CS274275B2

CS274275B2 - Method of electric machines and machines' parts impregnation

Info

Publication number: CS274275B2
Application number: CS243386A
Authority: CS
Inventors: Mihaly Ing Medgyesi; Palne Schmitt; Kalmanne Szantai; Ferencne Solymosi; Jozsef Gajda
Original assignee: Ganz Villamossagi M Uvek
Priority date: 1986-04-04
Filing date: 1986-04-04
Publication date: 1991-04-11
Also published as: CS243386A2

Abstract

The solution concerns a method of coating impregnation of component parts of machines, to advantage of electric machines, with insulation lacquer. Its principle consists in the fact that a part if the machine, equipped with insulation system, is immersed at a room temperature, optimally at a temperature ranging from 15 to 40 degrees C, at atmospheric pressure, or in vacuum, or eventually under pressure, into a lacquer soluble in water of pH 7 to 11, optimally from 7 to 8, and effusion from 20 to 150, optimally 35 to 55 (measured at 20 degrees C and 20 to 200 mPa.s) for such a period of time that there are no visible pimples on the surface of the lacquer. Then the component part of the machine is taken out of the lacquer, the sediments are dripped and dried at atmospheric pressure or in vacuum at a temperature of 15 to 80 degrees C, optimally at 25 to 40 degrees C. Finally the lacquer is baked at a temperature prescribed for the relevant lacquer.

Description

Vynález se týká způsobu potahování, popřípadě impregnování strojů, s výhodou elektrických strojů, a částí strojů izolačním lakem.The invention relates to a method of coating or impregnating machines, preferably electrical machines, and machine parts with an insulating varnish.

V současné době se v elektrotechnickém průmyslu používá k impregnování elektrických strojů a jiných elektrotechnických výrobků jednak impregnačních prostředků obsahujících organická rozpouštědla a jednak impregnačních prostředků bez rozpouštědel. Známé postupy jsou postačující s ohledem na elektrické a jiné požadavky kladené na impregnaci.Presently, in the electrical industry, impregnating agents containing organic solvents and impregnating agents without solvents are used to impregnate electrical machines and other electrical products. The known processes are sufficient with respect to electrical and other impregnation requirements.

V poslední době lze pozorovat několik tendencí ve vývoji impregnačních postupů. Jedna z těchto tendencí vedla k vývoji tak zvaného postupu VPI, při kterém se izolační systém elektrických strojů vytvoří z izolačních materiálů bez pojivá a impregnuje se pod tlakem pojivém prostým rozpouštědla, zejména epoxidovou pryskyřicí nebo epoxypolyesterovou pryskyřicí .Recently, several trends in the development of impregnation processes have been observed. One of these trends has led to the development of the so-called VPI process, in which the electrical machine insulation system is formed from binder-free insulating materials and impregnated under pressure-free, solvent-free binder, in particular an epoxy resin or epoxy-polyester resin.

Jiný hlavní směr vývoje vedl k tak zvanému kapacímu postupu. Při tomto postupu se na části strojů, které se mají impregnovat, během jejich otáčení nechá kapat tak dlouho lak prostý rozpouštědla, až se izolační systém proimpregnuje lakem.Another major development direction led to the so-called process capacity. In this process, solvent-free lacquer is dripped on the parts of the machines to be impregnated as they rotate until the insulation system is impregnated with lacquer.

Třetí tendence spočívá ve zdokonalení obvyklého postupu. Obvyklý postup spočívá v tom, že se impregnuje laky, které obsahují organické rozpouštědlo, jednou nebo dvakrát, přičemž se provedou tyto dílčí operace:The third tendency is to improve the routine. The usual procedure is to impregnate lacquers containing organic solvent once or twice, with the following partial operations:

IfIf

1. předsušení1. pre-drying

2. proimpregnování a nasycení2. impregnation and saturation

3. vysušení3. drying

4. vypálení.4. burning.

