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| Verfahren und =Torrichtung saue Auftragen von Übersägen |
| M.e Windung betrifft ein Verfahren und eine Vorrioh.- |
| tung zum Auftragen von Übersägen auf Gegenstände wie t-
. |
| kerne, insbesondere ein Verfahren und eine Vorriohtimg nur
Awr- |
| bildung einer aueasrenhängenäen Sohioht aus Isoliermaterial |
| auf den gewünschten Stellen von ehernen elehtrisaher |
| Induitionseiariohtuagen, wie beispielsweise der Otator-
und |
| Ankerkerne dynssaelektrisoher Xasohinen.'. |
| laäuktionselnriohtungan wie dynamoelehtrisobe Masorhinen |
| enthalten in allgemeinen einen oder Mehrere Urne aus msgnsi::- |
| eohei laterial, die.ait einer Reihe von Sohlitsen am Aufhakte |
| der @rregerrioblungen versehen sind. Diese Wicklungen sind
ge- |
| xöhnlioh aus einer Aasaki von Windungen von Leiterdrähten
zu.. |
| smtes«gesetst, die einen dtlänen-Übersug aus einem |
| benitsen. la dis Kerne norralerweise eine Sohiohtung |
| diinaer Drellen mutreinen, die aus nagnetisahen Bleterial |
| aungestanst siM, besitzen die Xanten der Umellen
besonders » |
| des Bintrittröftnmagea der sohlitzg auf jeder Seitenfläohr
des |
| Kerns feste und Mdere sedxssle Vo»pr, welehe bei= Avuw- |
| stasa« grbiltet . Diene Vorsprünge Unnen @uroir@rsil8 |
| der MrrhUsaUexum vesuseaehen, vom sie
nicht gerei»t mit |
Isoliermaterial bedeckt sind, was zu einem Kurzschluß der Leiterdrähte
führen kann. Ferner muß eine widerstandsfähige und keine Öffnungen aufweisende Grundisolierung
zwischen dem Kern und der Wicklung vorgesehen werden, die einen hinreichend dünnen
Querschnitt aufweist, um eine optimale Ausnutzung des Schlitzbereichs zur Aufnahme
der Seiten der Wicklungen zu ermöglichen, die jedoch nicht bei den maximalen Betriebstemperaturen
der Maschine Beschädigungen erfährt. Es ist ferner wünschenswert wenn nicht gar
notwendig, daß die Grundisolierung eine hohe Durchschlagsfestigkeit und Widerstandsfähigkeit
gegen mechanische Stöße und Feuchtigkeit sowie sehr gute elektrische Eigenschaften
aufweist.
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Einer der erfolgversprechendsten bekanntes Vorschläge zur Herstellung
der Grundisolierung besteht vom Standpunkt der Vielseitigkeit bei der Kernherstellung
und der allgemeinen Qualität des Produkts darin, daß ein isolierendes Überzugsnaterial
wie Epoxyhars als Pulver auf freiliegende und erhitzte Oberflächen des Kerne aufgetragen
wird. Das aufgetragene Pulver schmilzt und fließt etwas beim Verschmelzen und härtet
schließlich zu einer zusammenhängenden, auf den vorher erhitzten Wänden anhaftenden
Schicht. Im Handel verfügbare Überzugsmaterialien, welche die erwähnten elektrischen
und mechanischen Eigenschaften . aufweisen, schmelzen und fließen normalerweise
zwischen 190 und 232°C. Deshalb wird der Kern gewöhnlich mindestens auf eine Temperatur
im oberen Teil dieses Temperaturbereichs erhitzt, wobei die genaue Temperatur von
verschiedenen Faktoren abhängig ist, mm Beispiel von dem speziellen verwandten Material,
der Temperaturbeständigkeit des Materials und den Eigenschaften bei der Versobaelsung,
also von seiner Eigenschaft während
der Schichtbilduag
zu fließen,
was direkt
von der Wäraemenge
beeinflußt wird,
| welche Ton den Oberflächen abgeleitet wird, auf denen das |
| Haterial aufgetragen wurde. |
| Bisher bestand eine Schwierigkeit bei der Ausbildung |
| R. |
| einer zufriedenstellenden Isoliereehioht auf den betreffenden |
| #. |
| Stellen des Kerne. Um die Wicklungen von dem fern
geeignet zu |
| isolieren, müssen beiden meisten Verwendungszwecken von
Kernen |
| für dynamoelektrische Maschinen die zusammenhängenden Schichten, |
| welche die Wicklungsschlitze, die Stirnflächen und
die Kanten |
| der Schlitze an den Stirnflächen bedecken, eine Querschnitte- |
| ° - ` . |
| dicke zwischen 795 und 15' Nil (1 Nil r» 10 =3
- Zoü' ,_ 09025 ;nu ) |
| besitzen.- Eine keine' ftnungen aufweisende glei@ohsä.8lge'Inolier- |
| Schicht von 10 Nil Dicke wird ..gewöhnlich vals
ideal angesehen, |
| da sieh dadurch nicht nur die erforderlichen meohanisohen
und |
| elektrischen Eigenschaften ergeben, sondern auch eine
optimale @Ausnutzung des verfügbaren Schlitzbereichs zur Aufnahme der |
| Wicklungen ermöglicht wird, was besondere bei
Kernen mit geringen |
| Schiohtläagen, zum ,Beispiel von weniger #als
193 Zoll (1 .tön s , |
| 21,54 om) für ,Kleinmotoren kritisch ist, deren Leistung
nur . |
| einen Bruchteil #einer RPferdestärke
beträgt, und deren Schlitze |
| unregelmäßig ausgebildet sind und einen kleinen
Querschnitt |
| besitzen. |
| Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen
zur Aus- |
| bildung eines überzug8,-wobei im Handeh,verfügbare Epo@qrharze |
| Verwendung finden, # weiht die Dicke der zueanmienllängendenIsolier:. |
| Schicht in den :3chlitzeneine niaxi,male - Dicke'
in der`I"ii, sbir t `n.ohfdir elit aül@-dir sohlits'kante
suf,q wägend' eine mü |
| Dicke ia der "Nähe' des Zentrums `dein kerniai auftritt.
