DE2041047A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Impraegnieren von Koerpern,insbesondere elektrische Wicklungen,mit haertbaren Giessharzmassen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Impraegnieren von Koerpern,insbesondere elektrische Wicklungen,mit haertbaren GiessharzmassenInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
O MÜNOHEN*, HH-BLE8TRAe8EflO 2ΩΑ1ΩΛΤ
CIBA AKTIENGESELLSCHAFT, BASEL (SCHWEIZ)
■ '■■ i
Case 6845/E :
Verfahren und Vorrichtung zum Imprägnieren von Körpern,
insbesondere elektrischen Wicklungen, mit härtbaren Giess- ^
harzmassen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum
Imprägnieren von Körpern, insbesondere elektrischen Wick- . lungen, mit härtbaren füllstoffhaltigen Giessharzmassen
in einer Giessform, in welche die Giessharzmasse unter Druck
eingebracht und bis zu ihrer Verfestigung unter Nachdruck gehalten wird, wobei zur Erzeugung des Druckes die Giessform
um eine ausserhalb des von ihr umschlossenen Volumens
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liegende Achse rotiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine hochreaktive, in ein bis sechzig Minuten gehärtet entformbare
Giessharzmasse verwendet wird, dass die Giessform mit dem darin befindlichen Körper auf eine die Härtungsreaktion auslösende Temperatur vorgewärmt wird, und dass
in Celsiusgraden gemessen die Einspeisungstemperatur der
Giessharzmasse um mindestens 1O# unterhalb der Giessformtemperatur
gewählt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht einwandfreie
Imprägnierung bei minimalen Pormbelegungszeiten. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht
darin, dass Giessharzmassen mit einem sehr hohen FUllstoffgehalt zu fehlerfreien Imprägnierungen verarbeitet
werden können. Infolge der Verwendung schnellhärtender Harz-Härtersysteme tritt dabei keine merkliche Sedimentation
auf. Selbstverständlich muss hierbei die Korngrösse des Füllstoffes kleiner als die Porengrösse des zu imprägnierenden
Teiles sein.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens. Diese Vorrichtung
umfasst einen rotierbaren Behälter für Giessharzmasse, an den zumindest eine mit derselben Geschwindigkeit rotierende
Giessform kommunizierend anschliessbar ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der rotierbare Behälter, die Giessformen
und die Kommunikation zwischen diesem Behälter und den Giessformen durch zwei rund um Aussparungen dicht zusammenspann-
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:λ- -■ ;; : ;: r >- :; 20Λ1047
bare Körper, insbesondere Scheiben gebildet ist, wobei
die Behältcraussparung im zentralen Bereich und die zur
Bildung oder Aufnahme der Gießformen vorgesehenen Ausiiparunren
I cr.üglieh der Rotationsachse rings um diese Be-.
li:il Ve rauf:· j arm./- angeordnet und mit ihr durch Kanäle verbund« η sii.d.
■Irr« fcügendon-wir die Erfindung anhand der Zeichnung,
tel.'·; :cl:?v.f ire näher erläutert; es zeigen: . g
Kirr. 1* eitit' Gesamtdarstellung eines Aucführungsbeispleles
dei· rrfindungsgemässen Vorrichtung
in Seitenansicht, Fir,. ? -einen Schnitt' lä'r.gs der Linie II - II durch
den mit. 1 ■Le-.oich-neten Teil der Fig. 1 und
Fig. > einen Schnitt lär.c's der Linie III - III durch
den mit 1 bezeichneten Teil der Fig. 1.
]n: dargestellten Aucführunt'sbeirpiel sii.d der rotierbare
Behälter und die Giessforinen in dem in Fig. 1 mit 1 be- d
zeichneten Teil enthalten. Dicrer Teil sitzt drehfest auf einer
mit einstellbarer Drehzahl ar.Lr eibbare η Welle 2, die ihrerseits
in einem Gestell 5 drehbar gelagert ist. Der Teil 1 durchläuft
bfi seiner Rotation eine durch Gasbrenner 1I gebildete
Heizvorrichtung.
Gemäss den Fig. 2 und .5 besteht der Teil 1 (Fig. 1)
aus zwei im wesentlichen spiegelbildlich gleichen Scheiben 5a
und 5b, welche in einer durch Positionierungsbolzen 6 festgelegten
Lage mittels Sehrauben 7 dicht zusammenspannbar sind.
