit erbringt, sondern
auch zusätzlich die Fixierung der Anschlußdrähte in einer solchen Weise ermöglicht,
daß beispielsweise eine problemfreie Gurtung der fertigen Bauelemente entsprechend
der bei stabförmigen Schichtwiderständen bekannter Bauart üblichen Gurtung möglich
ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es vor allem, einen keramischen
Rohrkondensator der eingangs definierten Art zu schaffen, der bezogen auf seine
Baugröße eine im Vergleich zu bisher bekannten oder vorgeschlagenen Lösungen deutlich
erhöhte Kapazität besitzt und dennoch mit einfachen Mitteln in einer Massenproduktion
gefertigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das die
Metallbeläge tragende Rohrelement aus einem Abschnitt eines mit einem durchgehenden
Mittelsteg versehenen Strangpreßkörpers besteht, daß die Anschlußdrähte jeweils
in den mit einem Innenbelag versehenen Räumen zwischen Mittelsteg und Rohrinnenwand
fixiert sind und daß zumindest zwischen einem der beiden Innenbeläge und dem Außenbelag
eine elektrisch leitende Verbindung vorgesehen ist.
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Durch die Maßnahme nach der Erfindung ist es möglich, bereits durch
Ablängen des beim Strangpressen erhaltenen Rohrkörpers auf Abschnitte bestimmter
Länge in Serienfertigung auf besonders einfache Weise Kondensatorabschnitte zu erhalten,
die nach geeigneter Metallisierung bereits eine Kapazität bestimmter Größe besitzen,
welche dann beispielsweise durch Sand strahlen des an der äußeren Oberfläche vorgesehenen
Metallbelages genau und mit engen Toleranzen abgeglichen werden können. Ein wesentliches
Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung einer elektrisch leitenden Verbindung
definierter Art zwischen dem Außenbelag und einem
der Innenbeläge,
da auf diese Weise eine Beseitigung der sich sonst ergebenden inneren Serienschaltung
und damit eine wesentliche Erhöhung der Kapazitätsausbeute erreicht wird.
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Vorzugsweise besteht die elektrisch leitende Verbindung aus wenigstens
einer Metallisierungsbrücke, die eine stirnseitig im Keramikrohr vorgesehene Kerbe
zumindest im wesentlichen ausfüllt.
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Das Einschleifen einer derartigen Kerbe in eine Stirnseite des Rohrkörpers
erfordert einen sehr geringen Aufwand, erbringt aber nach erfolgter Metallisierung
und flächigem Abschleifen der Stirnflächen des Rohrkörpers zwangsläufig die kapzitätserhöhende
elektrische Verbindung zwischen einem der beiden Innenbeläge und dem Außenbelag.
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Eine sich durch besonders deutlichelErhöhung der Gesamtkapazität auszeichnende
Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Außenbelag in zwei Teilbeläge
unterteilt und jeder dieser beiden Außenbeläge über eine elektrisch leitende Verbindung
mit einem der beiden Innenbelänge verbunden ist.
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Auf diese Weise werden die zur Verfügung stehenden Innen-und Außenflächen
des einen Mittelsteg aufweisenden Rohrkörpers optimal genutzt, und die sich dabei
durch die Parallel schaltung von drei Einzelkapazitäten ergebende Gesamt-Kapazitätsausbeute
maximiert.
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Zweckmäßigerweise ist der Außenbelag durch zwei zumindest im wesentlichen
längs einer Mantellinie des Rohrkörpers verlaufende Trennbereiche in zwei Teilbeläge
unterteilt.
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Diese Trennbereiche können beispielsweise durch Sandstrahlen, Schleifen
oder durch Entfernung der aufgebrachten Metallisierung
mittels
Laserstrahlen erhalten werden und es ist auch möglich, vor der Metallisierung des
Rohrkörpers durch geeignete Abdeckung, z. B. mittels Lack, diese Trennbereiche freizuhalten.
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Die Metallisierungsbrücken befinden sich bevorzugt im Bereich der
Zusammenführung von Mittelsteg und Rohrkörper und können einander diametral gegenüberliegen
oder zumindest im wesentlichen auf einem Durchmesser des Rohrkörpers angeordnet
sein. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es auch günstig, diese Netallbrücken
parallel zueinander zu legen.
