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Kondensator - Dokument DE202007013641U1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE202007013641U1 03.01.2008
Titel Kondensator
Anmelder EPCOS AG, 81669 München, DE
Vertreter Epping Hermann Fischer, Patentanwaltsgesellschaft mbH, 80339 München
DE-Aktenzeichen 202007013641
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 03.01.2008
Registration date 29.11.2007
Application date from patent application 28.09.2007
IPC-Hauptklasse H01G 2/10(2006.01)A, F, I, 20070928, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01G 9/08(2006.01)A, L, I, 20070928, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Es wird ein Kondensator mit einer Dichtung angegeben, deren Position bei erhöhtem Innendruck im Kondensator haltbar ist.

Aus DE 103 32 093 A1 ist eine elektrochemische Zelle mit einem becherförmigen Gehäuse bekannt, das mehrere Einbuchtungen aufweist.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Kondensator mit einem Verschluss anzugeben, der bei aufgebautem Innendruck im Kondensator diesen sicher verschlossen hält.

Es wird ein Kondensator angegeben, der ein becherförmiges Gehäuse aufweist, in dessen Innenraum ein Kondensatorwickel angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine umlaufende, in eine Dichtung drückende Sicke aufweist, die die Dichtung hält, wobei durch die Verbindung zwischen der Dichtung und der Sicke der Innenraum des Kondensators hermetisch nach außen abdichtet ist. Die Dichtung wird darüber hinaus von einem zusätzlichen Haltemittel, das vorzugsweise auf der dem Kondensatorinnenraum abgewandten Seite der Dichtung andrückt, zusätzlich verrutschsicher gehalten.

Vorzugsweise ist die Innenfläche der Sicke zumindest auf ihrer dem Boden des Gehäuses zugewandten Hälfte mit der Mantelfläche der Dichtung formschlüssig verbunden. Die Dichtung kann dabei einen den Umriss des Kondensatorgehäuses entsprechenden Umriss aufweisen; dabei ist sie gemäß einer Ausführungsform scheibenförmig. Die Dichtung kann gemäß einer Ausführungsform eine ebene Mantelfläche aufweisen, welche durch die Sicke eindrückbar ist und somit die Sicke und die Dichtung eine formschlüssige Verbindung eingehen.

Der Kondensator hat den Vorteil, das die Dichtung den Innenraum des Gehäuses hermetisch nach außen abdichtet kann, auch wenn sich ein Innendruck durch erhöhter Temperatur oder durch Verdampfen eines Elektrolyten im Innern des Kondensators aufgebaut hat, da die Dichtung von der Sicke sowie vom zusätzlichen Haltemittel verrutschsicher gehalten wird.

Die Dichtung liegt bereits an einem Bereich der Innenwand der Sicke an, deren Tiefe bzw. Abmessung von der Stelle des Anliegens der Dichtung auf der Sicke aus gesehen zunächst in Richtung der Öffnung des Gehäuses zunimmt, sodass die Dichtung an der Sicke nicht vorbeigedrückt werden kann. Die Dichtung wird also bereits vor dem Wendepunkt eines durch die Sicke gebildeten minimalen Innendurchmessers des Gehäuses gehalten.

Die Sicke dient als Anschlag für die Dichtung, welche an ihr schlecht nach außen vorbeigedrückt werden kann. Ein im Innern des Kondensators befindlicher Elektrolyt kann somit nicht nach außen dringen. Das ist auch der Fall, wenn sich der Innendruck im Innern des Kondensators durch Verdampfen des Elektrolyten erhöht.

Wird stattdessen die Dichtung lediglich von einer Bördelung des Gehäuses des Kondensators oder über Schweißpunkte mit dem Gehäuse gehalten, so könnte sich die Bördelung aufgrund erhöhten Innendrucks ausdehnen bzw. radial nach außen weichen bzw. es könnte die Schweißverbindung reißen und die Dichtung somit nicht mehr formschlüssig an einer Innenwand des Gehäuses anliegen können. Eine undichte Stelle würde dadurch erzeugt werden, durch die ein im Kondensator entstandenes Gas entweichen könnte.

Die Dichtung könnte auf Bereiche der Innenwand des Gehäuses mittelbar oder unmittelbar neben der Innenwand der Sicke anliegen. Das vergrößert vorteilhafterweise die Strecke, die für den Austritt eines Gases aus dem Kondensator versperrt ist. Hierzu weist die Dichtung ein stärke bzw. Dicke auf, welche größer ist, als der Durchmesser der Sicke.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Dichtung unterschiedliche Durchmesser auf. In ihrem bezogen auf ihre Dicke mittleren Bereich ist ihr Durchmesser geringer, als im äußeren Bereich. Somit kann die Dichtung mit der Innenwand des Gehäuses außerhalb des Bereiches der Sicke sowie auch auf der Innenwand der Sicke anliegen.

