DE907675C

DE907675C - Inner cooling device for shaped capacitors with ceramic dielectric

Info

Publication number: DE907675C
Application number: DEC5371A
Authority: DE
Inventors: Jean Peyssou
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1951-02-09
Filing date: 1952-02-07
Publication date: 1954-03-29

Description

Innenkühlvorrichtung für rohrförmige Kondensatoren mit keramischem Dielektrikum Die Erfindung bezieht sich auf Kondensatoren mit einem rohrförmigen keramischen Körper und betrifft insbesondere die Kühlung derartiger Kondensatoren in Anlagen von großer Leistung.Internal cooling device for tubular capacitors with ceramic Dielectric The invention relates to capacitors having a tubular shape ceramic body and relates in particular to the cooling of such capacitors in plants of great performance.

Bekanntlich gibt ein Kondensator mit einem Verlustwinkel ö bei einer Blindleistung P, während seines Betriebes die Wärme P ab.As is known, is a capacitor with a loss angle ö at a reactive power P, during its operation, the heat from P.

P = P, - tg ö Die Temperatur des Kondensators wächst also, bi,s seine Kühlung durch Strahlung, K onvektion, Leitung u. dgl. der frei werdenden Wärme gleich ist. Es empfiehlt sich daher, zwecks Heraufsetzung der zulässigen Blindleistung P, für ein bestimmtes Volumen die Kondensatoren derart zu konstruieren, daß ihre Kühlung je Einheit des von ihnen eingenommenen Raumes eine möglichst große ist. Bekanntlich verwendet man deshalb Hochleistungskondensatoren aus keramischem Werkstoff, die die Form eines zylindri-schen, an seinen Enden mit Kragen versehenen Rohres haben, so wie dies in Fig. i dargestellt ist. Die Innen- und Außenseiten eines derartigen Rohres sind versilbert und bilden die Belegungen des Kondensators. Sie haben angelötete oder angeschweißte Anschlüsse von geringem Ohmschen und Hochfrequenzwiderstand. Der innere und manchmal auch der äußere Anschluß erhält dabei die Form eines Rippenkühlers i bzw. :2, dessen Flächen mittels eines künstlichen Luftstromes gekühlt werden können. P = P, - tg ö The temperature of the condenser so grows, bi, u s its cooling through radiation, K onvektion, line or the like of the heat released is the same... It is therefore advisable, for the purpose of increasing the permissible reactive power P, to construct the capacitors for a certain volume in such a way that their cooling per unit of the space they occupy is as great as possible. It is known that high-performance capacitors made of ceramic material are used, which have the shape of a cylindrical tube provided with a collar at its ends, as shown in FIG. The inside and outside of such a tube are silver-plated and form the coverings of the capacitor. They have soldered or welded connections with a low ohmic and high frequency resistance. The inner and sometimes the outer connection takes the form of a finned cooler i or: 2, the surfaces of which can be cooled by means of an artificial air flow.

In der Regel ist es wohl immer möglich, einen äußeren Kühler anzubringen, indem man ihn in Einzelelemente zerlegt, die nach- und nebeneinander befestigt werden. Hierbei ist hinsichtlich des Auß,endurchmessers eine ziemlich große Toleranz etwa von ± 4'/o zulässig. Dies gilt jedoch nicht im gleichen Maße für den inneren Kühler, der nur aus einem einzigen Stück bestehen kann, das in einem einzigen Arbeitsgang an die Innenseite des Zy- linders angelötet oder angeschweißt wird. Die Ab- messungen des inneren Kühlers müssen also zienilich genau sein, und es sind nur Abweichungen < 0,5 0/0 zulässig.As a rule, it is always possible to attach an external cooler by breaking it down into individual elements that are attached one after the other and next to one another. With regard to the outer diameter, a fairly large tolerance of approximately ± 4% is permissible. However, this does not apply to the same extent to the inner cooler, which can only consist of a single piece that is soldered or welded to the inside of the cylinder in a single operation. The exhaust measurements of the inner cooler must therefore be zienilich exactly and only deviations <0.5 0/0 admissible.

