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Anlage zum Isolieren von Hochspannungswicklungen mit Gießharz Es ist
bekannt, Hochspannungswicklungen mit gießbaren, unter Zusatz von Härter aushärtenden
und gegebenenfalls mit Füllstoffen vermischten Kunststoffen unter Vakuum zu isolieren,
also mit dem gießbaren Kunststoff auszufüllen und zu umkapseln, nachdem sie zuvor
mittels Vakuum entlüftet wurden.
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Neuerdings ist hierfür die Verwendung von Gießharzen bekannt, die,
wie z. B. Athoxylinharze, mit Härterzusatz verarbeitet werden und ohne stoffliche
Ausscheidungen aushärten. So einfach sich die Gießharze und die anderen mit Härterzusatz
aushärtenden Kunststoffe verarbeiten lassen, wenn sie für nicht elektrische Gegenstände
oder für elektrisch nicht oder nur wenig beanspruchte Teile elektrischer Geräte
verwendet werden, um so größere Fertigungsschwierigkeiten bereiten sie bei ihrer
Verwendung zum Ausfüllen und zum Umkapseln von Hochspannungswicklungen. Die Art
und Mannigfaltigkeit dieser Schwierigkeiten ist bekannt. Besonders erschwerend wirkt
die Zeitnot bei der Verarbeitung, die dadurch bedingt ist, daß nach dem Zusetzen
des Härters sogleich der Härtungsvorgang anläuft, mit der Folge, daß sich die Viskosität
schnell erhöht und dadurch das Eindringen des Isoliergemisches in die Wicklung und
in die auszufüllenden Hohlräume sehr behindert.
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Es ist schon ein Verfahren bekannt, bei dem ein mit dem Härter gemischtes
flüssiges Gießharz od. dgl. und ein Füll- bzw. Streckmittel aus getrennten Behältern
über Absperrhähne, die eine Dosierung gestatten, einem gemeinsamen Raum zugeführt
werden, von dem aus das Gemisch der Gießform zugeleitet wird, die sich in einem
evakuierten Raum, beispielsweise unter einer Vakuumglocke, befindet. In diesem evakuierbaren
Raum wird auch ein voraufgehendes Entlüften der Gießform mittels Vakuum durchgeführt,
womit auch etwa vorhandene Feuchtigkeit aus der Gießform abgeführt wird, und gegebenenfalls
wird auch ein Vorwärmen der Gießform auf die Gießtemperatur in dem gleichen evakuierbaren
Raum vorgenommen. Wenn dabei während der Zwischenzeitspanne zwischen dem Vorbereiten
und dem Füllen der Gießform das Vakuum in dem evakuierbaren Raum aufrechterhalten
bleibt, so läßt es sich damit vermeiden, daß in dieser Zwischenzeit etwa erneut
Luft und Feuchtigkeit in die Gießform eindringt.
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Wollte man dieses bekannte Verfahren beispielsweise zu dem eingangs
besprochenen Isolieren einer Hochspannungswicklung mit Gießharz od. dgl. verwenden,
so würde sich die Hochspannungswicklung spätestens beim Gießvorgang in der Gießform
und samt dieser in dem evakuierbaren Raum befinden
müssen, und sie würde sich wohl
unbedenklich auch schon bei der Vorbereitung der Gießform, also beim Entlüften der
Gießform mittels Vakuum und gegebenenfalls beim Vorwärmen, in der Gießform befinden
können, womit die Hochspannungswicklung ebenso wie die Gießform über die Zeitspanne
zwischen Vorbereitung und Gießvorgang hinweg im evakuierten Zustand bleiben und
vor möglichem erneutem Luft-und Feuchtigkeitszutritt geschützt sein würde. Dennoch
muß eine solche Übertragung des genannten bekannten Verfahrens auf das Isolieren
von Hochspannungswicklungen für die Praxis ausscheiden, denn die Anforderungen beim
Isolieren von Hochspannungswicklungen mit Gießharz od. dgl. sind unvergleichlich
höher als beim Herstellen von Gußkörpern aus Gießharz od. dgl.
