DE3150744A1

DE3150744A1 - Electrical capacitor with liquid cooling

Info

Publication number: DE3150744A1
Application number: DE19813150744
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(grad.) 8591 Thiersheim Hoffmann; Heinz 8672 Selb Schlegel; Hermann Dipl.-Ing. Schmauß (FH), 8672 Selb; Werner 8590 Marktredwitz Wollenschläger; Alfred 8591 Hohenberg Zeitner
Original assignee: Draloric Electronic 8672 Selb GmbH; Draloric Electronic GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1981-12-22
Filing date: 1981-12-22
Publication date: 1983-07-07
Also published as: DE3150744C2

Abstract

The invention relates to an electrical capacitor, especially a radio-frequency power capacitor with liquid cooling, which consists of a closely-sintered ceramic dielectric body (1) separating the metal layers of the two plates. The dielectric body (1) may be of disc-shaped, tubular or pot-shaped design, and the heat loss generated in the dielectric body (1) is dissipated by a cooling fluid, especially by water, which circulates in a cavity around one or around both plates. In order that erosion of the plate metal layers (3, 4), which consist of silver, is prevented when using any desired cooling water, a glazed layer (14), which is resistant to the cooling fluid and whose coefficient of expansion is matched to the coefficient of expansion of the dielectric body (1), covers the metal layers (3, 4) which are in contact with the cooling water. <IMAGE>

Description

Elektrischer Kondensator mit Flüssigkeitskühlung Electric condenser with liquid cooling

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator mit Flüssigkeitskühlung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an electric condenser with liquid cooling according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Kondensator ist beispielsweise aus dem DE-GM 17 26 891 bekannt, bei dem zur Kühlung außer Wasser auch Öle, Sole oder sonstige nichtleitende Flüssigkeiten beschrieben sind. Dort ist auch die ansich selbstverständliche Forderung beschrieben, daß darauf zu achten ist, daß die Elektrodenbeläge von der Kühlflüssigkeit nicht angegriffen werden.Such a capacitor is, for example, from DE-GM 17 26 891 known, in which, in addition to water, oils, brine or other non-conductive Liquids are described. There is also the self-evident requirement described that it is important to ensure that the electrode pads from the coolant not be attacked.

Wird das Kühlflüssigkeit destilliertes bzw. demineralisiertes Wasser verwendet, dessen spezifischer Leitwert im Bereich von < 70 Pos . cm 1 liegt, dann ist nicht auszuschließen, daß beispielsweise bei wassergekühlten Topfkondensatoren, wie sie aus dem Katalog "Keramische Leistungskondensatoren", 3 A5.78 der Anmelderin, Seiten 114 ff bekannt sind, die Metallschicht des äußeren, gekühlten Belages, ausgehend von mikroskopisch kleinen Fehistellen im Belag infolge der durch derartige Fehlstellen bedingten Feldverdichtung und den dadurch bedingten großen mechanischen Kräften in Kreisflächen abgetragen wird.If the cooling liquid is distilled or demineralized water is used whose specific conductance is in the range of <70 pos. cm 1 is then it cannot be ruled out that, for example in the case of water-cooled pot capacitors, as they are from the catalog "Ceramic Power Capacitors", 3 A5.78 of the applicant, Pages 114 ff are known, starting with the metal layer of the outer, cooled covering of microscopic imperfections in the pavement as a result of such imperfections the resulting field compression and the resulting large mechanical forces is removed in circular areas.

Dieser Abtrag der in einer Fritte gebundenen Silberpartikel des Metallbelages führt zu einer Abnahme der Kapazität des Kondensators bis hin zum Totalausfall infolge Unterschreitens der zulässigen Toleranzgrenze des Kapazitätswertes.This removal of the silver particles of the metal coating bound in a frit leads to a decrease in the capacitance of the capacitor up to a total failure as a result Falling below the permissible tolerance limit of the capacity value.

