DK149243B - Regulerbar kondensator - Google Patents

Description

149243

Opfindelsen angår en regulerbar kondensator omfattende en stator og en rotor, som er henholdsvis fastholdt og anbragt mellem en øvre plade af et for ultralydsvejsning velegnet syntetisk materiale og en nedre plade af et for ultralydsvejsning velegnet syntetisk materiale, hvilke øvre og nedre plader holdes i afstand fra hinanden ved hjælp af afstandssøjler, som er anbragt indbyrdes koaksialt og forløber på tværs af pladernes plan, hvilke afstandssøjler er fremstillet ud i ét med de pågældende plader, og hvor i det mindste to af afstandssøjlerne har en i det mindste delvis rørformet opbygning til forbindelse af en øvre plade med den nedre.

I en kondensator af ovenfor nævnte art, som kendes fra beskrivelsen til britisk patent 1 132 552, er alle afstandssøjler mel- 2 149243 lem den øvre og den nedre plade rørformede søjler, hvorigennem bolte er skruet ind i en særskilt bæreplade af metal, som er anbragt neden under den nederste plade. De gevindskårne huller i bærepladen, som er nødvendige til iskruning af de nævnte bolte, skal være placeret nøjagtigt i forhold til hinanden samtidig med, at fastgørelsesboltene selv også skal være fremstillet med meget stor nøjagtighed. Trækboltene,(hvoraf der i de mest almindelige konstruktioner findes fire) såvel som den ekstra bæreplade medfører en forholdsvis dyr konstruktion, der kun kan masseproduceres af et højt specialuddannet personale.

Det skal bemærkes, at der fra tysk fremlæggelsesskrift 1 439 581 kendes en regulerbar kondensator, hvor en afstandssøjle af termoformbart syntetisk materiale er forbundet til en statorplade ved hjælp af termoopstukning. Afstandssøjlen er ligeledes forbundet på en måde som ikke er vist til en nedre plade af syntetisk materiale. En kondensator af denne art har en ulempe derved, at der under termoopstukningen omkring søjlen danner sig en krave, som nemt kan deformeres elastisk eller plastisk af stakken af statorer i kondensatoren, som udsættes for en trykbelastning. Følgen heraf er, at disse kraver begynder at bøje sig, således at trykkraften imellem statorpladerne ikke længere er tilstrækkelig til at sikre en tilstrækkelig god elektrisk kontakt.

Endelig skal det bemærkes, at der fra beskrivelsen til britisk patent nr. 1 225 628 kendes en forbindelse mellem en hul stav af et syntetisk materiale og en plade af et syntetisk materiale, som forløber på tværs af staven. Forbindelsen tilvejebringes ved ultra-lyddeformering af den ende af staven, som stikker igennem et hul i pladen, hvilket sker ved hjælp af sonotroder af forskellig form. Når der gøres brug af denne form for ultralydsamling udsættes den hule stav af syntetisk materiale for sammentrykningskræfter, der kan give anledning til bugtning, når det benyttes i forbindelse med regulerbare kondensatorer.

Det tilsigtes med opfindelsen at tilvejebringe en kondensator, som er billig i massefremstilling, og som sikrer, at der eksisterer en tilstrækkelig trykkraft imellem statorpladerne.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at i hvert af nævnte sæt er afstandssøjlen hørende til den ene af pladerne indført med spillerum i den rørformede del af afstandssøjlen hørende til den anden plade, og at der efter forudgående indtrykning af den førstnævnte afstandssøjle i den nævnte rørformede del er etableret en lokal 3 149243 ultralydsvejst forbindelse mellem den rørformede søjles inderside og ydersiden af den deri indførte søjle til frembringelse af en permanent sammenpresning af statorstakkene.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en foretrukken udførelsesform for en kondensator ifølge opfindelsen, set fra siden, fig. 2 den i fig. 1 viste kondensator set nedefra, fig. 3 et snit gennem et første par afstandssøjler for kondensatoren ifølge opfindelsen, fig. 4 et andet par afstandssøjler for en kondensator ifølge opfindelsen, og fig. 5 et detaljeret billede af det område, hvor ultralydsamlingen skal frembringes mellem den øvre plade og en afstandssøjle.

