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Verfahren zum Erzeugen eines allseitig geschlossenen Schutzmantels,
insbesondere für elektrische Schaltteile
Die Erfindung betrifit ein Verfahren und
Anordnuagen zum Erzeugen eines allseitig hermetisch aligeschlossenen Schutzmantels,
vorzugsweise für elektrische Schaltteile, wie z.B. Wickelkondensatoren od. dgl.
zu welchem Zweck ein thermoplastisclles Material unter Druckeinwirkung in einer
Form aufgebracht wird. Dadurch sind nach diesem Verfahren mit einem Schutzmantel
versehene elektrische Schaltteile geschützt.
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Beim Erzeugen von sich unter Verwenden von thermoplastischen Materialien
z. B. um elektrische Schaltungselemente herum unter Druckeinwirkung ausbildenden
Mänteln besteht die Schwierigkeit, diese in ihrer Wandstärke gleichbleibend über
den gesamten LTmfang herzustellen.
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Nimmt man als beispielhaftes Anwendungsgebiet aus der Elektrotechnik
die bei sogenannten Wickelkondensatoren auftretenden Bedürfnisse, so macht es sich
gerade bei in der Hochfrequenz zur Anwendung gelangenden Kondensatoren dieser Art
von kleinen Abmessungen sehr nachteilig bemerkbar, wenn die zugleich hochisolierende
Eigenschaften besitzenden Schutzmäntel um die Kondensatorwickel herum in der Wandstärke
verschieden aus fallen. Dieser Nachteil ergibt sich zwangsläufig im Zusammenhang
mit den bisher bekannten Herstellungsverfahren derartiger Isolierschutzmäntel.
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Bekanntlich werden bei im allgemeinen aus Papier und Metallfolien
gewickelten Kondensatoren derartig isolierende Mäntel aus thermoplastischem
Material
unter Druckeinwirkung in einer Form aufgebracht, nachdem der Kondensatorwickel zunächst
einer Vakuumbehandlung unterworfen und anschließend unter Ausschluß von Luft mit
Wachs oder einem ähnlichen Imprägniermittel getränkt ist. Nach dem Erhärten des
Tränkungsmittels enthalten die Kondensatorwickel keine Luft mehr. Das Umspritzen
der so vorbehandelten Kondensatorwickel hat den Zweck, das nachträgliche Eindringen
von Luft und Feuchtigkeit in die Wickel und mechanische Beschädigungen zu verhindern.
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Bei den bisher bekannten Herstellungsverfahren besteht die Gefahr,
daß sich unter der Einwirkung des z. B. in die Form eingespritzten Mantelmaterials
der in der Form befindliche Wickelkondensator durch diesen Druck in seiner Lage
verändert.
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Die Wickel werden bisher in die Form zum Bilden des Schutzmantels
aus dielektrischem und zugleich thermoplastischem Material, z.B. Polystyrol, derart
eingelegt, daß sie innerhalb dieser Form freihängend eingelagert sind, so daß die
thermoplastische Masse, unter Druckeinwirkung in die Form eingeführt, sich um den
ganzen Wickel herum anlegen soll. Hierbei ergibt es sich zwangsläufig, daß der Wickelkondensator
unter dem Materialdruck am Einfüllstutzen der Form gerade im ersten Augenblick der
Füllung in seiner vorgesehenen Lage verändert wird, da er einmal frei aufgehängt
ist und andererseits dem Druck des eingespritzten Materials kein wesentlicher Druck
entgegensteht. Die Folge hiervon ist, daß die sich ausbildenden Schutzmäntel in
der Wandstärke verschieden ausfallen, also sowohl hinsichtlich mechanischer Festigkeit
als auch, vielleicht noch schwerwiegender ins Gewicht fallend, in ihren elektrisch
isolierenden Eigenschaften unterschiedliche Werte aufweisen. Derart hergestellte
Wickelkondensatoren ergeben also in der Fertigung in ihren elektrischen Werten nicht
immer übereinstimmende Werte als auch in mechanischer Hinsicht viele Ausfälle, wobei
noch zusätzlich zu beachten ist, daß diese Kondensatoren sich auch schon rein äußerlich
der Form nach durch unsymmetrische Ausführung usw. unansehnlich unterscheiden.