Ein flüssigkeitsgekühlter elektrischer Kondensator,dessen dichtgesinterter keramischer Dielektrikumkörper mit Metallschichten der Beläge bedeckt ist und bei dem ein mit Metallwänden versehener Flüssigkeitskühimantel in gutem thermischen Kontakt mit der Metallschicht eines Belages steht, ist aus der DE-OS 24 01 802 bekannt. Infolge der dort beschriebenen, vollständigen Isolierung des Kühlwassers gegen die Belagmetall-schicht in Form einer Silberelektrode kann zwar eine Beschleunigung -der Silberwanderung durch das keramische Dielektrikum und auch eine Korrosion und eine Erosion der Silberelektrode durch das Kühlwasser vermieden werden; der ganzflächige Kontakt zwischen der Metallwandung des Flüssigkeitskühlmantels und der Metallschicht des Belages ist jedoch insbesondere bei größervolumigen Bauformen derartiger flüssigkeitsgekühlter Kondensator nur mit erheblichem Arbeitsaufwand realisierbar.A liquid-cooled electric condenser, its densely sintered ceramic dielectric body is covered with metal layers of the coverings and at which a metal-walled liquid cooling jacket in good thermal Contact with the metal layer of a covering is known from DE-OS 24 01 802. As a result of the complete isolation of the cooling water from the described there Covering metal layer in the form of a silver electrode can accelerate -the silver migration through the ceramic dielectric and also a corrosion and erosion of the silver electrode by the cooling water can be avoided; the whole area Contact between the metal wall of the liquid cooling jacket and the metal layer However, the covering is more of this type, especially in the case of larger-volume designs liquid-cooled Capacitor can only be implemented with considerable effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Kondensator der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die mit der Kühlflüssigkeit in Kontakt stehende Metallschicht des Kondensatorbelages unabhängig vom spezifischen Leitwert des verwendeten Kühlwassers durch einfache Mittel gegen Erosion geschützt ist.The invention is based on the object of an electrical capacitor of the type mentioned to improve that with the cooling liquid contacting metal layer of the capacitor plate regardless of the specific Conductivity of the cooling water used protected against erosion by simple means is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Metallschicht des mit der Kühlflüssigkeit in Kontakt stehenden Belages mit einer gegen die Kühlflüssigkeit resistenten Glasurschicht bedeckt ist. Bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved according to the invention in that the metal layer of the coating in contact with the cooling liquid with one against the cooling liquid resistant glaze layer is covered. Preferred embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß jedes beliebige Kühlwasser verlmende-c werden kann, ohne daß es zu Abtragungen des mit dem Kühlwasser in Kontakt stehenden Silberbelages kommt, und daß die Wärmeleitung durch die Glasurschicht nicht behindert ist.The advantages achieved with the invention are in particular: that any cooling water can become lamellar without it being eroded of the silver coating in contact with the cooling water comes, and that the heat conduction is not hindered by the glaze layer.

Ein''Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.An 'embodiment of the invention is shown in the drawing.

Die Figur zeigt einen Leistungskondensator im Querschnitt, dessen dichtgesinterter keramischer Dielektrikumkörper 1 topffönnig ausgebildet ist.The figure shows a power capacitor in cross section, its densely sintered ceramic dielectric body 1 is designed in a pot-shaped manner.

