FI87285C - Kondensator foersedd med ett inre skydd - Google Patents

Description

87285

Sisäisellä suojauksella varustettu kondensaattori

Keksinnön kohteena on sisäisellä suojauksella varustettu metalloidusta muovikalvosta valmistettu voimakon-5 densaattori, jossa on ainakin kaksi metalloitua muovikalvoa kierretty kondensaattorisylinteriksi, kondensaattori-sylinterin päihin muodostetut metalliset ensimmäinen ja toinen kontaktipinta, ensimmäiseen kontaktipintaan sähköisesti kytketty ensimmäinen johdin, kondensaattorinsylinte-10 rin ympäri kiertävä suojajohdin, jonka toinen pää on sähköisesti kytketty kondensaattorin toiseen johtimeen ja toinen pää kondensaattorisylinterin toiseen kontaktipintaan, jolloin kondensaattorisylinterin laajetessa suoja-johdin katkeaa erottaen toisen johtimen ja toisen kontak-15 tipinnan sähköisesti toisistaan. Edelleen keksinnön kohteena on menetelmä suojajohtimen valmistamiseksi.

Voimakondensaattoreita valmistetaan käärimällä me-talloituja muovikalvoja sylinterimäisiksi käämeiksi ja ruiskuttamalla sylintereiden päähän kontakti- ja kiinni-20 tyspinnat sinkistä tai muusta sopivasta materiaalista niin, että muodostuu kaksi tai useampia keskenään lomittain sijaitsevaa spiraalimaista kondensaattoripintaa, joista osa on sylinterin toisen pään kontaktipinnassa ja loput sen vastakkaisen pään kontaktipinnassa kiinni. Kon-25 densaattorin vioittuessa on joskus tarpeen saada kondensaattori irrotetuksi verkosta tai poistaa se toiminnasta. Normaalisti kondensaattorin vaurioituminen korjaantuu it-separantumalla, mutta, mikäli näin ei tapahdu, kondensaat-torisylinteri alkaa lämmetä ja kaasun paine kasvaa. Kaasun 30 paineen nousu puolestaan laajentaa kondensaattoria ja aiheuttaa sen halkeamisen jossakin vaurion etemisvaiheessa. Ellei kondensaattoria tällöin eroteta jännitteestä saattaa seurauksena olla maasulku tai muiden kondensaattoriele-menttien tuhoutuminen. Vaurioiden estämiseksi on kehitetty 35 ratkaisuja, joissa kondensaattorikäämin paisumisella pyri- 2 87285 tään katkaisemaan sen ympäri kierretty spiraalimainen johde ja siten erottamaan kondensaattorin toinen johdin.

US-patentissa 4 633 365 on esitetty ratkaisu, jossa ohuesta kuparijohdinltuskasta on tehty kondensaattorin 5 ympärille yksi olennaisesti kondensaattorin keskellä sijaitseva kierros ja liuskan toinen pää on yhdistetty kondensaattorin toiseen kontaktipinnan muodostamaan päätyyn ja toinen pää kytketty kondensaattorin liittimeen. Julkaisun ratkaisun tarkoituksena on saada liuska katkeamaan 10 kondensaattorin laajetessa, mutta pehmeän kupariliuskan katkaiseminen edellyttää kondensaattorilta varsin suurta laajenemista, ennenkuin katkeaminen käytännössä on mahdollista. US-patentissa 4 747 013 puolestaan on esitetty ratkaisu, jossa kondensaattorin ympäri on kääritty useita 15 kierroksia ohutta tinapäällysteistä kuparilankaa, jonka pitäisi katketa kondensaattorin laajetessa. Huolimatta julkaisun esittämistä langan heikennyksistä edellyttää ohuen pehmeän kuparin katkeaminen suurta kondensaattorin laajenemista. Molemmissa edellä esitetyissä ratkaisuissa 20 on heikkona piirteenä se, että suojauksen toimiminen edellyttää kondensaattorilta varsin suurta laajenemista, jolloin mahdolliset läpilyönnit ja muut sähköiset vauriot saattavat aiheuttaa suurtakin haittaa ja tuhoja kondensaattorissa ja sen ympäristössä. Lisäksi niiden kummankin 25 valmistaminen on varsin hankalaa ja työlästä, koska kondensaattorien ympäri on kierrettävä erikseen tietyllä tavalla muotoillulla liuskat Ja ne on juotettava kiinni samoin kuin niiden rikkoutumista on suuresti varottava ennen niiden suojaamista kondensaattorin kuorella.

