Gewickelter Isolator, insbesondere Durchführungs-Isolator der Kondensator-Type, sowie Verfahren zu seiner Herstellung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen gewickelten Isolator, insbesondere auf einen Durchführungsisolator der Kon- densatortype, und ausserdem auf ein Verfah ren zu seiner Herstellung.
Bekannte elektrische Isolatoren, z. B. sol che, die als Durchführungsisolatoren in Durchbrechungen geerdeter Mauern, Maschi nen, Vorrichtungen usw. verwendet sind, haben vielfach einen den Leiter einhüllenden Wickelkörper aus einer gut isolierenden Pa pier- oder Stoffbahn. Zumeist wird als Iso- lierbelag reines Zellulosepapier benützt, auf das eine Schicht aus Harz, Bakelit oder Schellack aufgebracht, oder das mit Isolier- harz imprägniert ist.
Beim Aufwickeln auf einen Dorn, der zum Beispiel später den Stromleiter bildet, wird der Wickelbelag zwecks weitgehendster D4ntfeuchtung über geheizte Walzen geführt. Die dabei erwei chende Harzschicht wird in einen klebrigen Zustand gebracht, so dass die Wickellagen in der Folge gut aneinander haften, was durch einen die Wickellagen anpressenden Druck unterstützt wird. Die Wickelkörper erhal ten bei Isolatoren der Kondensatortype iu verschiedenen Durchmesserabständen vonein ander angeordnete Einlagen dünner Metall folien in Blattform, die metallische Zylinder bilden.
Aus einer sehr grossen Anzahl Wik- kellagen erhält man den in Fig. 1 im Schnitt gezeichneten bekannten Durchführungsisola tor, bei welchem die auf den Dorn 1 gewik- kelte Papierbahn den Wickelkörper 2, die zwischen je zwei Wickellagen eingebrachten Metallfolien 3 dagegen den Kondensator bil den, und das Ganze in einem den Wickelhör per 2 umfassenden Flansch 4 festgehalten ist.
Aus konstruktiven Gründen hat das un tere Ende des Wickelkörpers im Durchmes ser verjüngte Abstufungen.-- Trotz sorgfältigster Fabrikation ist es fast unmöglich, ein vollständiges Verkleben aller Wickellagen zu erreichen, was unter anderem davon herrührt, dass Papier und Iso lierschicht nicht überall gleich dick sind und daher den Wickel keinen auf seiner ganzen Länge genau bleichen Durchmesser aufweist, damit also der idealen Walzenform verlustig geht.
Die Stellen geringeren Durchmessers werden beim Aufwickeln des Papiers ge wöhnlich zu wenig gepresst, es entstehen beim Wickeln dann oft schädliche Papierfalten. Selbst der genauest ausgeführte Wickelkör per erfährt bei der bekannten nachfolgenden Wärmebehandlung und anschliessenden Ab kühlung infolge der dabei auftretenden Wärmedilatation eine ungleichmässige Mate rialspannung. Die Folge davon ist ein ge legentliches Losreissen aneinander liegender Schichten und ein Abreissen einzelner Papier lagen.
Es bilden sich an den Zerstörungs stellen lunlzerartige Hohlräume 5, 6. die vor zugsweise an den meist schlecht eingeklebten Metallfolien auftreten und dort im Bereiche der grössten elektrischen Feldstärke liegen. In den Hohlräumen treten dann schon bei niedriger Spannung schädliche Entladungen auf, die sich dann, wenn die Hohlräume an den Endflächen des Wickels ausmünden, nicht selten nach aussen fortpflanzen. Die nunmehr zum Isolator Zutritt Habende Luft feuchtigkeit leistet dem Auftreten elektri scher Längsentladungen innerhalb des Wik- kels noch Vorschub.
In richtiger Erkenntnis dieser Unvoll- kommenheiten ist deren Behebung durch Verwendung eines Isolierrohres versucht worden, das mit grossem Kraftaufwand auf den gewickelten Isolierkörper geschoben wird und so die Z@'icl@ellagen ständig unter Druck hält.
Letzterer ist immerhin stark abhängig von der Differenz zwischen Wickeldurch inesser und Innendurchmesser des Isolier- rohres. Zudem erfordert das Einpassen und Aufbringen des Isolierrohres auf den Wickelkörper eine sehr schwierige Prä zisionsarbeit. -Man riskiert auch bei dem unter grossem Druck erfolgenden Auf schieben des Rohres eine Beschädigung der äussern Lagen des Wickelkörpers. Des halb ist es praktisch unmöglich geworden, auf einen sehr lang gewickelten Isolator ein Isolierrohr aufzuschieben.
