Hochspannungskondensator. Die Erfindung bezieht sich auf Roch spannungskondensatoren, wie sie namentlich gebraucht werden können, wenn mit Hilfe von Hochfrequenzströmen über Hochspan nungsleitungen eine telephonische oder tele graphische Verständigung erzielt werden soll. Kondensatoren für diesen Zweck müssen sehr hohen Anforderungen genügen, und das ist bisher nicht in ausreichendem Masse gelungen. Der Grund dafür liegt teilweise in der Aus wahl der Stoffe, die für das Dielektrikum solcher Kondensatoren verwendet worden sind, und teilweise in ihrer Gestaltung. In der Praxis haben am meisten die Kondensa toren Verwendung gefunden, die aus einem hochwertigen, innen und aussen mit Metall belegungen versehenen gewickelten Papier rohr bestehen.
Dieses Dielektrikum muss ge gen Witterungseinflüsse, vor allem gegen das Eindringen von Feuchtigkeit, geschützt wer den, was man durch einen Überwurf aus Porzellan zu erreichen versucht hat. Ein solcher Überwurf liegt aber nicht dicht auf der Papieroberfläche auf; es müssen Füll massen angewendet werden, und diese geben zu Störungen Veranlassung, und ferner wei sen die Papierkondensatoren vielfach grosse dielektrische Verluste auf.
Man hat auch schon vorgeschlagen, mi neralische Werkstoffe, wie Porzellan oder Glas, als Dielektrikum für Hochspannungs kondensatoren zu verwenden. Aber derartige Kondensatoren sind bisher nicht in solcher Ausführung bekannt geworden, in der sie den zu stellenden hohen Anforderungen ge nügen könnten.
Es ist nämlich zu berück sichtigen, dass bei einem Hochspannungs kondensator, der für den oben erwähnten Zweck (Leitungstelegraphie) mit einer Hochspannungsleitung verbunden werden soll; zwei Teile zu unterscheiden sind, näm lich der eigentliche Kondensatorteil, bei dem das Dielektrikum innen und aussen mit lei tenden Belegungen versehen ist, und der so genannte Durchführungsteil, der die von der innern Belegung des Kondensatorteils zur äussern Anschlussklemme führende Leitung isolieren soll, an der die Spannung mit voller Höhe wirksam wird. Hier entsteht die Auf gabe, vorzeitige Randentladungen zwischen der äussern Zuführungsklemme und der äussern Belegung des Kondensatorteils zu vermeiden.
Auch die Gestaltung des Kon densatorteils bei Kondensatoren, bei denen das Dielektrikum aus Porzellan oder Glas hergestellt war, hat bei bekannten Ausfüh rungsformen Mängel aufgewiesen, beispiels weise den, dass der das Dielektrikum bildende Hohlkörper an der untern Zuführungsklemme nicht fugenlos abgeschlossen war, wodurch er für Hochspannung unbrauchbar werden musste.
Gegenstand der Erfindung ist ein Hoch spannungskondensator, bei dem die vor erwähnten Gesichtspunkte sämtlich berück sichtigt sind und der eine Kombination an sich bekannter Merkmale mit dem Erfolg darstellt, dass er, wie durch Versuche fest gestellt wurde, den allerhöchsten Anforde rungen genügen kann. Der Kondensaxorteil des Kondensators nach der Erfindung weit einen an einem Ende ohne Stossfuge durch. einen Boden abgeschlossenen Hohlkörper aus mineralischem Stoff, wie zum Beispiel Por zellan oder Glas, mit beiderseitigen leiten den Belegungen und einen Durchführungs teil, der ebenfalls aus einem Hohlkörper aus mineralischem Stoff besteht, und an der Aussenfläche mit Mänteln besetzt ist, die vor zeitige Randentladungen erschweren, auf.
Ein Kondensator von dieser Kombina tion kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Am einfachsten bestehen Durch führungsteil und Kondensatorteil aus einem einheitlichen Hohlkörper, der vergleichsweise dünnwandig und ganz oder zum Teil zylin drisch gestaltet ist. Besondere Vorteile las sen sich erreichen, wenn man beide Teile ge trennt herstellt.
Man kann dann dem Werk stoff, aus dem einerseits das Dielektrikum des Kondensatorteils und anderseits da- jenige des Durchführungsteils hergestellt wird, durch geeignete Mischung der Bestand teile oder geeignete Behandlungsweise beson dere Eigenschaftün erteilen, die ihn gerade für den besonderen Verwendungszweck ge eignet machen, oder man kann Spezialgläser verwenden.
Das Dielektrikum des Konden- satorteils muss eine sehr hohe Durchschlags festigkeit und eine sehr hohe Dielektrizitäts- konstante haben, dem Dielektrikuin des Durchführungsteils aber muss eine sehr hohe mechanische und thermische Widerstands festigkeit zukommen. Man kann bei Her stellung des Kondensators aus zwei Teilen auch den Kondensatorteil mehr oder weniger in den Durchführungsteil einschieben, so dass die Bauhöhe geringer wird und der Konden- satorteil geschützt ist.
Der Kondensatorteil kann dann von einer im Durchführungsteil befestigten Metall kapsel umgeben werden, die ihn gegen äussere Verletzungen schützt oder ihn auch trägt. Der Kondensatorteil wird dann vorteilhaft von mechanischen Beanspruchungen ent lastet, wodurch die Betriebssicherheit ge steigert wird.
