DE1814927A1 - Vacuum induction crucible furnace - Google Patents
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Abstract
Description
Vakuum-Induktions-Tiegelofen mit hochsopannungsfester, glimmarmer Isolation und Verfahren zur Herstellung dieser Isolation Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vakuum-Induktions-Tiegelöfen mit hochspannungsfester, glimmarmer Isolation und auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Isolation.Vacuum induction crucible furnace with high-voltage resistant, low-glimmer Isolation and Method of Making That Isolation The present invention refers to vacuum induction crucible furnaces with high-voltage resistant, low-glow Isolation and a method for producing this isolation.
Bei Vakuum-Induktionsöfen, d. h. Öfen, bei denen das Gut und die Induktionsspule in einem tjnterdruckraum angeordnet sind, ergeben sich insofern Schwierigkeiten, als bei höheren Spannungen leicht Sprühentladungen bzw. Überschläge auftreten können, die vor allem dadurch bedingt sind, daß durch die Verminderung des Druckes die freie Weglänge der Gasmoleküle erhöht wird. Diese elektrischen Gasentladungen stören den Ofenbetrieb, vor allem können sie die Isolation der Induktionsspule beschädigen. Diese Umstände erschweren den Bau großer Vakuum-Induktionsöfen erheblich. Ein ungeschützter Induktionsofen, der mit einer blanken, unisolierten bzw. ungeschirmten Induktionsspule ausgerüstet ist, hat im Vakuum nur eine sehr geringe elektrische pannungsfestigkeit von ca. 250 V. Derartig niedrige Betriebsspannungen erfordern aber, will man eine entsprechende Leistung erreichen, verheiltnismäßig starke Ofenströme. Dadurch steigen die Spulenverluste, die sich mit dem Quadrat der Stromstärke cindernt F.ln weiterer Nachteil besteht darin, daß insbesondere bei größeren Ofenleistungen sehr hohe Spulenblindströme auftreten, zu deren Kompensation kostspielige Kondensatorbatterien benötigt werden? Insgesamt kann somit gesagt werden, daß die Herstellung -kosten eines großen Vakuum-Induktionsofens mit größeren Ofens spannungen sinken.In the case of vacuum induction furnaces, i. H. Furnaces where the good and the induction coil are arranged in a vacuum chamber, difficulties arise insofar as than spray discharges or flashovers can easily occur at higher voltages, which are mainly due to the fact that by reducing the pressure the free Path length of the gas molecules is increased. These electrical gas discharges interfere with the Operation of the oven, in particular, they can damage the insulation of the induction coil. These circumstances make the construction of large vacuum induction furnaces very difficult. An unprotected one Induction furnace with a bare, uninsulated or unshielded induction coil is equipped, has only a very low electrical dielectric strength in a vacuum of approx. 250 V. Such low operating voltages, however, require one Achieve corresponding performance, healing-wise strong furnace currents. This will increase the coil losses, which are related to the square of the current strength The disadvantage is that very high coil reactive currents, especially in the case of larger furnace outputs occur, for the compensation of which expensive capacitor banks are required? Overall, it can thus be said that the production costs of a large vacuum induction furnace the higher the furnace, the lower the voltage.
-2- Es sind schon verschiedene Wege beschritten worden, um die elektrische Spannungsfestigkeit eines Induktionsofens im Vakuum zu erhöhen. So hat man bereits versucht, die Uberschläge durch eine Kompensationsschaltung unschädlich ZU machen ("Induktionsöfen mit gemischer Serien-Parallelkompensation" In Zeitschrift "Elektrowärme-Technik", Jahrgang 4, 1953, Seiten 133 bis 135). Eine solche Schaltung verhindert die Überschläge jedoch nicht. Außerdem ist sie für hohe Spannungen nicht geeignet, da die erforderliche Kondensatorbatterie zu teuer würde. -2- Different paths have already been taken to increase the dielectric strength of an induction furnace in a vacuum. Attempts have already been made to render the flashovers harmless by means of a compensation circuit TO make ("Induction furnaces with mixed series parallel compensation" in magazine "Elektrowärme-Technik", Volume 4, 1953, pages 133 to 135). Such a circuit however, does not prevent the rollovers. In addition, it is not for high voltages suitable because the capacitor bank required would be too expensive.