Der mit dem auf- gepressten Isolierrohr erreichte Erfolg hat ausserdem den technischen Anforderungen nicht immer genügt, weil bei geringster Ab weichung des Wickeldurchmessers der vom aufgepressten Rohr herrührende Druck stel lenweise iingleeicli gross ist und das richtige Aufsitzen des Isolierrohres auf dein Wickel körper nicht nachprüfbar ist. Folglich ist das gute Gelingen hei diesem Arbeitsvorgang vom Zufall und der Geschicklichkeit der Ar beiter in hohem Masse abhängig.
Die geschilderten Nachteile sind bei dem Isolator gemäss der Erfindung dadurch ver mieden, dass der Isolierkörper aus mindestens zwei ineinander geschobenen Wickelkörpern besteht und einen dazwischen befindlichen Spalt aufweist, der mit einer erhärteten Iso liermasse, zweckinässigerweise mit einem iso lierenden Kitt, ausgefüllt ist, welche unter Druck stehend, die Wickellagen unter Span nung hält.
Nach dein Verfahren gemäss der Erfin dung zur Herstellung des Isolators wird die Füllmasse in plastischem Zustand unter Druck in den zwischen den ineinandergescho- benen Wickelkörpern befindlichen Spalt ein gebracht und bis zuni Erhärten unter Druck gehalten.
Im folgenden werden anhand der Fig. 2 der Zeichnung Ausführungsbeispiele des Iso- lators und des Verfahrens erläutert.
Der Isolator ist in Fig. ? iin Längsschnitt dargestellt, und zwar bezeichnet 7 den zen tralen Dorn, 8 den auf ihm sitzenden innern Wickelkörper finit vier den Kondensator bil denden Metallfolien !), und 10 den lose über geschobenen äussern Wickelkörper. Über die sen ist das Isolierrohr 11 geschoben. Die Füllmasse ist unter Druck in die zwischen innern und iiussei,n Wickel befindliche Spalte 12 eingebracht, welche koachsial zum Dorn 7 liegt.
Zwei stirnseitig an die Wickelkörper 8, 10 angelegte Dichtungsscheiben 13 werden durch Platten 14. 15 an die stirnseitigen Endflächen der Wickelkörper angepresst. Die Anpressung wird mittelst (,der Einfachheit halber nicht gezeichnete) Pressschrauben her= gestellt. Die Platten 14, 15 sind mit An sehlussstutzen 16, 17 versehen.
Zur Herstellung des Isolators wird die entweder imprägnierte oder aber mit einem Isolationsbelag versehene Papier- oder Stoff- 7 auf den Dorn 7 gewickelt. Sie wird dabei in bekannter Weise über heisse Walzen geführt, so dass Papier bezw. Stoff und Isolier schicht von allenfalls anhaftender Feuchtig keit befreit werden und die Wickellagen nun infolge Erweichens der Imprägnations- bezw. Isolationsmasse klebrig werden und gut an einander zu haften kommen.
In gewissen Ab ständen wird zwischen zwei Wickellagen eine blattförmige Metallfolie eingelegt, die einen dünnen Zylinder bildet. Es wird nun der i<B>u</B> ssere Wickelkörper 10 über einer geeigne ten Walze hergestellt und mit dem passend, aber ohne Kraftaufwand auf ihn aufgescho benen Isolierrohr 11 versehen; dann wird er über den innern Wickelkörper 8 geschoben. Zwischen innerem und äusserem Wickelkör per besteht ein Spalt 12.
Die Wickelkörper werden nun bei konachsialer Anordnung zwi schen zwei Platten 14, 15 festgehalten, wor auf die Füllmasse in plastischem Zustand durch den Rohrstutzen 17 in den Spalt 12 eingeführt wird und dabei vorerst die im Spaltraum befindliche Luft durch den Stut zen 16 austreibt. Zweckmässigerweise wird das Austreiben der Luft durch ein kräftiges Absaugen derselben unterstützt, wobei die Saugleitung an den Stutzen 16 angeschlossen ist..Mit dem Absaugen erreicht man die Ver meidung der Lunker- und Blasenbildung in der den Spalt 1.2 ausfüllenden Masse. Nach vollständigem Ausfüllen des Spaltraumes 12 mit der Masse wird der Stutzen 16 dicht ver schlossen und die plastische Masse im Spalt raum bis zum Erhärten unter hohem Druck gehalten.
