[0001] Die Erfindung betrifft einen Eingussteil zur Herstellung von Bauteilen für die Mittel- und Hochspannungstechnik durch ablösungsfreie Umhüllung mit einem Isoliermaterial, vorzugsweise einem Duromer, bestehend aus einem rotationssymmetrischen, buchsenförmigen Basisteil mit einem radial aufgeweiteten Endabschnitt, dessen umlaufender Rand radial abgerundet und gegebenenfalls nach aussen auskragend ausgeführt ist, sowie einen Bauteil für die Mittel- und Hochspannungstechnik, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Eingussteil mit einer Umhüllung aus einem Isoliermaterial.
[0002] Eingussteile werden beispielsweise in der Mittel- und Hochspannungstechnik als Stromleiter oder Elektrode eingesetzt. Dabei sind sie zur Isolation in einem vorzugsweise duromeren Isolierstoff eingebettet, etwa einem Epoxyharz. Eingiessteil und umhüllendes Isoliermaterial werden zu Bauteilen verarbeitet, beispielsweise Kabelendverschlüssen, Buchsen, Stecker, Durchführungen oder auch Schottisolatoren. Zur einwandfreien Funktion solcher Bauteile müssen die geforderten Isoliereigenschaften gewährleistet sein, insbesondere darf der Bauteil nur geringe Teilentladung aufweisen. Daher müssen lokale elektrische Feldstärkeüberhöhungen vermieden werden. Die Feldstärke wird einerseits durch die Gestaltung des Bauteils bestimmt, andererseits durch die Homogenität des Isoliermaterials, welches den metallischen Eingiessteil umhüllt.
Bei der Umhüllung des Eingiessteils mit einem duromeren Isoliermaterial tritt Schwindung des Isoliermaterials auf, welche mit den einhergehenden mechanischen Schwindungsspannungen Risse im Isolierstoff selbst oder Ablösungen des Isolierstoffes von dem Leitermaterial bewirken. Diese Risse oder Ablösungen des Isoliermaterials vom metallischen Leiter verschlechtern stark die elektrischen Eigenschaften, bewirken Teilentladung und müssen daher vermieden werden. Die Ausführung des Eingussteils beeinflusst massgeblich die Isoliereigenschaften des Bauteils.
[0003] Die Eingussteile selbst werden bevorzugt aus Leichtmetalllegierungen gefertigt. Sie sind im Allgemeinen mit unterschiedlicher Isolierstoffstärke umhüllt. Die unterschiedliche Schichtstärke (kombiniert mit der dem Volumen einhergehenden Exothermie während der Vernetzungsreaktion) führt zu unterschiedlicher und mit der Schichtstärke zunehmender Schwindung im Isolatorwerkstoff. Dies begünstigt wiederum die Bildung von Hohlräumen im Inneren des isolierenden Giessharzes. Die Ver- bzw. Anbindung des Eingiessteils mit der isolierenden Duromermatrix ist problematisch, da durch die Schwindungsspannungen diese Grenzschicht mechanisch stark beansprucht wird. Trotz Verwendung von Haftvermittlern (z.B. Leitlack) können nach der Umhülllung bzw. nach Umguss Ablösungen des Isolierstoffs vom Eingussteil zufolge von ungleichmässigen Schwundspannungen auftreten.
[0004] Weiters muss der Eingussteil im Zuge des Herstellungsverfahrens auch eine Abdichtungsfunktion gegenüber der Form oder gegenüber Formkernen übernehmen, da eventuelle, meist innenliegende Kontaktstellen von Eingiessteilen beim Herstellungsprozess nicht vom Giessharz oder Isoliermaterial verunreinigt werden dürfen. Hier ist speziell die Abdichtung an der Innenseite des Eingiessteils auf dem Kern schwierig, da bereits durch kleinste Hohlräume Giessharz eindringen kann.
[0005] Die Schwierigkeit der Abdichtung ergibt sich durch die beiden kegelförmigen Flächen mit sehr geringem Öffnungswinkel, sodass bei gegebener Anpresskraft (zwischen Eingussteil und Formkern) die Elektrode durch Abkühlung nach dem Giessprozess auf den Kern schwindet und dann sehr schwer entformbar bzw. von der Form trennbar ist. Es ist fertigungstechnisch weiters sehr aufwendig sowohl Form, als auch Eingussteil mit kleinen Öffnungswinkeln und den Dichtigkeitsanforderungen entsprechend herzustellen.
