DE1189170B - Verwendung eines Silikonoels fuer elektrische Geraete - Google Patents

Description

• Verwendung eines Silikonöls für elektrische Geräte Organopolysiloxanöle finden als Dielektrikum auf Grund ihrer hohen thermischen und chemischen Stabilität, ihrer niedrigen Temperatur-Viskositäts-Kurve sowie ihres geringen Leistungsverlustes oder niedrigen dielektrischen Verlustfaktors zunehmende Verwendung. Seit der Entwicklung flüssiger Dielektrika auf Grundlage von Organopolysiloxanen vermißte man jedoch noch Flüssigkeiten, welche die Kapazität von Kondensatoren beträchtlich erhöhen, ohne daß dabei ein übermäßig hoher Verlustfaktor auftritt.
• Der Verlustfaktor wird vorzugsweise unter 1% gehalten; er stellt jedoch noch keine ernstliche Beeinträchtigung der Wirksamkeit elektrischer Geräte dar, solange er unter 3 % liegt. Deshalb konnten als Dielektrikum Flüssigkeiten verwendet werden, die verbesserte Kapazität besaßen, selbst wenn die Verbesserung auf Kosten des gewöhnlich bei solchen Flüssigkeiten sehr niedrigen Verlustfaktors ging.
• Seit Bekanntwerden der flüssigen Silikone wurden durch die beständige Suche nach besseren Flüssigkeiten vereinzelt neue Flüssigkeiten mit stark verbesserten Eigenschaften entdeckt. Eine der Schwierigkeiten bei diesen Spezialflüssigkeiten war jedoch das Fehlen eines Massenproduktionsmittels, das in der Lage ist, in der Industrie Flüssigkeiten mit im wesentlichen gleichbleibenden Eigenschaften herzustellen.
• Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung des im wesentlichen aus einem mit Trimethylsiloxygruppen endblockierten flüssigen 3,3,3-Trifiuorpropylmethylsiloxan bestehenden Silikonöls als Dielektrikum für elektrische Geräte mit räumlich voneinander getrennten Elementen, zwischen denen eine Differenz des elektrischen Potentials herrscht.
• In den bekannten elektrischen Geräten, in denen erfindungsgemäß das Dielektrikum verwendet wird, können die Elemente oder die Elektroden in die Flüssigkeit suspendiert oder durch poröse, mit dem erfindungsgemäß verwendeten flüssigen Dielektrikum getränkte Trennschichten voneinander getrennt sein. Außerdem können die Elemente jede beliebige Form haben; es können Platten, Zylinder, Spulen, Kugeln usw. sein. Die meisten »trockenen« Kondensatoren enthalten bekanntlich plattenförmige Elemente, die durch ebenfalls plattenförmige Trennschichten voneinander getrennt sind; diese Kombination ist zu einer zylindrischen Spule gewickelt, so daß beispielsweise eine Papier-Folie-Papier-Kombination entsteht. Die Elemente können aus jedem üblicherweise bei ähnlichen Arten von Geräten verwendeten Material bestehen, und zwar deshalb, weil das flüssige Silikon gegenüber solchen Stoffen inert ist. Am häufigsten finden Metalle, wie Aluminium und Zink, Verwendung. Für den apparativen Aufbau und die Herstellung der beschriebenen Elektrogeräte wird kein Schutz beansprucht.
• Das erfindungsgemäß verwendete flüssige Silikon ist ein mit Trimethylsiloxaneinheiten endblockiertes lineares Trifluorpropylmethylsiloxan. Es wird einfach durch Verrühren von Hexamethyldisiloxan und 3,3,3-Trifluorpropylmethylcyclotrisiloxan bei Raumtemperatur in Gegenwart bestimmter Sulfosäurekatalysatoren, vor allem einer Perfluoralkansulfosäure, gewonnen; vorzugsweise wird Trifiuormethansulfosäure als Katalysator verwendet; Katalysator und etwaige flüchtige Stoffe werden entfernt, vorzugsweise durch Destillation im Vakuum (0,1 mm Hg) bei 200° C. Die Herstellungsverfahren für das erfindungsgemäß verwendete Isolieröl sind Gegenstand des Patents 1101768. Wird bei der Herstellung an Stelle des Hexamethyldisiloxans ein mit Trimethylsiloxygruppen endblockiertes Dimethylpolysiloxan, beispielsweise das lineare Tetramere, benutzt, so enthält die entstehende Flüssigkeit einige Dimethylsiloxaneinheiten. Die Viskosität dieser Flüssigkeiten ist leicht zu regeln, beispielsweise dadurch, daß man die Anteile von Disiloxan und cyclischem Trimeren so abstimmt, daß das richtige Verhältnis von trisubstituierten Si-Atomen zu disubstituierten Si-Atomen entsteht, oder durch die Menge, in der die Stoffe mit niedrigerem Molekulargewicht bei der Verteilung des Produktes abdestilliert werden. Der Katalysator sollte in einer Menge vorhanden sein, die ausreicht, um ein S : Si-Verhältnis von mindestens 1 :10 000 zu ergeben.