Insbesondere bei der zweiteiligen Aus führung kann in diesem Falle der Konden- satorteil aus einer "Masse" bestehen, bei wel cher dem Gesichtspunkt besonders hoher Durchschlagsfestigkeit noch mehr Rechnung getragen werden kann, als wenn gleichzeitig auch hohe Widerstandsfähigkeit gegen me chanische Beanspruchungen erforderlich ist.
Besondere Aufmerksamkeit erfordert der Anschluss der Zuleitungen an die Belegungen des Kondensatorteils. Dieser wird entweder durch Lötung ausgeführt oder, was häufig sehr zweckmässig ist, durch Kontaktfedern, die auf geeignete Weise angepresst werden. Beinahe,unbegrenzten Spannungen kann der Kondensator dadurch angepasst werden. dass man ihn, wie die Einzelteile von Hängeisola toren, zu mehreren aneinander hängt. Dm das zu erleichtern, sind beide Enden des Kon densators mit Armaturen nach Art -der bei Hängeisolatoren üblichen (Kappen und der gleichen) versehen.
In den beiliegenden Zeichnungen ist die Erfindung in einer Anzahl von Ausführungs beispielen erläutert. Fig. 1 ist eine Aus führungsform, bei der Kondensatorteil und Durchführungsteil Teile eines aus einem Stück bestehenden Körpers sind. Eine der artige Ausführungsform ist auch Fig. 2, die aber eine besondere Ausgestaltung der Innenfläche des Kondensatorteils zeigt. Fig. 3 bis 11 stellen verschiedene Ausfüh rungsformen dar; bei einigen von ihnen sind wieder Kondensatorteil und Durchführungs teil aus einem Stück hergestellt, bei andern bestehen sie aus gesondert hergestellten, nachträglich zusammengesetzten Teilen. Bei all diesen sind verschie denartige Vorrichtungen für die Stromzu leitung zu den Belegungen angegeben. Fig.
12 und 13 zeigen Kondensatoren, bei denen Kondensatorteil und Durchführungsteil ge sondert ausgeführt und der erstere ganz in den letzteren eingeschoben ist. Fig. 14 bis 17 stellen weitere Ausführungsformen der Kondensatoren nach der Erfindung dar.
Der Kondensator nach Fig. 1 besteht aus einem verhältnismässig dünnwandigen Hohl körper aus Porzellan oder sonstiger kerami scher Masse oder aus Glas, von dem a der Kondensatorteil und b der Durchführungs teil ist. Der Kondensatorteil ist innen und aussen mit Belegungen 1 und 2 versehen, der Durchführungsteil hat an der Aussen fläche Mäntel 3. Auf das untere Ende des Kondensatorteils a ist die Kappe 4 auf- ,gesetzt, und auf das obere Ende des Durch führungsteils b die Kappe 5. Beide sind nach Art der bei Hängeisolatoren gebräuch lichen Kappenarmaturen ausgeführt und mit Vorrichtungen 6 versehen, mit Hilfe deren mehrere Kondensatoren dieser Art an einander gehängt werden können.
Die äussere Belegung 1 des Kondensatorteils ist elektrisch leitend an die Kappe 4 angeschlossen, die innere Belegung 2 durch eine Leitung 7 an die Kappe 5. Der Durchführungsteil hat die Aufgabe, diese Leitung 7 zu isolieren, die an seiner Ober fläche befindlichen Mäntel verhindern Rand entladungen von der Kappe 5 zum obern Ende der äussern Belegung 1. Die innere Be legung 2 kann sich auch, wie auf der Zeich nung, über die innere Fläche des Durchfüh rungsteils hin erstrecken. Die äussere Be legung 1 endigt oben in einer Hohlkehle 8 des untersten Mantels 3, am untern Ende ist der Körper aus keramischem Stoff oder Glas fugenlos abgeschlossen.
Wenn vorstehend von "unten" und "oben" gesprochen wird, so ist das bezogen auf die in der Zeichnung dargestellte Lage des Kon- densators im Betrieb. Eine Bedingung ist diese Lage aber selbstverständlich nicht, der Kondensator könnte vielmehr auch umge kehrt oder wageecht oder schräg aufgehängt oder aufgestellt werden. Dann müsste aber die Form der Mäntel 3 der jeweiligen räum lichen Lage angepasst werden.
Bei derartigen Kondensatoren treten zwi schen den beiden untersten Mänteln unter Umständen Gleitentladungen. auf, die das elektrische Verhalten ungünstig beeinflussen. Solche Gleitentladungen lassen sich in wirk samster Weise verhindern, wenn der Kon- densatorteil, wie aus Fig. 2 links ersichtlich, an seiner Innenwandung ungefähr gegenüber der vorerwähnten Hohlkehle 8 mit einer schräg gegen das Ende des Durchführungs teils b hin ragenden Ringrippe 9 versehen ist, deren innere Oberfläche bis oder fast bis zum Rande 10 derart leitend belegt ist, dass diese hohlkehlenförmige leitende Belegung eine Fortsetzung der innern Kondensator belegung 2 bildet.
