DE1275274B - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Giessharz-Formstoff isolierten elektrischen Hochspannungsdurchfuehrungen mit in der Isolation eingebetteten elektrisch leitenden Einlagen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B 29c

Deutsche Kl.: 39 a2 - 5/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 75 274.8-16 (C 36864)

13. September 1965

14. August 1968

Bekanntlich werden in elektrischen Isolierkörpern zur Steuerung der elektrischen Felder Kondensatoreinlagen eingebaut. Diese bestehen aus metallischen Körpern in Form von Blechen, Folien, Geflechten oder Beschichtungen.

Bei Erstellung von Isolierkörpern im kontinuierlichen Wickelverfahren besteht bei der Fixierung der Kondensatorbeläge keine Schwierigkeit; hingegen müssen bei Isolierkörpern aus Gießharzen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die Kondensatorbeläge auf den gewünschten Platz zu bringen und zu fixieren.

Es ist bekannt, in zylindrischen Gießharzkörpern Kondensatorbeläge auf die Art anzubringen, daß man auf die Oberfläche von Rohren, mit verschiedenen Durchmessern, mittels eines leitenden Lackes Kondensatorbeläge aufbringt, die Rohre ineinanderschachtelt und die Zwischenräume im Vakuum vergießt. Dieses Verfahren ist aber sehr zeitraubend, und infolge schlechter Haftung an den Trennflächen der Rohre mit der nachträglich eingefüllten und gehärteten Vergußmasse ergeben sich hohe Ausschußzahlen bei der Fertigung, da diese Durchführungen bei der Betriebsspannung nicht ionisationsfrei sind.

Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, daß man im Schleuderverfahren, von außen beginnend, zuerst ein Rohr schleudert, dessen Innendurchmesser dem gewünschten Durchmesser der Kondensatoreinlage entspricht. Dieses Rohr wird in der Form angeliert, darauf wird der auf diesem Durchmesser vorgesehene Kondensatorbelag mit Gießharzmasse imprägniert und in das Rohr fixiert. Nach dem Anhärten werden die weiteren Einlagen von außen nach innen aufgebaut. Bei diesem bekannten Verfahren wirkt sich der Umstand nachteilig aus, daß Schleuderverfahren aufwendig sind und es hierbei außerdem schwierig ist, die gewünschten Durchmesser genau einzuhalten.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gießharz-Formstoff isolierten elektrischen Hochspannungsdurchführungen, bei welchen in der Isolation zumindest ein den Leiter konzentrisch umschließender Zylinder eingebettet ist, wobei zur Herstellung dieser Durchführung Leiter und Zylinder innerhalb der Gießform vorfixiert werden.

Bei bekannten Verfahren dieser Art erfolgt die Vorfixierung der elektrisch leitenden Einlagen mittels elektrisch isolierender Distanzkörper, beispielsweise Wellpapier, die mit eingegossen werden. Dieses Verfahren ist relativ einfach, hat jedoch den Nachteil, daß nach dem Aushärten zwischen den Distanzkörpern und dem umgebenden Gießharz-Formstoff

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von
Gießharz-Formstoff isolierten elektrischen
Hochspannungsdurchführungen mit in der
Isolation eingebetteten elektrisch leitenden
Einlagen

Anmelder:

CIBA Aktiengesellschaft, Basel (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. O. Stapf, Patentanwalt,

8000 München 2, Hilblestr. 20

Als Erfinder benannt:

Hermann Brennecke, Münchenstein (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 17. September 1964 (12106)

feine Spalte entstehen. Im Betrieb sind diese Spalte oft schon nach kurzer Zeit die Ursache von elektrischen Durchschlägen infolge Ionisation. Aus diesem Grund sind auch schaumplastikisolierte elektrische Durchführungen für den Hochspannungseinsatz ungeeignet.

