DE3637583C2

DE3637583C2 - Kondensator

Info

Publication number: DE3637583C2
Application number: DE3637583A
Authority: DE
Inventors: Peter Barker; Stephen Edward Hunt
Original assignee: CAMBRIDGE CAPACITORS Ltd
Current assignee: CAMBRIDGE CAPACITORS LTD., ROMSEY, HAMPSHIRE, GB
Priority date: 1985-05-01
Filing date: 1986-11-04
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2006-11-05
Also published as: GB2174544A; SE8601993D0; US4757414A; GB8511050D0; SE8601993L; GB2174544B; DE3637583A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Kondensator ist aus der EP 0 187 921 A1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt einen elektrischen Kondensator mit einer Abschaltvorrichtung, die aus einem Abreißstreifen mit Sollbruchstelle besteht, wobei der Abreiß streifen mit einem elektrisch leitfähigen Material wie einer Leiterbahn versehen ist, die einen Teil der elektrischen Zu leitung zum Kondensatorelement bildet. Bei einer Verformung des Kondensatorgehäuses aufgrund erhöhten Innendrucks wird über die Anschlußdrähte auf den Abreißstreifen eine Zugkraft ausgeübt, die bei einer Ausführungsform quer zum Abreißstrei fen wirkt und ein Abbrechen des Abreißstreifens hervorruft.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Anschlußdrähte, über die die Zugkräfte auf den Abreißstreifen übertragen wer den, auszugsfest am Abreißstreifen angebracht sein müssen, was nur relativ aufwendig über angequetschte oder gestauchte Enden möglich ist, die zusätzlich verlötet oder mit Rohr nieten verankert sind. Außerdem hat diese bekannte Anordnung den Nachteil, daß sie unter Vorspannung eingebaut werden muß, um halbwegs zuverlässig anzusprechen. Der Zusammenbau der bekannten Vorrichtung ist daher schwierig. Ein fehlerhafter Einbau, beispielsweise zu geringe Vorspannung, ist von außen nicht zu erkennen. Derart fehlerhafte Kondensatoren stellen jedoch ein Sicherheitsrisiko dar.

Die US-PS 42 83 750 beschreibt einen Kondensator mit einer inneren Zuleitung, die hakenförmig verläuft und eine Soll bruchstelle besitzt. Bei ausreichend großer plastischer Deformierung des Kondensatorgehäuses wirkt eine genügend große Zugkraft über die Zuleitung auf die Sollbruchstelle, um dort eine Trennung der Zuleitung zu erreichen.

Bekannt ist die Verwendung einer druckempfindlichen Unter brechervorrichtung in Form einer Abdeckung für einen Konden sator. Eine derartige Vorrichtung dient zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung, wenn das Innere einer den Kon densator umschließenden Dose einem erhöhten Druck ausgesetzt ist. GB-PS 1 592 706 beschreibt eine bekannte Ausführungsform einer solchen Vorrichtung. GB-PS 1 441 507 beschreibt eben falls einen Kondensator, in dem eine Ausschaltvorrichtung auf die Verformung des Kondensatorelements selbst reagiert, wenn der innere Druck ansteigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kondensator zu schaffen, der eine leichter einzubauende und zuverlässigere Schutzvorrichtung gegen erhöhten Innen druck aufweist.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik, erfindungsgemäß mit den in den Kennzeichen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 2 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei der Ausführung nach Anspruch 2 ist dabei ein zerbrech liches Substrat mit einer Leiterbahn in einem Hohlraum des Kondensatorgehäuses mittels Zapfen oder Nasen direkt an einer Wand angebracht, so daß bei einer Verformung der Wand auf grund erhöhten Drucks das Substrat zerbricht, da es nicht im gleichen Maße verformbar ist wie die Gehäusewand.

Diese Sicherheitseinrichtung ist sehr leicht einzubauen, wobei die Zuleitungen frei verlegt werden können, da sie - im Gegensatz zum Stand der Technik - keinerlei Zugkräfte zu übertragen haben.

Bei der Ausführung nach Anspruch 1 ist das Substrat in einem eigenen geschlossenen Gehäuse, einer Kassette, untergebracht. Bei Überdruck verformt sich die Kassette so, daß das Substrat wiederum zerbricht.

