DE1270147B - Verfahren zum Aufbringen isolierender UEberzuege - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbrin- Verfahren zum Aufbringen isolierender Überzüge gen einer dicken, homogenen, elektrisch isolierenden Kunststoffschicht auf eine elektrische Vorrichtung, insbesondere die Wicklung eines Trockentransformators, die wegen ihres Gewichtes auch während des Isolierens an der zu isolierenden Fläche zu unterstützen ist, unter Verwendung einer bekannten selbsthärtenden oder durch Wärme härtbaren Isoliermasse aus einer Mischung von zwei für sich allein nicht aushärtenden bzw. aushärtbaren Komponenten.
• Beim Aufbringen einer elektrisch isolierenden Schutzschicht auf mit Hochspannung betriebene elektrische Vorrichtungen ist es wichtig, daß die Schicht gleichmäßig dick und homogen aufgetragen ist, da die maximale Spannung, mit der die betreffende elektrische Vorrichtung beaufschlagt werden kann, von der schwächsten Stelle des Isolierüberzugs bestimmt ist.
• So wird z. B. bei Trockentransformatoren angestrebt, daß die Wicklungen voneinander sowie von dem Transformatorkern in möglichst vollkommener Weise isoliert sind, damit nicht die Isolationsschicht überdimensioniert werden muß und das Gewicht und die Abmessungen des Transformators unnötig vergrößert werden.
• Das älteste und immer noch gebräuchlichste Verfahren zum Isolieren solcher Wicklungen besteht darin, daß man die Wicklungen mit Bändern umwickelt und sie dann mit einem Lack imprägniert. Derartige Überzüge lassen sich an den konkaven Flächen langer Wicklungen nicht genügend massiv bzw. fest ausbilden und sind an den Stellen, an denen sie von Zuleitungen durchdrungen werden, niemals vollkommen einwandfrei; auch weisen sie gewöhnlich dort, wo die Wicklung während des Imprägnierens unterstützt wurde, schwache Stellen auf.
• Durch Eintauchen der Wicklungen in das überzugsmaterial läßt es sich bei kleinen Wicklungen erreichen, daß eine vollständige und sehr gleichmäßige Umschließung erzeugt wird, doch eignet sich das Tauchverfahren nicht für große Wicklungen, insinsbesondere nicht für solche Wicklungen, bei denen man zusätzlich zu den Anschlußleitungen zahlreiche weitere Unterstützungen benötigt. Außerdem sind die Tauchverfahren praktisch nur für die Erzeugung dünner isolierender Schichten geeignet, so daß man sie nur bei für niedrige Spannungen bestimmten Vorrichtungen anwenden kann.
• Mit Hilfe des Gießens, des Spritzens unter Druck oder des Strangpressens lassen sich gleichmäßige ; Überzüge ohne Rücksicht auf die Gestalt der zu überziehenden Flächen herstellen, und man kann solche Überzüge dort, wo die Zuleitungen aus den Wicklungen austreten, praktisch in vollkommener Weise ausbilden; bei diesen Verfahren lassen sich jedoch Fehlstellen an denjenigen Flächen nicht vermeiden, an denen die Wicklungen während des Aufbringens des Überzuges unterstützt werden. Daher ist es bis jetzt üblich, die Wicklungen bei der Anwendung derartiger Verfahren während des Aufbringens der Überzüge auf Unterstützungen anzuordnen, die aus dem gleichen Isoliermaterial bestehen und als Bestandteil des fertigen Überzugs in diesem belassen werden. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß an diesen Unterstützungen Unstetigkeiten hinsichtlich der dielektrischen Eigenschaften des Überzugs vorhanden sind, und es zeigt sich im allgemeinen, daß die Durchschlagspannungen an diesen Stellen erheblich niedriger sind als an den übrigen Teilen der Isolation.
