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Verfahren zur Herstellung elektrischer Kondensatorbatterien Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kondensatorbatterien aus
einer Anzahl ineinandergesetzter, nach oben sich erweiternder, becherartiger, keramischer
Hohlkörper von geringer Wandstärke, die außen und. innen mit leitenden, untereinander
zweckentsprechend verbundenen Belägen versehen sind. Die Becherform dieser Hohlkörper
empfiehlt sich deshalb, weil bei der wünschenswerten geringen Wandstärke (die Kapazität
eines Kondensators steht bekanntlich im umgekehrten Verhältnis zum Abstand der leitenden
Beläge des Dielektrikums voneinander) gerade becherförmige keramische Körper etwaigen
Deformationen im Brande einen verhältnismäßig großen Widerstand entgegensetzen.
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Die Erfindung bezweckt, solche becherförmigen und dünnwandigen, keramischen
Hohlkörper mit Hilfe des keramischen Gießverfahrens herstellen zu können. An sich
ist das nicht ohne weiteres möglich, weil unmittelbar nach dem Eingießen des noch
flüssigen Schlickers in die poröse Form der erzeugte Formling noch so weich ist,
daß man ihn nicht aus der Form herausnehmen und irgendwie handhaben kann. Tatsächlich
ist es fast unmöglich, die Körper aus der= Form zur weiteren Bearbeitung herauszunehmen,
ohne daß sie zerbrechen. Vielmehr sind sowohl beim ersten Schwinden in der Form
als auch beim Herausgießen des noch flüssigen Gießschlickers, beim Verputzen der
Wände usw. Deformationen sowohl wie die- Entstehung von Rissen nicht zu vermeiden,
so daß der Ausschuß sehr groß werden würde. Im keramischen Gießverfahren für andere
Körper hat man schon vorgeschlagen, zur Verbesserung der Trockenfestigkeit dem Gießschlicker
Klebmittel beizumischen. Diese verschlechtern aber, wenn sie dem Gießschlicker in
der erforderlichen Menge zugesetzt werden, dessen gießtechnische Eigenschaften in
hohem Maße, weil sie eine Flockung hervorrufen und wegen der alkalischen Zusätze
die Verflüssigung der Masse beeinträchtigen.
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Die Erfindung beseitigt die Schwierigkeit dadurch, daß man nach dem
Gießen des Becherkörpers in der erforderlichen Wandstärke nach dem Ausgießen des
Schlickers und nach kurzer Lufttrocknung die Lösung eines Klebstoffes, z. B. eine
Gummiarabikumlösung, von entsprechender Konzentration in den Hohlkörper hineingießt
und die Klebflüssigkeit dann alsbald wieder ausgießt, vielleicht den Körper nur
damit ausschwenkt. Dann entsteht beim Trocknen im Innern des Hohlkörpers eine dünne
Haut aus dem Klebstoff, die dem rohen Formling eine derartige Festigkeit gibt, daß
man ihn nunmehr ohne Schwierigkeit aus der Form herausnehmen und mit ihm hantieren
kann.
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Um zu möglichst kleinen Abmessungen zu kommen und, bei Verwendung
für Hochfrequenzzwecke, die Verluste gering zu halten, hat man bei der Herstellung
von becherförmigen Hohlkörpern keramische Werkstoffe gewählt, deren Dielektrizitätskonstante
höher und deren elektrischer Verlustfaktor
kleiner ist als es bei
dem gebräuchlichen Porzellan der Fall ist. Solche Massen stehen zur Verfügung, und
sie eignen sich in noch höherem Maße als Porzellan zur Heye stellung der nach der
Erfindung ausgeführteif Kondensatoren.
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Auch die leitenden Beläge eines Kondei?Z sators müssen selbstverständlich
so beschaffen sein, daß sie möglichst geringe dieleltrische Verluste herbeiführen.
Es müssen demnach alle Lufteinschlüsse zwischen dem Belag und der Oberfläche des
Dielektriküms vermieden werden. Erfindungsgemäß erfolgt das dadurch, daß man den
leitenden Belag, wenn er etwa aus Graphit besteht, einbrennt, oder, was praktisch
in erster Linie in Betracht kommt, Metallbeläge oder Argalvan verwendet, die in
der aus der keramischen Dekorationstechnik bekannten Weise durch Aufschmelzen von
Edelmetallschichten hergestellt werden. Diese Schichten sind überaus dicht und ohne
alle Lufteinschlüsse, liegen überall gleichmäßig auf der Grundfläche auf, sind überall
von gleicher Stärke und eignen sich daher in vortrefflicher Weise für den in Rede
stehenden Zweck.
