DE1082313B - In einem Metallgehaeuse eingebautes oder mit einem Kunststoff mindestens teilweise umhuelltes elektrisches Bauelement - Google Patents
In einem Metallgehaeuse eingebautes oder mit einem Kunststoff mindestens teilweise umhuelltes elektrisches BauelementInfo
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Bauelemente,
die mindestens stellenweise mit Kunststoffen umhüllt, aber auch solche, die in ein metallisches Gehäuse
eingebaut sind. Es ist bekannt, elektrische Bauelemente mit heißen Thermoplasten, härtbaren Kunststoffen,
beispielsweise auf Phenolharzbasis, oder polymerisierbaren Massen, z. B. den sogenannten Gießharzen
auf Polyester- oder Äthoxilinbasis zu umspritzen, umpressen, umgießen oder die Bauelemente
in diese Massen einzugießen. Trotz aller technologischen, mechanischen und elektrischen Vorzüge, die
diese Massen auszeichnen und für die Umhüllung insbesondere elektrischer Kleinbauteile geeignet machen,
mußte bald festgestellt werden, daß es nicht ohne weiteres gelingt, das Bauelement absolut dicht zu verschließen.
Im Bereich der Stromanschlußelemente treten Undichtigkeiten auf. Ein mit einem zunächst
heißen Thermoplast umspritztes Bauelement zeigt z.B. nach dem Erkalten längs der Anschluß elemente Kanäle,
die vom atmosphärischen Außenraum bis zum aktiven Bauelement reichen. Zwischen Anschlußelement
und Umhüllungssubstanz sind nach mikroskopischen Untersuchungen Luft-, Imprägnierreste
und sonstige Fremdbestandteile eingeschlossen. Werden die Anschlußelemente mechanisch beansprucht,
beispielsweise beim Einlöten bewegt, so werden diese Kanäle noch kraterförmig erweitert. Ähnlich liegen
die Verhältnisse bei Vergußmassen auf Bitumenbasis. Auch diese Massen zeigen keinerlei Affinität bezüglich
der mechanischen Anschluß elemente. Bei mechanischen Beanspruchungen der Anschluß elemente treten zudem
Sprünge und Risse auf. Die gleichen Mängel treten auch bei den sogenannten Gießharzumhüllungen sowie
bei den Umhüllungen auf der Basis härtbarer Harze der Phenolgruppe auf. Da diese Umhüllungsmassen
im ausgehärteten Zustand eine beachtliche Härte besitzen, neigen sie infolge ihrer Sprödigkeit ebenfalls
zu Rissbildungen, sobald die Anschlußelemente mechanisch beansprucht werden. Sehr nachteilig wirken sich
diese Umhüllungen auch insofern aus, als die Anschlußelemente hierbei sehr leicht abbrechen, da diese
gewissermaßen an einem einzigen Punkt starr eingespannt sind. Es sind in der Vergangenheit zahlreiche
Vorschläge unterbreitet worden, die sich mit diesen Schwierigkeiten auseinandersetzen und Abhilfe zu
schaffen versuchen. Es ist beispielsweise bekannt, die Anschlußelemente im Bereich der Vergußmasse aufzurauhen.
Nach anderen Schutzrechten sind die Anschlußelemente im Bereich der Vergußmasse mittels
besonderer Versteifungen, beispielsweise angelöteter und gegebenenfalls noch künstlich aufgerauhter Metallscheiben
ausgerüstet. Wiederum andere Vorschläge gehen darauf zurück, die Anschlußdrähte an den Austrittsstellen
mit starren Metallarmaturen, beispiels-In einem Metallgehäuse eingebautes
oder mit einem Kunststoff
mindestens teilweise umhülltes
elektrisches Bauelement
Anmelder:
N. S. F. Nürnberger Schraubenfabrik
und Elektrowerk G.m.b.H.,
Nürnberg, Further Str. 101 a
und Elektrowerk G.m.b.H.,
Nürnberg, Further Str. 101 a
Dipl.-Phys. Erwin Meyer, Reckenberg (Bay.),
Dipl.-Phys. Hans Scharf, Nürnberg,
und Hans Spieß, Reckenberg (Bay.),
sind als Erfinder genannt worden
weise mittels besonderer Haltebuchsen, auszurüsten und diese Buchsen teilweise über die Umhüllungsmasse hinausstehen zu lassen. Diese Maßnahmen
konnten in der Praxis keinen nennenswerten Eingang finden, da sie das Bauelement nicht unwesentlich verteuern.