109809/184 3 BAD ORIGINAL
Die beiden Scheiben 5a und 5b sind in ihrem zentralen
Bereich mit Aussparungen 8a bzw. 8b versehen. Rund um die zentrale Aussparung 8a bzw. 8b sind in jeder Scheibe weitere
Aussparungen angeordnet, in welche Giessformhälften 9a, 10a
bzw. 9b, 10b eingesetzt sind, wobei je zwei dieser Giessformhälften bei zusammengespannten Scheiben eine komplette Giessform
9 bzw. 10 bilden. Die zentralen Aussparungen 8a bzw. 8b der Scheiben 5a bzw. 5b bilden bei zusammengespannten
Scheiben eine Kammer 8, in welche von ausseri durch eine Bohrung 11 Giessharzmasse und/oder ein Druckmittel applizierbar
ist. Jede der Giessformen 9> 10 steht mit der Kammer 8 über mindestens einen Kanal 12 in Verbindung.
Im dargestellten Ausführungsbeiiipiel sind die beiden
Körper, welche zusammengespannt den GicGsmassebehälter
bilden und die Giessformen einschlicssen durch kreisrunde
Scheiben (5a und 5b) gebildet und um eine horizontale Achse (2) rotierbar. Selbstverständlich können die beiden
Körper auch anders geformt und/oder um eine vertikale Achse rotierbar sein. Die Giessformen sind darstellungcgemäss
durch Einsätze (Giessformhälften 9a/9b, lOa/lOb) gebildet.
In gewissen Fällen kann auf solche Einsätze verzichtet werden und es können die Aussparungen selbst zur unmittelbaren
Aufnahme der zu Imprägnierenden Gegenstände ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass bei achssymmetrischen
Giessformen die Giessformachsen zumindest angenähert senkrecht zur Rotationsachse (2) des Systems stehen. Durch diese
109809/18A3 BAD ORIGINAL
Anordnung wird sichergestellt, dass durch die Imprägnierung keine dynamischen Unwuchten (bezüglich der Symmetrieachse)
erzeugt werden, was insbesondere beim Imprägnieren von
elektrischen Rotoren wichtig ist.
In der in den Figuren dargestellten neuartigen
Vorrichtung gelangt das erfindungsgemässe Verfahren wie
folgt zur Durchführung.
Bei getrennten Scheiben 5a, 5b werden zunächst g
die zu imprägnierenden Gegenstände in die Giessformen 9*
10 usw. eingesetzt (Pig. 2) und die Scheiben zusammengespannt. Die Fixierung der Scheibe 5b an der Antriebswelle
2 kann vor oder nach dem Zusammenspannen erfolgen. Nachdem die Scheiben 5a und 5t>
zusammengespannt und auf der Antriebswelle 2 (Fig. 1) fixiert sind werden sie bei angezündetem
Gasbrenner 4 durch Einschalten des Antriebes
solange rotiert bis die gewünschte Glessformtemperatur erreicht ist. Anschliessend wird durch die Bohrung 11 der ^
Scheibe 5a das zur Imprägnierung erforderliche Quantum
Giessharzmasse durch die Bohrung 11 in die Kammer 8 eingefüllt. Für diesen Einfüllvorgang kann die Rotation und Heizung kurzfristig unterbrochen werden; vorzugsweise wird
' jedoch mit ununterbrochener Rotation und Heizung gearbeitet.
Die durch die Rotation bewirkten Zentrifugalkräfte befördern die Giessharzmasse aus der Kammer 8 durch die
Kanäle 12 in die Giessformen bzw. die zu imprägnierenden Körper. Zur Erzeugung des erforderlichen Nachdruckes wird
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vorzugsweise die Rotation bis zur Verfestigung der Giessharzmasse
fortgesetzt. Es ist aber auch möglich, die Rotation vorher zu beenden und den Nachdruck durch Einspeisung
eines Druckmittels über die Bohrung 11 zu erzeugen.