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Beim Isolieren von Hochspannungswicklungen ist das voraufgehende
Entlüften mittels Vakuum nicht nur ein unerläßlicher Vorgang, sondern es ist bei
diesem Entlüften ein bedeutend stärkeres Evakuieren erforderlich als beim Entlüften
lediglich einer Gießform. Bei einer Gießform beschränkt sich das Entlüften auf die
mehr oder minder porige Oberfläche der Gießform, bei einer Hochspannungswicklung
dagegen müssen Lufteinschlüsse, aber auch Feuchtigkeitseinschlüsse, auch aus dem
tiefsten Inneren der Wicklung herausgesogen werden, denn jedes etwa in der Wicklung
zurückbleibendes Luftbläschen führt beim Anlegen von Hochspannung an die Wicklung
zu Glimmerscheinungen, die die Wicklung in kurzer Zeit zerstören können. Wenn man
aber einen so starken Unterdruck, wie er hierfür erforderlich ist, in dem gleichen
evakuierbaren Raum erzeugen will, der anschließend auch für den Gießvorgang verwendet
wird, so ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten dadurch,
daß das
Gießharz od. dgl., und insbesondere der Härter, einen nicht unerheblichen Dampfdruck
hat, der die Herstellung eines genügend hohen Vakuums unmöglich macht. Die Folge
ist, daß im Vakuum das Gießharz-Härter-Gemisch an Härter verarmt, und daß durch
das Verdunsten des Härters eine richtige Einstellung des Gemisches erschwert wird.
Der verdampfte Härter und das verdampfte Gießharz schlagen sich überall nieder,
und dieser Niederschlag geht bei hohem Vakuum wieder in Dampf über, wodurch das
Herstellen und Aufrechterhalten eines genügend hohen Vakuums weiter verzögert und
erschwert wird. Außerdem verunreinigen diese Niederschläge die Vakuumpumpe und die
anderen Teile der Evakuierungsvorrichtung, wenn man sie nicht abfiltert.
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So verlockend es also ist, beim Isolieren von Hochspannungswicklungen
den Entlüftungsvorgang und den Gießvorgang in ein und demselben evakuierbaren Raum
durchzuführen, um damit nicht nur die Gießform, sondern auch die Wicklung in der
Zwischenzeit zwischen dem Entlüftungsvorgang und dem Gießvorgang im evakuierten
Zustand vor erneutem Luft- und Feuchtigkeitszutritt geschützt erhalten zu können,
so scheitert dies an der praktischen Durchführbarkeit.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die vorgenannten, erwünschten
Vorteile dennoch erzielbar sind, aber mit einer Anlage, die sich von dem bisher
Bekannten grundsätzlich abwendet. Die Erfindung bezieht sich also auf eine Anlage
zum unter Vakuum durchzuführenden Isolieren von Hochspannungswicklungen mit mit
Härterzusatz und gegebenenfalls Füllstoffen vermischtem Gießharz oder anderem Kunststoff
unter voraufgehender Entlüftung der Wicklungen mittels Vakuum; erfindungsgemäß ist
diese Anlage aber dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei miteinander durch eine
Schleuse verbundenen, von der Wicklung nacheinander zu durchwandernden Kammern besteht,
von denen die erste Kammer für das Entlüften der Wicklungen mittels Vakuum und die
zweite Kammer für das Isolieren der Wicklungen unter Vakuum eingerichtet ist. Eine
solche Anlage ist also als ein Zweikammersystem aufgebaut, während der bei dem erwähnten
bekannten Verfahren anzuwendende evakuierbare Raum demgegenüber ein Einkammersystem
darstellt.
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Bei der Anlage nach der Erfindung kann das zum Entlüften der Hochspannungswicklungen
erforderliche hohe Vakuum in der zur Vorbereitung dienenden Kammer ohne weiteres
in ausreichendem Maße hergestellt und aufrechterhalten werden, da in dieser Kammer
Gießharz und Härter niemals vorhanden sind. Die Evakuierungsvorrichtung für diese
Kammer ist einem Niederschlag der genannten Stoffe nicht ausgesetzt und braucht
deshalb auch keine besondere Schutzvorrichtung. Aus den angegebenen Gründen kann
in dieser Kammer ein so hohes Vakuum hergestellt werden, daß die vorzubereitenden
Körper völlig getrocknet und entgast werden. In der zweiten Kammer dagegen, in der
keine Entgasung und Trocknung unter entsprechend hohem Vakuum vorgenommen wird,
kann das Vakuum dem Dampfdruck des Gießharzes und des Härters angepaßt werden. Das
Vakuum braucht also hier nicht so hoch zu sein. Die zweite Kammer kann mit einer
Härteratmosphäre arbeiten, d. h., man kann der Kammer Härterdämpfe zuführen, die
nicht dem zu verarbeitenden
Kunstharz-Härter-Gemisch entstammen, und man kann dadurch
eine Verarmung des Gemisches an Härter verhüten, mit der Folge, daß das einmal richtig
eingestellte Mischungsverhältnis auch bei der Verarbeitung erhalten bleibt. Die
Evakuierungsvorrichtung für die zweite Kammer kann einfacher sein, weil sie ein
nicht so hohes Vakuum herstellen muß wie die der ersten Kammer, und sie kann durch
Abscheider, Filter od. dgl. leicht gegen störende Gießharz- und Härter-Niederschläge
geschützt werden.