[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung einen Eingiessteil vorzuschlagen, bei welchem die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden, sodass der vorgeschlagene Eingiessteil fehlerfrei mittels Vakuumguss, Druckguss oder Spritzguss in eine isolierende Matrix eingebettet werden kann. Es soll weiters ein Bauteil vorgeschlagen werden, welcher eine rissfreie und ablösungsfreie Anbindung bzw. Umhüllung des Isolierstoffes an den metallischen Eingiessteil aufweist.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der umlaufende Rand des Endabschnittes in Richtung auf die Achse des Eingussteils hin gekrümmt ist und eine umlaufende, sich radial nach aussen hin öffnende Hinterschneidung auf den Basisteil hin aufweist, deren innere Wandung abgerundet in einen radial innenliegenden, umlaufenden, ringförmigen Stirnrand übergeht, dessen äussere, der Hinterschneidung zugewandte Begrenzungsfläche mit der Achse einen Winkel zwischen 5[deg.] und 90[deg.] einschliesst, wobei der Stirnrand axial vom auskragenden, umlaufenden Rand überragt ist.
Damit ist der rissempfindliche, innenliegende Umfangsbereich, an welchem Eingiessteil, Giessharz und Atmosphäre zusammentreffen, vom aussenliegenden Rand einerseits axial überragt und gegenüber den äusseren und oberen, grösseren Giessharzvolumina abgeschirmt, wobei in Kombination mit dem durch die Hinterschneidung geschaffenen Volumen für das umhüllende Giessharz axial unterhalb rissempfindlichen Umfangsbereiches die beim Vernetzungsprozess auftretenden mechanischen Schwindungs-Spannungen an diesem Umfang minimiert werden.
[0008] Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die äussere, der Hinterschneidung zugewandte Begrenzungsfläche mit der Achse einen Winkel zwischen 30[deg.] und 60[deg.] einschliesst.
[0009] Eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform sieht vor, dass der innere Stirnrand eine entgegen der äusseren Begrenzungsfläche abgeschrägte, ringförmig umlaufende Fläche aufweist. Dadurch wird am Eingussteil eine kreisförmigen Dichtfläche zur Abdichtung gegen einen zentrischen Formkern gebildet, an welchem mit einer Dichtkante des Formkerns ein linienförmiger Dichtverlauf mit optimaler Dichtwirkung und gleichzeitig guter Entformbarkeit gebildet wird.
[0010] Vorteilhafterweise schliesst die ringförmig umlaufende Fläche einen Winkel zwischen 10[deg.] und 85[deg.], vorzugsweise zwischen 25[deg.] und 45[deg.], mit der Achse ein.
[0011] Vorzugsweise ist in allen genannten Fällen die Oberfläche des Eingussteils an ihren Kontaktstellen zum Giessharz sandgestrahlt und/ oder mit Haftvermittlern beschichtet.
[0012] Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch einen Bauteil gelöst, der unter Verwendung eines Eingussteils wie in den vorangehenden Absätzen definiert aufgebaut ist.
[0013] Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beispielhaft näher erläutert werden.
[0014] Dabei zeigt die Fig. 1einen herkömmlichen Eingussteil mit Formkern, Fig. 2 zeigt den fertigen Bauteil, bestehend aus Eingussteil und Isolationsumhüllung, Fig. 3 ist eine vergrösserte Schnittdarstellung des Randes eines herkömmlichen Eingussteils samt Isoliermaterial, Fig. 4stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für den Rand eines erfindungsgemässen Eingussteils im Schnitt dar, und Fig. 5 zeigt den Rand des Eingussteils der Fig. 4im Rahmen des Herstellungsverfahrens mit eingesetztem Formkern vor der Umhüllung mit Isoliermaterial.
[0015] Als Isolationsmaterial wird vorzugsweise Epoxydharz mit Härter, Beschleuniger und Füllstoff und Additiven eingesetzt. Die vorliegende Erfindung ist für alle Werkstoffe des Eingiessteils und auch auf alle duromeren Isolationsmaterialien anwendbar, sodass auf die Werkstoffe nicht mehr eingegangen wird.
