Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, die wechseln den Drücken zwischen 1-500 at ausgesetzt ist, im Tem- pematurbereich vom. -30 biss -f-30 C betrieben wird und mit einer amhydhüdgehärteten Harzen gegenüber aggres siven,
flüssigen Lösung in Berührungsteht.
Es ist bekannt, Maschinenteile, die einem hohen Druck ausgesetzt sind und beispielsweise in Kontakt mit einer chemisch zersetzenden Flüssigkeit stehen, dadurch zu schützen, dass sie vollständig gekapselt werden, wobei das für die Kapselung in einem Gehäuse verwendete Material der chemischen Zersetzung widersteht. Bei spielsweise werden hierzu verschiedene Stahllegierungen verwendet. Wenn der auftretende Druckunterschied sehr gross ist, z.
B. einige hundert at beträgt, muss für das Gehäuse eine sehr grosse Wandstärke vorgesehen und berücksichtigt werden, dass zum Schweissen von gas dichten Schweissnähten hohe Temperaturen notwendig werden, die insbesondere für die Wicklungen elektri scher Maschinen unzulässig sind. Das Gehäuse wird dar über hinaus verglichen mit dem zu schützenden Maschi nenteil, schwer und aufwendig sowie technisch schwierig in der Herstellung.
Es ist Zweck der Erfindung, die angeführten Nach teile zu beheben. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der Maschinen stator in ein verschweisstes, einen zylindrischen Aussen mantel, ein im Maschinenluftspalt angeordnetes Rohr, beidseitige Endscheiben sowie einen Stutzen aufweisen des Stahlblechgehäuse eingebettet wird, dass hierauf eine Vorimprägnierung des Stators mit Hilfe eines Kunsthar zes im Vakuum vorgenommen und eine Aushärtung durchgeführt wird, dass darnach durch den Stutzen, wel cher die Zuleitungen zur Statorwicklung aufnimmt, rei ner,
trockner Kristallquarzsand mit einem Kornanteil zwischen 0,5-4 mm eingefüllt, der Stator in Vibrationen versetzt und anschliessend im Vakuum getrocknet wird, worauf ein dünnflüssiges, kalthärtendes, im ausgehärte ten Zustand von der aggressiven Lösung nicht angreif bares Harz im Vakuum durch den Stutzen eingefüllt und schliesslich der gekapselte Stator bei Raumtemperatur ausgehärtet wird.
Das Verfahren wird nachfolgend am Beispiel eines gekapselten Stators einer elektrischen Maschine, z. B. eines Motors, erläutert, der zwischen 1 bis 500 at wech selnden Drücken .ausgesetzt wird, im Temperaturbereich von -30 bis +30 C betrieben wird, und gleichzeitig mit einer aggressiven, flüssigen Lösung in Berührung steht, wie beispielsweise flüssigen Alkali-Ammoniaklösungen.
Zur Kapselung wird der Stator in ein verschweisstes Stahlblechgehäuse eingebettet, das sich aus einem zylin drischen Aussenmantel, einem zylindrischen Rohr, das durch den zwischen dem Stator und dem Rotor liegen den Luftspalt führt und sehr dünnwandig ist, sowie beid seitigen Endscheiben besteht, die mit dem Aussenmantel und dem Spaltrohr flüssigkeitsfest verschweisst sind. Das Gehäuse wird ferner mit einem eine Öffnung aufweisen den Stutzen versehen, durch welche die Zuleitungen zur Statorwicklung geführt werden und die Materialien zum Ausgiessen des Gehäuses, wie nachfolgend beschrieben, eingeführt werden.
Als erste Operation kann in an sich bekannter Weise eine Vorimprägnierung des Stators vorgenommen wer den. Durch diese Operation werden die zum Teil sehr kleinen Hohlräume in den Nuten sowie den Wicklungs köpfen ausgefüllt und die Wicklung verfestigt. Das für die Vorimprägnierung verwendete Harz, beispielsweise ein wärmhärtendes Epoxydharz, braucht gegenüber der flüssigen, aggressiven Lösung nicht beständig zu sein. Die Imprägnierung wird in üblicher Weise im Vakuum vorgenommen, worauf die Aushärtung des Harzes in ei nem Ofen erfolgt.
Um die Kapselung des Stators druckfest und un empfindlich gegen Temperaturschwankungen, insbeson dere bei. tiefem. Temperaturen, zu machen sowie um einen Angriff aggressiver Chemikalien über die Zulei tungsdurchführungen zu verhindern, wird nun das Innere des Gehäuses mit einer entsprechenden Füllung versehen. Zu diesem Zweck wird durch den im Gehäuse vorgesehenen Stutzen reiner, trockener Kristallquarz- Sand mit einem Hauptkomanteil zwischen 0,5 bis 4 mm, vorzugsweise aber zwischen 1 bis 2 mm, eingefüllt.
