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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zum bequemen Ausfüllen der an die Unterstützung angrenzenden Randzone
wird zweckmäßigerweise diese Randzone breiter als die Stärke der Isoherschicht gewählt.
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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.
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Zweckmäßigerweise wird als Isoliermasse ein Silikonkautschuk verwendet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.