-
Elektrostatischer Kondensator mit biegsamer, poröser Trennschicht
Die Erfindung betrifft einen statischen Kondensator, der mit einem porösen, mit
Zusatzdielektrikum getränkten Dielektrikum versehen ist.
-
Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, die Herstellung solcher Kondensatoren
zu vereinfachen und zu verbilligen und ,deren Brauchbarkeit zu erhöhen, letzteres
beispielsweise hinsichtlich der Spannungen, welche für den Kondensator benutzt werden
können, seiner Kapazität oder sonstigen Eigenschaften.
-
Gemäß der Erfindung wird ein Faserstoff als Dielektrikum oder Zusatzdielektrikum
verwendet, das im wesentlichen oder ausschließlich aus Glasfasern besteht. Es ist
bekannt, daß man Glasfäden gewünschter Dünne herstellen: und diese in stärkere Fäden
drehen kann, und aus solchen Fäden können Gespinste und Gewebe beliebiger Art hergestellt
werden. Gemäß der Erfindung werden solche Gespinste oder Gewebe als Dielektrikum
verwendet.
-
An Stelle eines Gewebes kann aber auch ein filzartiger Stoff aus den
Glasfasern hergestellt werden, also eine Art Papier, das .durch feuchtes oder trockenes
Auswalzen von dünnsten Glasfasern erhalten wird. Gewünschtenfalls kann man zu den
Gespinsten, Geweben oder dem Papier auch anderes, brennbares oder . unbrennbares
Fasermaterial zumischen. Es ist klar, daß hierdurch meist die Dielektrizitätskonstante
und elektrische Festigkeit des Stoffes erheblich herabgesetzt wird.
-
Glasfäden in Anwendung gemäß der Erfindung haben den großen Vorteil,
.daß sie beliebig dünn hergestellt und hierdurch beliebig biegsam gemacht
werden
können. Sie können in außerordentlichen Längen hergestellt werden, und das daraus
hergestellte Gespinst oder Gewebe ist darum außerordentlich fest, und seine Porosität
hängt im wesentlichen nur von der Dichte ab, zu welcher .das Gespinst gedreht und
das Gewebe gewebt wird. Ein solches Material kann aber auch beliebig hohen Schmelzpunkt
erhalten, dadurch, daß man den Glassatz, von dem man bei der Herstellung der Fäden
ausgeht, entsprechend zusammensetzt. Es ist bekannt, daß man niedrig- und hochschmelzende
Gläser zusammenstellen kann, solche von einem Schmelzpunkt von etwa goo° C bis zu
einem Schmelzpunkt von 140o° C und darüber. Denselben Schmelzpunkt wird dann auch
das Gespinst oder Gewebe besitzen, welches aus Fäden hergestellt wird, die von einem
solchen Glassatz bzw. -schmelze herrühren.
-
Die Stärke der Fäden kann beliebig gewählt werden, und von der Zahl
der Fäden, die zusammengedreht werden; hängt wiederum die Stärke .des Gespinstes
und des Gewebes ab, das schließlich daraus erhalten wird. So kann man äußerst dünne
Dielektriken herstellen, die trotzdem alle Vorteile aufweisen, die dem Glas zukommen.
Einmal wird die Dielektrizitätskonstante dementsprechend hoch sein und kann durch
Zusätze z. B. von Titanoxy d, Zirkonoxyd und Magnesiumoxyd zu dem Glassatz beinahe
beliebig hoch eingestellt werden. Die elektrische Festigkeit ist außerordentlich
groß und übertrifft diejenige von anderen Faserstoffen ganz erheblich. Sie bleibt
auch bestehen, wenn der elektrische Kondensator erhitzt wird, und es ist bekannt,
daß die elektrische Festigkeit des Glases sich erst bei vielen Hundert Grad Celsius
Erhitzung verringert. Sie hängt natürlich von dem Schmelzpunkt des Glases ab und
wird mit dem Schmelzpunkt auch ihrerseits höher liegen.
-
Gegenüber anderen Fasern und Fäden hat das Dielektrikum der Erfindung
den weiteren Vorteil, daß es nicht brennt. Erfolgt also ein Durchschlag, so wird
das Glas schmelzen, aber nicht verkohlen, und sobald der Durchschlag verschwunden
ist, wird die schmelzflüssige Durchschlagstelle wieder erhärten und sich selbst
schließen. In bekannten Fällen mit brennbaren Faserstoffen bleibt im Gegensatz hierzu
eine leitende verkohlte Stelle zurück, die niemals ihre ursprünglichen isolierenden
Eigenschaften wieder annimmt.
-
Ein solches Gespinst oder Gewebe kann beliebig porös beim Weben und
Spinnen hergestellt werden, so daß Poren erforderlicher Größe zur Aufnahme eines
Zusatzdi.elektrikums, wie z. b. 01 oder anderer flüssiger oder zähflüssiger Kunststoffe
mehr oder weniger hoher Dielektrizitätskonstante, elektrischer Festigkeit und Entflanimungspunktes,
vorhanden sind.
-
In allen diesen Fällen hat man außerdem noch den Vorteil, daß mit
einer verhältnismäßig dünnen Isolation oder Trennschicht verhältnismäßig große dielektrische
und Isolationswirkungen erzielt werden und somit der Raum, den ein solcher Kondensator
einnimmt, erheblich herabgesetzt werden kann bei sonst gleichen .elektrischen Eigenschaften.