30 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sel lainen kondensaattori, jonka suojaus toimii varmasti vain tarvittaessa ja joka on lisäksi helppo valmistaa. Edelleen keksinnön tarkoituksen on saada aikaan menetelmä kondensaattorin suojauksen valmistamiseksi.

35 Keksinnön mukaiselle kondensaattorille on ominais- 3 87285 ta, että suojajohdin on hauraasta metallista tai metalli-seoksesta muodostettu yhden kierroksen kondensaattorisy-linterin ympäri kiertävä leveä johdin, jonka leveys on kondensaattorisylinterin akselin suunnassa vähintään puo-5 let kondensaattorisylinterin korkeudesta ja joka on sijoitettu siten, että se sijaitsee ainakin osittain kondensaattorisylinterin keskikohdan molemmin puolin.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista, että kondensaattorisylinterin pinnalle muodostetaan kon-10 densaattorisylinterin aksiaalisuunnassa leveydeltään vähintään puolet kondensaattorisylinterin korkeudesta oleva olennaisesti yhden kierroksen kondensaattorisylinterin ympäri kiertävä johdinkerros, jonka toinen pää kytketään yhteen kondensaattorin toiseen johtimeen ja toinen pää 15 kondensaattorisylinterin toiseen kontaktipintaan.

Keksinnön mukaisen kondensaattorin olennainen ajatus on, että siihen on muodostettu suhteellisen hauraasta metallista tai metalliseoksesta, edullisesti vähintään puolet kondensaattorin korkeudesta oleva ja suunnilleen 20 sen keskivaiheella sijaitseva yhden kierroksen kondensaat torin ympäri kiertävä suojajohdin, jolloin kierroksen toinen pää on yhdistetty kondensaattorin päätyyn sen kontaktipintaan ja toiseen päähän on yhdistetty kondensaattorin johdin. Tällöin kondensaattorin pienikin laajeneminen saa 25 aikaan sen, että suojajohdin murtuu hauraan metallin vuoksi eikä kykene venymään tai joustamaan. Menetelmälle olennainen ajatus on, että suojajohdin muodostetaan kondensaattorin pinnalle ruiskuttamalla johdinmateriaali siihen samalla tavalla kuin kondensaattorin päädyt ja edullisesti 30 käyttäen samaa sinkkimateriaalia sekä ruiskuttamalla niin päädyt kuin suojajohdin samanaikaisesti. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on etuna se, että edullisella toteutus-muodolla kondensaattorin päätyjen ruiskutus ja suojajohti-men ruiskutus voidaan tehdä samanaikaisesti siten välttäen 35 ylimääräisiä työvaiheita.

4 87285

Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista kondensaattoria aukileikattuna, 5 kuvio 2 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaista kondensaattoria perspektiivisesti ennen sen koteloimista ja kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen kondensaattorin suojajohdinta sylinterimäisestä muodosta aukileikattuna ja 10 levitettynä.