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Die Erfindung geht im Gegensatz hierzu einen neuartigen Weg in der
Herstellung von allseitig geschlossenen, z.B. durch Spritzen aus thermoplastischem
Material erzeugten Schutzmänteln, wobei die aufgezeigten Mängel der bisherigen Verfahren
vermieden sind. Sie kennzeichnet sich wesentlich dadurch, daß zum Erzeugen eines
Schutzmantels von gleichmäßiger, sich über die gesamte Oberfläche eines einzuhüllenden
Teils, z. B. eines elektrischen Schaltelementes, ausbildender Wandstärke dieses
Schaltelement in mindestens zwei Arbeitsgängen jeweils nur zu einem Teil seiner
Oberfläche mit thermoplastischem Material umgeben wird, derart, daß immer nur das
im oberen Formkasten befindliche Teil des Schaltelementes umhüllt wird, während
das restliche Teil in der unteren Formhälfte jeweils fest aufliegt, Für das bereits
zitierte Anwendungsgebiet zum Herstellen eines Wickelkondensators ist durch Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens also wesentlich dafür gesorgt, daß der Wickel für
den Spritzvorgang des thermoplastischen Materials zum Bilden der Schutzhülle absolut
fest aufliegt, so daß also- gleichmäßige Wandstärken erzielbar sind und zudem, eng
hiermit verknüpft, die Kondensatorwerte gleichmäßig ausfallen. Das Verfahren nach
der Erfindung geht hiernach derart vor, daß im ersten Arbeitsgang nur das obenliegende
Teil des Wickelkondensators vom thermoplastischen Material umhüllt wird, während
das untere Teil mit seiner Oberfläche in eine Form fest eingelegt ist. Hiernach
wird dann in einem weiteren Arbeitsgang das bisher untenliegende Teil des Wickels
nach oben gewendet und nun seinerseits als Oberteil thermoplastisch umhüllt, während
das bereits im ersten Arbeitsgang umhüllte Teil nunmehr nach unten gewendet als
Unterteil eine feste Auflage erhält. Die Anordnung der Formkästen zum Ausüben des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist hierbei also derart, daß immer jeweils zwei Formkästen
im Zusammenwirken stehen, wobei der untere Kasten immer nur als-festes Auflager
dient, während lediglich im Oberteil eine Hülle von thermoplastischem Material um
den Wickel nur in einem Maße herum sich ausbildet, als der Wickel in den oberen
Formkästen hineinragt, der entsprechend der geforderten Wandstärke des zu bildenden
Mantels in seinen Abmessungen die jeweilige Wickelform größenmäßig überschreitet.
Die Anordnung der Formkästen erfolgt so, daß im ersten Arbeitsgang der untere, der
festen Einlagerung dienende Formkasten im Zusammenwirken mit einem oberen, mit Füllstutzen
zum Einführen des thermoplastischen Materials versehenen Kastenteil steht. Im daran
anschließenden Arbeitsgang wird das bisher als oberer Kasten benutzte Teil als Unterteil
verwendet, in welchem also das bereits umhüllte Teil des Wickels nunmehr fest einliegt,
während ein weiterer Formkasten mit Füllstutzen als Oberteil Verwendung findet,
in welchen nunmehr die noch nicht umhüllte, bisher unten die feste Auflage bildende
restliche Oberfläche des Wickels hineinragt. Dieses zweite Oberteil besitzt hierbei
entsprechende, die Wandstärke der Schutzhülle einschließende Abmessungen, so daß
zwischen dem Formkasten und dem Wickel ein mit Material auszufüllender Hohlraum
von der gleichen Abmessung wie das bereits gespritzte Mantelteil vorhanden ist.