Die Ringrippe 9 kann, wie in der Zeich nung auf der rechten Seite dargestellt ist., bei 11 etwas nach aufwärts gezogen werden, so da.ss sich eine Art Trog bildet, der mit einer Masse- oderÖlfüllung 12 versehen wer den kann. Auch hierdurch wird das Auf treten der vorerwähnten Gleitenladungen ver hindert, dadurch, da.ss das elektrische Rand feld zwischen den Enden der beiden Belegun gen zum grössten Teil in das Dielektrikum hinein verlegt wird. Die Leitung 7 ist mit einer Isolierhülle 13 umkleidet.
Der Kondensator nach Fig. 3 ist in elek trischer Beziehung noch weiter vervollkomm net. Einmal ist die Ringrippe 9 noch weiter nach oben gezogen, so dass sie die Zuleitung 7 noch auf einer weiteren Strecke umgibt und die Massefüllung 12 vergrössert werden kann, beispielsweise bis zum Punkt 14, wo nennens werte Beanspruchungen in dem Hohlraum des Durchführungsteils nicht mehr auftre ten. Die innere Belegung 2 endet an der In nenfläche des hochgezogenen Teils 11 der Rippe 9 in einer Hohlkehle 15.
Da, wo sich die Hohlkehle 8 unter dem untersten Mantel 3 des Durchführungsteils befindet, ist der Kondensatorteil stark ein geschnürt, was im Verein mit der Masse füllung 12 mit den Rippen 3 bewirkt, dass das elektrische Feld nahezu ganz in das Isoliermittel hinein verlegt ist und deshalb vorzeitige Glimm- und Gleitfunkenentladun- gen an den Rändern der Belegungen 1 und 2 nicht auftreten können. Für Hochspannungs kondensatoren, die in erster Linie als Kopp lungskondensatoren für Hochfrequenztelepho- nie Anwendung finden sollen, wird erst da durch die erforderliche sehr hohe Sicherheit geschaffen.
Die Innenbelegung 2 sowohl, wie die Aussenbelegung 1, die im allgemeinen durch eine Metallbespritzung oder einen elektro lytischen Niederschlag hergestellt ist, werden zweckmässigerweise verstärkt durch eine zweite Belagschicht 16, die auf elektro lytischem Wege hergestellt wird. Das er leichtert eine gut leitende Verbindung mit den Anschlussleitungen, auf die grösster Wert gelegt werden muss. In den Zeichnungen sind die Belegungen 1 und 2 mit strichpunktier ten Linien dargestellt, die Verstärkung 16 mit punktierten Linien.
Im Ausführungs beispiel ist die Verbindung mit der Ableitung 7 durch ein federndes Kontaktstück 17 her gestellt, das durch Pufferfedern 18 zwischen einer auf dem Leitungsdraht 7 befestigten Scheibe 19 und der Kappe 5 fest an die innere Belegung angepresst wird. Will man solche Kontaktfedern nicht verwenden, so muss man die Zuleitung mit der Belegung sehr sorgfältig verlöten, so dass möglichst geringe Übergangswiderstände entstehen.
Bei den bisher beschriebenen Ausfüh rungsformen besteht das Dielektrikum des Kondensatorteils und des Durchführungs teils aus einem Stück aus Porzellan oder sonstiger keramischer Masse oder aus Glas. Wenn hier der Kondensatorteil verhältnis mässig komplizierte Formen hat, wie bei den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3, so muss man mit grossem Fabrikationsausschuss, nur wegen der eigenartigen Form des Kon- densatorteils mit seiner nach aufwärts ge zogenen Ringrippe, rechnen, während der Durchführungsteil, für sich allein betrach tet, mit verhältnismässig geringem Ausschuss hergestellt werden könnte.
Um diese Schwie rigkeiten zu vermeiden, .können, wie bereits erwähnt, Kondensatorteil und Durchfüh rungsteil jeder für sich gesondert hergestellt und erst nachträglich zusammengesetzt wer den. Alsdann braucht nicht immer der ganze Körper verworfen zu werden, wenn der un tere, schwieriger herzustellende Kondensator teil fehlerhaft ausfällt, so dass der Gesamt ausschuss erheblich herabgemindert wird.
Einen derartigen, aus zwei Teilen zusam mengesetzten Kondensator zeigt die Fig. 4. Hier ist der Kondensatorteil a mit dem Durchführungsteil b mittelst einer.Metall fassung 20 verbunden, in die beide Teile ein gekittet sind. In elektrischer Beziehung ent spricht der Kondensator nach Fig. 4 in allen Teilen demjenigen nach Fig. 3.
Ähnliche Ausführungsformen zeigen die Fig. 5 und 6, mit den Einzelheiten nach den Fig. 7 bis 10. Hier ist eine besondere, aus Metall bestehende Schutzkappe 21 für den jenigen Abschnitt des Kondensatorteils vor gesehen, der aus dem Durchführungsteil herausragt. Die Schutzkappe 21 ist mit der Fassung 20 verbunden; sie umgibt den Kon- densatorteil entweder frei oder trägt ihn, was namentlich dann wichtig ist, wenn meh rere Kondensatoren aneinandergehängt wer- den und daher jeder von ihnen eine nicht unerhebliche Gewichtsbelastung aufzuneh men hat.
Zu diesem Zweck ist an die Metall kappe 21 ein besonderer Boden 22 angesetzt, an dem sich die Aufhängearmatur 6 (siehe auch Fig. 1) befindet.