[0016] Die Fig. 1 zeigt einen Eingiessteil 20 gemäss dem Stand der Technik, der einen rotationssymmetrischen, buchsenförmigen Basisteil 1 und einen radial aufgeweiteten Endabschnitt 2 aufweist. Weiters ist ein Formkern 40 dargestellt, der im Zuge des Herstellungsverfahren eines Bauteils 10 für die Mittel- und Hochspannungstechnik - siehe dazu Fig. 2mit Darstellung eines fertigen Bauteils - bei Umhüllung des Eingiessteils 20 mit einem Isoliermaterial 30, beispielsweise ein Duromer-Giessharz wie Epoxyharz, die Öffnung des Endabschnittes 2 verschliesst und gegen Eindringen des Isoliermaterials 30 schützt. Der rechts liegende Endabschnitt 2 des Eingussteils 20 entspricht im Allgemeinen jener Seite eines Bauteils 10, die mittels eines äusseren Stromleiters oder Steckers kontaktiert wird.
Die links anschliessenden Bereiche des Eingussteils 20 können beliebig ausgeführt werden, sind für die Erfindung ohne weitere Bedeutung und daher nicht näher ausgeführt.
[0017] Fig. 3 zeigt in vergrössertem Massstab einen Schnitt durch den Randbereich eines bereits mit Isoliermaterial 30 umhüllten Eingussteils 20. Man erkennt in dieser Schnittdarstellung, dass aufgrund des umlaufenden, in dieser speziellen Ausführungsform radial nach aussen auskragenden Randes der Anbindungsbereich für das Isoliermaterial sich nur einseitig, rechts der Kante 50 des Eingiessteils 20 befindet. An dieser Stelle geht die Schichtstärke des Isoliermaterials 30 gegen Null. Zur Übersichtlichkeit ist durch den Kantenpunkt die Normale 51 gezogen. Diese Kante in der Schnittdarstellung entspricht räumlich einem Umfang, an dem Eingussteil 20, Giessharzteil 30 und Atmosphäre zusammentreffen.
Aus der unsymmetrischen Umhüllung dieses Umfanges folgt aufgrund der unsymmetrischen Volumenverteilung des umhüllenden Isoliermaterials 30 eine unsymmetrische Schwindung während der Vernetzung des Isoliermaterials 30, sodass leicht unerwünschte Ablösungen des Isoliermaterials 30 vom Eingussteil 20 und in Folge Risse und Hohlräume im Isoliermaterial 30 entstehen können.
[0018] Bei Verwendung eines Formkerns 40 wie in Fig. 1 dargestellt ist der Abdichtungsbereich des Eingussteils 20 zum Formkern 40 - oder einer gleichartigen Giessform -mit einem Winkel 52 von 0 bis 10[deg.] zur Achse des Eingussteils 20 geneigt. Daher kann bereits durch kleinste Hohlräume Giessharz in die Öffnung des Eingussteils 20 eindringen kann. Die Schwierigkeit der Abdichtung ergibt sich durch die beiden kegelförmigen Flächen mit sehr geringem Öffnungswinkel, sodass bei gegebener Anpresskraft (zwischen Eingussteil 20 und Formkern 40) der Eingussteil 20 durch Abkühlung nach dem Giessprozess auf den Kern 40 schwindet und dann sehr schwer entformbar bzw. von der Form 40 trennbar ist.
[0019] In Fig. 4 ist der Randbereich des Endabschnittes 2 einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Eingussteils 20 im Schnitt dargestellt. Der Endabschnitt 2 weist hier einen umlaufenden Rand 22 in Form eines kronenförmigen Überstandes auf, welcher in Richtung auf die Achse des Eingussteils 20 hin gekrümmt ist und eine umlaufende, sich radial nach aussen hin öffnende Hinterschneidung 21 auf den Basisteil 1 hin aufweist. Die innere Wandung 21a dieser Hinterschneidung 21 geht abgerundet in einen radial innenliegenden, umlaufenden, ringförmigen Stirnrand 23 über, dessen äussere, der Hinterschneidung 21 zugewandte Begrenzungsfläche 21b mit der Achse einen Winkel zwischen 5[deg.] und 90[deg.], vorzugsweise zwischen 30[deg.] und 60[deg.], einschliesst, wobei der Stirnrand 23 axial vom auskragenden, umlaufenden Rand 22 überragt ist.
