DE3705701A1 - Verfahren zum verschliessen eines elektrischen kondensators und gemaess diesem verfahren verschlossener elektrischer kondensator - Google Patents
Verfahren zum verschliessen eines elektrischen kondensators und gemaess diesem verfahren verschlossener elektrischer kondensatorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dichten Verschließen
des zylindrischen, einen Kondensatorwickel umgebenden Becher
gehäuses eines elektrischen Kondensators mittels eines kreis
scheibenförmigen Deckels, wobei das Bechergehäuse einen Durch
messer kleiner als 60 mm, vorzugsweise kleiner als 30 mm auf
weist und Becher sowie Deckel aus Metall, vorzugsweise Aluminium
bestehen.
Elektrische Kondensatoren, bei welchen der oder die Kondensator
wickel im Gehäuse eingebaut sind, existieren auf dem Markt in
vielen unterschiedlichen Ausführungen. Um den Kondensatorwickel
gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu schützen und gleich
zeitig ein Ausfließen von im Kondensator enthaltenen Tränkmit
teln zu verhindern, muß das Gehäuse hermetisch dicht verschlos
sen sein. Dies wird nun bei den bekannten Kondensator-Bauformen
üblicherweise durch Vergießen mit Kunstharz oder durch Aufbör
deln eines Deckels erreicht. Der Kunstharzverguß ermöglicht zwar
eine gute Dichtung, es ist jedoch sehr schwierig, eine zuver
lässig funktionierende Sicherung gegen ein Aufplatzen des Kon
densators bei einem Defekt einzubauen, und zwar deshalb, weil
der Kunstharzverguß eine gewisse Nachgiebigkeit aufweist. Beim
Aufbördeln eines Deckels aus Kunststoff oder Metall ist es zwar
möglich, eine zuverlässig funktionierende Sicherung gegen ein
Aufplatzen des Gehäuses in einem Schadensfall einzubauen, je
doch muß der obere Rand des Kondensatorgehäuses stark verjüngt
werden, weil üblicherweise die Forderung besteht, daß der Bördel
rand den Außendurchmesser des Gehäuses nicht überragen darf.
Je kleiner nun der Gehäusedurchmesser ist, desto größer wird
- relativ gesehen - die erforderliche Materialverdrängung. Die
Folgen sind Faltenbildungen und Materialversprödungen, was wie
derum dazu führt, daß die Bördelnaht nicht dicht ist. Darüber
hinaus ist das Bördeln bei sehr kleinen Kondensatordurchmessern
schwierig durchzuführen und es bedarf aufwendiger Bördelma
schinen. Nun ist es zwar aus der Lebensmittel-Konservenindu
strie bekannt, die Dichtheit aufgebördelter Deckel dadurch
zu verbessern, daß ein Dichtungsmittel eingebracht wird. Die
ses Verfahren ist jedoch beim Verschließen von Kondensatoren
nur schwer durchzuführen, und zwar aus folgenden Gründen. Üb
licherweise haben die in Großserie hergestellten Kondensatoren
wesentlich kleinere Durchmesser als Lebensmittel-Dosen. Eine
automatische Beschichtung der Deckel mit einem Dichtungsmittel
ist aber bei kleinen Durchmessern kaum durchführbar. Außerdem
ist bei Verwendung eines elektrisch isolierenden Dichtungsmit
tels nicht gewährleistet, daß zwischen Decke und Gehäuse des
Kondensators eine leitende elektrische Verbindung besteht.
Letzteres ist aber aus Sicherheitsgründen für ein elektrisches
Gerät unerläßlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren
zu schaffen, mit dessen Hilfe es möglich ist, das metallische
Bechergehäuse auch kleiner und kleinster elektrischer Konden
satoren mittels eines ebenfalls metallischen Deckels zuverläs
sig dicht zu verschließen und somit die Lebensdauer des Konden
sators zu erhöhen, wobei das Verfahren wirtschaftlich sein muß,
eine einfache Handhabung gewährleisten soll und darüberhinaus
die Eignung für eine Automatisierung besitzen muß. Ferner ist
Aufgabe der Erfindung die Schaffung eines Kondensators, der
mittels eines solchen Verfahrens verschlossen ist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich verfahrensmäßig
aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1.