Gewisse Isolierstoffe zeichnen sich durch eine verhältnismäßig gute Haftfähigkeit an Metall aus,
z. B. Schellack. Schellack ist jedoch nicht feuchtigkeitsdicht. Es ist bekannt, das Bauelement zunächst
mit einer Schellackschicht und anschließend mit einer Kunstharzschicht zu überziehen. Abgesehen davon,
daß hier zwei Umhüllungsvorgänge erforderlich waren, konnten die eingangs erwähnten Mängel nicht
beseitigt werden. Andere Bauelemente, z. B. Elektrolytkondensatoren oder elektrische Zerhacker, sind
häufig in Metallgehäuse eingebaut. Längs der isoliert herauszuführenden Stromanschlüsse treten sehr oft
Undichtigkeiten auf.
Die genannten Nachteile werden bei einem in ein Metallgehäuse eingebauten oder vorzugsweise mindestens
mit einer teilweisen Kunststoffumhüllung versehenen elektrischen Bauelement mit in Isolierstoff
eingebetteten und/oder isoliert herausgeführten Stromanschlüssen
dadurch vermieden, daß gemäß der Erfindung dieses Bauelement an den Austrittsstellen der
Anschlußelemente aus der Umhüllungssubstanz zusätzlich mit einer zähen Isolierflüssigkeit aus die Umhüllungssubstanz
nicht angreifenden, in Kohlenwasserstoffen gelösten Elastomeren in einer durch die Benetzungskräfte
gegenüber der Umhüllungssubstanz und den Anschlußelementen dort festgehaltenen Menge
abgedichtet ist. Dies bedeutet darüber hinaus, daß die Isolierflüssigkeit unter der Einwirkung der eigenen
OM 52T/236
Schwere nicht mehr fließt und die Benetzungskräfte
der Isolierflüssigkeit größer sind als die bei lokaler Bewegung infolge innerer Reibung auftretenden Rückstellkräfte.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend an Hand der Figur beispielsweise erläutert.
Die Figur stellt einen Kondensator dar, dessen Wickel mit axialen Anschlußelementen 2 ausgerüstet
und mit einer allseitigen Kunststoffumhüllung 4 beispielsweise aus einem am Bauelement polymerisierten
Kunststoff oder einem Thermoplast umgeben ist.
Das besondere Kennzeichen dieses Kondensators sind zwei verhältnismäßig kleine Tröpfchen eines
Dichtungsmittels an den Austrittsstellen der beiden Anschluß drähte. Dieses Dichtungsmittel zeichnet sich
durch eine solche große Benetzung bezüglich der Umhüllungssubstanz
und der Anschluß drähte aus, daß die Benetzungskräfte gegenüber den bei örtlicher Bewegung
infolge der inneren Reibung auftretenden Rückstellkräften überwiegen. Dank der großen Benetzung
zwischen Dichtungsflüssigkeit einerseits und Umhüllungssubstanz und den metallischen Anschlußarmaturen
andererseits kommt es zur Ausbildung eines Meniskus 5 in solcher Form, daß der atmosphärische Abschluß
damit sehr wesentlich unterstützt wird. Wird nunmehr der Anschlußdraht 2 mechanisch beansprucht,
beispielsweise abgebogen, so zeigt sich, daß das Isoliermaterial an den Austrittsstellen, etwa wie bei 6
dargestellt, ohne Riss- oder Lunkerbildung mitbewegt wird. Die Menge der zum Einsatz gelangenden Dichtungssubstanz
darf nicht zu groß gewählt werden, da diese Massen bei langsamer Beanspruchung kalt
fließen. Wird also eine kritische Menge überschritten, so beginnt das Dichtungsmaterial unter der eigenen
Schwere wegzufließen. Dagegen verhütet die Oberflächenspannung ein Wegfließen der Dichtungssubstanz,
so lange diese kritische Menge nicht überschritten wird. Als Dichtungsmittel gelangen in Kohlenwasserstoffen
gelöste Elastomere, z. B. in Benzin gelöste Elastomere auf der Basis von Polyisobutylen, Polypropylen,
polymerisiertem Butadien, Chlorkautschuk oder Polyvinyläther zum Einsatz. Dabei darf das Lösungsmittel
die Umhüllungssubstanz nicht nennenswert anlösen und nur solche Substanzen enthalten, die
die elektrischen Eigenschaften des Bauelements nicht verschlechtern. Der vorteilhafte Einfluß der Erfindung
sei am Beispiel eines mit Polyäthylen umspritzten Papierkondensators erläutert. In der Tabelle I sind
zehn Kondensatoren aufgeführt, die in der bisher üblichen Weise mit Polyäthylen umspritzt worden sind
und einer dreistündigen Wasserdampfatmosphäre bei 100° C unterworfen worden sind. Gemessen wurden
jeweils die Isolationswiderstände vor (RA) und nach
(i?£) der Dampfbehandlung.