[0020] Damit ist die Kante 50, wo die rissemfindlichste Anbindungsstelle zum Giessharz 30 gegeben ist, derart gestaltet, dass sich das Giessharz 30 auch links dieser Kante 50 - also links der Normallinie 51 - innerhalb der Hinterschneidung 21 befindet. Durch diese Ausführung werden nun umhüllende Schichtstärken bzw. Volumina des Isoliermaterials 30 links und rechts zur rissempfindlichen Kante 50 geschaffen. Mit der Schwindung des Isoliermaterials 30 im Hinterschneidungsbereich 21 links der Kante 50 werden jene Schwindungsspannungen, die durch das Isolationsmaterial 30 rechts der Normalen 51 erzeugt werden, reduziert bzw. kompensiert. Somit kann das Ablösen des Isoliermaterials 30 von dem Eingussteil 20 an der rissempfindlichen Kante 50 vermieden werden.
Durch die Ausführung des Eingussteils 20 mit einem Überstand 22 ist eine kontinuierliche Verminderung der Schichtstärke des Isoliermaterials 30 rechts der Normalen 51 bewirkt, so dass die kritische Kante 50 von Schwundspannungen abgeschirmt wird, die von den äusseren Volumenbereichen des Isoliermaterials - nämlich rechts, oberhalb und ausserhalb des Randes 22 - erzeugt werden. Indem der schwindungsbehaftete Isolierstoff 30 nun links und rechts - also beidseitig - der Normalen 51 vorhanden ist, können die sich bei Aushärtung des Isoliermaterials 30 zufolge Volumenschwindung ergebende mechanischen Schwindungsspannungen ausgeglichen werden. Die Neigung des kronenförmigen Überstandes 22 des Eingiessteils 20 zur Achse bewirkt weiters, dass das Giessharz bzw.
Isoliermaterial 30 in der solcherart geformten Bucht gehalten wird gehalten wird und nicht in die restlichen Bereiche grösserer Volumina wegschwinden kann. Die Gestalt des Eingiessteils 20 an dessen radialer Aussenseite bis zu dem Überhang 22 ermöglicht einen vorteilhaften, stetigen Schichtdickenzuwachs im Isoliermaterial 30 zwischen Eingussteil 20 und Bauteilaussenseite.
[0021] Die erfindungsgemässe Gestaltung des Eingiessteils 20 mit der Hinterschneidung 21 und dem leicht zur Achse geneigten Überstand 22 ermöglicht eine stressfreie Schwindung des Isolierstoffes 30 in den Volumenbereichen, die durch den Überstand 22 und dem Innenradius des Bauteils 10 begrenzt werden. Somit kann das Bauteil 10 rissfrei hergestellt werden. Der kronenförmige Überstand 22 wird natürlich entsprechend dem gewünschten elektrischen Feldstärkeverlauf gestaltet.
[0022] Mit solcherart ausgeführten Eingussteilen 20 kann die mechanische Festigkeit des gesamten Bauteils 10 erheblich gesteigert werden. Solcherart gestaltete Eingussteile 20 sind Voraussetzung, um Eigenspannungen von duromeren Isolierstoffen 30 während des Vernetzungsprozesses zu minimieren. So kann etwa bei gleichem Isolationsmaterial und gleicher Bauteildicke beispielsweise der Berstdruck um ca. 20 bis 50% verbessert werden. Bei gleichen Druckanforderungen kann das Bauteil 10 insgesamt mit kleineren Abmessungen bei gleicher Festigkeit hergestellt werden. Mit der erfindungsgemässen Ausführung des Eingiessteils 20 können hohlraum- und spaltfreie eingebettete Isolatorbauteile hergestellt werden, ohne den Eingiessteil 20 notwendigerweise mit Haftvermittlern beschichten zu müssen.