Die Erfindung betrifft nun eine Kühlvorrichtung, deren Einzelrippen so ausgebildet sind, daß für den Innendurchmesser des keramischen Körpers eine große Toleranz von etwa ± 40/0 möglich ist, ohne daß bei der Montage Schwierigkeiten auftreten.The invention now relates to a cooling device, the individual ribs of which are designed so that a large tolerance of approximately ± 40/0 is possible for the inner diameter of the ceramic body without difficulties occurring during assembly.

Erfindungsgemäß besteht die Kühlvorrichtung aus Kühlrippen, die sich aus einer etwa"; biegsamen ebenen Fläche, einer die Löt- oder Schweißverbindung mit der inneren Belegung des Kondensators ermöglichenden konvexen Fläche und einer radialen Fläche zusammensetzen, aus der zwei E lernente unter einem Winkel von 4,#' herausgeboggen sind. die für den Luftstrom als Ablenker dienen. Die Rippen sind tangential auf einem Mittelrohr befestigt, derart, daß dessen Drehbewegung in einer Richtung möglich ist, in der anderen jedoch blockiert wird. Eine beispielsweise Ausführungsform eines bekannten Kondensators mit I,'#fihlvorrielitung und eines solchen gemäß der Erfindung zeigt die Zeichnung, und zwar ist Fig. i eine schaubildliche Ansicht eines Kondensators mit Kühlvorrichtmigen bel, annter Bauart, Fig. 2 ein Querschnitt durch einen Kondensator mit einer Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung-Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht der Kühlvorrichtung gemäß Fig.:2, Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht eines Kühlelementes und Fig. 5 ein Grundriß, welcher die Befestigung zweier diametral gegenüberliegender Kühlelenlente erkennen läßt.According to the invention, the cooling device consists of cooling ribs extending from an approximately ";, a composed flexible planar surface, the soldered or welded connection with the inner plate of the capacitor permitting convex surface and a radial surface, from the two e-learning duck at an angle of 4, The ribs are fixed tangentially on a central tube in such a way that its rotation is possible in one direction, but blocked in the other. An example embodiment of a known condenser with I, '#fihlvorrielitung and such according to the invention is shown in the drawing, namely Fig. 1 is a diagrammatic view of a condenser with cooling device bel, annter design, Fig. 2 is a cross section through a condenser with a cooling device according to the invention-Fig. 3 is a diagrammatic view View of the cooling device according to FIG. 2, FIG. 4 is a perspective view of a Cooling element and FIG. 5 is a plan view showing the attachment of two diametrically opposite cooling elements.

Die Kühlvorrichtung gemäß den Fig. 2 und 3 besitzt ein mittleres Rohr 4 aus Messing, das in der Achse des Kondensators angeordnet ist, aus dem es an jedem Ende ein beträchtliches Stück vorsteht. Das Mittelrohr 4 stellt außerdem den stromleitenden Anschluß der inneren Belegung des Kondensators dar. Tangential zu dem Rohr 4 sind in regel - mäßiger Anordnung flügelartige Elemente 5 vorgesehen, die beispielsweise durch Schrauben oder durch elektrische Schweißung mit dem Rohr 4 verbunden sind. jedes dieser flügelartigen Elemente aus Kupferblech z. B. mit einer Stärke von o"# bis oß mm besitzt einen rechteckigen ebenen Teil 6 mit Löchern 7 für den Durchtritt der Schrauben zur Befestigung an dem Mittelrohr 4 und ellipsenförmige Ausnehmungen 8 dort, wo sich die Köpfe der Befestigungsschrauben des unmittelbar benachbarten Elementes befinden, wodurch die Montage erleichtert wird.The cooling device according to FIGS. 2 and 3 has a central tube 4 made of brass, which is arranged in the axis of the condenser, from which it protrudes a considerable distance at each end. The center tube 4 also represents the electroconductive connection of the inner plate of the capacitor tangential to the pipe 4 are in regular -. Provided moderate arrangement wing-like elements 5, which are connected, for example by screws or by electrical welding to the pipe 4. each of these wing-like elements made of copper sheet z. B. with a thickness of o "# to oß mm has a rectangular flat part 6 with holes 7 for the passage of the screws for fastening to the central tube 4 and elliptical recesses 8 where the heads of the fastening screws of the immediately adjacent element are, whereby the assembly is facilitated.