• Ferner hat man bereits versucht, eine ausreichende Isolation bei hoher Gleichmäßigkeit der dielektrischen Eigenschaften durch das Aufbringen mehrerer Überzüge auf die Wicklungen zu erzielen; hierbei werden die Überzüge übereinander aufgebracht, und gegebenenfalls werden beim Aufbringen jedes einzelnen Überzugs jeweils andere Flächen zum Unterstützen der Wicklungen benutzt. Auch bei diesem Verfahren ist es jedoch in keinem Fall möglich, die Schwierigkeiten auszuschalten, die sich aus der Notwendigkeit gleichmäßiger dielektrischer Eigenschaften der isolierenden Schichten ergeben, und die Isolation weist stets eine oder zwei Stellen auf, an denen ein Durchschlag bei einer Spannung erfolgen kann, die erheblich niedriger ist als die Durchschlagspannung der übrigen Teile des isolierenden Überzugs. Da derartige Transförmatorwicklungen überall dort für Durchschläge sehr empfindlich sind, wo auch nur geringe Unstetigkeiten in der Isolation auftreten, haben sich die damit verbundenen Schwierigkeiten bis jetzt als so groß erwiesen, daß Trockentransformatoren von größeren Abmessungen und für hohe Spannungen nur selten gebaut werden; die bis jetzt gebauten Transformatoren dieser Art sind in kostspieliger Weise mit einer überbemessenen Isolation versehen.
• Bis jetzt ist noch kein Verfahren bekannt, um große Wicklungen für Trockentransformatoren mit einem gleichmäßigen isolierenden überzug von ausreichender Dicke zu versehen, der einer hohen Spannung standhält. Als ausreichend dick werden hierbei Überzüge mit einer Schichtstärke von etwa 3 mm ab angesehen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen einer elektrisch isolierenden Kunststoffschicht auf eine elektrische Vorrichtung, die wegen ihres Gewichtes auch während des Isolierens an der zu isolierenden Fläche zu unterstützen ist, zu schaffen, mit dem homogene überzugsschichten mit an jeder Stelle gleichen dielektrischen Eigenschaften erhalten werden können.
• Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei dem Aufbringen von Isoliermasse auf den nicht unterstützten Teil der zu isolierenden Fläche eine an die Unterstützung angrenzende Randzone frei gelassen wird, daß vor dem Erhärten der Isoliermasse im Anschluß an diese in der vorgenannten Randzone eine Schicht aus einer der Komponenten mit zur Unterstützung hin abnehmender Stärke aufgebracht wird, daß dann nach dem Aushärten der Isoliermasse auf dem nicht unterstützten Teil der Fläche die Vorrichtung unter diesem Teil der Fläche unterstützt wird und auf den nunmehr von der Unterstützung befreiten Teil der zu isolierenden Fläche die Isoliermasse aufgebracht und in der Randzone die Schicht durch Aufbringen der zweiten Komponente der Isoliermasse zur vollen Stärke ergänzt wird, daß endlich im Bereich der Randzone die beiden Komponenten zur Bildung der homogenen Isolierschicht innig mechanisch durchgeknetet werden und daß man dann den noch nicht ausgehärteten Teil der Isolierschicht aushärten läßt.
• Alternativ dazu kann die obige Aufgabe erAndungsgemäß auch dadurch gelöst werden, daß bei dem Aufbringen von Isoliermasse auf den nicht unterstützten Teil der zu isolierenden Fläche über die halbe Breite einer an die Unterstützung angrenzenden ersten Randzone in gleicher Stärke wie die Isoliermasse ein Gemisch mit einem in Richtung zur Unterstützung hin fortschreitend abnehmenden Gehalt an der einen Komponente der Isoliermasse aufgebracht wird, daß dann nach dem Aushärten der Isoliermasse auf dem nicht unterstützten Teil die mit Isoliermasse zu überziehende Vorrichtung an der Fläche mit der ausgehärteten Isolierung unterstützt wird, und daß nunmehr auf den von der Unterstützung befreiten Teil der zu isolierenden Fläche die aus den beiden Komponenten bestehende Isoliermasse und auf der anderen noch unbedeckten Hälfte der Randzone in gleicher Stärke wie die Isoliermasse ein Gemisch mit einem in Richtung zur Berührungsfläche der beiden Gemische hin fortschreitend abnehmenden Gehalt an der zweiten Komponente- aufgebracht wird, daß schließlich die Masse in der Randzone zur Bildung der homogenen Isolierschicht innig mechanisch durchgeknetet wird und daß man dann den noch nicht ausgehärteten Teil der Isolierschicht aushärten läßt.
