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Aus mehreren porösen Trennschichten gebildeter Abstandhalter für die
gegenpoligen Belegungen elektrolytischer Kondensatoren und Elektrolytkondensator
mit derartigem Abstandhalter Bei Elektrolytkondensatoren, insbesondere Elektrolytkondensatorwickeln,
ist es bereits bekannt, zwischen den gegenpoligen Kondensatorbelegungen elektrolytgetränkte,
poröse Abstandhalter anzuordnen, die aus mehreren porösen Trennschichten gebildet
sind. Die Erfindung betrifft derartige Abstandhalter sowie Elektrolytkondensatoren
mit durch solche Abstandhalter voneinander getrennten gegenpoligen Belegungen.
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Elektrolytische Kondensatoren werden regelmäßig in der Weise hergestellt,
daß man Belegungen aus dünnen Metallschichten, beispielsweise der dünnsten erhältlichen
Metallfolie, zusammen mit einer Trennschicht wickelt, welch letztere aus Faserstoffmaterial
bestehen mag und gleichfalls so dünn wie möglich gewählt wird, um einen möglichst
billigen und wenig Raum beanspruchenden Kondensator möglichst großer Kapazität zu
erhalten. Die Trennschicht wird mit einem Elektrolyt imprägniert. Die Folie muß
gerade so stark gewählt werden, daß sie bei der Verarbeitung nicht bricht oder Buckel
ergibt, welche in Zwischenräumen der Faserstoff schicht eintreten und einen Kurzschluß
herbeiführen können. Die Trennschicht wird oft an beiden Seiten der Folie angebracht,
um eine sichere Isolierung zwischen der
positiven und negativen
Folie zu erhalten. Hierfür wird oft Papier verwendet, obwohl es sich nicht in elektrolytischen
Kondensatoren bewährt hat.
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Dementsprechend wurden Kondensatoren bisher mit Folien hergestellt,
die mindestens 0,02,5 mm stark waren, und ebenso wurden Trennschichten aus Gaze
benutzt, die mindestens 0,125 mm stark waren und mit dem Elektrolyt imprägniert
waren. Tritt ein Kurzschluß in solchen Kondensatoren auf, dann wird selbst die verhältnismäßig
dicke Folie an der Kurzschlußstelle die Form ändern und in die Gaze einzudringen
suchen, wodurch diese beschädigt wird. Hierdurch können die Folien an beiden Seiten
der Gaze miteinander in Berührung gelangen, und aus dem ersten und vielleicht vorübergehenden
Kurzschluß wird hierdurch ein dauernder Kurzschluß.
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Gemäß der Erfindung weisen die Trennschichten untereinander verschiedene
Porosität auf. Eine Trennschicht größerer Porosität nimmt in der Hauptsache den
Elektrolyt auf und liegt vorteilhaft an der vom dielektrischen Film bedeckten Belegung
an. Zweckmäßig ist es, daß mindestens eine der Trennschichten aus Papier oder einem
ähnlichen dichten oder feinmaschigen Faserstoff und eine andere, porösere, aus grobmaschiger
Gaze oder einem ähnlichen Gewebe oder Löschpapier oder gelochtem Zelluloid besteht.
Hierbei kann die Anordnung so getroffen sein, daß die dünnere Elektrode auf einer
oder aber beiden Seiten mit der Trennschicht geringerer Porosität, beispielsweise
Papier, bedeckt bzw. durch diese versteift (verstärkt) ist. Zur Erhöhung der Spannfestigkeit
empfiehlt es sich, daß mindestens eine der Trennschichten, vorzugsweise die porösere
und kräftigere der beiden, über eine oder beide Seitenkanten der Folien hinausgeführt
und insbesondere um diese herumgelegt ist oder daß das Ende einer Belegung quer
zu deren Längserstreckung umgefaltet und hierauf mehrfach in sich gefaltet wird,
so daß eine steife und mit der Belegung ununterbrochene zusammenhängende Herausführung
erhalten wird.
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Durch die Erfindung ergibt sich also, daß man überraschenderweise
noch dünnere Folien benutzen kann als bisher und, was noch weit wichtiger ist, daß
man dauernden Kurzschluß verhindern kann dadurch, daß kurzzeitig auftretende Kurzschlüsse
sich gleichsam selbsttätig ausbrennen. Besonders vorteilhaft hat sich die Anwendung
von Gaze und Papier für die beiden Arten von Trennschichten erwiesen.
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Die Erfindung sei an Hand der Ausführungsbeispiele der Zeichnung erläutert,
ohne natürlich darauf beschränkt zu sein. In der Zeichnung ist Fig. i ein Querschnitt
durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Kondensators gemäß der Erfindung in
starker Vergrößerung, Fig.2 ein Querschnitt durch eine Abwicklung einiger Kondensatorschichten
gemäß der Erfindung, Fig.3 eine Teilansicht einer Kondensatorform, in welcher die
Herausführung der Klemmen gezeigt ist, und Fig. 4 ein Querschnitt durch einen flachen
Wickel, hergestellt aus einem Kondensator gemäß Fig. i.