Die F ig. 5 bis 11 zeigen verschiedene Ausführungsformen für die Herstellung der leitenden Verbindung zwischen der Zuleitung und den Belegungen des Kondensatorteils. Die Verbindung zwischen der Zuleitung 7 und der innern Belegung 2, verstärkt durch die Schicht 16, ist in der Ausführungsform nach Fig. 5 durch einen federnden Ring 23 Hergestellt, der durch einen Schraubkopf 24 angepresst wird. Diese Verbindung könnte ersetzt werden durch die in Fig. 10 dar gestellte, bei welcher an die Stelle des federn den Ringes 23 ein schmiegsamer Teilring 25 tritt, der durch Federn 26 nach aussen an die innere Belegung 2, 16 angepresst wird. Der Ring 25 wäre durch eine besondere Zu leitung 27 mit der obern Armatur 5 zu ver binden.
Die leitende Verbindung zwischen der äussern Belegung und der untern Armatur 22 geschieht durch Kontaktfedern, die in den Fig. 5 bis 9 in verschiedenen Ausführungs formen 28, 29, 30 und 31 dargestellt sind. Die Federn sind entweder an der Metall kappe 21 befestigt, zum Beispiel angenietet (Fug. 7, 9) oder durch ein Blechband 32 an der äussern Belegung 1 angeklemmt (Fug. 8).
Nach Fig. 11, in der ein einteiliger Kon densator (Kondensatorteil und Durchfüh rungsteil aus einem Stück) dargestellt ist, ist der Kontakt zwischen der innern Be legung 2, 16 und der Ableitung 7 durch bürstenartige Federn 33 hergestellt, die mit- telst einer Hülse 34 durch eine Feder 35 angedrückt werden. Die Ableitung 7 ist rohr artig ausgebildet und durch eine beiderends verlötete Leitung 36 leitend mit den Federn 33 verbunden. Das Rohr steht wieder in gut leitender Verbindung mit der obern Kappe 5.
Selbstverständlich könnte die leitende Ver bindung zwischen der innern Belegung 2, 16 und der rohrförmigen Ableitung 7 auch durch eine beide Teile unmittelbar verbin dende, beiderseits verlötete Leitung 37 er folgen, wie in der Zeichnung Fig. 11 auf der rechten Seite dargestellt ist. In diesem Falle muss, um eine gute Verlötung der Lei tung mit der innern Belegung 2, 16 zu er zielen, die Verstärkungsschicht 16 entspre chend stark ausgeführt werden, was nicht in dem Masse erforderlich ist, wenn die Kon- taktfedern 33 Verwendung finden. Mit der innern Belegung könnte die Leitung 31 übrigens auch durch Galvanisierung anstatt durch Lötung verbunden werden.
Wie schon oben bemerkt, kann bei mehr teiliger Ausführung des Kondensators der Kondensatorteil ganz in den Durchführungs teil hineingeschoben werden, so dass dieser zugleich einen schützenden Überwurf für den Kondensatorteil darstellt. Eine derartige Ausführungsform von Kondensatoren ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt. Der Durch führungsteil b. ist wiederum, gleich unter halb der untern, mit der Hohlkehle 8 ver- sehenen Rippe stark eingezogen, wodurch die Entstehung von Gleitfunken sehr erschwert wird.
Der Raum zwischen dem Kondensa- torteil <I>a</I> und dem Durchführungsteil<I>b</I> wird wiederum bis zum Punkt 14 mit 01 oder Ausgussmasse 12 von hoher spezifischer Durchschlagsfestigkeit gefüllt. Kondensator teil und Durchführungsteil sind durch eine Armatur 38 miteinander verkittet, die ver glichen werden könnte mit der Armatur 20 der Fig. 5.
Diese Armatur kann entweder wieder mit einem gabelförmigen Verlänge rungsstück 6 ausgerüstet sein, an das ein anderer Kondensator angehängt werden kann, oder sie kann unten glatt ausgeführt werden, zum Aufstellen auf einer Fläche, wie Fig. 13 zeigt. An einer äussern Ringrippe 9 des Kon- densatorteils ist zweckmässig wieder eine Hohlkehle 15 angeordnet (Fug. 12, rechte Seite), in der die äussere Belegung des Kon- densatorteils endigt.
Die leitende Verbindung der äussern Belegung des Kondensatorteils mit der Kappe 5 ist dadurch hergestellt, dass der Ableitungsbolzen 7 mit einem auf den Kondensatorteil und dessen äussere Belegung aufgesetzten Deckel 39 in Verbindung steht, und anderseits durch eine Feder 40 mit der Kappe 5. Zur Vergrösserung des Kriechweges können Rippen 41 vorgesehen sein.
Die Ausführungsform der Fig. 12 und 13 bietet den besonderen Vorteil, dass der Kon densatorteil, der verhältnismässig dünnwan dig hergestellt werden kann, da mit einer Vergrösserung der Wandstärke die Kapazität auf allzu geringe Werte zurückgehen würde, im Innern des Durchführungsteils gegen Be schädigungen geschützt liegt. Das ist we sentlich, weil die Hochspannungskondensa toren im Freien auf den Hochspannungs masten, zum Teil in sehr niedriger Boden höhe aufgehängt werden, und daher unter Umständen ein willkommenes Ziel für Stein würfe, Schrotschüsse usw. bilden. Für den Durchführungsteil sind Beschädigungen die ser Art weniger zu befürchten, weil er stark wandig hergestellt und auch durch die Män tel 3 einigermassen geschützt ist.
