DE102005055290B3

DE102005055290B3 - Glimmerverstärkter Isolierschlauch

Info

Publication number: DE102005055290B3
Application number: DE102005055290A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr. Klaussner; Willi Lutz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2025-11-22
Also published as: BRPI0618803B1; US20080286505A1; CN101313369A; EP1952407A1; DE502006002980D1; WO2007057251A1; BRPI0618803A2; EP1952407B1; CN101313369B; ATE424029T1

Abstract

Glimmerverstärkter Isolierschlauch (1) zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindungen mit einem Trägerschlauch (2), der ein ein- oder mehrlagig ihn umgebendes Glimmerband (4) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen glimmerverstärkten Isolierschlauch zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindungen, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben denen Verwendung.

Elektrische Kontaktverbindungen von elektrischen Betriebsmitteln, z.B. zwischen Spulen elektrischer Maschinen oder Transformatoren sind insbesondere bei Nennspannungen über 1 KV elektrisch gegeneinander und gegen Erdpotential ausreichend zu isolieren. Dabei folgt, insbesondere bei elektrischen Betriebsmitteln im Nennspannungsbereich ab 1 KV eine Isolation der Kontaktverbindungen durch manuelle Umwicklung mit Glimmerbändern.

Bei geringeren Nennspannungen, also kleiner 1 KV erfolgt die Isolation in einer Vielzahl der Fälle durch an sich bekannte Isolierschläuche.

Bei höheren Spannungen werden aber erhöhte Anforderungen an die elektrische Festigkeit und Teilentladungsbeständigkeit der Isolation bei gleichzeitig geringer Wandstärke gestellt. Diese Anforderung kann durch unverstärkte lackierte oder extrudierte Isolierschläuche nur unzureichend erfüllt werden.

Durch manuelle Umwicklungen von Glimmerbändern auf Kontaktverbindungen besteht auch die Gefahr, dass die Lagen der Glimmerbänder bei der Montage verschoben werden und dadurch letztendlich in ihrer elektrischen Festigkeit im Betrieb dieser elektrischen Betriebsmittel reduziert werden.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann die manuelle Umwicklung auch erst nach der endgültigen Formgebung der Kontaktverbindungen erfolgen.

Aus US 2 772 696 ist ein glimmerhaltiger Schlauch bekannt, der aufwändig durch flüssige Komponenten und Imprägnierung bzw. Teilaushärtung hergestellt wird.

Aus der JP 1160339 A2 ist ein glimmerhaltiger Schlauch bekannt, der mehrere Lagen aufweist, wobei die innere Lage aus glimmerhaltigen Bändern besteht und sich eine Harzbeschichtung anschließt, die von einem Schrumpfschlauch umgeben ist.

Um dabei jeweils eine glimmerhaltige Isolation zu schaffen sind äußerst aufwändige Herstellverfahren anzuwenden, die dabei entstehenden Produkte weisen, um die erforderliche Isolationsfestigkeit zu erhalten dementsprechende Wandstärken des Schlauchs auf. Dies führt insbesondere bei höheren Nennspannungen (größer 1KV) zu fertigungstechnischen Problemen. Die Schläuche weisen einen sehr eingeschränkten Flexibilität und damit einen sehr eingeschränkten Biegeradius auf.

Ausgehend davon liegt die Aufgabe der Erfindung zugrunde, für Kontaktverbindungen insbesondere für elektrische Betriebsmittel mit Nennspannungen über 1 KV Isolationen zu schaffen, die einfach herzustellen sind und geringe Wanddicken aufweisen. Des Weiteren soll die Isolation flexibel sein, damit dementsprechende Kontaktverbindungen auch mit ausreichender elektrischer Festigkeit isoliert werden können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen glimmerverstärkter Isolierschlauch zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindungen mit einem Trägerschlauch, der ein ein- oder mehrlagig ihn umgebendes Glimmerband aufweist, wobei der Trägerschlauch aus Gewebe hergestellt ist, wobei das Gewebe geflochten oder gestrickt oder geklöppelt ist und wobei das Gewebe aus Glas oder Kunstfasern aufgebaut ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch einen glimmerverstärkter Isolierschlauch zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindung mit einem Trägerschlauch, der ein ein- oder mehrlagig ihn umgebendes Glimmerband aufweist, wo bei der Trägerschlauch ein geschlossener einstückiger Schlauch ist, der einen Mantel aus PU, Acrylat oder Silikon aufweist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt aber auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines glimmerverstärkten Isolierschlauchs gekennzeichnet durch folgende Schritte:

– ein Trägerschlauch wird durch Druckluft und/oder einen Dorn auf einen gewünschten Innendurchmesser aufgeweitet,
– ein Glimmerband wird um den in diesem Zustand befindlichen Trägerschlauch umsponnen,
– dabei ist die Überlappung und/oder die Anzahl der Lagen des Glimmerbandes einstellbar.

Diese erfindungsgemäße glimmerverstärkte Isolierung zeichnet sich durch einen geschichteten Aufbau aus, der erfindungsgemäß durch einen Trägerschlauch und darauf befindlichen Glimmerwerkstoffen gekennzeichnet ist. Durch ein- oder mehrlagige Schichten einer Glimmerbandage mit einstellbarer Überlappung kann die elektrische Festigkeit bzw. die Teilentladungsbeständigkeit den jeweiligen Spannungserfordernissen angepasst werden. Das sind sowohl die Nennspannungsbeanspruchungen, als auch die zu erwarteten Überspannungseffekte bei Umrichterbetrieb von elektrischen Maschinen oder aufgrund von Überspannungen aufgrund von Netzanomalien, wie z.B. Blitzeinschlag oder Wanderwelleneffekte auf elektrischen Leitungen und Kabeln.

Der geschichtete Aufbau kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Gewebeschlauch, der geflochten, gestrickt oder geklöppelt ausgeführt ist, mit einer Beschichtung aus Glimmerband umsponnen ist. Des Weiteren sind ebenfalls durchgehende also einstückige Schläuche mit einer Beschichtung aus PU, Acrylat oder Silikon mit einem Glimmerband umspinnbar, um einen glimmerverstärkten Isolierschlauch zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindungen zu erhalten.

Glimmer ist ein anorganischer Isolierstoff und hat vergleichsweise sehr gute elektrische Isolations- und Wärmeeigenschaften. Außerdem eine sehr gute Kriechstrom- und Durchschlagsfestigkeit. Die Elektrizitätskonstante ε_r liegt zwischen 5 und 8.

Ein Glimmerband weist kleine Glimmerstücke auf, die mit einem Bindemittel verklebt und unter Wärmeeinwirkung gepresst werden. Die Dichte der Glimmerstücke beeinflusst direkt die elektrischen Isolationseigenschaften.

Vorteilhafterweise weist dieses poröse Glimmerband einen Beschleuniger auf, der dadurch die Aushärtung des Tränkharzes im Trägerschlauch begünstigt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der glimmerverstärkte Isolierschlauch mit einem mechanischen Schutz aus einem Fasergeflecht, das eine Glas- oder Kunststofffaser sein kann, versehen.

Der erfindungsgemäße glimmerverstärkte Isolierschlauch wird durch folgende Schritte hergestellt: durch Druckluft und/oder durch einen Dorn wird der Trägerschlauch auf den gewünschten Innendurchmesser gebracht, und in diesem Zustand mit einem Glimmerband umsponnen.

Vorteilhafterweise können diese beiden bzw. drei Arbeitsvorgänge, Herstellen des Trägerschlauchs mit anschließendem Umspinnen des Glimmerbandes und ggf. Aufbringen eines mechanischen Schutzschlauches oder Schutzgeflechts durch eine Vorrichtung bzw. einen Arbeitsvorgang durchgeführt werden.