• Bei beiden erfindungsgemäßen Lösungswegen werden die Randzonen zuerst mit einer nicht härtbaren Masse etwa zur Hälfte gefüllt und dann nach dem Aufbringen der härtbaren Isoliermasse auf die vorher unterstützte Fläche mit einer solchen Masse voll ausgefüllt, daß der Härtungsprozeß auch in den Randzonen eingeleitet wird, wobei bei beiden Lösungswegen die voll ausgefüllten Randzonen gleichmäßig durchgeknetet werden.
• Zum bequemen Ausfüllen der an die Unterstützung angrenzenden Randzone wird zweckmäßigerweise diese Randzone breiter als die Stärke der Isoherschicht gewählt.
• Damit die das Aufbringen der Kunststoffschicht auf die elektrische Vorrichtung ausführende Person erkennen kann, wann die Isolierschicht in der Randzone ausreichend mechanisch durchgeknetet ist, werden als Komponenten der Isoliermasse solche verschiedener Farben gewählt. Hat dabei die Isolierschicht in der Grenzzone durch das Durchkneten die gleiche Farbe wie die auf den nicht unterstützten Teil der zu isolierenden Fläche aufgebrachte Isoliermasse angenommen, so ist die Randzonenisolierschicht gleich gut wie die übrige Isoliermasse durchmischt.
• Zweckmäßigerweise wird als Isoliermasse ein Silikonkautschuk verwendet.
• Als Isoliermasse kann man zwei Kautschukgemische verwenden, und zwar ein vulkanisationsfähiges Gemisch sowie ein nicht vulkanisationsfähiges Gemisch, das einen Vulkanisationsbeschleuniger enthält. Keiner der beiden Bestandteile ,ist für sich allein zu einer flexiblen Schicht aushärtbar. Wenn die beiden Bestandteile jedoch miteinander gemischt werden, bewirkt das Zusammenführen der Katalysatoren eine Vulkanisation des Gemisches.
• Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anwendbares, sich aus zwei Bestandteilen zusammensetzendes bekanntes Silikonelastomer mit hervorragenden Isoliereigenschaften wird wie folgt hergestellt. Man mischt flüssige Dimethyl Methylphenyl siloxane mit 0,5 bis 25 Gewichtsprozent eines aliphatischen Silikats, wobei es sich z. B. um Äthylorthosilikat, Äthylpolysilikat, Allylorthosilikat oder Propylorthosilikat handelt und -wobei man als Härtungskatalysator Metallsalze von Carboxylsäuren verwendet, z: B. Bleioktoat, Dibutylzinndiacetat, Kobaltnaphthenat, Zinnoktoat u. dgl. Man kann die Siloxane und Quarz mischen, das Gemisch in zwei Teile unterteilen und das Silikat mit dem einen Teil vermischen, während der Katalysator dem anderen Teil des Materials beigemischt wird. Die beiden Gemische nehmen dann annähernd den gleichen Raum ein, und jedes Gemisch ist für sich nicht härtbar bzw. vulkanisationsfähig; doch wenn man die beiden Gemische miteinander vereinigt, setzt ein Härtungsvorgang ein. Derartige Materialien stehen in verschiedenen Konsistenzen zur Verfügung, die vom flüssigen Zustand bis zu einem kittähnlichen Teig reichen. Die beiden Bestandteile werden vorzugsweise so gemischt, daß sich eine teigähnliche Konsistenz ergibt, wobei man gewöhnlich gleiche Mengen jeder Komponente verwendet, und dieses Material wird in Form einer dicken gleichmäßigen Schicht auf die zu isolierende Hochspannungswicklung aufgetragen. Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• F i g. 1 ist ein rechtwinklig zur Oberfläche einer Wicklung und einer Unterstützung verlaufender Schnitt, der die Teile nach dem Überziehen der nicht unterstützten Fläche mit einem isolierenden Kunststoff zeigt; F i g. 2 bis 4 sind der F i g.1 ähnliche Schnitte, die aufeinanderfolgende Arbeitsschritte des einen erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulichen; F i g. 5 ist ein F i g.1 bis 4 ähnelnder Schnitt, der das Endergebnis der erfindungsgemäßen Verfahren zeigt; F i g. 6 und 7 veranschaulichen das Führen der an die Unterstützung des zu überziehenden Gegenstandes angrenzenden Randzone gemäß dem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren.