Izolačním systémem opatřené cívky se předsuší při teplotě přibližně 105 až 110 °C ve vakuu nebo při atmosférickém tlaku, načež se ochladí na teplotu 25 až 50 °C a pak se impregnují, tzn. ponoří se do laku. Tato operace se může provést jak při atmosférickém tlaku, tak také ve vakuu. Pak se cívka vyjme z laku a zahřeje na 70 až 80 °C, aby se vysušila, načež se vypaluje při teplotě předepsané pro příslušný lak.The insulated coils are pre-dried at a temperature of about 105-110 ° C under vacuum or at atmospheric pressure, then cooled to 25-50 ° C and then impregnated, i. E. immersed in paint. This operation can be carried out both at atmospheric pressure and under vacuum. The coil is then removed from the lacquer and heated to 70-80 ° C to dry, then fired at the temperature prescribed for the lacquer.

Obvyklý postup má řadu podstatných nevýhod. Jednak je tento postup spojen s vysokou spotřebou energie, protože je třeba opakovaně zahřívat strojní části, které nemají právě malou hmotnost, jednak je nevýhodná přítomnost organického rozpouštědla, které je, jak známo hořlavé a zdravotně závadné a znečišťuje při odpaření do vzduchu okolí. Tato dvě hlediska mají proto velký význam, že u elektrických strojů, kde se jedná o zařízení velkých rozměrů, je dodržování a kontrola předpisů upravujících protipožární ochranu, bezpečnost práce a ochranu životního prostředí krajně obtížná.The conventional procedure has a number of significant disadvantages. On the one hand, this process is associated with high energy consumption, since it is necessary to reheat machine parts which are not of very low weight, and on the other hand the disadvantage is the presence of an organic solvent which is known to be flammable and harmful. These two aspects are therefore of great importance, in the case of large-scale electrical machines, compliance with and control of fire, safety and environmental regulations is extremely difficult.

Vynález si klade za úkol realizovat takový způsob impregnováni elektrických strojů, u kterého použitý impregnační lak by nebyl nebezpečný s hlediska možnosti vzniku požáru a škodlivý účinek laku na životní prostředí a na zdraví by byl minimální, přičemž by byly zaručeny stejné elektrické a ostatní technické parametry jako u dříve známých způsobů a laků.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for impregnating electrical machines in which the impregnating lacquer used is not hazardous to fire and the harmful effect of the lacquer on the environment and health is minimal, while guaranteeing the same electrical and other technical parameters as in previously known methods and lacquers.

Je všeobecně známo, že se vlastnosti elektrických izolačních materiálů dokonce již při poměrně malém obsahu vlhkosti rapidně zhoršují. Z toho důvodu se v elektrotechnickém průmyslu dávno vůbec nepoužívalo produktů ředitelných vodou. Stále se zpřísňující předpisy upravující ochranu životního prostředí, zdraví a bezpečnosti práce však nutí elektrotechnický průmysl k tomu, aby se důkladně zabýval zaváděním těchto produktů.It is well known that the properties of electrical insulating materials even deteriorate rapidly even at relatively low moisture content. For this reason, water-soluble products have not been used in the electrical industry for a long time. However, the increasingly stringent regulations on environmental protection, health and safety at work force the electronics industry to look into the introduction of these products.

Prvními produkty tohoto druhu byly vodou ředitelné vypalovací laky na plech. Jejích zavedení bylo poměrně lehkým úkolem, protože se měly opatřit volné plochy desek tenkou (5 až 15 yum) vrstvou laku, takže při vypalování bylo možno zaručit dokonalé odstranění vody. Při lakování desek se ukázalo, že laky ředitelné odpovídajícím množství vody mají po vypálení vynikající všeobecné a elektrické vlastnosti.The first products of this type were water-borne baking varnishes for sheet metal. Their introduction was a relatively easy task, since they were to be provided with a thin (5 to 15 yum) layer of lacquer on the free surfaces of the boards, so that perfect water removal could be guaranteed during firing. When painting boards, it has been shown that paints which can be diluted with a corresponding amount of water have excellent general and electrical properties after firing.

»»

Vynález je založen na poznatku, že při výběru takových laků, které mají kromě všeobecných vlastností také vyhovující schopnost uvolňovat vodu a mají nepatrný sklon k puchýřkovatění, se při odpovídajících podmínkách impregnování a vypalování může dosáhnout takové impregnace, která svou kvalitou odpovídá impregnaci provedené laky obsahujícími organická rozpouštědla.The present invention is based on the discovery that in the selection of such lacquers having, in addition to general properties, a satisfactory water-release capacity and a low blistering tendency, an appropriate impregnation and firing condition can be achieved with an impregnation quality corresponding to that of organic lacquers. solvents.