Im übrigen wird aber die elektrische Festigkeit und Sicherheit dadurch, daß Verkohlungen
ausgeschlossen und ein Selbstheilen durchgeschlagener Stellen eintritt, ganz außerordentlich
erhöht.
-
Hinzu kommt, daß ein solches Isoliermaterial überall aus heimischen
Ausgangsstoffen in gewünschter Qualität hergestellt werden kann und darum Faserstoff
anderer Herkunft für andere Zwecke übrig läßt.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Glassatz
so gewählt werden kann, daß er von Flüssigkeiten oder Gasen, welche sich in seiner
Umgebung entwickeln oder vorhanden sein mögen, chemisch nicht angegriffen wird.
Ist Öl als Zusatzdielektrikum verwendet, so wird das Glas von dem 01 nicht angegriffen.
-
Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß keinerlei Verunreinigungen
durch die Glasfäden in das Gerät hineingetragen werden. Sind die Glasfäden so zusammengesetzt,
.daß sie durch das Öl, die umgebende Atmosphäre-, Dämpfe usw. nicht angegriffen
werden, ,dann geben sie auch keine Verunreinigungen an diese Umgebung ab, weil sie
selbst keine enthalten, sondern vielmehr homogene feste Lösungen darstellen. Anders
ist dies bei üblichen Faserstoffen und bei Zellulose, die regelmäßig von ihrer Gewinnung
und Verarbeitung her Reste oder Spuren von Chemikalien mitbringen, wie z. B. Chloride,
Sulfide usw., die bei üblicher Behandlung und Reinigung nicht restlos entfernt werden
konnten und darum während des Betriebes des Kondensators in der umgebenden Atmosphäre
usw. aufgelöst werden oder damit reagieren und zu unerwünschten Erscheinungen Anlaß
geben. Insbesondere reagieren solche Verunreinigungen auch mit einer dielektrischen
Haut, z. B. Oxydhaut, wie diese als Dielektrikum auf Belegungen aus Aluminium, Tantal
od. dgl. auch in elektrostatischen Kondensatoren vorgesehen ist, wodurch die Lebensdauer
dieser Schaltelemente verkürzt wird.
-
Beim elektrischen Kondensator können die Belegungen des Kondensatorkörpers
durch eine oder mehrere Schichten aus Glasfaserstoff (Gewebe, Papier) gemäß der
Erfindung getrennt sein, wobei diese Schichten untereinander gleicher oder verschiedener
Stärke gleiche ,oder verschiedene Porosität besitzen und aus Glas gleicher oder
verschiedener Art (Glassätzen) hergestellt werden können.
-
Natürlich kann auch eine oder mehrere Trennschichten gemäß der Erfindung
mit einer solchen bekannter Art kombiniert werden. Es ist aber auch möglich, eine
Trennschicht als solche aus Glasfäden untereinander verschiedener Dicke und/oder
aus verschiedenen Glassätzen herzustellen, also beispielsweise den Schuß aus dickeren
Glasfäden und die Kette aus dünneren Glasfäden, und man kann auch ein in zwei oder
mehreren Lagen liegendes Gewebe aus Glasfäden gleicher oder verschiedener Dicke
und/oder Sorten herstellen. Man kann aber auch, wie eingangs erwähnt, unter Aufgabe
des einen oder anderen Vorteils der Erfindung
Glasfäden mit solchen
aus anderem Material, wie z. B. Seide, Asbest, Baumwolle, in einem Gewebe oder Papier
vereinigen, im ersten Fall beispielsweise wiederum den Schuß aus Seide und die Kette
aus Glas machen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung in bezug auf den Kondensator
besteht noch darin, daß man nicht nur größere Kapazität erzielen kann wegen des
geringeren Abstandes, den man den Belegungen nunmehr geben kann in Rücksicht auf
die hohe Isolationsfestigkeit und dielektrischen Eigenschaften des Glases, sondern
daß man auch Zusatzdielektriken verwenden kann, deren Benutzung bisher deshalb ausgeschlossen
war, weil sie gewöhnliches Faserstoffmaterial oder Zellulose im Laufe der Zeit angriffen.
-
In bezug auf die anzuwendenden Gläser mag allgemein gesagt werden,
daß diese in der Hauptsache aus einem oder mehreren Oxyden von Elementen der i.,
2., 3., 4.., 5. und 6. Gruppe des Periodischen Systems, wie z. B. Kieselsäure, Tonerde,
Natron, Kali, Kalk, Borsäure, Baryt, Magnesia, Zirkonoxyd, Titanoxyd, Silikate,
Borate, Eisenoxyd, Strontiumoxyd, Lithiumoxyd, Zinkoxyd, Antimonoxyd, Berylliumoxyd,
Thoriumoxyd, Ceriumoxyd, bestehen, denen Flußspat, Quarz, vorzugsweise in geringen
Mengen bis zu .etwa 14°/a, beigemischt werden kann. Die Wahl der Silikate und sonstigen
Oxyd- oder Oxydulzusätze hat entsprechend dem gewünschten Schmelzpunkt, der Zähigkeit,
Festigkeit, Beständigkeit gegen besondere chemische Einflüsse zu erfolgen.