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Verfahren zum Einbetten einer elektrischen Wicklung in einen Giessharzkörper unter Vakuumeinwirkung Es ist bekannt, elektrische Wicklungen, beispielsweise bei Messwandlern, in Giessharz einzubetten. Darunter werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Harze, z. B. Äthoxylinharze, verstanden, die neben dem Vorteil guter elektrischer Isolier- eigenschaften die günstige Eigenart haben, dass sie bei Härtezusatz ohne stoffliche Ausscheidungen aushärten.
Unangenehm ist die Eigenschaft der Giessharze, dass sie beim Aushärten schrumpfen. Wenn aber eine Isoliermasse, in die eine Wicklung eingebettet wird, schrumpft, so kann sie die Wicklung beschädigen. In erhöhtem Masse wirkt sich das Schrumpfen nachteilig aus, wenn die einzubettende Wicklung als Magnetkern einen Bandkern aufweist, dessen Material durch mechanische Einwirkungen Änderungen seiner magnetischen Eigenschaften erfährt.
Es ist ferner bekannt, zur Vermeidung dieser nachteiligen Wirkung des Schrumpfens bei der Anwendung des Vakuum-Giessverfahrens die Wicklung vor dem Einbetten in das Giessharz mit einer als Druckpolster wirkendem Auflage aus Gummi oder anderem elastisch zusammendrückbaren Stoff zu versehen und dann die Wicklung samt dem Druckpolster gegen das Giessharz mit einer für Giessharz undurchlässigen Isolierumhüllung abzuschirmen. Beispielsweise ist dies für Messwandler mit druckempfindlichem Eisenkern bekannt. Solche Druckpolster sind indessen nicht immer restlos befriedigend.
Es ist schwierig, für die Druckpolster einen solchen Werkstoff zu finden und die Druckpolster so auszubilden und anzuordnen, dass der über das Druckpolster auf die einzubettenden Teile einwirkende Schrumpfdruck an allen Stellen dieser Teile so gleichmässig wird, dass sich keine Druckdifferenzen und somit keine Druckverspannungen an den einzubettenden Teilen bilden. Aufgabe der Erfindung ist es, nach einem anderen Mittel zu suchen, das, sei es allein für sich angewendet oder gemeinsam mit einem Druckpolster bekannter Art, den Schrumpfdruck auf die einzubettenden Teile besser verteilt.
Damit an der obengenannten dünnen Isolierum- hüllung bei der Anwendung des Vakuum-Giessver- fahrens keine Druckdifferenz zwischen der umgebenden Vakuumatmosphäre und dem von der Iso- lierumhüllung umschlossenen Innenraum entsteht, die die Isolierumhüllung zerreissen könnte, ist es auch schon bekannt, für einen Druckausgleich der Innen- und Aussenatmosphäre zu sorgen, insbesondere derart, dass ein Röhrchen vorgesehen wird,
durch das bei der Durchführung des Vakuum-Giessverfahrens der von der Isolierumhüllung umschlossene Innenraum mit der umgebenden Vakuumatmosphäre in druckausgleichend kommunizierender Verbindung steht und womit im Innenraum die gleiche Vakuumatmosphäre erzeugt wird wie in der Umgebung. Hierdurch wird zwar die Isolierumhüllung vor dem Zerreissen geschützt, die genannten Unzulänglichkeiten der Druckpolster selbst aber werden auch hiermit nicht behoben.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass man mit der Anwendung eines Druckausgleichs zwischen dem Inneren und der Umgebung der Isolier- umhüllung, und zwar unter Anwendung des genannten druckausgleichenden Röhrchens, durch eine sehr einfache Weiterbildung des Verfahrens auch die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe der Schrumpfdruckvergleichmässigung lösen kann.
Die Erfindung bezieht sich mithin ebenfalls auf ein Verfahren zum Einbetten einer elektrischen Wicklung, beispielsweise eines Messwandlers, in einen Giessharzkörper unter Vakuumeinwirkung, wobei die Wicklung ebenfalls
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vor dem Einbetten mit einer für Giessharz undurchlässigen Isolierumhüllung sowie mit einem Röhrchen versehen wird, durch das während des Einbettens der von der Isolierumhüllung umschlossene Wicklungsraum mit der umgebenden Vakuumatmosphäre zwecks Druckausgleichs in kommunizierender Verbindung steht.