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Die zwischen den beiden Kammern eingeschaltete Schleuse jedoch verhütet,
daß die vorbehandelten Körper mit der Außenluft und mit Feuchtigkeit in Berührung
kommen und daß die Härter- und Gieß harzdämpfe in die Kammer für die Vorbehandlung
der Körper gelangen. Unter Umständen kann der Schleusenraum, bevor er wieder mit
dem höheren Vakuum in Verbindung gebracht wird, noch mit Gas, vorzugsweise heißem
Gas, durchgespült und anschließend evakuiert werden. Bei der Aufteilung in die zwei
Kammern und die Schleuse kann die Anlage auch mit Fördermitteln für ein kontinuierliches
Ein-und Ausbringen der Hochspannungswicklungen versehen werden.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Anlage nach der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt eine Anlage für nicht kontinuierlichen, F i g. 2 für
kontinuierlichen Betrieb.
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Der Einfachheit halber sind die Vakuumpumpen, ihre Zuleitungen, die
Ventile, etwaige Heizvorrichtungen, Förder- und Dichtungsvorrichtungen nicht mitgezeichnet.
list die erste Kammer, II die zweite Kammer. Die beiden Kammern haben Türen 1 und
1' und Anschlüsse 2, 3 für eine Vakuumvorrichtung. Sie sind durch die Schleusenkammer
4 mit Türen 5, 6 und einem Anschlußstutzen 7 für Evakuierung, Gasspülung od. dgl.
miteinander verbunden.
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Durch die gestrichelte Doppellinie 8 ist jeweils angedeutet, daß zwischen
der Evakuierungsvorrichtung und der betreffenden Kammer ein Abscheider, Filter od.
dgl. eingeschaltet sein soll. Die Kammer II hat verschiedene Vorkammern, eine durch
9 evakuier-und heizbare Kammer III für das Gießharz, eine durch 10 evakuierbare
Kammer IV für den Härter und eine durch 11 evakuierbare Kammer V für Quarzmehl oder
einen anderen Füllstoff, die noch eine Vorkammer VI zum Glühen und Entgasen dieses
Stoffes haben kann. Die Kammern III und IV führen zu einer Mischkammer 12 für Harz
und Härter, die entsprechende Mischdüsen, Rührwerke od. dgl. enthalten kann. Eine
weitere Mischkammer 13 dient zum Mischen des Harzes bzw. Harz-Härte-Gemisches mit
Füllstoff, falls eine vorherige Durchmischung erforderlich ist. Gewünschtenfalls
kann der Füllstoff auch für sich dem zu vergießenden Körper 14 zugegeben werden.
Das einmal mit Härter vermischte Gießharz wird auf kürzestem Wege, vorzugsweise
ohne Wandberührung, dem zu vergießenden Teil zugeführt, also beispielsweise in Form
freier Strahlen 15, wie es an sich bekannt ist. Die Kammern sind sämtlich mit Heizvorrichtungen
versehen, deren Temperatur geregelt werden kann.
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Die unerläßlichen Bestandteile der Anlage sind die Kammern I und
II und die Schleusenkammer 4 dazwischen; nur diese drei werden von den mit dem Gießharz
od. dgl. zu isolierenden Hochspannungswicklungen durchwandert. Alle anderen aufgeführten
Kammern und Behälter sind Zubehörteile der Anlage.
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Die Anlage arbeitet folgendermaßen: Es sollen beispielsweise Wicklungen
von Spannungswandlern unter Zuhilfenahme von Formen mit Gießharz vergossen werden.
Die Formkästen sind durch 14 angel deutet. Nach Öffnung der Tür 1 der Kammer 1 wird
diese mit Kästen beschickt, in die die zu vergießenden Wicklungen eingesetzt sind.
In die Kammer III wird Gießharz, in die Kammer IV Härter und in die Kammer VI Quarzmehl
eingefüllt. Anschließend wird die Kammer 1 verschlossen und evakuiert. Entsprechendes
gilt für die anderen Kammern. Die Kammern I und V, gegebenenfalls auch VI, erhalten
ein höheres Vakuum als die übrigen Kammern. Nach Aufheizung wird der Kasteninhalt
in der Kammer 1 mehr und mehr entgast und getrocknet. Entsprechendes gilt für das
Quarzmehl, das beispielsweise in der Kammer VI zuvor noch auf etwa 400 bis 7000
C geglüht wird, bevor es in die Kammer V wandert.