1?sxätsr- |
| schied bejtrggtormaler'reiee`#meöre# Mi.l# und
i:et sögar` b-ei'r:' |
| sohi`sen@ @giffler';@` welöüe eins üngeröhnliohe@=
Wandausbildung *un@`Y`YY" |
kleine Querschnitte aufweisen. Dadurch wird andererseits eine gute
Ausnutzung des Schlitzbereichs verhindert, selbst wenn angenommen wird, daß das
Minimum von 7,5 Mill im Zentrum den Schlitzes vorhanden ist. Ferner beträgt bei
bekannten Verfahren die die Schlitzkanten bedeckende Schichtdicke etwa 45 bis 60%
der durchschnittlichen Dicke in den Schlitzen. Deshalb muß zur Erzielung einer entsprechenden
Kantenbedeckung
die Schichtdicke in den Schlitzen so groß wie möglich gehalten
werden,
wodurch der zur Aufnahme
der Wicklungen verbleibende
Bereich weiter verkleinert
wird.
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Andere die Art der Isolierschicht direkt beeinflussende
Faktoren,
wenn die Schicht mit im Handel erhältliehen Isoliermaterialien hergestellt wird,
sind die hohe Geschwindigkeit, mit der die Temperatur der Schlitzwände und der Seitenflächen
den Kerne bei Umgebungsbedingungen abnimmt, und der unterschiedliche Wärmeverlust
zwischen den Schlitzwänden im Zentrum den Kerne und in der Nähe des Umfangs des
Kerns. Beispielswelse fällt bei den meisten Kernkonstruktionen
für Kleinmotoren
die Temperatur der zu überziehenden Umfangsflächen den
Kerne
von 230°C auf weniger als die minimale Temperatur von 190°C in etwas mehr
als drei Minuten ab, was von der Kernmasse und der freiliegenden Gesamtoberfläche
abhängt, die zur Wärmeableitung aus dem Kern verfügbar ist. In Kernen mit einer
geringen Schichtlänge (zum Beispiel von weniger als 1,3 Zoll)
und
einer geringen Nasse (weniger als 1,4 kg) tritt derselbe
gesamte
Temperaturabfall auf der zu überziehenden Oberfläohe in weniger als
1/2 Minute auf. Bei vielen bekannten Verfahren wurde die schon sehr große
Abkühlungsgeschwindigkeit vor-
erhitzter Kerne auf eine Temperatur unter
der kritischen
Temperatur von 190°C erhöht, wodurch die Zeitspanne
weiter verringert wurde, in welcher das Überzugsmaterial geeignet schmilst und zu
einer zusammenhängenden Schicht ausgebildet wird. Dadurch werden nicht nur die
Qualität und die Hafteigenschaften der
Schicht nachteilig beeinflußt,
sondern auch die Vielseitigkeit und Anpassnungfähigkeit des Verfahrens bei einer
Massenproduktion des Kerne begrenzt.
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8e ist deshalb vor allem Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Auftragen eines Schutzüberzugs auf gewisse Stellen eines festen
Gegenstands anzugeben, bei dem eine zusammenhängende Schicht aus Isoliermaterial
auf die Außenfläche von Kanälen durch den Gegenstand und auf den Kanten davon unter
Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten aufgetragen werden kann,
insbesondere in Schlitzen zur Aufnahme von Wicklungen und an den Schlitzkanten magnetischer
Kerne für Induktionseinrichtungen.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist besondere
dazu geeignet, eine anhaftende, gleichmäßige und keine Öffnungen aufweisende, kontinuierliche
Isolierschioht auf den Wänden von Wicklungssohlitzen auszubilden, die in axialer
Richtung durch einen Magnetkern verlaufen, sowie auf den Schlitzkanten. Zunächst
wird ein zuv@rlässiger Reibungsangriff zwischen einem Halter und einen Teil des
Kerne bewirkt, wonach der Halter und der Kern gedreht werden, um ausgewählte Oberflächen
des Kirns entlang eines bogenförmigen Wege zwischen einer Anzahl in der Nähe
des Wege angeordneter Vorrichtungen zu führen, die
zum Auftragen
von Pulver dienen. Während die zu überziehenden
Oberflächen
des Kerne zumindest auf die Temperatur erhitzt werden,
bei
welcher das Pulver verschmilzt, wird eine Menge von zur Schichtbildung dienendem
Pulver zu den Seitenflächen, Schlitzen und den Schlitzkanten des Kerne gleichzeitig
von mindestens einer zum Auftragen von Pulver dienenden Einrichtung geführt, welche
angrenzend an jede Seite des Kerns angeordnet ist. Eine dieser Einrichtungen weist
ein ZufuhrmundstÜck auf, das im wesentlichen winkelig versetzt zu einem Zufuhrmundstück
einer der Einrichtungen auf der anderen Seite der Kernschlitze und zu dieser weisend
angeordnet ist. Die im wesentlichen gegenüberliegend angeordneten Mundstücke und
die relative Drehung zwischen vorgewählten Kernoberflächen und den Zufuhrmundstücken
ergeben zusammen einen Zusammenstoß von Teilchen der entgegengesetzten Pulverstrahlen
in der Nähe des Zentrums der Schlitze, wodurch sich ein turbulentes F1ußmuster in
den Schlitzen zum Niederschlagen von Pulver zu einem im allgemeinen gleichförmigen
Überzug auf den Wänden davon ergibt. Ferner wird ein generell gleichmäßiger Überzug
auf den Schlitzkanten und auf den vorgewählten Bereichen der Seitenflächen des Kerns
ausgebildet, wobei das aufgetragene Material verschmilzt und zu einer im wesentlichen
gleichmäßigen, anhaftenden kontinuierlichen Schicht verschmilzt und aushärtet, welche
die erwähnten Vorteile und Eigenschaften aufweist.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert
werden. Es zeigens Fig.1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig.2 eine teilweise im Schnitt dargestellte
Ansicht der
i
Haltevorrichtung und der Anordnung zur Abdeckung bei der
Vorrichtung gemäß Fig.1;
Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3
in Fig.2; Fig.4 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig.1, woraus
die relative Lage der Einrichtungen zum Auftragen des Pulvers und den Kerne ersichtlich
ist; Fig.5 eine vergrößerte, teilweise im Schnitt bzw. weggebrochen dargestellte
Draufsicht auf Teile der Vorrichtung in Fig.1, woraus die bevorzugte Weise ersichtlich
ist, in der die zum Auftragen des Pulvers dienenden Einrichtungen zusammenarbeiten,
um das Pulver auf ausgewählte Wände der Schlitze sowie ganten und Seitenflächen
eines Magnetkerne aufzutragen; Fig.6 eine perspektivische Teilansicht eines Statorkenrs,
dessen ungewöhnliche große Schlitze überzogen werden sollen; und Fig.7 einen vergrößerten
Teilschnitt durch eine auf einem Kern erfindungsgemäß ausgebildete Isoliersehicht.
