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Dicht abgeschlossener Behälter mit vorzugsweise ebenen Begrenzungswänden
für elektrische Geräte und Einrichtungen, wie z. B. Kondensatoren Elektrische Geräte,
die zurr: Teil aus flüssigen oder bei betriebsmäßig möglichen überbemperaturen flüssig
werdenden Stoffen bestehen, werden häufig in: dicht abgeschlossene Behälter eingesetzt,
um eine ungünstige Beeinflussung durch die Berührung mit der Atmosphäre zu unterbinden.
So werden z. B. Transformatoren: und Kondensatoren mit Öl und Vaseline imprägniert,
in einen Behälter eingesetzt und mit den Imprägniersubstanzen gefüllt, wonach der
Behälter dicht verschlossen wird, um die Isolationsfähigkeit der Imprägniermasse
auf lange Zeit konstant zu halten.
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Durch Temperaturerhöhung, die sowohl durch den: Betrieb des Gerätes
als auch durch äußere Einflüsse eintreten kann, dehnt sich das ganze Gebilde aus.
Bekanntlich ist jedoch die Volumenausdehnung der Imprägniermasse besonders groß,
die, da Luftpolster im Behälter
tunlichst vermieden werden, einen
Druckanstieg im Innern des Gerätes zurr Folge haben. Ist der Behälter den auftretenden
Drücken nicht gewachsen, so tritt eine Zerstörung, zumindest aber ein Undichtwerden
ein.
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Es besteht außerdem die Möglichkeit, d;aß die an sich starren Behälterwände
nachgeben und deformiert werden. Auch dieser Fall ist nachteilig, da beim Temperaturrückgang
infolge der bleibenden Deformation der Behälterwände ein Unterdruck im. Innern des
Behälters entsteht, wodurch Glimmerscheinungen und in deren Gefolge Überschläge
eintreten können.
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Man hat, um diese völlig unitragbaren Nachteile auszuschalten, besondere
Druckausgleichskörper im Innern der Gefäße in Form von entlüfteten federnden Kapseln
vorgesehen oder hat den Behälter mit einem weiteren, den Überschuß der Imprägniermasse
aufnehmenden Ausgleichsgefäß verbunden oder ihn durch talgartige Formgebung selbst
elastisch gestaltet. Diese bekannten Maßnahmen bedingen jedoch eine wesentliche
Verteuerung des Gestehungspreises der Einrichtung und sind teilweise sehr kompliziert.
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Die Erfindung, die sich eine einfache Lösung des vorliegenden Problems
zum Ziel gesetzt hat, benutzt einen dicht abgeschlossenen Behälter mit vorzugsweise
ebenen Begrenzungswänden für elektrische Geräte und Einrichtungen, wie z. B. Kondensatoren,
welche zum Teil aus flüssigen oder bei betriebsmäßig möglichen . Übertemperaturen
flüssig werdenden Stoffen bestehen, der durch eine an sich bekannte Druckvorbelastung
aufgebläht .ist, wobei gemäß der Erfindung -zur Verformung der Wände ein den größten
Volumenausdehnungen des Behälterinhaltes entsprechender oder vergleichsweisse wenig
übersteigender Druck. benutzt ist.
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Untersuchungen haben nämlich gezeigt, daß durch Unterdrucksetzung
eines Behälters mit einem bestimmten Druck, z. B. 3 at, eine bleibende Deformation
der Becherwände eintritt und damit ein vergrößertes Volumen des Behälters erzielt
wird. Wenn man diesen so vorbehandelten Behälter dann wiederum unter Druck setzt,
so stellt man fest, daß der Behälter für irgendwelche kleineren Drücke als dem erstmalig
angewendeten. vollkommen elastisch ist. Überschreitet man d-en erstmalig angewendeten
Druck, so tritt wiederum eine vergrößerte bleibende Deformation der Behälterwände
ein, und der Becher ist nun bis zu diesem neuen höheren Druck vollkommen elastisch,
sofern nicht durchweg das Material bis zur Fließgrenze beansprucht wurde.
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An Hand der in der Zeichnung dargestellten Kurve sei dies noch näher
erläutert. Ein Becher mit einem Rauminhalt. von. 146 cm3 wurde mit 3 at vorbelastet,
wobei also eine geringe Ausbauchung der Wände, eine bleibende Deformation eintrat.
