Verfahren zur Herstellung einer isolierten Spule und nach diesem Verfahren erhaltene Spule. Beim Bau von elektrischen Apparaten, insbesondere Hochspannungsgeneratoren und dergleichen, treten dadurch Schwierigkeiten auf, dass bei Spannungen oberhalb 1000 Volt mit steigendem Wert der angelegten Span nung ein scharfer Anstieg des Verlustfaktors eintritt.
So zeigt. beispielsweise eine Spule, die bei der Prüfung mit 2 kV bei 25 C einen Verlustfaktor von etwa 2 /o aufweist, bei einer Prüfspannung von 16 kV einen Ver- lustfaktor von 12 %. Dieser scharfe Anstieg des Verlustfaktors, der an sich unerwünscht ist, lässt erkennen, dass die Isolation Mängel, z.
B. zweifellos viele Lufteinschlüsse und an dere Ilohlräume, aufweisen muss. lioronaent- ladung und vorzeitiges Durchschlagen mit da durch bewirktem Versagen der Isolation kön nen deshalb viel eher eintreten als bei Vor handensein einer fehlerfreien Isolation. über dies steigt der Verlustfaktor gewöhnlich sehr rasch mit steigenden Temperaturen. Verlust faktorwerte von bis zu 25 oio bei 125 C sind bei gewissen Isolationen, die gegenwärtig im Gebrauch sind, nicht ungewöhnlich.
Ein Teil der Schwierigkeiten, auf die man bisher stiess, kann auf die Isoliermate rialien, derer man sich bisher bediente, zu rückgeführt werden. Es ist in der elektrischen Industrie heute sozusagen allgemein üblich, als Isoliermaterial auf Hochspannungsspulen mit Asphalt von hohem Schmelzpunkt gebun denen Glimmer zu verwenden. Asphalt ist im Gebrauch bei tiefen Temperaturen befriedi gend, besitzt jedoch den Nachteil, dass er thermoplastisch ist und deshalb aus den End windungen der Spule herausschwitzt oder blutet, wenn die Leiter etwas über 100 C lie genden Temperaturen unterworfen werden.
Asphaltbindemittel für Glimmer besitzen noch den weiteren Nachteil, die Polymeri- sation von Imprägnierharzen zu hemmen, so dass manche Imprägnierharze nicht polyme risieren oder nicht richtig erhärten. Asphalte weisen ferner hohe dielektrische Verluste bei hohen Temperaturen auf.
Die vorliegende Erfindung betrifft. nun ein Verfahren zur Herstellung einer isolier ten Spule, die mehrere gegeneinander isoliert Leiterwindungen und eine über die vereinig ten Windungen aufgebrachte Erdisolation aufweist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man (1) die vereinigten Leiterwindun gen mit einer blattförmigen Isolation tun wickelt, die aus eines- blattförmigen Unter lage, darauf aufgebrachten Glimmerblätt- ehen und einem die Glimmerblättchen und die blattförmigen Unterlage zu einem ein heitlichen Gebilde vereinigenden zähflüssigen Bindemittel einer Viskosität von 75 bis <B><U>5000</U></B> Posse bei 25'C besteht, (2)
die um hüllte Spule einer 175 C nicht übersteigen den Temperatur und einem Vakuum aussetzt, um Feuchtigkeit und andere flüchtige Be standteile zu vertreiben, (3) die im Vakuum behandelte Spule auf eine -unterhalb 50 C lie gende Temperatur abkühlt, (4) die Spule im Vakuum mit einer flüssigen, vollständig härtbaren Lösung imprägniert, welche zu- sammengesetzt ist ans 50 bis 90 Gewichts prozent mindestens einer polymerisierbaren, flüssigen, monomeren Verbindung, welche die polymerisierbare Gruppe CH2=CG aufweist,
lind zum Rest aus einem ungesättigten Ester, n,elcher durch Umsetzung (t) eines (-eirische, mindestens einer die Gruppe
EMI0002.0014
aufweisenden, ungesättigten Diearbonsäurc bzw. des Anhydrids einer solchen Dicarbon- sä:
are und mindestens einer gesättigten, gerad- kettigen Dicarbons'äure, deren ('arboxj-lgrtip- pen an den Enden der geraden Kette angP- < rdnet sind und deren Kette 2 bis 10 Kohlen stoffatonie und sonst keine reaktionsfähigen Substituenten aufweist, wobei die Menge der ungesättigten sauren Verbindung zwischen 10 und 50 14Iolprozent der sauren Komponenten ausmacht, mit b)
einem molekularen Äquiva- lent eines aliphatischen gesättigten Glykols, welches keine andern reaktionsfähigen Grup pen als die Hydroxylgruppen enthält., erhal t en wurde, (5) die imprägnierte Spule reit einem undurchlässigen blattförmigen Über zug umwickelt, sind (6)
die umhüllte Spule unter Anwendung von Druck und Hitze einer Verformung untertcirlt, derart, dal: die Esserlösung durch Polymerisation in den fe sten Zustand übergeht und der Spule die ge wünschte Form verliehen wird.
