CS209393B1

CS209393B1 - Method of closing the cavities of electrical devices

Info

Publication number: CS209393B1
Application number: CS201280A
Authority: CS
Inventors: Jiri Novak; Ivo Wiesner; Bohumil Boehm; Jan Holakovsky; Lubomir Oberland
Original assignee: Jiri Novak; Ivo Wiesner; Bohumil Boehm; Jan Holakovsky; Lubomir Oberland
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1980-03-24
Publication date: 1981-11-30

Abstract

Účelem vynálezu je prodloužit životnost elektrických zařízení s běžným izolačním systémem, která pracují v těžkých provozních podmínkách (prašnost, agresivní prostředí). Uvedeného účelu se dosáhne zamezenímznečiš- . ťování prostorů mezi živými částmi elektrického zařízení vyplněním dutin vhodnou hmotou, která odolává provozním podmínkám, má vhodnou zpracovatelnost při nanášení a vhodné mechanické i elektrické vlastnosti při provozu. Takovou hmotou jsou epoxidové kaučuky, které se vyznačujívysokou pevností ve smyku při namáhání tahem, jejich povrchová tvrdost je volitelná v rozsahu 30 až 90° Shore A, jsou použitelné i v místech s teplotním spádem a lze je snadno tixotropizovat. Velkou výhodou nového způsobu je možnost snadné opravy havarované součásti zařízení místo výměny celého kusu. Vynálpzjze uplatnit u různých dopravních strojů, jako jsou lokóťnotivy, tramvaje apod.The purpose of the invention is to extend the service life of electrical equipment with a conventional insulation system that operates in harsh operating conditions (dustiness, aggressive environment). The stated purpose is achieved by preventing contamination of the spaces between live parts of electrical equipment by filling the cavities with a suitable substance that withstands operating conditions, has suitable processability during application and suitable mechanical and electrical properties during operation. Such substances are epoxy rubbers, which are characterized by high shear strength under tensile stress, their surface hardness is selectable in the range of 30 to 90° Shore A, they are also usable in places with temperature gradients and can be easily thixotropized. A great advantage of the new method is the possibility of easy repair of a damaged part of the equipment instead of replacing the entire piece. The invention can be applied to various transport machines, such as locomotives, trams, etc.

Description

(54) Způsob uzavření dutin elektrických zařízení(54) Method of closing cavities of electrical equipment

Účelem vynálezu je prodloužit životnost elektrických zařízení s běžným izolačním systémem, která pracují v těžkých provozních podmínkách (prašnost, agresivní prostředí).The purpose of the invention is to extend the lifetime of electrical devices with conventional insulation systems that operate under severe operating conditions (dustiness, aggressive environment).

Uvedeného účelu se dosáhne zamezením znečiš- . ťování prostorů mezi živými částmi elektrického zařízení vyplněním dutin vhodnou hmotou, která odolává provozním podmínkám, má vhodnou zpracovatelnost při nanášení a vhodné mechanické i elektrické vlastnosti při provozu. Takovou hmotou jsou epoxidové kaučuky, které se vyznačujívysokou pevností ve smyku při namáhání tahem, jejich povrchová tvrdost je volitelná v rozsahu 30 až 90° Shore A, jsou použitelné i v místech s teplotním spádem a lze je snadno tixotropizovat. Velkou výhodou nového způsobu je možnost snadné opravy havarované součásti zařízení místo výměny celého kusu.This is achieved by avoiding contamination. The fitting of the spaces between the live parts of the electrical device by filling the cavities with a suitable mass which is resistant to the operating conditions, has suitable processability during application and suitable mechanical and electrical properties during operation. Such materials are epoxy rubbers which are characterized by high shear strength under tensile stress, their surface hardness is selectable in the range of 30 to 90 ° Shore A, are also applicable in places with a temperature gradient and can be easily thixotropic. The big advantage of the new method is the possibility of easy repair of the damaged part of the device instead of replacing the whole piece.