Weiter ist es bekannt (DPS 908 648, Klasse 21 h, Gr. 18/10), die Windungen einer Hochfrequenz-Ofenspule für Vakuumöfen allseitig in pulverförmige, den elektrischen Strom nicht oder nur mäßig leitende Massen einzubetten. Dabei treten aber trotzdem in einem gewissen Druckbereich Glimmentladungen auf Es ist auch ein Vakuum-Induktionsofen mit einer im Innern des Un-terdruckraumes angeordneten InduktionsspuLe bekannt (DPS 1 056 298, Kl. 21 h, Gr. 18/10), bei dem die Spule in einem vakuumdichten Mantel aus elektrisch nicht leitendem Material eingehüllt ist, in dem vorzugsweise Normaldruck aufrechterhalten wird Um ein Glimmen auf deri unter Spannung stehenden Teilen zu verhindern, und zwar sowohl auf der eigentlichen Ofenspule als auch auf den im Vakuumraum befindlichen Anschlußleitungen hat man diese Teile isoliert und die Isolation selbst mit einem Glimmschutzschrim versehen, der aus einer Anzahl voneinander isolierter leitender Schichten bestehen kann, die außerhalb der Spule miteinander verbunden sind und gewöhnlich auch mit Frde oder einem anderen Potential. hunter der kritischen Spannung, bei der ein Glimmen entsteht. Es ist beispielsweise ein Glimmschutzschrim für eine mit einer Isolierung versehene Induktionsspule für einen Vakuumofen bekannt (DAS 1 108 829, Kl. 21 h, Gr. 18/10), der aus Schichten aus leitendem oder halbleitendem Material besteht, die auf der Isolierung der Spule angebracht sind und bei dem die Schichten aus leitendem oder halbleitendem Material an der Außenseite mit einem dichten und porenfreien Belag aus einem isolierenden Material, z. B. Silikongummi überzogen sind.It is also known (DPS 908 648, class 21 h, size 18/10), the turns a high-frequency furnace coil for vacuum furnaces on all sides in powder form, the electrical one Do not embed electricity or only moderately conductive masses. But step anyway In a certain pressure range glow discharges on It is also a vacuum induction furnace known with an induction coil arranged inside the vacuum chamber (DPS 1 056 298, class 21 h, size. 18/10), in which the coil is in a vacuum-tight jacket is encased from electrically non-conductive material, in the preferably normal pressure To maintain a glow on the parts under tension prevent, both on the actual furnace coil and on the one in the vacuum chamber These parts and the insulation itself have been isolated from the connecting lines provided with a corona shield, which is made up of a number of isolated conductive layers can be made, which are connected to one another outside the coil are and usually with Frde or some other potential. hunter the critical Voltage that creates a glow. It is, for example, a corona shield known for an induction coil provided with an insulation for a vacuum furnace (DAS 1 108 829, class 21 h, size 18/10), which consists of layers of conductive or semiconductive Material that is based on the insulation of the Coil are attached and in which the layers of conductive or semiconducting material on the outside with a dense and pore-free covering made of an insulating material, e.g. B. silicone rubber are coated.
Ähnliche Maßnahmen, wie allseitiges Umgeben der Windungen der Ofenspule mit einem leitenden Schirmmantel, z. B. aus dünnem Kupferblech, der auf Kesselpotential gelegt wird, zwecks Erhöhung der elektrischen Spannungsfestigkeit eines Vakuum-Induktions-Ofens sind auch in einer Dissertation von Konrad Reichert, TH Stuttgart, 1962, unter dem Titel "Der spannungsfeste Vakuum-Induktions-Ofen" beschrieben, siehe dort insbesondere die Seiten 47, 48 mit Bild 21 sowie die Seiten 52 bis 55. Similar measures, such as surrounding the turns of the furnace coil on all sides with a conductive shield jacket, e.g. B. made of thin copper sheet, which is at boiler potential is placed in order to increase the electrical strength of a vacuum induction furnace are also in a dissertation by Konrad Reichert, TH Stuttgart, 1962, under the Title "The voltage-proof vacuum induction furnace" described, see there in particular pages 47, 48 with picture 21 as well as pages 52 to 55.
Die bekannten Spulenisolationen weisen eine ganze Reihe von Nachteilen auf. Einer dieser Nachteile ist, daß die Glimmfestigkeit und Dauerspannungsfestigkeit der bisher verwendeten Isolierstoffe zu gering ist. Bei vergossenen Spulen lassen sich örtliche Reparaturen nicht mehr durchfiihren, bei aus dicht aufeinanderliegenden, mit weichen Stoffen isolierten Leitern bestehenden Spulen sind nachträgliche Reparaturen zumindest sehr erschwert. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei solchen Spulen in der Tiegelkeramik entstehendes Wasser nicht nach außen abdampfen kann. Ein besonders schwerwiegender Nachteil der bekannten Ausführungen liegt noch darin, 1daß es beim Aufbringen der Isolation zu Lufteinschlüssen kommt, die die Glimmfestigkeit erheblich herabsetzen. Die be-Ikannten Isolationen, wie beispielsweise Silikon-Kautschuk, können nämlich nicht so dicht angebracht werden, daß nicht irgendwo Gaseinschlüsse in der Isolation entstehen, oder es durch sonstige beim Isolieren entstandene Fertigungsfehler zu Gasentladungen kommt, die dann zu Überschlägen bzw. Durchschlagen der Isolation führen. Die bekannten Spulenausführungen weisen zudem eine verhältnismäßig große Isolationsstärke auf, was ebenfalls nachteilig ist, da die Wärmeleitfähigkeit einer mehrschichtigen Isolation verhältnismaßig gering ist. Bei starken Isolationen besteht die Gefahr, daß die Isolations-Oberfläche durch die vom Tiegel kommende Wärme teilweise zerstört wird, da die Kühlung durch das die Induktionsspule durchfließende Kühlmittel wegen der Stärke der Isolation nicht mehr genügend wirksam ist. Es kommt dann zu Ankohlungen der Oberfläche der Isolation, die die Spannungsfestigkeit stark vermindern. The known coil insulation has a number of disadvantages on. One of these disadvantages is that the corona resistance and fatigue strength the insulation materials used so far is too low. Leave on potted coils local repairs can no longer be carried out if Existing coils with soft fabric insulated conductors are subsequent repairs at least very difficult. Another disadvantage is that such coils The water that forms in the ceramic crucible cannot evaporate to the outside. A special one The serious disadvantage of the known designs is that there is a Applying the insulation leads to air inclusions, which considerably increases the glow resistance reduce. The known insulation, such as silicone rubber, namely, cannot be installed so close that gas inclusions are not somewhere arise in the insulation, or it is due to other manufacturing errors that occurred during the insulation gas discharges occur, which then lead to flashovers or breakdowns in the insulation to lead. The known coil designs also have a relatively large Insulation strength, which is also disadvantageous because the thermal conductivity of a multilayer insulation is relatively low. If there is strong insulation the risk that the insulation surface is partially damaged by the heat coming from the crucible destroyed because the cooling is due to the coolant flowing through the induction coil the strength of the insulation is no longer sufficiently effective. It then comes to charring the surface of the insulation, which greatly reduce the dielectric strength.