Das den Löchern gegenüberliegende Ende des Elementes 6 ist U-förmig umgebogen. Der Mittelbalken 9 des U hat einen Krümmungsradius und -verlauf, derart, daß sich dieser Teil so gut wie möglich gegen den keramischen Körper legt. Die Fläche 9, welche vor dem Zusammensetzen mit einem Schweiß- oder Lötmittel bestrichen wird, wird später an den SiIberüberzug im Innern des Kondensators angelötet oder angeschweißt. Der andere Balken io des U ist in seiner Mitte waagerecht geschlitzt, und jede Hälfte ist in einer zur Kondensatorachse un' 45' geneigten Ebene umgebogen. Eine dieser Ebenen i i verläuft nach der Umbiegung nach dem Innern des U und die andere, 12" nach außen. Diese Ebenen bilden Ablenker für den Kühlluftstrom. Man sieht also, daß ein aus diesen flügelartigen Elementen gebildeter Kranz das Ganze in dem Rohr vollständig zentriert. Der elektrische Strom -wird durch sämtliche nach außen gerichtete Elemente 6 und die Kontaktflächen 9 gleichmäßig auf die innere Kondensatorbelegung verteilt. Die Anordnung besitzt keinerlei Selbstfini)edanz. Weiterhin ist ersichtlich, daß ein in die Kühlvorrichtung gedrückter Kühlluftstrom durch die schrägflächigen Ablenker ii und 12 gezwungen ist, die Innenwand des Kondensators zu bestreichen, wodurch dessen Kühlung begünstigt wird. Um diese I"'-ühl-ung regelmäßiger zu gestalten, empfiehlt es sich, mehrere aus flügelartigen Elementen bestehende Kränze übereinander anzuordnen und den einen Kranz über einen bestimmten Winkel, der etwa der Breite eines flügelartigen Elementes entspricht, gegenüber dem anderen zu -versetzen, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist.The end of the element 6 opposite the holes is bent over in a U-shape. The center bar 9 of the U has a radius and course of curvature such that this part lies against the ceramic body as well as possible. The surface 9, which is coated with a welding or soldering agent before assembly, is later soldered or welded to the silver coating in the interior of the capacitor. The other bar io of the U is slit horizontally in its center, and each half is bent over in a plane inclined to the capacitor axis and '45'. One of these planes ii runs after the bend towards the inside of the U and the other, 12 ", runs outwards. These planes form deflectors for the flow of cooling air. It can therefore be seen that a ring formed from these wing-like elements completely centers the whole thing in the pipe. The electrical current is evenly distributed to the inner capacitor occupancy by all outwardly directed elements 6 and the contact surfaces 9. The arrangement has no self-fining ability is to coat the inner wall of the condenser, which promotes its cooling. In order to make this cooling more regular, it is advisable to arrange several rings consisting of wing-like elements one on top of the other and one ring over a certain angle, the corresponds approximately to the width of a wing-like element, compared to the other to -v replace, as can be seen from Fig. 3.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht außerdem darin, daß man die Kühlvorrichtung mit Leichtigkeit selbst in Rohren mit ziemlich verschiedenen Durchmessern (± 40/0) oder selbst solchen von ovaler oder unregelmäßiger Gestalt, wie sie in der keramischen Industrie vorkommt, montieren kann. Fig. 5 zeigt, wie sich ein flügelartiges Element krümmt, wenn der Durchmesser des Rohres zu klein ist. Trotz dieser Krümmung legt sich die Fläche 9 stets ausreichend an den keramischen Körper an, Die Krümmung eines flügelartigen Elementes ist im übrigen von derjenigen der Nachbarelemente unabhängig. Es ist dies von Bedeutung, wenn in der Form des Innenmantels des keramischen Körpers Unregelmäßigkeiten auftreten. Man sieht auch, daß eine Drehbewegung der Achse4 im Sinne der gestrichelten Pfeile eine Verminderung der Andruckkraft der Fläche 9 an den keramischen Körper zur Folge hat. Beim Einführen der Kühlvorrichtung in das Rohr ist also eine solche Drehbewegung auszuführen. Die entgegengesetzte Drehbewegung im Sinne der voll ausgezogenen Pfeile bewirkt dagegen eine Verstärkung der Kraft des Andruckes an den kerarnischen Körper. Deshalb muß eine solche Drehbewegung beim Verlöten oder Verschweißen vorgenommen werden, um den Druck der anzulötenden oder anzuschweißenden Fläche 9 gegen den Silberbelag des keramischen Körpers zu sichern, sobald das Löt- oder Schweißmittel zu schmelzen beginnt. Dieser Andruck wird bis zur vollständigen Verfestigung der Schweiß- oder Lötverbindung beibehalten.A special feature of the invention is also that the cooling device can be easily installed even in pipes of quite different diameters (± 40/0) or even those of oval or irregular shape, such as occurs in the ceramic industry. Fig. 5 shows how a wing-like element bends when the diameter of the pipe is too small. Despite this curvature, the surface 9 always lies sufficiently against the ceramic body. The curvature of a wing-like element is otherwise independent of that of the neighboring elements. This is important when irregularities occur in the shape of the inner shell of the ceramic body. It can also be seen that a rotary movement of the axis 4 in the sense of the dashed arrows results in a reduction in the pressing force of the surface 9 on the ceramic body. When inserting the cooling device into the pipe, such a rotary movement must therefore be carried out. The opposite rotational movement in the sense of the solid arrows, on the other hand, increases the force of the pressure on the Kerarnic body. Therefore, such a rotary movement must be made during soldering or welding in order to secure the pressure of the surface 9 to be soldered or welded on against the silver coating of the ceramic body as soon as the soldering or welding agent begins to melt. This pressure is maintained until the welded or soldered joint has completely solidified.

