DE102009035968A1

DE102009035968A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Benetzen und/oder Versiegeln von elektrischen Bauteilen

Info

Publication number: DE102009035968A1
Application number: DE200910035968
Authority: DE
Inventors: Joachim Klötgen
Original assignee: INTER CONSULT GmbH; INTER-CONSULT GmbH
Current assignee: Aloys Meier & Co Kg De GmbH
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-08-05
Also published as: DE102009035968B8; DE102009035968B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Benetzen und/oder Versiegeln einer Oberfläche eines Innenraumes (21) und/oder einer Außenfläche (22) von hohlen Bauteilen (2), insbesondere von elektrischen Bauteilen mit spulenartigen Drahtwicklungen und/oder Stapeln von plattenartigen Metallteilen, wobei der Innenraum (21) des Bauteils (2) mindestens eine zur Umgebung des Bauteils (2) gerichtete Öffnung (23) aufweist und wobei das Benetzen und/oder Versiegeln mit Hilfe eines Bades (31) einer Wirkflüssigkeit (3) oder einer flüssigkeitsähnlichen fließfähigen Wirksubstanz erfolgt. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2) mit der Öffnung (23) nach unten weisend in eine Dichtposition H0 mindestens bis zu einer Abdichtung der Öffnung (23) unter einen Flüssigkeitsspiegel des Bades (31) eingetaucht wird oder der Flüssigkeitsspiegel des Bades (31) mindestens bis zu der Dichtposition H0 angehoben wird, dass der die Außenfläche (22) des Bauteils (2) umgebende Flüssigkeitsspiegel (33) des Bades (31) mit einem Gasdruck eines über dem Flüssigkeitsspiegel (33) befindlichen äußeren Gasraumes (43) beaufschlagt wird und der im Innenraum (21) des Bauteils (2) vorhandene Flüssigkeitsspiegel (32) des Bades (31) mit einem Gasdruck eines über dem Flüssigkeitsspiegel (32) befindlichen inneren Gasraumes (42) beaufschlagt wird, dass der äußere Gasraum (43) und der innere Gasraum (42) im Bereich des Bauteils (2) durch mindestens eine ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Benetzen und/oder Versiegeln einer Oberfläche eines Innenraumes und/oder einer Außenfläche von hohlen Bauteilen, insbesondere von elektrischen Bauteilen mit spulenartigen Drahtwicklungen und/oder Stapeln von plattenartigen Metallteilen, wobei der Innenraum des Bauteils mindestens eine zur Umgebung des Bauteils gerichtete Öffnung aufweist und wobei das Benetzen und/oder Versiegeln mit Hilfe eines Bades einer Wirkflüssigkeit oder einer flüssigkeitsähnlichen fließfähigen Wirksubstanz erfolgt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Benetzen und/oder Versiegeln einer Oberfläche eines Innenraumes und/oder einer Außenfläche von hohlen Bauteilen, insbesondere zur Durchführung des eingangs genannten Verfahrens, wobei die Vorrichtung ein Bad einer Wirkflüssigkeit oder einer flüssigkeitsähnlichen fließfähigen Wirksubstanz aufweist.
Bei herkömmlichen Verfahren zum Benetzen und/oder Versiegeln von elektrischen Bauteilen mit aushärtbaren Flüssigkeiten, was oft auch als Imprägnieren bezeichnet wird, werden die zu benetzenden Bauteile oft vollständig bis zu der gewünschten Benetzungshöhe in ein Bad einer Wirkflüssigkeit wie z. B. Tränklacken, Harzen oder Imprägniermittel eingetaucht, wobei Wirkflüssigkeiten oder auch flüssigkeitsähnliche fließfähige Wirksubstanzen, wie etwa ein Fließbett eines Beschichtungspulvers, mit unterschiedlichsten chemischen und physikalischen Eigenschaften verwendet werden. Die zu behandelnden Bauteile werden dazu meistens zunächst in einem Ofen durch elektrische Bestromung oder ähnliche Verfahren auf eine Temperatur gebracht, die sich durch die Eigenschaften der Wirkflüssigkeit ergibt und die zu dessen Verarbeitung in den bekannten Verfahren dienlich ist, insbesondere da die Viskosität der Wirkflüssigkeit mit steigender Temperatur abnimmt, sodass diese leichter auch in Hohlräume und Kanäle der zu imprägnierenden Oberfläche eindringt und dort die Luft verdrängt. Zur Erleichterung der Verdrängung der Luft findet der gesamte Vorgang bei bekannten Verfahren manchmal auch unter Unterdruckverhältnissen oder Vakuum in einer geschlossenen Druckkammer statt.
