DE846140C - Elektrischer Kondensator - Google Patents
Elektrischer KondensatorInfo
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Description
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Elektrischer Kondensator 1)ie Frtitt(luttg l).uzirltt SIC1t auf elektrische lict»dettsatore», insbesondere auf elektrische Kon- @le»sat@@re», de reit Belegungen durch ein Dielektri- kum gc#tretint sind. (las eilt @-erl>eaerter I?ige»schafte» umfafit, und bezieht sich gleichfalls auf ciie#lektriscite \lischu»##en. die in solche» li#t»- detisatotrett verwendbar sind. 1)ie all<@e»tei»ste I#orni eleKtt-ischer l1#-()tt@leii- sato-ett bestellt aus 1»egsat»ett \Ietallfttlie», -0- trennt (ltti-ch 1'al>ierstreifett, die mit flüssigen oder @@ achsartig festest Stoffen getr:inkt sind, die die Luft atis (lein Papier und zwischen Papier tittd Ilele#gu»@@ @-erdr:i»gre». lti solchen lZottdetisatorc#ti kaiirr div Kapazität für eitre ge@elrerte t@r@iße vet-- inelirt oder die l@riille (]es Kondensators für eine ge@@elx-tiv Kapazit;it @-erringert @@-errle». indetn inan einett "#rütil<stofi von erhöhter IDielektrizitiitskon- stante wählt. Erhöhte Kapazität, liezogett auf die (@röf.ieneinheit, ergibt nicht nur Wirtschaftlichkeit in der Materialverwendung, sondern ist auch von lrt#triiclitliclier Bedeutung in Geräten, «-o Umfang oder (@e@@-icht auf ein Minimum be#chriinkt werden ntttll, wie es r. ß. bei beweglichen Geriiteti <xIet- "helefon@-ermittlu»gen <ler Fall ist. Die Facliwelt war daher beständig auf vier Suche nach Trä nkstoffen von erhöhter Dielektriz1t;its- kcmsta»te, die auch die anderen erforderlichen Eigenschaften eines Kondensatortränkstoffs be- sitzeu, einschliel.ilich chemischer und plivsikalischer Ilestä ndigkeit. passenden Widerstands. Reschaffbar- keit. \\-irtscliaftlichkeit und leichter Trä nkhar- keit. 7t1,1(-»i i#t (#s für die meistert .@»wettrlu»gett - Für die Form von Kondensatoren, dde aus einen Paar Metallfolien mit einer Mehrzahl von Pal:ierzwisclienschichtenbestehen, Wobei das Ganze zu einem kompakten Körper zusammengerollt Wird. sind die meist gebrauchten Tränkstoffe für die Erzielung einer hohen Kapazität pro Einheit die chlorierten aromatischen K(ihlenwasserstoff-e. lt<-sonders chloriertes Naphthalin und chloriertes Diphenyl. Diese -ränkstofte werden in großem Unifang Wegen ihrer 'hohen 1)ielektrizhätskonstantc verwendet trotz der Tatsache, daß die mit fliesen Stoffen imprägnierten Kondensatoren eine kürzere Lebensdauer haben als Kondensatoren, die mit Stoffen geringerer Dielektdzitätskonstatite, wie Paraffin oder Mineralöl, getränkt sind.
- Es hat sich nicht als möglich erwiesen, dies chlorierten aromatischen Kohlemvasserstotte als Tränkstoffe für Kondensatoren aus metallisierten Papier zu verwenden. Dieser Kondensatortyli lm steht aus zwei Streifen Papier, deren jeder einen zusammenhängenden dünnen Metallfilm auf einer Seite 'hat. Die beiden Streifen werden aufeinandergelegt und zti einem kompakten Körper gewickelt und bilden so einen Kondensator, in welchem die leiden Metallfilmelektroden durch eine einzig: Lage Papier getrennt sind. Kurzschlüsse zwischen leiden l# ihnen durch leitende Partikelchen iin Papier werden durch Anlegen einer Spaniwng zwischen beide Elektroden entfernt. Der Stronifluß durch die leitenden Partikel zerstört den 1letallfilm in der Nähe der leitenden Partikel und unterbricht den Strompfad.
