DE2849415A1 - Explosionssicherer elektrolytkondensator - Google Patents
Explosionssicherer elektrolytkondensatorInfo
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Description
N.V. Philips' Gbüü.f^.iicwuüiüi], Eindhc
23.3.1978 T PHN 8955
"Explosxonssicherer Elektrolytkondensator"
Die Erfindung betrifft einen Elektrolytkondensator mit einem überdruckventil, dessen Abblasöffnung
sich im Boden einer dem Deckel zugewandten muldenförmigen Vertiefung befindet und mit einem elastischen
Organ abgeschlossen ist, das sich bei überdruck im Gehäuse elastisch verformt und dabei eine offene Verbindung mit
der Umgebung des Kondensators bewirkt.
Aus der ÜS-PS 3 463 9^9 ist ein Kondensator
der eingangs erwähnten Art bekannt, bei dem die Abblas—
.JO öffnung des Überdruckventils mit einem nagelförmlgen Kunststoff
pfropf en abgeschlossen ist, der sich im Kondensatorgehäuse erstreckt.
Bei einer geringen überlastung dieses Kondensators in einer elektrischen Schaltung wird eine geringe
Temperaturerhöhung und Gasentwicklung in der Kondensatorwicklung auftreten. Hierdurch baut sich im Kondensatorgehäuse
nach einiger Zeit ein so hoher Gasdruck auf, dass die vom Gas auf die Seite des elastischen Pfropfens ausgeübte
Kraft die Schliesskraft des elastischen Pfropfens ttbersteigt, wodurch er an der Seite eingedrückt wird, so dass
eine offene Verbindung mit der Umgebung entsteht. Für die Dauer der geringen überlastung kann jetzt genügend Gas
abgeblasen werden, um weiteren Druckanstieg zu verhindern. Nach Beendigung der überlastung und der davon begleiteten
Gasentwicklung wird die Abblasöffnung wieder geschlossen.
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Bei einer starken Überlastung, die beispielsweise die
Folge eines falschen Anschlusses bei der Montage ist, wird insbesondere durch sehr schnelle und grosse Verdampfung
des Elektrolyts eine starke Gasentwicklung auftreten.
Hierbei wird der Pfropfen aus der Öffnung herausgeblasen,
so dass zum Aufrechterhalten der Öffnung kein weiterer
.Gasdruck erforderlich und damit Explosion des Gehäuses vermieden
ist.
Ein Nachteil des bekannten Kondensators ist, dass der nageiförmige elastische Pfropfen sich im Kondensatorgehäuse
erstreckt. ¥enn der Druck im Kondensatorgehäuse durch eine geringe überlastung ansteigt, ist es erwünscht,
dass sich das überdruckventil öffnet, wenn der überdruck
einen vorgebbaren und voreinsteilbaren Wert Jifoejcs.ehreiTfcrtT" —
Diese gewünschte Wirkung des Überdruckventils ist ausser von den -mechanischen_Eigensdiaften des Pfropfens in hohem
Masse von den Masstoleranzen im Aussendurchmesser des Pfropfens
und im Innendurchmesser der Abblasöffnüng des Überdruckventils abhängig. Zum Erhalten eines verantwortbaren
Selbstkostenpreises bei Massenherstellung des Kondensators sollen die erwähnten Tolex-anzen jedoch so gross sein, dass
die gewünschte Wirkung und damit ein sicherer and ausreichender Schutznicht für alle hergestellten Kondensatoren
gewährleistet ist. Durch die Wechselwirkung des Werkstoffes
des sich im Kondensatorgehäuse erstreckenden Pfropfenteils
und der Elektrolytflüssigkeit oder des Elektrolytdampfes,
der immerhin nach einer geringen überlastung des Kondensators auftritt, werden die elastischen Eigenschaften des
Pfropfens auf die Länge beeinflusst. Durch diese Änderung in den elastischen Eigenschaften wird, wie es sich in Dauerversuchen
mit mehreren elastischen Werkstoffen herausgestellt hat, die Explosions sicherheit des Kondensatox-s nachteilig
beeinflusst. In vielen Fällen wird Pfropfen härter durch die erwähnte Wechselwirkung, wodurch das Kondensatorgehäuse
explodiert, bevor der Pfropfen aus der Abblasöffnung
herausgedrückt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen explosionssicheren Elektrolytkondensator mit einem
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überdruckventil mit relativ geringen Abmessungen zu schaffen,
bei dem die erwähnten Nachteile beseitigt werden. Ein erfindungsgemässer
Elektrolytkondensator ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abblasöffnung im Boden der muldenförmigen
Vertiefung des Gehäuses von einem elastischen Pfropfen abgedeck ist, der unter mechanischer Vorspannung durch einen
erweichbaren thermoplastischen Streifen, der durch Verformung der Gehäusewand nahe dem Rand der muldenförmigen Vertiefung
gehaltert ist, auf den Boden der muldenförmigen Vertiefung gedrückt ist.