Erfindungsgemäss ist aber dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einbetten der Wicklung durch luftdichtes Verschliessen des äusseren Endes des Röhrchens in der Isolierum- hüllung ein den Schrumpfdruck des härtenden Giessharzes auffangendes Luftpolster eingeschlossen wird. Wenn sich nach dem Verschliessen des Röhrchens der Schrumpfdruck, der je nach der Dicke des Giessharzes grösser oder kleiner sein kann, auf die umschlossenen Teile überträgt, so wird dabei das eingeschlossene Luftpolster komprimiert, da es nicht entweichen kann.
Infolge dieser Kompression setzt das Luftpolster dem Schrumpfdruck einen Gegendruck entgegen, der dem Schrumpfdruck die Waage hält, der im gesamten Volumen des Luftpolsters überall die gleiche Grösse hat, und der sich sowohl auf die Isolierumhüllung als auch auf die von dieser umschlossenen Teile überall völlig gleichmässig verteilt. Ist die Wicklung beispielsweise, wie bei Messwandlern, mit einem Magnetkern aus druckempfindlichem Magnetwerkstoff versehen, so wirkt der Luftdruck des Luftpolsters auch auf den Magnetkern überall gleich stark ein, so dass Spannungsverzerrungen des Magnetkernes infolge des Schrumpfdruckes des Giessharzes nicht auftreten können.
Auch wenn später, beim betriebsmässigen Einsatz der eingebetteten Wicklung, infolge von Temperaturschwankungen unterschiedliche Wärmeausdehnungen auftreten, werden diese von dem eingeschlossenen Luftpolster puffend aufgefangen.
Zur Erläuterung dieses Verfahrens wird im folgenden an Hand der Zeichnung geschildert, wie beispielsweise ein Messwandler in Giessharz erfindungsgemäss eingebettet wird, und welche Vorteile sich durch das Verfahren nach der Erfindung ergeben.
Die Zeichnung lässt zunächst folgendes erkennen: Der Kern 1 des Messwandlers ist aus bandförmigem ferromagnetischem Material gewickelt, mit einer Isolierumhüllung 2, z. B. einer Isolierbandage, umhüllt und von der Sekundärwicklung 3 umgeben. Auf die Umfangfläche der Wicklung 3 ist eine gummielastische Auflage 4 aufgebracht, die sich, wie aus der Zeichnung ersichtlich, auch auf einen Teil der Wicklungsstirnflächen erstreckt. Die Isolierumhüllung 5, z. B. ebenfalls eine Isolierbandage, umhüllt die Teile 1 bis 4.
Der so aus den Teilen 1 bis 5 aufgebaute Mess- wandler ist in einem Giesstopf 6 von den beiden durch eine gestrichelte Linie 7 gegeneinander abgegrenzten Giessharz-Teilmengen 8 und 80 des zu bildenden Giessharzkörpers umgeben. Ferner ist der Giesskern 9 zu sehen, der den Giesstopf 6 quer durchdringt und zur Bildung des Primärleiter-Wandler- loches dient. Ein Röhrchen 10 durchdringt die Zwischenlage 4 und die Umhüllung 5 und ist so bemessen, dass sein in der Zeichnung unteres Ende an der Wicklung 3 mündet, während sich sein oberes Ende in der Teilmenge 80 der Giessharzmasse befindet.
Zur weiteren Erläuterung sei angenommen, dass sich vorerst noch kein Giessharz im Giesstopf 6 befindet; es mögen sich also zunächst nur der Mess- wandler mit seinen Teilen 1 bis 5 und 10 sowie der Kern 9 in dem Giesstopf befinden, in dem sie mit irgendwelchen, in der Zeichnung nicht dargestellten Mitteln in ihrer gezeichneten Lage zum Giesstopf schwebend gehalten werden. Die Wicklung samt Kern und Auflage befinden sich also in einer kapselförmigen, dichten Umhüllung 5, deren Inneres nur über das Röhrchen 10 mit der Aussenatmosphäre in Verbindung steht.