Ini Folgenden werden mehrere Ausfüh- rungsfornien der Erfindung, zum Teil an Hand der beiliegenden Zeichnungen, besehrie- ben. In diesen Zeichnungen sind Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer teil < < reise mit einer Glininierisolation ver sehenen Spule, Fig. \' ein,
senkrechter Querschnitt durch Einen Troeknunigsofen für die umwick2ltc Spule, Fig. 3 ein senkrechter Querschnitt durch einen Imprägniertank, Fig. 4 ein Grundr iss einer mit. einem Schutzband nm:
viekelten Spule, Fig. ö ein senkrechter Querschnitt durch einen Teil einer Formpresse, und Fig. 6 eine graphische Darstellung, in wel cher die* Temperaturabhängigkeit des Ver- lustfaktors für verschiedene fIochspanniing,- spulen dargestellt ist.
Auf der Abszisse ist die Temperatur in Grad (' und auf der Ordinat der Verlustfaktor in Prozent aufgetragen.
Für das mit Glimmer versehene Blatt kann nian z. B. einen Träger aus Fasermate- rial oder harzartigem @Material verwenden. Als Bindemittel kann z.
B. niedermolekulares Po lystyrol, welches ein mittleres Molekular- gewielit von -100 bis ''0011 aufweist, oder anA ein mit einem flüssigen polycycliscIieii Kolt- lenwasser:stofplastifiziertes lioehntolekulares 1'ol;
,rst-ciol ver*vendet -erden. Ein solches Ma terial vbesitzt die Klebeei-enschaften, -elche erforderlich sind, tiii die (Tlininiei-flrn-ken an der Unterlage festzuhalten.
Polyst;vi-ol mit einem mittleren lloleku- largewieht von 3000 ist ziemlich hart und unbiegsam, so dass ein aus einem solchen Polystyrol ohne @Veiehmaeherzusatz lierge- stelltes Band sich nielit in befriedigender Weise auf Spulen aufwickeln lässt.
Überdies verzögert ein hochmolekulares Polvstyrol das Eindringen von nachträglich aufgebrachten Imprägniei-hiirzen. Polyst;crol mit einem unterlia.lb 400 liegenden 1-Iolekularge,i-iclit ist ungenügend viskos und ILlebrälüg und ent- Zveieht leicht aus dein Bind.
Zum Aufbrin < en von nieclrigniolektilareni Polystyrol hat es sieb iil@ zweckmässig erwi#,- sen, eine Lüsun- desselben in einem. flüch tigen.
organischer Lösungsmittel, beispiels weise in Benzol oder cineni seiner 1-Loiriologen, wie Xylol, Toluol, oder in (Teinischen dersel ben, enthaltend 5 bis '?5 (-ewiclitsprozent i'olystyi#ol-, zu verwenden. In ähnlicher Weise können auch. andere Lösungsmittel, die als Lösungsmittel für Polystyrol bekannt sind, verwendet werden. Mit Erfolg lälät sieb. z. B.
eine aus 15 Gewiehtsprozeiit Polystyrol mit einem mittleren -.vIolekulai-,ewieht von.<B>500</B> und 85 Gewielitsprozent Toluol bestehende lrösung verwenden.
Ein zweckmässiges Verfahren zur I1ei:st.e1- lung des Bandes besteht darin, ein Blatt aus Fasermaterial, wie z.
B. Papier. Baumwoll- tueh, Glasasergewebe oder Asbestgewebe unter einem Glininierturni vorbeizuführen, aus welchem eine Sehicht (_Tlinimerblättcheii in einer Dicke von 0,12 bis 0,25 111111 auf.' das Blatt ausgebreitet wird,
und hierauf die Polystyrollösung auf die auf.' clem Blatt aus gebreitete Sehicht von Gliinnierblättclien troti- fen zu lassen.
Das auf diese Weise erhaltene Blatt wird durch einei-i Ofen liindttreh- geführt, in weleheni das '1.'oliiol verdampft, wobei ein dtti'cli viskoses I'olvstvrolliai-z zti- sainmengehaltenes biegsames Glinimerbaid ent steht.