• In F i g.1 erkennt man eine insgesamt mit 10 bezeichnete, schematisch angedeutete Wicklung, die von einer Unterstützung 17 getragen ist und eine zu isolierende Fläche 11 besitzt. Auf einem Teil der nicht unterstützten Oberfläche der Wicklung 10, der mit 15 bezeichnet ist, ist eine dicke Schicht 12 aus isolierendem Kunststoff aufgebracht worden. Dieser Kunststoffüberzug 12 besteht aus den beiden für sich allein nicht härtbaren, durch dünne bzw. dicke Schraffurlinien angedeuteten Komponenten 13 und 14.
• Zwischen der Fläche 15 und der durch die Unterstützung abgedeckten Fläche 16 ist eine Randzone 18-vorhanden, die weder von dem ersten Überzug 12 noch durch die Unterstützung 17 abgedeckt wird.
• Der in F i g. 2 dargestellte nächste Arbeitsschritt besteht darin, daß die Randzone 18 mit einer Schicht 19 versehen wird, die nur eine der Kunststoffkomponenten umfaßt und deren Stärke zur Unterstützung hin stetig abnimmt, so daß zwischen der Oberfläche des ersten Überzuges 12 und der Oberfläche 24 der Schicht 19 bei 20 ein kontinuierlicher Übergang gebildet ist.
• Nachdem der Überzug 12 vollständig erhärtet ist und sich die Komponenten an der Anschlußstelle 20 in einem genügenden Ausmaß gegenseitig durchdrungen haben, so daß der erste Überzug 12 am Rand des Überzuges 19 gut in letzteren übergeht, wird die Unterstützung 17 entfernt und die Wicklung 10 an der mit dem Überzug 12 versehenen Fläche 15 unterstützt.
• Gemäß F i g. 3 besteht der nächste Arbeitsschritt darin, ein Gemisch aus den Komponenten 13 und 14 auf die Fläche 16 aufzubringen, um einen zweiten Überzug 21 von gleicher Dicke wie der Überzug 12 auf der vorher von der Unterstützung 17 verdeckten Fläche herzustellen.
• Nach dem vollständigen Erhärten des zweiten Überzuges 21 wird auf die Randzone 18 ein zweiter Überzug 22 (F i g. 4) aus der zweiten Kunststoffkomponente 14 aufgebracht, der sich bei 23 an den zweiten Überzug 21 anschließt und die Schicht in der Randzone auf die volle Stärke des Isolationsüberzuges ergänzt. Auf diese Weise werden automatisch etwa 50 % entsprechende Mengen der beiden Komponenten 13 und 14 für die Randzone abgemessen. Die beiden Schichten 19 und 22 werden dann in der Randzone 18 mit der Hand oder auf mechanischem Wege, z. B. mittels eines Kittmessers, miteinander gemischt. Nunmehr kann man den zweiten Überzug 21 und die Überzüge 19 und 22 der Randzone 18 verhärten lassen, so daß ein gleichmäßiger, an allen Stellen die gleiche Dicke aufweisender isolierender Überzug entsteht, wie es in F i g. 5 veranschaulicht ist.
• Gemäß der alternativen Durchführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die F i g. 6 und 7 bei dem Aufbringen der Isoliermasse auf den nicht unterstützten Teil der isolierenden Fläche über die halbe Breite der an die in den F i g. 6 und 7 nicht dargestellten Unterstützung 17 angrenzenden Randzone 18 in gleicher Stärke wie die Isoliermasse ein Gemisch 30 aufgebracht, das von der Isoliermasse ausgehend in Richtung zur Unterstützung 17 hin einen fortschreitend abnehmenden Gehalt an der einen Komponente 13 der Isoliermasse 12 besitzt. Nachdem dann wie bei dem eingangs beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren nach dem Aushärten der Isoliermasse auf dem nicht unterstützten Teil die mit Isoliermasse zu überziehende Vorrichtung an der Fläche mit der ausgehärteten Isolierung unterstützt wird, wird auf den von der Unterstützung 17 befreiten Teil der zu isolierenden Fläche die aus beiden Komponenten bestehende Isoliermasse aufgebracht, wobei gleichzeitig damit auf der anderen noch unbedeckten und sich unmittelbar an den Rand dieser Isoliermasse anschließenden Hälfte der Randzone 18 in gleicher Stärke wie die Isoliermasse ein Gemisch 32 aufgebracht wird, das einen in Richtung zur Berührungsfläche 31 der beiden Gemische hin fortschreitend abnehmenden Gehalt an der zweiten Komponente 14 besitzt. Diese beiden Gemische werden dann an der Berührungsfläche 31 mechanisch innig miteinander vermischt, um einen gleichmäßigen Überzug der in F i g. 5 gezeigten Art herzustellen.