Bei Verwendung saugfähiger Distanzkörper, wie Papier od. dgl., ist wohl die Gefahr einer Spaltbildung geringer, doch bilden auch derartige Distanzkörper Unstetigkeitsstellen im Dielektrikum und verschlechtern in der Regel die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die Hochspannungsfestigkeit.
Die Nachteile der bekannten Herstellungsverfahren werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Vorfixierung in zwei Stufen erfolgt, zuerst mittels einer wieder abziehbaren Haltevorrichtung, wonach körniger Füllstoff zumindest in solcher Menge in die Gießform eingebracht wird, daß die Einlage in diesem Füllstoff festsitzt, und daß danach die Haltevorrichtung aus der Form zurückgezogen wird, wobei gleichzeitig oder anschließend die Auffüllung des noch freien Raumes, insbesondere des vorher von der Haltevorrichtung eingenommenen Volumens mit Füllstoff erfolgt und hierauf die Gießharzmasse in die Form bzw. den Füllstoff eingebracht und ausgehärtet wird.

809 590/438

Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens, bestehend aus einer Gießform und Mittel zur konzentrischen Vorfixierung von Leiter und Zylinderbelägen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Haltevorrichtung für die Vorfixierung der leitenden Zylinderbeläge durch einen Satz konzentrisch und verschiebbar ineinanderpassender Rohre gebildet ist, die über einen Teil ihrer Länge in der Wandstärke zumindest um die Wandstärke der Zylinderbeläge verjüngt sind, wobei das innerste Rohr mit seinem Innendurchmesser verschieblich auf den Leiter paßt.

Zur Positionierung eines einzigen Zylinders wird als Haltevorrichtung nur ein einziges Rohr verwendet, beispielsweise das innerste Rohr des vorstehend bebeschriebenen Satzes, das mit seinem Innendurchmesser verschiebbar auf den Leiter und mit seinem Außendurchmesser gleichfalls verschiebbar in den Zylinder paßt. Dieses Zentrierrohr wird mit dem aufgeschobenen Zylinder auf den vorher im Boden der Gießform fixierten Leiter geschoben und nach dem Einbringen zumindest der zur Fixierung erforderlichen Mindestmenge Füllstoff abgezogen.

Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Hochspannungsdurchführung zeichnet sich dadurch aus, daß der Gießharz-Formstoff einen hohen Füllstoffgehalt aufweist und daß sich in diesem Fonnstoff zwischen dem Leiter und den metallischen Einlagen keine Fremdkörper (Distanzelemente) befinden.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert, welche die erfindungsgemäße Positionierung und Vorfixierung zylindrischer Kondensatoreinlagen bei der Herstellung einer elektrischen Durchführung bzw. die hierzu verwendete Einrichtung im Axialschnitt zeigt.

Der dargestellte Zustand wurde wie folgt hergestellt: Zunächst wurde der Leiter 1 im Boden 3 der Gießform 2 fixiert. Der Zylinder 4 wurde auf das erste Zentrierrohr S und dieses anschließend auf den Leiter 1 geschoben. Danach wurde die Gießform bis zum Niveau TVl mit Füllstoff F gefüllt, wodurch der Zylinder 4 ausreichend im Füllstoff fixiert ist. Anschließend wurde das zweite Zentrierrohr 6 mit dem vorher aufgeschobenen Zylinder 7 über das erste Zentrierrohr 5 geschoben und Füllstoff F bis zum Niveau N2 aufgefüllt, wodurch auch der Zylinder 7 ausreichend im Füllstoff fixiert ist. Bei mehr als zwei Zylindern wird ein gleicher Vorgang entsprechend oft wiederholt.

Der äußerste Zylinder 8 mit den radialen Buchsen 9, die in der fertigen Durchführung Potentialanschlüsse bilden, wird vorzugsweise vor dem ersten Zentrierrohr5 in die Gießform! eingebracht und mittels der Schrauben 10 befestigt und zentriert.

Von der dargestellten Phase ausgehend, wird gemaß einer ersten Variante die Form 2 vollständig mit Füllstoff aufgefüllt. Danach werden die Zentrierrohre 5, 6 abgezogen, weiterer Füllstoff F nachgefüllt, bis der vorher durch die Zentrierrohre eingenommene Raum ausgefüllt ist, und dann die Gießharzmasse eingebracht. Diese Variante gelangt bei Zylindern mit füllstoffundurchlässigen Wänden in der Regel zur Anwendung.

Gemäß einer zweiten Variante werden die Zentrierrohre 5, 6 im gleichen Tempo ausgezogen, wie das Niveau des Füllstoffs F angehoben wird, wobei die unteren Enden der Zentrierrohre stets knapp oberhalb des Füllstoffniveaus gehalten werden. Diese zweite Variante gelangt vor allem bei Zylindern mit einer füllstoffdurchlässigen perforierten, geflecht-oder gitterartigen Wand zur Anwendung. Die Öffnungen in den Zylinderwänden sollen hierbei größer sein als der größte Korndurchmesser des Füllstoffs, um jede Siebwirkung zu vermeiden.