[0023] Je nach Anforderung können die Haftungseigenschaften selbstverständlich durch Vorbehandlung des Eingussteils 20 weiters verbessert werden, beispielsweise durch Sandstrahlen, chemisches Ätzen oder Plasmaätzen. Wird der Eingiessteil 20 nur partiell behandelt, wird vorzugsweise der Anbindungsbereich 50 zwischen Eingiessteil 20 und Giessharz 30 behandelt.
[0024] Mit dem erfindungsgemässen Eingussteil 20 ist es aber auch möglich, die Abdichtung gegenüber dem Formkern 40 zu verbessern. Wie in Fig.5 beispielhaft dargestellt ist, weist der innere Stirnrand 23 eine entgegen der äusseren Begrenzungsfläche 21b abgeschrägte, ringförmig umlaufende Fläche 23a auf. Diese Fläche 23a bildet am Eingussteil 20 eine kreisförmigen Dichtfläche zur Abdichtung gegen eine umlaufende Dichtkante 41 eines zentrischen Formkerns 40, so dass ein linienförmiger Dichtverlauf mit optimaler Dichtwirkung und gleichzeitig guter Entformbarkeit gewährleistet ist. Diese Dichtlinie liegt radial innerhalb und axial annähernd in der Höhe des Umfangs 50, an dem Giessharz 30, Eingussteil 20 und Atmosphäre zusammentreffen.
Die ringförmig umlaufende Fläche 23a schliesst dabei einen Winkel zwischen 10[deg.] und 85[deg.], vorzugsweise zwischen 25[deg.] und 45[deg.], mit der Achse ein. Die Dichtfläche 23a befindet sich an einer Phase mit einem Winkel zwischen 10[deg.] und 85[deg.] zur Symmetrieebene der Elektrode. Dabei ist es leicht möglich auch mit einem Überhang der Dichtfläche 23a zu arbeiten, das heisst dass der Winkel 52 grösser als 90[deg.] ist. Bevorzugt wird ein Winkel zwischen 85 bis 95[deg.] eingesetzt.
[0025] Der Winkel an der Giessform kann bei einem Winkel 52 an dem Eingiessteil 20 von kleiner 90[deg.] um 0,5[deg.] bis 2[deg.] kleiner, bzw. bei einem Winkel 52 grösser gleich 90[deg.] um 0,5[deg.] bis 2[deg.] grösser ausgeführt sein. Dadurch ergibt sich eine Dichtfläche, die theoretisch nur eine umlaufende Randlinie direkt an der Anbindungsstelle 50 darstellt und durch die Verpressung des Eingiessteils 20, wie auch der Giessform 40 eine sichere Abdichtfläche ergibt, die zur Mitte des Bauteils 10 hin sicher geschlossen ist.
[0026] Mit dieser Ausführung der Dichtung ist es möglich, das Eindringen von Giessharz an der Innenseite des Eingiessteils 20 zu vermeiden. Ebenso ist die Entformung problemlos möglich, da sich durch den steileren Winkel von mindestens 30[deg.] unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Eingussteil 20 und Formkern 40 nicht zum Aufschwinden der Elektrode auf dem Kern führen können. Dazu wird vorzugsweise im leicht konischen Teil der Formkern 40 freigestellt, wie es in Figur 5dargestellt ist. Durch die Verlagerung der Dichtfläche vom Stromeinleitungsbereich in den Übergangsbereich kann die Fertigung des Eingiessteils 20 wie auch der Giessform 40 selbst wesentlich vereinfacht werden.
Die Dichtung erfolgt in einem kleinen parallelen Bereich an zwei ebenen Flächen, was fertigungstechnisch wesentlich einfacher umsetzbar ist, wie die Parallelität der an Kegeln gelegenen Mantelflächen unter einem geringen Winkel von maximal einigen Grad. Ein O-Ring im Formkern zur Dichtung, wie er auch bei den bestehenden Lösungen verwendet wird, kann weiterhin, muss aber nicht verwendet werden.
The invention relates to a cast-in part for the production of components for medium and high voltage engineering by separation-free enclosure with an insulating material, preferably a thermoset, consisting of a rotationally symmetrical sleeve-shaped base part with a radially expanded end portion, the peripheral edge radially rounded and optionally after outside cantilevered, as well as a component for the medium and high voltage engineering, consisting of a rotationally symmetrical Eingussteil with a sheath of an insulating material.