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Diese spezielle Anordnung der Netallbrücken ermöglicht eine Ausnützung
der unter anderem durch den Mittelsteg erbrachten Stabilität, so daß das Einschleifen
der Kerben problemfrei erfolgen kann.
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Ein vorteilhaftes Verfahren zur Hetstellung eines keramischen Rohrkondensators
nach der Erfindung æichnet sich dadurch aus, daß vor der Metallisierung des einen
durchgehenden Mittelsteg aufweisenden Rohrkörpers wenigstens an einer Stirnfläche
eine sich von der Rohrkörperaußenfläche zu einer der beiden Innenwände erstreckende
Vertiefung angebracht wird und daß nach erfolgter Metallisierung des Rohrkörpers
die Metallisierung an den Stirnseiten unter Zurücklassung wenigstens einer in der
Vertiefung liegenden Metallisierungsbrücke flächig beseitigt wird.
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Besonders vorteilhaft ist es, einen stranggepreßten Rohrkörper zu
verwenden, der an seiner Außenwand entsprechend den vorgesehenen Belag-Trennbereichen
verlaufende Vorsprünge aufweist und diese Vorsprünge nach erfolgter Metallisierung
unter Ausbildung von Trennbereichen abzuschleifen.
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Neben dem ganz wesentlichen Vorteil der durch die Erfindung erzielten
Kapazitätserhöhung, muß als besonders vorteilhaft
bezeichnet werden,
daß mit einer Grundabmessung mehrere verschiedene Kapazitätsvarianten mit einfachen
Mitteln produziert werden können, und zwar unter Beibehaltung gleicher Fertigungseinrichtungen.
Wenn zusätzlich bei gleichen Abmessungen das Keramikmaterial variiert wird, so ergibt
sich eine sehr wirtschaftliche Produktion einer lückenlosen Kapazitätsreihe ohne
Umstellnotwendigkeiten in der Produktionsstraße.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutern; in der Zeichnung zeigt: Fig.
1 in vergrößertem Maßstab eine schematische Strinansicht eines Rohrkondensators
nach der Erfindung, Fig. 2 das elektrische Ersatzschaltbild des Rohrkondensators
nach Figur 1, Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine schematische Stirnansicht einer
weiteren Ausführungsform eines keramischen Rohrkondensators nach der Erfindung,
Fig. 4 das elektrische Ersatzschaltbild des Rohrkondensators nach Figur 3, und die
Fig. 5 und 6 wiederum in vergrößertem Maßstab dargestellte Stirnansichten zweier
weiterer Ausführungsformen von keramischen Rohrkondensatoren nach der Erfindung
vor deren endgültiger Fertigstellung.
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Figur 1 zeigt ein durch Strangpressen hergestelltes und in der erforderlichen
Weise abgelängtes Rohrelement 1mit einem Mittelsteg 2. Das Rohrelement kann aus
HDK- und NDK-Massen bestehen, aber bevorzugt wird Halbleiterkeramik verwendet.
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Die Außenfläche des Rohrelementes 1 ist mit einer Außenmetallisierung
3 versehen und die zwischen Mittelsteg 2; und Innenwandung des Rohrelements vorliegenden
Räume besitzen Innenmetallisierungen 4, 5.
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An den Stirnflächen des Rohrelements 1, von denen in Fig. 1 nur die
eine Stirnfläche 6 zu sehen ist, ist keine Metallisierung vorhanden.
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Die Innenräume 8, 9 dienen zur Aufnahme der in der Zeichnung nicht
dargestellten Anschlußdrähte, welche bevorzugt zwischen Mittelsteg und Innenwandung
anliegend lagefixiert sind.
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Diese Anschlußdrähte werden zweckmäßigerweise axial aus dem Rohrkörper
geführt, wozu sie unmittelbar nach ihrem Austritt aus dem Rohrkörper leicht gekröpft
ausgebildet sein können.
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Im Bereich des Übergangs des Mitteistegs 2 in den zylindrischen Rohrkörper
1 ist eine elektrische Verbindung in Form einer Netallisierungsbrücke 7 vorgesehen,
welche den Innenbelag 4 unmittelbar mit dem Außenbelag 7 elektrisch verbindet. Diese
Metallbrücke 7 wird bevorzugt dadurch erhalten, daß die Stirnfläche des Rohrkörpers
mit einer Einkerbung versehen wird, in der sich bei der Metallisierung des Rohrkörpers
Metall absetzt, das bei dem flächigen Freischleifen der Stirnfläche nicht entfernt
wird und somit die elektrisch leitende Verbindung zwischen Außenbelag 3 und Innenbelag
4 herstellt.