Bei Kondensatoren, die, wie vorstehend beschrieben, für die Leitungstelegraphie oder -telephonie auf Hochspannungsfreileitungen verwendet werden, ist auch der Durchfüh rungsteil elektrisch hoch beansprucht, wenn auch wesentlich geringer als der Kondensa torteil. Es wäre deshalb vorteilhaft, wenn er, anstatt mit Luft, mit einer Isoliermasse gefüllt werden könnte.
Das ist aber bei, den vorstehend beschriebenen Kondensatoren nicht wohl möglich, weil bei diesen in Aussicht genommen ist, dass sie so aufgehängt werden, dass der Kondensatorteil ganz oder teilweise tiefer liegt als der Durchführungsteil, und deshalb, wenn sie einen gemeinschaftlichen Hohlraum darstellen, dieser ganze Hohlraum mit Masse gefüllt werden müsste, während doch die Füllung des Kondensatorteils mit Masse zwecklos ist.
Deshalb ist bei den Ausführungsformen, wie sie beispielsweise die Fig. 3 und 4 darstellen, der Kondensator teil mit der hochgezogenen Ringrippe 9, 11 versehen, durch die ein Raum geschaffen wird, auf dem wenigstens teilweise der Durchführungsteil mit Öl oder sonstiger Masse von geringer Dielektrizitätskonstante und hoher Durchschlagsfestigkeit gefüllt werden kann.
Dieses Hilfsmittel ist entbehrlich, wenn man die Kondensatoren so aufhängt oder auf stellt, dass der Kondensatorteil über dem Durchführungsteil liegt. Gegenüber einer Ausführungsform, wie sie beispielsweise die Fig. 2 darstellt, ist dann keine andere Än derung nötig, als dass die Mäntel oder Rip pen auf dem Durchführungsteil in entspre chende Richtung gestellt werden.
Derartige Ausführungsformen sind in Fig. 14 und 15 dargestellt. Fig. 14 zeigt einen hängenden und Fig. 15 einen stehen den Kondensator; bei beiden liegt der Durch führungsteil b unter dem Kondensatorteil a und ist mit Ausgussmasse 12 vollständig aus gefüllt, was wegen der getroffenen Auf hängung oder Aufstellung ohne weiteres möglich ist. An der Kappe 5 lässt sich dureh eine Dichtungsscheibe 49 leicht eine Abdich tung erzielen. In allem übrigen, auch in be- zug auf ,die ,Stroimzuleitucng zu den Belegungen entspricht die Ausführungsform den vorher erläuterten.
Aus Fig. 14 der Zeiclil.ung ist auch ersichtlich, wie der Kondensator an einen gleichartigen, höher gelegenen. aufge hängt ist.
In der Ausführungsform nach der Fit-. 15 ist der Kondensator, nach Art der Fig. 12 und 13, in eine tellerartige Fassung<B>9.3</B> ein gekittet, mit der er auf einer Fläche stehen kann. Auch hier lässt sich durch Dichtungs scheiben 42 eine Abdichtung herstellen, so dass der Durchführungsteil ohne weiteres gänzlich mit Ausgussmasse gefüllt werden kann. Kondensatoren dieser Art lassen sich, wie auch die Zeichnung zeigt, ohne weiteres in grosser Zahl säulenartig übereinander auf bauen.
Die beispielsweise in der Fig. 12 dar gestellte Einschachtelung des Kondensator teils in den Durchführungsteil lässt sich auch bei Ausführungsformen der vorstehenden Art durchführen, also bei solchen, bei denen der Durchführungsteil gänzlich mit Masse ausgefüllt ist. Derartige Kondensatoren sind in den Fig. 16 und 17 dargestellt, wiederum für hängende und stehende Anordnung. Wie die Zeichnung zeigt, muss man den Konden satorteil durch eine verlängerte Ringrippe 11 bis auf die Kappe 5 durchführen, wo wieder um durch Einlegung einer Dichtungsscheibe 42 eine Abdichtung erzielt werden kann.
Wollte man diesen Kondensator umgekehrt aufhängen, so liesse sich der Raum zwischen Durchführungsteil und Kondensatorteil nicht so leicht mit Masse 12 ausfüllen, weil an der Fassung 20, mit der, wie bei Fig.4. Durch führungsteil und Kondensatorteil miteinan der verkittet sind, sich nicht so leicht eine Abdichtung erzielen liesse. Bei dieser Aus führungsform ist übrigens der Kondensator teil wieder durch eine die mechanischen Be anspruchungen aufnehmende Metallkappe 21 geschützt, wie in Fig. 6. Der Kondensator teil ist auf der im Durchführungsteil liegen den verlängerten Ringrippe 11 mit Rippen (Mänteln) 43 besetzt, zur Vergrösserung des Kriechweges.
Fig. 17 zeigt eine ebenso ausgeführte stehende Anordnung. Auch hier liesse sich, wenn man den Kondensator umgekehrt auf stellen wollte, eine Abdichtung des mit Masse gefüllten Raumes zwischen Durchführungs teil und Kondensatorteil nicht so leicht her- stelleu wie durch die Dichtungsscheibe 42 in der Fassung 38.