Die in den Buchsen 9 des äußersten Zylinders 8 sitzenden Zentrierschrauben 9 werden erst zurückgezogen, wenn die eingebrachte Gießharzmasse zumindest angeliert hat. Hierdurch wird sichergestellt, daß keine Gießharzmasse in diese Buchsen eindringen kann, die, wie bereits erwähnt, als Potential-, insbesondere Erdanschlüsse dienen.

Der Leiter 1 wird vor seinem Einsatz in die Gießform vorzugsweise wie folgt vorbehandelt: Am oberen Ende wird ein kurzes Stück 11 von etwa 5 bis 10 cm Länge aufgerauht und entfettet. Der restliche Teil des Leiters wird anschließend mit einem Trennmittel, beispielsweise Siliconöl überzogen. Auf diese Trennmittelschicht 12 und das Leiterstück 11 wird dann ein elektrisch leitender Belag 13, beispielsweise eine Silberschicht, aufgebracht. Ein derart vorbehandelter Leiter ist längs des aufgerauhten und entfetteten Stückes 11 fest und gasdicht mit dem Gießharz-Formstoff verbunden. Auf der übrigen Strecke werden Längsdehnungsdifferenzen zwischen Leiter 1 und Gießharz-Formstoff 8, die insbesondere bei spontanem Auftreten zur Zerstörung der Isolation führen können, nicht übertragen, da dort die Verbindung zwischen Leiter und Isolator gleitend ist. Der leitende Belag verhindert das Auftreten einer Ionisation in der Trennmittelschicht, da dieser Belag mit dem Leiterstück 11 elektrisch verbunden ist und somit beide Grenzflächen der Trennmittelschicht stets gleiches Potential aufweisen.

Die darstellungsgemäß verwendeten Zentrierrohre 5, 6 usw. passen mit ihren oberen Teilen 5 a bzw. 6 a usw. verschieblich ineinander und sind dort im Außendurchmesser derart vergrößert, daß darunter, zwischen den Rohren, Ringspalte 14 für die Aufnahme der Zylinder 4,7 entstehen. Die Zentrierrohre können oben auch durch vorspringende Führungen an ihrem äußeren Umfang gegenseitig geführt sein.

Vorzugsweise gelangen zur Fixierung grobkörnige Füllstoffe, insbesondere Quarz, Calcit usw. mit einer maximalen Korngröße von 1,2 bis 1,5 mm und härtbare Gießharzmassen mit Füllstoff, insbesondere auf Epoxydharz- oder Polyesterharzbasis zur Anwendung. Die Gießharzmasse kann einen weiteren Füllstoff enthalten, dessen mittlere Korngröße kleiner ist als ein Fünftel, insbesondere etwa gleich ein Hundertstel der mittleren Korngröße des zur Fixierung verwendeten Füllstoffs. Dadurch kann der Füllstoff gehalt so weit gesteigert werden (auf 70 bis 80 Volumprozent), daß in der fertigen Durchführung der Isolierstoff etwa den gleichen Wärmedehnungskoeffizienten aufweist wie der Leiter und die Metalleinlagen.

Der eigentliche Gießvorgang erfolgt je nach Bedarf unter Anwendung von Druck und Vakuum. Hierzu wird die mit Füllstoff gefüllte Gießform auch oben verschlossen, gegebenenfalls evakuiert (1 mm Hg) und mit Inertgas (z. B. CO₂) gefüllt und dieser Evakuier- und Füllvorgang ein- oder mehrmals wiederholt, wonach die Gießharzmasse gegebenenfalls unter Druck (10 atü) eingebracht wird. Hierzu sind im Boden und Deckel der Form entsprechende Anschlüsse vorgesehen, über welche die Gießform an

eine geeignete Gießeinrichtung angeschlossen werden kann (nicht dargestellt). Danach erfolgt die Härtung unter den für die jeweilige Harz-Härter-Mischung vorgeschriebenen Bedingungen.