Im folgenden werden vier Beispiele für Imprägnierungen von Rotoren elektrischer Maschinen in der in der
Zeichnung dargestellten Vorrichtung gegeben:
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In 750 Gew.Teilen eines bei Raumtemperatur festen
Polyglycidyläther-Harzes mit einem Epoxydgehalt von 2,6 Epoxydäquivalenten pro kg, hergestellt durch Umsetzung Von
Epichlorhydrin mit Bis - (4 - hydroxyphenol) - dimethylmethan
in Gegenwart von Alkali, wurden bei 120 - I)O0C
Gew.Teile des unter dem Handelsnamen Quarzmehl K 8
erhältlichen mineralischen Füllstoffes zugemischt und unter Wasserstrahlvakuum entlüftet. Nach Zugabe von 225
Gew.Tellon Phthalsäureanhydrid, 10 Gew.Teilen, isomerisierte
Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid, 0,33 - 0,66 Gew.
Teilen. Eenzyldimethylamin und 0,39 - 0 Gew.Teilen Tetrabytyltitanat
wurde nochmals kurz evakuiert.
Die so erhaltene Vergussmasse wurde mit einer
Temperatur von 120 - 1300C in die Kammer 8 der im Bereich
der Giessformen auf l60°C aufgeheizte Anordnung gemäss
mit 500 U/min Zeichnung bei eingeschalteter Rotation/tnit eingefüllt.
Bereits nach 10 Minuten konnte die Rotation abgestellt
und entformt werden.
BAD ORtGtNAL 109809/1843
In 640 Gew.Teilen eines bei Raumtemperatur flüssigen
Polyglycidylaetherharzes mit einem Epoxydgehalt von 5>4
Epoxydaequivalenten pro kg und einer Viskosität von ca. 1O1OOO cP, gemessen bei 25 C (hergestellt durch Umsetzung
von Epichlorhydrin mit Bis - (4-hydroxyphenyl) - dimethylmethan)
wurden bei 40 - 50°C l60 Teile Dibutylphthalat
und 1200 Gew.Teile des unter dem Handelsnamen DT 080 der
CIBA A.G. Basel erhältlichen Aluminiumoxydtrihydrats zugemischt.
Es wurde sodann unter Wasserstrahl-Vakuum entlüftet und mit 6o Teilen Triäthylentetramin als Härtungsmittel vermischt und wiederum kurz evakuiert.
Die so erhaltene Giessharzmischung wurde mit einer Temperatur von 40 - 50 C in die Kammer 8 der im Bereich der
.Giessformen auf 90 C vorgewärmte Anordnung gemäss Zeichnung
bei eingeschalteter Rotation mit 300 U/min eingefüllt.
Bereits nach 10 Minuten konnte die Rotation abgestellt und entformt werden.
109809/1843 bad original
In 575 Teilen eines bei Raumtemperatur flüssigen
5*4-TetrahydrophthalatsMurediglycidylesters mit einem Epo~
xidgehalt von.6,3 - 0,5 Epoxydäquivalenten pro kg und einer
Viskosität bei-25°C von 450 - 550 cP wurden bei 80 - 90°C
575 öew-Teile Hexahydrophthalsäureanhydrid als Härtungs-
■ ■ ■ ■ ■ ■■ :
mittel und I650 Gew.Teile des im Beispiel 2 beschriebenen
Aluminiumoxydtrihydrates als Füllstoff zugesetzt und während
10 Minuten am Wasserstrahlvakuum entlüftet. Dann wurden als
Beschleuniger 25 GewvTeile einer Mischung, bestehend aus 21
Gew.Teilen eins Natriumalkoholates, das durch Auflösen von
0,82 Teilen Natrium-Metall bei 120°C in 100 Teilen 2,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpentan
hergestellt wird, und 2 Gew.Teilen Benzyldimethylamin beigefügt, kurz unter Wasserstrahlvakuum
entlüftet und mit einer Temperatur von 80 - 9ö°C
in die die Kammer 8 der im Bereich der Giessformen auf 157°C erwärmte Anordnung gemäss Zeichnung hei eingeschalteter
Rotation mit 500 U/min eingefüllt. Bereits nach 5 Minuten
konnte die Rotation abgeschaltet und entformt werden.