Um eine gleichmässige Schüttung des Quarzsandes zu errei chen und um das Schüttgewicht zu erhöhen, ist es vor teilhaft, den gekapselten Stator zu vibrieren, bis das Ni veau des eingefüllten Quarzsandes im Gehäuse, bzw. im Gehäusestutzen nicht mehr sinkt und die Sandkörner sich gegeneinander abstützen.
Anschliessend wird der Stator im Vakuum längere Zeit getrocknet. Zum Imprägnieren des Quarzsandes und zur Erzeugung einer druckfesten Bindung zwischen den Quarzkörnern wird hierauf ein dünnflüssiges, kalt härtendes, im ausgehärteten Zustand von der vorliegen den aggressiven Lösung nicht angreifbares Harz, z. B. eine entsprechende Expoxydharzmischung, im Vakuum durch den Stutzen eingefüllt, bis die Eingiessöffnung mit genügend Harz überdeckt ist und der Harzspiegel bei Atmosphärendruck nicht mehr absinkt.
Zur Aushär tung des Harzes wird der gekapselte Stator bei Raum temperatur gelagert.
Damit die ebenfalls in das Harz eingegossenen Zu leitungsdrähte nicht starr durch den Stutzen aus dem Stator geführt werden müssen, ist es vorteilhaft, das Harz nicht bis zur Oberkante des Stutzens einzugiessen und die Zuleitungsdrähte im freien Stutzenraum, z. B.
mit einer Silikonelastomer-Vergussmasse oder einem andern plastischen Material einzugiessen. Als Abschluss wird ein mit Löchern für die Drähte versehenes Ab- schlussstück, beispielsweise aus Silikon-Glasgewebe, das satt in den Stutzen passt, auf die Silikonelastomer-Masse gepresst. Eine derartige viskoelastische Dichtung ver hindert durch kalten Fluss unter dem vorliegenden hohen Druck,
dass eine Flüssigkeit wie Petrol durch Haarrisse eindringen kann, idie in: dem in das Gehäuse eingegossenen Harz sowie zwischen dem Harz und dem Gehäuse infolge unvermeidlichen Schwundes unter Um ständen auftreten können. Anderseits kann sich eine Silvkonelastomer-Dichtung den wechselnden Drücken anpassen und besitzt die erforderliche Chemikalienbe- ständigkeit.
Eine weitere Möglichkeit, den Stutzen des Gehäuses mit einer chemisch widerstandsfähigen Dichtung zu ver sehen, besteht darin, die Öffnung des Stutzens mit einem Porzellankitt oder einer anderen keramischen Masse auszukitten und sorgfältig zu trocknen. Hierauf wird die keramische Masse unter Vakuum imprägniert, beispiels weise mit Paraffin oder einem Epoxydharz. Eine solche Dichtung mit einer imprägnierten keramischen Masse eignet sich besonders als strahlenbeständige Isolation.
Die Verwendung von Paraffin zur Imprägnierung ist je doch nur möglich, wenn keine Lösungsmittel wie Toluol oder Petrol vorhanden sind.
Die durch das beschriebene Verfahren eingebrachte, aus einer Mischung von Quarzsand und einem aushär- tenden Harz bestehende Vergussmasse hat sich als aus- serordentlich druckfest erwiesen. Eine auch nur ange näherte Druckfestigkeit lässt sich durch bekanntes Aus- giessen mit einem härtbaren Harz auch bei hohen Mine ralmehlzusätzen nicht erzielen.
Zudem hat es sich ge zeigt, dass sich ein maximaler Wert der Druckfestigkeit dann erreichen lässt, wenn erst der Quarzsand an Ort und Stelle gebracht und anschliessend mit dem Harz imprägniert wird.
Method for producing an electrical machine The present invention relates to a method for producing an electrical machine which is exposed to alternating pressures between 1-500 at, in the temperature range from. -30 to -f-30 C is operated and with an amhydehhardened resin against aggressive,
liquid solution is in contact.
It is known to protect machine parts which are subjected to high pressure and are in contact with a chemically decomposing liquid, for example, by completely encapsulating them, the material used for the encapsulation in a housing resisting chemical decomposition. For example, different steel alloys are used for this purpose. If the pressure difference that occurs is very large, e.g.