Es ist wohl ein Verfahren zum Isolieren von Spulen oder Wicklungen elektrischer Maschinen mittels Isolierbandmaterial bekannt geworden (Schweizerische Patentschrift 414 826), bei dem durch überlappendes Umwickeln der Zweiter mit einem Isolierband eine erste Isolierschicht gebildet wird und auf diese dann ein mit Kunstharz getränktes Festigungsband aufgebracht und dieses Band ausgehärtet wird, wonach mittels Isolierbandmaterial mindestens eine zweite Isolierschicht gebildet und um diese zweite bzw. jede weitere Schicht wiederum ein mit Kunstharz getränktes Festigungsband gewickelt und ausgehärtet wird, wonach schließlich die so aufgebaute Isolation einem Tränkungs- und anschließend einem Aushärtungsprozeß unterzogen wird. Durch das Aufbringen von zwei oder mehr Festigungsbändern ergibt sich bei diesem bekannten Verfahren eine verhältnismäßig große Stärke der Isolation, die -würde man sie für Spulen von Vakuum-Induktions-Tiegelöfen verwenden - die vorgenannten Nachteile zur Folge hätte.It is believed to be a method of insulating coils or windings electrical machines became known by means of insulating tape material (Swiss Patent specification 414 826), in which by overlapping the second with a Insulating tape a first insulating layer is formed and then a synthetic resin on this applied soaked strengthening tape and this tape is cured, after which means Insulating tape material formed at least one second insulating layer and around this second or every further layer in turn a fixing tape impregnated with synthetic resin is wound and cured, after which the insulation built up in this way finally becomes one Impregnation and then a curing process is subjected. By applying of two or more fastening tapes results in this known method a relatively large thickness of insulation that would be used for coils of Use vacuum induction crucible furnaces - the aforementioned disadvantages would result.
Im Gegensatz zu dem bei elektrischen Maschinen vorliegenden Verhältnissen ist die Isolation der Heizspule von Induktions-Tiegelöfen einer sehr hohen Wärmestrombelastung durch die vom Schmelzgut in den wassergekühlten Leiter einfließende Wärme ausgesetzt. Sie muß daher möglichst dünn ausgeführt werden, um überhitzungen an der Außenseite der Spule zu vermeiden.In contrast to the situation with electrical machines is the insulation of the heating coil of induction crucible furnaces with a very high heat flow load due to the heat flowing from the melt material into the water-cooled conductor. It must therefore be made as thin as possible to avoid overheating on the outside avoiding the coil.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrische Isolation von Vakuum-Induktions-Tiegelöfen zu verbessern und ein Verfahren zur Herstellung einer hochspannungsfesten und glimmarmen Isolation ftir solche Öfen aufzuzeigen, bei dem die vorerwähnten Nachteile der bekannten Ausführungen bzw. Verfahren vermieden sind.The present invention has for its object the electrical To improve the insulation of vacuum induction crucible furnaces and a method of manufacture to show a high-voltage-resistant and low-glow insulation for such furnaces, in which the aforementioned disadvantages of the known designs and methods are avoided are.
Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, die von der Isolationstechnik für elektrische Maschinen her bekannten Isolationsmethoden bzw. Isolierstoffe (siehe beispielsweise DAS 1 276 152, Kl. 21c, Gr. 7/02) in entsprechender Anpassung zur lösung der vorgenannten Aufgabe nutzbar zu machen. Zu diesem Zweck ist bei einem Vakuum-Induktions-Tiegelofen, dessen Induktionsspule eine Isolierung und einen auf dieser aufgebrachten Erdungsbelag aufweist, gemäß der Erfindung die Induktionsspule mit einer von der Isolatlonstechnik für elektrische Maschinen her bekannten, durch Bewickeln des Spulenleiters mit Feinglimmerfolie gebilde-ten, mit Kunstharz imprägnierten Isolation versehen.The invention is based on the idea that of the insulation technology insulation methods or insulation materials known for electrical machines (see for example DAS 1 276 152, class 21c, gr. 7/02) in a corresponding adaptation to solution of the aforementioned task to make usable. For this purpose is with one Vacuum induction crucible furnace whose induction coil has an insulation and an on this has applied grounding coating, according to the invention, the induction coil with one known from Isolatlonstechnik for electrical machines, by Wrapping of the coil conductor with fine mica foil, impregnated with synthetic resin Insulation provided.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Isolation aus Feinglimmerfolie kann dank ihrer hohen elektrischen Spannungsfestigkeit verhältnismäßig dünn ausgeführt werden und gestattet trotzdem ein Betreiben des Vakuuminduktionsofens mit hohen Spannungen. Diese für solche Induktionsspulen neuartige Isolation zeichnet sich weiter durch ihre günstigen Eigenschaften hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit (geringer Temperaturgradient) und schließlich durch eine gute Glimmfestigkeit aus, Durch diese vorteilhaften Eigenschaften ist die erfindungsgemäße Isolation den bekannten Isolierstoffen für Vakuum-Induktions-Öfen - wie sie beispielsweise in Tabelle II auf Seite 55 der schon erwähnten Dissertation von K. Reichert genannt sind - deren Dauerspannungsfestigkeit verhältnismäßig gering ist, was eine verhältnismäßig große Isolationsdicke erforderlich macht, eindeutig überlegen.The insulation provided according to the invention made of fine mica foil can Thanks to their high electrical strength, they are relatively thin and still allows the vacuum induction furnace to be operated at high Tensions. This type of insulation, which is new for such induction coils, stands out further by their favorable properties in terms of thermal conductivity (lower Temperature gradient) and finally through a good glow resistance, through this The insulation according to the invention has advantageous properties for the known insulation materials for vacuum induction furnaces - such as those shown in Table II on page 55 of the already mentioned dissertation by K. Reichert are mentioned - its permanent voltage strength is relatively small, which requires a relatively large insulation thickness makes, clearly superior.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die spannungsführenden Teile, insb. die Spulenwindungen durch dem Kupferprofil angepaßte Distanzstücke so auf Abstand gehalten, daß eine örtliche Reparatur einerseits und ein Austreten von Wasser aus der Tiegelkeramik andererseits möglich ist.According to a development of the invention, the live Parts, especially the coil windings, by spacers adapted to the copper profile so kept at a distance that local repair on the one hand and leakage water from the crucible ceramic on the other hand is possible.
Das Verfahren zur Herstellung der elektrischen Isolation der spannungsführenden Oberflächen der Windungen von Induktionsspulen für den erfindungsgemäßen Vakuum-InduXtions-Tiegelofen kann in einem FalÄÄFallA#darin bestehen, daß~ a) die spannungsführenden Oberflächen der Induktionsspulenwindungen mit einer Feinglimmerfolie umwickelt werden, die zuvor mit einem härtbaren Kunstharz z. B.The process of producing the electrical insulation of the live Surfaces of the windings of induction coils for the vacuum InduXtions crucible furnace according to the invention In a case, it can consist in the fact that ~ a) the live ones The surfaces of the induction coil windings are wrapped with a fine mica film, the previously with a curable resin z. B.
Epox:id- oder Siiikonharz getränkt wurde lmd/oder beim Aufwickeln damit bestrichen wird b) und daß hierauf auf die Feinglimmerfolie eine abnehmbare, luftdurchlässige Trennfolie und auf diese ein luftdurchlässiges Schrumpfband gewickelt wird c) und PRB die Spule dann in einen Trockenofen eingebracht wird, in dem dar, Härten des Kunstharzes erfolgt, d) worauf die Trerulfolle zusammen mit dem Schrumpfband abgewickelt wird Dabei kamin nach dem Entfernen des Schrumpfbandes und der Trennfolie der Erdungsbelag auf die Oberfläche der SpuLe aufgebracht werden. Man kann aber den Erdungsbelag auch schon vor dem Aufwickeln der Trennfolie bzw. des Schrumpfbandes auf die Oberfläche der Spule aufbringen. Epox: id or silicone resin was impregnated lmd / or during winding is coated with it b) and that thereupon a removable, air-permeable separating film and wound onto this with an air-permeable shrink tape c) and PRB the coil is then placed in a drying oven in which is Hardening of the synthetic resin takes place, d) whereupon the Trerulfolle together with the shrink tape The chimney is unwound after removing the shrink tape and the separating film the grounding layer can be applied to the surface of the coil. But you can the grounding surface even before the release film or the shrink tape is rolled up Apply to the surface of the coil.
Zusätzlich kann bei diesem Fall A des Verfahrens nach dem Aufwickeln der Trennfolie und des Schrumpfbandes eine Vakuumbehandlung der vorgefertigten Induktionsspule in einem Autoklaven durchgeführt werden und nach der Vakuumbehandlung ein Fluten des Autoklaven mit einem flüssigen Kunststoff, z. B.In addition, in this case, A of the process after winding the release film and the shrink tape a vacuum treatment of the prefabricated induction coil be carried out in an autoclave and flooding after the vacuum treatment the autoclave with a liquid plastic, e.g. B.
Epoxid- oder Silikonharz, mit anschließender herstellung des Vakuumausgleiches; ggf. kann dabei auch ein Überdruck auf die Oberfläche des flüssigen Kunststoffes gegeben werden.Epoxy or silicone resin, with subsequent creation of the vacuum equalization; if necessary, overpressure can also be applied to the surface of the liquid plastic are given.