Ingots are used for example in the medium and high voltage engineering as a conductor or electrode. They are embedded for isolation in a preferably thermoset insulating material, such as an epoxy resin. Eingießsteil and enveloping insulating material are processed into components, such as cable terminations, jacks, plugs, bushings or bulkhead insulators. For proper functioning of such components, the required insulating properties must be ensured, in particular, the component may have only small partial discharge. Therefore, local electric field strength peaks must be avoided. The field strength is determined on the one hand by the design of the component, on the other hand by the homogeneity of the insulating material, which encloses the metallic Eingiessteil.
In the wrapping of Eingießsteils with a thermosetting insulating material shrinkage of the insulating material occurs, which cause cracks in the insulating material itself or detachment of the insulating material from the conductor material with the accompanying mechanical shrinkage stresses. These cracks or detachments of the insulating material from the metallic conductor greatly deteriorate the electrical properties, cause partial discharge, and must therefore be avoided. The design of the sprue significantly influences the insulating properties of the component.
The sprues themselves are preferably made of light metal alloys. They are generally covered with different insulating material thickness. The different layer thickness (combined with the volume-associated exotherm during the crosslinking reaction) leads to different shrinkage in the insulating material which increases with the layer thickness. This in turn favors the formation of voids in the interior of the insulating casting resin. The connection or connection of the Eingiessteils with the insulating Duromermatrix is problematic because of the shrinkage stresses this boundary layer is mechanically stressed. Despite the use of adhesion promoters (e.g., conductive ink), post-cladding of the insulating material from the casting may result in uneven shrinkage stresses.
Furthermore, the casting must also take over a sealing function relative to the mold or cores in the course of the manufacturing process, since any, usually internal contact points of Eingiessteilen in the manufacturing process must not be contaminated by the casting resin or insulating material. Here, especially the sealing on the inside of the Eingiessteils on the core is difficult because even the smallest cavities can penetrate casting resin.
The difficulty of sealing results from the two conical surfaces with very small opening angle, so that for a given contact force (between casting and mandrel) the electrode shrinks by cooling after the casting process on the core and then very difficult to demold or from the mold is separable. It is manufacturing technology also very expensive to produce both shape, as well as cast part with small opening angles and the tightness requirements.
It is an object of the invention to propose a Eingiessteil, in which the disadvantages described above are avoided, so that the proposed Eingiessteil can be embedded error-free by means of vacuum casting, die casting or injection molding in an insulating matrix. It should also be proposed a component which has a crack-free and detachment-free connection or wrapping of the insulating material to the metallic Eingiessteil.
This object is achieved according to the invention in that the peripheral edge of the end portion is curved in the direction of the axis of the sprue and has a circumferential, radially outwardly opening undercut on the base part, the inner wall rounded in a radial internal, circumferential, annular end edge merges, whose outer, the undercut facing boundary surface with the axis at an angle between 5 ° and 90 ° includes, wherein the end edge is axially surmounted by the projecting, circumferential edge.
Thus, the crack-sensitive, inner circumferential region to which Eingießsteil, casting resin and atmosphere coincide, on the one hand axially surmounted by the outer edge and shielded from the outer and upper, larger Giessharzvolumina, in combination with the created by the undercut volume for the encapsulating casting resin axially below Crack-sensitive peripheral area are minimized occurring during the crosslinking process mechanical shrinkage stresses at this scale.
According to an advantageous embodiment it is provided that the outer, the undercut facing boundary surface with the axis at an angle between 30 ° and 60 ° includes.
Another embodiment of the invention provides that the inner end edge has a counter to the outer boundary surface beveled, annular peripheral surface. As a result, a circular sealing surface is formed on the casting for sealing against a centric mold core, on which a line-shaped sealing profile with optimum sealing effect and at the same time good releasability is formed with a sealing edge of the mold core.
Advantageously, the annular peripheral surface encloses an angle between 10 [deg.] And 85 [deg.], Preferably between 25 [deg.] And 45 [deg.], With the axis.
Preferably, in all the cases mentioned, the surface of the sprue part is sandblasted at its contact points to the casting resin and / or coated with adhesion promoters.
The object stated at the outset is also achieved by a component constructed using a gate as defined in the preceding paragraphs.
The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawing figures.