Gemäß einer Ausführungsform des Kondensators ist die Dichtung elastisch, welches das formschlüssige Anliegen der Mantelfläche auf der Sicke begünstigt. Die Dichtung könnte beispielsweise aus Gummi bestehen.

Gemäß einer Ausführungsform des Kondensators ist als zusätzliches Haltemittel zum Halten der Dichtung eine im Wesentlichen starre Platte auf der dem Innenraum des Gehäuses abgewandten Außenseite der Dichtung angeordnet. Die Platte verhindert die Ausdehnung der Dichtung zur Öffnung des Gehäuses hin.

Die Dichtung mit oder ohne zusätzlicher, außenseitig angebrachter Platte kann auf ihrer Außenseite von einer Bördelung des Gehäuses gehalten sein.

Im Falle einer Ausführungsform, bei der die Dichtung außenseitig mit einer starren Platte versehen ist, drückt die zum Innenraum gerichtete freie Kante der Bördelung auf die Platte. Diese Kraft wird über dem nicht nachgebenden bzw. starren Material der Platte auf eine größere Fläche der Außenseite der Dichtung verteilt.

Gemäß einer Ausführungsform des Kondensators ist als Haltemittel eine weitere Halterung vorgesehen, die mit einer Spannkraft auf die Dichtung drückt. Die Halterung kann mit dem Gehäuse verbunden sein, insbesondere mit einer gegebenenfalls vorhandenen Bördelung des Gehäuses. Die Verbindung zwischen der Halterung um dem Gehäuse in ihrem einem Endbereich ist vorzugsweise mittels Schweißen hergestellt. Die Halterung ist leicht nach unten gebogen, d.h., sie ist in Richtung des Innenraums des Kondensators heruntergebogen.

Die Halterung weist gemäß einer Ausführungsform einen Umriss auf, der dem der Oberseite des Gehäuses, insbesondere dem Umriss des Bereiches des Gehäuses entspricht, mit dem es verbunden bzw. verschweißt ist.

Die Halterung drückt mittels einer Presskraft mit einem von dem mit dem Gehäuse verbundenen Endbereich abgewandten Endbereich auf die Dichtung bzw. auf die auf der Dichtung angeordneten starren Platte. Die Presskraft auf die Dichtung ergibt sich dabei aus der sich aus dem Verschweißen mit dem Gehäuse ergebenden Vorspannung.

Die Dichtung kann nun von einer starren Platte wie beschrieben und/oder von einer außenseitig angebrachten Halterung zusätzlich in einer vorgegebenen, den Innenraum des Gehäuses abdichtenden Position gehalten werden.

Es wird bevorzugt, dass die Halterung eine die Außenseite der Dichtung und der Bördelung anschmiegende Form aufweist. Insbesondere wird bevorzugt, dass zwischen der Halterung und der Außenseite der Dichtung kein Spalt von größer als 0,5 mm vorhanden ist.

Die Halterung ist vorzugsweise scheibenförmig und mit einem mittig angeordneten Loch zur Durchführung von Kondensatoranschlüssen ausgeführt. Sie kann in ihrem inneren Bereich zum Kondensatorinnenraum hin heruntergebogen sein.

Die Dichtung kann zumindest einen Teil des Deckels des Gehäuses bilden. Das bedeutet, dass der Kondensator neben der Dichtung mit oder ohne außenseitig angebrachter, starrer Platte oder Halterung mit keinem weiteren Verschluss ausgebildet weren muss.

Es ist günstig, wenn die Dichtung zumindest ein Durchführungsloch für zumindest eine elektrische Zuleitung zum Kapazitätskörper aufweist.

Der Kapazitätskörper kann einen Kondensatorwickel umfassen, der mit einem im Gehäuse enthaltenden Elektrolyten in Verbindung steht.