Der Glimmeranteil erhöht die elektrische Festigkeit und die Teilentladungsbeständigkeit der Isolierung auch bei geringer Wandstärke als bei unverstärkten lackierten oder extrudierten Isolierschläuchen.

Die mechanische Festigkeit und Flexibilität gegenüber herkömmlichen gerollten Glimmerbandröllchen oder -röhrchen wird z.B. durch die Gewebeverstärkung des Trägerschlauchs wesentlich erhöht. Diese verhindert darüber hinaus eine Verschiebung der Lagen des Glimmerbandes insbesondere bei der Montage anderer Teile, so dass die elektrische Festigkeit des elektrischen Betriebsmittels gewährleistet werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Isolierung sind auch Kontaktierungen im Nennspannungsbereich über 1 KV in einfacher Art und Weise gegenüber Teilentladungen resistent zu gestalten.

Dabei werden diese nunmehr gebildeten Schläuche bei den jeweiligen elektrischen Betriebsmitteln, wie elektrische Maschinen, Umrichter, oder Transformatoren über die jeweilige zu isolierende Stelle geschoben, ohne die Befürchtung haben zu müssen, dass sich die vorhandenen Lagen der Isolation in ihrer Position verändern.

Die Isolation wird somit vor der endgültigen Formgebung der Kontaktverbindung aufgebracht und hält den mechanischen Beanspruchungen bei dieser Formgebung stand.

Auch die Herstellung von elektrischen Maschinen vereinfacht sich erheblich, da im Herstellungsprozess, die vorgefertigten erfindungsgemäßen flexiblen Isolierschläuche einfach über die zu isolierenden Kontaktverbindungen geschoben werden und mit der gesamten elektrischen Maschine anschließend imprägniert werden.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Isolationsschlauches 1, dessen Basis ein geflochtener Glasschlauch bildet, der als Trägerschlauch 2 ausgebildet ist. Dieser geflochtene Glasschlauch 2 ist von einem Mantel 3 aus beispielsweise LSR(Liquid-Silicon-Rubber) umgeben. Dieser Mantel 3 ist beispielsweise aus flüssigem Silikonkautschuk aufgebaut. Diese Anordnung ist nunmehr von einem Glimmerband 4 umgeben, das durch eine vorgegebene Lagenzahl und/oder einer vorgebbaren Überlappung der einzelnen Lagen eine Glimmerschicht definierter Schichtdicke ergibt. Die jeweiligen Glimmerbänder 4 weisen vorteilhafterweise eine jeweils definierten Schichtdicke und/oder Lagenbreite auf.
Als mechanischer Schutz eignet sich insbesondere eine PET(Poly-Ethylen-Terrespalat)-Fasergeflecht 5.
Die Herstellung erfolgt in einer dementsprechend ausgestalteten Vorrichtung, die die einzelnen Schichten definiert aufbringen können. Vorteilhafterweise werden die Fertigungsschritte in einer Vorrichtung durchgeführt. Dabei wird eingeflochtener gestrickter oder geklöppelter Trägerschlauch 2 aus Glas- oder Kunstfasern z.B. durch Druckluft auf den gewünschten Innendurchmesser gebracht.
Alternativ dazu kann der Trägerschlauch 2 auch auf einen dementsprechend dimensionierten Dorn aufgebracht werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Trägerschlauch 2 vor dem nächsten Verfahrensschritt mit einem Mantel 3 aus PU, Acrylat oder Silikon versehen.
In diesem Zustand wird nunmehr der Trägerschlauch 2 mit dem Glimmerband 4 umsponnen. Das Glimmerband 4 ist porös und enthält vorteilhafterweise einen Beschleuniger, um dadurch die Aushärtung eines Tränkharzes im Trägerschlauch 2 zu begünstigen.
Durch die Überlappung des Glimmerbandes 4 bei der Umspinnung wird in vorgebbarer Weise der Glimmeranteil des Trägerschlauchs 2 abschnittsweise variiert und damit eingestellt werden.
Als mechanischer Schutz wird in vorteilhafterweise der glimmerbandumsponnene Trägerschlauch 2 mit einem Fasergeflecht 5 aus Glas- oder Kunststofffasern versehen.
Der Glimmeranteil erhöht die elektrischen Festigkeit und die Teilladungsbeständigkeit des Isoliersachlauchs 1 bei gegenüber lackierten oder extrudierten vergleichsweise geringer Wandstärke.
Die mechanische Festigkeit und Flexibilität gegenüber herkömmlichen gerollten Glimmerbandröllchen oder -röhrchen wird u.a. durch die Gewebeverstärkung des Trägerschlauchs 2 im Vergleich zu anderen Isolierschläuchen wesentlich erhöht.
Dies verhindert darüber hinaus eine Verschiebung der Lagen des Glimmerbandes 4 insbesondere bei der Montage anderer Teile des elektrischen Betriebsmittels, so dass die elektrische Festigkeit des elektrischen Betriebsmittels z.B. einer elektrischen Maschine gewährleistet werden kann.
Der erfindungsgemäße glimmerverstärkte Isolierschlauch 1 weist zumindest einen von einem Glimmerband 4 umsponnenen Trägerschlauch 2 auf. In weiteren Ausführungsformen sind eine Mantel 3 und/oder ein Fasergeflecht 5 vorgesehen.