All diesen bekannten Verfahren des Eintauchens ist jedoch gemeinsam, dass nach der Benetzung und/oder Versiegelung des Bauteils mit der Wirkflüssigkeit sich diese auch an Stellen des Bauteils befindet, an denen sie eigentlich nicht notwendig oder nicht gewünscht ist oder sogar hinderlich sein kann. Beispielsweise soll bei Statoren von Elektromotoren oder Generatoren ein Imprägniermittel die Hohlräume zwischen dem Blechpaket und den Wicklungen ausfüllen. Auf der Außenseite des Blechpaketes ist dabei der Imprägniermittelfilm jedoch hinderlich, da die Statoren anschließend in ein Gehäuse eingefügt werden müssen. Bei den üblichen luftgekühlten, aber auch bei wassergekühlten Motoren oder Generatoren ist dabei z. B. ein Harzfilm an dieser Stelle nicht erwünscht, da er den Übergang der Verlustwärme verschlechtert, die beim Betrieb im Inneren des Stators entsteht und entweder über Kühlrippen (bei luftgekühlten Gehäusen) oder einen Doppelmantel (bei wassergekühlten Gehäusen) abgeführt wird. Dieser schlechtere Wärmeübergang muss entweder hingenommen werden oder der Imprägniermittelfilm auf der Außenseite des Blechpaketes muss entweder vor oder nach dem Aushärten des Imprägniermittels entfernt werden. Vor dem Aushärten ist dies durch Abwaschen mit geeigneten Lösungsmitteln möglich, nach dem Aushärten kann der Film nur noch mechanisch entfernt werden, was beides einen hohen Aufwand, hohe Kosten und den gleichzeitigen Anfall von Sondermüll zur Folge hat.
Zur Verringerung des Aufwandes und des Abfalls kann man dazu die Bauteile nach dem Eintauchen zumindest einige Zeit abtropfen lassen, bevor sie zum Aushärten des Imprägniermittels in einen Ofen eingebracht werden. Dabei ergibt sich aber der Nachteil, dass das Imprägniermittel nicht nur von den Stellen abtropft, an denen es unerwünscht ist, sondern z. B. bei einem Stator auch aus den Hohlräumen zwischen dem Blechpaket und den Wicklungen, gerade da, wo es erwünscht ist. Zusätzlich entsteht der Nachteil, dass die beschriebenen Vorgänge nicht nur die die Durchlaufzeit der Bauteile erhöhen, sondern auch eine ungewollte Abkühlung der Bauteile zur Folge haben, sodass diese zum Aushärten des Imprägniermittels anschließend wieder in einem Ofen auf Temperatur gebracht werden müssen, wodurch sich ein weiterer erheblicher Zeit- und Energieverlust ergibt.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches die vorstehenden Nachteile vermeidet, und welches auf einfache und sichere Weise die Einwirkung von Wirkflüssigkeiten auf unerwünschten Flächen der eingangs genannten Bauteile verhindert oder zumindest auf ein akzeptables Maß beschränkt. Damit kann neben den geringeren Herstellungskosten und einer geringeren Durchlaufzeit auch der Ressourcenverbrauch und die Erzeugung von Sondermüll erheblich verringert werden.
Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit der es gelingt, die Vorteile des Verfahrens technisch umzusetzen und die einfach, sicher und kostengünstig betrieben werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe für das Verfahren gelingt erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art nach dem Patentanspruch 1 und die Lösung der Aufgabe für die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelingt erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art nach Patentanspruch 16.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dabei mindestens ein hohles Bauteil, welches mindestens einen Innenraum mit mindestens einer zur Umgebung des Bauteils gerichteten Öffnung aufweist, mit seiner Öffnung nach unten in der erfindungsgemäßen Vorrichtung befestigt und gehalten, wobei die Vorrichtung dazu Mittel zum Halten des Bauteils und zu einem definierten Heben und Senken des Bauteils und/oder einem Flüssigkeitsspiegel des Bades relativ zueinander aufweist. Dazu befindet sich in der Vorrichtung ein Bad einer Wirkflüssigkeit, z. B. eines Imprägniermittels, eines Harzes, eines Tränklackes oder anderer Flüssigkeiten bzw. flüssigkeitsähnlicher fließfähiger Substanzen, wie etwa einem Fließbett eines entsprechend feinkörnigen Beschichtungspulvers. Zum Benetzen und/oder Versiegeln einer Oberfläche eines Innenraumes und/oder einer Außenfläche des hohlen Bauteiles wird dabei das Bauteil mit der Öffnung nach unten weisend zunächst in eine Dichtposition H0 mindestens bis zu einer flüssigen Abdichtung der unteren Öffnung unter einen Flüssigkeitsspiegel des Bades eingetaucht oder der Flüssigkeitsspiegel des Bades wird mindestens bis zu der Dichtposition H0 angehoben. Damit sich das Verfahren und die Vorrichtung besonders für ein Benetzen und/oder Versiegeln von elektrischen Bauteilen mit spulenartigen Drahtwicklungen und/oder Stapeln von plattenartigen Metallteilen eignen, bei denen die zu benetzenden Oberflächen kleine Zwischenräume und enge Spalten enthalten können, wird erfindungsgemäß der die Außenfläche des Bauteils umgebende Flüssigkeitsspiegel des Bades mit einem Gasdruck eines über diesem befindlichen äußeren Gasraumes beaufschlagt und der im Innenraum des Bauteils vorhandene Flüssigkeitsspiegel des Bades wird prozessabhängig mit einem Gasdruck eines über diesem befindlichen inneren Gasraumes beaufschlagt. Dabei werden der äußere Gasraum und der innere Gasraum im Bereich des Bauteils durch mindestens eine Wand des hohlen Bauteils selbst oder durch eine zusätzliche Wand an dem hohlen Bauteil gasdicht voneinander getrennt. Zur Erzielung von unterschiedlichen inneren und äußeren Flüssigkeitsspiegeln wird erfindungsgemäß zwischen dem Gasdruck des äußeren Gasraumes und dem Gasdruck des inneren Gasraumes während eines Verfahrensablaufs eine Druckdifferenz erzeugt, welche zumindest zeit- oder phasenweise ungleich Null ist.