Die beschriebenen Gegenstände werden anhand der folgenden Figuren und Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine Schnittansicht eines Kondensators mit einer auf eine Sicke des Kondensatorgehäuses anliegenden Dichtung,

2 eine Schnittansicht eines Kondensators mit einem auf eine Sicke des Kondensatorgehäuses anliegenden Dichtung, wobei die Dichtung außenseitig von einer zusätzlichen Halterung gehalten wird,

3 eine Schnittansicht eines Kondensators gemäß 2, wobei der Spalt zwischen zusätzlicher Halterung und Dichtung reduziert ist,

4 eine Schnittansicht eines Kondensators gemäß 1, wobei die Dichtung außenseitig mit einer zusätzlichen, starren Platte versehen ist,

5 eine Schnittansicht eines Kondensators mit einem auf eine Sicke des Kondensatorgehäuses anliegenden Dichtung, die außenseitig mit einer von einer Halterung gehaltenen starren Platte versehen ist.

Die in den nachfolgend beschriebenen Figuren gezeigten Pfeile zeigen Kräfte an, welche sich einerseits durch erhöhtem Innendruck im Kondensatorinnenraum auf die Innenwand eines Kondensatorgehäuses auswirken und welche andererseits von außen auf eine Dichtung des Kondensators wirken.

1 zeigt einen Schnitt eines Kondensators, der ein becherförmiges Gehäuse 1 mit einem zylinderförmigen Umriss aufweist. Im Gehäuse ist als Kapazitätskörper ein Kondensatorwickel 2 angeordet, der mit einem Elektrolyten durchtränkt ist. Beim Kondensatorwickel kann es sich um ein Doppelschichtkondensatorwickel handeln, welcher spiralförmig ineinander gewickelte Wickelfolien unterschiedlicher elektrischer Polarität und eine zwischen den Folien mitgewickelte Isolierfolie umfasst.

Nahe des offenen Endes des Gehäuses ist eine das Gehäuse radial umlaufende Sicke 3 vorgesehen, durch die der Innendurchmesser des Gehäuses in einem Abschnitt entlang seiner Höhe verkleinert wird.

In das offene Ende des Gehäuses ist als Dichtung bzw. Dichtungselement ein Gummistopfen 4 eingeschoben. Dieser liegt mit zumindest einem Teil seiner Mantelfläche 4a an der Innenwand bzw. Innenseite der Sicke 3 an, sodass diese vollständig mit der Mantelfläche der Dichtung in formschlüssiger Verbindung gebracht ist. Der Gummistopfen 4 wird beim Verschließen derart geformt, dass er in einem Bereich verringertem Durchmessers, der beispielsweise durch eine Einbuchtung gebildet sein könnte, mit seiner Mantelfläche auf der Sicke 3 anliegt. In bezogen auf den Bereich verringertem Durchmessers weiter außen liegenden Bereichen weist der Gummistopfen dagegen einen größeren Durchmesser auf, sodass er hier mit seiner Mantelfläche an der Innenwand des Gehäuses anliegt, die keinen durch eine Sicke gebildeten kleineren Durchmesser aufweist. Die Mantelfläche des Gummistopfens 4 leigt formschlüssig an der Innenwand des Gehäuses, inklusive der der Sicke, an.

Die Figur zeigt einen Gummistopfen, der außenseitig, d.h. vom Innenraum des Kondensators abwendend, eine Form aufweist, die formschlüssig von der Innenwand des Gehäuses bzw. der hier vorhandenen Innenwand umklammert wird. Die äußere Seite 4b des Gummistopfen weist also einen nach außen gerichteten, hervorstehenden, wulstartigen Randbereich 4c auf, der den von einer Bördelung 6 des offenen Endbereiches des Gehäuses 1 teilweise umschlossenen Hohlraum füllt.

Die Bördelung 6 drückt aufgrund ihrer durch die Steifigkeit des Gehäuses vorgegebenen mechanischen Spannung auf den Gummstopfen 4. Durch die in den Innenraum gerichtete Presskraft sowie Haltewirkung der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Gummistopfen und der Innenwand der Sicke wird der Gummistopfen auch bei erhöhtem Innendruck im Kondensatorinnenraum fest in Position gehalten, sodass ein Gas zwischen dem Stopfen und den Innenwand des Gehäuses nicht nach außen entweichen kann.

Beim Kondensator handelt es sich gemäß der gezeigten Figuren um einen axialen Kondensator, welches im Rahmen dieses Dokuments bedeutet, dass ein erster elekrischer Kondensatoranschluss 8a am Boden des becherförmigen Gehäuses angebracht und ein zweiter, gegenpoliger Anschluss 8b durch ein Durchführungsloch der Dichtung bzw. des Gummistopfen geführt ist.