Nach einer anderen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens (Fall B) kann die Herstellung der elektrischen Isolation der spannungsführenden Oberflächen der Induktionsspule so vorgenommen werden, dtlf3 a) die spanriungfUI1renden Oberflächen der Spulenwindungen mit einer Feinglimmerfolie umwickelt werden b) und danach eine Vakuumbehandlung der Spule in einem Autoklaven und dann ein Fluten des Autoklaven mit einem flüssigen Kunststoff, z. B. Epoxid- oder Silikonharz durchgeführt wird unddaß anschließend Vakuumausgleich hergestellt und ggf. ein Überdruck auf die Oberfläche des flüssigen Kunststoffes gegeben wird c) und die spule dann in einen Trockenofen eingebracht wird, in dem das Härten des Kunstharzes erfolgt.According to another embodiment of the method according to the invention (case B) can produce the electrical insulation of the live surfaces The induction coil can be made in such a way that a) the surfaces that are to be chipped of the coil windings are wrapped with a fine mica film b) and then one Vacuum treatment of the coil in one Autoclave and then a flooding the autoclave with a liquid plastic, e.g. B. carried out epoxy or silicone resin and that vacuum equalization is then established and, if necessary, an overpressure the surface of the liquid plastic is given c) and the coil then in a drying oven is introduced in which the curing of the synthetic resin takes place.
Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens nach B kann gleich nach dem Umwickeln der spannungsführenden Oberflächen der Spulenwindungen mit Feinglimmerfolie der Erdungsbelag auf die 5pule aufgebracht werden. Weiter kann auch in diesem Fall auf die mit Feinglimmerfolie umwickelten Spulenwindungen -bzw. auf die zusätzlich mit dem Erdungsbelag versehenen Spulenwindungen - eine abnehmbare, luftdurchlässige Trennfolie und au diese ein luftdurchlässiges Schrumpfband gewickelt werden und beide nach dem härten des Kunstharzes im Trockenofen wieder abgewickelt werden.In this embodiment of the method according to B can be immediately after wrapping the live surfaces of the coil windings with fine mica foil the grounding layer can be applied to the coil. Further can also in this case on the coil windings wrapped with fine mica foil -bzw. on the additional Coil turns provided with the grounding layer - a removable, air-permeable one Separating film and, on top of this, an air-permeable shrink tape wound and both are unwound again after the resin has hardened in the drying oven.
Nach einer Abwandlung des Verfahrens nach B kann erst nach dem Härten des Kunstharz es im Trockenofen bzw. nach dem Entfernen des ggf. aufgebrachten Schrumpfbandes und der Trennfolie der Erdungsbelag auf die Spule aufgebracht werden.According to a modification of the method according to B, it is only possible after hardening the synthetic resin in the drying oven or after removing any shrink tape that may have been applied and the separating film of the grounding layer are applied to the coil.
Im folgenden werden weitere Einzelheiten und Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 der Zeichnung erläutert.The following are further details and implementation options of the invention with reference to Figures 1 to 3 of the drawing.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß isolierten gleiter, Fig. 2 einen Vakuum-Induktions-Tiegelofen im Schnitt und Fig. 3 im größeren Maßstab einen Schnitt durch zwei Windungen der Induktionsspule.Fig. 1 shows a cross section through an insulated according to the invention glider, Fig. 2 a vacuum induction crucible furnace in section and Fig. 3 in a larger Scale a section through two turns of the induction coil.
In Fig. 1 ist mit 1 der zu isolierende Kupferleiter der Induktionsspule bezeichnet, dessen Innenraum 2 im Betrieb von Kühlwasser durchflossen wird. Bei der Durchführung des erfindungsgemtißen Verfahrens wird der Leiter 1 zunächst mit einer Isolation 3 aus einer Feinglimmerfolie umwandelt Als Trägerstoff für die Feinglimmerfolie kann z. B. Glasgewebe, Papier oder Vlies dienen.In Fig. 1, 1 is the copper conductor to be insulated of the induction coil denotes, the interior 2 of which is traversed by cooling water during operation. at When carrying out the method according to the invention, the conductor 1 is initially involved an insulation 3 converts from a fine mica film As a carrier for the fine mica film can, for. B. serve glass fabric, paper or fleece.
Die Feinglimmerfolie kann nach einer hier mit A bezeichneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schon vor dem Aufwickeln mit einem härtbaren Kunstharz z. B. Epoxid-oder Silikonharz getränkt sein und/oder beim Aufwickeln damit bestrichen werden. Als nächster Verfahrens schritt kann auf die mit der Feinglimmerfolie versehene Spule eine abnehmbare, luftdurchlässige, aus einem Kunststoff, z. B. Polypropylen bestehende Trennfolie 5 und auf diese ein luftdurchlässiges, ebenfalls aus einem Kunststoff, z. B. Terephthalsäureester bestehendes Schrumpfband 6 gewickelt werden. Danach wird die Spule in einen Trockenofen eingebracht, in dem das Härten des Kunstharzes erfolgt. Bei der Erwärmung zieht sich das Schrumpfband zusammen, wodurch eine Verdichtung der Isolation erfolgt, d. h. es wird Harz herausgepreßt, die Isolation wird dabei in ihrem Volumen kleiner, bzw. ihr verhältnismäßiger Glimmeranteil wird vergrößert. Eventuell in der Isoliermasse enthaltene unerwünschte Bufteinschltsse bzw. -bläschen werden dabei mit herausgepreßt.The fine mica film can according to an embodiment designated here with A of the method according to the invention even before winding with a curable synthetic resin z. B. epoxy or silicone resin soaked and / or coated with it when winding will. The next step in the process can be the one provided with the fine mica film Coil is a removable, air-permeable, made of a plastic, e.g. B. polypropylene existing separating film 5 and on this an air-permeable, also made of one Plastic, e.g. B. terephthalic acid ester existing shrink tape 6 are wound. After that, the coil is placed in a drying oven, in which the resin is hardened he follows. When heated, the shrink band contracts, creating a compression the isolation takes place, d. H. resin is pressed out, the insulation is thereby their volume is smaller or their relative mica content is increased. Any undesirable air pockets or bubbles contained in the insulating compound are pressed out with it.
