DE3150744C2 - Elektrischer Kondensator mit Flüssigkeitskühlung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator, insbesondere einen Hochfrequenz-Leistungskondensator mit Flüssigkeitskühlung, der aus einem die Metallschichten der beiden Beläge trennenden dichtgesinterten keramischen Di elektrikumkörper (1) besteht. Der Dielektrikumkörper (1) kann scheibenförmig, rohrförmig oder topfförmig gestaltet sein und die im Dielektrikumkörper (1) erzeugte Verlustwärme wird durch eine Kühlflüssigkeit, insbesondere durch Wasser abgeführt, welches in einem Hohlraum um einen oder um beide Beläge zirkuliert. Damit der Abtrag der aus Silber bestehenden Belagmetallschichten (3, 4) bei Verwendung beliebigen Kühlwassers vermieden wird, bedeckt eine gegen die Kühlflüssigkeit resistente Glasurschicht (14), deren Ausdehnungskoeffizient an den Ausdehnungskoeffizienten des Dielektrikumkörpers (1) angepaßt ist, die mit dem Kühlwasser im Kontakt stehenden Metallschichten (3, 4).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator mit Flüssigkeitskühlung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger flüssigkeitsgekühlter keramischer Kondensator ist aus der OE-OS 24 01 802 bekannt Dort besteht der eine Beschleunigung der Silberwanderung durch das keramische Dielektrikum bzw. eine Korrosion und eine Erosion der Silberelektroden durch das Kühlwasser vermeidende, über dem zu kühlenden Belag angeordnete Schutzmantel aus einem Metallzylinder. Dieser Metallzylinder, beispielsweise aus Messing oder aus Kupfer, ist mit Hilfe einer Schicht aus einer niedrigschmelzenden Legierung mit hoher Wärmeleitfähigkeit und der gewünschten Verträglichkeit mit dem keramischen Dielektrikum hinsichtlich seines Ausdehnungskoeffizienten mit dem zu kühlenden Belag ganzflächig verlötet Bei dieser bekannten Ausführungsform können bei Temperaturänderungen mechanische Spannungen auftreten. Außerdem mu3 entweder der Innendurchmesser des keramischen Dielektrikums oder der Außendurchmesser des Metallzylinders durch Schleifen genau aufeinander abgestimmt sein, oder es wird der zwischen Metallzylinder und Rohrdielektrikum vorhandene Zwischenraum von der niedrigschmelzenden Lötlegierung, die beim Erstarren schwindet, nur unvollständig ausgefüllt Aus der DE-OS 24 01 802 ist es ferner bekannt, den von Kühlflüssigkeit umspülten Metallbelag mit Farbe zu beschichten. Aus der DE-AS 12 83 394 ist ein elektrischer Kondensator mit Flüssigkeitskühlung bekannt, bei dem der spaltförmige Raum zwischen dem Metallzylinder für die Kühlflüssigkeit und der mit einer Metallschicht eines Belages versehenen Oberfläche des keramischen Dielektrikums mit einem gut elektrisch und wärmeleitenden Material in Pulverform, beispielsweise mit Silberpulver oder mit versilberten Kupferpulver, gefüllt ist Beide bekannten Ausführungsformen elektrischer, flüssigkeitsgekühlter Kondensatoren besitzen einen metallischen Schutzmantel, der entweder über eine Lötmetallschicht oder mittels eines Metallpulvers mit der Metallschicht des zu kühlenden Kondensatorbelages elektrisch leitend verbunden ist, so daß die Kühlflüssigkeit vom Ort der Wärmeentstehung relativ weit entfernt ist

Aus dem DE-GM 17 26 891 ist ein keramischer Kondensator mit Flüssigkeitskühlung bekannt, bei dem zumindest der mit Elektroden belegte Teil seines keramischen Dielektrikums einen Hohlraum zur Aufnahme der Kühlflüssigkeit bildet oder aufweist Dort ist auch die an sich selbstverständliche Forderung beschrieben, daß darauf zu achten ist, daß die Metallschichten der Beläge von der Kühlflüssigkeit nicht angegriffen werden. Diese Forderung wird bei der bekannten Ausführungsform eines Kondensators erfüllt; der Aufwand zur Erfüllung dieser Forderung ist jedoch sehr groß.

Wird als Kühlflüssigkeit destilliertes bzw. demineralisiertes Wasser verwendet, dessen spezifischer Leitwert im Bereich unter 70 μ5.ΰΓη-' liegt, dann ist nicht auszuschließen, daß beispielsweise bei wassergekühlten Topfkondensatoren, wie sie aus dem Katalog »Keramische Leistungskondensatoren«, 3A5.78 bzw. aus der DE-AS 10 52 570 der Patentinhaberin bekannt sind, die Metallschicht des äußeren, gekühlten Belages, ausgehend von mikroskopisch kleinen Fehlstellen und den dadurch bedingten großen mechanischen Kräften in Kreisflächen abgetragen wird. Dieser Abtrag der in einer Fritte gebundenen Silberpartikel der Metallschicht des Belags führt zu einer Abnahme der Kapazität des Kondensators bis hin zum Totalausfall infolge Unterschreitens der zulässigen Toleranzgrenze des Kapazitätswertes.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Kondensator der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die mit der Kühlflüssigkeit in Kontakt stehende Metallschicht des Kondensatorbelages mit einfachen Mitteln gegen Erosion geschützt ist, daß der Wärmeübergang vom Dielektrikum zur Kühlflüssigkeit besser als bei einer Farbbeschichtung ist und daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials des Schutzmantels besser an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Dielektrikumkörpers angepaßt ist als bei einem Schutzmantel aus Metall.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß jedes beliebige Kühlwasser verwendet werden kann, ohne daß es zu Abtragungen des mit dem Kühlwasser in Kontakt stehenden Silberbelages kommt, daß die Wärmeleitung durch die Glasurschicht besser als durch eine Farbschicht ist, und daß das Aufbringen der Glasurschicht zum Schutz der zu kühlenden Metallschicht des Belags sehr einfach möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die Figur zeigt einen Leistungs-

