DE2801433A1

DE2801433A1 - Elektrische vorrichtung

Info

Publication number: DE2801433A1
Application number: DE19782801433
Authority: DE
Inventors: William Jun Evans
Original assignee: PR Mallory and Co Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Priority date: 1977-01-13
Filing date: 1978-01-13
Publication date: 1978-07-27
Also published as: CA1096000A; AU3213478A; GB1577904A; AU515481B2; JPS5388153A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Veickmann, Dipl^Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing.H.Liska

~ 28U1433

8 MÜNCHEN 86, DEN j q . POSTFACH 860 820 ' ** "^H. 1978

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

P.R. Mallory & Co. Inc.
3029 East Washington Street,
Indianapolis, Indiana, V.St.A.

Elektrische Vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Vorrichtung mit einer Einrichtung, die die Vorrichtung beim Eintreten eines bestimmten Zustandes elektrisch außer Betrieb setzt, und richtet sich insbesondere auf eine Einrichtung, die die Vorrichtung beim Eintreten einer bestimmten Bewegung von wenigstens einer, der Komponenten in Bezug auf eine andere Komponente der Vorrichtung elektrisch außer Betrieb setzt.

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Die Erfindung ist auf eine elektrische Vorrichtung anwendbar, die unter bestimmten Umständen Gas oder Flüssigkeit während der Lagerung und/oder dem Betrieb erzeugt bzw. entwickelt. Gewöhnlich kann die Entwicklung oder Erzeugung von Gas oder Flüssigkeit bis zu einem gewissen Ausmaß durch das Gehäuse der elektrischen Vorrichtung aufgefangen werden. Die Ansammlung von übermäßig viel Gas oder Flüssigkeit innerhalb des Gehäuses kann jedoch zu einem Riß in der Gehäusewand führen, durch welchen das Gas oder die Flussigkeit und möglicherweise andere Materie der elektrischen Vorrichtung herausgeschleudert werden können. Verlust von Gas bzw. Flüssigkeit und/oder anderer Materie der elektrischen Vorrichtung durch den Riß können die gewünschten Betriebseigenschaften der Vorrichtung beeinträchtigen. Das Herausschleudern von Gas bzw. Flüssigkeit, die brennbar sind, ist aus naheliegenden Gründen unerwünscht. Ferner können herausgeschleudertes Gas bzw. Flüssigkeit, die mit einer benachbarten elektrischen Komponente in Berührung kommen, in schädlicher Weise mit der berührten Komponente reagieren oder dazu führen, daß die berührte Komponente mit Unterbrechungen arbeitet.

In der US-Patentschrift 3 248 617 ist ein nichtberstender Kondensator beschrieben, bei welchem elektrisch leitende Fahnen, die aus einem Kondensatorabschnitt hervorragen und mit dem Boden von Anschlußklemmen verbunden sind, eine solche Länge zwischen einem steifen Element und den Anschlußklemmen haben, daß ein zunehmendes Ausbauchen einer Abdeckung des Kondensatorgehäuses kurz vor dem Bersten gestoppt wird, indem die Fahne der Länge nach getrennt und dadurch der Kondensator außer Betrieb gesetzt wird. Wie in Fig. 4 der US-Patentschrift 3 248 617 dargestellt, besteht bei dem Verfahren der Trennung einer Fahne die Neigung, daß

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sich voneinander getrennte Fahnenabschnitte mit scharfen unebenen Kantenflächen bilden, die nahe beieinander liegen. Die unebenen Kantenflächen der voneinander getrennten Fahnenabschnitte können miteinander in elektrischen Kontakt kommen, wodurch der Kondensator in Betrieb gesetzt und zusätzliches Gas bzw. Flüssigkeit im Kondensatorgehäuse entwickelt wird. Die Ansammlung von zusätzlichem Gas bzw. Flüssigkeit innerhalb des Kondensatorgehäuses kann zu einem Riß im Gehäuse führen, durch welchen Flüssigkeit ausgeschleudert werden kann.

