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Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kondensators in Rohrform
Für viele Zwecke, sowohl der Starkstromals auch der Fernmeldetechnik, bedient man
sich elektrischer Kondensatoren in Rohrform. Insbesondere unter Benutzung verlustarmer
keramischer Isolierstoffe hat man Kleinkondensatoren rohrförmiger Gestalt ausgebildet.
Kennzeichnend für diese bekannten Kondensatoren ist die geringe Wandstärke der keramischen
Röhrchen von o,3 ... o,5 mm. Die Innen- und Außenflächen der Röhrchen werden
mit metallischen Überzügen versehen, welche als Belegungen des Kondensators dienen.
Diese Bauart hat manche Mängel und bereitet in der Herstellung Schwierigkeiten.
So ist beispielsweise das Aufbringen der Belegung im Innern des Röhrchens ein recht
unbequemer Arbeitsgang. Ferner muß die Kontaktierung der Belegungen unter Verwendung
von Weichlot erfolgen, da die geringe Wandstärke der Röhrchen das feste Anpressen
von Kontaktanschlüssen nicht gestattet.
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Die geringe Wandstärke dieser Röhrchen ist dadurch bedingt, daß die
Dielektrizitätskonstante der bisher für diese Zwecke benutzten keramischen Stoffe
verhältnismäßig niedrig (E = 5... 6) ist, andererseits aber bei geringer
räumlicher Ausdehnung möglichst große Kapazitäten erzielt werden sollen. Die in
neuerer Zeit entwickelten keramischen Isolierstoffe mit wesentlich erhöhter Dielektrizitätskonstante,
beispielsweise die auf Titansäure als Rohstoff aufgebauten Dielektriken mit einer
Dielektrizitätskonstante bis zu go und einem Verlustfaktor tg 8 von etwa io . xo-4
oder weniger, lassen nun ohne Verringerung der Kapazität eine wesentlich größere
Wandstärke als bisher zu. Man kommt hierbei auf außerordentlich kompakte Röhrchen,
deren lichte Weite z mm oder weniger beträgt und deren Querschnittfläche größer
oder mindestens gleich der doppelten Querschnittsfläche des Rohrdurchlasses ist.
Solche Röhrchen sind auch leicht zu kontaktieren. Zunächst erscheint es jedoch besonders
schwierig, derartige Röhrchen mit einem einwandfreien metallischen Innenbelag zu
versehen.
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Diese Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch überwunden,
daß das Isolierrohr von der mehrfachen Länge eines einzelnen Kondensators durch
Einsaugen oder Eindrücken von geschmolzenem Metall mit einer Metallseele gefüllt
und nach Erstarren des Metalls in passende Längen zerschnitten wird.
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Es ist bereits bekannt, als Kondensatordielektrikum dienende Isolierrohre
mit geringer lichter Weite dadurch mit einem Innenbelag zu versehen, daß man einen
Draht entsprechenden Durchmessers in den Rohrdurchlaß einführt. Ein solches Verfahren
ist jedoch umständlich und bietet keine Gewähr dafür, daß Lufteinschlüsse zwischen
der Belegung und dem Dielektrikum vermieden werden.
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Auch hat man Reagenzgläser in der Weise zur Herstellung von Kondensatoren
herangezogen, daß man sie mit einem die Innenbelegung bildenden Metallausguß versah.
Bei solchen
rohrförmigen Körpern mit verhältnismäßig großer lichter
Weite mag ein lufteinschlußfreies Ausgießen mit Metall noch möglich sein, l,@iden
der Erfindung zugrunde liegenden Rohrenmit einem wesentlich engeren Durchlaß _:',e
jedoch ein zuverlässiges Ausgießen ausgä schlossen.
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Zur Ausfüllung des Rohres erweist sich Letternmetall oder eine ähnliche
Legierung, welche sich beim Erstarren der Schmelze ausdehnt, als besonders günstig,
da eine solche sich an die Wand des Rohres anpreßt und die Ausbildung schädlicher
Luftzwischenräume zwischen Metallkern und Dielektrikum verhindert. Bei Röhrchen
mit den oben bezeichneten Abmessungen und bei Wahl entsprechender Legierungen ist
ein Auseinandersprengen des keramischen Teils durch die erstarrende Metallseele
nicht zu befürchten.