Vynálpzjze uplatnit u různých dopravních strojů, jako jsou lokóťnotivy, tramvaje apod. iIt can be applied to various transport machines such as locomotives, trams etc. i

Vynález se týká způsobu uzavření dutin elektrických zařízení proti vnikání nečistot zhoršujících elektroizolační vlastnosti.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for closing cavities of electrical devices against the ingress of impurities that impair the electrical insulation properties.

Elektrická, zařízení s běžným izolačním systémem pracující v těžkých provozních podmínkách (prašnost, agresivní prostředí) mají kratší životnost izolačních systémů než v méně náročných prostředích. Příčinou, poruch bývá znečištění prostorů mezi živými částmj elektrického zařízení. Může také jít o prostory hiezi částmi s izolačním systémem o nižší izolační hladině proti vodivým částem ostatnícn konstrukčních prvků. Tento nedostatek se řeší zaplněním znečišťovaných prostorů vhodnou látkou, která musí pro různá použití splňpvat Tadu podmínek po stránce elektrické, mechanické a technologického zpracování i být odolná*píroti působení prostředí. Obvykle se vyžaduje od takové výplňové hmoty dielektrická pevnost miniiňálně 15 kV/mm (zejména pro prostředí ropných Iproduktů), odolnost proti bobtnání, hladký povrch, co největší tepelná vodivost, snadná zpracovatelnost, možnost tixotropizace při práci na svislých plochách a přilnavost k podkladovým materiálům (pevnost ve srny při tahovém namáhám alespoň 5 MPa). Při použiti v místech, kde působí odstředivé síly nebo je tepelný spád, je výhodné mít výplňovou hmotu pružnou a poddajnou. Pružné hmoty do povrchové, tvrdosti 90° stupnice Shore A dovolují demontáž a opravu havarovaného zařízení.Electrical systems with conventional insulation systems operating in harsh operating conditions (dust, aggressive environments) have a shorter service life of insulation systems than in less demanding environments. The cause of the disturbances is the pollution of the spaces between the live parts of the electrical equipment. It may also be a space between parts with an insulating system of lower insulation level against the conductive parts of other components. This deficiency is solved by filling up the polluted areas with a suitable substance which, for various applications, must satisfy many conditions in terms of electrical, mechanical and technological treatment and be resistant to environmental influences. Usually such a filler is required to have a dielectric strength of at least 15 kV / mm (especially for petroleum products), swelling resistance, smooth surface, maximum thermal conductivity, easy workability, the possibility of thixotropic work on vertical surfaces and adhesion to substrates ( Doe strength at tensile stress of at least 5 MPa). When used in areas where centrifugal forces are applied or there is a thermal gradient, it is preferable to have the filler material elastic and compliant. Elastic materials up to the surface hardness of 90 ° Shore A scale allow dismantling and repair of damaged equipment.

Dosud se běžně používají výplňové hmoty na bázi klasických dlaňových epoxidových pryskyřic, polyesterů a silikonů. Žádná z nich ale nesplňuje všečhny požadavky. Epoxidy i polyestery jsou tvrdé a křehké a nedovolují proto opravy dílčích poškození. Jejich značné reakční smrštění způsobuje napětí ve hmotě i na styku hmoty s podkladem. Při stárnutí se pnutí zvyšuje až převýší limitní hodnotu pevnosti zesítěné hmoty a pak vznikají prasklinky, které dále rostou. Silikony poskytují pružné výplňové hmoty, mají ale špatnou přilnavost ke kovům a proto se pod ně často musí dát základní vrstva (primer). Navíc mají značné smrštění a tvoří pak spíše zátku než kompaktní výplň.To date, fillers based on classic palm epoxy resins, polyesters and silicones have been commonly used. But none of them meets all the requirements. Epoxides and polyesters are hard and brittle and therefore do not allow repair of partial damages. Their considerable reaction shrinkage causes stress in the mass as well as at the contact of the mass with the substrate. On aging, the stress increases to exceed the strength limit of the crosslinked mass, and then cracks develop, which continue to grow. Silicones provide resilient fillers, but have poor adhesion to metals and therefore often have to be primed under them. In addition, they have considerable shrinkage and then form a plug rather than a compact filler.