Dabei ist es für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft, wenn der Gasdruck des inneren Gasraumes und/oder der Gasdruck des äußeren Gasraumes zur Erzielung der Druckdifferenz prozessabhängig eingestellt und überwacht wird.
Eine weitere Form des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch, dass eine gewünschte Benetzungshöhe H1 der äußeren oder der inneren Benetzung durch die Eintauchtiefe des Bauteils unter den Flüssigkeitsspiegel des Bades eingestellt wird und die jeweilige gewünschte Höhendifferenz (H2 – H1) zwischen der gewünschten äußeren und der gewünschten inneren Benetzung dann durch das Maß der Druckdifferenz eingestellt wird.
Bei einer Ausführungsform, bei welchem ein zu benetzendes Bauteil nicht nur im unteren Bereich eine Öffnung besitzt, sondern auch eine entgegengesetzte Öffnungen aufweist, ist eine erfindungsgemäße Verfahrensform dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Gasraum und der innere Gasraum in einem oberen Bereich des Bauteils durch eine Verschlussvorrichtung zumindest zeit- oder phasenweise gasdicht voneinander getrennt werden, indem die Öffnungen des Bauteils in seinem oberen Bereich durch die Verschlusseinrichtung prozessgesteuert verschlossen und geöffnet werden.
Dabei zeichnet sich eine weitere vorteilhafte Verfahrensform dadurch aus, dass die Verschlusseinrichtung mit einer rohrförmigen Durchleitung versehen ist, welche mit einem Rohrstutzen bis auf die Höhe einer gewünschten inneren Benetzung H2 in den inneren Gasraum hineinragt, wobei mittels eines im Endbereich des Rohrstutzens angeordneten Füllstandsensors die Anwesenheit von Flüssigkeit oder Gas detektiert wird und wobei die Durchleitung mittels mindestens eines Ventilelements über mindestens eine Steuereinrichtung prozessgesteuert verschlossen oder mit an Druckerzeugern angeschlossenen Leitungselementen verbunden wird.
Zur Einstellung der Höhe H2 der inneren Benetzung kann in einer weiteren Ausführungsform der in den Innenraum hineinragende Abschnitt des Rohrstutzens mit dem Füllstandsensor in seiner Länge oder Höhenlage verändert werden.
Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrensformen kann der äußere Gasraum in offener Verbindung mit dem Atmosphärendruck stehen oder der äußere Gasraum kann durch eine Druckkammer mit einem einstellbaren Gasdruck umschlossen werden.
Hierbei ist in einer erfindungsgemäßen Ausführung vorgesehen, dass der innere Gasraum hierbei zumindest zeit- oder phasenweise in offene Verbindung mit dem Atmosphärendruck gebracht wird.
Alternativ ergeben sich dabei verschiedene Möglichkeiten für die erfindungsgemäßen Verfahrensformen, die sich entweder dadurch auszeichnen können, dass der innere Gasraum nach dem Eintauchen des Bauteils bis maximal zu der gewünschten äußeren Benetzungshöhe H1 für eine steigende innere Benetzungshöhe H2 mit einem kleiner werdenden inneren Gasdruck als dem äußeren Gasdruck beaufschlagt wird, während die äußere Benetzungshöhe H1 durch Nachregeln der Eintauchtiefe des Bauteils und/oder durch Nachregeln des Füllstandes des Bades erreicht und annähernd gleich gehalten wird oder zumindest größer gleich der Dichtposition H0 gehalten wird. Das Einhalten der geringsten Eintauchtiefe H0 ist dabei für die Wirksamkeit der flüssigen Abdichtung der unteren Öffnung des Bauteils während des Verfahrensablaufes notwendig.
Andererseits kann eine Verfahrensform auch dadurch gekennzeichnet sein, dass der äußere Gasraum nach dem Eintauchen bis maximal zu der gewünschten Höhe H1 der äußeren Benetzung für eine steigende Höhe H2 der inneren Benetzung mit einem größer werdenden Gasdruck als der innere Gasraum beaufschlagt wird, während die Höhe H1 der äußeren Benetzung durch Nachregeln der Eintauchtiefe des Bauteils und/oder durch Nachregeln des Füllstandes des Bades gehalten wird.
Soll ein Bauteil an seinen Außenflächen mit einer größeren Benetzungshöhe versehen werden als an den Oberflächen seines Innenraumes, so ist eine erfindungsgemäße Verfahrensform dadurch erzielbar, dass der innere Gasraum nach dem Eintauchen bis maximal zu der gewünschten Höhe H1 der inneren Benetzung für das Erreichen und Gleichhalten der Höhe H1 mit einem prozessabhängig größer werdenden Druck als der äußere Gasraum beaufschlagt wird, während das Bauteil bis maximal zu der gewünschten Höhe H2 der äußeren Benetzung weiter unter den äußeren Flüssigkeitsspiegel des Bades eingetaucht wird und/oder der äußere Flüssigkeitsspiegel des Bades bis zu der Benetzungshöhe H2 mittels Hinzufügen von Flüssigkeitsvolumen angehoben wird.
Abhängig von den Erfordernissen der zu benetzenden Bauteile und/oder den physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der verschiedenen möglichen Wirkflüssigkeiten, lassen sich die erfindungsgemäßen Verfahrensformen weiter verbessern, indem vorgesehen wird, dass zwischen dem Eintauchen des Bauteils bis zu der Dichtposition H0 und dem Erreichen einer maximalen Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck des äußeren Gasraumes und dem Gasdruck des inneren Gasraumes ein oder mehrere Haltephasen mit einer gleichbleibenden Druckdifferenz kleiner als der maximalen Druckdifferenz durchlaufen werden, in denen das Eindringen der Wirkflüssigkeit in kleine Hohlräume und/oder der Ablauf der physikalischchemischen Reaktionen der Wirkflüssigkeit vorteilhaft beeinflussen lassen.