Kuviossa 1 on esitetty aukileikattuna kaavamaisesti kondensaattori 1, jonka sisällä on metalloiduista muovikalvoista muodostettu kondensaattorisylinteri 2. Konden-saattorisylinterin 2 yläpäähän liittyy kondensaattorin 15 ensimmäinen johdin 3. Kondensaattorin toinen johdin 4 on kiinnitetty juottamalla tai muulla vastaavalla tavalla suojajohtimeen 5, joka on ainakin puolet kondensaattori-sylinterin 2 korkeudesta ja kiertää kondensaattorisylin-terin 2 ympäri yhden kierroksen. Kondensaattorisylinterin 20 2 ylä- ja alapäässä on ensimmäinen ja toinen kontaktipinta 6a ja 6b, jotka on muodostettu yleensä ruiskuttamalla kondensaattorin päätyihin metallia, tyypillisesti sinkkiä tai sinkkiseosta. Ensimmäinen johdin 3 on kiinnitetty ensimmäiseen kontaktipintaan 6a juottamalla tai jollakin muulla 25 vastaavalla tavalla. Suojajohtimen 5 alapää on sähköisesti kytketty toiseen kontaktipintaan 6b. Kondensaattorissa 1 on vaippa la, joka ympäröi varsinaista kondensaattoriosaa. Vaipan la ja sylinterimäisen kondensaattorin 2 sekä suojajohtimen 5 väliin on valettu eriste- ja täyttöainetta, 30 joka voi tarkoituksesta riippuen mitä tahansa tunnettua materiaalia.

Kuviossa 2 on esitetty kaavamaisesti kondensaattorisylinteri perspektiivimäisesti kuvattuna. Kondensaattorisylinterin 2 ympärille on muodostettu suojajohdin 5 hau-35 raasta helposti murtuvasta metallista tai metalliseokses- j s 87285 ! ta, kuten sinkistä tai sinkkiseoksesta. Suojajohdin 5 on edullisesti ruiskutettu samasta materiaalista kuin kondensaattorin toinen kontaktipinta 6b, jolloin molemmat saadaan samalla ruiskutuksella valmistetuksi. Suojajohtimen 5 5 ja ja toisen kontaktipinnan 6b välissä on virrankulkusuun-nassa suojajohdinta 5 huomattavasti kapeampi sulakejohdin-liuska 7, joka toimii kondensaattorissa ylivirtasuojana eli kondensaattorin joutuessa liian suuren virtakuormituk-sen alaiseksi johdinliuska 7 sulaa erottaen kondensaatto-10 rin toisen kontaktipinnan 6 kondensaattorin toisesta johtimesta 4 ja siten kondensaattorin pois toiminnasta. Suojajohtimen 5 ja kondensaattorin ensimmäisen kontaktipinnan 6a välillä on suojaetäisyys 8, joka on mitoitettu sen mukaan, että johtimissa ja kondensaattorissa olevan jännite-15 potentiaalin vaatima suojaetäisyys tulee täytetyksi.

Kuviossa 3 on esitetty kondensaattorisylinterin 2 pinta aukileikattuna ja levitettynä, jolloin suojajohtimen 5 ja siihen liittyvän sulakkeen 7 muoto ja sijainti näkyy selvästi. Kuviossa 3 on suojajohdin 5 yhden kierroksen 20 kondensaattorisylinterin 2 ympäri kiertävä, ja johtimen 5 päät ovat viistot. Tällöin niiden välissä on kapea viisto rako niin, että toiseen kontaktipäätyyn 6b yhteydessä oleva suojajohtimen 5 pää ja toiseen kondensaattorijohtimien 4 yhteydessä oleva sivujohtimen 5 pää ovat lähes tai olen-25 naisestl samalla kohdalla kehän suunnassa. Suojajohtimen 5 leveys kondensaattorisylinterin 2 aksiaalisuunnassa eli korkeus hl on vähintään puolet kondensaattorisylinterin 2 korkeudesta H ja sijoitettu niin, että se peittää kondensaattorin keskilinjan K kondensaattorisylinterin 2 pituus-30 suunnassa. Edullisesti suojajohdin 5 on sijoitettu niin, että vähintään neljäsosa sen korkeudesta eli h2 sijaitsee kondensaattorisylinterin 2 keskiviivan yläpuolella eli suojajohtimeen kytkettyyn toiseen kontaktipintaan 6b nähden vastakkaisen päädyn puolella.