Ein Wulstrand 8 am stirnseitig offenen Ende des Dielektrikumkörpers 1 trennt die Metallschicht 3 des Innenbelages von der Metalischicht 4 des Außenbelages. Der Innenbelag aus Silber reicht um die Stirnfläche des Dielektrikumkörpers 1 bis zum Ansatz des Wuistrandes 8 herum. Eine Ånschlußarmatur 7 mit einen gewölbten Randbereich ist durch eine um die Stirnfläche des Dielektrikumkörpers 1 umlaufende Lötzinnschicht 10 mit dem Innenbelag leitend verbunden. Der topfförmige Dielektrikumkörper 1 hängt in einem zylinderförmigen Metaliblechmantel 2, dessen offene Stirnfläche sich in der Hohlkehle des ulstrandes 8 befindet. Der zylinderförmige Metallblechmantel 2 besitzt einen Innendurchinesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Schaftes des Dielektrikumkörpers 1, so daß ein Ringspalt gegeben ist, in dem das Kühlwasser durch einen Einlaßstutzen 5 zugeführt und durch einen Auslaßstutzen 6 abgeführt, zirkulieren und dabei die Verlustwärme abführen kann. Die äußere Oberfläche des topfförmigen Dielektrikumkörpers 1 ist bis in die Hohlkehle hinein mit einer Silberschicht 4 bedeckt, die den Außenbelag des Kondensators bildet. Der zylinderförmige Metallblechmantel 2 ist mittels einer umlaufenden Lötzinnschicht 9 in der Hohl kehle des Dielektrikumkörpers 1 befestigt, derart, daß der Raum für den Kühlwasserumlauf dicht abgeschlossen ist. Eine Glasurschicht 14, deren Ausdehnungskoeffizient an den Ausdehnungskoeffizienten des Dielektrikumkörpers 1 angepaßt ist, bedeckt die Silberschicht 4 bis zur Lötzinnschicht 9 vollständig, so daß das Kühlwasser keinen Abtrag der Silberschicht 4 bewerkstelligen kann. Um die Strömung des Kühlwassers im Bereich des Einlaß- und des Auslaßstutzens 5 und 6 zu lenken, sind im Inneren des Kühlblechmantels 2 Umlenkbleche 12 und 13 angeordnet.A bead 8 at the end of the dielectric body which is open at the front 1 separates the metal layer 3 of the inner lining from the metal layer 4 of the outer lining. The inner coating made of silver extends around the face of the dielectric body 1 to to the approach of the Wuistrandes 8 around. A connection fitting 7 with a curved edge area is through a layer of soldering tin running around the end face of the dielectric body 1 10 conductively connected to the inner lining. The cup-shaped dielectric body 1 hangs in a cylindrical metal sheet jacket 2, the open end face of which is in the groove of the ulstrand 8 is located. The cylindrical sheet metal jacket 2 has an inner diameter that is larger than the outer diameter of the shaft of the dielectric body 1, so that there is an annular gap in which the cooling water fed through an inlet port 5 and discharged through an outlet port 6, circulate and can dissipate the heat loss. The outer The surface of the cup-shaped dielectric body 1 extends into the groove covered with a silver layer 4, which forms the outer coating of the capacitor. Of the cylindrical sheet metal jacket 2 is by means of a circumferential soldering tin layer 9 fixed in the hollow throat of the dielectric body 1, such that the space for the cooling water circulation is tightly sealed. A glaze layer 14, its coefficient of expansion is adapted to the expansion coefficient of the dielectric body 1, covered the silver layer 4 up to the solder layer 9 completely, so that the cooling water cannot remove the silver layer 4. To the flow of the cooling water to steer in the area of the inlet and outlet connection 5 and 6, are inside of the cooling plate jacket 2 baffles 12 and 13 arranged.

Die Erfindung ist nicht auf Topfkondensatoren der dargestellten Art beschränkt; sie gilt entsprechend auch für scheibenförmige Kondensatoren, wie sie beispielsweise im DE-GM 78 07 683 beschrieben sind, oder für Rohrkondensatoren mit Innen- und/oder Außenkühlung.The invention does not apply to pot capacitors of the type shown limited; it also applies accordingly to disk-shaped capacitors like them are described for example in DE-GM 78 07 683, or for tubular capacitors with Internal and / or external cooling.

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Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: Electric condenser with liquid cooling, especially for high-frequency industrial generators, in which the two pads are separated from each other are separated by a densely sintered, ceramic dielectric body, wherein the Pfietallschicht one or both coverings with a liquid, in particular with water, are cooled, which means that the metal layer is not shown (3) and / or (4) of the coating in contact with the cooling liquid with a is covered against the cooling liquid resistant glaze layer (14).

2. Capacitor according to claim 1, characterized in that the densely sintered, ceramic dielectric body (1) the shape of a disk, a tube or a Pot possesses and the edges of the metal layers (3, 4) of the two coverings through a spray protection bead (8) are separated from each other.

3. Capacitor according to claim 1 or 2, characterized in that the one covering the metal layer (3) or (4) of the liquid-cooled covering Glaze layer (14) has a coefficient of expansion matched to the ceramic dielectric body (1) owns.

4. Capacitor according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the glaze layer (14) consists of a frit, which is essentially the frit of the material of the metal layer (3) or (4) of a covering.

5. Capacitor according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the glaze layer (14) has a layer thickness in the region of 40 μm.