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In Fig. i sind nur zwei Folien dargestellt, von denen die eine, i
i, die positive und die andere, 12, die negative sein mag. Die negative Folie 12
ist außerordentlich dünn, hat weniger als 0,o25 mm Stärke und kann beispielsweise
o,oo6 mm stark gewählt werden. Sie ist zwischen zwei Papierlagen 13, 1I gehalten,
welch letztere vorzugsweise aus Pflanzenfasern hergestellt sind und ungefähr o,oi2
mm stark sein mögen. Die positive Folie ii ist ungefähr 0,075 mm stark. Sie
ist in einer für elektrolytische Kondensatoren bekannten Art vorher formiert, bevor
sie zwischen zwei Lagen 15, 16 aus Gaze eingelegt wird, welch letztere ungefähr
o,125 mm stark sein mag. Die beiden so belegten Folien werden dann zur Bildung eines
Kondensatorelements aufeinandergelegt, mit einem Elektrolyt imprägniert und sodann
gewickelt, so daß der fertige Kondensator beispielsweise aus einer positiven Folie
i i, einer Lage aus Gaze 15, einer Lage aus Papier 13, einer außerordentlich dünnen
negativen Folie 12, einer Papierlage i4 und einer Gazelage 16 besteht, wie in Fig.
4 gezeigt ist. Natürlich können die Belegungen beliebig und geeignet in ihrer Zahl
vermehrt werden, und es können an Stelle einer einzigen Papierlage zwei oder mehrere
solche Lagen verwendet werden, die unmittelbar aufeinandergelegt werden und an dielektrischer
Festigkeit gewöhnlich eine einzige Papierlage übertreffen, deren Stärke gleich der
Summe der Stärken der mehreren Papierlagen ist. Ebenso können an Stelle einer einzigen
Lage aus Gaze deren zwei oder mehrere verwendet werden.
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Aus Fig.4 kann noch erkannt werden, daß die Enden der Gazelagen am
weitesten an den Rändern vorspringen, insbesondere im Innern des Kondensators bei
17. Hierdurch wird eine doppelte Lage von Gaze, gegebenenfalls auch von Papier,
wenn man die Papierlagen ausreichend vorspringen läßt, an den inneren Kanten der
Folien gebildet und zusätzliche Sicherheit geschaffen, daß die Folien nicht durch
die Dielektriken hindurchschneiden und einen Kurzschluß herbeiführen. Besonders
dann, wenn man nur eine Lage aus Gaze benutzt, ist diese Anordnung zum Schutz der
Kanten der Folien meistens sogar notwendig, um mehrfache Kurzschlüsse zu verhindern.
Natürlich kann diese Maßnahme außer an der inneren Endkante auch an der äußeren
Endkante getroffen werden, und es ist selbstverständlich, daß diese Trennschichten
an den Längskanten der Folien beiderseitig vorspringen.
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Die dünne negative Folie 12 wird durch die dünnen Papierlagen 13,
14 geeignet getragen und fest am Platz gehalten. Die Gaze absorbiert und hält ihrerseits
den Elektrolyt, der beispielsweise aus einem Ammoniak-Glyzerol-Borat oder einer
Lösung von Borax in Glyzerin oder in irgendeinem anderen geeigneten Elektrolyt bestehen
kann. Tritt bei einem Kondensator gemäß der Erfindung aus irgendeinem Grunde plötzlich
ein vorübergehender Kurzschluß auf, diann wind das Papier an der Stelle des Kurzschlusses
in bekannter Weise durchgeschlagen
(durchlöchert). Die verhältnismäßig
dünne negative Folie brennt von den Kanten des Loches im Papier fort, so daß sich
die Kanten des Loches in der Folie von den Kanten des Loches im Papier allseitig
zurückziehen und somit das Loch in der Folie erheblich größer ist als dasjenige
im Papier. Infolgedessen wird das Papier auch an der Durchbruchstelle über die Ränder
des Loches in der Folie nach innen vorspringen und, nachdem der Kurzschluß verschwunden
ist, wieder eine ausreichende elektrische Isolation darbieten. Dieses Wegbrennen
oder Einschmelzen der dünnsten negativen Folie geschieht geradezu augenblicklich
bei Auftreten des Kurzschlusses, welcher dadurch wieder unterbrochen wird und nicht
ausreichende Zeit anhält, um die positive Folie zu deformieren und einen gefürchteten
Buckel in ihr zu erzeugen.