Zur weiteren Verbesserung kann dann auch vorgesehen werden, dass nach dem Erreichen der gewünschten Höhe H1 und/oder H2 der inneren und/oder äußeren Benetzung die entsprechende Druckdifferenz für eine bestimmte Haltezeit konstant gehalten wird, indem die Druckdifferenz überwacht und erforderlichenfalls nachgeregelt wird, um eine günstige Reaktion bzw. einen optimalen Zustand der Benetzung und/oder Versiegelung zu erzielen.
Enthält die zu benetzende Oberfläche des Bauteils problematische Stellen mit engen Spalten und kleinen Hohlräumen und Vertiefungen, kann zur Erzielung eines optimierten Ergebnisses eine Verfahrensform vorgesehen werden, bei der sich der Ablauf dadurch auszeichnet, dass nach der Haltezeit, in der die maximale Druckdifferenz konstant gehalten wird, die Druckdifferenz umgekehrt wird, um bei der Entleerung des Raumes zwischen der Höhe H1 und der Höhe H2 der erfolgten inneren oder äußeren Benetzung den an der Oberfläche des Innenraumes oder an der Außenfläche anhaftenden Flüssigkeitsfilm tiefer in mögliche Vertiefungen der Oberfläche zu drücken. Umkehren der Druckdifferenz bedeutet dabei, dass dort wo vorher ein Unterdruck oder ein Vakuum zur Unterstützung der Verdrängung von Gasblasen vorhanden war, nun zur Unterstützung des Eindringens von Wirkflüssigkeit in vorhandene Zwischenräume ein Überdruck angelegt wird. Die physikalische Größe des Überdrucks und damit der umgekehrten Druckdifferenz ergibt sich aus den Erfordernissen des entsprechenden Verfahrensschrittes und kann deshalb für diesen Verfahrensschritt vorteilhafterweise ebenfalls prozessabhängig eingestellt und ggf. auch überwacht werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Benetzen und/oder Versiegeln einer Oberfläche eines Innenraumes und/oder einer Außenfläche von hohlen Bauteilen, insbesondere zur Durchführung der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensformen, weist dabei selbstredend ein Bad einer Wirkflüssigkeit oder einer flüssigkeitsähnlichen fließfähigen Wirksubstanz auf. Weiterhin zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, dass die Vorrichtung Mittel zum Halten des Bauteils und zu einem definierten Heben und Senken von Bauteil und/oder Bad relativ zueinander aufweist und dass die Vorrichtung Mittel zum Beaufschlagen eines die Außenfläche des Bauteils umgebende Flüssigkeitsspiegel des Bades mit einem ersten Druck und Mittel zum Beaufschlagen eines im Innenraum des Bauteils vorhandenen Flüssigkeitsspiegels des Bades mit einem zweiten Druck aufweist.
Als solche Mittel können Druckerzeugungsmittel wie Druck- oder Saugpumpen für Gase oder Flüssigkeiten, Vakuumpumpen, Flüssigkeitsverdränger wie Kolbenpumpen, aber auch der atmosphärische Umgebungsdruck für die Verfahrensdurchführung in denkbaren erfindungsgemäßen Vorrichtungen als Arbeitsmittel Verwendung finden, ohne den Kern des Erfindungsgedankens zu verändern.
Weitere vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können aus den Unteransprüchen 2 bis 15 entnommen werden.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische räumliche Gesamtansicht einer Vorrichtung zum Benetzen und/oder Versiegeln von elektrischen Bauteilen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem offenen umgebenden Druckraum
2 einen Schnitt durch die Vorrichtung der 1 in einer Seitenansicht mit dem inneren und dem äußeren Flüssigkeitsspiegel in der niedrigen gewünschten Benetzungshöhe H1
3 einen Schnitt durch die Vorrichtung der 1 in einer Seitenansicht mit dem inneren Flüssigkeitsspiegel in der maximalen gewünschten Benetzungshöhe H2
4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung entsprechend 3
5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einem einstellbaren und geschlossenen umgebenden Druckraum
Die 1 zeigt eine räumliche Gesamtansicht einer Vorrichtung 1 zum Benetzen und/oder Versiegeln von elektrischen Bauteilen mit einem offenen umgebenden Druckraum 4, wobei sich die folgenden Erläuterungen beispielhaft auf einen hier als Bauteil 2 schematisch dargestellten Stator eines Elektromotors oder Generators beziehen.
Das Bauteil 2, hier ein bereits mit seinem Gehäuse verbundener Stator, ebenfalls nur schematisch dargestellt, wird mit seinen Öffnungen 23 im unteren Bereich vertikal nach unten über einem Tauchbad 31 positioniert. Das Bauteil 2 ist mit der Unterkante bis zu einer Dichtposition H0 unter den äußeren Flüssigkeitsspiegel 33 getaucht bzw. der Flüssigkeitsspiegel ist soweit angehoben, dass die unteren Öffnungen 23 durch das Bad 31 flüssig abgedichtet werden.