Diese Ausführungsform ist noch leichter in Kondensatoren ein zubauen wie diejenige nach Anspruch 1, da sie lediglich in das Kondensatorgehäuse eingelegt zu werden braucht.

In den Unteransprüchen 3 bis 11 sind vorteilhafte Ausfüh rungsformen des Anmeldungsgegenstandes beschrieben. Insbeson dere beinhalten die neuen Ansprüche 5 bis 8 spezielle Aus gestaltungen der Kassette nach Anspruch 1, die das zuverläs sige Zerbrechen des Substrates bei Druckanstieg weiter för dern.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, worin:

Fig. 1 eine Seiten-Schnittansicht eines erfindungsge mäß hergestellten Kondensators darstellt;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des unteren Teils des Gehäuses des in Fig. 1 dargestellten Kondensators wiedergibt und die eingebaute leitende Platte darstellt;

Fig. 3 eine Seiten-Schnittansicht des unteren Teils des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Kondensators wiedergibt, bei dem das Gehäuse durch inneren Druck verformt ist;

Fig. 4 den Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 2 darstellt;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Leiterplatte des in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Kondensators wiedergibt;

Fig. 6 eine Seiten-Schnittansicht eines anderen er findungsgemäß hergestellten Kondensators dar stellt;

Fig. 7 eine Draufsicht der in Fig. 6 dargestellten, in dem Kondensator verwendeten Kassette wieder gibt;

Fig. 8 eine Seiten-Schnittansicht einer in dem in Fig. 6 dargestellten Kondensator verwendbaren modifizierten Kassette darstellt;

Fig. 9 eine Seiten-Schnittansicht der in Fig. 8 dargestellten Kassette wiedergibt, nachdem die Leiterplatte zerbrochen wurde; und

Fig. 10 eine Teilansicht einer anderen Modifikation der Kassette darstellt.

Gemäß Fig. 1 besteht ein Kondensator 10 aus einem zylindrischen Gehäuse 11, hergestellt aus einem syntheti schen Kunststoffmaterial, etwa einem thermoplastischen Polyester, wie z. B. "Arnite"®, oder einem thermoplastischen Harz, wie z. B. "Noryl"®, an dem eine gesondert hergestellte Abdeckung 12 befestigt ist. Die Abdeckung trägt zwei Anschlußkontakte 14, 15. Das Gehäuse 11 enthält ein Kondensatorelement 9, bestehend aus Schichten von metalli siertem Polypropylenfilm, das in eine aus Polyurethanharz hergestellte gegossene innere Umhüllung 8 eingeschlossen ist. Die Umhüllung 8 wird normalerweise durch die bekannte sog. "Harzfüllungs- und Umdrehmethode" hergestellt. Ein Hohlraum oder eine Kammer 7 wird zwischen dem Boden der inneren Umhüllung 8 und der Bodenwand 11′ des Gehäuses 11 vorgesehen. Ein isoliertes Blatt 22, hergestellt aus dünnem Karton, reicht über die untere Fläche der Umhüllung 8 und ist darin eingebettet. Eine leitende Platte 20 ist innerhalb des Hohlraums 7 angebracht und wird günstiger weise unter Verwendung von geformten Rückhaltezapfen 6 auf dem Boden des Gehäuses gehalten, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Gemäß Fig. 5 trägt der Bauteil 20, bei dem es sich um einen aus einem spröden, zerbrechlichen Material, wie z. B. Keramik, hergestellten Träger handelt, eine leitende Bahn 25, die die Anschlüsse 23 in Form einer gelöteten Auflage verbindet. Die leitende Bahn (25) befindet sich auf der der Bodenwand 11′ des Gehäuses 11 zugewandten Seite des Trägers. Eine flexible Zuleitung 26 verbindet einen der Anschlüsse 23 mit dem Anschlußkontakt 14 und eine andere flexible Zuleitung 27 verbindet den anderen Anschluß 23 mit dem Kondensatorelement 9. Eine andere Zuleitung 28 verbindet den Anschlußkontakt 15 mit dem Kondensatorelement 9. Dadurch wird eine Reihenschal tung (Wechselstrom) vom Anschlußkontakt 14 durch die leitende Bahn 25 und das Kondensatorelement 9 zurück zum Anschlußkontakt 15 gebildet. Entsprechend der Darstellung sind die Zuleitungen vorteilhaft in die innere Umhüllung 8 eingegossen, wodurch eine kompakte, verstärkte Struktur gebildet wird.

