Verfahren zum elektrischen Isolieren zweier ineinander angeordneter Metallkörper durch Ausgiessen des Zwischenraumes mit Giessharz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektri- schen Isolieren zweier ineinander abgeordneter Mc- tallkörper durch Ausgiessen des Zwiscbencaumes mit Giessharz. Derartige Verfahren werden insbesondere zum Aufbau elektrischer Anlagen benötigt, deren spannungsführende Teile in Giessharz eingebettet sind,aufdemeineMetallumhüllungsitzt.
Da Giessharz bekanntlich beim Härten schrumpft, entstehen zwischen den ineinander. angeordneten Me- tallkörpern Spalte. Darin können Glimmentladun- genauftreten,die zu einer Zersetzung des Giessharzes fuhren.AusserdembeeinträchtigendieSpalte die mechanischeFestigkeitderVerbindungzwischen.den beiden Metallkörpern.
Als AbhilfeistgemässderErfindungvorgesehen, dass ein Bereich der dem Zwischenraum zugekehrten Fläche des einen Körpers mit einem Trennmittel versehen und durch einsmitdemKörperverbundene leitende Abschirmung elektrisch entlastet wird.
Die Erfindung geht von dar Erkenntnis aus, dass es mit wirtschaftlich vertretbaren Mitteln nicht möglich ist, bei zwei ineinander angeordneten Metallkörpern normaler Steifigkeit Spalte im m Giessharz zu vermeiden, mit dem der Zwischenraum zwischen den Körpern. ausgegossen ist. Bei dem Verfahren nach der Erfindung entstehen ebenfalls Spalte. Die Entstehung der Spalte ist aber nicht mehr dem Zufall überlasen. Sie wird vielmehr. so gesteuert, dass die Spalte in einem Bereich entstehen, der elektrisch entlastet wird. Eine Zersetzung der Isolierung durch die elektrische Beanspruchung der Spalte kann dann nicht mehr vorkommen. Ausserdem kann bei der FestlegungderSpalteauchdiemechanische Bean spruchungderIsolierungberücksichtigtwerden.Bei symmetrischen Anordnungen ist es z.
B. zweckmässig, die Spalte ebenfalls. symmetrisch vorzusehen.
Zur Verringerung der Haftwirkung kann man ver schiedene Massnahmen. ergreifen. So kann man z. B.
Trennmittel verwenden, wie sie aus der Giessharz- technik zur Ausformung von Gussteilen bekannt sind.
Solche Trennmittel sind u. a. Silikonharze oder-öle, Wachslösungen oder Polyvinylpropylen oder Folien von Fluorcarbonen, PVC, Polyäthylen, Polypropylen, Terephthalsäure-Glykolpolyestern.
Ein Ausführungsbeispie der Erfindung wird in Fig. 1 dangestellt. Zwei konzentrisch angeordnete Metallzylinder 1 und 2 befinden sich auf unterschiedlichem Potential. Sie sind durch eine in bekannter Weise vergossene Giessharzschicht 3 voreinanderiso- liert. Um die Bildung der Spalte unter Kontrolle zu bringen, ist'andenStellen 4, 5, 6 auf der Innenseite des Metallzylinders 1 ein Trennmittel, z. B. Silikonharz, aufgebracht.
Dadurch ist an diesenStellen die Haftung zwischen dem Giessharz und dem Metall verbindort. Durch den beim Aushärten auftretenden Schrumpfungsvorganglöst sich das Giessharz an diesen Stellen von der Innenfläche des Metalizylinders 1, fliesst zum Ausgleich des Volumenschwundes nach und bildet so die Spalte 7, 8 und 9. Der Deutlichkeit halber sind diese Spalte übertrieben gross gezeichnet.
Bei der Wahl der für die Spaltbildung vorher bestimmten Stellen berücksichtigt man die elektrischen und mechanischen Belastungen, dennen der Körper ausgesetzt wird. So kann man z. B. Stellen wählen, an denen nur eine geringe elektrische Felddichte herrscht. Um die Spalte aber sowohl-elektrisch. als auch mechanisch unschädlich zu machen, empfiehlt es sich, nach erfolgter Aushärtung die Spalte mit einem niedrig schmelzenden Metall, einer Metallegierung oder einem sonstigen elektrisch leitenden Maberial auszugiessen. Dies kann schwierig sein, wenn die auf die beschriebene Weise an bestimmten. Stellen erhal- tenen Spalte zu geringe Abmessungen haben.