Claims

Glimmerverstärkter Isolierschlauch (1) zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindungen mit einem Trägerschlauch (2), der ein ein- oder mehrlagig ihn umgebendes Glimmerband (4) aufweist, wobei der Trägerschlauch (2) aus Gewebe hergestellt ist, wobei das Gewebe geflochten oder gestrickt oder geklöppelt ist und wobei das Gewebe aus Glas oder Kunstfasern aufgebaut ist.
Glimmerverstärkter Isolierschlauch (1) zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindung mit einem Trägerschlauch (2), der ein ein- oder mehrlagig ihn umgebendes Glimmerband (4) aufweist, wobei der Trägerschlauch (2) ein geschlossener einstückiger Schlauch ist, der einen Mantel (3) aus PU, Acrylat oder Silikon aufweist.
Glimmerverstärkter Isolierschlauch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanischer Schutz ein zusätzliches Fasergeflecht (5) aus Glas- oder Kunststofffasern oder ein Schlauch vorhanden ist.
Verfahren zur Herstellung eines glimmerverstärkten Isolierschlauchs (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – der Trägerschlauch (2) wird durch Druckluft und/oder einen Dorn auf einen gewünschten Innendurchmesser aufgeweitet, – zumindest ein Glimmerband (4) wird um den in diesem Zustand befindlichen Trägerschlauch (2) umsponnen. – dabei ist die Überlappung und/oder die Anzahl der Lagen des Glimmerbandes (4) auf dem Trägerschlauch (2) einstellbar.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanischer Schutz auf den mit Glimmerband (4) umsponnenen Trägerschlauch (2) zusätzlich ein Fasergeflecht (5) aus Glas- oder Kunststofffasern aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasergeflecht (5) in Silikon oder ähnlichen Materialien getränkt wird.
Verwendung eines Isolierschlauchs (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur glimmerverstärkten Isolierung von Kontaktierungen der Komponenten elektrischer Betriebsmittel.
Verwendung eines Isolierschlauchs (1) nach Anspruch 7 zur Kontaktierung der Komponenten bei elektrischen Betriebsmittel mit einer Nennspannung größer 1kV.
Verwendung einer glimmerverstärkten Isolierung nach anspruch 8, wobei die elektrischen Betriebsmittel Umrichter, Transformatoren oder elektrische Maschinen sind.
Herstellungsverfahren einer elektrischen Maschine durch folgende Schritte: – Paketieren der Blechpakete von Ständer und Läufer, – Einlegen der Spulen in den Ständer und/oder den Läufer, – Bilden der Schaltverbindungen zwischen Spulen und gegebenenfalls Umrichter, wobei über die Schaltverbindungen ein glimmerverstärkter Isolierschlauch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche geschoben wird.