Die Herstellung dieses Druckes erfolgt mit einer Druckpumpe ausserhalb des Isolators, wobei sich der Druck von der Pumpe durch das Leitungsrohr und den An schlussstutzen 17 in den Spaltraum 12 fort pflanzt. Es wird eine Füllmasse verwendet, die beim Abkühlen und Erhärten wenig ein schrumpft, dabei am Innenumfang des Wik- kels 10 sowie am Aussenumfang des Wickels 8 gut festhaftet. Zu dem genannten Zwecke haben sich die in der Technik bereits be kannten, elektrisch isolierenden Kitte als ge eignet erwiesen.
Die unter hohem Druck den Spalt 12 ausfüllende Masse erzeugt in den Wickelkörpern 8 und 10 eine kräftige Spannung, welche nach dem Erstarren der Masse selbstverständlich anhält und bewirkt, dass die einzelnen Wickellagen dicht anein ander liegen und mithin ein Aufblättern oder Reissen derselben, sowie die Lunkerbil- dung zwischen den Wickellagen ausgeschlos sen ist. Um diese Vorteile mit Sicherheit zu erhalten, erzeugt man in der Füllmasse einen Druck, der in den Wickellagen eine Span nung herstellt, welche grösser ist als die Wir kung der die Wickellagen durch den Einfluss der Wärmedilatation beanspruchenden Kräfte.
Nachdem die Füllmasse erstarrt ist, werden die Platten 14, 15 und die Dichtungen 13 von den stirnseitigen Endflächen des Wickel körpers entfernt, und es wird dieser in be kannter Weise fertig verarbeitet.
Der Spalt 12 zwischen den Wickelkör pern 8 und 10 kann beliebig breit und in beliebigem Abstand vom Dorn 7 angeordnet sein. Eine genaue Kalibrierung der Wickel durchmesser ist nicht mehr erforderlich, weil die Masse den Spalt 12 gänzlich ausfüllt. Dadurch wird eine heikle und kostspielige Einpassungsarbeit vermieden. An Stelle einer Presse zum Aufdrücken des äussern Isola tionsrohres ist eine kleine Druckpumpe für das Einbringen der Füllmasse vorgesehen. Die Wickel des Isolators stehen überall un ter gleichmässigem Druck. Der Pressdruck kann überwacht werden. Nach dem Verfah ren können Isolatoren von verhältnismässig grosser Länge hergestellt werden.
Die Wahl des geeigneten Kittes als Füllmasse richtet sich nach der Art des herzustellenden Isola- tors. Müssen die Isolatoren, wie zum Bei spiel aus Bakelitharz und Papier bestehende, nach, dem Wickelprozess noch einer Wärme behandlung unterworfen werden, wird vor teilhaft das Einpressen des Kittes während dieser Wärmebehandlung vorgenommen. Es kommt dann ein isolierender Kitt in Frage. der in der Hitze erstarrt, z. B. durch chemi sche Reaktion.
Da das Bakelitharz des Iso- lators bei der Erhitzung im Ofen anfänglieli noch einmal >eich wird. so besteht bei die sem Vorgehen der weitere Vorteil, dass aus einanderklaffende Papierschichten nicht nur zusammengedrückt, sondern auch noch gut miteinander verklebt werden. Entsprechendes gilt auch bei der Verwendung von thermo plastischen Harzen, wie Schellack. Kunst harze etc.
Zweckmässig wird der Spalt zwischen den beiden Wickelkörpern 8, fit ausserhalb des Bereiches der Kondensatoreinlagen gelegt, so wie es in Fig. ? dargestellt; ist. Da. die Druckwirkung vom eingepressten Kitt nach innen und aussen geht, wird diesfalls der die Kondensatoreinlagen enthaltende Wickel körper unter äussern Druck und das äussere Rohr unter Innendruck (resetzt. Es steht jedoch nichts im Wege, den Trennspalt an irgend eine andere Stelle des Isolators zu verlegen.
Es ist beispielsweise leicht mög lich, denselben zwischen zwei Kondensatoren- einlagen ungefähr in die Mitte zwischen äusserem und innerem Durchmesser anzu ordnen.
Nach dem beschriebenen Verfahren kann auch ein Isolator aus mehr als zwei Wiehel- körpern hergestellt werden, was insbesondere bei der Herstellung sehr grosser Isolatoren aus fabrikationstechnischen Gründen vorteil haft ist.
Endlich sei noch erwähnt, dass sich das Verfahren auch auf die Herstellung von Iso latoren anwenden lässt. die nicht kreisrunden Querschnitt haben.