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In einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
so vorgegangen werden, daß die Achse des jeweils mit einem Schutzmantel zu umgebenden
Teils, also beispielsweise beim Wickelkondensator, nicht in der Teilungsebene der
beiden Formhälften angeordnet wird. Diese Maßnahme soll mit unterstützend wirken,
daß der Wickel durch den Druck des in die Form eingespritzten Materials zusätzlich
in die untere Formhälfte hineingedrückt wird, so daß dessen feste Auflage jederzeit
gewährleistet ist. Es wird hierdurch ausgeschlossen, daß der Wickel sich unter Einwirkung
des Spritzmaterials aus der
unteren Formhälfte von seinem festen
Auflager al)-hel)t, so daß etwa thermoplastisches Material auch in die Unterform
einläuft. Dies hätte dann zur Folge, daß die Wandstärke des Schutzmantels wieder
ungleichmäßig ausfällt.
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Die Erfindung ist an Hand von Ausfüllrungsheispielell in den Abbildungen
im Schema in ihren wesentlichen Zügen wiedergegeben. Es zeigt Abb. I eine Anordnung
von Formkästen für das Verfahren nach der Erfindung im ersten Arbeitsgang im Mittenquerscllnitt,
Abb. 2 in einem Schnitt II-II zur Abb. I, Abb. 3 die Anordnung der Formhälften für
den zweiten Arbeitsgang im Mittenquerschnitt, Al)b. 4 in einem Schnitt IV-IV der
Abb. 3, Abb. 5 ein weiteres Ausftibrungsbeispiel mit Formkästen, deren Teilungsebene
nicht mit der Achse des zu umhüllendetl Teils zusammenfällt, im Mittenquerschnitt
und Abb. 6 in einem Schnitt VI-VI der Abb. , Abb. 7 die Anordnung der Formhälften
für den zugehörigen zweiten Nrbeitsgang im Mittenquerschnitt und Abb. 8 in einem
Schnitt VIII-VIII der )b. 7 In den Abl), I und 2 sind Spritzformhälften I und 2
zum Bilden eines Schutzmantels für einen Wickelliondellsator 3 nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren gezeigt. Die Teilungsebene 4 der Formhälften I, 2 verläuft hierbei durch
die Kondensatorwickelachse 5, wobei üblicherweise die Schaltungsdrähte 6 und 7 zu
beiden Seiten des Wickels 3 mit der Wickelachse zusammenfallend herausragen. Im
unteren Formkasten 2 liegt der Wickel 3 fest auf, während sein restlicher Teil in
die obere Formhälfte 1 hineinragt. Dieser Formkasten 1 ist der Form des Wickels
3 entsprechend unter Einheziehung der geforderten Wandstärken 8 etwas größer gehalten,
so daß die durch den Füllstutzen II im oberen Formkasten I eingeführte thermoplastische
Masse 12 sich entsprechend dieser Hohlform um das obere Teil des Wickels 3 ausbreitet
und hierdurch im ersten Arbeitsgang die oberen Mantelteile 8, g und g' des Wickels
3 gespritzt werden.
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Die Abb. 3 und 4 zeigen den folgenden zweiten Arbeitsgang zum LTmspritzen
der restlichen Mantelteile des Wickels 3. Für diesen Vorgang wird aus dem ersten,
in den Abb. I und 2 besdriebienen Arbeitsgang nur die Formhälfte I mit dem bereits
umspritzten Wickelteil benutzt, nunmehr allerdings als lTnterteil, so daß diese
Mantelteile 8, g und g' nunmehr die feste Auflage für denWickel3 im weiteren Arbeitsprozeß
bilden. Als Oberhälfte wird jetzt ein weiterer Formkasten 13 mit Füllstutzen 14
benutzt, in den die Masse 12 zum Erzeugen des Restmantels eingespritzt wird, so
daß sich im jetzigen Oherkasten 13 die Mantelteile I5, I6 und I6' ausbilden. Da
es sich um ein thermoplastisches Material handelt, verschweißen die Isolierhüllenhälften
bei diesem zweiten Spritzvorgang an der Nahtstelle miteinander, so daß der Kondensatorwickel
3 schließlich allseitig lücken-und porenlos von der Isolierstofthiille umgeben ist.