Dieser Becher liegt der dargestelltem Kurve zugrunde. Bei neuerlicher Unterdrucksetzung
von o bis 3 at dehnte sich der Becher mit einer Raum inhaltsvergrößerung von etwa
q. cm3 aus, d. h. er folgte mit seiner Volumenzunahme der Kurve von A nach B. Bei
Verminderung des Druckes kehrte er längs der gleichen Kurve nach A zurück. Neuerliches
Unterdrucksetzen veranlaßte wiederum eine Volumenänderung entsprechend der Kurve
A ... B. Bei Überschreiten von 3 at, der Vorbelastung, folgte die Volumenänderung
dann der Kurve B ... C, wobei also von dem Knick bei B beginii@nd sich eine
bleibende vergrößerte Deformation einstellte. hach Erreichen des nunmehrigen höchsten
Druckwertes, etwa q. at, wurde der Druck wieder auf o at verringert, wobei die Volumenänderung
der Kurve C ... D folgte, auf welcher auch wieder die Rückkehr nach C.' bei
Druckanstieg erfolgte.
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In genau der gleichen Weise wurde der Druck- schrittweise auf 6 at
(E), 8 at (1) und io at (L) mit jedesmaliger Unterbrechung und Rückkehr auf o at
gesteigert. Jedesmal ergab sich, daß der Gang der Volumenänderung unterhalb des
höchst angewendeten Druckes völlig schlejifenfrei verläuft, der Becher also vollkommen
elastisch und daher geeignet ist, eine aus der Kurve abzulesende Volumenvergrößerung
bei dem entsprechenden Druck ohne zusätzliche Mittel aufzunehmen.
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Besondere Wichtigkeit hat das vorliegende Problem für Kondensatoren
mit Vaseline-oder Oltränkung, die raumsparend und billig aufgebaut sein müssen.
Da außerdem der Anteil der flüssigen Komponente am Rauminhalt hierbei verhältnismäßig
klein ist und die dadurch erzielte Volumenvergrößerung je nach der Größe des. Kondensators
nur wenige Kubikzentimeter beträgt, lassen sich, wie an einem nachfolgenden Rechenbeispiel
erwiesen wird, die in der gekennzeichneten Weise vorbehandelten Becher ohne weiteres
für diese Kondensatoren benutzet.
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Es sei angenommen, daß der Anteil der flüssigen Komponente 2o % des
Bechervolumens betrage. Bei dem der Kurve zugrunde gelegten Becher wäre dies ein
Anteil von 29,2 cm3. Die Ausdehnung der flüssigen Komponente von 29,2 cm3 sei bei
ioo° C Übertemperatur rund ioo/o, so daß also eine Volumenvergrößerung von 2,9 can3
eintreten würde. Dies bedeutet, aus dem Kurvenstück A ...
B entnommen, einen Druckanstieg auf nicht ganz 2 at. Da der mit 3 at vorbehandelte
Becher in. der Lage ist, ohne Deformation
etwa 4 cm3 Mehrvolumen:
aufzunehmen und der angenommene Anteil der flüssigen Komponente weit überschätzt
isst, reicht dne Becherelastiz,ität für den angenommeneri Fall vollständig aus Es
ist zwar an sich bekannt, Behälter für in, Öl arbeitende elektrische Geräte
durch Einführen eines Druckmittels aufzublähen. In diesem bekannten Fall jedoch
werden den Betriebsdruck weit übersteigende Drücke angewendet, die auch nur den
Zweck haben sollen, die Gefäßwände möglichst stark auszubauchen, damit diese den
auftretenden Drücken gewachsen sind und ihnen ohne Deformation standhalten;.
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Für andre Füllfaktoren bzw. andre Volumenänderung kann man nun aus
der Kurve, die für jede Becherform und -größe besonders aufgenommen werden muß,
jeweils. die entsprechenden D@rwckvorbelastungswerte ablesen. Reicht bei bestimmten
Verhältnissen die Bvchereilastizität rieht aus, so kann zusätzlich eine der bekannten
Maßnahmen, Ausdehnungskörper u. dgl. Anwendung finden, wodurch. sich immer noch
eine wesentliche Verkleinerung und Verbilligung der Gesamteinrichtung ergibt.
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Es ist, wie bereits angedeutet, auch möglich, bei irgendwelchen anderen
Geräten oder Schaltteilen, die in abgeschlossenen Behältern in ähnlicher Weise untergebracht
sind, die gleiche Vorbehandlung bei dien Behältern anzuwenden, um die Vorsehung
von besonderen Druclausgleichskörpern überflüssig zumachen.