Falls während des Betriebes ein Fehler auftritt, der zu einem Anstieg des Drucks im Gehäuse 11 führt, wird bekanntlich dessen Bodenwand 11′ verformt und beult sich nach außen, wie in Fig. 3 dargestellt, worin die Linie X-X die normale, nicht verformte Lage der Wand 11′ angibt. Die leitende Platte 20 wird gezwungen, dieselbe Verformung durchzuführen, aber die Belastung der leitenden Platte 20 bewirkt das Zerbrechen des Trägers, wodurch die leitende Bahn 25 unterbrochen wird, wie es in Fig. 3 vereinfacht durch "K" dargestellt ist. Die Auswirkung des Zerbrechens ist die Isolierung des Anschlußkontakts 14 vom Kondensa torelement 9.

Die Fig. 6 bis 10 stellen andere Konstruktionen dar, wobei gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile bezeichnen, die vorstehend im Zusammenhang mit den Abb. 1 bis 5 beschrieben wurden. In diesen Konstruktionen ist die leitende Platte 20 innerhalb einer flexiblen Kassette 30 angebracht, die sich ihrerseits in dem Hohlraum 7 befindet. Die Kassette 30 kann die in den Fig. 6 oder 8 dargestellte Form aufweisen, d. h. eine zweiteilige ring förmige Anordnung. Die Kassette 30 weist somit einen Hauptkörper 31 mit einer äußeren Umhüllung 32 auf und ist z. B. unter Verwendung eines Preßsitzes mit einem Deckel oder einer Kappe 33 verbunden. Der Hauptkörper 31 enthält eine innere Stützwand 34, auf der die leitende Platte 20 aufliegt. Die innere Stützwand 34 weist aufrechte Halter 38 oder ähnliche Vorrichtungen auf, die die leitende Platte 20 an den Seiten als Preßsitz festhalten, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Die Kappe 33 weist einen inneren Vorsprung 36 auf, der sich günstigerweise in ihrem Zentrum befindet und auf der leitenden Platte 20 aufliegt (Fig. 8) oder durch einen Spalt davon getrennt ist (Fig. 6). Die Zuleitungen 26, 27 führen durch Bohrungen in Kappe 33 oder, wie in Fig. 10 dargestellt, unter den äußeren Rand von Kappe 33. Im Gegensatz zu der zuerst beschriebenen Ausführungsform führt die Deformierung der Kassette 30 selbst zur Zerstörung der leitenden Platte 20, wodurch die leitende Bahn 25 zerbrochen wird, nicht die Deformierung der Bodenwand 11′ des Gehäuses 11. Wie es durch die Pfeile P in Fig. 8 dargestellt ist, wirkt demgemäß ein Anstieg des inneren Drucks im Gehäuse 11 auf die Kappe 33, wodurch der Vorsprung 36 als Stützpunkt auf den durch die Stützwand 34 umgrenzten mittleren Bereich der leitenden Platte drückt und ihn verformt, bis die leitende Platte 20 zerbricht, wie in Fig. 9 dargestellt. Wenn die leitende Platte 20 zerbrochen wurde, greifen die Halter 38 noch immer die Seiten der Teile 20′ der leitenden Platte 20, wodurch sichergestellt ist, daß die zerbrochenen Teile 20′ auseinandergehalten werden und Lichtbogenbildung zwischen getrennten Teilen der leitenden Bahn 25 ausgeschlossen ist. Ein geeignetes Material für die Kassette 30 oder für mindestens deren Kappe 33 ist Polypropylen oder vorzugs weise Nylon.