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Um bei den nach den vorstehenden Angaben hergestellten säulenartigen
Kondensatoren die Entladungserscheinungen zwischen den Belagrändern zu verbessern
und den Kriechweg zu verlängern, empfiehlt es sich, anstatt des einen nach außen
umgebogenen Randes oder Flansches, der übrigens nicht unmittelbar am oberen Rande
sich zu befinden braucht, sondern etwas nach unten gerückt sein kann, noch einige
weitere Flansche anzubringen, die, -wie die Rippen oder Mäntel von .Isolatoren,
den Kriechweg verlängern.
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Die Herstellung der Flansche beim Gießverfahren kann so geschehen,
daß die Gießform an den Stellen, wo die Flansche entstehen .sollen, waagerecht geteilt
und die einander zugewendeten Flächen der Gießform mit Ausnehmungen versehen sind,
die den Flanschen entsprechen. Der Schlicker fließt in diese Ausnehmungen hinein
und bildet dann ohne weiteres den Rand oder die Flansche.
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Wählt man die Verhältnisse so, daß der leitende Belag der Außenfläche
eines der ineinandergesetzten Körper mit dem inneren Belag des darunter befindlichen
nächsten Körpers in unmittelbarer Berührung steht, so kann man bei der Herstellung
der Beläge die leitende Verbindung zwischen beiden durch Zusammenschmelzen herbeiführen.
Ist ein Abstand vorhanden, so muß dieser überbrückt werden, was beispielsweise durch
Eingießen einer geeigneten Metallegierung oder durch Verbindungsdrähte geschehen
kann. Um diese an die aufgeschnielzten Beläge anlöten zu können, muß man diese an
den in Frage stehenden Stellen verstärken, was .durch einen galvanischen Niederschlag
er-,wicht werden kann.
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;..Die einzelnen Kondensatorkörper können -hach Bedarf parallel oder
in Serie oder in einzelnen Gruppen parallel oder in Serie geschaltet werden.
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Fig. i bis 4. zeigen verschiedenartige Ausführungen der nach dem vorbeschriebenen
Verfahren herzustellenden dünnwandigen keramischen Körper, die zum Aufbau elektrischer
Kondensatoren nach der Erfindung dienen. Der Einfachheit halber sind hier Becher
mit nur am Rande abgerundetem, ebenen Boden angenommen, aber die kugelige 'Ausbauchung
des Bodens würde, wie oben dargelegt, vorzuziehen sein.
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Fig. i zeigt die einfachste Form eines solchen Körpers in Gestalt
eines Bechers i. Fig. 2 stellt einen solchen Becher i mit umgebördeltem Rand 2 dar.
Innen- und Außenwandung des becherartigen Körpers wird metallisch belegt mit Ausnahme
der Oberseite des Randes 2, der gleichzeitig, wie in den späteren Figuren gezeigt
ist, zur Stützung oder Aufhängung derartiger Becher beim Zusammenbau von Kondensatorsäulen
dient und zweckmäßig stärker gehalten wird, als der Becher selbst, auch zur besseren
Beherrschung des elektrischen Randfeldes. Zur Vergrößerung des Isolationsweges zwischen
Innen- und Außenbelegung der Kondensatorbecher kann, wie in Fig.3 gezeigt, der becherartige
Körper i statt mit einfach umgebördeltem Rand, mit einer Rippe 2' versehen sein,
die vom Mündungsrand des Bechers etwas zurücksteht. In Fig. 3a ist in Teilansicht
die zweiteilige Gießform 3, q. angedeutet, die zur Herstellung der Becher i mit
Rippen 2' auf dem Wege des Hohlgußverfahrens nach der vorbeschriebenen Art dient.
Die leitende Belegung der Kondensatorflächen wird bei der Ausführung nach Fig. 3
so ausgeführt, daß die Oberfläche des Randes oder der Rippe frei bleibt. Die Anbringung
der leitenden Belegung erfolgt in an sich bekannter Weise durch Metallbespritzung
oder Galvanisierung, besser aber durch Einbrennen von Glanz- oder Poliergoldschichten.
Gegebenenfalls genügt auch das Aufbringen eines leitenden Anstriches. Die Unterteilung
der Gießformen in der in Fig.3a angedeuteten Weise bietet bei der Herstellung der
Kondensatorbecher den Vorteil, daß die Wandstärke der Rippe 2' des Bechers i durch
zweiseitiges Ansaugen von Gießschlicker etwa doppelt so stark ausfällt, als die
Wandung des Bechers i selbst. Dadurch wird .gerade an der auf Durchschlag
besonders
beanspruchten Stelle eine Verstärkung der Isolierung der leitenden Kondensatorbelegungen
erzielt.
