DE2042179B2

DE2042179B2 - Verfahren zur herstellung von schichtweise aufgebauten hohlkoerpern

Info

Publication number: DE2042179B2
Application number: DE19702042179
Authority: DE
Inventors: Herbert Mutschellen; Ehrensperger Carl-Peter Kloten; Schreiber (Schweiz)
Original assignee: Micafil AG, Zürich (Schweiz)
Priority date: 1970-08-25
Filing date: 1970-08-25
Publication date: 1972-10-19
Also published as: GB1348432A; CH526843A; FR2103495A1; DE2042179A1; FR2103495B1; DE2042179C3

Description

sem Grunde wird nach der schweizerischen Patentschrift 305 231 tür die Herstellung von Kondensatordurchführungen auch nicht mit einer Sedimentation von Graphit oder anderen elektrisch leitenden Materialien gearbeitet, sondern m*.n bestreicht die Innen- flächen der jeweils fertigen Schicht mit Graphit und schleudert erst anschließend die nächst« Gießharzschicht auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Beseitigung der nach den bekannten Verfahren auftretenden Nachteile der unvollständigen Anlagerung elektrisch leitfähiger Zusätze zu Gießharzmaterialien bei Schleudergußverfahren durch eine besondere Auswahl der Material- und Verfahrensparameter. Insbesondere soll die Erfindung die Ausbildung von relativ dünnen elektrisch leitenden Schichten mit scharfer Abgrenzung gegen das Gießharzmatenal erlauben

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von schichtweise aufgebauter Hohlkörpern aus Gießharz nach dem Schleudergießverfahren, bei Jem /ur Erzeugung von jeweils zwei Schichten unterschiedlicher elektrischer Beschaffenheit dem Gießharz feste, pulverförmige Stoffe mit \om Gießharz abweichenden spezifischem Gewicht und elektrischen Eigenschaften zugegeben weiden und bei dem sich un- as ler dem Einfluß der Zentrifugalkraft die im Gießharz eingelagerten festen Stoffe an einer Grenzfläche zu einer Schicht ansammeln, erfindungsgemäß £?löst durch die Anwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von Hochspannungskondensatordurchführungen. deren Potentialsteuereinlagen in an sich bekannter Weise durch Zugabe der festen, pulvcrförmigen Stoffe in Form elektrisch leitender Materialien zum Gießharz hergestellt werden, wobei die Ko..lgröße der pulverförmigen Stoffe, die Viskosität des Gießharzes und die jchleuderdrehzahl so aufeinander abgestimmt sind, daß sich die pulverförmigen Stoffe als dünne leitende Schichten an einer Grenzfläche der Gießharzschicht unter so vollständiger Trennung von der Gießharzschicht anlagern, daß deren Isolationseigenschaften nicht durch Reste der pul\ erförmigen Stoffe verschlechtert werden.

Unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft bildet dieses Material scharf abgegrenzte, zylinderförmige, leitfähige Schichten, d>e sich bei sedimentierendem Material jeweils an der Grenzfläche mit der vorhergehend eingebrachten und gehärteten Harzschicht befinden. Bei aufschwimmendem Material bilden sich die Leitschichten an der Oberfläche der neuen Harzschicht. Dadurch läßt sich der Durchmesser der Leitschichten genau dimensionieren.

Die Länge der Leitschichten kann durch nachträgliches mechanisches Abarbeiten des gehärteten Schleudergießlings, z. B. durch Abdrehen, eingestellt werden. Es ist auch möglich, den Durchführungskörper in einer konischen oder treppenförmig abgestuften Form zu schleudern. In diesem Fall müssen nach dem Entformen nur t.och die an der Oberfläche befindlichen Rest des leitfähigen Materials entfernt werden, um einen fertig dimensionierten Durchführungskörper zu erhalten.

In beiden Fällen entstehen Durchführungskörper mit offen liegenden Enden der Leitschichten. Für Anwendungen, bei denen dieser Umstand einen Nachteil darstellt, können die Durchführungskörper nach der mechanischen Bearbeitung mit einer Harzschicht durch Lackieren, Beschichten oder Eingießen überzoeen bzw. in einen äußeren Isolator eingeossen werden.