Gemäß der Erfindung wird also zunächst ein Randbereich des
Deckels oder des Gehäusebechers umgekantet, was einen einfa
chen, leicht zu bewerkstelligenden Vorgang darstellt. Darauf
hin werden die aneinanderliegenden Flächen der beiden Bauteile
miteinander verschweißt, was von den erforderlichen Maschinen
und der Zeit her wesentlich wirtschaftlicher ist als die übliche
Bördelung, insbesondere dann, wenn sehr kleine Kondensatoren
verschlossen werden sollen. Außerdem gewährleistet die durch
das Ultraschall-Verschweißen sich ergebende metallische
Verbindung eine hermetische Dichtheit und in den Konden
sator eingebaute Aufplatz-Sicherungen sprechen - wie Ver
suche gezeigt haben - exakt an. Schließlich ist noch darauf
hinzuweisen, daß beim Ultraschall-Verschweißen die Gefahr
von Oxidbildungen, insbesondere bei Aluminium, vermieden
ist.
Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Auf der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 in Seitenansicht, teilweise geschnitten,
eine erste Ausführungsform des Konden
sators,
Fig. 2 in Seitenansicht, teilweise geschnitten,
eine zweite Ausführungsform des Kondensa
tors,
Fig. 3 einen Teilschnitt des Kondensators von
Fig. 2 vor seiner Fertigstellung, und
Fig. 4 eine Skizze zur Erläuterung des Schweiß
vorganges.
Bei der Ausführungsform eines elektrischen Kondensators
gemäß Fig. 1 ist in einem zylindrischen Bechergehäuse 10
ein Kondensatorwickel 11 untergebracht. Der Becher 10 ist
durch einen Deckel 12 verschlossen, dessen Außenrand 12 a
um 90° nach oben umgebogen ist, derart, daß er an der in
neren Mantelfläche des Gehäusebechers 10 anliegt. Der Dec
kel 12 ist mit einem Isolierstopfen 13, einem Isolierteil
14 als Träger für Anschlußfahnen 15 und einer Isolierkappe
16 zum Abdecken des Kondensatorwickels 11 bestückt. Alle
diese Deckel-Einzelteile sind durch einen Rohrniet 17 me
chanisch zusammengehalten.
Erfindungswesentlich ist nun, daß Gehäusebecher 10 und Dec
kel 12, wobei beide Teile aus Metall, vorzugsweise Aluminium,
bestehen, nicht - wie üblich - durch eine gebördelte Falz
naht sondern metallisch miteinander verbunden sind, und
zwar durch eine bei 18 angedeutete, ringförmige Verschweißungs
stelle. Mit anderen Worten, der hochstehende Rand 12 a des
Deckels 12 ist mit der Innenwandung des Ringrandes des Be
chers 10 und der Bildung einer metallischen Verbindung ver
schweißt, und zwar mittels Ultraschall. Das Gehäuseinnere
des Kondensators ist damit gegenüber der Außenatmosphäre
hermetisch abgeschlossen. Die Verschweißung ist auf der
Zeichnung bei 18 angedeutet. Mit 19 schließlich ist eine
umlaufende Dämpfungssicke bezeichnet, deren Funktion da
rin besteht, die Ultraschallschwingungen des oberen Gehäu
seteils zu dämpfen und abzufangen und diese vom unteren
Gehäuseteil fernzuhalten. Dadurch wird eine gleichmäßige
Qualität der Schweißverbindung gewährleistet. Dabei kann
diese Dämpfungssicke 19 mit der bekannten Halterungssicke
zum Haltern des Kondensatorwickels zusammenfallen.
Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Abwandlungsform,
wobei gleiche bzw. ähnliche Teile mit denselben Bezugs
zeichen wie in Fig. 1 versehen sind, weisen sowohl der
Oberrand des Gehäuses 10 als auch der Außenrand des Dec
kels 12 eine Randabwinkelung auf. Wie aus Fig. 3 ersicht
lich ist, dient diese rechtwinkelige Abwinkelung 10 a des
Gehäusebechers 10 als Auflagefläche für den gegenüber dem
Rand 12 a um 90° abgewinkelten Außenrand 12 b des Deckels
12. Dabei sind die beiden Ringränder 10 a und 12 b bei 18
mittels Ultraschall-Verschweißung metallisch miteinander
verbunden. Zur Fertigstellung des Kondensators wird dann
dieser verschweißte Randbereich 10 a, 12 b um 90° nach unten
umgebördelt, womit sich für den Kondensator die in Fig. 2
dargestellte Endform ergibt. Dadurch, daß der Gehäusebecher
10 in seinem oberen Bereich etwas verjüngt ist, steht der
umgebogene Randbereich 10 a, 12 b nicht über den Kondensator
durchmesser hinaus. Für bestimmte Anwendungsfälle kann auch
der Kondensator von Fig. 3 ein Endprodukt darstellen.