Die US-Patentschrift 3 377 510 beschreibt einen Schaltkreisunterbrechermechanismus für einen Kondensator, bei welchem die Möglichkeit vermieden ist, daß sich Teile des unterbrochenen elektrischen Schaltkreises wieder elektrisch miteinander verbinden. Der in dieser Patentschrift beschriebene Schaltkreisunterbrecher enthält ein Brückenelement, welches sich in Richtung einer Ausbeulung des Kondensatorgehäuses biegt, bis die Biegespannung die Festigkeit der elektrischen Verbindung zwischen einer vom Kondensatorkörper abragenden Fahne und einer Klemme überschreitet, wodurch es zu einer Unterbrechung der Verbindung kommt. Das Brückenelement kehrt dann in seine Ausgangsstellung zurück und erhöht dabei den Zwischenraum zwischen der Klemme und der Fahne. Die Zeit, mit der der in der US-Patentschrift 3 377 510 beschriebene Schaltkreisunterbrechermechanismus auf die Entwicklung von Gas oder Flüssigkeit im Kondensatorgehäuse reagiert, kann wegen der erforderlichen Durchbiegung des Brückenelements vor dem Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Klemme und der Fahne des Kondensators erheblich sein. Unter gewissen Lagerungs- und/oder Arbeitsbedingungen kann die für das Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Klemme und der Fahne erforderliche Reaktionszeit untragbar sein.

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Es ist daher Aufgabe der Erfindung/eine elektrische Vorrichtung mit einer Einrichtung zum elektrischen Unterbrechen ihres Schaltkreises zu schaffen, bei welcher die Möglichkeit eines zufälligen Kontaktes zwischen der Verbindung zur elektrischen Komponente und der Klemme nach der Trennung von Verbindung und Klemme minimalisiert ist und bei welcher eine geringere Reaktionszeit für das Trennen der Verbindung von der Klemme als bei bislang kommerziell verfügbaren Schaltkreisunterbrechermechanismen erforderlich ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen beschrieben. Auf dieser ist

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer elektrischen Vorrichtung, die den Schaltkreis

unterbrecher gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der elektrischen Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher die Verbindung und die Anschlußklemme elektrisch entkoppelt sind und die elektrische

Vorrichtung damit außer Betrieb gesetzt ist,

Fig. 3 eine Seitenansicht des nicht biegsamen Elements, das in den Fign. 1 und 2 gezeigt ist,

Fig. 4 eine Teilseitenansicht einer elektrischen Vor-2!- richtung mit drei Anschlußklemmen, welche eine

Ausführungsform des Schaltkreisunterbrechers gemäß der Erfindung zeigt, und

Fig. 5 eine Seitenansicht des in Fig. 4 gezeigten nicht biegsamen Elements.

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Allgemein gesprochen bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Vorrichtung, die ein Gehäuse mit einer Wand aufweist, in der sich wenigstens eine Anschlußklemme befindet. Innerhalb des Gehäuses befindet sich eine elektrisehe Komponente mit Anoden- und Kathodenverbindungen. Ein mit einer öffnung versehenes, im wesentlichen nicht biegsames Element ist zwischen der elektrischen Komponente und einer Wand des Gehäuses gehalten. Ein Fortsatz der Anschlußklemme erstreckt sich durch eine in ihrem Bereich liegende öffnung des nicht biegsamen Elements. Eine der Verbindungen ist mit dem Fortsatz der Klemme elektrisch gekoppelt. Die mit dem Fortsatz der Anschlußklemme elektrisch gekoppelte Verbindung hat in Bezug auf die in ^ ihrem Bereich liegende öffnung des nicht biegsamen Elements einen solchen Aufbau, daß eine Versetzung des Fortsatzes der Anschlußklemme relativ zum nicht biegsamen Element dazu führt, daß die Verbindung und die Anschlußklemme elektrisch entkoppelt werden, wodurch die elektrische Vorrichtung außer Betrieb gesetzt wird.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine elektrische Vorrichtung 10 ein Gehäuse 11, Anschlußklemmenaufbauten 12 und 13, eine elektrische Komponente 14 und eine Flüssigkeit (nicht gezeigt) die sich im Gehäuse befindet und die elektrische Komponente berührt. Bei der Flüssigkeit kann es sich um eine dielektrische Flüssigkeit, wie etwa Dioctylphthalat oder chloriertes Diphenyl oder dergleichen, handeln. Für die Darlegung der Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform ist die dargestellte elektrische Komponente 14 ein Kondensatorwickel mit Metallfolien als Anode und Kathode (nicht gezeigt) und einem dielektrischen Separator aus Zellulosepapier (nicht gezeigt) als Trennung zwischen den Metallfolien. Die Metallfolien bestehen aus irgendeinem geeigneten Mate-

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rial, wie etwa Aluminium oder dergleichen. Das Zellulosepapier ist irgendein geeignetes Papier, wie etwa Kraftpapier. Das Papier ist mit einer dielektrischen Flüssigkeit aus Dioctylphthalat mit oder ohne Zusatzstoffe, wie etwa ein Epoxid, imprägniert. Das Gehäuse 11 weist eine Wand bzw. Abdeckung 16 auf, die in Stellung gehalten wird, indem ein Bereich 17 der Abdeckung über eine Kante 18 gebördelt wird. Das Gehäuse 11 einschließlich seiner Abdeckung 16 ist aus irgendeinem geeigneten Material, wie etwa Aluminium oder dergleichen, hergestellt.