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Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Verbindung
mit der Ausbildung eines anhaftenden, generell gleiehmäßigen, kontinuierlichen Isolierüberzugs
auf einem vorerhitzten Statorkern 10 dargestellt, der für kleine Wechselstrom-Induktionsmotoren
Verwendung finden kann. Der Kern 10 besitzt eine Schichtung von übereinander gelegten
identischen LAmellen 11, die in geeigneter Weise aus magnetischem Material wie Eisenblech
mit fürelektrische Zwecke geeigneter Qualität in der gewünschten Gestalt ausgestanzt
sind. Der Kern 10 enthält eine zentrale ringförmige Bohrung 12 und eine Anzahl von
in Umfangsrichtung getrennt voneinander angeordneten Schlitzen 13 zur Aufnahme von
Wicklungen, die in Verbindung mit der Bohrung stehen und sich in axialer
Richtung zwischen Endlamellen oder Seitenflächen 14 des Kerns erstrecken.
Diese Schlitze besitsen zwei allgemeine
Größen, welche
die Bezeichnungen "a" und "b" gekennzeichnet sind, wobei Schlitzöffnungen oder Schlitzkanten
15, die gewöhnlich kleine Grate oder dergleichen Unregelmäßigkeiten wegen des Auestanzens
aufweisen, an jeder Seitenfläche vorgesehen sind.
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In Fig.1 ist die bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß
der Erfindung dargestellt, mit der pulverisiertes Isoliermaterial auf die geheizten
Wände der Kernschlitze 13, der Seitenfläche 14 und der Schlitzkanten 15 aufgetragen
wird, um eine zufriedenstellend anhaftende und isolierende Schutzeehicht auszubilden.
Die Vorrichtung weist einen Halter 20 auf, der zum Bewegen der zu überziehenden
Teile des Kerns entlang eines vorher bestimmten bogenförmigen Wege vorbei an einer
Anzahl von Einrichtungen 70 zum Auftragen von Pulver dient, und zwar mit einer vorherbestimmten
Winkelgeschwindigkeit, wie im folgenden noch näher erläutert werden soll. Der Halter
20 dient ferner zum Abschirmen der Bohrung 12 des Kerne an den Stellen, an denen
kein Überzug erwünscht ist. Wie am besten aus Fig.2 ersichtlich ist, ist der Halter
20 eine tragbare, in sich abgeechlossene abnehmbare Einheit, welche eine längliche
zentrale Spindel 21 aufweist, die mit einem vergrößerten Abschnitt 22 versehen ist,
welche einen Zylinder 23 beispielsweine durch einen Paßsitzt starr haltert. Einstüekig
mit dem Zylinder 23 sind Scheiben 24 ausgebildet, die an jedem Ende vorgesehen sind,
sowie eine mittlere Scheibe 25, die einen etwas kleineren Durchmesser als die Scheiben
24 besitzt. Ein keine Löcher aufweisenden flexiblen Ring- oder Hülsenglied 27, das
an der Bohrung 12 des Kerne angreifen kann, paßt über die Ränder
der Scheiben 24 und
umgibt den@Zylinder 23, um einen Hohlraum 26
zu begrenzen. Ein
Flansch 28 an jedem Ende den Glieds
27 ist zwischen eine Seite ,
der Scheibe 24 und eine Unterlegscheibe
29 gelegt, wobei die Teile in ihrer Anordnung fest aneinander zwischen der Schulter
31 und einer Mutter 32 gehaltert werden, welche auf das Ende 33 der Spindel aufgeschraubt
ist. Um eine enge abdichtende Berührung zwischen den Teilen zu gewährleisten, kann
jeder Flansch 28 damit zusammenhängende Ringe 35 aufweisen, welche in komplementären
Rinnen 36 geeignet aufgenommen sind, die in den zugeordneten Seiten der Scheiben
24 und der Unterlegscheibe 29 vorgesehen sind. Vorzugsweise besteht das Glied 27
aus einem Material, das nicht nur gegen die Temperatur des vorgewärmten Kerne unempfindlich
und undurchlässig für das Pulver zur Ausbildung der Schicht ist, was beispielsweise
bei geformtem Silikongummi der Fall ist, sondern auch eine verhältnismäßig niedrige
Wärmeleitfähigkeit besitzt, so daß es nicht unnötig Wärme von den Kern wegleitet,
zu dessen Halterung es dient.
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Die flexible Hülse 27 ist zwischen einer zurückgezogenen und einer
ausgedehnten Lage beweglich.