Vynález se týká způsobu potahování, popř. impregnování částí strojů, zejména elektrických strojů, izolačním lakem.The invention relates to a process for coating and / or coating. impregnating machine parts, especially electrical machines, with an insulating varnish.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že se část stroje opatřená izolačním systémem při teplotě místnosti, s výhodou při teplotě v rozmezí od 15 do 40 °C, při atmosférickém tlaku, popřípadě ve vakuu, popřípadě pod tlakem, ponoří do vodorozpustného laku o hodnotě pH 7 až 11, s výhodou 7 až 8, a efuzi 20 až 150 s, s výhodou 35 až 55 s (měřeno při 20 °C a 20 až 200 mPa.s) na tak dlouho, až na povrchu laku již není patrná žádná tvorba puchýřků, načež se část stroje vyjme z laku, lak se nechá odkapat a při atmosférickém tlaku nebo ve vakuu se při teplotě v rozmezí od 15 do 80 °C, s výhodou od 25 do 40 °C vysuší a pak se lak vypálí při teplotě předepsané pro příslušný lak.The principle of the invention consists in immersing a part of the machine provided with an insulation system at room temperature, preferably at a temperature in the range from 15 to 40 ° C, at atmospheric pressure or under vacuum or under pressure, in a water-soluble lacquer of pH 7 to 11, preferably 7 to 8, and an effusion of 20 to 150 s, preferably 35 to 55 s (measured at 20 ° C and 20 to 200 mPa.s) until no blistering is visible on the surface of the lacquer. whereupon part of the machine is removed from the lacquer, the lacquer is allowed to drip and dried at atmospheric pressure or under vacuum at a temperature of 15 to 80 ° C, preferably 25 to 40 ° C, and then the lacquer is fired at the temperature prescribed for appropriate lacquer.

Impregnace provedená podle vynálezu se odlišuje od klasického postupu tím, že odpadá operace předsoušení, protože během impregnace se do systému dostává voda. Lak proniká díky své vynikající aktivní vzlínavosti do nejmenších mikrokapilár už při teplotě místnosti. Během vypalování se rr/usí samozřejmě voda dokonale odstranit. To je základní předpoklad pro dosažení žádaných elektrických parametrů.The impregnation carried out according to the invention differs from the conventional process in that the pre-drying operation is eliminated because water enters the system during impregnation. Thanks to its excellent active capillarity, the lacquer penetrates into the smallest microcapillaries at room temperature. Of course, during burning, rr / s will remove the water completely. This is a prerequisite for achieving the required electrical parameters.

1. při proimpregnování:1. When impregnating:

Aby byl lak použitelný pro impregnační účely v elektrotechnickém průmyslu, musí mít tyto vlastnosti:In order to be suitable for impregnation in the electrical industry, the varnish must have the following characteristics:

odpovídající viskozitu, dobrou smáčivost, nejmenší možný obsah pomocných rozpouštědel, dobrou skladovatelnost, dokonalou schopnost uvolňovat vodu, minimální tvorbu puchýřků, krátkou vypalovací dobu,adequate viscosity, good wettability, lowest possible content of co-solvents, good shelf life, perfect water release capacity, minimal blistering, short firing time,

2. při vypalování:2. when firing:

3. po vypalování:3. after firing:

odpovídající elektrické a mechanické vlastnosti, dobrou odolnost vůči vodě, vodní páře, olejům a chemikáliím, při opakované impregnaci dobré spojení.Appropriate electrical and mechanical properties, good resistance to water, water vapor, oils and chemicals, good repetitive impregnation.

Takové vlastnosti mají speciální laky, kterými jsou vodné roztoky olejem modifikované nebo nemodifikované alkydové pryskyřice o vysokém čísle kyselosti, které obsahují zesilující karbamidovou nebo/a melaminovou nebo/a fenolovou pryskyřici, neutralizovanou organickým nebo anorganickým aminem.Such properties have special lacquers which are aqueous solutions of high-acid-modified, oil-modified or unmodified alkyd resins comprising a crosslinking carbamide and / or melamine and / or phenolic resin neutralized with an organic or inorganic amine.