kondensator im Querschnitt, dessen dichtgesinterter keramischer Dielektrikumkörper 1 topfförmig ausgebildet ist Ein Sprühschutz-Wulstrand 8 am stirnseitig offenen Ende des Dielektrikumkörpers 1 trenn- die Metallschicht 3 des Innenbelages von der Metallschicht 4 des AuBenbelages. Der Innenbelag aus Süber reicht um die Stirnfläche des Dielektrikumkörpers 1 bis zum Ansatz des Sprühschutz-Wulstrandes 8 herum. Eine Anschlußarmatur 7 mit einem gewölbten Randbereich ist durch eine um die Stirnfläche des Dielektrikumkörpers 1 umlaufende Lötzinnschicht 10 mit dem Innenbelag leitend verbunden. Der topfförmige Dielektrikumkörper 1 •hängt in einem zylinderförmigen Metallblechmantel 2, dessen offene Stirnfläche sich in der Hohlkehle des Sprühschutz-Wulstrandes 8 befindet Der zylinderförmige Metallblechmantel 2 besitzt einen Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Schaftes des Dielektrikumkörpers 1, so daß ein Ringspalt gegeben ist, in dem das Kühlwasser durch einen Einlaßstutzen 5 zugeführt und durch einen Auslaßstutzen 6 abgeführt, zirkulieren und dabei die Verlustwärme aus dem Kondensator abführen kann. Die äußere Oberfläche des topfförmigen Dielektrikumkörpers 1 ist bis in die Hohlkehle hinein mit einer Silberschicht 4 bedeckt, die den Außenbelag des Kondensators bildet.

Der zylinderförmige Metallblechmantel 2 ist mittels einer umlaufenden Lötzinnschicht 9 in der Hohlkehle des Dielektrikumkörpers 1 befestigt, derart, daß der Raum für den Kühlwasserumlauf dicht abgeschlossen ist Eine Glasurschicht 14 mit einer Schichtdicke von ca. 40 μηι, deren Ausdehnungskoeffizient an den Ausdehnungskoeffizienten des Dielektrikumkörpers 1 angepaßt ist, bedeckt die Silberschicht 4 bis zur Lötzinn-Schicht 9 vollständig, so daß das Kühlwasser einerseits keinen Abtrag der Silberschicht 4 bewerkstelligen kann, andererseits jedoch mit der Metallschicht 4 des zu kühlenden Belages in gutem thermischen Kontakt steht, so daß die im Kondensator entstehende Verlustwärme optimal abgeführt werden kann. Um die Strömung des Kühlwassers im Bereich des Einlaßstutzens 5 und kn Bereich des Auslaßstutzens 6 definiert zu lenken, sind im Inneren des Kühlblechmantels 2 Umlenkbleche 12 und 13 angeordnet

Die Erfindung ist nicht auf Topfkondensatoren der dargestellten Art beschränkt; sie gilt entsprechend auch für scheibenförmige Kondensatoren, wie sie beispielsweise im DE-GM 78 07 683 beschrieben sind, oder für Rohrkondensatoren mit Innen- und/oder Außenkühlung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Kondensator mit Flüssigkeitskühlung, insbesondere für Hochfrequenz-Industriegeneratoren, bei dem die Metallschichten der beiden Beläge voneinander durch einen keramischen Dielektrikumkörper getrennt sind, wobei die Metallschicht eines Belages oder die Metallschichten beider Beläge mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit Wasser, gekühlt sind, und bei dem die Metallschicht des mit der Kühlflüssigkeit in Kontakt stehenden Belages mit einem gegen die Kühlflüssigkeit resistenten Schutzmantel bedeckt ist, dadurch gekenn ze ich net.daß der Schutzmantel eine die mit Wasser gekühlte Metallschicht (3 und/oder 4) unmittelbar bedeckende Glasurschicht (14) ist

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Metallschicht (3 und/oder 4) bedeckende Glasurschicht (14) einen an den keramischen Dielektrikumkörper (1) angepaßten Ausdehnungskoeffizienten besitzt

3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (3 und/oder 4) des Belages des Kondensators eine Glasfritte enthält und daß die Glasurschicht (14) aus einer Glasfritte besteht, die derjenigen der Metallschicht (3 und/oder 4) entspricht

4. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dichtgesinterte keramische Dielektrikumkörper (1) die Form einer Scheibe, eines Rohres oder eines Topfes besitzt, und die Ränder der Metallschichten (3 und 4) der Beläge durch einen Sprühschutz-Wulstrand (8) voneinander getrennt sind.