Beispiels,weise sei angegeben, daß ein Kondensator von 3000 pF, einem Innendurchmesser von etwa go mm, einer Höhe von 2oo mm, mit einer Kühlvorrichtung mit drei Kränzen aus zwölf flügelartigen Elementen voll 30 mm Höhe aus versilbertem Kupferblech von o,6 mm Stärke in der Lage ist, bei Dauerbetrieb und künstlichem Luftstrom eine Blindleistung von 3oo KVAR entsprechend einer Abstrahlung von etwa 300 Watt bei einer Arbeitstemperatur von etwa 8o' C auszuhalten.For example, it should be stated that a capacitor of 3000 pF, an inside diameter of about go mm, a height of 2oo mm, with a cooling device with three rings of twelve wing-like elements full 30 mm in height made of silver-plated copper sheet 0.6 mm thick is capable of withstanding a reactive power from 3oo KVAR corresponding to an emission of about 300 watts at an operating temperature of about 8o 'C with continuous operation and artificial air flow.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cooling device for the air flow internal cooling of a tubular condenser with ceramic dielectric, the metallized sides of which form the interior and exterior covering, characterized by a metal cylinder arranged in the condenser axis with a ring of wing-like elements attached tangentially to the cylinder at one end, each consisting of a resilient metal plate, which is U-shaped at the end facing away from the cylinder and is connected to the central part of the U , which is convexly curved according to the curvature of the inner layer, with the inner layer by welding or soldering.

2. Cooling device according to claim i, characterized in that the metal plate opposite legs of the U-shaped end in two after the metal plate or bent in the opposite direction, expire at an angle of about 45 'to the axis of the metal cylinder surfaces. 3. Cooling device according to claim i and 2, characterized in that the metal cylinder carries two or more mutually offset wreaths.