35 Sulakeosa 7 on muodostettu edullisesti samalla ta- 6 87285 voin kuin suojajohdin 5. Sulakeosa 7 on mitoiltaan sellainen, että se virta-arvon noustua ennaltamäärättyä suuremmaksi sulaa ja siten katkaisee yhteyden suojajohtimen 5 ja toisen kontaktipinnan 6b välillä. Suojajohdin 5 ja sulake 5 7 voidaan tietysti valmistaa eri materiaaleista ja eri menetelmillä, mutta edullisesti ne muodostetaan samanaikaisesti toisen kontaktipinnan 6b kanssa samasta materi-aaliseoksesta tai materiaalista ruiskuttamalla valmiin kondensaattorisylinterin pinnalle. Keksinnön mukaisen suo-10 jausjohtimen kannalta olennaista on, että suojajohdin 5 muodostetaan niin, että sen ja toisen kontaktipinnan 6b välillä on rako, ja että suojajohdin 5 on kytketty toisesta päästään toiseen kontaktipintaan 6b joko sulakeosan 7 avulla tai sitä leveämmän ja siten sulakkeen toimimattoman 15 liuskan avulla. Sulakeosa 7 voidaan muodostaa suojajohtimen 5 ja toisen kontaktipinnan 6b välille tai suojajohti-men 5 ja toisen johtimen 4 välille. Suojajohtimen leveys voi vaihdella siten, että sen korkeus hl sylinterin korkeussuunnassa on vähintään 50 % koko sylinterin korkeudes-20 ta H ja korkeintaan niin korkea, että riittävät suojaetäisyydet toisen päätypinnan ja vastaavasti suojajohtimen ja siihen liitetyn kontaktipinnan välillä suojajohtimen katkeamisen jälkeen ovat riittävät. Suojajohdin 5 voidaan asettaa kondensaattorin aksiaalisuuntaisen keskilinjan K 25 suhteen symmetrisesti tai epäsymmetrisesti, kunhan keskilinjan molemmin puolin on osa suojajohdinta.

Edellä selityksissä ja piirustuksissa on keksintöä kuvattu vain esimerkinomaisesti eikä sitä ole millään tavalla rajoitettu siihen. Sinkkipohjaisen suojajohdinmate-30 riaalin sijasta voidaan käyttää mitä tahansa tarkoitukseen sopivaa haurasta ja helposti murtuvaa metallia tai metalliseosta. Suojajohdin voidaan kiinnittää tai yhdistää toiseen kontaktipäätyyn joko juottamalla tai jollakin muulla tavalla esimerkiksi muodostamalla ensin suojajohdin ja sen 35 jälkeen ruiskuttamalla kontaktipinta ja kontaktipinnan suojajohtimeen yhdistävä johdeliuska samanaikaisesti.

li

Claims (11)