Den i fig. 1 viste kondensator er en kondensator af den såkaldte multiple type, som omfatter flere statorstakke 1, 3 og 5 samt flere rotorstakke 7, 9 og 11. Hver af stakkene 1 og 7, 3 og 9 samt 5 og 11 udgør en regulerbar kondensator. Rotorstakkene 7, 9 og 11 er fastgjort på en rotoraksel 13, som i den ene ende er lejret i en øvre plade 15, medens den i den anden ende er lejret i en nedre plade 17. Rotorstakkene 7, 9 og 11 er anbragt mellem to støtteringe 8 og 10, som befinder sig imellem en møtrik 12 og et bryst 14 på akselen. Ved drejning af rotorakslen 13 drejer rotorstakkene 7, 9 og 11 sig samtidig i forhold til de hertil knyttede statorstakke 1, 3 og 5. Rotorakslen 13 kan drejes ved hjælp af en fortandet kontrolknap 19, som er tilvejebragt tæt ved den ende af akslen, som er lejret i den nedre plade 17. Statorstakkene og rotorstakkene kan monteres på sædvanlig måde ud fra metalplader, som holdes i afstand fra hinanden ved hjælp af afstandsringe af metal, hver gang et stift arrangeret dielektrisk folie befinder sig imellem to rotor- og statorplader i en stak, som befinder sig direkte overfor hinanden. Alternativt kan stator- og/eller rotorpladerne imidlertid være forsynet med et dielektrisk lag såsom paraxylylen. Herved kan man undvære de løse dielektriske folier. Statorpladerne holdes i afstand fra hinanden ved hjælp af afstandsringe af metal. De fire statorplader i statorstak-ken 1 holdes f.eks. i afstand fra hinanden ved hjælp af afstandsringe 21, 23 og 25.

4 149243

Den øvre plade 15, såvel som den nedre plade 17, der er parallel hermed, omfatter fire afstandssøjler, der forløber på tværs af pladernes plan, af hvilke søjler der i fig. 1 kun kan ses to. Af de fire"afstandssøjler, som er knyttet sammen med den øvre plade 15, kan der i fig. 1 kun ses søjlerne 27 og 29, medens der af de fire afstandssøjler, som er knyttet sammen med den nedre plade 17, kun kan ses søjlerne 31 og 33. Søjlerne 27 og · 29 omfatter kontinuerte, aftrappede, cirkelcylindriske hulrum 35 og 37 og har dermed en rørformet opbygning. Søjlerne 31 og 33 hørende til den nedre plade 17 er massive og stikker igennem de rørformede søjler 27 og 29 med spidserne henholdsvis 39 og 41. Figurerne 3, 4 og 5 viser mere detaljerede tværsnit af henholdsvis søjlerne 27 og 31 samt af søjlerne 29 og 33. Statorstakkene 3 og 5 er med indskudte afstandsringe fastklemt imellem en endeflade 43 af den rørformede søjle 27 og et bryst 45 på den massive søjle 31. Statorstakken 1 er på lignende måde fastklemt imellem en endeflade 47 af den rørformede søjle 29 og et bryst 49 på den massive søjle 33. Som det klart fremgår af fig. 2 er hver stator stak i hvert tilfælde fastspændt imellem to par afstandssøjler, som befinder sig symmetrisk om kondensatorens centrum.

Hver af de fire rørformede søjler omfatter en forholdsvis snæver cirkelcylindrisk del, hvis diameter i det væsentlige er lig med den massive søjles diameter i det område, hvor ultralydsamlingen skal frembringes. F.eks. de i figurerne 3, 4 og 5 viste rørformede søjler har forholdsvis snævre afsnit 51 og 53. De massive søjler er fortrinsvis konstrueret således, at de er en anelse koniske med en inklination på 1:100. Diameteren for de cylindriske massive søjler 31 og 33 er valgt således, at der i de områder, der på tegningen er betegnet med 55 og 57, eksisterer en glidepasning, eller således at der er en ringformet åbning med en bredde på højst ca.

0,05 mm. Den nedre plade 17 og de (fire) massive søjler, som er ud i et med denne plade, er fortrinsvis fremstillet af det samme syntetiske materiale, som den øvre plade 15. Pladerne 15 og 17 er fortrinsvis fremstillet ved sprøjtestøbning. Til pladerne 15 og 17 kan der f.eks. anvendes følgende syntetiske materialer: - polystyren - styren/acrylonitril - polycarbonat - acrylonitril/butadien/styren (ABS) - polyacetal 5 149243 - polymethylmetacrylat - polyamider - polypropylen . - polyvinylchlorid (PVC) - polyphenylenoxid (PPD) - polysulphon.