Gewünselitenfalls kann nian auf die Glimmersehieht eiti dünnes Blatt >ins Gewebe, Papier oder regenerierter Cellulose aufbrin- gen,
uni das Aufwickeln des blattförniigeti .Materials zu Rollen zti ermöglichen. Das blatt- förmige Material kann vor dein -\ttfrolleii in Bänder jeder gewünschten Breite geschnitten werden.
Das auf diese eise hergestellte Gliniinerisoliermaterial bleibt dauernd bieg- sani und unterliegt beim Lagern während nielit tillzulanger Zeit ilielit nierl@licli der Alterung, der IHrtung odei# einer sonstigen Versehleehterung.
I11 analoger Weise läl@t sieh ein Binde- iilittel verwenden, welches zii 1.7)
bis 75 Ge- wielitsprozelit aus Poli-styiol niit einen] llo- lekulargewic-ht von<B>30000</B> bis<B>250000</B> mid zuin Rest aus einem flüssigen polvcyelisehen Kohlenwasserstoff, der oberhalb 270" (' siedet;
und eine Viskosität von 0,5 bis 5 Poise bei '5 C aufweist, als Weichmacher besteht. Als fVeichinachei- sind z. B. Terplienyle, die min destens zu 40 Klo hydriert sind, Lind Mono-, Di- und Polyainylnaphtlialine geeignet.
Diese Polcstvrol-Weielnnachei-g@eniische bilden vis kose Flüssigkeiten, deren Viskosit=ät bei 25 (" zwisellen 75 und 25 000 Poise liegt.
Als Weichinacliei- geeignete hydrierte Terphenyle lassen sich nach verschiedenen. Methoden herstellen, beispielsweise durch py- rolytisehe Zersetzung von Benzol oder durch Unisetzung von Benzol mit Cyclohexclbromid in Gegenwart von Aluminiumbromid, wobei isomere Dicy clohexylbenzole entstehen.
Eines dieser Produkte, welches sich für den vorlie genden Zweck als besonders geeignet erwie sen hat, ist. ein Isonnerengetnisch von etwa 5:i 11!9i- liy>drierten o-, in- und p-Terphenylen. Dieses Geiniseli weist einen Destillations- bereieh von 315 bis 425" C und eine Viskosität von 0,8 Poise bei 25 C auf.
31onoisoainvlnaplitlialin mit einem @iede- bereieh von .:.,i80 bis 330 C, 1)iainylnaphthalin niit einem Siedebereich von 330 bis 365 C und einer Viskosität von 0,9 bei 25 C und I'olvaniylliaphthalin finit einem Siedebereich von 355 bis -L00 C und einer Viskosität von :>,:
5 bei 25" C können ebenfalls mit gutem Erfol- einzeln oder gemiselit als Weichinaeher verwendet werden. In der folgenden Tabelle sind die Viskositäten einer Anzahl für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeig neter Ilolvstyrol-M'eielin iacliergemisclie ange führt.
Die Abkürzung 31.-(_rew. bedeutet Mol ekulargewieht.
EMI0004.0001
<I>Tabelle:</I>
<tb> <I>Viskosität <SEP> einiger <SEP> plastifizierter <SEP> Polystyrole</I>
<tb> Gehalt <SEP> an <SEP> Viskosität <SEP> in <SEP> Poisen <SEP> bei <SEP> 25 <SEP> G
<tb> Weichmacher <SEP> Weichmacher <SEP> Polystyrol <SEP> Polystyrol <SEP> Polystyrol
<tb> Gew: <SEP> Proz. <SEP> M: <SEP> Gew <SEP> = <SEP> 65000 <SEP> M: <SEP> Gew. <SEP> =100000 <SEP> M:
<SEP> Gew. <SEP> = <SEP> 150000
<tb> 55 <SEP> %ig <SEP> hydriertes
<tb> Therphenyl <SEP> 75 <SEP> 5,200 <SEP> 9,500 <SEP> 19,000
<tb> 55 <SEP> %ig <SEP> hydriertes
<tb> Therphenyl <SEP> 83,3 <SEP> 520 <SEP> 850 <SEP> 2,750
<tb> Polyamylnaphthalin <SEP> 83,3 <SEP> - <SEP> 75 <SEP> Polyamylnaphthalin <SEP> 75 <SEP> - <SEP> 600 <SEP> Polyamylnaphthalin <SEP> 50 <SEP> - <SEP> 5,000 <SEP> - Auch die Gemische von hochmolekularem Polystyrol -und polycyclischen Kohlenwasser stoffen werden am besten in Form von dünn flüssigen Lösungen in flüchtigen Lösungs mitteln, beispielsweise in aromatischen Koh- lenwasserstoffen, wie Benzol,
Tolilol oder Xylol oder Gemischen derselben, verwendet, wobei die Lösungen zweckmässig 70 bis 90 % an Lösungsmittel enthalten. Die erhaltenen Lösungen können durch Auftropfen, Auf streichen oder sonstwie auf die Glimmerblätt- ehen und die blattförmige Unterlage auf gebracht werden, worauf das Lösungsmittel vertrieben wird.