Durch die Beschichtung mit einem Harz mit einer anderen Dielektrizüätskonstaßten als der des geschleuderten Durchführungskörpers können die elektrischen Felder an den Enden der Leitschichten in günstiger Weise modifiziert werden. Bei der Verwendung rasch sedimentierender leirjä-

higer, pulverförmiger Zusätze kann die Länge der Leitschichten auch wie in der Abbildung dargestellt, dadurch begrenzt werden, daß das das leiifähige Material enthaltende Harz in das Innere der rotierenden Schleuderform 1 geleitet wird, wobei die öffnung 6 der Zuführungsleitung 5 über die Länge der vorgesehenen Leitschicht zwischen 7 und 8 bewegt wird. Bei diesem Vorgehen wird der leitfähige Zusatz sofort nach dem Einbringen an der Zulaufstelle nach außen an die Oberfläche der vorhergehend gehärteten Harzseh:<.hten 2 geschleudert, während das reine Harz sich auf der ganzen Oberfläche · erteil'«. Die Schärfe der Leitschichtenränder kann noc"*. dadurch verbessert werden, daß gleichzeitig mit dem das elektrisch leitende Material enthaltende Harz durch die Zuleitungen 9 und 10 an den Stellen außerhalb der Leitschicht Harz ohne leitfähiges Material zugeführt wird. Die vorhergehend eingebrachten Leitschichten sind in der Abbildung durch die Nummern 3 und 4 gekennzeichnet.

Bei einem Aufb.ui des Durchführung^körpers aus Schichten mit verschiedener Dielektrizitätskonstante läßt sich das elektrische Feld zusätzlich steuern. So kann man für die Schichten, in denen eine höhere Feldstärke auftritt. Harze mit entsprechend erhöhter Dielektrizitätskonstante verwenden. Eine günstige Feldverteilung wird auch erreicht, wenn die Leitschichten in Harzschichten mit höherer Dielektrizitätskonstante eingebettet sind, was sich durch entsprechenden schichtweisen Aufbau ohne Schwierigkeit erreichen läßt. Eine Schicht mit hoher Dielektrizitätskonstante auf der Innenseite der Leitschichten läßt sich in einfachst?! Weise durch Zugabe eines langsamer als das elektrisch leitende Pulver sedimentierenden Materials mit hoher Dielektrizitätskonstante zum Harz erhalten, wie z. B. Titandioxid.

Als Harze für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich alle elektrisch genügend festen flüssigen oder schmelzbaren, härtbaren Harze mit nicht zu hoher Viskosität, so z. B. Epoxyharze, ungesättigte Polyesterharze, Polyurethanharze, härtbare Kohlenwasserstoffharze, Dic'lylphthalatharze, Phenol- und MeI-amin-^-ießharze. Auch monomere, durch Polymerisation oder Polyaddition härtbare Verbindungen sind geeignet. Diese sind besonders dann von Vorteil, wenn die durch Sedimentation des pulverförmigen, elektrisch leitfähigen Materials entstehenden Leitschichten in ihrer Länge dadurch begrenzt werden, daß das leitfähiges Material enthaltende Harz in das Innere der rotierenden Schleuderform geleitet wird, wobei die öffnung der Zuführungsleitung nur über die Länge der Leitschicht in Axialrichtung bewegt wird.

Als pulverförmiges, sedimentierendes, elektrisch leitfähiges Material können insbesondere Metall- und Graphitpulver verwendet werden. Auch metallisierte Nichtleiterpulver sind geeignet. Ferner eignen sich Metall- oder Halbleiter-Whiskers, sofern deren Länge noch kurz genug ist, daß keine Verfilzung eintritt. Leichtere, unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft aufschwimmende Materialien werden erhalten durch Mc-•allisitiung von Mikrohohlkugel aus Glas oder

Kunststoff oder von spezifisch leichten, pulverförmigen Substanzen. Bei Beachtung der erforderlichen Vorkehrungen können hierfür auch Dispersionen der spezifisch leichten Alkalimetalle verwendet werden.

