<Desc/Clms Page number 1>
Gekapseltes elektrisches Gerät Elektrische Geräte, wie Spulen, Transformatoren, Filternetzwerke und dergleichen, werden üblicherweise in Metallbecher zum Schutz gegen Beschädigungen eingeschlossen. Wird beim Betrieb solcher Geräte eine merkliche Wärmemenge erzeugt, so ist es üblich, den freien Raum im Becher mit einer Ver- gussmasse zu füllen, die eine bessere Wärmeleitung zur Becherwandung als der freie Luftraum ergibt.
Eine derartige Vergussmasse muss eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit besitzen und darf die Teile nicht angreifen. Meist ist erwünscht, dass sie ausserdem guten Isolationswiderstand in feuchter und trockener Atmosphäre aufweist. Ferner darf sie sich beim Erwärmen weder zersetzen noch infolge Wärmedehnung das eingebaute Gerät bzw. den Becher deformieren. Dabei soll die Masse aber giessbar sein, damit sie leicht in den Becher eingefüllt werden kann und enge Spalte an den eingebauten Teilen bzw. zwischen diesen und der Wandung sicher ausfüllt.
Es wurde nun gefunden, dass eine Masse aus kleinen Partikeln aus geschmolzener Tonerde für diesen Zweck besonders gut geeignet ist. Die Tonerdepartikel sind vorzugsweise mit einem gehärteten Silikonharz überzogen. In der Zeichnung ist ein mit einer solchen Masse ausgefülltes elektrisches Gerät in einem senkrechten Schnitt dargestellt.
Innerhalb eines Bechers, der aus den Seitenwänden 2, einer Bodenkappe 3 und einer Abdeckkappe 4 besteht, ist der Transformator 1 angeordnet. Der Transformator 1 wird von einer Winkellasche 5, die an der Bodenkappe 3 angebracht ist, getragen. Die drei Wicklungsenden 6 des Transformators sind mit den Drähten 7 verbunden, die über je ein Isolier- röhrchen 8 durch die Bodenkappe 3 nach aussen führen und die Anschlüsse 9 bilden. Die Röhrchen 8 sind an der Bodenkappe 3 angebracht und dienen als luftdichte Durchführungen für die Drähte 7. Ein viertes Wicklungsende (nicht gezeichnet) ist mit dem Becher selbst verbunden.
Der freie Raum zwischen den Becherwandungen und dem Transformator 1, ist mit einer Masse 10 aus Tonerdepartikel mit Silikonüberzug ausgefüllt. Das Einfüllen der Masse kann entweder bei abgenommener Abdeckkappe 4 erfolgen, oder durch ein Loch in derselben, das anschliessend abgedichtet wird.
Obwohl es durchaus möglich ist, den Becher vollständig mit der Masse 10 zu füllen, ist es bei der Fabrikation einfacher, den Becher nicht ganz bis zum Rand zu füllen und auf die Masse dann eine Schicht Kunstharz aufzubringen, die in der Zeichnung mit 11 bezeichnet ist. Der Becher kann dann durch Verlöten der Abdeckkappe 4 mit der Wandung oder durch Verlöten der Einfüllöffnung. in derselben fertiggestellt werden.
Bisher war die gebräuchlichste Vergussmasse für Geräte dieser Bauart eine Mischung aus Asphalt mit einem mineralischen Füllstoff, etwa Sand oder Glimmer. Dieses bei Normaltemperatur harte Material wurde bis zur Giessfähigkeit erhitzt und dann in den Becher mit dem eingebauten elektrischen Teil eingegossen. Bezüglich der Wärmeleitfähigkeit gleicht die vorliegende Füllmasse einer solchen Asphaltmischung. Dabei weist die neuartige Füllmasse einen sehr hohen und von der Feuchtigkeit oder Wärme nicht beeinflussbaren Isolationswert auf. Sie greift keine Teile an- und besitzt unbegrenzte Beständigkeit.
Es ist möglich, diese Vergussmasse ohne Zersetzungserscheinungen sehr hohen Temperaturen auszusetzen, und sie wird bei sehr hohen Betriebstemperaturen weder flüssig noch dehnt sie sich merklich aus.