- Dieser Ausbrennprozeß, der für die Herstellung metallisierter Papierkondensatoren typisch ist, scheint Zersetzungsprodukte in den chlorierten Tränkstoffen ztt erzeugen, die zu hoher Leitfähigkeit und kurzer Kondensatorlehensdauer führen. Es ist daher notwendig, bei Kondensatoren dieses "Typs beständigere Tränkstoffe von geringerer Dielektrizitätskonstante zu verwenden: demgemäß kann der Vorteil erhöhter Kapazität auf (Grund der Verwendung von chlorierten Tränkstoffen nicht ausgenutzt «-erden.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich a.tif Kondensatoren, in denen Lanosterol, allein oder in Mischung mit anderen Substanzen. als UM trisches Material verwendet wird.
- I_anosterol, das eine wachsartig -feste Substanz ist, die in technischer Form als Wollfetterzeugnis verfügbar ist, dasitzt je nach seinem Reiirheitsgrad eiste ltelektrizitätskonstante von etwa 7 Iris etwa so bei 25° C gegenüber einer Dielektrizitätskonstante von etwa 5 für chloriertes Naphthalin und ungefähr 2,5 für Mineralöle und Wac1ise. Seiste Diele:ktrizitätskonstante kann durch Mischung mit anderen passenden dielektrischen Stoffen beträchtlich erhöht werden. Es ist relativ beständig undschinilzt
in der Nähe von t2o@ C. Bei ttngcf:ilii- 1.f0° C ist seine Viskosität sot weit \umingcrt, daß es leicht zum Inipr ägniercn von Kondensatoren @-e r@@-endet Werden kann. Durch Zusatz an<Icrcr blassender dielektrischer Stoffe kamt der Schmelzpunkt en heltlidh herabgesetzt und die DüimHiissigkeit (les geschmolzenen :Materials beträchtlich gesteigert werden. Wegen seiner vorteilhaften Eigeiischaftcn ist Lanomerol je für die "Kränkung vini lAnden- satoren geeignet, hie aus laektrctden mit einer porösen Trennschicht, wie Papier, hestelien. Kon- densatoren vorn Folieutyp nach (her vecrlicgcn<len Erfindung, die mit Laroster(>1 itnlw:ignicrt sind. wurden mit einer bis zu "o°'o größeren Kalmzitä t hergestellt als gleiche I@ondensatm-vii, die mit chlorierten Tränkstoften imprügniei-t mareii: sie hatten beim xschleunigtcn Lchensdauervci-stich eine durchschnittliche I_clx#ttsdaucr. chic fünffinal größer war als sie mit chlnricrtett 'I-r:inhstoftcn crreidtltar ist. Lasiosterol und @aiutsterolnisclttmgcn sind gre- nügend beständig als Tränkstoft-c für Kc» tden- satot-en aus metalltstei-teni Papier, litt Zn 3()"lo größere Kapazitäten als die metallisierter Papier- kondensatoren, die mit den früher vcravendeten Ko@lilen\va@sei-stofftr;inl<st(itfvn inl@r<i@@nicrt sind. Wurden mit nwtallisicrtcn I'altierkondensatoren er- reicht, die 1_anosteroltränkstotf stach torliegender Erfindung enthielten. l)ic I.elxnsclauer von mit I_anosterol getränkten Konclensautren aus metalli- siertem Papier ist der finit h<d t?citt@-asserst@iff- tränkstoffen erhaltenen vergk°ichhar. I)ie Zeichnung zeigt zur l:rl:iuterung der Er- tiridung eine perspektivische Ansicht ciiies @cmdcn- sators aus »ietallisicrteni Papier, cler finit einer Lanosterolntischuug getränkt ist. Der dargestellte Kondensator besteht aus zwei Streifen i, 2 aus Papier, deren jccler eilte aufge- dampfte Schicht 3, 4 eines geeigneten