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Bei Anordnung der Teilungsebene dieser soeben beschriehenen drei
Formkästen I, 2 und 13 in der Wickelachse 5 wird also jeweils eine Hälfte des Wickels
3 in zwei Arbeitsgängen umspritzt, mit dem Ziel, daß der Wickel 3 während des Spritzvorganges
vollkommen fest liegt, da immer die untere Hälfte in einem entsprechenden Formkasten
fest aufliegt und nur jeweils die in den oberen Kasten hineinragende Wickelhälfte
umspritzt werden kann. Das Strangteil I2' des Spritzflusses 12 liegt hierbei jeweils
mit seiner Unterkante genau in der Mittenebene 4 des Wickels 3. Durch nicht vorhersehbaren
Verlauf des Spritzflusses 12, 12' kann es z.G. durch unsachgemäßen Verlauf der entsprechenden
sich in den Formkästen I bzw. I3 befindenden Kanäle für diesen Spritzfluß eintreten,
daß der verflüssigte Materialanteil gerade in Richtung derAchsenebene 5 nicht nur
den Halbzylinderraum oberhalb des Wickels 3 füllt, sondern sich einen Weg zwischen
Wickel 3 und der unteren Formhälfte sucht. Hierbei ist zu beachten, daß der aufgewendete
Spritzdruck verhältnismäßig groß ist. Um für größte Genauigkeit in der Fertigung
hierfür absolute Sicherheit zu geben, kann in weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens die Erzeugung derartiger Schutzmäntel so vor sich gehen, daß die Achse
5 des Wickels 3 nicht in der Teilungsebene der Formhälften liegt, sondern tiefer.
Hierdurch hat der Spritzfluß dann die Tendenz, den Wickel 3 fest in die untere Formhälfte
hineinzupressen.
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In den Abb. 5 his 8 ist diese abgewandelte Anordnung von entsprechenden
Formkästen gezeigt, wobei gleiche Teile der vorhergehenden Abbildungen mit gleichen
Bezugszeichen versehen sind. Für den ersten Arbeitsgang nach der Erfindung sieht
man in den Abb. 5 und 6 im Mittenquerschnitt einen oberen Formkasten 2I und einen
Unterkasten 22. Der Wickelkondensator 3 liegt hierbei im unteren Kasten 22 wieder
fest auf, während er mit seinem in den Oberkasten 21 hineinragenden restlichen Teil
mit dem über den Füllstutzen 23 eingeführten thermoplastischen Material umspritzt
wird. Die Teilungsebene 2+ der beiden Formkästen 2I, 22 liegt hierbei erfindungsgemäß
nicht in der Achse 5 des Wickels 3, sondern oberhalb der Wickelachse 5. Wie aus
Abb. 6 zu ersehen ist, wird also der Materialfluß23' denWickel 3 in die Unterform
22 pressen, also hiernach ein festes Auflager des Wickels 3 während des Spritzvorganges
zusätzlich unterstützen. Der Wickel 3 wird in diesem ersten Arbeitsgang mit einem
zylindrischen Teil 25 und den heiden Endteilen 26 und 27 umspritzt.
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Außerdem läuft das zylindrische Schalenteil 25 in kleine spitz zulaufende
Ansätze 28 und 28' aus, die sich aus der Formgebung des Unterkastens 22 zwangsläufig
ergeben, da dessen Teilungsebene zum Oberkasten 2I nach dem Gesagten über der Wickelachse
5 liegt, wonach also das halbzylindrische Formteil des Unterkastens 22 oberhalb
dieser Wickelachse 5 mit parallel liegenden Wandflächen auslaufen muß. Für den anschließenden
zweiten Arbeitsgang zum Bilden des restlichen Mantelteils
um den
Wickel 3 wird wieder der bisherige Oberkasten 21 nach den Abb. 7 und 8 als untere
Formhälfte verwendet und mittels eines weiteren Oberkastens 29 mit Füllstutzen 30
das restliche Wickelteil mit den verbleibenden Mantelteilen 3r, 32 und 32' umspritzt.
Beim Abheben der Formhälfte 22 nach Beendigung des ersten Arbeitsganges wird der
Wickel 3 durch den mit Spritzmasse gefüllten und mit dem bereits gefertigten Mantelteil
25 fest verbundenen Trichterkanal 23 und 23' festgehalten und nach Aufsetzen des
weiteren Oberkastens 29 für den zweiten Arbeitsgang in seiner Lage fixiert.