Fig. 2 shows the finished component, consisting of cast-in part and insulation sheath, Fig. 3 is an enlarged sectional view of the edge of a conventional sprue with its insulating material, Fig. 4 shows a preferred embodiment of FIG. 5 shows the edge of the sprue part of FIG. 4 in the context of the manufacturing process with the mandrel inserted before it has been coated with insulating material.
As insulation material is preferably used epoxy resin with hardener, accelerator and filler and additives. The present invention is applicable to all materials of Eingießsteils and also to all duromer insulation materials, so that the materials are no longer discussed.
Fig. 1 shows a Eingiessteil 20 according to the prior art, which has a rotationally symmetrical, sleeve-shaped base part 1 and a radially expanded end portion 2. Furthermore, a mold core 40 is shown, which in the course of the manufacturing process of a component 10 for medium and high voltage engineering - see Fig. 2mit representation of a finished component - when wrapping the Eingiessteils 20 with an insulating material 30, for example, a thermoset casting resin such as epoxy resin, the opening of the end portion 2 closes and protects against ingress of the insulating material 30. The right-hand end portion 2 of the gate 20 generally corresponds to that side of a component 10 that is contacted by an external conductor or plug.
The left adjoining areas of the sprue 20 can be performed arbitrarily, are for the invention without further meaning and therefore not detailed.
Fig. 3 shows in an enlarged scale a section through the edge region of a previously encapsulated with insulating 30 sprue part 20. It can be seen in this sectional view that due to the circumferential, in this particular embodiment radially outwardly projecting edge of the connection area for the insulating itself only one side, right of the edge 50 of the Eingiessteils 20 is located. At this point, the layer thickness of the insulating material 30 approaches zero. For clarity, the normal 51 is drawn by the edge point. This edge in the sectional view corresponds spatially to a circumference, at the casting 20, Giessharzteil 30 and atmosphere meet.
Because of the asymmetrical volume distribution of the surrounding insulating material 30, asymmetrical shrinkage during the crosslinking of the insulating material 30 follows from the asymmetrical covering of this circumference, so that undesired detachment of the insulating material 30 from the casting 20 and consequently cracks and cavities in the insulating material 30 can occur.
When using a mandrel 40 as shown in Fig. 1, the sealing portion of the sprue 20 to the mandrel 40 - or a similar mold - inclined at an angle 52 from 0 to 10 ° to the axis of the sprue 20. Therefore, casting resin can penetrate through the smallest cavities in the opening of the sprue 20. The difficulty of sealing results from the two conical surfaces with very small opening angle, so that for a given contact force (between die 20 and mandrel 40) of the casting 20 shrinks by cooling after the casting process on the core 40 and then very difficult to demold or from the Form 40 is separable.
In Fig. 4, the edge region of the end portion 2 of an embodiment of an inventive casting 20 is shown in section. The end section 2 here has a peripheral edge 22 in the form of a crown-shaped projection which is curved in the direction of the axis of the sprue part 20 and has an encircling, radially outwardly opening undercut 21 on the base part 1. The inner wall 21 a of this undercut 21 is rounded in a radially inner, circumferential, annular end edge 23, whose outer, the undercut 21 facing boundary surface 21 b with the axis an angle between 5 ° and 90 °, preferably between 30 [deg.] And 60 [deg.], Includes, wherein the end edge 23 is projected axially from the projecting, circumferential edge 22.
Thus, the edge 50, where the crack-sensitive attachment point is given to the casting resin 30, designed such that the casting resin 30 is also left of this edge 50 - that is left of the normal line 51 - within the undercut 21. By this embodiment, enveloping layer thicknesses or volumes of the insulating material 30 are now created left and right to the crack-sensitive edge 50. With the shrinkage of the insulating material 30 in the undercut region 21 to the left of the edge 50, those shrinkage stresses generated by the insulating material 30 to the right of the normal 51 are reduced or compensated. Thus, the detachment of the insulating material 30 from the die 20 at the crack-sensitive edge 50 can be avoided.