Metalls, Wie "Lind<, auf einer Seite trägt. Ein über die ganze Länge dieses Streifens sich erstreckender Rand 5, bleibst von niedergeschlagesirni Metall frei. Die Meiden Streifen werden so aufcinandergelegt, daf.? ihre metallisiertest Seiten nacht dersell>en IZidnting weisen und daß die nictallfrcicis häüider an ent- gegciMesetztcii Kantest liegest: Claim werden sie der länge nach gewickelt, uni den M'ickclkürlxr j zu bilden. Elektrische Anschlüsse S, o \\erden ass gegen- überliegenden Kanten des Wickvls durch Attf- sl>ritzen eines kleinen Blocks aus niedrigschmel- zendein Metall, "vie in hrnitakt mit den zugehörigen Kantelt hergestellt, sot daß eine elektrische Verbindung mit der Kante der metalli- sierten Schicht desjenigen Streifens, entsteht, <her rin dieser Kaute keinen tnetallf,-eien band hat. Der gesamte Kondensator wird mit eiticin Lanosterol endhaltenden Tränkstoff inilträgtiiert. Teclniisches Lanosterol lwstclit ini wesentlichen aus 1.anosterol,kann alter zusützlidi eisten geritten Prozentsatz Material entli;iltc#ii, das tnitorganisdien Säuren verestert ist. Dei- in dieser I;cscltrciltung lx- iititzte Ausdruck l_aitcia<.rcil mircl s@ct@cilsl für i-eiim#s :11s auch fiii" technisches fAnclsten)1 verwendet, die beide wirksame Kondensatortränkstoffe sind. Das technische Lanllstero1 kann auch suspendierte, un- liisliclle, f(#stc 1'artikelclien voll Fremdsubstanzen enfhaltcn, die ionisierlsres Nfawrial enthalten. Die- feste Anteil sollte vor fier N'erwen- lluttg (les I.;Lnost£rols als linprägnierungsmittel durch Viltratilln des Lanllsterols in geschmolzenem Zustand oder in Lösung in cilletn flüchtigen Lö- sungsIllittel t'titfei-iit werden. Eine weitere Verllesse- rillig (les technischen Materials erfolgt durch Zusatz eitles ieitlvcrtcilt<#ti Adsorlens. \vir FuHemrde, zu Ilcnl geschnl@llzenen I.;iiillstvrlll vor der Filtration. 111t1 die weitere I'alttcrnullg vi)ii ionisierbarein 'Ma- t('rial ztt (K'\\ irl:etl. \\ i(' 111K'31 atigecleutet, kann (lie 1)ielektrizitäts- kll(stallte (1IIIcli Verdünnen des Lallosterols mit ,lanlit ver;r;iglicllelt Substanzen vergriißert werden. 1)('i- @clinwlzl,unkt u11(1 die Viskosität der Schmelze k@iiillt'ii in gleicher \\'eise lierali@@es(#tzt werdet(, ins- lK'@@ill@lt'fl' \\e111( e111 Illelll"lgfi" schmelzendes Ma- mit geringerer @cllmelzvisklisit:it zugefügt \\311i. I'.:11(' scltr geeignete Tr;ütkstofftllischullg wird (huch Zusatz vllii kizilmsih zu l.anosterol erhalten. I )a: \I i:c'telt kaim durch Schmelzen des lAnosterclls 1t1111 7ugaln' @lvs l@izinusnl.s. das damit vollkommen mischbar ist, vollzogen werden. Die resultierende lo- Iilll.ge@te ge@Clllltlil"/.eile \Il-;chung l:atm zur Kon(Ieii- #:ltln"illtlir;igllierullg lx#Ilutzt werllett. Ein \ftlstel" I.allll:tervil mit einer I)ielektrizitätskcmstante von t't\va ; lx'i 2(i C. welches in eitlem Festkondensator gemess('tt \vurlle. ('rgal> die fliegenden \\"erte der I)i- <'lektrizit;itskllitstalltc lx#i 20- C und die folgenden sclIIllvlzp'allkte. 1\e1(11 nacllctehetldc \fetigell Rizi- imst zugvfiigt \vurllcn. Z »y( @l l@@ »@ . I eil Il l<triiität,- #nlmiulyunht I@oiirlll.