So könnte es unter Umständen notwendig werden, das Ausgiessen unter Vakmum vorzunehmen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann man von vornherein . die AbmessungenderentstehendenHohlräumekon- struktiv festlegen. Dazu bringt man als Trennmittel an die für das Ablösen von Giessharz und Körper vorgesehenen Bereiche Tnennstäbe. Diese können sogestaltetwerden,dasssiesichderinnerenOber- fläche des äusseren Metallkörpers anpassen und ein Eindringen des Giessharzes zwischen Trennstab und äusseren Metallkörper vermeiden. Damit die Oberfläche der Trennstäbe nicht mit dem Giessharz bindet, kann man sie mit einem der vorgenannten Trennmit- tel präparieren.
Bei Metallstäben kann z. B. die Oberfläche silikonisiertodermit.einemSilikon'einbcsm- lack versehen sein. Man kann die Stäbe aber auch gänzlich aus einem nicht am Giessharz haftenden Materijal formen, wie z. B. Polytetrafluoräthylen,. Da durchgelingtes,'dieSpaltbildung von der Oberfläche des UmhüllungskörpersaufdieOberflächeder Trennstäbe zu verlegen. Während des Schrumpfens löst sich das Giessharz von den Stäben ab'undkann durchNachfliessendieinnerenSpannungenausglei- ch, en. Nach dem AushärtendasGiessharzeswerden die Stäbe wieder aus dem Giessharz entfernt. Sie müssen also konstruktiv entsprechend gestaltet sein.
Die so erhaltenen Hohlräume mit wunschgemässen Abmessungen kann man ohne Schwierigkeiten mit Metall oder einem sonstigen elektrisch leitenden Material ausfüllen. Ferner kann man die Wände der Hohlräume mit einem leitenden tYberzug versehen, um diese selbst für andere Zwecke, z. B. fur die Zu-oderAbführungvonGasenoderFlüssigkeiten, zu benutzen.
Ein Ausführungsbaispiel,beidemsichdieTrenn- stäbe an die innere Wandung des äusseren Hüllkörpers anschmiegen, ist in Fig. 2 dargestellt. Die Anordnung der Metallkörper ist die gleiche wie in Fig. 1. Für die übereinstimmenden Teile werden die gleichen Bezugszahlen benutzt. An den Stellen 4, 5, 6 werden entsprechend geformte und präparierte Trennstäbe 10, 11, 12 als Trennmittel gegen die mnere Oberfläche des äusseren Metallkörpers gelegt.
Da die Oberfläche der Stäbe so beschaffen ist, Idass mit dem Giessharz kein e Bindung auftritt, hat das Materialdortdie-MöglichkeitnachzuSDessen. Hierdurch wird eine Rissbildung an. anderen nicht kon trollierbarenStellenvermieden.NachdemAushär- tungsvorgang des vergossenen Giessharzes können die Stäbe wieder entfernt werden, und. man kann die entstandenen Hohlräume dann zur Vermeidung von Glimmen'gutdurchAusgiessen mit Metall elektrisch entlasten,weilfürdasAus'giessenderQuerschnitt der Trennstäbe, erweitert um die beim Schrumpfen entstandenen Spalte, zur Verfügung steht.
Um den bei der Erfindung entstehenden Spalt ohne den zweiten Arbeitsgang des Ausgiessens feld- frei zu halten, kann man ein elektrisch ausreichend leiteadas Trennmittel, z. B. eine Metallfolie, verwen- den. Diese wird in dem vorgesehenen Bereich auf die innere Oberfläche des äusseren Metallkörpers gebracht. Wegen der guten HaftungdesGiessharzes an der Folie wird diese beim Schrumpfen vom Giessharz mitgezogen und habt sich so teilweise von der Metalloberfläche des umhüllenden Körpers ab.
Dadurch bildet sich in kontrollierter Weise ein Spalt.
Da die Folie mit, dem äusserenMetallkörparleitend verbunden ist, liegt der Spalt in einem feldfreien Raum. In iibm kann also kein Glimmen entstehen.
Diese Ausführungsmöglichkeit. in Fig. 3 dange stellt. Sie zeijgt eine Anordnung von zwei konzentri schen Metalizylindorn l und 2, die durch eine Giessharzscbicht 3 vonsmander isoliert sind. Als Trennmittel dient an den Stellen 4, 5 und 6 eine Metallfolie 13, 14, 15, die auf die innere Oberfläche des Metallzylinders 1 gelegt ist. Der Deutlichkeit halber ist die Folie übertrieben stark gezeichnet.
Sie wird von dem beim Aushärten schrumpfenden Giessharz mitgezogenundbildetsodieBegrenzung der Spalte zum Giessharz hm. Da die Metallfolien 13, 14, 15 mit dem Metallzylinder 1 elektrisch leitend verbunden sind, liegen die Spalte in einem feld- freien Raum, so dass inihnenkeimGlimmenentstehen kann.