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In der zurückgezogenen Lage ist der Außendurchmesser den Glieds 27
geringer als der Bohrungsdurchmesser den Kerns, um einen einfachen Zusammenbau des
Kerns und den Halters zu ermöglichen. Die mittlere Scheibe 25 stellt eine zentrale
Stütze für den Kern dar, wenn die Anordnung zurückgezogen wird. Beim Ausdehnen wird
der Abschnitt des Glieds 27 zwischen den Seheiben 24 eng gegen die Bohrung 12 entlang
der gesamten Länge gedruckt. Dadurch wird die Oberfläche der Bohrung bedeckt, um
diese absuschirmen, wodurch sich eine zum Abstützen dienende Berührung mit den Kern
ergibt. Gewünschtenfalls kann eine Anzahl axialer Rippen 37 auf der timfangsfläche
den Glieds ausgebildet werden, welche in die Schlitzöffnungen
in der Bohrung
passen und diese verschließen, um die feste
Halterung und das Abdecken des Kerns in diesem Bereich zu verstärken. Beispielsweise
Druckluft kann als Druckmittel Verwendung finden, um das flexible Glied 27 von der
zurückgezogenen Lage in die ausgedehnte Lage zu bewegen. Zu diesem Zweck ist das
Spindelende 38 mit einem üblichen Schnellschlußventil 41 versehen, um die Drucknittelströmung
zu und von dem Hohlraum 26 über den Kanal 42 der Spindel, das Kniestück 43 und die
Leitung 44 zu steuern, welche durch die Unterlegscheibe 29 und die Scheibe 24 in
den Hohlraum ragt. Lins Bewegung der Ventilhülse 46 in axialer Richtung (nach links
in Fig.2) öffnet das Ventil, so daß es mit einen nicht dargestellten Druckmittelvorrat
in Verbindung gelangt, um das flexible Glied 27 auszudehen oder zu belüften, um
das Druckmittel aus dem Hohlraum 26 abzuleiten und das Glied zu entspannen, wenn
die Entfernung des Kerns erwünscht ist.
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Um die Anordnung 20 in Bewegung zu setzen und die zu überziehenden
Kernoberflächen entlang eines vorherbestimmten bogenförmigen Wgs zu führen (wie
noch näher erläutert werden soll), ist die Spindel 21 abnehmbar mit einem geeigneten
Antrieb wie einem Elektromotor 51 (Fig.1) verbunden, an den ein Reduziergetriebe
angrenzend an den Motor in dem Gehäuse 52 vorgesehen ist. Eine Antriebswelle 53
erstreckt sich von dem Gebäus und ist in hagern 54 drehbar gelagert, welche von
einer Stützplatte 55 getragen werden. Diese Welle weist einen hexagonal ausgebildeten
Ansatz 56 auf, der in eine entsprechende Aussparung 57
in dem vergrößerten
Abschnitt 22 der Spindel 21 hineinragt, um die Komponenten für eine Drehung in der
Betriebslage zu kuppeln. Wie aus den Pig.2 und 3 ersichtlich ist, ist die Anordnung
20 auf den Ansatz 56 den Schachts durch einen Stift 61 verriegelt,
welche--
an einem Ende an der Unterlegaeheibe 29 starr befestigt
ist. Das andere Ende des Stifte ist wie an der Stelle 62 gerillt und ragt in eine
Öffnung 63 des Bunds 64, der an der Weile 53 befestigt ist. Ein elastischer Ring
65 steht mit der Öffnung 63 in Verbindung, um in die Rille 62 zum Zwecke der Halterung
des Stifts einzutreten. Zur Vereinfachung des Aufbaus entspricht die Anzahl von
Öffnungen 63 in dem Bund 64 den Seiten des Ansatzes 56, so daß der Stift unabhängig
von der relativen Lae der Anordnung 20 und des Ansatzes 56 stets in eine Öffnung
hineingelangt.
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Eine plötzliche axiale Bewegung der Anordnung 20 relativ
zu dem Bund 64 entfernt den Stift von dem Ring, so daß die Teile einfach ausgekuppelt
werden können.
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Insbesondere aus den Fig.1 und 5 ist ersichtlich, wie die Einrichtung
70 zum Auftragen von Pulver bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet
ist. Zwei Paare von gleiem und zusammenarbeitenden Einrichtungen A, B und C, D sind
angrenzend an den Bewegungsweg zu überziehender Kernbereiche vorgesehen.
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Der Einfachheit halber ist nur die Einrichtung B in Einzelheiten dargestellt.
@@ am besten aus Fig.5 ersichtlich ist, weist jede Einrichtung 70 zum Auftragen
von Pulver ein Gehäuse 72 mit eines axialen Kanal 73 auf, der sich durch das gesamte
Gehäuse erstreckt. Ein Stutzeneinsatz 74 ist im Preßsitz in das Zufuhrende des Gehäusekanals
eingesetzt. Eine kegelstumpfförmige Öffnung 75 ist durch den Einsatz in Verbindung
mit einer Tülle 77 eines Injektorrohrs 78 vorgesehen. Dieses Rohr ist in dem Kanal
73 direkt hinter aber in einem Abstand von den Einsatz 74 angeordnet und erstreckt
sich über die Umrandung des Kanals. Der größte Quersehnitt der Einsatzöffnung
liegt an deren Mundstück 76. Am von der Tülle 77
des
Injektorrohrs 78 entfernten Ende ist eine Öffnung 79 z Iaft_
zufuhr
vorgesehen, die mit einem üblichen, nicht dargestellten Druokmittelbehälter über
eine Druokmittelleitung 80 verbunden ist. Eine Eintrittsöffnung 82 für Pulver ist
in dem Kanal 73 in der Nachbarschaft der Tülle 77 und dem zugeordneten Ende der
Stutzenöffnung 75 ausgebildet. Diese Öffnung ist über einen Sehlauch 83 mit einem
geeigneten Vorrat von isolierendem Pulver oder gestäubtem Material 84 verbunden,
beispielsweise mit der bekannten Einrichtung 86 mit einer gewissermaßen
verflüssigten
Schichtung gemäß Fig.1. Bei der erwähnten Ausführungsform kann
das Pulver 84 aus dem Vorratsbehälter 86 in einfacher weise abgezogen und über Venturi-Düsen
in den Luftstrom eingeführt werden, wenn die Luft von der Tülle 77 vorbei an der
Öffnung 82 in die Öffnung 75 strömt. Das Pulver wird aus der Stutzenöffnung 75 emittiert
und zu dem Kern 10 von dem Mundstück 76 in Form einer dichten Masse geführt. Die
genaue Arbeitsweise soll im folgenden noch näher erläutert werden.
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Aus Fig.1 ist ersichtlich, daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
die Einrichtungen 70 zur Zufuhr von Pulver in einer Umhüllung 91 angeordnet sind,
die ein durchsichtiges Sohiebefenster 92 aufweist, das an deren Vorderseite vorgesehen
ist, um den Innenraum der Umhüllung in einfacher weise @ugänglich zu machen. Die
Druekmittelleitung 80 und die Schläuche 83 erstrecken eich von den Einrichtungen
70 durch die Seitenwände 93 der Umhüllung zu ihren betreffenden Vorratsbehältern.