60 Zehn gleiche Kondensatoren mit der selben Nennspannung und Nennkapazität wurden nach dem Umhüllungsprozeß
nunmehr im Bereich der Anschlußdrähte gemäß der Erfindung mit je einem Tropfen eines in Benzin gelösten Polyisobutylene mit Molekulargewicht
von 30000 abgedichtet und der gleichen Dampfbehandlung unterworfen. Die Konzentration
wird im allgemeinen so gewählt, daß die Substanz beim Auftragen noch keine Fäden zieht. Die entsprechenden
Meßwerte sind in der Tabelle II eingetragen.
| RA | Tabelle | II | (ΜΩ) | Kapazität (PF) |
|
| Konden- satornummer |
1,5 | (ΜΩ) | Re | - 105 | 0,005 |
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Die Nennspannung der Kondensatoren betrug 250 V=.
Die Kondensatoren Nr. 11 bis 20 waren ebenfalls für eine Nennspannung von 250 V = ausgelegt.
Aus der Tabelle I geht hervor, daß sieben Kondensatoren dieser Probe nicht gewachsen sind, da ihr Isolationswiderstand
den zulässigen Normwert unterschritten hat. Bei den Kondensatoren der Tabelle II
dagegen fiel kein einziger aus.
Ganz ähnliche Ergebnisse zeitigen die Feuchtraum-Dauerversuche unter Tropenbedingungen. Auf Grund
der Versuche ist festgestellt worden, daß sich gelöstes Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von
30000 bis 50000 für Kondensatoren normaler Größen besonders gut eignet. Ein gelöstes Polyisobutylen mit
höherem oder niedrigerem Molekulargewicht dagegen zeigt bei Kondensatoren normaler Baugröße diese vorteilhaften
Wirkungen nicht im gleichen Maße. Für sehr kleine Bauelemente dagegen eignet sich auch
Polyisobutylen mit niedrigerem Molekulargewicht von 20 000 und darunter. Desgleichen kommen für größere
Bauelemente auch Polyisobutylene mit einem Molekulargewicht von über 50000 in Betracht. Offensichtlich
spielt hierbei die relative Oberflächenspannung, d. h. die Kräfte, die sich bei einer angegebenen Substanzmenge
dem Kaltfließen widersetzen, eine sehr wesentliche Rolle.
Die Menge und die Art der Dichtungssubstanz hängen also sehr wesentlich von der Größe des abzudichtenden
Bauelementes ab. Gegebenenfalls ist es vorteilhaft, das abgedichtete Bauelement zumindest im Bereich
der kritischen Stellen nachträglich noch mit einem pulverförmigen Isolierstoff zu bestäuben. Die
eventuell vorhandene klebrige Konsistenz der Dichtungssubstanz kann damit an den Außenflächen herabgesetzt
ein unbeabsichtigtes Hängenbleiben oder Festkleben des Bauelements vermieden und das Bauelement
handlicher gemacht werden. Ein weiterer Vorzug liegt darin, daß die Bestäubungssubstanz die Formbeständigkeit
der Dichtflüssigkeit erhöht, da sie der Tendenz des Kaltfließens entgegenwirkt. Als Bestäubungsmittel
kann beispielsweise Talkum oder TiO2 zur Anwendung gelangen.
Die erfindungsgemäße Maßnahme ist nicht auf mit Thermoplasten umhüllte Bauelemente beschränkt. Sie
läßt sich in gleicher Weise auch auf Bauelemente anwenden, die mit einem Gießharz oder mit einem härtbaren Kunstharz, z. B. auf Phenolbasis, umhüllt sind.
Sie ist ferner auch bei solchen Bauelementen anwendbar, die in becher- oder röhrchenförmigen Gehäusen
aus Metall oder Kunststoff mit stirnseitigem Verguß oder stirnseitig angeordneten Abschlußscheiben eingebettet
sind.
Ein weiteres Anwendungsgebiet bilden die sogenannten Kunstfolienkondensatoren. Derartige Kondensatoren
werden bekanntlich nach dem Wickelprozeß in der Regel einer Wärmebehandlung unterworfen.