Da derart plastifizierte Polystyrole äu sserst viskos und klebrig sind, kann man auf die in dieser Weise hergestellten Glimmer bänder, um sie aufrollen zu können, ein Blatt aus Gewebe, Papier oder regenerierter Cellulose aufbringen. Die Bänder können in jeder gewünschten Breite hergestellt werden. Das auf diese Weise hergestellte Glimmer isolierniaterial bleibt dauernd biegsam und unterliegt beim Lagern während beträchtlich langer Zeit keiner merklichen Alterung, Er härtung oder sonstigen Verschlechteningen.
Fig. 1 der Zeichnungen stellt eine Hoch spannungsspule dar, die mehrere Windungen eines Leiters 12 aufweist, der aus einem mit einer Isolierwicklung 14 versehenen Kupfer band besteht. Die Isolation 14 kann aus mit geeigneten Harzen imprägniertem Glasfaser- band oder Glimmerband bestehen. Es hat sich gezeigt, dass mit. Glasfaserband iunwickelte Kupferleiter sich für die Zwecke der vorlie genden Erfindung besonders gut eignen.
Die gewickelte Isolation ist gewöhnlich nicht sehr hohen Spannungen unterworfen. Die zwi schen den Windungen bestehende Spannung liegt gewöhnlich beträchtlich unter 50 Volt. Die vereinigten Windungen 12 werden mit einem Glimmerband 7.6 der oben beschriebe nen Art umwickelt, welches als Isolation gegen die Erde wirkt. Das Band weist eine blattförmige Unterlage 18 und mit einer Polystyrolmasse der oben angeführten Zu sammensetzung gebundene Glimmerflocken 20 auf.
Das Glimmerband wird so aufgewik- kelt, dass der Rand einer Windung an den Rand der vorangehenden Windung des Ban des anstösst. Das Band 16 kann jedoch auch so aufgebracht werden, dass sich die Windun gen zur Hälfte überlappen, oder in jeder andern gewünschten Weise aufgewickelt wer den. Bei Spulen für sehr hohe Spannungen können bis zu 16 Lagen des Bandes überein andergebracht werden. Da das Glimmerband 16 die Isolation des Leiters 12 gegen die Erde bildet, muss es hohen Spannungen widerstehen können.
Nach erfolgtem Aufwickeln des Glininier- bandes 16 wird die Hochspannungsspule der Trocknung unter Einwirkung von Wäriue und Vakuum unterworfen, um alle Feuchtig- keit und andere flüelitige Bestandteile aus der Spule zu vertreiben. Diese Behandlung kann in der in Fig. ? gezeigten V orriehtung vorgenommen werden,
welche eine geschlos sene Kammer '''3 mit einem vaktttundieliten 1)eekel 2-l, der dureli eine Leitung '26 mit einer #'aktitinipnnipe verbunden ist, aufweist. In der Kammer ?? sind lleizeleniente ?8 an geordnet.
Die Teniperatin' soll ini Innern der Väkuuinkaininer 22 nietet über 175 C stei gen. Besonders gute Resultate werden erzielt, wenn die Troeknung- hei Temperaturen von <B>100</B> bis 120" (" dureligefülirt wird.
Es kön nen aber nuelrinnerhalb 7_00 C' liegende Temperaturen angewendet. werden, wobei. jedoch Hoelivakuum und eine längere Be- liandlung erf'orderlieli sind, um !gute Resul tate zii erzielen. Das mittels der ,Leitung 26 in der Kammer 22 erzeugte Vakuum kann z. B. 0,1 bis 1.0 min 14g betragen.
Unter die sen Bedingungen werden in weniger als einer halben Stunde gute erzielt. Man kann aneh eine längere Behandlung, bei spielsweise eine solche von 2 bis 4 Stunden, durehfübren. Wälrrend des Troeknens ini. Vakuum entweichen in der Spule vorhandene Feuchtigkeit,
ini 1'olystyrolbindemittel in kleiner Menge vorhandenes Lösungsmittel und sein- niedermolekulare Fraktionen des Polystvrols.
