DE628499C - Kondensator unveraenderlicher Kapazitaet willkuerlich regelbaren dielektrischen Temperaturkoeffizientens - Google Patents

Description

• Kondensator unveränderlicher Kapazität willkürlich regelbaren dielektrischen Temperaturkoeffizientens Es sind Kondensatorkombinationen bekannt, deren Kapazität entweder temperaturunabhängig ist oder sich mit der Temperatur in bestimmter Weise ändert, z. B. mit dieser zu- oder abnimmt. Es wird dies dadurch erreicht, daß Kondensatoren mit einem Dielektrikum aus anorganischem, insbesondere keramischem Isolierstoff negativen, dielektrischen Temperaturkoeffizientens zusammengeschaltet werden mit Kondensatoren mit einem Dielektrikum von positivem dielektrischem Temperaturkoeffizienten. Auch durch Verwendung von Kondensatoren mit Isolationsschichten aus organischem Isolierstoff, z. B. Papierschichten, die abwechselnd mit zwei verschiedenen Stoffen entgegengesetzter Temperaturabhängigkeit ihrer Dielektrizitätskonstante getränkt sind, läßt sich die Temperaturunabhängigkeit oder eine gewünschte Temperaturabhängigkeit der Kapazität der Kondensatorkombination erzielen. Dabei sind für das Verhältnis der Kapazitäten dieser Kondensatoren solche Werte einzuhalten, wie dies zum völligen oder teilweisen Ausgleich der positiven und negativen Kapazitätsänderungen der Einzelkondensatoren der Kondensatorkombination mit der Temperatur erforderlich ist.
• Nach der vorliegenden Erfindung kann bei Kondensatoren mit negativem dielektrischem Temperaturkoeffizienten, die mit solchen mit positivem dielektrischem Temperaturkoeffizienten zu einer konstruktiven Einheit verbunden sind, durch ein Regelteil, z. B. eine metallene Schiebehülse oder drehbare Sektorplatte, das Verhältnis der die Kondensatorkombination bildenden Kapazitäten beliebig verändert werden, ohne die Gesamtkapazität der Kondensatorkombination zu verändern.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, Kondensatoren mit einem bestimmten Temperaturgang ihrer Kapazität dadurch herzustellen, daß die leitenden Kondensatorplatten an Halterungen befestigt werden, die aus Werkstoffen verschiedener Wämedehnungszahl bestehen. Die Kapazitätsänderungen sind in diesem Falle jedoch nicht durch die Änderungen der Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums mit der Temperatur bedingt.
• Es sind ferner regelbare Kondensatoren bekanntgeworden, die aus einem z. B. aus Hartgummi gefertigten Isolierrohr bestehen, auf dessen Außenwandung zwei durch eine Isolierstrecke voneinander getrennte metallische Hülsen als Kondensatorbelegungen verschiedener Polarität aufgebracht sind und wobei eine an der Innenwandung des Isolierrohres anliegende metallische Hülse axial verschiebbar angeordnet ist. Kondensatoren dieser Art finden als Ausgleichkondensatoren in Empfängerschaltungen u. dgl., jedoch nicht als Kondensatoren mit einem bestimmten vorgeschriebenen Temperaturgang ihrer Kapazität Verwendung. An Hand der in Fig. i bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung erläutert.