Die Saugleitungen 94 können dazu verwandt werden, überschüssiges Pulver
aus der Umhüllung zu dem Vorratsbehälter 86 zu einer erneuten
Verwendung
zurückzuführen. Wenn das Fenster 92 geschlossen ist,
was durch aüegezogene
Linien in fig.1 dargestellt ist, kann ein
Zugang in die
Umhüllung durch eine Öffnung 96 vorgesehen sein,
Welche
so groß ist, daß der Kern 10 zum Überziehen auf dem Halter 20 eingesetzt werden
kann.
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Längliche Führungsschienen 97, die gleitend an der äußeren Umrandung
den Kerne 10 angreifen können, erstrecken sich von einen Ort außerhalb der Umhüllung
zu einer Stelle in der Nähe den Ansatzes 56 den Schafts, um den Kern und die Anordnung
20 durch die Öffnung 96 und in eine mit der Welle 53 gekuppelte Lage bringen zu
können. Jede Schiene besit@t vorzugsweise einen dünnen Querschnitt, so daß für das
Pulver 84 nur eine geringe Möglichkeit besteht, auf den Schienenkanten angehäuft
zu werden und die Bewegung den Kerns entlang der Schienen zu behindern.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß bei den dargestellten Ausführungabeispiel
der Erfindung die Einrichtungen 70 zur Zufuhr von Pulver in der Umhüllung 91 in
zusammenarbeitenden Paaren angeordnet sind. Aus noch näher zu erläuternden Gründen
sind die Zufuhrmundstüoke 76 der Paare A und B bzw. C und D angrensend
| an jede Seite der bogenförmigen Bewegungsbahn angeordnet,
entlang |
| der die Kernschlitze 13 bewegt werden. Perner sind die Zuf'uhr- |
| aundstüoke in jedem zusammenarbeitenden Paar in ihrer Arbeitslage |
| mit ihren Stiinfläohen gegenüberliegend angeordnet, wie
in den |
| lig.4 und S mit ausgezogenen Linien dargestellt ist. In
ihrer |
| Lage, in der sie sich nicht in Betrieb befinden, sind die
Birg- |
| riohtungen außerhalb den Umfangs den Kerne 10 (gestrichelte |
| Linien in»den ?iggren) angeordnet, damit der Kern 10 und
die |
| Anordnung 20 ohne weiteres mit der Welle 53 gekuppelt und
out. |
| kuppelt werden höaaasn. |
| ?ig. i saigt eine Einrichtung, die in zweckmäßiger Weise |
| mm Otüts« der I.asl.ohtungen 70 in Ihrer Arbeitslage und
um |
| Bewegen, öder Eimriohtungen zwischen dieser Lage und der
andm |
Lage verwandt werden kann. Zum Beispiel kann das Paar A und B
an dem Stab 101 befestigt sein, der sich parallel zu der Drehachee des Kerns 10
erstreckt, wie aus Fig.1 ersichtlich ist. Der Stab ist drehbar außerhalb der Umhüllung
91 durch Lagerträger 102 belagert. Ein Arm 105 verbindet jede der Einrichtungen
A und ß mit den Stab 101 und weist an seinen Enden Klemmabschnitte 106 und 107 auf.
Der Abschnitt 106 befestigt den Arm auf dem Stab, während der Abschnitt 107 um die
Einrichtung zur Zufuhr von Pulver geklemmt ist, wodurch eine axiale Einstellung
des Mundstücke 76 relativ zu dem Kern ermöglicht wird. Irgendeine ge@eignete Einrichtung
wie ein hydraulischer Zylinder 108 und ein Kurbelarm 109, der am einen Ende des
Stabs 101 befestigt ist, können zur Betätigung der Einrichtungen A und B zu einer
Bewegung von der einen in die andere Lage Verwendung finden. Eine entsprechende
Stützanordnung ist für die beiden zusammenarbeitenden Einrichtungen C und D dargestellt.
Im folgenden soll die bevorzugte Weise näher erläutert werden, in der Pulver 84
auf susgewählte Bereiche des Kerns 10 durch die dargestellte Vorrichtung aufgebraeht
werden kann. Nachdem der noch nicht überzogene Kern vorher auf die geeignete Temperatur
@@hitzt wurde, also auf eine Temperatur innerhalb des richtigen Temperaturbereiche,
in den das Überzugsmaterial geeignet schmilzt, fließt und ineinanderfließt (zum
Beispiel 190 -
23200), wird der Kern
auf
den Halter
20 in seiner zurückgezogenen
Lage angeordnet. Des an Druckluft angeschlossene
Ventil 41 wird beöfinet und Luft
| in den Hohlraum 26 eingelassen, um das flexible Glied 27
einher |
| in der Bohrung 12 des Kerne zu haltern. Der Halter wird
dann voa |
| der Druckluft abgeschaltet, und das Ventil zur Autreehterhaittng |
| den Drucke in dem Hohlraum 26 gesohloseen. Wenn die
$iarioht |
| 70 in ihrer Ruhelage angeordnet sind, werden der Kern und
der |
| Halter durch die Öffnung 96 der Umhüllung 91 vorbei an den |
| Einrichtungen 70 Tiber die Schienen 97 geführt und mit der
Volle |
| 53 gekuppelt. Zu dieser Zeit werden .die Einrichtungen 70
in |
| ihre Arbeitslage gebracht. Die Schlitze 33 des Kerns 10
werden |
| (durch den Halter 20, die Welle 53 und den Motor 51 in Fig.