@@I I;@@»@t;l»t@' i» IK i _i, ;(o tti@ ltt#l»@i@ » t; »i:(! i klii 1. 710 12(i ,1,,5 116.> 111 11,7 11s 15 11,1 114 1 1,,5 11= 33' . (1,% 1()/ 3 -I') ().= 103 5m 1,7 @p I \1a11 sielst 11;111 Ik'r 711satz voll l(10/0 hiziiltlsiil einen Zlmachs (Iff I )Ifl<'kli"171t;ltsl@l111Stallte 1'(1l1 IK'iiiaiit' 701")o <#1g3((1 und (1a1,) sogar in leer \'erdün- innig tilit @(1°(o I@iziilusiil die Mischung eine etwa @5')@u lllihffe I)IC'lt'ktfl@itat@kllll@tatltf hat als l.a- ii@istcr@ll. ll;ts kein hiziltttsiil etlthält. IZizitltts<il selbst (tat uhiv I )i('1vl:trizitiitskonstante kleiner als ;. I)icse \liscilllIlg('il sind bei kaulntemperatur alle wachsartig fest und sied et\\-as weniger sprühe :11s I.aiir>@tcr@il scll)st. I'.Illc \*t'i"lK'sst'rtliig ([ei" I)lelektl"1'/.Itat@kllll@tatltf# cl-gilit siill #31((1t( bei der Zugabe von nur 2 oder 3% Rizinttsfil, doch ist es gewöhn- lich \viinsclwnswert, daß wenigstens 3% vorhanden sind. Hinsichtlich des niedrigeren ,chiiielzptitlktes lind tiererhöhten SclimelzHüssigkeit isteswiinschens- wert, da13 wenigstens io% 1Zizhlttsöl in ((er \lisclmng vorhanden sind. 1:3n Anteil voll 150f11 Rizinusöl ergibt eine Mischung, feie vom Sttnlll- punkt (ler leichten Imprägnierung im NIMM, zur I)ielektrizitätskonstante das Optimum darzil- stellen scheint. Oberhalb ungefähr =,5 Oder 3;0e) Rizinusöl macht der Abfall der I)ielektrlitätskl)ii- stallte die Mischungen welliger \vünschens\vert als solche lnit geringeren( Rizinusölgehalt. Unvolll diese Mischungen immer noch ausgezeichlirtu "I%änkstc4e sind, \vie die Tatsache zeigt, (1a1:1 sogar Init eillf#ln kizillusölgehalt voll 50% die Dielektrizi- tätsklmstante höher ist als die von Lmn)stenll a11('3((. Misellungell, die Lallosterol und Rizinusöl (#llt- halten, zeigen die nützliche Wirkung des- lt( )hen l )ielel<trizit<itskonstallte des Latiosterols. auch \veltn nur geringe Mengen Lanoster()l zugegen sind. I:s ist jefl@cli gewöhnlich wünschenswert. Ilal3 \ven@g- stelle 25°"0 l_anosterol vorhanden sind. liei geringvil I.anl)ster@lg£llalten wird der Schmelzpunkt fier \I ischmlgeti bis auf IZauintetnl)ei"attir leer darunter eniiedrigt. Es ist gewöhnlich wünschenswert, alwr nicht wesentlich, claß die Koii(Ietisatllrti"ü-iil<st(ifi(, itwn Schmelzpunkt oberhalb ihrer höchsten G(- brauchsteinl>eratur, tiortnalei"\\"eise etwa fül (. haben. 'Mischungen, Aie \venigstells 2;% I.anoster,,l entllaltetl, schmelzen oherliall) Oo' C. Das Lannsterol kamt mit anderen vertr:iglicll(#Il. gewölmhcli Hiissigen ofier schmelzbaren, ge\viilln- lich festen dielektrisclieti Stoffen verschtiittetl \verden. l)ie zugesetzten Stoffe solltest soll-lie seile. die mit Lalloster01 in ,' escltmolzenem Zustand mischbar sind. tun eilte 110111ogetle Tränkflüssigl<(#it zti ergeben. Der zugesetzte Stoff sollte auch chemisch lwställ(li#, sein und (:eine llacllteiligett elektrischen Eigenschaften besitzest. _WO ge\viln- liche dielektrische Material. (las mit l.aliostercil ist geschmolzenem Zustand tnlschbar Ist. kahl benutzt werden. Vorzugsweise sollte es einen Gleichstr(lm- \\-I(lerst:ili(1 \'11t1 Inehr als 1()7 @)lllll-@flltllllflfl" hallen, und lesser noch sollte der Widerstand des 7usatzstneees höher als 1o10 Ohm-7rntimeter sein. Hydriertes Rizinusöl, das ein z\vi:chell etwa ; ; itncl gf C schmelzendes festes Wachs ist u31(3 f#illt' I)ielektrizit;itsl:oilstante in der \:ihe v1111 S oder et\vas höher hat. ergibt 1)e3 einem Zusatz in 1(33(l(' v()11 250`o zu Lanosterol mit einer 1>iel£ktrizit;its- konstante l"(111 7 11f1 20@ C eitle @ll@flltlllg Mit eltlel" 1)ielektrizitä tskonstante von 10,3 bei =0'' C. 1:31(e :iliiiliclie Mischung mit 3o%'hydriertein Rizinusöl hatte eine I)ielektrizitätskotistante voll <@.@lx'i 2W)(:. Eine Mischung gleicher Gewichtsteile <lessellx'll lannsterols und des organischen Öls, (las im ffan- (kl als 111340 verkauft wird und ein Gemisch par- tiell bv(lricrwr Terlihenvlisotlwrer darstellt, zeigt(' praktisch die gleiche I)ielel<trizitätsk(» istntite f.allosterol allein. \'f1"@c111edflle andere I\ohlenwasserstnfte ktitltlcu mit Lallosterol gemischt wel-dell 1i33(( 1>3111('i1 er@x ünsclite Kondensatortränkstoffe. So können Pa- raftinöle und -wachse zugesetzt werden. Das als Superla-Wachs bekannte Mineralwachs mit einer 1)ielektrizitätskonstante voll etwa 2,5 ergab als Zusatz zum obenerwähnten Lanosterol im \"erhält- nis von 2 Gewichtsteilen Lanosterol zu i Gewichts- teil Wachs eine 'Mischung mit einer Dielek- trizitätskonstante von 6.25 bei 20° C und eilfein hohen Gleichstromwiderstand. So wird die günstige Wirkung der hohen Dielek- trizitä tskonstante des Lanosterols auch dort er- halten, «-o Lanosterol mit großen Mengen anderen flüssigen oder festen dielektrischen Materials ver- schnitten ist. In den meisten Fällen 'hebt der Zusatz begrenzter Mengen anderen Materials die Dielektri- zitätskonstante, vermutlich entweder durch \-er- größerung der Molekular.abstände des Lanosterols und damit Erleichterung der molekularen oder in- traniolekularen Bewegung oder Polarisation des Lanosterols, die für seine hohe Dielektrizitätskon- stante verantwortlich ist, oder ,durch Herabsetzung der Größe von zwischengelagerten, verschiedenen festen Phasen im Lanosterol, die alternativ für seine 'höhe Dielektrizitätskonstante verantwortlich sein können. `Fenn die 'Menge des zugefügten lIa- terials erhöht wird, nimmt die Wirkung dieses lIa- terials auf die Erhöhung ,der Dielektrizitätskon- stante des Lanosterols ab und wird schließlich (lurcli die Gegenwart der wachsenden Menge des "Zusatzstoffs mehr als ausgeglichen, so daß die Di- elektrizitätskonstante der Mischung sich der des "Zusatzstoffs anzunähern strebt. Auch kleine Men- get' Latiosterol, wie 5 oder ro%, tragen in solchen Mischungeli zu einer Hebung der Dielektrizitäts- konstanten bei. Um jedoch eine spürbare Z\'irkung zu erzielen, ist es wünschenswert, d.aß wenigstens 2_; und vorzugsweise 3o% Lanosterol zugegen sind. Die Dielektrizitätskonstanten von Lanosterol und seinen Mischungen und damit die Kapazität von Kondensatoren, die sie enthalten, hängen in gewissem Umfang von der Geschwindigkeit ab, finit der das -Material aus dem flüssigen zum festen Zu- stand erstarrt. Die obenerwähnten Werte der Di- elektrizitätskonstante wurden erhalten, wenn das Material mit normaler Geschwindigkeit durch Wärmeabstrahlung erkaltete, nämlich mit einer solchen .