Als weiterer Verfahrensschritt erfolgt das Abwickeln des Schrumpfbandes 6 durch Abwickeln der darunterliegenden Trennfolie 5. Die Trennfolie, die aus einem Material besteht, das nicht mit dem härtbaren Kunstharz verklebt, erleichtert dabei das Trennen bzw. Abwickeln des Schrumpfbandes von der eigentlichen Isolation 3. Auf diese Weise gelingt es, die Isolation so hochwertig (praktisch nur Glimmerband) und ihre Dicke so gering wie möglich zu halten, so daß der bei relativ starken Isolationen bestehenden Gefahr, nämlich der unzureichenden Wärmeabfuhr durch das Kühlwasser, erfolgreich begegnet wird.As a further process step, the shrink tape is unwound 6 by unwinding the underlying release film 5. The release film, which consists of a If there is material that does not stick to the curable resin, this makes it easier the separation or unwinding of the shrink tape from the actual insulation 3. In this way it is possible to achieve such high quality insulation (practically only mica tape) and to keep their thickness as small as possible, so that with relatively strong insulation existing risk, namely insufficient heat dissipation through the cooling water, is successfully met.
Als letzter Verfahrensschritt wird - bei diesem AusfUhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens - nach dem Entfernen des Schrumpfbandes 6 und der Trennfolie 5 der Erdungsbelag 12 auf die Oberfläche der Spule aufgebracht (vergl. auch Fig. 3). Dieser wird in solchen Abständen mit Erdpotential galvanisch verbunden, daß an keiner Stelle des Gesamtbelages elektrische Feldstärken auftreten können, die zu Glimmen ladungen führen. Für den Erdungsbelag wird zweckmäßigerweise eine Mischung einer aus Kunststoff, z. B. Epoxidharz oder Silikonharz bestehenden Bindemasse mit Ruß oder Graphit gewählt. Die Erdverbindungen werden mit dem Erdungsbelag mittels eines Klebers verbunden, der die gleiche Bindemasse wie der Erdungsbelag selbst enthält.The last step in the process is - in this exemplary embodiment of the method according to the invention - after removing the shrink band 6 and the Separating film 5 of the grounding layer 12 is applied to the surface of the coil (cf. even Fig. 3). This is at such intervals with earth potential galvanically connected so that no electrical field strengths anywhere on the entire surface can occur that lead to glowing charges. For the grounding it is advisable a mixture of a plastic, e.g. B. epoxy resin or silicone resin Binder with carbon black or graphite selected. The earth connections are made with the earth covering connected by means of an adhesive that has the same binding compound as the grounding layer contains itself.
In Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels könnt;e der Erdungsbelag nicht als letzter Vexlfahrensschritt, sondern noch vor dem Aufwickeln der Trennfolie bzw. des Schrumpfbandes auf die Oberfläche der Spule aufgebracht werden.In a modification of this exemplary embodiment, you can use the grounding layer not as the last step in the process, but before the release film is wound up or the shrink tape are applied to the surface of the coil.
Zusätzlich kann bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Aufwickeln der Trennfolie und des Schrumpfbandes eine Vakuumbehandlung der vorgefertigten Induktionsspule in einem Autoklaven durchgefIihrt werden. Gegebenenfalls kann nach der Vakuumbehandlung in den Autoklaven flüssiger Kunststoff, z. B. Epoxid- oder Silikonhars eingefüllt werden, so daß die Spule darin voll eingetaucht ist.In addition, in this embodiment of the method according to the invention a vacuum treatment after winding up the release film and the shrink tape the prefabricated induction coil can be carried out in an autoclave. Possibly can after the vacuum treatment in the autoclave liquid plastic, z. B. epoxy or silicone resins are filled in so that the coil is fully immersed therein.
Sodann wird soviel Zuluft eingelassen, daß Vakuumausgleich erfolgt. Dabei kann es zweckmäßig sein, einen gewissen, auf die Oberfläche des flüssigen Kunststoffes wirkenden Überdruck in dem Autoklaven herzustellen. Nach einer gewissen Verweilzeit wird die Spule aus dem Autoklaven herausgehoben und das flüssige Kunstharz abtropfen gelassen.Sufficient air is then let in to equalize the vacuum. It can be useful to apply a certain amount to the surface of the liquid Plastic acting to produce positive pressure in the autoclave. After a certain During the dwell time, the coil is lifted out of the autoclave and the liquid synthetic resin drained.