Es liat sieh gezeigt, dass die Imprägnie rung von mit 111ininierband ninwiekelten ;pu len niit den üblichen Isolierfirnissen, die eine beträehtliehe Menge eines flüchtigen organi schen 'Lösungsmittels enthalten, keine befrie digenden Resultate zeitigt, da (las fliielitige Lösungsmittel vertrieben,
werden inuss und. diese Firnisse selbst bei Aufwendung gl'öl@tei' Sorgfalt und Wiederholung der Inriprägnie- rung die Zwischenräume der Spule von der äussern Sehiellt der I:rdisolatiori bis zu den innersten Windungen sieht. vollständig aus füllen. 1:
s bleiben beinahe immer Hohlräume bestellen. Man hat Asphaltprodukte mit ho hem Seliriielzpiiiikt verwendet. und dabei etwas bessere Resultate erzielt als finit den flüchtige Lösungsmittel enthaltenden Firnis sen.
Diese Produkte müssen jedoch, damit sie während des Betriebes der ,pulen nicht aus fliessen, derart. hohe Sellinelzpunlite besitzen, dass ihre Viskosität bei den in der Praxis zum Iniprägliieren von Spulen angewendeten Temperaturen so hoell ist, dass die Dureh- dringung der Isolation nur sehr langsam erfolgt und oft unvollständig ist.
Cberdies ist Asphalt durch einen scharfen Anstieg des Verlustfaktors bei steigenden Temperaturen #.:elienizeiehnet.
C m diesen Schwierigkeiten Rechnung zu tragen, werden die Spulen im Vakuum mit einer Esterlösung der bereits genannten Art. imprägniert.
Als die polyinerisierbare Gruppe ("H@-C < aufweisende, polynierisierbare, flüssige, monomere Verbindungen, welche als Lösungsmittel für die Bster dienen, werden zweekinässig- Vinvlarvlverbindungen der For mel
EMI0005.0134
verwendet, in welcher R1 Wasserstoff oder l ethyl und R., und R" Wasserstoff, Metlivl oder Halogen bedeuten.
Als Beispiel solcher Verbindungen seien Monostyrol, a-lletliyl.-stv- rol, o-, in- oder p-1-Iethy1-styrol, a-Methy 1-p- nietliyl-styrol, ?,4=Diinethyl-styi@ol, p-Chlor- styrol, p-Fliiol--st.vrol und '?,4-Dielilor-Stvl-ol genannt.
Für die Herstellung der ungesättigten Ester werden als ungesättigte saure Kompo nenten vorzugsweise ä@Ialeinsäui'e, llalein- säureanlivdrid, Funiarsäure, Citraconsäui@e, ("itraeonsäureanhvdrid bzw. ein (xeiniseh die ser Stoffe verwendet, und zwar in einer Menge von<B>10</B> bis 50 Molprozent, bezogen auf die sauren Komponenten.
(xeeignete gesättigte Diearbonsäuren sind Adipinsäure, Sebaein- säure, Azelainsäure, Suberinsäure, Bernstein- säure, Deeamethylendiearbonsäure, Diglvkol- säure. Man kann auch Gemische dieser Säuren vertuenden.
Sollen Produkte vergleiehbarer Härtegrade erhalten werden, so kann bei Ver- Wendung von gesättigten Dicarbonsäuren mit längerer Kette, wie z. B. Sebacinsäure, die Menge des Maleinsäureanhydrids grösser sein, als wenn z. B. Bernsteinsäure als gesättigte Säure verwendet wird.
Als Glykole, die sieh für die Umsetzung mit dem Gemisch von ge sättigten und ungesättigten Säuren eignen, sind Äthylenglykol, Propylenglykol, Diäthy- lenglykol, 1.,5-Pentandiol und Triäthylen- glykol zu nennen. Auch Gemische von Gly- kolen kommen in Betracht.
Die Reaktion zwischen den sauren Verbindungen und den Glykolen kann durch Erhitzen der Bestand teile in einem Reaktionsgefäss bei Tempera turen von 100 bis 250 C während 24 bis 2 Stunden, bis zur Erzielung einer unterhalb 60 liegenden Säurezahl durehgeführt werden.
Die ungesättigten Ester können z. B. wie folgt hergestellt werden: 1. Ein Gemisch von 40 Molprozent Adi- pinsäure und .10 Molprozent Maleinsäure- anhydrid wurde mit 50 Molprozent Propylen- glykol vermischt und in einem geschlossenen, mit C02 gespülten Reaktionsgefäss während etwa 4 Stunden bei l40 C umgesetzt, worauf man die Temperatur im Verlauf von 4 Stun den auf 220 C erhöhte und die Reaktion während 8 Stunden bei 220 C weitergehen liess. Es wurde ein sirupöses Harz erhalten.
Ein ähnliches Produkt wurde unter Ver wendung von 7 Molprozent Maleinsäureanhy- drid und 43 Molprozent Adipinsäure herge stellt.