Der Kondensator kann jedoch auch als radialer Kondensator ausgeführt sein, welches bedeutet, dass sowohl eine erster elektrischer Kondensatoranschluss und ein zweiter, gegenpoliger Anschluss an ein und derselben Seite des Kondensator herausgeführt sind. In diesem Falle könnte die Dichtung bzw. der Gummistopfen zwei Durchführungslöcher zur Durchführung der jeweiligen Anschlüsse aufweisen.

Der erste Anschluss 8a kontaktiert dabei eine erste Wickelfolie des Kondensatorwickels 2 und der zweite Anschluss 8b die zweite Wickelfolie.

Die Kondensatoranschlüsse 8a, 8b können jeweils als Draht, Gewinde oder Stift ausgeführt sein.

2 zeigt eine Weiterbildung des mit der 1 gezeigten Kondensators, wonach ein innerer Abschnitt einer mit einem Loch 5a versehenen, als Halterung 7 dienenden Scheibe auf die Außenseite 4a des Gummistopfens 4 drückt. Die Halterung 7 ist in ihrem inneren Abschnitt in der Richtung des Innenraums des Kondensators gewölbt und liegt in diesem Abschnitt auf den Gummistopfen an. Ihr äußerer Abschnitt ist mit der Bördelung 6 des Gehäuses an den Schweißpunkten 9 verschweißt, und zwar derart, dass die Scheibe durch die Schweißung derart vorgespannt wird, dass ihr innerer Abschnitt mit einer Kraft auf die Außenseite 4a des Gummistopfens drückt. Die Scheibe kann aus einer Bundmetall-Legierung oder aus beschichtetem Stahl gefertigt sein. Das Loch 7a der Scheibe 7 dient der Durchführung eines Kondensatoranschlusses 8a oder 8b. Im Falle eines radialen Kondensators kann die Scheibe 5 mehrere Löcher 5a, jeweils zur Durchführung eines Kondensatoranschlüsses 8a oder 8b, aufweisen.

Der Umriss der Halterung 7 folgt im Wesentlichen demjenigen der Bördelung 6, sodass die Halterung entlang der ganzen Bördelung mit ihr verschweißbar ist. Somit kann auch ein maximaler Druck von der Halterung auf den Gummistopfen ausgeübt werden.

3 zeigt den Kondensator gemäß 2 mit dem Unterschied, dass ein Spalt 10 zwischen der Scheibe 7 und der Außeneite 4a des Gummistopfens reduziert ist. Das wird dadurch erreicht, dass beim Verschweißen der Scheibe 7 mit der Bördelung 6 des Gehäuses gleichzeitig ein Druck auf den inneren Abschnitt der Scheibe 7 ausgeübt wird, sodass die Scheibe nach dem Schweißvorgang mit einer Vorspannung auf die Außenseite des Gummistopfens drückt. Die Scheibe 7 kann derart geformt sein, dass der Raum bzw. Spalt 10 zwischen ihr dem Gummistopfen möglichst klein gehalten wird. Die Scheibe 7 soll jedoch eine Form aufweisen, die eine Vorspannung der oben genannten Art ermöglicht. Zur Erhöhung ihrer Presskraft auf den Gummistopfen kann die Scheibe 7 an mehreren Stellen entlang der Bördelung 6 des Gehäuses mit dieser verschweißt sein, insbesondere zur freien, dem Innenraum des Kondensator zugewandten Kante der Bördelung hin.

Der Spalt 10 zwischen dem Gummistopfen gemäß dieser Ausführungsform beträgt eine maximale Höhe von weniger als 0,5 mm.

4 zeigt einen Kondensator wie er mit der 1 präsentiert wird, mit dem Unterschied, dass die Außenseite 4a des Gummistopfens 4 mit einer starren Platte 5 versehen ist. Diese weist ein Loch 5a oder mehrere Löcher 5a zur Durchführung von Kondensatoranschlüssen 8a bzw. 8b auf. Die Platte 5 weist einen Umriss auf, der den Umriss der Innenwand des Gehäuses vor Beginn des Bördelungsabschnitts entspricht. Ihr Durchmesser entspricht dem Durchmesser des Gummistopfens 4. Die Platte 5 kann als gestanzte Einlegescheibe verstanden werden. Sie wird vor dem Bördeln des Kondensatorgehäuses auf den Gummistopfen gelegt. Sie wird unter anderem durch die Außenkante der Bördelung festgehalten. Diese Konstruktion widersteht einen im Innenraum des Kondensator aufgebauten Druck so lange, bis die Börderlung sich vollständig geöffnet hat. Die Einlegescheibe bewirkt eine flächig verteilte Gegenkraft auf den Gummistopfen, der bei aufgebautem Innendruck des Kondensators betrebt ist, nach außen zu gelangen. Die sich von der Einlegescheibe auf den Gummistopfen ausübende Kraft wird über die Einlegescheibe vom Gehäuse bzw. von der Börderlung des Gehäuses übertragen.