• Der in Fig. i im Mittelschnitt und in Fig.2 im Schnitt A-B därgestellte keramische Röhrchenkondensator besteht aus den beiden Röhrchenlängen io und 1i, die an ihrer Stoßstelle z. B. durch Zusammengarnieren oder Zusaminenglasieren oder Verlöten in einem metallischen Ring 12 zu einem Körper miteinander verbunden sind. Das Röhrchen 1o ist aus verlustarmem, keramischem Isolierstoff besonders hoher Dielektrizitätskonstante negativen dielektrischen Temperaturkoeffizientens, wie z. B. Condensa oder Condensa C, und das Röhrchen 1 i aus verlustarmem, keramischem Isolierstoff mit positivem dielektrischem Temperaturkoeffizienten, wie z. B. Calit oder Calan, gefertigt. Auf der zylindrischen Außenfläche des so zusammengesetzten Röhrchenkörpers ist die in ihrer Längsrichtung nach beiden Seiten verschiebbare, durch zwei Spannfederringe angepreßte, metallene Schiebehülse 13 mit dem Anschluß 14. angeordnet. Die Innenwandungen der Röhrchen 1o und i i tragen als Kondensatorbeläge die aufgeschmelzten Edelmetallbelegungen 15 und 16, die mit den auf die Enden des Röhrcbenkörpers aufgelöteten metallenen Anschlußkappen 17 und 18 leitend verbunden sind. Isolierringe 19 und 2o begrenzen die axiale Verschiebungsmöglichkeit der Schiebehülse 13. An den metallenen Kappen 17 und 18 sind die Anschlüsse2i und 22 vorgesehen. Selbstverständlich genügt u. U. ein einziger Anschluß 2i oder 22.
• Die Wandstärken der Röhrchen 1o und 1i sind so gewählt, daß in der in Fig. 1 gezeichneten. Mittelstellung der Schiebehülse 13 die Kapazität des Kondensatorbelages 15 gegen die untere Hälfte der Schiebehülse 13 gleich ist der Kapazität des Kondensatorbelages 16 gegen die obere Hälfte der Schiebehülse 13. Werden diese Kapazitäten mit Cl und C2, die Dielektrizitätskonstanten der Röhrchen io und 11 mit e1 und e2 und die Länge der Schiebehülse 13 mit l bezeichnet, so ist Ci = c2, d. h. und die Kapazität der Kondensatorkombination ist in dieser Mittelstellung der Schiebehülse 13 Wird die Schiebehülse 13 z. B. um den Betrag a nach unten verschoben, so wird die Kapazität des Belages 15 gegen die Schiebehülse und die Kapazität des Belages i i gegen die Schiebehülse 13 Die Kapazität der Kondensatorkombinatiön in dieser neuen Stellung der Schiebehülse ist dann Da nun auch kieia=k@e,a, ergibt sich d. h. auch bei Verschiebung der Schiebehülse 13 um die Strecke a ändert sich die Kapazität der Kondensatorkombination nicht, wohl aber das Verhältnis ihrer Teilkapazitäten, denn es ist und Die in der Fig. i und 2 dargestellte Kondensatorkombination erlaubt es also, durch-Verschieben der Schiebehülse 13 das Verhältnis der Teilkapazitäten C1 und C2 und damit den dielektrischen Temperaturkoeffizienten zu ändern, ohne daß dabei gleichzeitig die Gesamtkapazität C = Cl, + C2 der Kondensatorkombination geändert wird.
• Fig. 3 stellt im Mittelschnitt und Fig: q. im Schnitt C-D einen Röhrchenkondensator nach der Erfindung dar, .der aus den an ihrer Stoßstelle durch Verlöten mit einem metallischen Ring 25 miteinander vereinigten kermischen Röhrchen 23 und 24 zusammengesetzt ist, die auf ihrer Außenwandung die aufgeschmelzten Kondensatorbelegungen 26 und 27 tragen. Im zylindrischen Hohlraum des so hergestellten Röhrchenkörpers ist die mit Hilfe einer Schraubspinde128 verschiebbare metallene Schiebehülse 29 angeordnet, die sich gegen die Innenwandung des Röhrchenkörpers legt und die Gegenbelegung zu den Kodensatorbelegungen 26 und 27 darstellt. Auf die Stirnseiten des Röhrchenkörpers sind: die mit den Belegungen 26 und 27 leitend verbundenen Metallkappen 30 und 31 mit den Anschlüssen 32 und 33 aufgelötet. Selbstverständlich genügt u. U. ein einziger Anschluß 32 oder 33. Die Schraubspindel 28 ist durch eine mit der Kappe 31 verlötete Isolierscheibe 34 hindurchgeführt und mit dem Anschluß 35 leitend verbunden. Das Röhrchen 23 besteht (wie das Röhrchen io in Fig. z) aus verlustarmem, keramischem Isolierstoff mit negativem, dielektrischem Temperaturkoeffizienten, .das Röhrchen24 (wie das Röhrchen ii in Fig. i) aus verlustarmem, keramischem Isolierstoff mit positivem dielektrischein Temperaturkoeffizienten. Die Änderungen des Verhältnisses der Kapazitäten des Kondensatorbelages 26 gegen die Schiebehülse 29 und des Kondensatorbelages 27 gegen dieselbe vollziehen sich nach derselben Gesetzmäßigkeit, wie bereits für Fig. i und a beschrieben. Die axiale Verschiebung der Schiebehülse z9 wird nach oben durch das Ende des Gewindes auf der Gewindespindel 28 und nach unten durch ein mit der Kappe 30 verlötetes Isolierblättchen 36 begrenzt.