Nach einer anderen Ausführungsform (Fall B) des erfindungsgemäßen Verfahrens können die spannungs führenden Oberflächen der Induktionsspule mit einer Feinglimmerfolie umwickelt werden, die zum Unterschied von dem vorstehend beschriobenen Bespiel noch nicht mit Kunstharz getränkt ist und auf die auch während des Aufwickelns kein Kunstharz aufgestrichen wird. Es kann sich bei dieser Ausführungsform an das Aufwickeln der Feinglimmerfolie gleich- die Vakuumbehandlung der Spule in einem Autoklaven anschließen und weiter das Fluten des Autoklaven mit fliissigem Kunststoff, z. B. Epoxid- oder Sllikonharz, dann das Herstellen des Vakuumausgleiches, gegebenenfallcs eines Überdruckes auf die Oberfläche des flüssigen Kunststoffes und schließlich das Härten des Kunstharzes in einem Trockenofen Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Erdungsbelag gleich nach dem Umwickeln er Spulenwindungen mi Feinglimmerfolie aufgebracht werden Das Aufbringen des Erdungsbelages kann aber auch am Schluß, (1. h als letzter Verfahrensschritt vorgenommen werden.According to another embodiment (case B) of the invention The live surfaces of the induction coil can be processed with a method Fine mica film are wrapped, which differs from that described above Example is not yet impregnated with synthetic resin and on which also during winding no synthetic resin is painted on. In this embodiment, the Winding up the fine mica film - the vacuum treatment of the coil in one Connect the autoclave and continue flooding the Autoclave with liquid plastic, e.g. B. epoxy or silicone resin, then creating the vacuum equalization, possibly an overpressure on the surface of the liquid plastic and finally curing the resin in a drying oven in this embodiment of the method according to the invention, the grounding covering can be used immediately after wrapping he coil windings with fine mica foil are applied. The application of the grounding layer but can also be carried out at the end, (1.h as the last step in the process.
Auch bei dieser Ausbildung des Verfahrens (Fall B) können erforderlichenfalls das Schrumpfband 6 und die Trennfolie 5 sinngemäß Anwendung finden. Gegebenenfalls werden Trennfolie und Schrumpfband auf die mit Feinglimmerfolie umbandelte Spule - die wie gesagt, schon mit dem Erdungsbelag versehen sein karm - aufgebracht und nach dem Härten des Kunstharzes im Trockenofen wieder zusammen abgewickelt.Also with this training of the procedure (case B) can if necessary the shrink tape 6 and the release film 5 are used accordingly. Possibly release film and shrink tape are placed on the reel wrapped with fine mica film - which, as I said, can already be provided with the grounding layer - applied and unwound again after hardening of the synthetic resin in the drying oven.
Bei der Verfahrensform entsprechend dem Fall 13 kann in besonders vorteilhafter Weise die Feinglimmerfolie nach einer von der Isolationstechnik für elektrische Maschinen bekannten Welse vor dem Imprägnieren kurzzeitig mit einer Flüssigkeit oder ihrem Dampf in Berührung gebracht und einem Vorformungsvorgang unterworfen werden, wobei ihre endgültigen Abmessungen durch Ausdampfen der Flüssigkeit fixiert werden. Der Vorformungsvorgang kann entweder durch Aufbringen der schon erwähnten Trennfolie und des Schrumpfbandes erfolgen oder mit Hilfe von einfachen, leichten Hilfs- bzw. Preßvorrichtungen durchgeführt werden.In the case of the method according to case 13, in particular advantageously the fine mica film according to one of the insulation technology for electrical machines known catfish before being impregnated briefly with a Brought into contact with liquid or its vapor and a preforming process are subjected to their final dimensions by evaporation of the liquid be fixed. The preforming process can either be done by applying the already mentioned release film and the shrink tape or with the help of simple, light auxiliary or pressing devices are carried out.
Die bei der Beschreibung der Verfahrensmöglichkeiten A und B erwähnte Trennfolie 5 sowie das Schrumpfband 6 können entweder aus einem an sich schon luftdurchlässigen Material bestehen, die Luftdurchlässigkeit kann aber auch dadurch errelcht werden, daß die Trennfolie und das Schrumpfband mit eingestanzten Löchern versehen oder so gewickelt werden daß zwischen den einzelnen Windungen Stücken entstehen.The one mentioned in the description of process options A and B. Separating film 5 and the shrink tape 6 can either consist of an already air-permeable one Material, but air permeability can also be achieved by that the release film and the shrink tape are provided with punched holes or be wrapped so that pieces between the individual turns develop.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Schrumpfband besteht aus einem Kunststoff, z. B. Terephthalsäureester, die Trennfolie ebenfalls aus einem Kunststoff, z. B. Polypropylen.The shrink tape provided according to the invention consists of a plastic, z. B. terephthalic acid ester, the release film also made of a plastic, for. B. Polypropylene.
Die Fig. 2 zeigt einen Vakuum-Induktions-Tiegelofen mit einer erfindungsgemäß,wie vorbeschrieben, hergestellten Induktionsspule. Mit 7 ist der Vakuumkessel des Ofens bezeichnet, in dem sich der Tiegel 8 befindet. Die den Tiegel umschließende Induktionsspule ist mit 9, ihre Stromzu- bzw. Ableitungen sind mit 10 und die Stromdurchführung durch die Kesselwand ist mit 11 bezeichnet.Fig. 2 shows a vacuum induction crucible furnace with an inventive, such as described above, manufactured induction coil. With 7 is the vacuum chamber of the oven in which the crucible 8 is located. The induction coil surrounding the crucible is marked with 9, its power supply and discharge lines are marked with 10 and the power feedthrough is designated by 11 through the boiler wall.