1) |
| w die Achse 8 mit einer vorherbestimstbn Geschwindigkeit
ent- |
| lang eines bogenförrigen Wegs gedreht, wobei sie zwischen
jedes, |
| Paar von zusammenarbeitenden Einrichtungen A, Bund C, D
ange- |
| ordnet sind. |
| Die Kernschlitze 13 werden an den Mundstücken 76 mit einer |
| vorherbestimmten Drehzahl oder mit einer Lineargeschwindigkeit |
| gedreht, die zur Ermöglichung eines generell ungehinderten
Ein- |
| tritts der Masse des Pulvers in die Schlitze von jeder Seite |
| des Kerns geeignet ist, ohne den schon schnellen Wärmeabtrans- |
| port von den Kern unnötig zu erhöhen. Mit anderen Worten
besagt |
| dies, daß keine Luftschranke durch die Relativbewegung der
Kern- |
| schlitze 13 zu den Zufuhrmundstücken 76 an den Schlitzkanten
15 |
| erzeugt wird, die mit dem Eintritt der Pulvermasse in die |
| Schlitze in Wechselwirkung tritt, welche Wechselwirkung
unter |
| anderem einen Aufbau von Material in den Schlitzen in der
Nähe, |
| aber nicht auf den Schlitzkanten 15 bewirken würde. Ferner
sollte |
| die Zufuhr so sein, daB eine Luftbewegung nicht in der Nähe
der |
| Schlitzeintritte und der Kernseiten in solcher Größe verursacht |
| wird, daß ein beträchtlicher Kühleffekt auf diese Oberflächen |
| ausgeübt wird. Ferner sollte der Stutzendruck ebenfalls
niedrig |
| sein und vorzugsweise zwischen 0,14 und 0,42 kg/OB 2 (2
und 6- |
| ps'- 1 pst = 453 g/6,45 en 2) liegen. Bei Stutzendrncken
von |
mehr als 0,42 kg/cm 2 (6 pol) wird eine Verringerung der maximal
erzielbaren Überzugsdicke und eine Erhöhung des Wärmeverlusts der freigelegten Oberfläche
des Kerns auftreten.
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Die Art und Weise, in welcher die im allgemeinen zueinander
weisenden Paare von Einrichtungen zur Zufuhr von Pulver zum
Niederschlagen
des Pulvers auf dem rotierenden Kern zusammenarbeiten, soll unter Bezugnahme auf
Fig. 5 näher erläutert werden.
Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung werden
während des
Niederschlagens des Pulvers die Teilchen in einer Pulvermasse in
Kollision mit den Teilchen der im allgemeinen entgegengesetzten
Strömung
der anderen Masse in der Nähe des axialen Zentrums
der
Schlitze gebracht,
wo eine Pulverschranke oder ein Widerstand gegen die entgegengesetzte Strömung erzeugt
wird. Wenn man diese Vorgänge beobachtet, scheinen diese kollidierenden Teilchen
eine leichte Turbulenz in den Schlitzen gemäß Fig. 5 zu bewirken. Es wird angenommen,
daß wegen dieser Kollision und der sich ergebenden Turbulenz das Pulver generell
gleichmäßig entlang der gesamten
erhitzten Scllitzwähde
verteilt wird.
Diese Turbulenz scheint auch
die zentralisierte Wärme in dem axialen Zentrum
abzuleiten, um
die Temperatur gleichmäßiger entlang der Länge der Schlitze
zu
machen. Die von den Kernwänden emittierte Wärmeenergie
bewirkt,
daß
das auf den Wänden niedergeschlagene Pulver 84 schmilzt und
etwas fließt.
Das niedergeschlagene Material verschmilzt zu einer
generell gleichmäßigen,
keine Löcher aufweisenden, anhaftenden und
zusammenhängenden
Schicht,
beispielswsise
zu der Schicht
84a in
Fig.
?
Die idealen Beziehungen
und die relative Drehung oder Ge-
schwindigkeit zwiwehen
den Einrichtungen
70 und den Kernschlitzen
13, um die optimalen Vorteile der
Erfindung für einen gegebenen Kern auszunutzen, hängt von vielen Variablen ab, zum
Beispiel
von der Größe der zu überziehenden Stirnfläche den Kerns,
den
Schlitzbreiten und den radialen Tiefen, und unter anderem auch von der
Gesamtmasse und der Wärmeaufnahme den Kerns. Es wurde jedoch festg@tellt, maß im
allgemeinen gesehen die relative Rotationsgeschwindigkeit zwischen den Schlitzen
und den Zufuhrmundstüoken umso kleiner sein sollte, je kleiner die Schlitzbreite
den Kerns ist, um eine angemessene Zeit für die Pulvermasse zu ermöglichen, in die
Schlitze von jeder Seite einzudringen und in der Nähe der Schlitzzentren zusammenzutreffen,
ohne die zu überziwhenden Oberflächen beträchtlich zu kühlen. Für Kerne mit ungewöhnlich
großen Schlitzen wie bei den in Fig. 6 dargestellten Stator 10 mit ausgeprägten
Polen, kann jede Einrichtung 17 zur Zufuhr von Pulver mit einer Leiteinriohtung
112 versehen sein, um Pulver, das durch die Schlitze
hindurchgetreten ist.,
in,die
Schlitze zurückzuführen, wodurch
die erforderliche oben beschriebene
Pulverschranke verstärkt
wird.
| Der genaue axiale Abstand zwischen jedem Mundstück ?6 und |
| der zugeordneten Endfläche 14 den Korns ist nicht besonders |
| kritisch, solange die Mundstücke angrenzend an die Schlitzkanten |
| 15 angeordnet sind. Bei praktischer Erprobung wurde testgestellt, |
| maß unabhängig von der Breite der Kanäle oder Schlitze,
wenn die |
| Mundstücke 76 der Biorichtungen ?O näher als 6 rs (0,25
Zoll) |
| zu den BndZläohen 14 den Kerns angeordnet sind, maß die
zu den |
| Kern strömende dichte Masse eine angemessene Ausbildung
auf den |
Schlitzkanten 15 verhindert. Wenn andererseits die Einrichtungen
zu weit weg vn den Schlitzkanten 15, beispielsweise mehr als 8 cm (3 Zoll) davon
angeordnet werden, ist die axiale Länge der Schlitze begrenzt, die zufriedenstellend
überzogen werden kann.