By the execution of the sprue 20 with a projection 22, a continuous reduction of the layer thickness of the insulating material 30 is effected to the right of the normal 51, so that the critical edge 50 is shielded from shrinkage stresses from the outer volume regions of the insulating material - namely right, above and outside of the edge 22 - are generated. By virtue of the fact that the shrinkage-related insulating material 30 is now present on the left and on the right-that is, on both sides-of the normal 51, the mechanical shrinkage stresses resulting when the insulating material 30 hardens due to volume shrinkage can be compensated. The inclination of the crown-shaped projection 22 of the Eingiessteils 20 to the axis further causes the casting resin or
Insulating material 30 is held in the thus formed bay is held and can not disappear into the remaining areas of larger volumes. The shape of the Eingiessteils 20 on the radial outer side to the overhang 22 allows an advantageous, continuous increase in layer thickness in the insulating material 30 between die 20 and component outside.
The inventive design of the Eingiessteils 20 with the undercut 21 and the slightly inclined to the axis supernatant 22 allows a stress-free shrinkage of the insulating material 30 in the volume areas, which are limited by the supernatant 22 and the inner radius of the component 10. Thus, the component 10 can be produced without cracking. The crown-shaped projection 22 is of course designed according to the desired electric field strength curve.
With this kind of molded parts 20, the mechanical strength of the entire component 10 can be significantly increased. Such designed molded parts 20 are prerequisite to minimize residual stresses of duromeric insulating materials 30 during the crosslinking process. For example, with the same insulation material and the same component thickness, for example, the bursting pressure can be improved by about 20 to 50%. At the same pressure requirements, the component 10 can be made overall with smaller dimensions with the same strength. With the inventive embodiment of the Eingiessteils 20 hollow and gap-free embedded insulator components can be produced without having to necessarily coat the Eingießsteil 20 with adhesion promoters.
Of course, depending on the requirements, the adhesion properties can be further improved by pretreating the sprue part 20, for example by sand blasting, chemical etching or plasma etching. If the pouring part 20 is treated only partially, preferably the connection region 50 between the pouring part 20 and the casting resin 30 is treated.
With the inventive casting 20, it is also possible to improve the seal against the mold core 40. As is shown by way of example in FIG. 5, the inner end edge 23 has a ring-shaped circumferential surface 23a, which is beveled against the outer boundary surface 21b. This surface 23a forms on the casting 20 a circular sealing surface for sealing against a peripheral sealing edge 41 of a central mold core 40, so that a line-shaped sealing course with optimal sealing effect and at the same time good mold release is ensured. This sealing line is located radially inwardly and axially approximately at the height of the circumference 50, on which casting resin 30, casting 20 and atmosphere meet.
The annular circumferential surface 23a encloses an angle between 10 [deg.] And 85 [deg.], Preferably between 25 [deg.] And 45 [deg.], With the axis. The sealing surface 23a is located on a phase with an angle between 10 [deg.] And 85 [deg.] To the plane of symmetry of the electrode. It is easily possible to work with an overhang of the sealing surface 23a, which means that the angle 52 is greater than 90 °. Preferably, an angle of between 85 and 95 [deg.] Is used.
The angle at the casting mold can be smaller by 0.5 [deg.] To 2 [deg.] At an angle 52 at the pouring part 20 of less than 90 [deg.], Or at an angle 52 equal to or more than 90 [. deg.] by 0.5 ° to 2 °. This results in a sealing surface, which theoretically represents only a peripheral edge line directly to the connection point 50 and by the compression of the Eingiessteils 20, as well as the mold 40 results in a secure sealing surface, which is securely closed to the center of the component 10 out.
With this embodiment of the gasket, it is possible to prevent the penetration of casting resin on the inside of the Eingiessteils 20. Likewise, the demolding is easily possible, since the steeper angle of at least 30 [deg.] Different thermal expansions of casting 20 and mandrel 40 can not lead to the disappearance of the electrode on the core. For this purpose, preferably in the slightly conical part of the mold core 40 is released, as shown in Figure 5. By the displacement of the sealing surface from the current introduction region in the transition region, the production of the Eingiessteils 20 as well as the mold 40 itself can be significantly simplified.
The seal is made in a small parallel area on two flat surfaces, which is much easier to implement in terms of manufacturing technology, such as the parallelism of the conical surfaces located at cones at a small angle of a few degrees at most. An O-ring in the mold core to the gasket, as used in existing solutions, can still be used but does not need to be used.