Nyní jsme zjistili, že tyto nedostatky nemá způsob uzavření dutin elektrických zařízení spočívající v tom, že se do dutin vnese směs sestávající ze 100 hm. dílů kapalného epoxidového elastomeru na bázi epoxidových telechelických předpolymerů majících střední molekulovou hmotnost 500 až 5000, zejména epoxiesterových, epoxipolyesterových, glycidylových, glycidylesterových, glycidylpolyesterpvýéh a glycidylpolyuretanových předpo, lymerů, 2 až 200 hm. dílů polyaminového či polyaminoamidového vulkanizačního činidla a 0,1 /až 90 hm: dílů přísad regulujících reologické vlastnosti smějá a mechapické vlastnosti vulkanizované hmoty a hechá se zvulkanizovat.We have now found that these drawbacks have no method of closing the cavities of electrical devices by introducing a 100 wt. parts of liquid epoxy elastomer based on epoxy telechelic prepolymers having an average molecular weight of 500 to 5000, in particular epoxiester, epoxipolyester, glycidyl, glycidyl ester, glycidylpolyester, and glycidylpolyurethane prepolymers, 2 to 200 wt. parts of a polyamine or polyaminoamide vulcanizing agent; and 0.1 / to 90 wt.% parts of additives controlling the rheological properties of the vulcanized mass and the mechapic properties of the vulcanized mass.

Vzniklé epoxidové kaučuky odolávají teplotnímu rozmezí —60 až +120 °C, jsou velmi pružné i houževnaté, mají dobrou adhezi k elektrickým součástkám i ke konstrukci zařízení. Díky malé smrštivosti dobře odolávají náhlým změnám teploty. Přispívají k větší životnosti zařízení. Jsou snadno opravitelné. Jejich vlastnosti jsou ve značné míře ovlivnitelné a proto poskytují možnost přizpůsobení konkrétním konstrukčním i pracovním podmínkám zařízení.The resulting epoxy rubbers resist temperature range from -60 to +120 ° C, they are very flexible and tough, they have good adhesion to electrical components and device construction. Due to their low shrinkage, they can withstand sudden changes in temperature. They contribute to a longer device life. They are easy to repair. Their properties are largely influenced and therefore provide the possibility of adapting to the specific design and operating conditions of the device.

Velkou výhodou způsobu podle vynálezu je umožnění snadné opravy havarované součásti zařízení místo výměny celého kusu.A great advantage of the method according to the invention is that it is possible to easily repair the damaged component of the device instead of replacing the whole piece.

Výchozí kapalné epoxidové elastomery obvykle sestávají z 10 až 90 hm. dílů epoxidového telechelického předpolymerů, 1 až 50 hm. dílů nízkomolekulámí epoxidové pryskyřice a 0,1 až 40 hm. dílů reaktivního či nereaktivního ředidla. Nízkomolekulátní epoxidové pryskyřice mají střední molekulovou hmotnost 220 až 500 a připravují se známými způsobý reakcí epichlórhydrinu s dianem, resorcinem nebo jinými difenoly. Reaktivní ředidla obsahují ve své molekule nejméně jednu epoxidovou skupinu a odvozují se známými způsoby od alifatických nebo cykloalifatických diolů, thiolů, sekundárních diaminů nebo dikarboxylových kyselin, nebo vznikají reakcí epoxialkoholů s polyizokyanáty nebo epoxidací nenasycených sloučenin. Ž nereaktivních ředidel se používají zejména málo těkavé estery organických a anorganických kyselin, vysokovroucí aromáty nebo aromatizované destilační řezy a podobně. Epoxidové telechelické předpolymery se obvykle připravují adicí nízkomolekulámích epoxidových pryskyřic o střední molekulové hmotnosti 220 až 500 s nízkomolekulámími karboxylovými polymery o střední molekulové hmotnosti 200 až 4000 nebo s polymemími dikarboxylovými kyselinami s koncovými -COOH skupinami ό střední molekulové hmotnosti 1000 až 4000^'Vri rtidlářním 'poměru -· epoxidová prystóý^égůr^j^eáteň-S^pdlýiherňí Kyšfeliná 2 : 0,8 ažThe starting liquid epoxy elastomers usually consist of 10 to 90 wt. parts of epoxy telechelic prepolymers, 1 to 50 wt. parts of low molecular weight epoxy resin; and 0.1 to 40 wt. parts of a reactive or non-reactive diluent. Low molecular weight epoxy resins have an average molecular weight of 220-500 and are prepared by known methods by reacting epichlorohydrin with diane, resorcinol, or other diphenols. The reactive diluents contain at least one epoxy group in their molecule and are derived from known aliphatic or cycloaliphatic diols, thiols, secondary diamines or dicarboxylic acids by known methods, or are formed by the reaction of epoxy alcohols with polyisocyanates or by epoxidation of unsaturated compounds. In particular, non-reactive diluents include low volatile organic and inorganic acid esters, high-boiling aromatics or aromatized distillation slices and the like. Epoxy telechelic prepolymers are usually prepared by the addition of low molecular weight epoxy resins of 220 to 500 molecular weight with low molecular weight carboxylic polymers of 200-4000 molecular weight or with polymeric dicarboxylic acids having end-COOH groups ω of 1000-4000 molecular weight. The ratio of epoxy resin to cyanuric acid 2: 0.8 to