B. is a few hundred at, a very large wall thickness must be provided for the housing and it must be taken into account that high temperatures are necessary for welding gas-tight weld seams, which are especially impermissible for the windings of electrical machines. In addition, compared to the machine part to be protected, the housing is heavy and expensive and technically difficult to manufacture.
It is the purpose of the invention to remedy the stated after parts. The method according to the invention is characterized in that first the machine stator is embedded in a welded, cylindrical outer shell, a pipe arranged in the machine air gap, end plates on both sides and a socket of the sheet steel housing, and that the stator is then pre-impregnated with the aid of a synthetic resin Vacuum is carried out and curing is carried out that then through the nozzle, which receives the supply lines to the stator winding, clean,
Dry crystal quartz sand with a grain fraction between 0.5-4 mm is filled in, the stator is set in vibration and then dried in a vacuum, whereupon a thin, cold-hardening resin, which cannot be attacked by the aggressive solution in the hardened state, is filled in under a vacuum through the nozzle and finally the encapsulated stator is cured at room temperature.
The method is described below using the example of an encapsulated stator of an electrical machine, e.g. B. a motor, which is exposed between 1 to 500 at changing pressures, operated in the temperature range from -30 to +30 C, and at the same time is in contact with an aggressive, liquid solution, such as liquid alkali-ammonia solutions .
For encapsulation, the stator is embedded in a welded sheet steel housing, which consists of a cylindrical outer jacket, a cylindrical tube that leads through the air gap between the stator and the rotor and is very thin-walled, as well as end plates on both sides that are connected to the The outer jacket and the can are welded liquid-tight. The housing is also provided with a nozzle having an opening through which the feed lines to the stator winding are passed and the materials for pouring out the housing, as described below, are introduced.
As a first operation, a pre-impregnation of the stator can be carried out in a manner known per se. Through this operation, the sometimes very small cavities in the grooves and the winding heads are filled and the winding solidified. The resin used for the pre-impregnation, for example a thermosetting epoxy resin, does not need to be resistant to the liquid, aggressive solution. The impregnation is carried out in the usual way in a vacuum, after which the curing of the resin takes place in an oven.
The encapsulation of the stator is pressure-resistant and insensitive to temperature fluctuations, in particular with. deep. Temperatures to make and to prevent aggressive chemicals from attacking the supply bushings, the interior of the housing is now provided with a corresponding filling. For this purpose, pure, dry crystal quartz sand with a main grain content of between 0.5 and 4 mm, but preferably between 1 and 2 mm, is filled through the nozzle provided in the housing.
In order to achieve an even pouring of the quartz sand and to increase the bulk density, it is advisable to vibrate the encapsulated stator until the level of the quartz sand in the housing or in the housing socket no longer drops and the grains of sand are supported against each other .
The stator is then dried for a long time in a vacuum. To impregnate the quartz sand and to create a pressure-resistant bond between the quartz grains, a low-viscosity, cold-hardening resin that cannot be attacked by the aggressive solution present in the hardened state, e.g. B. a corresponding epoxy resin mixture, filled in a vacuum through the nozzle until the pouring opening is covered with enough resin and the resin level no longer drops at atmospheric pressure.
To harden the resin, the encapsulated stator is stored at room temperature.
So that the also cast in the resin to lead wires do not have to be rigidly guided through the nozzle from the stator, it is advantageous not to pour the resin up to the top of the nozzle and the lead wires in the free nozzle space, z. B.
Pour in with a silicone elastomer potting compound or another plastic material. As a conclusion, a terminating piece provided with holes for the wires, for example made of silicone glass fabric, which fits snugly into the socket, is pressed onto the silicone elastomer compound. Such a viscoelastic seal prevents cold flow under the present high pressure,
that a liquid such as petrol can penetrate through hairline cracks, which may occur in: the resin cast in the housing and between the resin and the housing as a result of unavoidable shrinkage. On the other hand, a silicone elastomer seal can adapt to changing pressures and has the required chemical resistance.
Another way to see the nozzle of the housing with a chemically resistant seal is to fill the opening of the nozzle with a porcelain putty or other ceramic mass and dry it carefully. Then the ceramic mass is impregnated under vacuum, for example with paraffin or an epoxy resin. Such a seal with an impregnated ceramic mass is particularly suitable as radiation-resistant insulation.
The use of paraffin for impregnation is only possible if no solvents such as toluene or petroleum are present.
The potting compound introduced by the method described and consisting of a mixture of quartz sand and a hardening resin has proven to be extremely pressure-resistant. Even an approximate compressive strength cannot be achieved by the known pouring with a hardenable resin, even with high mineral powder additions.
In addition, it has been shown that a maximum value for compressive strength can be achieved if the quartz sand is first put in place and then impregnated with the resin.