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Durch diese elektrisch leitende Verbindung wird die sonst vorhandene
innere Serienschaltung von Teilkapazitäten aufgehoben und eine wesentliche Erhöhung
der Gesamtkapazität erreicht.
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Figur 2 zeigt das Ersatzschaltbild des Rohrkondensators nach Fig.
1 und dieses Ersatzschaltbild läßt deutlich erkennen, daß bedingt durch die Zusammenschaltung
von Innenbelag 4 und Außenbelag 3 keine innere Serienschaltung mehr gegeben ist.
Der strichliert dargestellte Teil des Ersatzschaltbildes mit der zwischen den Belägen
3 und 4 ausgebildeten Teilkapazität ist elektrisch nicht wirksam und im Ersatzschaltbild
nur zur besseren Verdeutlichung der Auswirkung der Verwendung der elektrisch leitenden
Verbindung 7 dargestellt worden.
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Der in Figur 3 in Stirnansicht schematisch dargestellte Rohrkondensator
unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Figur 2 dadurch,daß zwei einander
diametral gegenüberliegend angeordnete Metallbrücken 10, 11 vorgesehen sind, und
daß der Außenbelag in zwei Teil-Außenbeläge 12, 13 aufgeteilt ist, welche durch
Trennstreifen 14, 15 voneinander getrennt sind.
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Die Metallbrücke 11 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen
dem Innenbelag 4 und dem Teil-Außenbelag 15 her, während die Metallbrcke 11 eine
elektrisch leitende Verbindung zwischen Innenbelag 5 und Teil-Außenbelag 12 bildet.
Es wird also jeweils einem der beiden Innenbeläge 4, 5 ein auf der gegenüberliegenden
Seite der Trennwand 2 gelegener Teil-Außenbelag zugeordnet.
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Die Trennstreifen 14, 15 können beispielsweise durch Längsschliff
erhalten werden, aber es ist ohne weiteres auch möglich, diese Trennstreifen durch
Sandstrahlen oder Ausbrennen mittels Laser zu erhalten. Es können aber auch vor
der Metallisierung Lackstriche aufgebracht werden, die die Keramik schützen und
die nach der Metallisierung abgelöst werden und damit gleichzeitig den erforderlichen
Schlitz in der Metallisierung erbringen.
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Die Figur 4 zeigt das Ersatzschaltbild des Rohrkondensators nach Fig.
3 und es ist dabei zu sehen, daß durch die ge, troffenen Maßnahmen die sich ergebenden
Teilkapazitäten zwischen den Innenbelängen 4 und 5, dem Innenbelag 4 und dem Teil-Außenbelag
12 sowie dem Innenbelag 5 und dem Teil-Außenbelag 13 parallel geschaltet sind, so
daß die bestmögliche Kapazitätsausbeute gegeben ist.
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Figur 5 zeigt in Stirnansicht einen Rohrkondensator entsprechend der
Ausführungsform nach Figur 3, jedoch vor dessen endgültiger Fertigstellung.
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Es ist dabei zu erkennen, daß über die Außenfläche des Rohrkörpers
unmittelbar angrenzend an die Metallbrücken 10 und 11 Vorsprünge 16 und 17 vorstehen,
die bereits beim Strangpressen des Rohrkörpers ausgebildet werden.
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Beim Metallisierungsvorgang werden'diese Vorsprünge 16, 17 ebenfalls
mit einer Metallschicht überzogen. Durch vollständiges oder gegebenenfalls auch
nur teilweise erfolgendes Abschleifen dieser Vorsprünge können auf einfache Weise
die benötigten Trennstreifen zwischen den Teil-Außenbelägen 12 und 13 erhalten werden.
Dieser Schleifvorgang kann vorteilhafterweise auch gleich dazu benutzt werden, eine
Justierung des jeweiligen Kondensators auf einen bestimmten Endwert vorzunehmen.
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Die Ausführungsform nach Figur 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform
nach Figur 5 im wesentlichenair dadurch, daß die Vorsprünge 16 und 17 auf einem
Durchmesser des Rohrkörpers liegen und dafür die Metallbrücken 18, 19 schräg zum
Mittelsteg 2, jedoch zueinander parallel verlaufend angeordnet sind.
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Patentansprüche:
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