Die neue Füllmasse ist in verschiedener Hinsicht den bekannten Vergussmassen auf Asphaltbasis, die
<Desc/Clms Page number 2>
bei Normaltemperatur hart und durch Erwärmen giessbar gemacht werden müssen, überlegen. Vor allem ist die neue Füllmasse in kaltem Zustand einfüllbar, was die Füllung vereinfacht und weniger gefährlich macht. Dann dringt dieselbe besser in schmale Spalten innerhalb des Bechers ein, als die thermoplastischen Materialien, die dabei stets bestrebt sind, sich abzukühlen und sich an den kalten Teilen zu verfestigen während des Giessens. Aus diesem Grunde ist es bei Verwendung der neuen Füllmasse möglich, einen Becher mit geringerem freiem Raum rings um den eingebauten Teil zu verwenden, was sowohl Platzbedarf als auch Gewicht erspart.
Ferner ist diese Füllmasse nicht-temperatur- empfindlich wie die heiss vergossenen Materialien, so dass weniger strenge Einschränkungen bezüglich der Betriebsbedingungen für die mit denselben ausgerüsteten Apparate existieren. Ein weiterer Vorteil kann in der Tatsache erblickt werden, dass die eingebauten Teile leicht aus der Füllmasse herausnehmbar und kontrollierbar sind, was bei Vergussmassen auf Asphaltbasis nicht durchführbar ist.
Die gute Wärmeleitfähigkeit der neuen Füllmasse rührt von den Eigenschaften der geschmolzenen Tonerdepartikel selbst her. Bei Verwendung gut abgerundeter geschmolzener Tonerdepartikel lassen sich günstige Fliesseigenschaften erzielen. Derartige Partikel können kugelig oder nahezu kugelig sein; sie sollen aber zweckmässig frei von scharfen Ecken oder merklichen Unregelmässigkeiten sein. Bei Verwendung geschmolzener Tonerdepartikel mit scharfen Kanten und unregelmässiger Gestalt lassen sich zwar die andern Vorteile erzielen, aber das Einfüllen gestaltet sich etwas schwieriger. Tonerdepartikel dieser Art sind in verschiedener Dichte - je nach der Menge der darin vorhandenen Hohlräume oder Gasblasen - im Handel erhältlich.
Die noch zulässige Partikelgrösse der Tonerdeteilchen ist durch praktische Gesichtspunkte bestimmt. Für Geräte mittlerer Grösse ist gewöhnlich erwünscht, dass keine grösseren Partikel verwendet werden, als durch ein Sieb Nr.40 (USA Standard Siebskala) mit Öffnungen von 0,42 mm Durchmesser und 37,9 Maschen pro 25,4 mm durchgehen. Bei Verwendung grösserer Partikel können beim Ausgiessen von Teilen mit schmalen Spalten einige Schwierigkeiten auftreten. Vorzugsweise werden Partikel verwendet, die durch ein Sieb Nr. 45 (mit öff- nungen von 0,35 mm und 44,7 Maschen pro 25,4 mm) durchgehen.
Es ist natürlich leicht einzusehen, dass bei grösseren Teilen und grösseren Abständen auch mit grösseren Partikeln befriedigende Ergebnisse erzielt werden können. Eine geeignete geschmolzene Tonerde ist das handelsübliche Material mit unterschiedlicher Grösse der abgerundeten Partikel, das ein Sieb Nr. 45 vollständig passiert. Dieses Material besitzt eine spezifische Dichte von 1,19 bei dichter Packung in einem Behälter nach erfolgter Rüttelung. Bei Partikeln, die von einem Sieb Nr. 200 (mit Öffnungen von 0,074 mm und 200 Maschen pro 25,4 mm) nicht zurückgehalten werden, ergeben sich ungünstigere Giesseigenschaften infolge der dichten Packung und das Material ist weniger gut zu verarbeiten, da es von strömender Luft weggeblasen werden kann.