Besonders günstige Ergebnisse, sowohl in bezug auf das Herstellungsverfahren als auch im Hinblick auf die elektrischen Eigenschaften der fertigen Hochspannungsdurchführung ergeben die in den folgenden Beispielen angeführten Gießharzmassen und Füllstoffe.

Beispiel 1 Beispiel 3

und einem Vakuum von 1 mm Hg 290 Gewichtsteile eines Calcits mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 5 Mikron beigegeben und etwa 1 Stunde weitergerührt. Der auf diese Weise erhaltenen Masse 5 wurde nach Abkühlung auf Raumtemperatur und Brechen des Vakuums 12 Gewichtsteile eines Alkoholate, hergestellt durch Umsetzen von 0,82 g Natrium mit 100 g 3-Hydroxymethyl-2,4-dihydroxypentan, beigegeben. Die Gießharzmasse war somit ίο gebrauchsfertig.

Claims (9)

Patentansprüche: Zum Vorfixieren der Zylinder und Auffüllen der Gießform: getrocknete Quarzsandmischung, bestehend aus einem Gemisch von Körnern zwischen 0,5 bis 2,0 mm Partikelgröße. Gießharzmasse folgender Zusammensetzung: 100 Gewichtsteile eines bei Raumtemperatur flüssigen Polyglycidylätherharzes mit einem Epoxygehalt von 5,3 Epoxydäquivalent pro 1 kg (hergestellt durch Umsetzung vonEpichlorhydrinmitBis-[4-oxyphenyl]-dimethylmethyn in Gegenwart von Alkali) und 100 Gewichtsteile eines bei Raumtemperatur flüssigen und modifizierten Gemisches von Polycarbonsäureanhydriden als Härtungsmittel wurden unter Rühren bei einer Temperatur von 80 bis 100° C und einem Vakuum von 30 mm Hg 300 Gewichtsteile eines Calcits mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 5 Mikron beigegeben und etwa 1 Stunde weitergerührt. Der auf diese Weise erhaltenen Masse wurde nach Abkühlung auf Raumtemperatur und Brechen des Vakuums 1,7 Gewichtsteile Tris-(dimethylaminomethyl)~phenol als Beschleuniger und 10 Gewichtsteile eines als Polypropylenglykol P 425 im Handel bekannten Polypropylenglykols vom durchschnittliehen Molekulargewicht 425 beigegeben. Die Gießharzmasse war somit gebrauchsfertig. Beispiel 2 Zum Vorfixieren der Zylinder und Auffüllen der Gießform: Quarzsandmischung wie Beispiel 1. Gießharzmasse folgender Zusammensetzung: 100 Gewichtsteile eines bei Raumtemperatur flüssigen Polyglycidylätherharzes mit einem Epoxygehalt von 5,3 Epoxydäquivalent pro 1 kg (hergestellt durch Um-Setzung von Epichlorhydrin mit Bis-[4-oxyphenyl]-dimethylmethan in Gegenwart von Alkali) und 80 Gewichtsteile des bei Raumtemperatur festen Hexahydrophthalsäureanhydrids als Härtungsmittel wurden unter Rühren bei einer Temperatur von 80 bis 100° C und einem Vakuum von 1 mm Hg 250 Gewichtsteile eines Calcits mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 5 Mikron beigegeben und etwa 1 Stunde weitergerührt. Der auf diese Weise erhaltenen Masse wurde nach Abkühlung auf Raumtemperatur und Brechen des Vakuums 1 Gewichtsteil Tris-(dimethylamino-methyl)-phenol als Beschleuniger beigegeben. Die Gießharzmasse war somit gebrauchsfertig. 60 Zum Vorfixieren der Zylinder und Auffüllen der Gießform: Quarzsandmischung wie Beispiel 1. Gießharzmasse folgender Zusammensetzung: 100 Gewichtsteile 9-(3,4 epoxycyclohexyl)-2,3-epoxy-8,10-dioxaspiroundecan und 95 Gewichtsteile Hexahydrophthalsäureanhydrid als Härtungsmittel wurden unter Rühren bei einer Temperatur von 80 bis 100° C