Dabei ist in diesem Beispiel das Gehäuse des Bauteils 2 mit einer zusätzlichen Wand 26 versehen, welche druckdicht an die Gehäusewand 25 des Bauteils anschließt und die Öffnungen 23 des Bauteils 2 im unteren Bereich verlängert, womit es bis zu einer Dichtposition H0 unter den äußeren Flüssigkeitsspiegel 33 getaucht wird. Dies hat den Vorteil, dass das Bauteil an der Außenfläche 22 selbst überhaupt nicht in Kontakt mit der Wirkflüssigkeit kommt, sondern nur die zusätzliche Wand 26, die vom Bauteil lösbar und sogar wiederverwendbar sein kann. Die zusätzliche Wand 26 kann zur druckdichten Trennung aber auch fest in der Vorrichtung 1 im Becken des Bades 31 angebracht sein, wobei das Bauteil für diese Ausführung dann mit der zusätzlichen Wand 26 mittels einer Dichtung druckdicht verbunden wird. Dadurch wird eine Wand der Vorrichtung 1 während des Verfahrens vorübergehend zu einer trennenden Wand 26 des Bauteils 2 umgebildet.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 ist an der Öffnung 24 im oberen Bereich des Bauteils 2 eine Verschlusseinrichtung 6 mit einer Dichtung 61druckdicht angebracht, um den inneren Gasraum 42 im Innenraum 21 des Bauteils 2 vom äußeren Gasraum 43, der in hier durch den umgebenden Gasraum 4 mit Atmosphärendruck gebildet wird, prozessabhängig druckdicht zu trennen.
Das Bauteil 2 ist mit der Öffnung 23 nach unten weisend in eine Dichtposition H0 mindestens bis zu einer Abdichtung der Öffnung 23 unter den Flüssigkeitsspiegel des Bades 31 eingetaucht. Dies kann durch Absenken des Bauteils geschehen oder der Flüssigkeitsspiegel des Bades 31 kann mindestens bis zu der Dichtposition H0 angehoben werden. Vorteilhaft daran ist, dass die Abdichtung durch das Bad 31 selber erfolgt und daher keine weitere Abdichtung an der Unterseite des Bauteils 2 erforderlich ist. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn keine geeignete Kante für eine feste Abdichtung möglich ist, oder wenn Teile aus dem Inneren der Bauteils herausragen.
Da in der dargestellten Ausführungsform die Außenflächen 22 des Bauteil 2 keinen Kontakt mit der Wirkflüssigkeit haben sollen, ist an das Gehäuse 25 des Bauteils 2 in seinem unteren Bereich eine zusätzliche Wand 26 druckdicht angebracht, die die Öffnungen 23 des Bauteils 2 nach unten verlängert und bis zu ihrer Dichtposition H0 unter den Flüssigkeitsspiegel eingetaucht ist. Diese zusätzliche Wand ermöglicht dadurch über die Wirkflüssigkeit 3 die gasdichte Trennung des inneren Gasraumes 42 mit dem inneren Flüssigkeitsspiegel 32 und des äußeren Gasraumes 43, hier die atmosphärische Gasumgebung 4, mit dem äußeren Flüssigkeitsspiegel 33 des Bades 31.
Über die Rohrdurchleitung 7, die in diesem Beispiel mit einem Rohrstutzen 71 durch die Verschlusseinrichtung 6 hindurch in den inneren Gasraum 42 im Innenraum 21 des Bauteils 2 hineinragt, wird der innere Gasraum 42 mit einem Unterdruck, d. h. mit einem Druck kleiner als der umgebende Atmosphärendruck beaufschlagt. Dies geschieht über ein Druckerzeugungsmittel 5, hier eine Unterdruck- oder Vakuumpumpe 52. Bei der Erzeugung des Unterdrucks ist die Verschlusseinrichtung 6 verschlossen und der Unterdruck presst die Verschlusseinrichtung mit der Dichtung 61 fest auf das Bauteil 2, sodass eine hohe Druckdichtheit gewährleistet ist.
Der erzeugte Unterdruck lässt die Wirkflüssigkeit 3 aus dem Bad 31 mit ihrem inneren Flüssigkeitsspiegel 32 nach oben steigen, bis hin zu einer gewünschte Benetzungshöhe H2, die in 3 dargestellt ist. Dabei kommt die Wirkflüssigkeit 3 in Kontakt mit der Oberfläche des Innenraums 21 des Bauteils 2, wodurch bei dem Beispiel eines Stators die Hohlräume zwischen dem Blechpaket und den Wicklungen mit Imprägniermittel 3 ausgefüllt werden. Günstig wirkt sich hierbei aus, dass das Imprägniermittel 3 langsam von unten aufsteigt, so dass die zu verdrängende Luft nach oben entweichen kann, bzw. über eine Sauglanze abgesaugt wird. Unterstützt wird dieser Vorgang durch das anliegende Vakuum, d. h. die anliegende Druckdifferenz. Die Geschwindigkeit des Ansteigens wird über entsprechende prozessabhängige Regulierungen der Druckdifferenz, zu denen auch Haltephasen mit zeitweiser Konstanthaltung einer Druckdifferenz genutzt werden können, geregelt.