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Aufbringen einer dicken, homogenen, elektrisch isolierenden Kunststoffschicht auf eine elektrische Vorrichtung, insbesondere die Wicklung eines Trockentransformators, die wegen ihres Gewichtes auch während des Isolierens an der zu isolierenden Fläche zu unterstützen ist, unter Verwendung einer bekannten selbsthärtenden oder durch Wärme härtbaren Isoliermasse aus einer Mischung von zwei für sich allein nicht aushärtenden bzw. aushärtbaren Komponenten, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß bei dem Aufbringen von Isoliermasse (12) auf den nicht unterstützten Teil (15) der zu isolierenden Fläche (11) eine an die Unterstützung (17) angrenzende Randzone (18) frei gelassen wird, daß vor dem Erhärten der Isoliermasse (12) im Anschluß an diese in der vorgenannten Randzone (18) eine Schicht (19) aus einer (13) der Komponenten mit zur Unterstützung hin abnehmender Stärke aufgebracht wird, daß dann nach dem Aushärten der Isoliermasse (12) auf dem nicht unterstützten Teil (15) der Fläche die Vorrichtung unter diesem Teil der Fläche unterstützt wird und auf den nunmehr von der Unterstützung befreiten Teil (16) der zu isolierenden Fläche (11) die Isoliermasse (21) aufgebracht und in der Randzone (18) die Schicht (19) durch Aufbringen der zweiten Komponente (14) der Isoliermasse zur vollen Stärke ergänzt wird, daß endlich im Bereich der Randzone (18) die beiden Komponenten (13 und 14) zur Bil- Jung der homogenen Isolierschicht innig mechanisch durchgeknetet werden und daß man den noch nicht ausgehärteten Teil der Isolierschicht aushärten läßt (F i g.1 bis 5).
2. 2. Verfahren zum Aufbringen einer dicken, homogenen, elektrisch isolierenden Kunststoffschicht auf eine elektrische Vorrichtung, insbesondere die Wicklung eines Trockentransformators, die wegen ihres Gewichtes auch während des Isolierens an der zu isolierenden Fläche zu unterstützen ist, unter Verwendung einer bekannten selbsthärtenden oder durch Wärme härtbaren Isoliermasse aus einer Mischung von zwei für sich allein nicht aushärtenden bzw. aushärtbaren Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Aufbringen von Isoliermasse (12) auf den nicht unterstützten Teil (15) der zu isolierenden Fläche (11) über die halbe Breite einer an die Unterstützung (17) angrenzenden Randzone (18) in gleicher Stärke wie die Isoliermasse ein Gemisch (30) mit einem in Richtung zur Unterstützung (17) hin fortschreitend abnehmenden Gehalt an der einen Komponente (13) der Isoliermasse aufgebracht wird, daß dann nach dem Aushärten der Isoliermasse auf dem nicht unterstützten Teil die mit Isoliermasse zu überziehende Vorrichtung an der Fläche (15) mit der ausgehärteten Isolierung unterstützt wird, und daß nunmehr auf den von der Unterstützung (17) befreiten Teil (16) der zu isolierenden Fläche (11) die aus beiden Komponenten bestehende Isoliermasse (21) und auf der anderen noch unbedeckten Hälfte der Randzone (18) in gleicher Stärke wie die Isoliermasse ein Gemisch (32) mit einem in Richtung zur Berührungsfläche (31) der beiden Gemische hin fortschreitend abnehmenden Gehalt an der zweiten Komponente (14) aufgebracht wird, daß schließlich die Masse in der Randzone (18) zur Bildung der homogenen Isolierschicht innig mechanisch durchgeknetet wird, und daß man dann den noch nicht ausgehärteten Teil der Isolierschicht aushärten läßt (F i g. 6 und 7).
3. 3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzone (18) breiter als die Stärke der Isolierschicht gewählt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponenten der Isoliermasse solche verschiedener Farben gewählt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Isoliermasse ein Silikonkautschuk verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 264 917; »Kunststoffe«, 1954, S.191 bis 197.