High voltage capacitor. The invention relates to Roch voltage capacitors, as they can be used by name when a telephone or tele graphic communication is to be achieved with the help of high-frequency currents over high-voltage lines. Capacitors for this purpose have to meet very high requirements, and this has not yet been achieved to a sufficient extent. The reason for this lies partly in the selection of the substances that have been used for the dielectric of such capacitors, and partly in their design. In practice, the capacitors have mostly found use, which consist of a high-quality, inside and outside provided with metal coverings wound paper tube.
This dielectric must be protected against the effects of the weather, especially against the penetration of moisture, which has been attempted to achieve with a cover made of porcelain. However, such a cover does not lie tightly on the paper surface; filling masses have to be used and these give rise to disturbances, and furthermore the paper capacitors often have large dielectric losses.
It has also been proposed to use mineral materials such as porcelain or glass as a dielectric for high-voltage capacitors. But such capacitors have not yet become known in such a design in which they could meet the high requirements to be met.
It is to be taken into account that in the case of a high-voltage capacitor which is to be connected to a high-voltage line for the above-mentioned purpose (line telegraphy); a distinction must be made between two parts, namely the actual capacitor part, in which the dielectric is provided with conductive assignments inside and outside, and the so-called bushing part, which is intended to isolate the line leading from the internal assignment of the capacitor part to the outer connection terminal the voltage takes effect at full height. The task here is to avoid premature edge discharges between the external supply terminal and the external occupancy of the capacitor part.
The design of the capacitor part of capacitors in which the dielectric was made of porcelain or glass has shown shortcomings in known embodiments, for example the fact that the hollow body forming the dielectric was not seamlessly closed on the lower feed terminal, which makes it for High voltage had to be unusable.
The invention relates to a high-voltage capacitor in which the aforementioned aspects are all taken into account and which represents a combination of features known per se with the success that, as has been determined by tests, it can meet the very highest requirements. The condenser part of the condenser according to the invention extends through one end without a butt joint. a bottom-closed hollow body made of mineral material, such as porcelain or glass, with both sides leading the assignments and a lead-through part, which also consists of a hollow body made of mineral material, and is covered on the outer surface with jackets that make it difficult for premature edge discharges , on.
A capacitor from this combination can be manufactured in various ways. The simplest way through the guide part and the condenser part consist of a single hollow body that is comparatively thin-walled and completely or partially designed cylin drical. Special advantages can be achieved if both parts are manufactured separately.
The material from which the dielectric of the capacitor part and that of the bushing part is made can then be given special properties by suitable mixing of the constituent parts or suitable treatment that make it suitable for the particular purpose, or you can use special glasses.
The dielectric of the capacitor part must have a very high dielectric strength and a very high dielectric constant, but the dielectric of the bushing part must have a very high mechanical and thermal resistance. When the capacitor is made from two parts, the capacitor part can also be pushed more or less into the bushing part so that the overall height is lower and the capacitor part is protected.
The capacitor part can then be surrounded by a metal capsule fastened in the lead-through part, which protects it from external injuries or also carries it. The capacitor part is then advantageously relieved of mechanical stresses ent, which increases operational reliability.
In the case of the two-part design in particular, the condenser part can consist of a "mass" in which the aspect of particularly high dielectric strength can be taken into account even more than if a high level of resistance to mechanical stresses is also required at the same time.
The connection of the supply lines to the assignment of the capacitor part requires special attention. This is done either by soldering or, which is often very useful, by contact springs that are pressed in a suitable manner. The capacitor can be adapted to almost unlimited voltages. that, like the individual parts of suspended insulators, several can be hung together. To make this easier, both ends of the condenser are provided with fittings of the type usual for suspension insulators (caps and the like).
In the accompanying drawings, the invention is explained in a number of execution examples. Fig. 1 is an imple mentation form, in which the condenser part and bushing part are parts of an integral body. One such embodiment is also FIG. 2, which, however, shows a special configuration of the inner surface of the capacitor part. Fig. 3 to 11 show various Ausfüh approximate forms; in some of them the condenser part and implementation part are again made from one piece, in others they consist of separately manufactured, subsequently assembled parts. In all of these different devices for the Stromzu line are given to the assignments. Fig.
12 and 13 show capacitors in which the capacitor part and bushing part are carried out separately and the former is fully inserted into the latter. 14 to 17 show further embodiments of the capacitors according to the invention.
The capacitor of Fig. 1 consists of a relatively thin-walled hollow body made of porcelain or other kerami shear mass or glass, of which a part of the capacitor part and b is the implementation. The capacitor part is provided inside and outside with assignments 1 and 2, the bushing part has on the outside surface jackets 3. On the lower end of the capacitor part a, the cap 4 is placed, and on the upper end of the implementation part b the cap 5. Both are designed according to the type of cap fittings common in suspension insulators and provided with devices 6, with the help of which several capacitors of this type can be hung on each other.
The outer occupancy 1 of the capacitor part is electrically connected to the cap 4, the inner occupancy 2 by a line 7 to the cap 5. The feed-through part has the task of isolating this line 7, the jackets located on its upper surface prevent edge discharges from the cap 5 to the upper end of the outer assignment 1. The inner assignment 2 can also, as shown in the drawing, extend over the inner surface of the implementation part. The outer Be laying 1 ends up in a groove 8 of the lowermost shell 3, at the lower end of the body made of ceramic material or glass is seamlessly completed.