Die Tatsache, dass bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Rohrdurchleitung 7 mit ihrem in den inneren Gasraum 42 hineinragenden Rohrstutzen 71 in der Art einer Sauglanze direkt in die Verschlusseinrichtung 6 integriert ist, hat ihre Gründe nicht im Grundgedanken der Erfindung, sondern nur in einer besonders einfachen und vorteilhaften Ausführung. Denkbar ist es auch, die Rohrdurchleitung gesondert anzuordnen, wie z. B. durch die vorhandene Öffnung 23 im unteren Bereich des Bauteils 2, in der Art eines Saugschnorchels, der bis in den inneren Gasraum 42 reicht. Bei einer solchen Variante wäre nicht einmal eine Verschlusseinrichtung 6 notwendig, wenn das Bauteil 2 außer den in der Dichtposition H0 unter dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Öffnungen 23 keine weiteren Öffnungen zum umgebenden Gasraum 4 hin aufweisen würde. Trotzdem könnte ein solches Bauteil 2 wie oben beschrieben nach einem erfindungsgemäßen Verfahren benetzt werden.
In dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 weist die Vorrichtung 1 zusätzlich noch einen Ausgleichsbehälter 34 für die Wirkflüssigkeit 3 auf, der mit dem Bad 31 über ein Druckerzeugungsmittel 5, hier eine Flüssigkeits-Druck- oder -Saugpumpe 51 verbunden ist. Über diese Einrichtung kann der Flüssigkeitsspiegel des Bades 31 prozessabhängig angehoben oder abgesenkt oder konstant gehalten wenden. Auch ist es denkbar, über die Flüssigkeitspumpe durch das Verschieben eines definierten Flüssigkeitsvolumens gegen einen verschlossenen Gasraum indirekt einen bestimmten Gasdruck zu erzeugen.
Die grundsätzlichen Merkmale einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, mit der ein erfindungsgemäßes Verfahren wie beschrieben durchführbar ist, sind in den 4 und 5 schematisch dargestellt. Dabei zeigt die 4 eine Ausführung ähnlich des in den 1 bis 3 beschriebenen Beispiels. Ein Bauteil 2, welches an seinen Außenflächen 22 nur bis zu einer geringen Höhe benetzt werden soll, ist bis zu dieser äußeren Benetzungshöhe H1 unter den äußeren Flüssigkeitsspiegel 33 des Bades 31 der Wirkflüssigkeit 3 eingetaucht. Die Eintauchtiefe liegt hierbei tiefer als die Dichtposition H0, in welcher die Öffnung 23 des Bauteils 2 im unteren Bereich durch den Flüssigkeitsspiegel des Bades 31 dicht verschlossen ist.
Die Öffnung 24 des Bauteils 2 im oberen Bereich ist durch eine Verschlusseinrichtung 6 verschlossen. Demzufolge ist der innere Gasraum 42 im Innenraum 21 des Bauteils 2 gasdicht von dem äußeren Gasraum 43, hier in dem umgebenden Gasraum 4 der Atmosphäre, getrennt, und zwar im unteren Bereich durch die Wirkflüssigkeit 3, im oberen Bereich durch die Verschlusseinrichtung 6 und im übrigen durch eine Gasdichtigkeit des übrigen Gehäuses 25 des Bauteils 2. Eine vollständige Gasdichtigkeit des Gehäuses des Bauteils 2 ist dabei grundsätzlich nicht notwendig, da die Druckerzeugungsmittel 5 auch gegen einen erhöhten Druckwiderstand an arbeiten können, so dass auch ein Gehäuse mit einem hohen Gasdurchgangswiderstand ein erfindungsgemäßes Verfahren ermöglicht, wobei der Gasdurchgangswiderstand auch durch einen temporären Überzug zumindest für die Dauer des Verfahrens erhöht werden könnte.
Über eine Rohrdurchleitung 7, die mit einem Rohrstutzen 71 in den inneren Gasraum 42 bis zu der gewünschten Benetzungshöhe H2 des Bauteils 2 hineinragt, wird der innere Gasraum 42 über ein Druckerzeugungsmittel 5, hier eine Vakuumpumpe 51, mit einem Unterdruck versorgt. Dadurch steigt der innere Flüssigkeitsspiegel 32 an, bis er schließlich die gewünschte innere Benetzungshöhe H2 erreicht. Im Endbereich des Rohrstutzens 71 ist ein Füllstandsensor 73 angebracht, der beispielsweise die Anwesenheit von Gas oder Flüssigkeit detektieren kann und ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 74 für die Verschlussventile 72 sendet. Je nach den Erfordernissen des Verfahrensablaufes wird dann die Leitung zur Vakuumpumpe 51 durch das Ventil 72' verschlossen und das Ventil 72 zum umgebenden Druckraum 4, hier der Atmosphäre 53 bleibt weiterhin verschlossen, wodurch die vorhandene Druckdifferenz gehalten wird und eine Haltezeit des inneren Flüssigkeitsspiegels 32 auf der Benetzungshöhe H2 erzeugt werden kann. Sollte beispielsweise durch Gasblasen in der Wirkflüssigkeit 3 die maximale Druckdifferenz und damit die innere Benetzungshöhe absinken, so kann durch die Steuereinrichtung 74 durch Öffnen des Ventils 72' zur Vakuumpumpe 51, das Niveau des inneren Flüssigkeitsspiegels 32 nachgeregelt werden. Nach Ablauf einer prozessabhängigen Haltezeit wird das Ventil 72 zur Atmosphäre 53 geöffnet und der innere Flüssigkeitsspiegel 42 sinkt ab auf das Ausgangsniveau H1 in dem Bad 31. Nunmehr kann das Bauteil 2 nach einer möglichen weiteren Haltezeit zur Einwirkung der Wirkflüssigkeit aus dem Bad entnommen werden.