For at modvirke krybning er disse syntetiske materialer fortrinsvis fyldt med glasfibre.

Den i fig. 1 viste kondensator monteres på den måde, at den med den øvre plade 15 anbringes på en ambolt 59, hvorefter kondensatorrammen i nogen tid tilføres ultralydenergi ved hjælp af en ultralyd-svejseelektrode 61 (sonotrode), som presses imod den nedre plade 17. Sonotroden 61 er forbundet til et kendt ultralydsvej seapparat af mærket Branson 17A. Trykket fra sonotroden 61 ligger fortrinsvis imellem 40 og 45 psi. Svejsningens varighed beløber sig til ca. 0,07 s og holdetiden beløber sig til 0,2 s for den i fig. 1 viste kondensator. Under svejseintervallet på 0,07 s foregår der en sideværts oscillering af de massive søjler 31 og 33 med en amplitude, der er lidt større end eller lig med de nævnte 0. 05 mm i områderne 55 og 57. Følgelig er det kun i disse områder 55 og 57 at der opstår en sådan høj mekanisk friktion imellem de massive og rørformede søjler, som kan frembringe en rundtgående ultralydsamling. Ca. 0,2 s efter svejsningen er ultralydsvejsningen afkølet så meget, at der i svejsningen er opnået tilstrækkelig mekanisk styrke til, at kondensatoren kan fjernes fra svejseudstyret. Den del af de massive søjler i den samlede kondensator, som befinder sig oven over brystningerne 45 og 49 er udsat for en trækkraft, medens de rørformede søjler er udsat for en trykkraft. Trykkraften i de rørformede søjler sikrer et passende, permanent tryk på statorstakkene 1, 3 og 5. På grund af, at der kun forekommer en intim mekanisk berøring mellem de rørformede og massive søjler ved områderne 55 •og 57 under svejsning, er der skabt sikkerhed for, at det kun er i disse områder, der frembringes en ultralydsamling. Det er af afgørende betydning, at placeringen af ultralydsamlingen er veldefineret for at sikre, at den trykkraft, som alle de rørformede søjlers endeflader udøver på statorstakkene ,er af passende størrelse og lige store. Ambolten 59 kan være forsynet med fire udboringer 64 men også med to udboringer 64, som er arrangeret diagonalt over for hinanden.

I det førstnævnte tilfælde tilvejebringes alle fire ultralydsamlin- 149243 6 ger under én svejsecyklus, i hvilket tilfælde det er tilrådeligt at arrangere ambolten således at den kan vippes. I det sidstnævnte tilfælde tilvejebringes der i hver af to svejseperioder ét par diagonalt over for hinanden placerede ultralydsamlinger.

Samtidig med statorstakkene fæstnes ydre forbindelser 63 og 65, som styres i bøsninger 67 og 69, der er sprøjtestøbt i den nedre plade 17. I denne nedre plade 17 er der ligeledes sprøjtestøbt støtter 71 og 73 med brystpartier 75 og 77, som kommer til hvile på et trykt kredsløbskort. Støtterne 71 og 73 omfatter cylindriske fremspring 79 og 81, som passer i huller i kredsløbskortet. Fremspringene 79 og 81 forhindrer,at kondensatoren bevæger sig under lodningen, og forhindrer, at loddeforbindelser-ne imellem de ydre forbindelser 63 og 75 og lederne på et trykt kredsløbskort efter lodning forstrækker sig, når kondensatoren udsættes for rystelser eller stød. Kontrolknappen 19 er tilgængelig gennem et hul i kredsløbskortet og har en sådan længde, at strømningsmønsteret i loddebadet ikke forstyrres under lodningen (flow soldering).

Endelig skal det bemærkes, at det med henblik på at opnå en defineret position af ultralydsamlingerne også er muligt at udforme de massive afståndssøjler med cirkelcylindrisk tværsnit, og at forsyne den øvre plade med søjler, som har en delvis konisk gennemboring eller ikke. Man kan også benytte sig af forholdsvis bratte reduktioner i det frie mellemrum mellem de rørformede og de massive søjler.