Das überdruckventil, das sich einfach und in der Massenfertigung verhältnismässig preisgünstig herstellen
lässt, besitzt im Kondensatorgehäuse einen verhältnis-
-—^Hi&s-sirg geringen Durchmesser und kann dadurch ebenfalls zum
Abstützen und für die Zentrierung der Kondensatorwickels benutzt werden. Der Raum ink-Kondensajtargeliause ist somit
für die Kapazitätsbildung optimal ausgenutzt. ___ _.._.
: Der erfindungsgemäsee Kondensator ist ebenfalls
explosionssicher, weil der Streifen, mit dem der elastische Pfropfen mechanisch vorgespannt ist, aus einem
erweichbaren thermoplastischen Material hergestellt ist. Bei einer h.oh_en überlastung des Kondensators steigt seine
Temperatur so stark an, dass der Streifen erweicht, so dass der Pfropfen aus der muldenförmigen Vertiefung durch Uberdruck
im Gehäuse herausgedrückt wird. Das bei starker überlastung
entwickelte Gas kann jetzt durch die Abblasöffnung entweichen. Für die Aufrechterhaltung dieser offenen Verbindung
wird kein weiterer Gasdruck mehr benötigt. Explosionsgefahr gibt es also nicht mehr. Durch die Wahl eines
geeigneten thermoplastischen Materials ist gewährleistet, dass bei starker überlastung der thermoplastische Streifen
bereits erweicht ist, bevor der Druck im Kondensator unzulässig hoch angestiegen ist, so dass der Kondensator explosionssicher
ist.
Der elastische Pfropfen erstreckt sich nicht im Kondensatorgehäuse, sondern deckt lediglich die Abblasöffnung
in der muldenförmigen Vertiefung ab. Die gewünschte Wirkung des Überdruckventils wird deswegen durch die elas-
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tischen Eigenschaften des Pfropfens und durch das Ausmass
der Andrückung desselben, jedoch nicht durch Masstoleranzen im Durchmesser des Pfropfens und der Abblasöffnung bestimmt.
Das Ventil und damit der Kondensator sind daher in der Massenfertigung relativ einfach und preisgünstig herstellbar.
Weiter'haben Dauerversuche herausgestellt, dass die
Explosionssicherung nach längerem Gebrauch des Kondensators noch einwandfrei arbeitet. Dies kommt daher, dass die Wirkung
der Explosionssicherung durch die thermoplastischen
Eigenschaften des thermoplastischen Andruckstreifens bestimmt
wird. Dieser Streifen berührt sich nicht oder kaum mit Elektrolytflüssigkeit oder Elektrolytdampf im Betrieb
des Kondensators, so dass seine thermoplastischen Eigenschaften nicht oder kaum dadurch beeinflusst werden können.
■ Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Elektrolytkondensators,
Fig. 2 den in Fig. 1 umkreisten Teil des Querschnitts in vergrössertem Masstab, und
•Fig. 3 eine Ansicht des in Fig. 2 im Schnitt dargestellten Teil des Elektrolytkondensators.
Fig. 1 zeigt einen Elektrolytkondensator mit einem Kondensatorwickel 1, der in ein Aluminiumgehäuse
2 mit einer Z3'-Iinderförmigen Seitenwand 3 aufgenommen ist,
welches eine Bodenwand K besitzt, die mit der Seitenwand aus einem einzigen Stück gebildet ist. Das Gehäuse 2 ist
mit einem Hartkunststoffdeckel 5 abgeschlossen, der mit Anschlussklemmen
6 und 7 versehen ist, die mittels Anschlussstreifen 8 bzw. 9 mit der- Elektroden (nicht dargestellt)
im Kondensatorwickel 1 elektrisch verbunden sind. Der Deckel 5, der im Gehäuse 2 mit Hilfe einer ürafangsrille 10 und
einem umgebördelten Endrand 11 befestigt ist, ist mit einer
Gummischicht 12 versehen, die bei der Herstellung des Kondensators
durch den umgebördelten Endrand 11 und durch Vorsprünge
13 und 1*1- der Anschlussklemmen 6 bzw. 7 derart
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elastisch verformt wird, dass ein gasdichter Verschluss des Gehäuses 2 erhalten -wird. Der Deckel 5 besitzt ein
Zentrierorgan 15> auf dem sich der Kondensatorwickel 1 mit seinem Hohlkern 16 aus elektrisch isolierendem Material
abstützt und zentriert. Das Zentrierorgan 15 ist mit
einer Bohrung 17 und mit Offnungen 18 versehen, wodurch der
Raum zwischen dem Kondensatorwickel 1 und dem Gehäuse 2 mit dem Raum im Hohlkern 16 des Kondensatorwickels 1 in
Verbindung steht.