Die 5 beschreibt schematisch den gleichen Zustand wie 4, nur dass der umgebende Druckraum 4 hier nicht offen durch die Atmosphäre gebildet wird, sondern sich in einer geschlossenen Druckkammer 41 befindet, in welcher der Druck des äußeren Gasraumes 43 über ein Druckerzeugungsmittel 5 mittels einem Ventil 72 und einer Steuereinrichtung 74 separat einstellbar ist. Hierdurch lassen sich die Verfahrensschritte noch besser an die Erfordernisse von Bauteil und Wirkflüssigkeit anpassen.

Ein besonderer Vorteil einer geschlossenen Vorrichtung nach 5 liegt darin, dass beim Absenken des inneren Flüssigkeitsspiegels 42 nach dem Einwirken einer Säule der Wirkflüssigkeit 3 die Druckdifferenz umgekehrt werden kann, d. h. ein Überdruck in dem Innenraum 21 des Bauteils 21 aufgebaut werden kann. Dieser Überdruck, der dann auf den Oberflächenfilm der Wirkflüssigkeit 3 im Innenraum 21 wirkt, kann die Wirkflüssigkeit tiefer in vorhandene Poren und Zwischenräume hineindrücken, was bei elektrischen Bauteilen von großem Vorteil ist. Bezugszeichenliste

Bezugsziffer	Benennung:
1	Vorrichtung zum Benetzen und/oder Versiegeln
2	Bauteil
21	Innenraum mit Oberfläche
22	Außenfläche
23	Öffnung im unteren Bereich
24	Öffnung im oberen Bereich
25	Gehäusewand des Bauteils
26	zusätzliche Wand
3	Wirkflüssigkeit
31	Bad der Wirkflüssigkeit
32	innerer Flüssigkeitsspiegel
33	äußerer Flüssigkeitsspiegel
34	Ausgleichsbehälter
4	umgebender Gasraum
41	Druckkammer
42	innerer Gasraum
43	äußerer Gasraum
5	Druckerzeugungseinrichtung (Pumpe)
51	Flüssigkeitspumpe
52	Gaspumpe
53	Atmosphärendruck
6	Verschlusseinrichtung
61	Dichtung
7	Rohrdurchleitung
71	in Innenraum ragender Rohrstutzen
72, 72'	Verschlussventile, Ein- und/oder Auslass
73	Füllstandsensor
74	Steuereinrichtung
8	Mittel zum Halten des Bauteils
H0	Eintauchtiefe des Bauteils in Dichtposition
H1	Eintauchtiefe des Bauteils für die eine niedrigere Benetzungshöhe
H2	Eintauchtiefe des Bauteils für die eine größere zweite Benetzungshöhe

Claims

Verfahren zum Benetzen und/oder Versiegeln einer Oberfläche eines Innenraumes (21) und/oder einer Außenfläche (22) von hohlen Bauteilen (2), insbesondere von elektrischen Bauteilen mit spulenartigen Drahtwicklungen und/oder Stapeln von plattenartigen Metallteilen, wobei der Innenraum (21) des Bauteils (2) mindestens eine zur Umgebung des Bauteils (2) gerichtete Öffnung (23) aufweist und wobei das Benetzen und/oder Versiegeln mit Hilfe eines Bades (31) einer Wirkflüssigkeit (3) oder einer flüssigkeitsähnlichen fließfähigen Wirksubstanz erfolgt, dadurch gekennzeichnet, – dass das Bauteil (2) mit der Öffnung (23) nach unten weisend in eine Dichtposition H0 mindestens bis zu einer Abdichtung der Öffnung (23) unter einen Flüssigkeitsspiegel des Bades (31) eingetaucht wird oder der Flüssigkeitsspiegel des Bades (31) mindestens bis zu der Dichtposition H0 angehoben wird, – dass der die Außenfläche (22) des Bauteils (2) umgebende Flüssigkeitsspiegel (33) des Bades (31) mit einem Gasdruck eines über diesem befindlichen äußeren Gasraumes (43) beaufschlagt wird und der im Innenraum (21) des Bauteils (2) vorhandene Flüssigkeitsspiegel (32) des Bades (31) mit einem Gasdruck eines über diesem befindlichen inneren Gasraumes (42) beaufschlagt wird, – dass der äußere Gasraum (43) und der innere Gasraum (42) im Bereich des Bauteils (2) durch mindestens eine Wand (25) des Bauteil selbst und/oder durch eine zusätzliche Wand (26) gasdicht voneinander getrennt werden – und dass zwischen dem Gasdruck des äußeren Gasraumes (43) und dem Gasdruck des inneren Gasraumes (42) zur Erzielung von unterschiedlichen inneren und äußeren Flüssigkeitsspiegeln (32, 33) während eines Verfahrensablaufs eine Druckdifferenz erzeugt wird, welche zumindest zeit- oder phasenweise ungleich Null ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der Druckdifferenz der Gasdruck des inneren Gasraumes (42) und/oder der Gasdruck des äußeren Gasraumes (43) prozessabhängig eingestellt und überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine gewünschte Benetzungshöhe H1 der äußeren oder inneren Benetzung durch die Eintauchtiefe des Bauteils unter den Flüssigkeitsspiegel des Bades eingestellt wird und die jeweilige gewünschte Höhendifferenz (H2 – H1) zwischen der gewünschten äußeren und der gewünschten inneren Benetzung durch das Maß der Druckdifferenz eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Gasraum (43) und der innere Gasraum (42) in einem oberen Bereich des Bauteils (2) durch eine Verschlussvorrichtung (6) zumindest zeit- oder phasenweise gasdicht voneinander getrennt werden, indem eine Öffnung (24) des Bauteils in seinem oberen Bereich durch die Verschlusseinrichtung (6) prozessgesteuert verschlossen und geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (6) mit