Zum Herstellen des Giessharzkörpers wird jetzt zuerst nur die Teilmenge 8 in den Giesstopf eingegossen, also nur so viel Giessharz, dass zwar der Wandler, nicht aber das obere Ende des Röhrchens 10 vom Giessharz bedeckt ist. Dann wird der Wand- ler samt der Giessharz-Teilmenge 8 einem Vakuum ausgesetzt. Beispielsweise wird hierzu der Topf 6 samt seinem Inhalt in eine Vakuumkammer eingesetzt, sofern er sich nicht schon vorher darin befindet. Das Vakuum wirkt auf das Giessharz so lange ein, bis es entgast ist. Durch das Röhrchen 10 hindurch steht aber das Vakuum auch mit dem Inneren der Isolierumhüllung 5 in Verbindung, so dass auch die Teile 1 bis 4 unter Vakuum stehen.
Eine Druckdifferenz zwischen dem Inneren der Umhüllung 5 und deren Umgebung ist also unmöglich, so dass auch ein Reissen der Isolierumhüllung 5 als Folge einer solchen Druckdifferenz nicht eintreten kann. Wird die Vakuumeinwirkung nach Abschluss der Entgasung wieder aufgehoben, so kann durch das Röhrchen 10 Luft auch ins Innere der Umhüllung und in deren Innenteile gelangen. Darauf wird das obere Ende des Röhrchens 10 luftdicht verschlossen, beispielsweise luftdicht zusammengequetscht, und schliesslich wird die Restmenge 80 des Giessharzes bei Atmosphärendruck aufgegossen, so dass nunmehr das obere Röhrchenende in der Giessharzmasse vollkommen verschwindet.
Der Schrumpfdruck des härtenden Giessharzes wird von der gummielastischen Auflage 4 und den eingeschlossenen Luftpolstern aufgefangen. Die Teilmengen 8 und 80 des Giessharzes verbinden sich an ihrer mit der gestrichelten Linie 7 bezeichneten Trennfläche in an sich bekannter Weise zu einem einzigen homogenen Giessharzkörper.
Durch die Erfindung werden also Druckdifferenzen zwischen dem Innenraum des Giessharz- bzw. Isolierkörpers und dessen Umgebung während des Schrumpfens vollkommen und nach dem Schrumpfen weitgehend vermieden.
In der vorstehend erläuterten Weise können auch beliebige andere Messwandler wie auch beliebige andere elektrische Wicklungen in einen Giessharzkörper
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eingebettet werden. Beispielsweise kann bei anderen Wandlern auch die Primärwicklung zusammen mit der Sekundärwicklung in einen Giessharzkörper eingebettet werden.
Hinsichtlich der Art des magnetischen Wicklungskernes ist im vorstehenden nur von einem Bandkern die Rede, doch ist es einleuchtend, dass sich die Vorteile der Erfindung in gleicher Weise auch bei einem anderen Aufbau des Wicklungskernes ergeben, beispielsweise also auch bei einem aus Draht gewickelten oder aus nur einer einzigen Windung hergestellten Kern aus gegen mechanische Einwirkungen empfindlichen Magnetwerkstoff.
Die Isolierumhüllung 5 muss zwar für Giessharz undurchlässig sein, sie braucht aber nicht luftundurchlässig zu sein. Auch die Umhüllung 2 braucht nicht luftundurchlässig zu sein. Die stoffliche Art der Umhüllungen 5 und 2 kann beliebig sein. Zu beachten ist, dass sie hinreichend wärmebeständig sind.
Die gummielastische Auflage 4 kann ausser aus Gummi auch aus einem beliebigen anderen Werkstoff bestehen, sofern dieser nur wie Gummi elastisch ist. Beispielsweise kann die Auflage aus synthetischem Gummi, z. B. Silicongummi, oder aus Fasergewebe verschiedener Stoffe bestehen. Es genügt, wenn die Auflage 4, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, hauptsächlich die Umfangsfläche der Wicklung umgibt, da hier der Schrumpfdruck radial einwärts am stärksten wirkt.