1,5. Používané nízkomolekulámí karboxylové polýf&ěťý jSíftrzejména kýsélými polyestery a připravu jííse-známými způsobyz dikarboxylových kyselin C₄ ^Jaá (¾ á^diolůO^^O^^Polýrfierttííkyseliny se obvykle získávají speciální polymeračí hebokopolýmeraeřdieriů (buťadiěn, kopreň;á^?jiS!é)'áttenasycenými uhtóvOdffeý’ (akřýlónitřÍl): jíhýtň-běžným postupem je reakce epichlorhydririus dikarboxýlovýími kýšélinaSňí-C^ íá^ C^, nebo s ^:polymerními dikarboxylovými kyselinami o štředttímOlekulové hmotnosti 500 až 4000, nebo kařboxýlOvými nízkorhólékdlářriími-jjólyestěrý o střední molekulové hftiófiióšti' 200 až 4000. Také lze výužítreakce epoxialkohólů s dririebo pólyizókýanátoivými monomery či předpolymery. Gi v; j ¹ Aminové ·*&' poiýarriifiOámidóÝé' vtílkanižátory pro připral Hhibťďle^náležd%'Ojí aiňíriové číslo 150 až 1800 mg KOH/g a působí vulkanizaci kapalných epoxidových elastomérů při teplotách 0 až 50 °C, při množství vulkanizátoru rovném 0,8 až 2 ·χ E x H, kde „E“ značí obsah epoxidových skupin elastomeru v mol/100 g a „H“ vodíkový ekvivalent vulkanizátoru v g/mol. Při vulkanizaci je možné používat látky urychlující nebo zpomalující vulkanizaci, jako jsou fenolické sloučeniny, voda, polyoly, thióly, ketony, cyklické étery a podobně.1.5. The used low molecular weight carboxylic polyphenylene & -ethyl jSíftrzejména acidic polyesters and preparatory jííse-known způsobyz dicarboxylic acids, C ₄ ^J AA (¾ N diols ^^ O ^^ Polýrfierttííkyseliny are usually obtained by special polymerization hebokopolýmeraeřdieriů (butadiene kopreň, ^and? JIS! S) 'áttenasycenými uhtóvOdffeý '(acrylonitrile) jíhýtň-conventional process is the reaction epichlorhydririus dikarboxýlovýími kýšélinaSňí IA-C ^ ^ C ^, ^or: a polymeric dicarboxylic acids štředttímOlekulové weight 500 to 4000, or carboxyl-nízkorhólékdlářriími jjólyestěrý hftiófiióšti an average molecular of 200 to 4000. Such can výužítreakce epoxialkohólů dririebo pólyizókýanátoivými with monomers or prepolymers. Gi j ¹ · Amine * &'poiýarriifiOámidóÝé' vtílkanižátory for připral Hhibťďle náležd ^% 'aiňíriové tiller number from 150 to 1800 mg KOH / g and treated with vulcanisation liquid epoxide elastomer at temperatures of 0 to 50 ° C, at an amount of vulcanizer equal to 0.8 to 2 · E x H, where "E" denotes the epoxy group content of the elastomer in mol / 100 g and "H" hydrogen equivalent of the vulcanizer in g / mol. In the vulcanization, vulcanization accelerators may be used, such as phenolic compounds, water, polyols, thiols, ketones, cyclic ethers and the like.