Die in den Fig. 6 bis 10 dargestellte Konstruktion kann für Kondensatoren mit Gehäusen aus Kunststoff oder Aluminium verwendet werden, wobei keine Veränderung des Kondensators selbst erforderlich ist. Kondensatorelemente aus metallisierten Polypropylenfilmen neigen dazu, Wasser stoff freizusetzen, wenn ein Fehler auftritt, wodurch Explosionsgefahr bei Lichtbogenbildung innerhalb des Kondensatorgehäuses besteht. Wenn aber das Innere der Kassette 30 durch Eintauchen der Kassette 30 in Harz versiegelt ist und das Innere des Gehäuses 11 der vorstehend beschriebenen Harzfüll- und Umdrehbehandlung unterworfen wird, wodurch die innere Umhüllung 8 gebildet wird, wird Gasaustritt verhindert und das Zerbrechen der leitenden Bahn 25, das selbst Lichtbogen erzeugen kann, verursacht keine Probleme.

Claims

1. Kondensator mit einem Gehäuse (11) mit wenigstens einem Kondensatorelement (9) und externen Anschlüssen (14, 15), elektrischen Leitern (26, 27, 28) zur Verbindung der Anschlüsse (14, 15) mit dem Kondensatorelement (9), und einem druckempfind lichen Unterbrecher, der auf einen Druckanstieg im Gehäuse (11) hin wenigstens einen der Anschlüsse vom Kondensatorelement (9) unterbricht, wobei der Unterbrecher ein zerbrechliches Substrat (20) mit einer Leiterbahn (25) ist, die einen Teil eines der elektrischen Leiter bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das zerbrechliche Substrat (20) in einer verformbaren Kassette (30) angeordnet ist, wobei die Deformation wenigstens eines Teils der Kassette (30) aufgrund eines erhöhten Drucks im Gehäuse (11) das zerbrechliche Substrat (20) einer zerstörenden Kraft unterwirft, die zu einer Unterbrechung der Leiterbahnen führt.

2. Kondensator mit einem Gehäuse (11) mit wenigstens einem Kondensatorelement (9) und externen Anschlüssen (14, 15), elektrischen Leitern (26, 27, 28) zur Verbindung der Anschlüsse (14, 15) mit dem Kondensatorelement (9), und einem druckempfind lichen Unterbrecher, der auf einen Druckanstieg im Gehäuse (11) hin wenigstens einen der Anschlüsse vom Kondensatorelement (9) unterbricht, wobei der Unterbrecher ein zerbrechliches Substrat (20) mit einer Leiterbahn (25) ist, die einen Teil eines der elektrischen Leiter bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das zerbrechliche Substrat (20) direkt an einer Wand (11′) des Gehäuses (11) so angebracht ist, daß eine Deformation der Wand (11′) aufgrund eines erhöhten Drucks im Gehäuse (11) das zer brechliche Substrat (20) unmittelbar einer zerstörenden Kraft unterwirft, die zu einer Unterbrechung der Leiterbahn (25) führt.

3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zerbrechliche Substrat (20) an einer Bodenwand (11′) des Gehäuses (11) angebracht ist.

4. Kondensator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mittels Haltezapfen (6) an der Innenseite der Wand (11′) des Gehäuses (11) angebracht ist.

5. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassette aus zwei Teilen (31, 33) besteht, wobei ein erster Teil (31) eine Halterung (34) für das zerbrechliche Substrat (20) aufweist und der zweite Teil (33) sich bei erhöhtem Druck ver formt und das Substrat (20) zerstört.

6. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (33) der Kassette einen Vorsprung (36) aufweist, der bei erhöhtem Druck Kraft auf das zerbrechliche Substrat (20) ausübt, so daß im Zusammenwirken mit der Halterung (34) das Substrat (20) zerstört wird.

7. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassette (30) eine Stützwand (34), auf der das Substrat (20) aufliegt, und gegenüberliegend einen Vorsprung (36) aufweist, der bei erhöhtem Druck auf das Substrat (20) in einem Bereich einwirkt, der nicht von der Stützwand (34) unterstützt wird.

8. Kondensator nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, daß die Kassette (30) Vorsprünge oder Zapfen (38) aufweist, die das Substrat halten und die nach einem Zerbrechen die Bruch teile (20′) des Substrates (20) auseinanderhalten.

9. Kondensator nach einem der Ansprüche 1, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassette (30) durch Eintauchen in Kunstharz versiegelt ist.

10. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensatorelement aus einem metalli sierten Polypropylenfilm gebildet wird, der innerhalb des Gehäuses (11) in einem Polyurethanharzformteil (8) einge schlossen ist.

11. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (20) aus keramischem Material besteht.