Dabei ziehen sich die stirnseitig über die metallischen Belegungen hinausstehenden Partien des
Dielektrikums mehr oder minder stark zusammen und schließen den Kondensator in gewissem Grad ab. Mikroskopische
Untersuchungen zeigen jedoch, daß insbesondere längs der normalerweise axial herausgeführten
Anschluß drähte von einem dichten Abschluß nicht die Rede sein kann. Auch diese Kondensatoren lassen
sich in der oben beschriebenen Weise gemäß der Erfindung sehr sicher abdichten, ohne daß hiermit die
elektrischen Eigenschaften verschlechtert werden. Es wird erwähnt, daß es an sich bekannt ist, Kunstfolienkondensatoren,
beispielsweise Polystyrol- oder Styroflexkondensatoren, stirnseitig dadurch zu verschließen,
daß die stirnseitigen Partien mit Lösungsmitteln oder mit gelösten Kunststoffen behandelt werden. Mit vorliegender
Erfindung haben diese Maßnahmen nichts gemein; denn bei diesen vorbekannten Maßnahmen
wird stets das dielektrische Material vorübergehend angelöst. Das Randdielektrikum wird also in gewissem
Grad inhomogen, die elektrischen Eigenschaften werden verschlechtert; insbesondere nimmt die elektrische
Durchschlagsfestigkeit ab. Schließlich ist auch in diesen Fällen das Anschluß element nicht vollkommen
einschlußfrei im dielektrischen Material eingebettet.
Claims (6)
1. In ein Metallgehäuse eingebautes oder vorzugsweise mit Kunststoff mindestens teilweise umhülltes,
elektrisches Bauelement mit in Isolierstoff eingebetteten und/oder isoliert herausgeführten
Stromanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Bauelement an den Austrittsstellen der Anschlußelemente
aus der Umhüllungssubstanz zusätzlich mit einer zähen Isolierflüssigkeit aus die
Umhüllungssubstanz nicht angreifenden, in Kohlenwasserstoffen gelösten Elastomeren in einer
durch die Benetzungskräfte gegenüber der Umhüllungssubstanz
und den Anschlußelementen dort festgehaltenen Menge abgedichtet ist.
2. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtungssubstanz
ein in Kohlenwasserstoffen, beispielsweise in Benzin, gelöstes Polyisobutylen Verwendung findet.
3. Elektrisches Bauelement, insbesondere elektrischer Kondensator nach Anspruch 2, gekennzeichnet
durch eine Abdichtung aus Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht bis zu 50000, vorzugsweise
durch ein solches von 30000.
4. Mit Polyäthylen mindestens teilweise umspritzter elektrischer Kondensator nach Anspruch
1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte mittels eines in
Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise in Benzin, gelösten Polyisobutylene mit einem Molekulargewicht
bis zu 50000, insbesondere einem solchen von 30000 abgedichtet sind.
5. Elektrischer Kunstfolienkondensator, insbesondere mit Polystyrol-, Styroflex-, Polyäthylenoder
Polyesterdielektrikum, gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder der folgenden.
6. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
die an den Austrittsstellen der Anschlußelemente aus der Umhüllungssubstanz aufgebrachte zähe
Isolierflüssigkeit mit einem pulverförmigen Isolierstoff, beispielsweise TiO2 oder Talkum, bestäubt
ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 735 682, 560 015,
191.
Deutsche Patentschriften Nr. 735 682, 560 015,
191.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE549191C (de) * | 1930-03-09 | 1932-04-23 | Hermann Raffelsieper | Einrichtung zum Stuetzen von elektrischen Zuleitungsdraehten |
| DE560015C (de) * | 1929-02-26 | 1932-09-27 | Elek Zitaets Akt Ges Hydrawerk | Elektrischer Schicht- oder Wickelkondensator mit eng anliegendem, luftabschliessendem, isolierendem UEberzug aus einem Material, das beim Trocknen waehrend der Herstellung seine fluessigen Bestandteile durch Verdunsten verliert und dann keine Feuchtigkeit mehr durchlaesst |
| DE735682C (de) * | 1937-06-24 | 1943-05-21 | Siemens Ag | Elektrisches Schaltelement mit Isoliermasseumhuellung |
-
1955
- 1955-05-20 DE DEN10660A patent/DE1082313B/de active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE3334533A1 (de) * | 1983-09-23 | 1985-04-04 | Transformatoren Union Ag, 7000 Stuttgart | Ueberspannungsableiter |
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