Eine andere. Möglichkeit, die Spalte dn einem feldfreien Raum zu lokalisieren, ergibt sich, wenn man weiterhin erfindungsgemäss mit dem äusseren Metallkörper an den dafür vorgesehenen Stellen Drahtgeflechte metallisch leitend, z. B. durch Nieten oder Löten, verbindet.DieseDrahtgeflechtesind nachinnengewölbtundbegrenzenzusammenmit dem äusseren Metallkörper einen feldfreien Raum.
Innerhalb dieses von dem Drahtgeflecht umschlosse- nen Raumes bringt man mit genügendem Abstand von den Kanten des Drahtgeflechtes ein Trennmittel auf die Oberfläohe, des äusseren Metallkörpers auf.
Da beim Ausgiessen mit Giessharz das Drahtgeflecht das Fliessen des Giessharzes nicht hindert, bilden sich wie in vorher beschriebener Weise an diesen mit einem Tronnmittelversehenen Stellen während des Schrumpfens Spalte. Diese Spalte liegen mit Sicher heit innerhalb des von dem Drahtgeflecht abge schirmten Raumes. Daher kann in ihnen kein Glim mie, entstehen.
Fig. 4 zeigt eine derartigeAnordntungvonzwei konzentrischen Metallzylindenrn 1 und 2, die durch eine Giessharzschicht 3 voneinander isoliert werden.
Mit dem äusseren Metallzylinder 1 sind an den dafür vorgesehenenStellenleichtgewölbteDrahtge- flechte 16, 17, 18 metallisch verbunden. Innerhalb des durch die Drahtgeflechte @abgeschirmten Raumes wird an den Stellen 19, 20, 21 ein Trennmittel aufgetragen, das die Bindmng des Giessharzes mit derinmerenOberflächedesMetaUzylindersl verhindert. An diesen Stellen entstehen dann während des Aushärtumgsvorganges des Giessharzes durch das Schrumpfen Spalte, die auf der Zeichnungübertrie- ben gross, dargestellt sind.
Die beneits als Trenmnittel erwähnte elektrisch leitende Folie bann man auch so o falten, dass sie schlauchartig einen Hohlraum umschliesst, in den das Giessharz nicht eindringen kann. Die Folie wird zur elektrischen Entlastung mit dem äusseren Metallkörper leitend verbunden und so gelegt, dass sie sich der Oberfläche dieses Körpers anschmiegt. Auch in diesem Fall wird das Material der Folie zweckmässig so gewählt, dass sie am Giessharz haftet und bejm Schrumpfen mitgezogen wird. Der Spalt entsteht dann im Innern der Folie, wo sich wegen der Leitfähigkeit des Folienmaterials kein Feld ausbilden kann.
Ein Ausfülmimgsbeispiel dieser Art ist in Fig. 5 dargestellt. An den Stellen 22, 23, 24 ist. die innere Oberflächle Ides Mleballzylinders 1 als Trennmittel mit. einer leitenden, schlauchartig geformten Folie 25, 26, 27 versehen, die zugleich als Abschirmung mit dem Metallzylinder 1 leitend verbunden ist. Die Folie haftet an der Giessharzschicht 3 und wird während des Schrumpfens des Giessharzes autseinander- gezogen,sodassmihremInnernübertriebengross dargestellte Spalte entstehen.
Ein, Abschirmung des Innenraumes der Spalte kann man auch dadurch erhalten, dass man als Trennmittel an den dafür vorgesehenen Stellen auf die innere Oberfläche des äusseren Metallkörpers einen Lack aufbrinigt.Dieser Lack muss elektrisch leitfähig sein und soll sowohl am Metall als auch am Giessharz gut haften. Der innere strukturelle Zusammenhalt des Lackes soll jedoch den Schrumpfungskräften des Giessharzes nachgeben, so dass der Lack aufreisst und dem Giessharz damit eine Möglichkeit zum Nachfliessen gibt. Da der Lack jedoch eine elektrische Leitfähigkeithatundsowohl an der Oberfläche des Giessharzes als auch den der Oberfläche des Metallkörpers haften bleibt,Hegendie Spalte wiederum in einem feldfreien Raum.
In den Ausführungsbeispielen, die das Verfahren der Erfindung veranschaulichen sollen, ist immerei'meAnordnungvonzweikonzen- trischen Zylindern geschildert. Diese bestimmte Art der Anordnung des auszmgiessenden Körpers hat kernen Einfluss. auf das Eintreten des Erfolges der Erfindung. Diese ist ! auch beim Ausgiessen von be liebig anders geformten Hohlräumen mit Erfolg anwendbar.