If "below" and "above" are mentioned above, this is based on the position of the capacitor in operation shown in the drawing. However, this position is of course not a condition, the capacitor could rather be the other way around or be hung or set up in the correct way or at an angle. But then the shape of the jackets 3 would have to be adapted to the respective spatial situation.
In capacitors of this type, sliding discharges may occur between the two bottom shells. that adversely affect the electrical behavior. Such sliding discharges can be effectively prevented if the condenser part, as can be seen on the left in FIG. 2, is provided on its inner wall approximately opposite the aforementioned groove 8 with an annular rib 9 projecting obliquely towards the end of the leadthrough part b, the inner surface of which is electrically coated up to or almost to the edge 10 in such a way that this concave-shaped conductive coating forms a continuation of the inner capacitor coating 2.
The annular rib 9 can, as shown in the drawing on the right-hand side, be pulled slightly upwards at 11, so that a kind of trough is formed which can be filled with a mass or oil filling 12. This also prevents the above-mentioned sliding charges from occurring, as the electrical edge field between the ends of the two coatings is for the most part moved into the dielectric. The line 7 is covered with an insulating sleeve 13.
The capacitor of Fig. 3 is still further perfected in electrical relation. Once the annular rib 9 is pulled even further upwards, so that it surrounds the supply line 7 for a further distance and the mass filling 12 can be enlarged, for example up to point 14, where significant stresses no longer occur in the cavity of the bushing part The inner coating 2 ends on the inner surface of the raised part 11 of the rib 9 in a groove 15.
Where the groove 8 is located under the lowermost jacket 3 of the bushing part, the capacitor part is strongly laced, which, in conjunction with the mass filling 12 with the ribs 3, causes the electric field to be almost entirely relocated into the insulating means and therefore premature glow and sliding spark discharges cannot occur at the edges of coatings 1 and 2. For high-voltage capacitors, which are primarily intended to be used as coupling capacitors for high-frequency telephony, the very high level of security required is only created there.
The inside covering 2 as well as the outside covering 1, which is generally produced by metal spraying or an electrolytic precipitate, are expediently reinforced by a second covering layer 16 which is produced by electrolysis. This facilitates a well-conducting connection with the connection lines, which must be of great importance. In the drawings, the assignments 1 and 2 are shown with dash-dotted lines, the reinforcement 16 with dotted lines.
In the execution example, the connection with the discharge line 7 is made by a resilient contact piece 17, which is firmly pressed against the inner occupancy by buffer springs 18 between a disk 19 attached to the lead wire 7 and the cap 5. If you do not want to use such contact springs, you have to solder the lead with the assignment very carefully so that the lowest possible contact resistance occurs.
In the embodiments described so far, the dielectric of the capacitor part and the implementation part consists of a piece of porcelain or other ceramic mass or of glass. If the condenser part here has a relatively complicated shape, as in the embodiments of FIGS. 2 and 3, then one must reckon with large manufacturing scrap, only because of the peculiar shape of the condenser part with its upwardly drawn annular rib, during the lead-through part , viewed on its own, could be produced with relatively little waste.
In order to avoid these difficulties, as already mentioned, the condenser part and the leadthrough part can each be manufactured separately and only subsequently assembled. Then the whole body does not always have to be discarded if the lower capacitor part, which is more difficult to manufacture, fails, so that the total reject rate is considerably reduced.
Such a capacitor, composed of two parts, is shown in FIG. 4. Here, the capacitor part a is connected to the bushing part b by means of a metal socket 20 into which both parts are cemented. In electrical terms, the capacitor of FIG. 4 corresponds in all parts to that of FIG. 3.
Similar embodiments are shown in FIGS. 5 and 6, with the details of FIGS. 7 to 10. Here is a special, made of metal protective cap 21 for that portion of the capacitor part seen before that protrudes from the implementation part. The protective cap 21 is connected to the socket 20; it either freely surrounds the capacitor part or carries it, which is particularly important when several capacitors are attached to one another and therefore each of them has to take on a not inconsiderable weight load.
For this purpose, a special base 22 is attached to the metal cap 21, on which the suspension fitting 6 (see also Fig. 1) is located.
The fig. 5 to 11 show different embodiments for the production of the conductive connection between the supply line and the coverings of the capacitor part. The connection between the supply line 7 and the inner covering 2, reinforced by the layer 16, is made in the embodiment according to FIG. 5 by a resilient ring 23 which is pressed on by a screw head 24. This connection could be replaced by the one shown in FIG. 10, in which the spring ring 23 is replaced by a flexible partial ring 25 which is pressed outwardly against the inner covering 2, 16 by springs 26. The ring 25 would be connected by a special line 27 to the upper armature 5 to ver.
The conductive connection between the outer occupancy and the lower armature 22 is made by contact springs, which are shown in FIGS. 5 to 9 in various execution forms 28, 29, 30 and 31 are shown. The springs are either attached to the metal cap 21, for example riveted (Fug. 7, 9) or clamped by a sheet metal strip 32 on the outer occupancy 1 (Fug. 8).
According to FIG. 11, in which a one-piece condenser (condenser part and leadthrough part from one piece) is shown, the contact between the inner lining 2, 16 and the discharge line 7 is made by brush-like springs 33, which are centered on a sleeve 34 are pressed by a spring 35. The discharge line 7 is tubular and conductively connected to the springs 33 by a line 36 soldered at both ends. The tube is again in good conductive connection with the upper cap 5.