Abgesehen hiervon, bildet aber dieses feinkörnige Material eine durchaus befriedigende Füllmasse. Vorzugsweise wird aber ein Material verwendet, das keinen wesentlichen Gehalt an Partikeln aufweist, die durch ein Sieb Nr. 120 (mit Öffnungen von 0,123 mm und 120 Maschen pro 25,4 mm) passieren.
Die Beibehaltung des sehr hohen Isolationswiderstandes des Materials auch bei Anwesenheit von Feuchtigkeit, kann durch einen Überzug der Partikel mit einem Silikonharz gewährleistet werden. Dieser Kunstharzüberzug verhindert nicht nur jeden unerwünschten elektrischen Effekt seitens der Feuchtigkeit, er kann auch relativ hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt sein, ohne dass seine physikalischen oder elektrischen Eigenschaften nachteilig beeinflusst werden.
Das Silikonharz wird auf die Tonerdepartikel am besten in Form einer verdünnten Lösung in einem leichtflüchtigen organischen Lösungsmittel aufgebracht. Eine geeignete Lösung besteht aus 1 bis 5 Volumteilen Silikonharz pro 100 Volumteilen Lösungsmittel. Ein typisches Lösungsmittel hierfür ist Xylol. Eine genügende Menge der Lösung wird mit dem Tonerdepulver vermischt, bis dasselbe vollständig benetzt ist, woraufhin das überschüssige Lösungsmittel abgegossen wird. Das derart mit Silikonharz präparierte Tonerdepulver wird dann in Luft oder Vakuum getrocknet, wobei gewährleistet sein muss, dass die Hauptmenge des Lösungsmittels beseitigt wird.
Das getrocknete, überzogene Tonerdepulver wird dann auf die Aushärtungstemperatur bis zur vollständigen Aushärtung des Kunstharzes erhitzt, beispielsweise während mindestens einer Stunde auf eine Temperatur von 195 bis 2l3 C.
Jedes Silikonharz, das bis auf einen nicht schmelzbaren Zustand aushärtbar ist, kann verwendet werden. Ein für den vorliegenden Zweck besonders geeignetes Silikonharz ist Silicone DC-996 (Markenprodukt).
Werden nicht überzogene Tonerdepartikel verwendet, so lassen sich alle oben erwähnten Vorteile erzielen, mit Ausnahme eines nunmehr möglichen nachteiligen Einflusses der Feuchtigkeit auf den Isolationswiderstand. Bei gekapselten Teilen, bei welchen das Absinken des Isolationswiderstandes ohne Bedeutung ist, oder bei denen keine Feuchtigkeit mit der Vergussmasse in Berührung kommen kann, ist die Verwendung nicht überzogenen Tonerdepulvers durchaus gerechtfertigt.
Als Kunstharz für die Deckschicht 11 kann jedes Giessharz verwendet werden. Besonders geeignet sind Epoxyharze, die durch Kondensation organischer Verbindungen mit mindestens zwei Epoxygruppen
<Desc/Clms Page number 3>
entstehen. Insbesondere sind die Epoxyharze aus Diglycidyläthem von Verbindungen mit zwei pheno- lischen Hydroxylgruppen empfehlenswert, vor allem aus Diglycidyläthern von Dihydroxy-diphenylmetha- nen, wie etwa 4,
4'-Dihydroxy-diphenyldimethylme- than. Die Epoxyharze werden gewöhnlich durch Beigabe eines Amins als Katalysator und Erhitzung auf Härtungstemperatur ausgehärtet. Die Eigenschaften des Kunstharzes können durch Beifügung einer gleichen Menge geeigneter feinkörniger Füllstoffe, etwa Kieselerde, vor dem Härten verbessert werden. Die Aushärtung kann durch Erhitzung des gefüllten Bechers auf eine Temperatur von 80 bis 94 C während drei Stunden vorgenommen werden.
Die elektrische Durchschlagfestigkeit der Füllmasse kann, falls erwünscht, durch Ausfüllung der Luftzwischenräume zwischen den Partikeln mit einem Gas hoher dielektrischer Festigkeit, etwa Schwefelhexafluorid, verbessert werden, wobei Atmosphärendruck oder Überdruck anwendbar ist.