Alle sonst nicht zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Konstruktionsteile und Einzelheiten sind der besseren Übersicht halber in der Zeichnung fortgelassen worden, Die Fig. 3 zeigt im größeren Maßstab ein Detail A der Fig. 2, nämlich einen Schnitt durch zwei nebeneinanderliegende Windungen der Induktionsspule 9. Es bedeutet dabei wieder 1 den zwecks Kühlung hohl ausgebildeten Leiter, 3 die gemäß der Erfindung aufgebrachte und bereits gehärtete Isolation, von welcher das Schrumpfband und die Trennfolie bereits abgenommen wurden. Mit 12 ist der auf die Spule aufgebrachte Erdungsbelag bezeichnet.All construction parts otherwise not required for an understanding of the invention and details are omitted from the drawing for the sake of clarity 3 shows, on a larger scale, a detail A of FIG. 2, namely one Section through two adjacent turns of the induction coil 9. It means again 1 the conductor, which is hollow for the purpose of cooling, 3 according to the invention applied and already hardened insulation, of which the shrink tape and the Release liner has already been removed. At 12 is the applied to the spool Referred to as grounding layer.
Mit dem Erdungsbelag 12 ist nicht nur die eigentliche Heizspule 9, sondern es sind damit auch ihre Stromzu- bzw. Ableitungen 10 versehen. Der Erdungsbelag ist dabei aus dem Vakuumkessel 7 des Ofens heraus bis an die Zuluft geführt; in der Fig. 2 etwa bis zu der mit 13 bezeichneten Stelle, so daß die zwischen dem Erdungsbelag und den geerdeten Konstruktionsteilen des Ofens bzw. des Vakuumkessels auftretenden Feldstärken an keiner Stelle unzulässige Werte annehmen können.With the grounding layer 12, not only is the actual heating coil 9, rather, their power supply and discharge lines 10 are also provided with them. The grounding surface is guided out of the vacuum tank 7 of the furnace to the supply air; in of Fig. 2 approximately up to the point indicated by 13, so that between the grounding surface and the earthed structural parts of the furnace or vacuum vessel Field strengths cannot assume impermissible values at any point.
Weiter sind alle eckigen und spitzen Potential führenden Teile des Ofens zur Vermeidung von Feldstärkenspitzen mit einer halbleitenden Masse geglättet.Next are all angular and pointed parts of the Oven smoothed with a semiconducting mass to avoid field strength peaks.
Die Erfindung sieht weiter vor, daß die spannungsführenden Teile des Ofens, insbes. die Spulenwindungen durch ihrem Profil angepaßte, Distanzstücke 14 (siehe Fig. 3) so auf Abstand gehalten sind, daß einerseits eine örtliche Reparatur und andererseits ein Austreten von Wasser aus der Tiegelkeramik möglich ist. Die Distanzstücke 14 können aus Metall, vorzugsweise Kupfer bestehen, so daß sie geerdet werden können.The invention further provides that the live parts of the Oven, especially the coil windings, spacers 14 adapted to their profile (see Fig. 3) are kept at a distance that on the one hand a local repair and on the other hand it is possible for water to escape from the ceramic crucible. the Spacers 14 can be made of metal, preferably copper, so that they are grounded can be.
Es können auch Distanzstücke aus Keramik oder Kunststoff Verwendung finden.Spacers made of ceramic or plastic can also be used Find.
Schließlich können zusätzlich zu den vorbeschriebenen Maßnahmen alle noch zum Glimmen neigenden Teile des Erdungsbelages und der Konstruktion bzw. der spannungsführenden Teile mit einer Isolation versehen werden, die aus einer Mischung von Silikonkautschuk oder Silikonharz oder Epoxidharz mit Glimmermehl besteht.Finally, in addition to the measures described above, all parts of the grounding covering and the construction or the Live parts are provided with an insulation made of a mixture consists of silicone rubber or silicone resin or epoxy resin with mica flour.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbes. sind noch verschiedene weitere Abwandlungen des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar. So könnten beispielsweise alle vorbeschriebenen Verfahrensformen auch ohne Anwendung der Trennfolie und des Schrumpfbandes durchgeführt werden.The present invention is not limited to the above-described embodiments limited. Esp. are still various other modifications of the invention Procedure conceivable. For example, all of the above-described procedural forms could can also be carried out without using the release film and the shrink tape.
Claims (26)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19681814927 DE1814927A1 (en) | 1968-12-16 | 1968-12-16 | Vacuum induction crucible furnace |
| JP10068069A JPS4836213B1 (en) | 1968-12-16 | 1969-12-16 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19681814927 DE1814927A1 (en) | 1968-12-16 | 1968-12-16 | Vacuum induction crucible furnace |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1814927A1 true DE1814927A1 (en) | 1970-06-25 |
Family
ID=5716357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19681814927 Pending DE1814927A1 (en) | 1968-12-16 | 1968-12-16 | Vacuum induction crucible furnace |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS4836213B1 (en) |
| DE (1) | DE1814927A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2335729A (en) * | 1998-03-26 | 1999-09-29 | Elmelin Plc | Induction furnace linings |
-
1968
- 1968-12-16 DE DE19681814927 patent/DE1814927A1/en active Pending
-
1969
- 1969-12-16 JP JP10068069A patent/JPS4836213B1/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2335729A (en) * | 1998-03-26 | 1999-09-29 | Elmelin Plc | Induction furnace linings |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS4836213B1 (en) | 1973-11-02 |
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