Změnou druhů a podílů plniv lze ovlivnit mechanické i elektrické vlastnosti (pevnost, otěr, odpor, dielektrická pevnost), zpracovatelnost (viskozita, tixotropie). Množstvím vulkanizátoru lze ovlivnit plnitelnost a mechanické i elektrické vlastnosti. Plněním se mírně sníží rychlost růstu izolované trhliny, rychlost tvarového zotavení může být snížena i zvýšena. To vše přispívá ke zvýšení životnosti zařízení.By changing the types and proportions of fillers it is possible to influence mechanical and electrical properties (strength, abrasion, resistance, dielectric strength), workability (viscosity, thixotropy). The amount of vulcanizer can affect the fillability and mechanical and electrical properties. Filling slightly decreases the rate of growth of the isolated crack, the rate of shape recovery can be reduced or increased. All this contributes to an increased service life of the device.

Příklad 1Example 1

Při uzavírání praporků (u komutátorů chlazených přes praporky) a přilehlých čel vinutí rotoru se ha :rotor předehřátý na teplotu 90 °C upevní pleéhóvý límec (separovaný silikonovou vazelínou), kterým se zaslepí čela praporků v části spojené s vinutím a znemožní sfe vytékání výplňové hrnuty, Rotor se pak upevní do vyvažovacího stroje a otlčí se rychlostí 60 otáček/minutu. Po nanesení kompozice sestávající ze 100 hm. dílů kapalného' epoxidového elastomeru na bázi glycidylického telechelického předpolymeru o obsahu epoxido-When closing the flags (for flag-cooled commutators) and the adjacent rotor winding faces, the ha: rotor preheated to 90 ° C is fastened by a bald collar (separated by silicone grease) to block the flag faces in the winding section and prevent leakage The rotor is then mounted in a balancing machine and milled at 60 rpm. After application of a composition consisting of 100 wt. parts of a liquid epoxy elastomer based on glycidylic telechelic prepolymer containing epoxy-

Claims

SUBJECT

Method for closing cavities of electrical devices against the penetration of impurities deteriorating the electrical insulating properties, characterized in that a mixture consisting of 100 wt. parts of a liquid epoxy elastomer based on epoxy ester, epoxipolyester, glycidyl, glycidyl ester, glycidylpolyester, or glycidylpolyurethane effluent groups 0.24 mol / 100 g, 10 wt. parts of trimethylhexamethylenediamine and 5 wt. parts of the ground fused quartz are rotated by the rotor until the material solidifies (about 10 minutes at 90 ° C). After the material has been sieved, the metal collar is removed. The modified ¹ ensures an increase in reliability to the extent that the connection area of the winding to the commutator is adjacent

Those filled with the described mass will achieve the swelling of the isolation system. The occurrence of failures is 3 times lower than in the case of non-embedded or embedded and non-refractory resins which form cracks and do not resist oil products.

Example 2

A similar improvement is achieved by filling the cavities with a mixture of 100 wt. parts of a liquid epoxy elastomer based on epoxipolyester telechelic prepolymer having an epoxy group content of 0.38 mol / 100 g, 151 wt. parts of polyaminoamide having a hydrogen equivalent of 233, 45 wt. parts of ground mica and 3 wt. parts of 1,4-butanediol bisglycidyl ether. The composition is particularly suitable for working conditions with varying temperatures.

OF THE INVENTION of telechelic prepolymers having an average molecular weight of 500 to 5000,

2 to 200 wt. parts of a polyamine or polyaminoamide vulcanizing agent; and 0.1 to 90 wt. parts of the additives regulating the rheological properties of the mixture and the mechanical properties of the vulcanized mass and allowed to vulcanize.