Of course, the conductive connection between the inner occupancy 2, 16 and the tubular discharge 7 could also be followed by a two parts directly connec dende, both sides soldered line 37, as shown in the drawing Fig. 11 on the right. In this case, in order to achieve a good soldering of the line with the inner covering 2, 16, the reinforcement layer 16 must be made correspondingly strong, which is not necessary to the extent that the contact springs 33 are used. The line 31 could also be connected to the internal assignment by electroplating instead of soldering.
As noted above, in the case of a multi-part design of the capacitor, the capacitor part can be pushed all the way into the lead-through part, so that it also represents a protective cover for the capacitor part. Such an embodiment of capacitors is shown in FIGS. The implementation part b. is, in turn, strongly indented, just below the lower rib, which is provided with the groove 8, which makes the formation of sliding sparks very difficult.
The space between the capacitor part <I> a </I> and the bushing part <I> b </I> is again filled up to point 14 with 01 or pouring compound 12 of high specific dielectric strength. The capacitor part and the bushing part are cemented to one another by a fitting 38, which could be compared with the fitting 20 of FIG. 5.
This fitting can either again be equipped with a fork-shaped extension piece 6, to which another capacitor can be attached, or it can be made smooth at the bottom, for setting up on a surface, as FIG. 13 shows. On an outer annular rib 9 of the condenser part, a groove 15 is again expediently arranged (joint 12, right-hand side), in which the outer covering of the condenser part ends.
The conductive connection of the outer occupancy of the capacitor part with the cap 5 is established in that the discharge bolt 7 is connected to a cover 39 placed on the capacitor part and its external occupancy, and on the other hand by a spring 40 with the cap 5 Ribs 41 can be provided for creepage distance.
The embodiment of FIGS. 12 and 13 offers the particular advantage that the condenser part, which can be made relatively thin-walled since the capacity would decrease to too low values with an increase in wall thickness, is protected against damage inside the bushing part . This is essential because the high-voltage capacitors are outdoors on the high-voltage pylons, some of which are suspended at a very low level, and can therefore be a welcome target for stones, shotgun shots, etc. Damage of this type is less to be feared for the implementation part because it is made with strong walls and is also protected to some extent by the Mantle 3.
In the case of capacitors, which, as described above, are used for line telegraphy or telephony on high-voltage overhead lines, the implementation part is also subject to high electrical loads, albeit significantly less than the capacitance part. It would therefore be advantageous if it could be filled with an insulating compound instead of with air.
However, this is not possible with the capacitors described above, because it is envisaged that they will be suspended in such a way that the capacitor part is completely or partially lower than the lead-through part, and therefore, if they represent a common cavity, this whole cavity would have to be filled with mass, while the filling of the capacitor part with mass is pointless.
Therefore, in the embodiments as shown, for example, FIGS. 3 and 4, the capacitor is partially provided with the raised annular rib 9, 11, through which a space is created on which at least partially the bushing part with oil or other mass of low dielectric constant and high dielectric strength can be filled.
This tool is unnecessary if the capacitors are hung up or placed in such a way that the capacitor part is above the bushing part. Compared to an embodiment, as shown for example in FIG. 2, then no other change is necessary than that the jackets or Rip pen are placed on the implementation part in the corre sponding direction.
Such embodiments are shown in FIGS. 14 and 15. Fig. 14 shows a hanging condenser and Fig. 15 a standing condenser; in both the implementation part b is under the capacitor part a and is completely filled with pouring compound 12, which is easily possible because of the suspension or installation made. On the cap 5, a sealing washer 49 can easily achieve a sealing device. In everything else, also with regard to the power supply line to the assignments, the embodiment corresponds to the previously explained.
From Fig. 14 of the drawing it can also be seen how the capacitor is connected to a similar, higher location. is hanging up.
In the embodiment according to the fit. 15, the capacitor is cemented into a plate-like version 9.3, with which it can stand on a surface, in the manner of FIGS. 12 and 13. Here, too, a seal can be produced by means of sealing disks 42, so that the lead-through part can easily be completely filled with pouring compound. Capacitors of this type can, as the drawing also shows, be built in large numbers on top of one another in a columnar manner.
The nesting of the capacitor part in the bushing part, shown for example in FIG. 12, can also be carried out in embodiments of the above type, that is to say in those in which the bushing part is completely filled with mass. Such capacitors are shown in FIGS. 16 and 17, again for a hanging and standing arrangement. As the drawing shows, you have to perform the condenser part through an elongated annular rib 11 up to the cap 5, where again a seal can be achieved by inserting a sealing washer 42.
If one wanted to hang up this capacitor the other way around, the space between the bushing part and the capacitor part could not be so easily filled with compound 12, because at the socket 20, with which, as in FIG. Due to the guide part and the condenser part being cemented together, a seal would not be so easy to achieve. In this embodiment, the capacitor part is protected again by a metal cap 21 that absorbs the mechanical stresses, as shown in FIG. 6. The capacitor part is on the extended annular rib 11 in the implementation part, with ribs (jackets) 43, for enlargement of the creepage distance.
Fig. 17 shows a similarly designed standing arrangement. Here, too, if the capacitor was to be set up the other way round, the space filled with mass between the lead-through part and the capacitor part could not be sealed as easily as with the sealing washer 42 in the holder 38.