\bkiihlungsgesc@liwitidigkeit. daß <der Tein- lx#rattirgzing bis zum Punkt der beginnenden Ver- festiguiig von der Größenordnung ioo bis i;o" (zier mehr je Stunde ist. Wenn die Geschwindigkeit der \\'ärmeabfulir @\ährend der Verfestigung auf einem extrem niedri- geil \Vert verringert wird, z. 13. ,derart, daß sich eile 'rrmllcrattir"<<iiig von der Größenordnung i3° C 'c Stunde bis zur l>egiiineit(len 1'erfcstigung ergibt, so fällt die Dielektrizitätskonstante des Lanosterols oder seiner Mischungen auf einen niedrigeren Wert. Lanosterol, das mit dieser Geschwindigkeit abge- kühlt ist, kann eine Dielektl-izit:itskonstante von der Größenordnung 3 .haben. Wenn die (,escll\vindig- keit der @\'ärinea@bfulir erhöht wird. Nächst die 1>i- elektrizitätskonstante, bis sie ihren normalen Wert von etwa 7 bis io erreicht. Das Anwärmen von finit Lanosterol getränkten 1iondensatoren sollte deshalb in der Nähe des Sc.hinelzpunktes des Tränk- stoffs vermieden werden. V'" ist wünschenswert, daß die Wärmeabfuhr während (ler l@rstarrting ausreicht, uni einen Teml)erattiral>stieg bis zur be- ginnenden Verfestigung von \t-eiiigstens 3o bis 6o' pro Stunde und vorzugsweise ,@-enigstens;3v pro Stunde zu bewirken. Die Erfindung ist entsprechend der speziellen Ausführungsformen lxsclirielxn worden, und da gewisse Änderungen und Äquivalente <lein Fach- mann geläufig sind, so soll diese Beschreibung nur der Erläuterung dienen, aller nicht eine Be@;;ren- zung liinsiclitlidh der Reichweite der Erfindung darstellen.
Claims (1)
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PAfiENTANSPRI'CHE: 1. Elektrischer Kondensator, dadurch gekenn- zeichnet, daß sein Dielektriktim atls Lanosterol @l >e s telit. 2. Elektrischer Kondensator nach Anspruch j, dadurch gekennzeichnet, (1a'3 die I'ap@erzw@scllen- lage mit Odem normalerweise festen 1_anoster.il getränkt ist. 3. Elektrischer Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche. dadurch gekenn- zeichnet. daß das Lanosterol finit ariderem dielek- trischen Tränkstoff, getiiisc'lit ist und wenigstens 25 Gewichtsprozent de: "l@r:iiikst()ffs bildet. .4. Elektrischer Kondelisator nach Anspruch t und 2. dadurch gekennzeichnet, daß (las Lanoste- rol finit mindestens eiiwin dielektriscben orga- nischen Stoff, der damit in geschmolzenem Zu- stand mischbar ist, vcr:clinitten wird. wobei das Lanosterol wenigstens 5o Gct\ ichtsprozent des Tränkstoffs bildet. ,3. Elektrischer Kondensator nach .\nsl)rucll 3 oller .I, dadurch ;gekennzeichnet, lall <las andere dielektrische Material lZiziiitis(*il ist und z,\-ischen und 23 Gewiclitslir()zeiit rles Triinkstoffs bildet. 6. Elektrischer Kondensator imcli .\nsl»-uch 3 oder .4, dadurch gekeiiiizeicliiirt. daß (las andere dielektrische Material 1Zizintis()l ist, (las 1,3 Gc- t\-iclitspi-ozellt des "hr:inl:stotis bildet.
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