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Die äußere Belegung kann durch Metallisierung in bekannter Weise aufgetragen
werden (Bespritzen, chemische Metallisierung, Einbrennverfahren, galvanische Verstärkung).
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Zur Trennung von Innen- und Außenbelag werden die Stirnflächen des
Röhrchens abgedeckt oder nachträglich geschliffen. Die verhältnismäßig erhebliche
Wandstärke der Röhrchen bietet in den meisten Fällen bereits an den Stirnflächen
einen ausreichend langen Kriechweg zwischen Innen- und Außenbelegungen. Falls der
Kriechweg verlängert werden soll, kann an beiden Enden die äußere Belegung des Röhrchens
entsprechend kürzer gehalten werden.
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Zweckmäßig wird das im Innern befindliche Metall zur Einlotung des
Anschlußdrahtes benutzt. Bei geeigneter Wahl der Legierung und des Drahtmaterials
genügt ein Einstecken des Drahtes in das am Ende des Röhrchens flüssig gemachte
Metall, um den Kontaktdraht an dieser Stelle sicher zu befestigen. Der Kondensator
bedarf jetzt nur noch einer einzelnen Metallkappe an einem Ende einer beliebig außen
angebrachten Schelle oder eines an der Außenfläche angelöteten Drahtes, welcher
die Zuleitung zur äußeren Belegung bildet. Die Gestalt der Kappe muß so beschaffen
sein, daß ein Kurzschluß mit der Innenbelegung vermieden ist. Auch ist es möglich,
zur Sicherheit ein kleines Isolierteil eigens zur Distanzhaltung in die Kappe einzulegen.
Der Kondensator kann in an sich bekannter Weise zum Schluß lackiert oder glasiert
werden.
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Der hier beschriebene Röhrchenkondensator hat gegenüber den bisherigen
Formen nicht nur die Vorteile einer zweckmäßigeren und mechanisch widerstandsfähigeren
Form, sondern bietet auch elektrische Vorteile. Vielfach ist es erwünscht, einen
Isolator dadurch abzuschirmen, daß man seine Außenbelegung an Erde legt. Bei den
bisherigen Formen für Röhrchenkondensatoren griff stets ein Teil der Innenbelegung
mit auf die Außenseite über, so daß auch bei Erdung der Außenbelegung eine vollständige
@ibschirmung nicht gegeben war. Bei dem Kondensator nach der Erfindung greift jedoch
'die Innenbelegung auf die Außenseite des Rohres "än keiner Stelle über.
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In der Zeichnung sind Röhrchenkondensatoren -nach der Erfindung gezeigt.
a ist ein Röhrchen aus keramischem Stoff hoher Dielektrizitätskonstante. b ist die
verhältnismäßig enge Bohrung dieses Röhrchens, die mit Metall ausgefüllt wird. c
ist der Anschlußdraht der Innenbelegung. d ist die Außenbelegung, e die Metallkappe,
die den zweiten Anschlußdraht cl trägt.
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In Abb.2 ist gezeigt, wie die Kriechwege durch Abphasung (a1
... a4) verlängert sind. Auch zeigt Abb. 2 die Anbringung eines Distanzstückchens
g aus Isoliermaterial zur Sicherung des Kriechweges zwischen Kappe und Innenbelegung.
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Entsprechend Abb.3 kann an Stelle der Kappe auch eine Schelle auf
dem Röhrchen sitzen.
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Statt eines einzigen durchlaufenden Kanals können auch mehrere Durchlässe
auf dem Querschnitt des Röhrchens vorhanden sein; andererseits braucht der Durchlaß
des Röhrchens nicht in jedem Fall kreisförmigen Querschnitt zu haben, sondern kann
sternförmig oder sonst beliebig ausgebildet sein.
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Wenn Kondensatoren rohrförmiger Gestalt mit geringer Kapazität gefordert
werden, so ist das erfindungsgemäße Verfahren natürlich in gleicher Weise mit Isolierrohren
aus keramischen Stoffen niedriger Dielektrizitätskonstante durchführbar.