• Selbstverständlich kann das erfindungsgemäß verwendete flüssige Dielektrikum mit anderen flüssigen Dielektrika gemischt werden, und zwar sowohl mit Silikonen als auch mit organischen Flüssigkeiten. Zu beachten ist jedoch, daß ein solches Verdünnen die Wirkung des erfindungsgemäß verwendeten flüssigen Dielektrikums stark reduziert. In dem System können auch Stabilisatoren verwendet werden.
• Wie schon erwähnt, ist es nicht nötig, daß die Elemente durch etwas anderes als die verwendete Flüssigkeit voneinander getrennt werden. Gewöhnlich sind sie jedoch durch eine poröse Masse, die mit flüssigem Dielektrikum getränkt werden kann, voneinander getrennt, beispielsweise durch Papier. In einzelnen Fällen wurden die dielektrischen Eigenschaften solcher Kondensatoren sogar noch weiter verstärkt durch Einsetzen einer oder mehrerer Polyäthylenglykolterephthalatschichten in die zahlreichen Papierschichten. In anderen Fällen wird »metallisiertes Papier« an Stelle der Papier-Folie-Papier-Konstruktion verwendet. Die Abwandlungen haben aber letztlich keinen so entscheidenden Einfluß auf das Gerät, daß es nicht mehr in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen würde.
• Gemäß der Erfindung kann das Dielektrikum in elektrischen Geräten, wie Transformatoren, Kondensatoren, koaxialen Kabeln, Schaltern, Sicherungen, Reaktoren, Reglern und Stromauslösern, benutzt werden. Die Verlustfaktoren sind in diesem Falle zwar höher als bei bisher bekannten flüssigen Dielektrika auf Silikongrundlage, doch ist diese Zunahme nicht so groß, daß die elektrischen Geräte wirtschaftlich unvorteilhaft würden. Andererseits bewirken die erfindungsgemäß verwendeten Dielektrika eine Kapazitätserhöhung um mindestens 25 % gegenüber den bisherigen handelsüblichen flüssigen Dielektrika auf Silikongrundlage, ohne daß dabei das Volumen der im Gerät verwendeten Flüssigkeit vergrößert wird. In anderen Worten, der Wirkungsbereich des leitenden Elementes und der Abstand zwischen den Elementen können bei Anwendung der erfindungsgemäß verwendeten Dielektrika verringert werden, ohne daß ein Kapazitätsverlust eintritt. Dabei fällt ein Vergleich von Isolationswiderstand wie von thermischer und chemischer Stabilität bei den erfindungsgemäß verwendeten Silikonölen und bei bisher erhältlichen flüssigen Silikonen zugunsten der ersteren aus.
• Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß verwendeten Isolieröle ist deren Stabilität bei hohen Temperaturen sowie deren Unbrennbarkeit und deren Löschfähigkeit auf den beim Schalten auftretenden Lichtbogen. Darüber hinaus zeichnen sie sich gegenüber den bisher als Dielektrikum vorgeschlagenen Silikonölen durch ihre hohe Hydrolysierfestigkeit aus.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verwendung des im wesentlichen aus einem mit Trimethylsiloxygruppen endblockierten flüssigen 3,3,3-Trifluorpropylmethylsiloxan bestehenden Silikonöls als Dielektrikum für elektrische Geräte mit räumlich voneinander getrennten Elementen, zwischen denen eine Differenz des elektrischen Potentials herrscht.