Allgemein werden gute Resultate mit .5 bis 10 Molprozent Maleinsäureanhydrid, 45 bis 50 Molprozent Adipinsäure und 50 Mol- prozent Propylenglykol erzielt.
2. 30 Molprozent Sebacinsäure, 20 Mol- prozent Maleinsäureanhydrid und 50 Molpro- zent Diäthylenglykol wurden in gleicher Weise wie unter 1. miteinander umgesetzt, wobei ein sirupöses Harz von geringer Säure zahl erhalten wurde. Besonders gute Resul tate wurden erzielt mit.
Lösungen der unge sättigten Ester in Monostyrol mit einem Ge halt von 65 bis 85 Gewichtsprozent Monosty - rol. Diese Lösungen sind reaktionsfähige Pro dukte, die beim Erhitzen, insbesondere in Ge- genwart von Vinylpolymerisationskatalysato- ren, wie z. B. Benzoylperolyd, Asearidol oder ; tert. But.ylperbenzoat und ähnlichen Peroxyd katalysatoren, in einer Menge von. 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, vollständig polymerisie ren.
Es können natürlich auch ausserhalb die ses Mengenbereiches liegende Mengen des Ka- talysators verwendet werden.
Nachdem man die mit Glimmerband um wickelten Spulen getrocknet. hat, werden sie mit der Esterlösung imprägniert. Die besten Resultate werden dann erzielt, wenn die Spu len im gleichen Behälter imprägniert werden, in welchem sie der Vakuumtrocknung unter worfen wurden. Die Spulen können jedoch auch in einem besonderen Behälter im prägniert werden. Die Spulen werden auf eine unterhalb 50 C liegende Temperatur ge kühlt, bevor sie imprägniert werden.
In Fig. 3 ist eine für die Imprägnierung geeignete Einriehtung dargestellt. Diese Ein richtung weist einen Behälter 30 und einen luftdicht verschliessbaren Deckel 32 auf, der mit einer Leitung 34 zum Absaugen der Luft oder zur Einführung von Gasen unter Druck versehen ist. Eine Leitung 36 für die Zu fuhr und das Ablassen des Firnisses ist an den Boden des Behälters 30 angeschlossen. Die aus der Kammer 22 kommende Spule 10 wird in den Behälter 30 eingebracht und der Wirkung eines mittels der Leitung 34 erzeug ten Vakuums unterworfen, um die Luft und andere Gase aus der Spule zu vertreiben.
Hierauf wird unter Aufrechterhaltung des Vakuums im Behälter Esterlösung durch die Leitung 36 eingeführt, wobei man die Spule 10 vollständig untertauchen lässt. Hierauf kann man durch die Leitung 34 unter Druck Luft oder ein anderes Gas einführen, um das Eindringen des flüssigen Materials 38 in die Ritzen der Spulen zu erleichtern und eine vollständige Ausfüllung dieser Ritzen zu ge währleisten. Diese Massnahme ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, sofern die Esterlö- sung genügend geringe Viskosität besitzt. Die Imprägnierung beansprucht nicht viel Zeit.
Bei Druckanwendung genügen gewöhn lich 10 Minuten, um kleine Spulen. vollstän- dig zu imprägnieren und zu sättigen. Mit einer länger andauernden Imprägnierung erzielt man jedoch mit grösserer Sicherheit eine vollkommene Sättigung der Spulen. Die von der Spule nicht aufgenommene Ester lösung wird dann durch die Leitung 36 ab gelassen, worauf die Spule 10 aus dem Im prägnierbehälter entfernt werden kann.
Vor der Härtung wird der Spule die ge wünschte Foxen verliehen, wobei die verschie denen Schichten der Isolation gegeneinander gepresst und der Spule die gewünschten Aus masse gegeben werden, so dass die fertige Spule 10 z. B. genau in die Nute einer Ma schine hineinpasst. Zu diesem Zweck wird die Spule 10 sofort nach der Imprägnierung, wie in Fig. 4 gezeigt, mit einem verhältnis mässig undurchlässigen Band 42 umwickelt.
Besonders gute Resultate werden mit Bändern aus plastischen bzw. harzartigen Materialien, die durch die Imprägnierflüssig keit nicht angegriffen werden, erzielt. Man kann aus Celluloseacetat, Polyvinyliden- chlorid, Polytetrafluoräthylen, synthetischem Kautschuk, wie z. B. Chloroprenkautschuk, oder Polyäthylen hergestellte Bänder verwen den. Gute Resultate hat man mittels eines 0,125 mm dicken und etwa 25 mm breiten Bandes erzielt, wenn dieses miteinander zur Hälfte überlappenden Windungen aufge bracht wurde. Das aufgebrachte Band erfüllt verschiedene Zwecke.