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Beim Überziehen von Kernen mit Schichtlängen von mehr als
3,3
cm (1,3 Zoll) ist es unabhängig von der Größe der Schlitzöffnungen wünschenswert,
die Mundstücke 76 winkelig gegeneinander (Fig. 4) in jedem Paar von zusammenarbeitenden
Einriehtunge zu versetzen, zum Beispiel um 30. Dies scheint nicht nur dazu beizutragen,
das Temperaturgefälle in den Schlitzwänden auf einem Minimum zu halten, während
die Turbulenz des Pulvers in der Nähe des Zentrums der Schlitze begünstigt wird,
sondern verbessert auch das Überziehen, das direkt hinter Hindernissen erzielt wird,
die nach außen von der Seitenfläche 14 vorragen, wie beispielsweise Wicklungsstifte
113 in dem Statorkern in Fig. 6.
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Die Winkelverschiebung zwischen jedem Paar von zur Zufuhr
von Pulver dienenden Einrichtungen sollte so sein, daß das
niedergeschlagene
Pulver Zeit hat zum Schmelzen, Fließen und zum teilweisen Verschmelzen, wenn der
Kern sich von den einen zu dem anderen Paar dreht, so sich die Überzugawirkung der
zusammenarbeitenden Paare gegenseitig ergänzt. Gewünsohtenfalls können auch mehr
als die beiden dargestellten Paare von Einrichtungen vor wandt werden, insbesondere
wenn die zu überziehenden Kerne große Durchmesser besitzen. Mit der Verwendung einer
größeren Anzahl von Einrichtungen 70 wird ferner ein geringerer Bahnreg
des Kerns benötigt. Beispielsweise mnß bei dem Ausiührungebeispiel
der Kern
10 entlang eines Bogens von nicht mehr als 370o
laufen, um in den Sehlitzen einen fertigen Überzug von 0,25 mm (10 Mil) Dicke herzustellen.
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Bei Beendigung des gerade beschriebenen Überziehens werden die Einrichtungen
70 in die Ruhelage (gestrichelte Linien in den Fig.) geschwungen, indem der hydraulische
Zylinder 108 betätigt wird und die Anordnung 20 von der Welle 53 ausgekuppelt wird.
Der Kern und die Halteranordnung werden als Einheit aus der Umhüllung 91 entfernt,
das Ventil 41 wird geöffnet, die Luft aus dem Hohlraum 26 in die Atmosphäre abgelassen
und der Kern wird schließlich von dem flexiblen Glied 27 freigegeben, welches sich
nun in dem, nicht aufgeblähten Zustand befindet. Da das Glied 27 der Halteranordnung
20 konstant unter der Schmelztemperatur des Pulvers 84 während des Überzugsvorgangs
gehalten wurde und sich in Berührung mit der Bohrung 12 befand, sind die Bohrung
12 des Kerns 10 und die Außenfläche des Glieds 27 nicht mit einer anhaftenden Isolierschicht
überzogen.
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Die folgenden Ausführungsbeispiele, auf welche die Erfindung nicht
beschränkt ist, di@en zur besseren Erläuterung der praktischen Anwendbarkeit der
Erfindung, obwohl auch andere Materialien und Gegenstände Verwendung finden können.
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Beispiel I: Eine Anzahl von Kernen entsprechend dem Ausführungsbeispiel
in den Fig. 1 - 5 wurden mit den folgenden nominellen Abmessungen hergestellt:
| Äußerer Schichtdurchmesser (5,477 Zoll) 13,90 an |
| Bohrungsdurchmesser (3,125 Zoll) 7,95 am |
| Breite der Schlitze 13a (0,14 Zoll) 0,35 c |
| Maximale Breite der Schlitze 13b (0,23 Zoll) 0,61 cm |
| Minimale Breite der Schlitze 13b |
| (in der Nähe der Bohrung 12) (0910 Zoll) 0,25 dm |
| Radiale Tiefe der Schlitze 13a (0,385 Zoll) 0,99 cm |
| Radiale Tiefe der Schlitze 13b (0,636 Zoll) 1,61 cm |
Die Schichtlängen besaßen verschiedene Abmessungen. Das Pulver 84 wurde auf diese
Kerne in der beschriebenen Weise aufgetragen.
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Ungewöhnlich gute Ergebnisse wurden sowohl hinsichtlich der Qualität
und der Gleichmäßigkeit der Schicht aus dem niedergeschlagenen Pulver erzielt, wenn
die Achse eines Paars von zusammenarbeitenden Zufuhrmundstücken 76 (A und B3) in
der Nähe des radialen Zentrums der kleineren Schlitze 13a und die Achse des Paars
C und D etwas außerhalb von dem radialen Zentrum der größeren Schlitze 13b angeordnet
wurde. Die in Fig. 5 dargestellten Einrichtungen A und B richten Pulver in engere
Schlitze 13a, während die Zufuhrmundstücke C und D Pulver in Schlitze 13b richten.
Es wurde festgestellt, daß zum Erzielen optimaler Ergebnisse beim Anwenden der Erfindung
beim Überziehen des Kerns bei diesem Beispiel unabhängig von dessen axialer Länge
die Lineargeschwindigkeit der Kernbereiche, welche am Zentrum der Zufuhrmundstücke
76 vorbeilaufen, im Bereich zwischen 1,28 und 2,22 cm/sec (0,50 und 0.875 Zoll pro
Sekunde) liegen. Beste Ergebniese bei der Hierstellung von Überzügen wurden erhalten,
wenn die Achse des Paars C, D bei einem Umlaufradius r von 5,25 cm (2,07 Zoll) lag.
Der Kern wurde mit etwa 3 1/3 Umdrehungen pro Minute gedreht, wodurch sich eine
Lineargeschwindigkeit von 1,83 cm/sec (0,719 Zoll pro Sekunde; V = w . r) in der
Achse Deas Mundstücks 76 ergab. Die Lineargeschwindigkeit an den Paaren A
und
B betrug 1,59 ein/sec (0,625 Zoll pro Sekunde).