Die Herstellung der Verschweißung 18 soll nun anhand von
Fig. 4 erläutert werden. Dabei wird das Kondensatorgehäuse
10 mit aufgesetztem Deckel 12 auf einen Amboß 23 gesetzt.
Über eine Sonotrode 24 wird ein definierter mechanischer
Druck über die Wandungen von Kondensatorgehäuse 10 und
Deckel 12 auf den Amboß 24 ausgeübt. Gleichzeitig werden
Amboß 23 und Sonotrode 24 durch einen Motor in Drehung
versetzt, wobei die Sonotrode 24 mit einer Ultraschall-
Frequenz in der Größenordnung von 20 kHz in Achsrichtung
zum Schwingen erregt wird. Die Drehgeschwindigkeit ist
so eingestellt, daß sich für die scheibenförmigen End
stücke von Amboß 23 und Sonotrode 24 gleiche Umdrehungsge
schwindigkeiten ergeben und Kondensatorgehäuse 10 sowie
Deckel 12 ohne Schlupf mitrotieren und dabei hermetisch
miteinander verschweißt werden. Dieses Ultraschall-Schweiß
verfahren erfordert auch bei sehr kleinen Becherdurchmessern
keine konstruktiv zu aufwendigen Schweißmaschinen und ge
währleistet eine ausgezeichnete Aluminium-Aluminium-Ver
bindung, ohne daß besondere Vorkehrungen zur Vermeidung
einer Bildung von Aluminiumoxid erforderlich sind. Die
Schwingungsrichtung des Ultraschalls sollte dabei bei der
Ausführungsform des Kondensators nach Fig. 1 parallel und
bei der Ausführungsform nach Fig. 3 senkrecht zur Längs
achse des Kondensators erfolgen, weil damit eine starke
Reibung zwischen den aneinanderliegenden Aluminiumflächen
und damit eine intensive Verschweißung hervorgerufen werden.
Claims (7)
1. Verfahren zum dichten Verschweißen des zylindrischen,
einen Kondensatorwickel umgebenden Bechergehäuses eines elek
trischen Kondensators mittels eines kreisscheibenförmigen
Deckels, wobei das Bechergehäuse einen Durchmesser kleiner
als 60 mm, vorzugsweise kleiner als 30 mm aufweist und
Becher sowie Deckel aus Metall, vorzugsweise Aluminium,
bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umfangsrand des
Deckels oder Bechers in etwa 90° umgebogen und zur
Anlage an eine Ringfläche des jeweils anderen Bauteils ge
bracht wird und daß daraufhin die aneinanderliegenden
Flächen der beiden Bauteile durch Ultraschall-Verschweißen
metallisch miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ultraschallwellen in einer Richtung parallel zu
den aneinanderliegenden Flächen der beiden Bauteile ausge
sendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Umfangsrand des Deckels um etwa 90° nach oben in
Richtung weg vom Becherboden umgebogen und zur Anlage an
die innere Randfläche des Bechers gebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Umfangsrand des Bechers um etwa 90° nach außen
umgebogen und zur Anlage an den Ringrand des Deckels ge
bracht wird und daß nach dem Verschweißen der aneinander
liegenden Flächen diese gemeinsam um etwa 90° nach unten
bis zur Anlage an die äußere Mantelfläche des Bechers umge
bogen werden.
5. Elektrischer Kondensator, dessen Bechergehäuse
und Deckel gemäß dem Verfahren von Anspruch 3 miteinander
verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Bechergehäuse
(10) die Form eines durchgehend geraden Zylinders hat.
6. Elektrischer Kondensator, dessen Bechergehäuse und
Deckel gemäß dem Verfahren von Anspruch 4 miteinander ver
bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Bechergehäuse
(10) ein Zylinder mit geringfügig eingezogenem oberen Rand
bereich ist.
7. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 5 oder 6,
gekennzeichnet durch eine umlaufende Dämpfungssicke (19)
im oberen Bereich des Gehäusebechers (10).
Priority Applications (1)
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DE19873705701 DE3705701A1 (de) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | Verfahren zum verschliessen eines elektrischen kondensators und gemaess diesem verfahren verschlossener elektrischer kondensator |
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DE19873705701 DE3705701A1 (de) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | Verfahren zum verschliessen eines elektrischen kondensators und gemaess diesem verfahren verschlossener elektrischer kondensator |
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