- . Das Gehäuse 2 ist mit einem Überdruckventil
19 versehen, das in die Bodenwand, k eingelassen ist. Das
Überdruckventil 19s von dem ein Schnitt in Fig. 2 in'vergrössertem
Masstab und in Fig. 3 eine Ansicht dargestellt ist, enthält eine aus einem Stück mit der Bodenwand h hergestellte,
dem Deckel 5 zugewandte muldenförmige Vertiefung
20 mit einem Boden 21, welche die Form eines stumpfen Kegels hat. Im Boden 21 befindet sich eine Abblasöffmmg 22,
die mit einem elastischen Pfropfen 23 abgedeckt ist, der mechanisch von einem Streifen 2k aus thermoplastischem
Material vorgespannt ist, der mit Hilfe eines Stanzrandes 25 auf einem Sitz 26 der Vertiefung 20 festgesetzt ist.
Der elastische Pfropfen 23» der beispielsweise aus Neoprengummi
mit einer Gummihärte zwischen 50 Sh und 100 Sh besteht, ist so vorgespannt, dass erst bei einem Überdruck
im Elektrolytkondensator von etwa 2 kg/cm elastisch eine solche Eindrückung erfolgt, dass dabei eine offene Verbindung
mit der Umgebung des Elektrolytkondensators entsteht. Eine geringe Gasentwicklung, die bei einer geringen überlastung
des Elektrolytkondensators durch Verdampfung des Elektrolyts auftreten kann, verursacht daher im Gehäuse
des Kondensators keinen höheren Überdruck als 2 ato. Nach
der Beendigung der geringen überlastung und der damit begleiteten
Gasentwicklung schliesst sich die Abblasöffnung 22 wieder. Der Elektrolytkondensator kann also im Falle
einer geringen überlastung nicht explodieren oder auf sonstige Weise bleibend beschädigt werden. Eine starke überlastung
des Elektrolytkondensators, die beispielsweise die Folge einer falschen Polung ist, hat eine sehr starke Gas-
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entwicklung und möglicherweise sogar die vollständige Verdampfung des Elektrolyts zur Folge. Da einerseits das Ventil
nur beschränkte Abmessungen haben kann und zum anderen die maximale Eindrückung des elastischen Pfropfens eine Beschränkung
in der möglichen Vergrösserung der offenen Verbindung
bedeutet, während eine tiberproportional mit dem Gasdruck ansteigende Grosse der Abblasöffnung bei starker
Uberbelastung notwendig ist, könnte der Druck im Kondensator ohne weitere Massnahmen unzulässig hoch ansteigen.
Durch Verwendung eines Streifens 24 aus thermoplastischem Material, das bei etwa 14O C erweicht, wird dieser Nachteil
beseitigt. Vorzugsweise wird als thermoplastisches Material ein mit 40 c/o Glasfasern verstärktes Polypropylen
benutzt. Die Glasfaserverstärkung verhindert ein Kriechen im Streifen 24. Abhängig von den zu enrartenden Drücken
und Temperaturen in den Elektrolytkondensatoren können auch verschiedene·Thermoplaste benutzt werden. Durch starke
überlastung des Elektrolytkondensators steigt seine Temperatur so stark an. dass der thermoplastische Streifen er—
weicht, so dass, der Pfropfen 23 aus der Vertiefung 22 herausgedrückt
werden kann und die Abblasöffnung 20 in direkte
offene Verbindung mit der Umgebung des Kondensators kommt. Das bei starker überlastung entwickelte Gas kann dann entweichen,
ohne dass dazu ein hoher Druck zum Aufrechterhalten der offenen Verbindung mit der Umgebung notwendig ist.