• Fig. 5 stellt als weiteres Ausführungsbeispiel im Mittelschnitt und Fig. 6 in Ansicht einen Kreisscheibenkondensator dar, der aus den Halbkreisscheiben 37 und 38 zusammengesetzt und in einem z. B. metallischen Rahmen 39 gefaßt ist. Die Halbkreissgheibe 37 besteht aus verlustarmem keramischem Isolierstoff hoher Dielektrizitätskonstante mit negativem dielektrischem Temperaturkoeffizienten und dieHalbkreisscheibe38 aus verlustarmem keramischem Isolierstoff mit positivem dielektrischem Temperaturkoeffizienten. Auf der Oberseite der so zusammengesetzten Kreisscheibe ist die aus verlustarmem keramischem Isolierstoff hergestellte Kreisscheibe 4o verdrehbar angeordnet, die auf ihrer Unterseite den aufgeschmelzten, halbkreisförmigen Kondensatorbelag 41 trägt, der über den Drehbolzen 42 und die Verbindung 43 mit der Anschlußklemme 44 leitend verbunden ist. Die Halbkreisscheibe 37 trägt auf ihrer Unterseite den aufgeschmelzten Kondensatorbelag 45 und die Halbkreisscheibe 38 den auf ihrer Unterseite aufgeschmelzten Kondensatorbelag 46. Beide Belegungen 45 und 46 sind mit der Anschlußklemme 47 leitend verbunden. Die Wandstärken der Halbkreisscheiben 37 und 38 sind so gewählt, daß die Summe der Kapazitäten der Kondensatorbelegungen 45 und 46 gegen die Kondensatorbelegungen 41 auf der verdrehbaren Scheibe 40 in jeder Stellung derselben unveränderlich ist, wogegen das Verhältnis dieser Kapazitäten sich mit der Stellung dieser verdrehbaren Scheibe 4o ändert. Die Kreisscheibe 4o kann bis zu ihrem Anschlag an dem Anschlagstift 48 bis zu 18o° verdreht werden, so daß die auf ihrer Unterseite vorgesehene Kondensatorbelegung 41 die Kondensatorbeläge 45 und 46 je nach ihrer Stellung ganz oder teilweise überdeckt.
• Die Erfindung bleibt naturgemäß nicht auf die in Fig. i bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, es sind vielmehr beliebige, den besonderen Bedürfnissen entsprechende Abwandlungen solcher Röhrchen- und Scheibenkondensatoren denkbar, die aus keramischen Dielektriken mit positivem und negativem dielektrischem Temperaturkoeffizienten zusammengesetzt sind. Insbesondere ist natürlich auch die Kombination von Glimmerkondensatoren mit positivem dielektrischemTemperaturkoeffizienten mit Kondensatoren aus anorganischem oder keramischem Isolierstoff .mit negativem dielektrischem Temperaturkoeffizienten zu Kondensatorkombinationen möglich, deren Temperaturkoeffizient durch ein Regelorgan verändert werden kann, ohne daß sich gleichzeitig die Kapazität der Kondensatorkombination ändert.