1. Verfahren zur Herstellung von Gießharz-Formstoff isolierten elektrischen Hochspannungsdurchführungen, bei welchen in der Isolation zumindest ein den Leiter konzentrisch umschließender leitender Zylinder eingebettet ist, wobei zur Herstellung Leiter und Zylinder vor dem Einbringen der Gießharzmasse innerhalb der Gießform vorfixiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorfixierung in zwei Stufen erfolgt, zuerst mittels einer wieder abziehbaren Haltevorrichtung, wonach körniger Füllstoff zumindest in solcher Menge in die Gießform eingebracht wird, daß die Einlage in diesem Füllstoff festsitzt, und daß danach die Haltevorrichtung aus der Form zurückgezogen v/ird, wobei gleichzeitig oder anschließend die Auffüllung des noch freien Raumes, insbesondere des vorher von der Haltevorrichtung eingenommenen Volumens mit Füllstoff erfolgt und hierauf die Gießharzmasse in die Form bzw. den Füllstoff eingebracht und ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießharzmasse einen weiteren Füllstoff enthält, dessen Korngröße kleiner ist als ein Fünftel, insbesondere etwa gleich ein Hundertstel der Korngröße des zur Fixierung verwendeten Füllstoffs.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Haltevorrichtung ein Zentrierrohr verwendet wird, das mit seinem Innendurchmesser verschiebbar auf den Leiter und mit seinem Außendurchmesser gleichfalls verschiebbar in den Zylinder paßt, wobei dieses Zentrierrohr mit dem aufgeschobenen Zylinder auf den vorher im Boden der Gießform fixierten Leiter geschoben wird und nach dem Einbringen zumindest der zur Fixierung erforderlichen Mindestmenge Füllstoff abgezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur konzentrischen Positionierung von zwei oder mehreren Zylindern gestaffelter Längen für jeden Zylinder ein passendes Zentrierrohr verwendet wird, welche Zentrierrohre in bezug auf ihre Gebrauchslage oben verschieblich ineinanderpassen und dort im Außendurchmesser derart vergrößert oder mit vorspringenden Führungen versehen sind, daß darunter, zwischen den Rohren, Ringspalte für die Aufnahme der Zylinder entstehen, wobei zur Fixierung der Zylinder im Füllstoff zuerst das innerste Zentrierrohr mit dem aufgesetzten längsten Zylinder auf den zuvor im Boden der Form fixierten Leiter aufgeschoben und anschließend so viel Füllstoff in die Form eingebracht wird, daß dieser erste Zylinder festsitzt, jedoch das Füllstoffniveau tiefer ist als das untere Ende des am nachfolgend

eingeschobenen Zentrierrohr sitzenden zweiten Zylinders zu liegen kommt, nach dessen Einschieben der gleiche Vorgang so oft wiederholt wird, bis der äußerste, kürzeste Zylinder im Füllstoff festsitzt, wonach alle Zentrierrohre abgezogen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vorfixierung, insbesondere perforierter, geflecht- oder gitterartiger Zylinder das bzw. jedes Zentrierrohr im angenähert gleichen Tempo abgezogen wird, wie das Niveau des Füllstoffs angehoben wird, wobei das untere Ende des bzw. jedes Zentrierrohrs stets knapp oberhalb des Füllstoffniveaus gehalten wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzubettenden Zylinder in an sich bekannter Weise eine perforierte, geflecht- oder gitterartige Wand aufweisen, wobei die Querschnitte der Wandöffnungen größer sind als der größte Korndurchmesser des Füllstoffs.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Positionierung eines Zylinders mit radialen, die Gießformwand berührenden Buchsen die Haltevorrichtung für diesen Zylinder durch Zentrierschrauben gebildet ist, die durch die Gießformwand hindurch in die Buchsen schraubbar sind und vorzugsweise erst nach dem Angelieren oder Aushärten der Gießharzmasse zurückgezogen werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Zylinder mit flanschartig verdickten Rändern eingebettet werden.

9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus einer Gießform und Mittel zur konzentrischen Vorfixierung von Leiter und Zylinderbelägen, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung für die Vorfixierung der leitenden Zylinderbeläge durch einen Satz konzentrisch und verschiebbar ineinanderpassender Rohre gebildet ist, die über einen Teil ihrer Länge in der Wandstärke zumindest um die Wandstärke der Zylinderbeläge verjüngt sind, wobei das innerste Rohr mit seinem Innendurchmesser verschieblich auf den Leiter paßt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 204773.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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