Eine Explosionsgefahr ist dadurch beseitigt, Aveil in Fällen
starker überlastung des Elektrolytkondensators der thermoplastische
Streifen 24 bereits erweicht ist, bevor der Druck im Kondensator soweit angestiegen ist, dass Explosionsgefahr
besteht.
Der elastische Pfropfen 23 ist vorzugsweise
ein kubusartiger Block, dessen Umkreis in der Anliegeflache
mit dem Boden 21 der Vei-tiefung 20 einen Durchmesser gleich
dem kleinsten Innendurchmesser der kegelförmigen Vertiefung
20 hat. Hierdurch ist eine einfache und betriebssichere Montage des elastischen Pfropfens 23 in der Vertiefung 20
und ein guter Verschluss der Abblasöffnung 20 gewahrleistet. Durch den Vierkantschnitt des elastischen Pfropfens 23 ist
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zwischen diesem Pfropfen und der Wand der Vertiefung 22, auch bei zylindrischer Form, so viel Raum vorhanden, dass
bei einer elastischen Verformung des Pfropfens 23 durch
einen übex-druck im Kondensator eine offene Verbindung· mit
der Umgebung gewährleistet ist.
Die Vertiefung 20 besitzt im Kondensatorgehäuse 2 eine dem Deckel 5 zugewandte kegelige Oberfläche
27» auf der sich der Kondensatorwickel 1 mit Hilfe des Hohlkernes 16 abstützt und zentriert. Hierdurch ist eine
solide Anordnung des Kondensatorwickels 1 im Gehäuse erhalten.
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Claims (2)
1.) Elektrolytkondensator mit einem überdruckventil,
dessen Abblasöffnung sich im Boden einer dem Deckel zugewandten muldenförmigen Vertiefung befindet und mit
einem elastischen Organ abgeschlossen ist, das sich bei überdruck im Gehäuse elastisch verformt und dabei eine
offene Verbindung mit der Umgebung des Kondensators bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abblasöffnung (22)
im Boden (21) der muldenförmigen Vertiefung (20) des Gehäuses (2) von einem elastischen Pfx'opfen (23) abgedeckt
■jO ist, der unter mechanischer Vorspannung durch einen erweichbareii
thermoplastischen Streifen (2h), der durch Verformung (25) der Gehäusewand (4) nahe dem Rand der muldenförmigen
Vertiefung gehaltert ist, auf den Boden der muldenförmigen Vertiefung gedrückt ist.
■J5 2. Kondensator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass der erweichbare thermoplastische Streifen
( 24 ) aus glasf as ervers täi-kt ein Polypropylen besteht.
3· Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Wand eier muldenförmigen Vertiefung
2Q- (20) einen Sitz (26) für den erweLchbaren thermoplastischen
Stx-eifen {2h) besitzt, der auf dein Sitz durch einen Stanzrand
(25) airi Rande der muldenförmigen Vertiefung befestigt
ist.
h. Konclensator mich Anspruch 1 , dadurch gekeiin-
h. Konclensator mich Anspruch 1 , dadurch gekeiin-
zeichnet, dass die muldenförmige Vertiefung (20) runde
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Querschnitte besitzt, während der elastische Pfropfen (23) ein mit einer flachen Seite an den Boden (21) der muldenförmigen
Vertiefung anliegender kubusförmiger Block ist, dessen Umki-eis in der Anliegefläche mit dem erwähnten
S Boden einen Durchmesser gleich dem Innendurchmesser der
muldenförmigen Vertiefung in Höhe der Anliegefläche besitzt. 5· Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die muldenförmige Vertiefung (20) die For-m eines Stumpficegels hat, auf dem sich der Kondensatorwickel
(1) mit einem Rand einer im Wickel befindlichen rohrförmigen Öffnung (16) abgestützt xsto
6. Gehäuse für einen Kondensator nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand mit einer
im Boden einer muldenförmigen Vertiefung der Wand ange— brachten Abblasöffnung versehen ist, die von einem mit
Hilfe eines an der Gehäusewand befestigten thermoplastischen Streifens vorgespannten elastischen Pfropfen abgedeckt
ist.
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- 1978-11-14 ES ES475048A patent/ES475048A1/es not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015119844A1 (de) * | 2015-11-17 | 2017-05-18 | Epcos Ag | Elektrolytischer Kondensator mit Sicherheitsentlüftung |
Also Published As
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