• An Stelle der anorganischen bzw. keramischen Isolierstoffe für die Dielektriken der Teilkondensatoren können auch organische Isolierstoffe treten. Beispielsweise könnten in den in Fig. i bis 6 dargestellten zusammengesetzten Kondensatoren die anorganischen bzw. keramischenRöhrchen undPlatten positiven dielektrischen Temperaturkoeffizientens durch solche aus verlustarmen Styrolerzeugnissen ersetzt werden. Auch ist der Ersatz der anorganischen bzw. keramischen Teile negativen dielektrischen Temperaturkoeffizientens durch entsprechende organische Isolierstoffe negativen Temperaturkoeffizientens oder Gemische organischer Isolierstoffe mit anorganischen Bestandteilen negativen dielektrischen Temperaturkoeffizientens möglich. Z. B. könnten die Teile negativen dielektrischen Temperaturkoeffizientens aus Gemischen von Styrolerzeugnissen mit Titandioxyd bestehen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kondensator unveränderlicher Kapazität willkürlich regelbaren dielektrischen Temperaturkoeffizientens, der aus Kondensatoren mit verlustarmem anorganischem bzw. keramischem oder verlustarmem organischem Dielektrikum negativen dielektrischen Temperaturkoeffizientens oder aus Gemischen verlustarmer organischerDielektrikenmit anorganischen Bestandteilen negativen dielektrischen Temperaturkoeffizientens besteht, die mit Kbndensatoren mit einem verlustarmen anorganischen bzw. keramischen oder verlustarmen organischen Dielektrikum von positivem dielektrischem Temperaturkoeffizienten zu einer konstruktiven Einheit verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Kapazitätswerte der" Teilkondensatoren durch ein Regelteil, z. B. durch eine metallische oder leitend belegte, keramische Schiebehülse oder eine drehbare, metallische oder leitend belegte, keramische Sektorplatte, innerhalb bestimmter Grenzen beliebig verändert werden kann, ohne daß sich gleichzeitig die Kapazität der Kondensatorkombination ändert.
2. 2. Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorkörper aus zwei an ihrer Stoßstelle miteinander, z. B. auf keramischem Wege durch Zusammengarnieren oder Zusammenglasieren oder durch Verlöten in einem Fassungsring (i2, 25) oder in anderer Weist vereinigten Röhrchen (io, ii bzw. 23, 24) besteht, wovon das eine (1o, 23) aus verlustarmem Isolierstoff mit negativem dielektrischem Temperaturkoeffizienten und das andere (11, 24) aus verlustarmem Isolierstoff mit positivem dielektrischem Temperaturkoeffizienten besteht.
3. 3. Kondensator nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärken der aus Dielektriken verschieden hoher Dielektrizitätskonstante bestehenden Röhrchen (io, ii bzw. 23, 24) so gewählt sind, daß die Zunahme der Kapazität des einen Teilkondensators beim Verschieben der Schiebehülse (i3, 29) -stets gleich ist der Abnahme der Kapazität des anderen Teilkondensators, so daß -die Kapazität der Kondensatorkombination unveränderlich bleibt.
4. 4. Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorkörper aus zwei an ihrer Stoßstelle miteinander, z. B. auf keramischem Wege, durch Verlöten, Zusammengarnieren oder Zusammenglasieren oder in einem z. B. metallischen Fassungsrahmen (39) vereinigten Halbkreisscheiben (3i, 38) besteht, wovon die eine (37) aus verlustarmem Isolierstoff mit negativem dielektrischem Temperaturkoeffizienten und die andere (38) aus verlustarmem Isolierstoff mit positivem dielektrischem Temperaturkoeffizienten besteht.
5. 5. Kondensator nach Anspruch i und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärken der aus Dielektriken verschieden hoher Dielektrizitätskonstante bestehenden Halbkreisscheiben (37, 38) so gewählt sind, daß die Zunahme der Kapazität des einen Teilkondensators beim Verdrehen der auf ihrer Unterseite halbkreisförmig mit Edelmetall belegten keramischen Sektorplatte (40) gleich ist der Abnahme des anderen, so daß die Kapazität der Kondensatorkombination unveränderlich bleibt.