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Die Erfindung zieht vor, eine verhältnismäßig dünne Folie für die
negative Belegung zu wählen, obwohl es natürlich möglich wäre, auch oder nur die
positive Folie in dieser Weise auszubilden. Es scheint, daß bei dieser Wahl ein
auftretender Kurzschluß schneller verschwindet und ausgebrannt wird, als wenn die
positive Folie zu gleichem Zweck möglichst dünn gemacht wird. Vor allem wird aber
dadurch, daß die negative Folie ein- oder mehrmal an einer Durchbruchstelle ausgebrannt
wird, die Kapazität des Kondensators nicht geändert, da die negative Belegung im
wesentlichen durch den Elektrolyt gegeben ist und die negative Folie selbst mehr
als bloße Elektrode wirkt. Wenn aber die positive Folie ausgebrannt und damit ihre
Fläche verringert ist, dann kann, wenn mehrere Kurzschlüsse auftreten, die Kapazität
des Kondensators wesentlich verringert werden.
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Durch die Erfindung ist es also möglich, zum mindesten eine der beiden
Folien außerordentlich dünn zu machen, da sie durch eine Trennschicht ausreichender
Festigkeit, wie beispielsweise aus Faserstoff oder Papier, zum mindesten an jener
Stelle gehalten wird, an der sie der Folie entgegengesetzter Polarität gegenüberliegt.
Der Elektrolyt wird in ausreichender und wirksamer Menge durch die Gaze gehalten.
Steigt die Spannung und wird der Kondensator dadurch schließlich niedergebrochen,
dann wird die negative Folie an der Stelle des Durchbruches sogar früher ausbrennen
als die anliegende Papierlage. Das Ausbrennen der negativen Folie wird so lange
andauern, bis sich die Kanten der Brennstellen an der Folie ausreichend von der
Durchbruchsstelle im Papier zurückgezogen haben, so daß die vorspringenden Ränder
des letzteren wiederum eine hinreichende Isolation darbieten und hierdurch der Kurzschluß
unterbrochen wird. Hierdurch ist der Kondensator wieder für hohe Spannung brauchbar,
und diese letztere kann sogar höher sein als die bis dahin angewandte. Der Kondensator
heilt sich gleichsam selbst und macht sich gleichsam selbsttätig sogar für höhere
Spannungen brauchbar. Wegen der äußerst dünnen Folie wird er aber auch weniger Raum
beanspruchen und auch weniger kosten als ein Kondensator gleicher Kapazität bisheriger
Bauart. In einer anderen Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 2 wird der Kondensator
für hohe Spannungen verwendet. JedeFolie 2i, 22 ist zwischen Papierlagen 23, 24
bzw. 25, 26 gehalten, und zwischen die Folien ist außerdem Gaze 27, 28 eingelegt.
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Ebenso kann eine Trennschicht aus Papier an der einen Folie ganz fortgelassen
und beispielsweise durch Gaze ersetzt werden, die man dann zweckmäßig feinmaschiger
macht als die andere Gaze, die zur Aufnahme des Elektrolyts bestimmt ist. Umgekehrt
kann man die Gaze durch ein mehr oder minder poröses Papier ersetzen, so z. B. Löschpapier,
oder man kann an ihre Stelle auch einen durchbrochenen Isolator nehmen, wie z. B.
mit vielen feinen Löchern versehenes Zelluloid. Werden solche feinen Löcher mit
dem ausgewählten Elektrolyt gefüllt, indem man ihn beispielsweise mittels einer
Bürste in die Löcher einreibt oder aber die Zelluloidblätter über Walzen führt,
welche in den Elektrolyt eintauchen, und ihn da@nm in die Löcher des Zelluloidblattes
einpreßt, so kann man dann oft Resultate erhalten, die denen mit Gaze gleichwertig
sind. Man kann auch die negative bzw. die dünne Folie unmittelbar auf einen Träger
aufziehen, beispielsweise also auf das Papier, wodurch man zur Anwendung von Folien
gelangen kann, die dünner sind als o,oi2 mm.
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In Fig.3 ist schließlich gezeigt, wie man die Herausführungen für
den elektrischen Strom einfach anbringen kann. Es ist dort angenommen, daß sich
eine Folie von oben nach unten erstreckt, und der obere Teil ist weggeschnitten
gedacht, so daß in der Zeichnung nur das untere Ende der Folie erscheint. Dieses
untere Ende 25 wird entlang der Linie 26, die etwas unter q.5° gegen die Längserstreckung
der Folie geneigt ist, nach oben und rechts in die Zeichenebene gefaltet, wie dies
gestrichelt eingezeichnet ist. Sodann wird der Teil 29 des umgefalteten Endes längs
der Linie 28 nach oben gefaltet, hierauf wird der Teil 30 zusammen mit dem
Teil 29 um die Linie 27 nach oben gefaltet, und schließlich wird der Teil
31 zusammen mit den beiden anderen Teilen 30, 29 um die Linie 28 nach oben
gefaltet, so daß sämtliche Teile 29, 30, 31 über dem Teil 32 liegen und somit eine
kräftige, nach rechts gerichtete Herausführung für den Strom geschaffen ist, die
im ungestörten Zusammenhang mit der übrigen Folie steht.