1. Sisäisellä suojauksella varustettu metalloidusta muovikalvosta valmistettu voimakondensaattori (1), jossa 5 on ainakin kaksi metalloitua muovikalvoa kierretty konden-saattorisylinteriksi (2), kondensaattorisylinterin päihin muodostetut metalliset ensimmäinen ja toinen kontaktipinta (6a, 6b), ensimmäiseen kontaktipintaan (6a, 6b) sähköisesti kytketty ensimmäinen johdin (3), kondensaattorinsylin-10 terin (2) ympäri kiertävä suojajohdin (5), jonka toinen pää on sähköisesti kytketty kondensaattorin (1) toiseen johtimeen (4) ja toinen pää kondensaattorisylinterin (2) toiseen kontaktipintaan (6b), jolloin kondensaattorisylinterin (2) laajetessa suojajohdin (5) katkeaa erottaen toi-15 sen johtimen (4) ja toisen kontaktipinnan (6) sähköisesti toisistaan, tunnettu siitä, että suojajohdin (5) on hauraasta metallista tai metalliseoksesta muodostettu yhden kierroksen kondensaattorisylinterin (2) ympäri kiertävä leveä johdin, jonka leveys on kondensaattorisylinte-20 rin (2) akselin suunnassa vähintään puolet kondensaattori-sylinterin (2) korkeudesta ja joka on sijoitettu siten, että se sijaitsee ainakin osittain kondensaattorisylinterin (2) keskikohdan (k) molemmin puolin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kondensaattori, 25 tunnettu siitä, että suojajohtimen (5) leveys on korkeintaan niin korkea, että riittävät ssuojaetäisyydet toisen päätypinnan ja vastaavasti suojajohtimen ja siihen liitetyn kontaktipinnan välillä suojajohtimen katkeamisen jälkeen ovat riittävät.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kondensaat tori, tunnettu siitä, että suojajohtimen (5) päät ovat kondensaattorisylinterin (2) aksiaalisuuntaan nähden vinot siten, että ne ovat kondensaattorisylinterin (2) kehän suunnassa osittain lomittain.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen konden- 3 >57285 saattori, tunnettu siitä, että suojajohtimen (5) kanssa sarjaan on kytketty sulakeosa (7), joka suojajohti-men (5) läpi kulkevan virran ylittäessä ennaltamäärätyn arvon erottaa kondensaattorin (1) toisen johtimen (4) suo-5 jajohtimeen (5) kytketystä toisesta kontaktipinnasta (6b).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kondensaattori, tunnettu siitä, että suojajohdin (5) ja ainakin toinen kontaktipinta (6b) on muodostettu samanaikaisesti ruiskuttamalla metallia tai metalliseosta 10 kondensaattorisylinterin (2) päätyyn ja ulkopinnalle.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kondensaattori, tunnettu siitä, että sulake (7) on suojajohtimen (5) ja toisen kontaktipinnan (6b) välillä ja, että se on valmistettu samasta metallista tai metalliseoksesta kuin 15 suojajohdin ja mitoitettu poikkileikkaukseltaan siten, että se toimii sulakkeena.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kondensaattori, tunnettu siitä, että suojajohdin (5), sulake (7) ja ainakin toinen kontaktipinta (6b) on muodostettu olen- 20 naisesti samanaikaisesti ruiskuttamalla metallia tai metalliseosta kondensaattorisylinterin (2) päätyyn ja sylin-teripinnalle.

7 87285

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kondensaattori, tunnettu siitä, että suojajohtimen 25 (5) materiaalina on sinkki tai sinkkiä sisältävä metalli- seos .

9. Menetelmä suojajohtimen (5) valmistamiseksi patenttivaatimuksen 1 mukaiseen sisäisellä suojauksella varustettuun metalloidusta muovikalvosta valmistettuun 30 voimakondensaattoriin (1), tunnettu siitä, että kondensaattorisylinterin (2) pinnalle muodostetaan kondensaattorisylinterin (2) aksiaalisuunnassa leveydeltään vähintään puolet kondensaattorisylinterin (2) korkeudesta oleva olennaisesti yhden kierroksen kondensaattorisylinte- 35 rin (2) ympäri kiertävä johdinkerros, jonka toinen pää g 87285 kytketään yhteen kondensaattorin (1) toiseen johtimeen (4) ja toinen pää kondensaattorisylinterin (2) toiseen kontaktipintaan (6b).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että suojajohdin (5) muodostetaan samasta materiaalista ja olennaisesti saman aikaisesti siihen kytketyn toiseen kontaktipinnan (6b) kanssa.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suojajohdin (5) muodostetaan 10 ruiskuttamalla kondensaattorisylinterin (2) pinnalle halutun muotoinen johdinkerros, joka on muodostettu sinkistä tai sinkkipitoisesta metalliseoksesta. 10 87285