Der Klemmenaufbau 12 enthält einen Niet 19 mit einem Schaft 20, der sich durch eine in der Abdeckung 16 befindliche öffnung erstreckt. Ein äußeres Klemmenende 22 ist am Schaft 20 in geeigneter Weise angebracht. Ein elektrisch isolierendes Zwischenlegelement 23 hält den Niet 19 von einer elektrischen Berührung mit der Abdeckung 16 fern. Der Niet 19 weist einen Fortsatz 25 auf, der im folgenden noch im einzelnen abgehandelt wird. Der Klemmenaufbau 13 ist in analoger Weise wie der Klemmenaufbau 12 konstruiert und weist einen Niet 26 auf, der sich durch eine in der Abdeckung 16 befindliche öffnung 27 erstreckt, ein äußeres Klemmenende 28, das in geeigneter Weise am Ende des Schaftes 29 angebracht ist, und ein elektrisch isolierendes Zwischenlegelement 30, welches den Niet 26 von einer elektrischen Berührung mit der Abdeckung 16 fernhält, und einen Fortsatz 32. Ferner werden der Klemmenaufbau 12 und der Klemmenaufbau 13 durch ein elektrisch isolierendes Element 33 in Stellung gehalten.

Angrenzend an die Abdeckung 16 liegt ein im wesentlichen nicht biegsames Element 34. Die Längen- und Breitenabmessungen des Elements 34 entsprechen ungefähr denen der Abdeckung 16. Die Abmessungen des Elements 34 sowie die

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Abmessungen der Abdeckung 16 können denen eines Ovals, eines Kreises, eines Rechtecks, eines Quadrats oder dergleichen entsprechen. Wie in Fig. 1 gezeigt, weist das Element 34 eine umfänglich verlaufende Verstärkungsrippe 35 auf, welche an einem Bereich in der Nähe der Kante 18 des Gehäuses anliegt. Die Rippe 35 verstärkt und hilft, das Element 34 nicht-biegsam zu machen. Fig. 3 ist eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten nicht-biegsamen Elements 34. Ein geeignetes Netzwerk (nicht gezeigt) von zusätzlichen Verstärkungseinrichtungen bzw. Rippen 35 kann im Element 34 ausgebildet sein und/oder das Element kann eine geeignete Dicke haben, die zusätzlich hilft, eine Biegeneigung des Elements in irgendeiner Richtung zu minimalisieren. Das Element 34 ist aus irgendeinem geeigneten, nicht-biegsamen und elektrisch isolierenden Material, wie etwa glasfaserverstärktem Polyamid oder Phenolformaldehydharz oder dergleichen, hergestellt.

Das Element 34 weist öffnungen 37 und 38 auf (Fig. 1). Jede der öffnungen 37 und 38 hat einen Querschnitt, der geringfügig größer als derjenige der entsprechenden Fortsätze (je nach dem, entweder 25 oder 32) der entsprechenden Klemmenaufbauten (je nach dem,entweder 12 oder 13) ist. Jeder der Vorsprünge ragt durch seine zugehörige öffnung im Element 34 und '.erstreckt sich ein sehr kurzes Stück über das Element 34 in Richtung auf die elektrische, durch den Kondensator gegebene Komponente 14 hinaus.

Eine Anodenverbindung 39, eine Metalleitung oder ein Fahnenstreifen, der in geeigneter Weise an der Anodenfolie (nicht gezeigt) der elektrischen Kondensatorkomponente 14 angebracht ist und sich von dieser wegerstreckt, ist durch Schweißen oder dergleichen mit dem Ende des Fortsatzes 25 verbunden, der sich durch die öffnung 37 und geringfügig

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über die angrenzende Fläche 41 des nicht-biegsamen Elements 34 hinauserstreckt. Eine Kathodenverbindung 40, ein Metallleiter oder ein Fahnenstreifen, der in geeigneter Weise an der Kathodenfolie (nicht gezeigt) der elektrischen Kondensatorkomponente angebracht ist und sich von dieser wegerstreckt, ist etwa durch Schweißen oder dergleichen mit dem Ende des Fortsatzes 32 verbunden, der sich durch die Öffnung 38 und geringfügig über die angrenzende Fläche des nicht-biegsamen Elements 34 hinauserstreckt. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Breite jeder der Verbindungen 39 und 40 vom Querschnitt der zugehörigen im Element 34 ausgebildeten öffnung verschieden, so daß sich keine der Verbindungen 39 und 40 frei in die zugehörige öffnung hineinbewegen kann. Der in mehreren Figuren dargestellte ünterschied ist derart, daß die Breite eines Fahnenstreifens bzw. 40 größer als der Querschnitt der zugehörigen öffnung 37 bzw. 38 ist.