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Durch Heizung und gegebenenfalls Umrühren wird das Gießharz in der
Kammer III gaslos, trocken und dünnflüssig. Entsprechendes gilt für den Härter in
der Kammer IV. Nach einer bestimmten Vorbereitungszeit werden die Kästen 14 einzeln
oder gruppenweise durch die Schleuse 4 aus der Kammer I in die Kammer II gebracht.
Dabei werden die Türen 5, 6 entsprechend geöffnet und geschlossen. Vor jeder Wiederöffnung
der Tür 5 kann die Schleusenkammer 4, gegebenenfalls nach vorheriger Gasspülung
zur Entfernung der Härterdämpfe, auf das Vakuum der Kammer I gebracht werden.
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In der Kammer II werden die Kästen 14 im Freistrahlverfahren vollgegossen,
indem sie entweder aus der Mischkammer 12 ein Gießharz-Härter-Gemisch oder aus der
Mischkammer 13 ein solches Gemisch mit Füllstoffzusatz erhalten.
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Wenn der letzte Kasten 14 aus der Kammer 1 in die Kammer II hinübergeschleust
ist, wird das Vakuum in der Kammer I aufgehoben, die Kammer wird durch die Tür 1
neu beschickt, wieder verschlossen, aufgeheizt und dann neu unter Vakuum gesetzt.
Nach dem Vergießen der Kästen und nach entsprechender Nachbehandlung im Vakuum wird
das Vakuum in der Kammer II aufgehoben, die Tür 1' geöffnet und die Kästen herausgenommen.
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Sie können anschließend zwecks weiterer Durchhärtung des Harzes noch
einem Ofen zugeführt werden.
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Anschließend wird auch die Kammer II wieder verschlossen und unter
Vakuum gesetzt.
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Falls die Füllung der Kästen nicht durch Fenster beobachtet werden
soll, kann man zwischen die Kammern III bis V und die Mischvorrichtungen 12, 13
und hinter diese in bekannter Weise Dosiervorrichtungen einschalten, um jeweils
genau eingestellte Stoffmengen vergießen zu können.
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Die Schleuse 4 kann als Drehschleuse, also zylindrisch, ausgeführt
sein. Die zylindrische Schleusenkammer hat nur auf einer Seite eine Öffnung, die
ja nach Drehwinkel verschlossen, mit der Kammer 1 oder mit der Kammer II in Verbindung
steht. Sie ist ähnlich wie ein Hahn dicht in einem Zylinder mit Ausschnitten für
die Kammer I und II drehbar.
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Zwecks Entlastung der Dichtungen kann man diese durch einen Vakuummantel
gegen die Außenluft abschirmen, so daß auf die Dichtungen betriebsmäßig nur die
Differenz der Vakuumdrücke in den Kammern I und II einwirkt. Am besten wird der
genannte Vakuummantel mit einer der beiden Kammern verbunden.
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Fig.2 zeigt im wesentlichen die gleiche Anordnung wie Fig. 1, jedoch
für kontinuierlichen Betrieb.
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Zu diesem Zweck ist der Kammer I eine Vorkammer 16 mit den Türen 161,
162 und mit den Evakuierungsstutzen 21 zum Einschleusen der Kästen 14 vorgeschaltet.
Entsprechend ist der Kammer II eine Schleusenkammer 17 mit den Evakuierungsstutzen
21 und den Türen 171, 172 nachgeschaltet. Diese Schleuse dient zum Herausführen
der ausgegossenen Kästen. Die Kammern 16, 17 sowie 4 haben zwecks Entlastung der
Dichtungen Vakuummäntel 18 bis 20, die mit der benachbarten Kammer verbunden sind.
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In der Kammer II ist außerdem noch eine Schale 22 angeordnet, die
aus der Kammer W mit Härter gefüllt werden kann. Durch Verdampfen des Schaleninhaltes
ergibt sich in der Kammer II eine Härteratmosphäre, die eine Verarmung des Gießharz-Härter-Gemisches
an Härter verhütet.
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Eine besondere Erläuterung der Wirkungsweise dieser kontinuierlich
arbeitenden Vorrichtung dürfte sich erübrigen. Um die Vakua in den Kammern 1 und
II möglichst wenig zu stören, wird jeweils vor der Öffnung der Schleusentüren 162,
171 in den Schleusenkammern 16, 17 mit jedem Durchgang eines Kastens erneut ein
Vakuum hergestellt.