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In 'Fig. 4 ist ein Becher i mit mehreren Rippen 2', 3' und 4' zur
Erhöhung der Oberflächenisolation zwischen den Kondensatorbelegungen dargestellt.
Die Unterteilung der Gießform in die Teile 5, 6, 7, 8 erfolgt zweckmäßig in der
in Fig. 4a dargestellten Weise.
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Fig. 5 bis 7 zeigen aus einzelnen Bechern der vorbeschriebenen Ausführungsform
zusammengesetzte Kondensatoren, und zwar sind in Fig. 5 neun mit i bezeichnete Kondensatorelemente
parallel, in dem Schema nach Fig. 6 in Reihe geschaltet. In Fig. 7 sind durch Parallelschaltung
einzelner Kondensatorelernente Gruppen gebildet, die in geeigneter Weise ihrerseits
wieder in Reihe geschaltet sind.
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Die Kondensatorbecher ruhen nach Fig. 5 mit ihren Rändern oder Rippen
auf leitenden Traglappenpaaren 21, 23, 25, 27, 29 und 22, 24, 26, 28 oder sind mit
diesen Traglappen durch Klammern fest verbunden. Die Traglappen sitzen an leitenden
Zuführungsschienen 18 und 19, die ihrerseits an einem Isolierstück 2o befestigt
sind. Die Zuführungsschienenpaare sind kreuzweise versetzt gegeneinander angeordnet,
wie dies aus dem Grundriß der Fig. 5 zu ersehen ist. Der Innenbelag jedes Kondensatorelementes
wird mit dem Außenbelag des auf ihn folgenden nächsten Kondensatorelementes leitend
durch anzulötende Litzendrähte io, 11, 12 oder Spiralfedern 13, 14, 15 oder durch
eine metallische Füllung, z. B. Quecksilber 16, oder auch eine in den Zwischenraum
zwischen aufeinanderfolgender Kondensatorbecher 8 und 9 einzugießende leicht flüssige
Metalllegierung 17 verbunden. Zum Abschluß können die so ausgefüllten Zwischenräume
der Kondensatorbecher noch durch eine Glasur oder geeigneten Kitt oder auch durch
eine Kunstharzverbindung am Rande verschlossen werden.
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Die Reihenschaltung der Kondensatorelemente nach Fig. 6 durch Verbindungen
io bis 17 ist nach dem Gesagten ohne weiteres verständlich. Die Zuführung der Spannung
erfolgt bei dieser Reihenschaltung z. B. zum ersten Kondensatorbecher i und die
Wegführung vom Innenbelag des obersten Kondensatorbechers.
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Bei der Gruppenschaltung nebeneinandergeschalteter Kondensatorelemente
nach Fig.7 erfolgt die Anordnung der Kondensatorbecher, z. B. in der Anzahl von
zwölf, in ganz ähnlicher Weise wie bei Fig. 5. Die Tragsäulenpaare 13 und 14 mit
den Traglappenpaaren 15 bis 26 bestehen in diesem Falle jedoch aus abwechselnd aufeinanderfolgenden
leitenden Stücken Z und Isolierstücken i. Die Verbindung der Innen- und Außenbeläge
aufeinanderfolgender Kondensatorbecher geschieht in der gleichen vorbeschriebenen
Weise. Die Reihenschaltung aus mehreren parallel geschalteten Gruppen von Kondensatorbechern
erfolgt durch die die leitenden Teile der Tragsäulenpaare verbindenden Leitungsstücke
29 und 30. 28 und 31 stellen die Zu- und Ableitung zu dem aus den einzelnen Gruppenelementen
gebildeten Kondensator dar. Das Isolierstück 27 nimmt die Tragsäulenpaare am Fußende
auf.
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Die dargestellten Parallel-, Reihen- und Gruppenschaltungen sind nur
Beispiele. Es ist klar, daß auf diese Weise-durch Parallel-oder Hintereinanderschaltung
und auch Gruppenanordnung einer beliebigen Anzahl erfindungsgemäßer becherförmiger
Kondensatorelemente Kondensatoren beliebig großer Kapazität hergestellt werden können.
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Bei der Reihenschaltung der Kondensatorelemente nach Fig. 6 bestellen
die in dieser Figur nicht dargestellten Tragsäulenpaare 18 und i9 (Fig. 5) aus Isolierstücken
mit entsprechend angeordneten Traglappen, auf denen die Becherränder oder Rippen
aufruhen oder an denen diese befestigt sind.
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Wird die Verbindung der Kondensatorbeläge durch Litzendrähte oder
Spiralfedern in der vorbeschriebenen Weise durch Anlöten vorgenommen, so ist es
im allgemeinen notwendig, den aufgespritzten bzw. aufgeschmelzten leitenden Belag
der Becher an der Lötstelle galvanisch zu verstärken.