An der Innenseite der Wicklung, also dem Querloch des Wandlers zugewandt, ist eine Auflage zwischen der Wicklung und der Isolierumhüllung 5 nicht erforderlich, da hier die Schrumpfung des Giessharzes ebenfalls radial einwärts, aber von der Wicklung weg wirkt. an ihren beiden Stirnflächen ist die Wicklung weniger stark dem Schrumpfdruck ausgesetzt als an der Umfangsfläche, so dass hier auf eine Auflage unter Umständen verzichtet werden kann. Vorteilhaft ist es aber, dass die auf der Umfangsfläche angeordnete Auflage wenigstens die Kanten der Wicklung zu den Stirnflächen hin umgreift.
Zu beachten ist in jedem Falle bei der Bemessung der Auflage, dass sich Gummi oder ein anderer gummielastischer Stoff nur dann zusammendrücken lässt, wenn er entsprechend dem Druck nach irgendeiner Seite hin ausweichen kann.
Beim Beispiel in der Zeichnung kann die Auflage auf den Stirnflächen der Wicklung ausweichen, da sie die Stirnflächen nicht ganz bedeckt. Soll aber beispielsweise die Wicklung allseitig mit einer Auflage umgeben werden, so wird man eine porige oder eine in anderer Weise mit Ausweich-Hohl- räumen versehene Zwischenlage verwenden können. Eine die Wicklung allseitig umschliessende Auflage kann schliesslich, wenn sie für Giessharz undurch- lässig ist, gewünschtenfalls auch unmittelbar selbst als Isolierumhüllung dienen, so dass in diesem Falle die beiden Lagen 4 und 5 des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Lage vereinigt sein würden.
Allerdings dürfte sich in diesem Falle eine Vergrösserung des Wandlers insofern ergeben, als sich dann an der Innenseite der Wicklung im Gegensatz zum Beispiel in der Zeichnung statt der dünnen Umhüllung 5 die vergleichsweise dickere gummielastische Auflage befinden würde.
Das Röhrchen 10 hat die Aufgabe, beim Evakuieren den Innenraum der Umhüllung ohne Druckbeanspruchung der Bandage entlüften und bei Wegnahme des Vakuums wieder frei belüften zu können. Im Innenraum der Umhüllung herrscht nach dem Giessprozess Atmosphärendruck. Eine Sogwirkung zum Giessharz hin tritt beim Härteprozess nicht ein. Das eingeschlossene Luftpolster nimmt zusammen mit der elastischen Einlage die Schrumpfspannung beim Aushärteprozess und nach Beendigung der Rufhärtung die bei der Abkühlung auf Raumtemperatur entstehenden Spannungen auf. Hierzu genügt es unter Umständen, wenn das Röhrchen im Gegensatz zur Zeichnung nur die Umhüllung 5 durchdringt, nicht aber auch die Auflage 4.
Die Stelle, an der das Röhrchen an der Umhüllung 5 angebracht wird, kann an sich beliebig sein. Am einfachsten ist es, das Röhrchen, wie in der Zeichnung dargestellt, an derjenigen Seite der Umhüllung 5 anzuordnen, die sich beim Eingiessen des Giessharzes an höchster Stelle befindet. Selbstverständlich fällt auch die Anbringung des Röhrchens an einer anderen Stelle der Umhüllung in den Rahmen der Erfindung, sofern nur das Röhrchen den Innenraum der Umhüllung 5 mit der die Teilmenge 8 umgebenden Aussenluft in Verbindung bringt. In der Zeichnung hat das Röhrchen die Form einer Tülle, deren Flanschende auf der Wicklung aufsitzt. Hierdurch ist seine lagegerechte Anbringung besonders einfach.
Das Röhrchen bzw. die Tülle kann vorteilhaft schon vor oder bei dem Aufbringen der Isolierumhüllung 5 angebracht werden.