Mit dem Auswölben der Abdeckung 16 in Folge der Entwicklung von Gas oder Flüssigkeit innerhalb des Gehäuses 11 werden der Fortsatz 25 oder der Fortsatz 32 oder beide bezüglich des nicht-biegsamen Elements 34 versetzt, was dazu führt, daß die Anodenverbindung 39 und/oder die Kathodenverbindung 40 mit der angrenzenden Fläche 41 des nichtbiegsamen Elements 34 in Berührung kommt. Ein weiteres Auswölben der Abdeckung 16 führt zu einer weiteren Versetzung von einem oder von beiden Fortsätzen 25 und 32 in Bezug auf das nicht-biegsame Element 34 und die Verbindungen 39 und 40. Eine solche Versetzung von einem oder von beiden Fortsätzen 25 und 32 bezüglich des nicht-biegsamen Elements 34 und der Verbindungen 39 und 40 führt dazu, daß entweder eine oder beide Verbindungen vom bis dahin zugehörigen Fortsatz entkoppelt werden, wodurch die elektrische Vorrichtung 10 außer Betrieb gesetzt

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wird. Fig. 2 zeigt die Fortsätze 25 und 32 von den Anoden- und Kathodenverbindungen 39 und 40 elektrisch getrennt. Das elektrisch isolierende, nicht-biegsame Element 34 wird danach dazu verwendet, die Möglichkeit vermeiden zu helfen, daß es zu einer elektrischen Wiederverbindung zwischen den Fortsätzen 25 und/oder 32 und den Anoden- und/oder Kathodenverbindungen 39 und 40 (je nach dem) kommt.

Fig. 4 zeigt eine elektrische Vorrichtung 50 mit drei Anschlußklemmen. Die drei Anschlußklemmen aufweisende elektrisehe Vorrichtung 50 umfaßt ein Gehäuse 11, Klemmenaufbauten 12, 13 und 51, zwei elektrische Komponenten (nicht gezeigt), die eine elektrisch gemeinsame Kathodenverbindung 40 und Anodenverbindungen 39 und 52 haben, und eine dielektrische Flüssigkeit (nicht gezeigt), die sich im Gehäuse befindet und die einzelnen elektrischen Komponenten berührt.

Jede der elektrischen Komponenten (nicht gezeigt) kann ein Kodensatorwickel des in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Typs sein.

Die Klemmenaufbauten 12, 13 und 51 sind in analoger Weise konstruiert und wie in der Beschreibung der in den Fign. 1 und 2 gezeigten Klemmenaufbauten 12 und 13 beschrieben. Das nicht-biegsame Element 34 der Fign. 4 und 5 enthält ein geeignetes Netzwerk von Verstärkungseinrichtungen bzw. Rippen 35, die in ihm ausgebildet sind und zusätzlich dazu beitragen, eine Biegeneigung des Elements irgendeiner Richtung zu minimalisieren. Zusätzlich zu den öffnungen 37 und 38 enthält das Element 34, wie in den Fign. 4 und 5 gezeigt, eine dritte öffnung 53, die einen Fortsatz 54 des Klemmenauf baus 51 aufnimmt. Die Anodenverbindung 52 ist mit dem Ende des Fortsatzes 54, der sich durch die öffnung 53 erstreckt, verbunden. Ein elektrisch isolierendes Zwischenlegeelement 55 hält den Klemmenaufbau 51 von einer elektrischen Berührung mit der Abdeckung 16 fern.