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Eine Anzahl verschiedener pulverisierter Harze wurde als Pulver 84
verwandt. Zum Beispiel fanden wärmehärtbare Kunstharze Verwendung, die unter der
Bezeichnung "Scotohcast" Brand Resins 260 und XR 5070 bekannt sind, die beide im
Handel verfügbar sind (zum Beispiel von Minnesota Mining and Manufacturing Company
St. Paul, Minnesota). Ferner wurde ein synthetisches Polyesterharz l@rwandt, das
in der USA-Patentschrift 2 939 269 beschrieben ist. Dabei war jedoch eine Nachbehandlung
zum Härten des niedergeschlagenen Materials erforderlich. Die mit diesen Materialien
erhaltene Schicht 34a war gut gleichmäßig entlang der Schlitze und auf der Endfläche
14 mit 0,25 mm (10 Mil) Dicke, während die Bedeckung der Kanten 15 zwischen 90 und
110% der Dicke von 0,25 mm (10 Mil) betrug, was weit besser als bei bekannten Vorrichtungen
und Verfahren ist. Ferner wies die Schicht 84a keine Löcher auf (fehlerfrei) und
haftete gut an den Wänden des Kerns.
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Beispiel II: Eine Anzahl von Statorkernen 10 unterschiedlicher Schichtlängen
mit ausgeprägten Polen der in Fig. 6 dargestellten Art, Wo gleiche Bezugszeichen
gleiche Teile bezeichnen, Wurden ebenfalls gemäß der Erfindung in der oben beschriebenen
Weise überzogen. Sie besaßen folgende Ab@essungen:
| Äußerer Kerndurchmesser (4,790 Zoll) 12,15 am |
| Bohrungsdurohmesser (2,651 Zoll) 6,48 cm |
| Maximale: schlitzbreite 13 (2,204-Zoll) 5,15 CM' |
| Radiale Schlitztiefe (0, 700 Zoll) 1,78 cm |
Der Kern wurde au den Einrichtungen 70 mit 12 Umdrehungen pro
Minute und einem Radius r von 4,56 cm (1 1316 Zoll) gedreht, um eine Lineargeschwindigkeit
von 5,3 cm/sec (2,28 Zoll pro Sekunde) zu erzeugen. Dadurch ergaben sich anscheinend
beste Ergebnisse mit dieser Art von Schlitzkonstruktion, obwohl zufriedenstellende
Ergebnisse unter einer Lineargeschwindigkeit von 7.6 cm/sec (3 Zoll pro Sekunde)
erzielt wurden. Die im Beispiel I erwähnten Harze wurden im Beispiel II verwandt,
sowie würmehärtbares Epoxyharz EPX-24A (das von Polymer Processes, INC. of Reading,
Pennsylvania erhältlich ist). Eine Schicht 84a gleicher Qualität wurde wie im Beispiel
I hergestellt.
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Statorkerne mit anderen als den oben erwähnten Außendurchmessern,
Schlitzbreiten und Ausbildungen wurden ebenfalls mit den oben erwähnten Materialien
erfindungsgemäß überzogen, um eine Schicht 34a mit derselben zufriedenstellenden
Adhäsion und Gleichmäßigkeit der Dicken-Qualität herzustellen, die in Verbindung
mit den Kernen der Beispiele I und II erzielt wurde. Wärmehärtbares Epoxyharz Nr.
650 (das von Michigan Chrome and Chemical Co. of Detroit, Miehigan erhältlich ist)
wurde in pulverisierter Form ebenfalls als Überzugamaterial verwandt. Weit bessere
Ergebnisse beim Überziehen Wurden unabhängig von dem betreffenden Überzugematerial
erhalten, wenn die Lineargesohwindigkeit in der Achse des Zufuhrmundstiüeks 76 relativ
zu dem Kern zwischen 1,27 und 7,62 cm/sec (0,50 und 3,0 Zoll pro
Sekunde) gehalten wurde, wobei die genaue Geschwindigkeit
für
einen vorgegebenen Kern in erster Linie von der Breite
und Kanten-oder Wandausbildung der Schlitze abhängt. Ferner wurde die Masse des
Pulvers von der Einrichtung 70 zu den Schlitzen 13 mit einer niedrigen Geschwindigkeit
(zum Beispiel mit einem Stutzendruck zwi@shen 0,14 und 0,42 at (2 und G psi ) in
der oben beschriebenen Weise geführt.
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Obwohl die Erfindung in Verbindung mit zwei Arten von Statorkernen
erläutert wurde, ist sie auf eine Vielfalt von Gegenständen anwendbar, die vorher
erhitzt werden können, zum Beispiel auf Rotorkerne und Transformatorkerne, die In
Längsrichtung verlaufende Rinnen aufweisen, die mit einer generell gleichförmigen
anhaftenden Schutzschicht überzogen werden sollen.
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Aus der vorangegangenen Beschreibung ist ersichtlich, daß die Vorrichtung
und das Verfahren gemäß der Erfindung dazu geeignet sind, verbesserte zusammenhängende
Schutzschichten aus Isoliermaterial auf ausgewählten Stellen fester Gegenstände
auszubilden, beispielsweise auf den Wänden in Längsrichtung verlaufender Rillen,
Endflächen und Kanten magnetischer Kerne. Diese Schicht kann gleichmäßig und ohne
Löcher und sonstige Fehlstellen @ntlang ihrer gesamten Ausdehnung gemacht werden,
indem In Handel verfügbare pulverisierte Harze Verwendung finden, die In dem Temperaturbereich
von 190°C bis 232°C verschmelzen. Ferner kann gemäß der Erfindung diese Schutzschicht
in einer kurzen Zeit-spanne ausgebildet werden, ohne daß die schon schnellen
Wärme-
verluste des vorher erhitzten Gegenstands beim Überziehen
er-
höht werden, während das normalerweise vorhandene Temperaturge-
fälle
zwischen den Zentrum der Rillen und den Enden davon auf
einem
Minimum gehalten wird. Dadurch kann eine sowohl hin-sichtlich der Adhäsion der
Schicht an den Kernwänden als
auch hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Schichtdicke
verbesserte Schicht erhalten werden. Ferner werden die erwähnten Vorteile und Merkmale
durch ein Verfahren und eine Vorrichtung erzielt, welche eine Vielseitigkeit,
Anpassungsfähigkeit und
Wirtschaftlichkeit bei der Massenproduktion von
Kernen und
dergleichen Gegenständen ermöglicht.