einer rohrförmigen Durchleitung (7) versehen ist, welche mit einem Rohrstutzen (71) bis auf die Höhe der gewünschten inneren Benetzung H2 in den inneren Gasraum (42) hineinragt, wobei mittels eines im Endbereich des Rohrstutzens (71) angeordneten Füllstandsensors (73) die Anwesenheit von Flüssigkeit oder Gas detektiert wird und wobei die Durchleitung mittels mindestens eines Ventilelements (72, 72') von mindestens einer Steuereinrichtung (74) prozessgesteuert verschlossen oder mit angeschlossenen Druckerzeugern (5) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Höhe H2 der inneren Benetzung der in den Innenraum (21) hineinragende Abschnitt des Rohrstutzens (71) mit dem Füllstandsensor (73) in seiner Länge oder Höhenlage verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Gasraum (43) in offener Verbindung mit dem Atmosphärendruck steht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Gasraum (43) durch eine Druckkammer (41) mit einem einstellbaren Gasdruck umschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Gasraum (42) hierbei zumindest zeit- oder phasenweise in offene Verbindung mit dem Atmosphärendruck gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Gasraum (42) nach dem Eintauchen bis maximal zu der gewünschten äußeren Benetzungshöhe H1 für eine steigende innere Benetzungshöhe H2 mit einem kleiner werdenden inneren Gasdruck als dem äußeren Gasdruck beaufschlagt wird, während die äußere Benetzungshöhe H1 durch Nachregeln der Eintauchtiefe des Bauteils (2) und/oder durch Nachregeln des Füllstandes des Bades (31) erreicht und annähernd gleich gehalten wird oder zumindest größer gleich der Dichtposition H0 gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Gasraum (43) nach dem Eintauchen bis maximal zu der gewünschten Höhe H1 der äußeren Benetzung für eine steigende Höhe H2 der inneren Benetzung mit einem größer werdenden Gasdruck als der innere Gasraum (42) beaufschlagt wird, während die Höhe H1 der äußeren Benetzung durch Nachregeln der Eintauchtiefe des Bauteils (2) und/oder durch Nachregeln des Füllstandes des Bades (31) gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Gasraum (42) nach dem Eintauchen bis maximal zu der gewünschten Höhe H1 der inneren Benetzung für das Erreichen und Gleichhalten der Höhe H1 mit einem prozessabhängig größer werdenden Druck als der äußere Gasraum (43) beaufschlagt wird, während das Bauteil (2) bis maximal zu der gewünschten Höhe H2 der äußeren Benetzung weiter unter den äußeren Flüssigkeitsspiegel (33) des Bades (31) eingetaucht wird und/oder der äußere Flüssigkeitsspiegel (33) des Bades (31) bis zu der Benetzungshöhe H2 mittels Hinzufügen von Flüssigkeitsvolumen angehoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eintauchen des Bauteils (2) bis zu der Dichtposition H0 und dem Erreichen einer maximalen Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck des äußeren Gasraumes (43) und dem Gasdruck des inneren Gasraumes (42) ein oder mehrere Haltephasen mit einer gleichbleibenden Druckdifferenz kleiner als der maximalen Druckdifferenz durchlaufen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dass nach dem Erreichen der gewünschten Höhe H1 und/oder H2 der inneren und/oder äußeren Benetzung die entsprechende Druckdifferenz für eine bestimmte Haltezeit konstant gehalten wird, indem die Druckdifferenz überwacht und erforderlichenfalls nachgeregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 14. dadurch gekennzeichnet, dass nach der Haltezeit, in der die maximale Druckdifferenz konstant gehalten wird, die Druckdifferenz prozessgesteuert umgekehrt wird, um bei der Entleerung des Raumes zwischen der Höhe H1 und der Höhe H2 der erfolgten inneren oder äußeren Benetzung den an der Oberfläche des Innenraumes (21) oder an der Außenfläche (22) anhaftenden Flüssigkeitsfilm tiefer in mögliche Vertiefungen der Oberfläche zu drücken.
Vorrichtung (1) zum Benetzen und/oder Versiegeln einer Oberfläche eines Innenraumes (21) und/oder einer Außenfläche (22) von hohlen Bauteilen (2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Vorrichtung (1) ein Bad (31) einer Wirkflüssigkeit (3) oder einer flüssigkeitsähnlichen fließfähigen Wirksubstanz aufweist. dadurch gekennzeichnet, – dass die Vorrichtung (1) Mittel (8) zum Halten des Bauteils und zu einem definierten Heben und Senken von Bauteil (2) und/oder Bad (31) relativ zueinander aufweist und – dass die Vorrichtung Mittel (5, 51, 52, 53) zum Beaufschlagen eines die Außenfläche (22) des Bauteils (2) umgebende Flüssigkeitsspiegel (33) des Bades (31) mit einem ersten Druck und Mittel (5, 51, 52, 53) zum Beaufschlagen eines im Innenraum (21) des Bauteils (2) vorhandenen Flüssigkeitsspiegels (32) des Bades mit einem zweiten Druck aufweist.