Es verhindert das Ent weichen von Monostyrol während der nach folgenden Behandlung, ermöglicht die Befe stigung der Isolation, insbesondere an den Endwindungen, und erleichtert die Heuaus nahme der Spule aus der Pressform bei der nachfolgenden Behandlung.
Nachdem man die Spule mit dem Band 42 umwickelt hat, wird sie in eine erhitzte Form eingebracht, in welcher die Isolation und die Wicklung zusammengepresst werden und die Härtung vorgenommen wird. Man kann Formen verschiedener Typen verwen den. In Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine Seite der in einer Formpresse 50 angeord neten Spule 10 dargestellt. Die Presse 50 weist eine starre Basis 52 auf, die mit Öff- nungen 54 für Dampfheizelemente, elek trische Heizelemente oder dergleichen verse hen ist. Durch eine mit der Basis 52 zusam menarbeitende und durch eine Ramme 58 be tätigte Matrize 56 wird die Spule auf die ge wünschten Ausmasse zusammengepresst.
Wäh rend der Kompression wird die Spule 10 auf eine Temperatur erhitzt, die genügt, um die Härtung herbeizuführen. Als Härtungstem- peraturen eignen sich solche von 70 bis 150 C. Durch einstündige Behandlung bei 80 bis 100 C und anschliessende Behandlung bei einer Temperatur von l25 C während 1/z bis 5 Stunden wird in der Regel eine voll ständige Härtung erzielt.
Nach der Härtung kann man die Spule von der Matrize ablösen und auf eine Tem peratur abkühlen, bei welcher sie bequem gehandhabt werden kann. Das Band 42 wird hierauf von der Spule abgezogen. Die Spule ist dann für den Gebrauch in Hochspan nungsgeneratoren und ähnlichen elektrischen Einrichtungen bereit. Die Spule ist homogen, kompakt und verhältnismässig frei von Hohl räumen und Lufteinschlüssen. Sie weist kein überschüssiges Harz auf.
Um die günstigen Eigenschaften der erfindungsgemäss hergestellten Spulen zu de monstrieren, wurden zu Vergleichszwecken mehrere Spulen hergestellt, wobei die einen nach der vollkommensten Methode der bishe rigen Praxis unter Verwendung einer As phalt als Bindemittel enthaltenden Glimmer isolation, welche nach erfolgtem Aufwickeln mit Asphalt imprägniert wurde, und die an dern nach dem erfindungsgemässen Verfah ren hergestellt wurden.
Für die letzteren Spulen wurde eine Lösung von 15 Gewichts teilen des unter 1. beschriebenen Adipin- säure - Maleinsäureanhydrid - Propylenglykol- Reaktionsproduktes in 85 Gewichtsteilen Monostyrol unter Zugabe von 0,5 Gewichts prozent Benzoylperoxyd verwendet. Die mit dem als Bindemittel niedermolekulares Po lystyrol enthaltenden Glimmerband umwik- kelten Spulen wurden mit diesem Harz im prägniert und nach der oben beschriebenen Arbeitsweise der Härtung unterworfen.
Die Menge des Glimmers und der sonstigen Iso liermaterialien war für beide Arten voll Spil-' len praktisch identisch, ebenso die Dicke der Isolation.
Hierauf wurden die beiden Arten voll Spulen bei vel:sehiedenen Spannungen und weellselnden Temperaturen vergleichenden Prüfun -@en unterzogen, nin den Verlust faktor ¯zli bestimmen.
Die Verlustfaktor- Temperaturkurven, welche sieh hierbei erga ben, sind in Fig. 6 dargestellt; sie zeigen, class sowohl für eine Prüfspantlung voll '_' 1.:V (Kurve _l.) als aueli fair eine solche voll 16 kV (Kurve P) mit steigender Tempera tur bei den Asphalt als Bindemittel. enthalten den Spulen der Verlustfaktor scharf ansteigt.
Die erfindungsgemäss erzeugten Spulen hin gegen wiesen hei Prüfspannungen voll 3 kV (Kurve (\) und 1.6 kV (Kurve D) ini. glei ehen Teniperaturbereieh v erhiiltnismässig fli ehe Verlustfaktorkuiven auf.
t'berdies veriin- dert sieh der Verlustfaktor der erfindun-@-s- gemäss hergestellten Spulen nur wenig, wenn die Spannung von '? kV auf 1.6 kV erhöht wird, was auf einen hohen Konsolidierungs-. grad der Isolation sehliesseil lässt.