5 zeigt eine Kombination der Ausführungen der Kondensatoren gemäß 2, 3 und 4. Dabei drückt die zu den 2 und 3 beschriebene Halterung 7 auf die gemäß 4 beschriebene Platte 5, die auf der Außenseite 4a des Gummistopfens angeordnet ist. Somit wird die von der Bördelung 6 des Gehäuses ausgehende Kraft sowie die von der Halterung 7 ausgehende Kraft über die Einlegescheibe 5 flächig auf den Gummistopfen 4 übertragen, dessen Position und Dichtungsfunktion somit in höchstem Grade gewährleistet werden kann.

Die beschriebenen Kondensatoren mit den Gummistopfen zusätzlich haltenden Gegenständen gemäß den 2 bis 5 wurden bei 200°C über 10 Stunden ohne Ausfall getestet.

1
becherförmiges Kondensatorgehäuse
2
Kapazitätskörper
3
Sicke
4
Dichtung
4a
Außenseite der Dichtung
5
Einlegescheibe
5a
Durchführungsloch der Einlegescheibe
6
Bördelung der Gehäuses
7
gewellte Halterung
7a
Durchführungsloch der gewellten Halterung
8a
erster Kondensatoranschluss
8b
zweiter Kondensatoranschluss
9
Schweißpunkte
10
Spalt zwischen Dichtung bzw. Einlegescheibe und gewellte
Halterung


Anspruch[de]
Kondensator, aufweisend ein becherförmiges Gehäuse (1), in dessen Innenraum ein Kondensatorwickel (2) angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine umlaufende, in eine Dichtung (4) drückende Sicke (3) aufweist, die die Dichtung hält, wobei durch die Verbindung zwischen der Dichtung und der Sicke der Innenraum des Kondensators hermetisch nach außen abdichtet ist, und wobei die Dichtung von einem zusätzlichen Haltemittel (5, 6, 7) verrutschsicher gehalten wird. Kondensator nach Anspruch 1, bei dem die Dichtung (4) elastisch ist. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Dichtung (4) Bereiche aufweist, die neben der Sicke (3) an der Innenwand des Gehäuses (1) anliegen. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dichtung (4) auf ihrer dem Innenraum des Gehäuses (1) abgewandten Außenseite (4a) mit einer als Haltemittel (5, 6, 7) dienenden starren Platte (5) versehen ist. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dichtung (4) auf ihrer Außenseite (4a) von einer als Haltemittel (5, 6, 7) dienenden Bördelung (6) des Gehäuses (1) gehalten wird. Kondensator nach Anspruch 5, bei dem eine mit der Bördelung (6) verbundene als Haltemittel dienende zusätzliche Halterung (7) mit einer Spannkraft auf die Außenseite (4a) der Dichtung (4) drückt. Kondensator nach Anspruch 6, bei dem die Halterung (7) mit der Bördelung (6) verschweißt ist. Kondensator nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem die Halterung (7) einen dem Umriss des Gehäuses (1) entsprechenden Umriss aufweist. Kondensator nach Anspruch 8, bei dem die Halterung (7) eine die Außenseite (4a) der Dichtung (4) und der Bördelung (6) angeschmiegende Form aufweist. Kondensator nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem zwischen der Halterung (7) und der Außenseite (4a) der Dichtung (4) ein Spalt mit einer Größe von maximal 0,5 mm vorhanden ist. Kondensator nach Anspruch 10, bei dem zwischen der Halterung (7) und der Außenseite der Bördelung (6) ein maximaler Spalt von 0,5 mm vorhanden ist. Kondensator nach Anspruch 11, bei dem die Dichtung (4) zumindest einen Teil eines Deckels des Gehäuses (1) bildet. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dichtung (4) zumindest ein Durchführungsloch (4b) für zumindest eine elektrische Zuleitung (8a, 8b) zum Kondensatorwickel (2) aufweist. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem elektrische Zuleitungen (8a, 8b) zum Kondensatorwickel an einer und derselben Stirnseite des Kondensators herausgeführt sind. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem elektrische Zuleitungen (8a, 8b) zum Kondensatorwickel (2) an verschiedenen Stirnseiten des Kondensators herausgeführt sind.






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