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Mit einem Auswölben der Abdeckung 16 wird der Fortsatz 25 oder der Fortsatz 32 oder der Fortsatz 54 oder werden irgendwelche zwei Fortsätze oder alle Fortsätze in Bezug auf das nicht-biegsame Element versetzt, was dazu führt, daß die Anodenverbindung 39 und/oder die Kathodenverbindung 40 und/oder die Anodenverbindung 52 mit der angrenzenden Oberfläche 41 des nicht-biegsamen Elements 34 in Berührung kommen. Ein weiteres Auswölben der Wand bzw. Abdeckung 16 führt zu einer weiteren Versetzung von einem oder von mehreren der Fortsätze in Bezug auf das nicht-biegsame Element 34 und die Verbindungen 39, 40 und 52. Eine solche Versetzung von einem oder von mehreren der Fortsätze 25, 32 und 54 relativ zum nicht-biegsamen Element 34 und zu den Verbindungen 39, 40 und 52 führt dazu, daß sich eine oder mehrere der elektrischen Verbindungen von ihrem bis dahin elektrisch zugeordneten Fortsatz in der in Verbindung mit den Fign. 1 und 2 diskutierten Weise lösen, wodurch die elektrische Vorrichtung 50 außer Betrieb gesetzt wird. Das elektrisch isolierende, nicht-biegsame Element 34 hilft danach mit, die Möglichkeit zu vermeiden, daß es zu einer elektrischen Wiederverbindung zwischen einem Fortsatz und den Anoden- und Kathodenverbindungen kommt. Bei Verwendung einer Dreiklemmenvorrichtung, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, ist es wünschenswert, daß sich wenigstens zwei Fortsätze von der Verbindung lösen, mit der sie zusammenwirken, damit die elektrische Vorrichtung danach zwischen einer beliebigen Kombination von Anschlußklemmen außer Betrieb ist. Der Begriff "elektrische Vorrichtung", wie er hier verwendet wird, umfaßt, ohne darauf eingeschränkt zu sein, irgendeine elektrische Vorrichtung, die zur Speicherung elektrischer Energie eingerichtet ist, etwa einen Kondensator, sowie irgendeine elektrische Vorrichtung, die zur

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Abgabe von elektrischer Energie durch eine elektrochemische Reaktion zwischen positiven und negativen Elektroden, wie etwa eine Batterie, eingerichtet ist.

Bei dem sich entwickelnden Stoff war der Einfachheit halber von Gas bzw. Flüssigkeit die Rede, eine Einschränkung hierauf ist jedoch nicht gemeint.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Elektrische Vorrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (11) mit einer wenigstens eine Anschlußklemme (12; 13; 51) enthaltenden Wand (16), eine elektrische Komponente (14) mit Anoden- und Kathodenverbindungen (39; 40; 52) innerhalb des Gehäuses, ein mit einer oder mehreren öffnungen (37; 38; 53) versehenes nicht-biegsames Element (34) welches zwischen der elektrischen Komponente und der Wand des Gehäuses gehalten wird, wobei sich die Anschlußklemme durch eine in ihrem Bereich liegende öffnung des nicht-biegsamen Elements erstreckt, eine der Verbindungen elektrisch mit der Anschlußklemme gekoppelt ist und die mit der Anschlußklemme elektrisch gekoppelte Verbindung so in Bezug auf die in ihrem Bereich liegende öffnung des nicht-biegsamen Elements aufgebaut ist, daß eine Versetzung der Anschlußklemme bezüglich des nicht-biegsamen Elements dazu führt, daß die Verbindung und die Anschlußklemme voneinander elektrisch getrennt werden und damit die elektrische Vorrichtung außer Betrieb gesetzt wird.
2. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das nicht-biegsame Element (34) eine elektrische Wiederverbindung zwischen der Verbindung (39; 40; 52) und der Anschlußklemme (12; 13; 51) verhindern hilft.
3. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das nicht-biegsame Element (34) Verstärkungseinrichtungen zu seiner Versteifung aufweist.

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4. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkungseinrichtungen Rippen (35) sind.
5. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anschlußklemme (12; 13; 51) einen Fortsatz (25; 32; 54) aufweist, der sich durch die in seinem Bereich liegende Öffnung (37; 38; 53) des nicht-biegsamen Elements (34) erstreckt und mit einer der elektrischen Verbindungen (39; 40; 52) verbunden ist.
6. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Aufbau der Verbindung (39; 40; 52) und die Versetzung des Fortsatzes (25; 32; 54) bezüglich des nicht-biegsamen Elements (34) ein Angreifen der Verbindung am nicht-biegsamen Element verursacht.
7. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau des Fortsatzes (25; 32; 54) der eines länglichen Zylinders, der Aufbau der Verbindung (39; 40; 52) der eines Streifens und der Aufbau der Öffnung (37; 38; 53) der eines länglichen Zylinders ist.
8. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie zur Speicherung elektrischer Energie eingerichtet ist.
9. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein Kondensator ist.

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10. Elektrische Vorrichtung-nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Kondensator ein flüssiges Dielektrikum enthält.

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