Durell- sehlagsfestigkeitsprüfungen, die all diesen Spulen durehgefülirt wurden, ergaben Werte von 11,8 kV pro ein für die Asphalt,
als Bindemittel enthaltenden Spulen und <B>193</B> kV pro em für die erfindungsgemäss leergestell ten Spulen. Diese Zahlen lassen die eindeu tige Cberlegenheit der erfindungsgenlälä erhaltenen Spulenisolation gegenüber lier- kömmliehen Spulenisolationeil erkennen.
Ein weiterer Vorteil der aus den Aster lösungen der genannten Art. gebildeten Harze bestellt darin, da.ss sie bei oberhalb 100 C lie genden Temperaturen elastisch bzw. kaut schukartig sind, d. 11., dass in ihnen eine Ge- genkraf, ausgelöst wird, welche das Bestre ben hat, die durch Wärmeausdehnung der Bestandteile der Spule verursachte Verschie bung der Isolation bezüglieb der Kupferleiter oder der Apparatur, in welchen die Spulen angeordnet sind, zu vermindern.
Asphaltpro dukte und ähnliche bisher verwendete thernio- plastisehe Isoliermaterialien besitzen diese Eigenschaft nicht. Ferner besteht bei diese lIarzen, im Gegensatz zu Asphaltprodukten, ;
niellt die Gefahr, dass sie unter den Betriebs bedingungen aus den Spulen ausschwitzen. Zur I)einonstrierung- dieser Tatsaelie wurden bei einem Prüfverstieli in einer Stahllaut alt geordnete Spulen a iweelislung-sweise auf Temperaturen von 150" (' erhitzt und dann auf 1..5 C abgekühlt,
wobei sieh jeder Zyklus über eine Zeit. voll <B>96</B> Minuten erstreckte uii < i dieser Weehsel. von. Erhitzen, und Abkühlen tausendmal dureligeführt wurde. Die mit _#s- phalt imprägnierten Spulen zeigten eine Ver schiebung der Isolation ini Zentrum der Nute voll etwa 13 mm,
während bei den erfindungs- gelnä.ss hergestellten Spulen keine messbare Verschiebung feststellbar war.
I:in -tveitei#ei:# Vorteil liesst darin, da[.,) eine einzige I1npriig"t1iel.,1111g #Yeilütgt, uni selbst die grössten gegen wärtig in der Industrie herge stellten Spulen vollständig zu imprägnieren.
Es ist- dies darauf zliriiekzitfülireil, dat> die Esterl.ösungen eine Viskositiit besitzen können, die nur einen. kleinen Brttehteil der Viskosi tät von Asphalten, selbst von auf etwa 1_75 C- erhitzten Asphalten,
und voll ä lin- liehen nach der bisherigen Praxis verwende ten Isoliermaterialien beträ=gt. Die Viskosität der I.sterlösung-, welche zur Verstellung der Probespulen, deren Prüfresultate in Fig. 6 aut,),ezeieliriet sind, verwendet wurde, betrag 0,
39 Poise bei ?.i (', während Asphalt bei dieser Temperatur eine derart hohe Viskosi- tät. besitzt, class sie praktisch nicht messbar ist.
Selbst bei 175 C erreicht die Viskosität voll _lspha.lt 50 oder mehr Poise, weis ein viel faches der Viskosität der erfindungsgemäss zu verwendenden Imprägnierlösungen. darstellt.
Das für das Glimnierband verwendete Polyst.y-rolbindemittel ist niit den Esterlösun- gen v erträglieh, löst. sieh in clen letzteren und setzt. dem Dureligang der 1@ösungen durch das Glinnnerband während der Imprägnierung keinen Widerstand eiit@,e#;en. Gewöhnliebe Glinlnlerbindemittel, wie z.
B. Seliellael. und der-leiehen, üben auf das Eindrin--en der Imprägniermaterialien eine verzögernde Wir kung aus, die in gewissen I'iillen derart Mark sein kann, dass das Imprägniermittel selbst. nach mehrstündiger Imprägnierung unter Druck nicht mehr als 4 oder 5 Lagen des Glimmerbandes durchdrungen hat.
Zahlreiche Versuche haben ergeben, dass bei den erfin dungsgemäss hergestellten Spulen eine voll ständige und gründliche Durchdringung durch die Esterlösung erfolgt ist, selbst wenn 8 oder mehr Lagen des mit den beschriebe nen Polystyrolbindemittel gebundenen Glim- merbandes vorhanden sind.
In der vorliegenden Beschreibung wurde insbesondere die Herstellung von Hoehspan- nungsspulen für Generatoren erläutert. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren sind je doch auch Spulen für Motoren von Schienen fahrzeugen, Feldspulen, Magnetspulen und ähnliche Geräte herstellbar, wobei ebenfalls bessere Resultate erzielbar sind als bei den herkömmlichen Verfahren.