Oále je způsob podle vynálezu blíže objasněn na dvou příkladech jeho výhodného provedení.Hereinafter, the process of the invention is illustrated in more detail by means of two preferred embodiments thereof.

Příklad 1Example 1

Impregnace rotoru nově vyrobeného motoru provozní dílnyImpregnation of the rotor of a newly manufactured workshop engine

Zvoleným strojem pro impregnování je rotor komutátorového pojezdového motoru napájeného proudem vlnového průběhu o hmotnosti přibližně 85 kg, výkonu 34 kW, počtu otáček 1 470 a s kontinuální izolací. Jako impregnačního laku bylo použito vodného roztoku alkydové pryskyřice o vysokém čísle kyselosti, obsahujícího zesilující melaminovou pryskyřici zneutralizovanou organickým aminem a malé množství organických pomocných rozpouštědel. Rotor byl uložen do impregnační nádrže svisle komutátorem nahoru. V jiné nádrži byla nastavena hodnota pH impregnačního laku na 7,5 a lak byl zředěn vodovodní vodou až na hodnotu efuze 35 s (měřeno při 20 °C a 20 až 200 mPa.s). Obsah netěkavé substance v laku byl při tom přibližně 35 °-í. Pak se trubkou spojující obě nádrže přečerpalo do impregnační nádrže tolik laku, že byl rotor pokryt až ke komutátoru, a ponechal se tam tak dlouho, až se na povrchu laku přestaly tvořit puchýřky. To trvalo asi hodinu. Pak se lak přečerpal zpátky do přípravné nádrže, rotor se vyzdvihl nad nádrž, nechal odkapat a pak se setřel lak mokrým hadrem z konce hřídele. Stroj se pak za účelem odpaření vody nejprve udržoval po dobu čtyř hodin při atmosférickém tlaku na teplotě 50 °C, načež se lak vypaloval po dobu 12 hodin při pro lak předepsané teplotě 130 °C. Tento postup se opakoval pro dosažení potřebné kvality impregnace, avšak s tím rozdílem, že se efuze laku nastavila na 50 s. Pak obsahoval lak přibližně 45 % netěkavé substance. Kvalita impregnace byla vyhodnocena známým způsobem změřením izolačního odporu při teplotě 130 °C.The impregnating machine chosen is a rotor of a commutator driven motor powered by a waveform of approximately 85 kg, a power of 34 kW, a speed of 1,470 and with continuous insulation. A high acid number alkyd resin solution containing a crosslinking melamine resin neutralized with an organic amine and a small amount of organic co-solvents was used as the impregnation varnish. The rotor was placed in the impregnation tank vertically with the commutator up. In another tank, the pH of the impregnating varnish was set to 7.5 and the varnish was diluted with tap water to an effusion value of 35 s (measured at 20 ° C and 20 to 200 mPa.s). The non-volatile substance content of the lacquer was approximately 35 [deg.]. Then, through the pipe connecting the two tanks, so much paint was pumped into the impregnation tank that the rotor was covered up to the commutator, and left there until the blisters ceased to form on the paint surface. It took about an hour. Then the paint was pumped back to the pre-treatment tank, the rotor lifted above the tank, allowed to drip, and then wiped the paint off with a wet cloth from the shaft end. The machine was then held for four hours at 50 ° C at atmospheric pressure to evaporate water, after which the lacquer was fired for 12 hours at a prescribed temperature of 130 ° C. This procedure was repeated to achieve the required impregnation quality, except that the lacquer effusion was set to 50 s. The lacquer then contained approximately 45% nonvolatile substance. The impregnation quality was evaluated in a known manner by measuring the insulation resistance at 130 ° C.