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In 350 Gew. Teilen eines bei Raumtemperatur flüssigen
3-(3', 4'-Epoxyclohexyl)-2,4-dioxaspiro (5,5)-9, 10-epoxyundecan
mit einen Epoxidgehalt von 6,2 Epoxidaequivalenten pro kg und einer Viskosität bei 25°C von 2001OOO cP. wurden
bei 85 - 95°C 330 Gew. Teile Hexahydrophtalsäureanhydrid
als Härtungsmittel und I500 Gew. Teile des in Beispiel 2
beschriebenen Aluminoxydtrihydrates zugesetzt und vermischt. Anschliessend wurden 21 Gew. Teile des im Beispiel 3 beschriebenen
Beschleunigers zugemischt und in die auf l40 C
erwärmte, im Beispiel 1 beschriebene Form vergossen und unter Nachdruck (1 kg/cm ) ausgehärtet.
Die so erhaltene Vergussmasse wurde mit einer Temperatur von 80 C in die Kammer der im Bereich der Giessformen
auf I50 C aufgeheizte Anordnung gemäss Zeichnung bei
eingeschalteter Rotation mit 300 U/min eingefüllt. Die Rotation wurde unmittelbar nach Abschluss des Einfüllvorganges
abgeschaltet und an der Einfüllöffnung ein Ueberdruck von ca. 1 kg/cm ausgesetzt. Bereits nach 10 Minuten
konnte der Ueberdruck abgeschaltet und entformt werden.
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Die gemäss den Beispielen 1 bis 4 hergestellten
Imprägnierungen waren in jeder Weise einwandfrei; sie wiesen insbesondere keine feststellbaren Hohlräume auf.
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Claims (1)
- PatentansprücheVerfahren zum Imprägnieren von Körpern, insbesondere elektrischen Wicklungen, mit härtbaren füllstoffhaltigeri Giessharzmassen in einer Giessform, in welche die Giessharzmasse unter Druck eingebracht und bis zu ihrer Verfestigung unter Nachdruck gehalten wird, wobei zur Erzeugung des Druckes die Giessform um eine ausserhalb des von ihr umschlossenen Volumens liegende Achse rotiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine hochreaktive, in ein bis sechzig Minuten gehärtet entformbare Giessharzmasöe verwendet wird, dass die Giessform mit dem darin befindlichen Körper auf eine die Hartungsreaktion auslösende Temperatur vorgewärmt wird, und dass in Celsiusgraden gemessen die Einspeisungstemperatur der Giessharzmasse um mindestens unterhalb der Giessformtemperatur gewählt wird.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen achssymmetrische Giessformen so angeordnet werden, dass ihre Symmetrieachsen senkrecht zur Rotationsachse stehen.3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem rotierbaren Behälter für Giessharzmasse, an den zumindest eine mit derselben Geschwindigkeit rotierende Giessform kommunizierend anschliessbar109809/1843'^■■■■■,■-■■V ■■■■'■■■-::-ist, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierbare Behälter, die Giessformen und die Kommunikation zwischen diesem Behälter und den Giessformen durch zwei rund um Aussparungen dicht zusammenspannbare Körper, insbesondere Scheiben (5a* 5b) gebildet ist, wobei die Behälteraussparungen im zentralen Bereich und die zur Bildung oder Aufnahme der Giessformen vorgesehenen Aussparungen bezüglich der Rotationsachse (R) rings um diese Behälteraussparung angeordnetund mit ihr durch Kanäle verbunden sind»2T. Vorrichtung nach Anspruch >, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessformaussparungen im wesentlichen achssymmetrisch geformt und so in den Körpern angeordnet sind, dass ihre Symmetrieachsen (S) senkrecht zur Rotationsachse (R) stehen.5· Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn-'zelchnet, dass in den Giessformaussparungen Glessformein- a Sätze (9, 10) fixierbar sind.6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessformeinsätze (9, 10) im wesentlichen achssymmetrisch geformt und längs einem aehsparalle-Ieη Schnitt zweigeteilt sind, wobei jeder dieser Giessformeinsätze so angeordnet ist, dass seine Symmetrieachse (S) senkrecht zur Rotationsachse (R) steht und der eine Teil (9a bzw. 10a) des Giessformeinsatzes (9 bzw, 10) im einen109809/1843und der andere Teil (9b bzw. 10b) im anderen Körper fixierbar ist.109809/1843
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