Příklad 2Example 2

Impregnace již použitého motoru za účelem údržby - renovaceImpregnation of a used engine for maintenance - renovation

Podle tohoto přikladu provedení zvolený motor se měl renovovat po používání po dobuAccording to this exemplary embodiment, the selected engine was to be renovated after use for a period of time

000 provozních hodin, avšak ještě v provozuschopném, i když zchátralém, zaolejovaném, špinavém stavu. Motor měl tyto technické parametry: hmotnost přibližně 20 kg, komutátorová kotva. V prvé fázi impregnování byl motor vyčištěn. To bylo provedeno silným proudem kapaliny, nejprve vodným roztokem detergentu a pak čistou vodou. Poté se motor vnesl bez vysušení do impregnační nádrže a byla provedena impregnace, jak popsáno v příkladu 1.000 operating hours but still in working, albeit dilapidated, oily, dirty condition. The engine had the following technical parameters: weight approximately 20 kg, commutator anchor. In the first phase of impregnation the engine was cleaned. This was done with a strong liquid stream, first with an aqueous detergent solution and then with pure water. The engine was then introduced without drying into the impregnation tank and impregnated as described in Example 1.

V daném případě bylo impregnováno dvakrát, podle stavu a plánovaného druhu zatížení motoru však může být postačující jen jedna impregnace.In this case, it has been impregnated twice, but only one impregnation may be sufficient depending on the condition and the intended type of engine load.

Parametry (hodnosta pH, viskozita, obsah netěkavé substance) laku se vždy stanoví podle podmínek v příslušném průmyslovém oboru a charakteru konstrukčního dílu, který se má impregnovat. Hodnota pH laku může být zvolena v rozmezí 7 až 11, s výhodou 7 až 0, efuze laku v rozmezí 20 až 200 s, s výhodou 30 až 60 s (měřeno při 20 °C a 20 až 200 mPa.s) a obsah netěkavé substance v rozmezi 20 až 70 %, s výhodou 30 až 45 %.The parameters (pH value, viscosity, non-volatile substance content) of the lacquer are always determined according to the conditions in the respective industry and the nature of the component to be impregnated. The pH of the lacquer can be chosen in the range of 7 to 11, preferably 7 to 0, the effusion of the lacquer in the range of 20 to 200 s, preferably 30 to 60 s (measured at 20 ° C and 20 to 200 mPa.s) and the non-volatile content. 20 to 70%, preferably 30 to 45%.

Z popsaných příkladů provedení je zřejmé, že způsob podle vynálezu má oproti obvyklému způsobu řadu výhod. Podstatná výhoda spočívá v tom, že se použitím laku rozpustného ve vodě eliminuje nebezpečí požáru a exploze a redukuje škodlivý účinek na zdraví a znečištění životního prostředí. Lak, který se dostane na kůži, se může odstranit vodovodní vodou a mýdlem. Kromě toho se při způsobu podle vynálezu ušetří jedna pracovní operace, a to předsoušení, čímž se dosáhne podstatných úspor časových, pracovních a energetických. Laky použitelné u způsobu podle vynálezu vyžadují krátkou dobu pro vypálení, což vede rovněž k významným časovým a energetickým úsporám.It will be apparent from the described embodiments that the process of the invention has a number of advantages over the conventional process. A significant advantage is that the use of a water-soluble varnish eliminates the risk of fire and explosion and reduces the harmful effect on health and environmental pollution. Paint that gets on the skin can be removed with tap water and soap. In addition, in the process according to the invention, one working operation, namely pre-drying, is saved, thereby achieving substantial savings in time, work and energy. The lacquers usable in the process of the invention require a short firing time, which also leads to significant time and energy savings.

Podle zkušeností získaných při používání způsobu podle vynálezu bylo dosaženo 50¾ ní časové úspory a 50¾ ní energetické úspory.According to the experience gained in using the method according to the invention, 50 ní time savings and 50 ní energy savings have been achieved.

Claims

Method of impregnating machine parts, in particular electrical machines with an insulating varnish, in which the insulating system of the machine part is immersed in the impregnating varnish, dried and fired at the temperature prescribed for the respective varnish, characterized in that the machine part provided with the insulation system at 15 to 40 ° C and atmospheric pressure, vacuum or elevated pressure sink into a water-soluble lacquer having a pH of 7 to 11, preferably 7 to 0, and an effusion of 20 to 150 s, preferably 35 to 55 s, measured at 20 ° C and 20 ° C. up to 200 mPa.s, so long as no more bubbles are formed on the surface of the lacquer, after which a part of the machine is removed from the lacquer, the lacquer is allowed to drip and at atmospheric pressure or vacuum under 15 to 00 ° C, preferably 25 to 40 ° C, dried and then baked.