Des Verfahren soll durch das folgende Beispiel erläutert werden:

Als Gießharz dient ein warmhärtendes Polyesterharz mit einer Viskosität von 200 cP bei 25° C mit einem Zusatz von 2°/o Graphitpulver. In einer rohrförmigen Schleuderform mit einem Durchmesser von 85 mm und einer Länge von 460 mm wird bei einer Tourenzahl von 2200 U/min zunächst eine Schicht von 6,5 mm Dicke aus Reinharz ohne Graphitzusatz durch Einbringen von 900 g Harz und Härten bei 100° C hergestellt. Sodann werden nacheinander folgende Mengen graphithaltiges Harz eingebracht und jeweils 30 min bei 100° C gehärtet: 209, 233. 245, 242,235,213, 190, 164 und 100 g.

Anschließend wird der Körper noch 24 Stunden bei 120° C nachgehärtet und entformt. Danach wird als Leiter ein Kupferrohr mit einem Durchmesser von 28 mm mittels eines Epoxyharzes in die Bohrung eingebettet und mit der innersten Leitschicht elektrisch verbunden. In der Mitte des Körpers wird ein Flansch

ίο aufgeklebt und mit der äußersten Leitschicht verbunden. Der Durchführungskörper wird konisch so abgedreht, daß die innerste Leitschicht eine Länge von 430 mm und die äußerste eine Länge von 130 mm aufweist. Der Flächenwiderstand der Leitschichten beträgt 0,3 bis 1 kOhm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 ° 2 reines Gießharz und mit Zusätzen elektrisch leitfähi- Patentansprüche: gen Materials leitend gemachtes Gießharz schichtweise nach jeweiliger Verfestigung der vorausgehen-

1. Verfahren zur Herstellung von schichtweise den Schicht auszubilden. Gegenüber ebenfalls beaufgebauten Hohlkörpern aus Gießharz nach dem 5 kannten Schleudergußverfahren, bei denen nur ein Schleudergießverfahren, bei dem zur Erzeugung reines Gießharz verwendet wird und nach jeder Ausvon jeweils zwei Schichten unterschiedlicher elek- bildung einer Schicht die rotierende Schiruderform trischer Beschaffenheit dem Gießharz feste, pul- angehalten wird, die Schicht mit einem Graphitüberverförmige Stoffe mit vom Gießharz abweichen- zug bestrichen wird und die Schleuderform erneut den spezifischem Gewicht und elektrischen Eigen- io zum Einbringen der nächsten reinen Gießharzschicht schäften zugegeben werden und bei dem sich unter in Rotation versetzt wird, braucht bei dem vorbedem Einfluß der Zentrifugalkraft die im Gießharz schriebenen Verfahren die Schleuderform nicht stilleingelagerten festen Stoffe an einer Grenzfläche gesetzt zu werden, sondern kann fortlaufend rotieren, zu einer Schicht ansammeln, gekenn ζ eich- Dadurch wird zwar das Herstellungsverfahren vereinnet durch die Anwendung dieses Verfahrens 15 facht, jedoch lassen sich die leitenden Schichten nicht zut Herstellung von Hochspannungskondensator- so dünn ausbilden, wie es beim Bestreiche.! mit Gradurchführungen, deren Potentialsteuereinlagen phit oder anderem leitenden Material der Fall ist, da in an sich bekannter Weise durch Zugabe der eine Schleudergußschicht aus Gießharz sich einigerfesten, pulverförmigen Stoffe in Form elektrisch maßen fehlerfrei nur mit einer minimalen Wandstärke leitender Materialien zum Gießharz hergestellt 20 von etwa 1 mm herstellen läßt. Bei einer vorgegebewerden, wobei die Korngröße der pulverförmigen nen Wandstärke der fertigen Durchführung läßt sich S'offe, die Viskosität des Gießharzes und die daher nur eine relativ geringe Zahl von leitenden Schleuderdrehzahl so aufeinander abgestimmt Schichten in den Gußkörper einbauen. Aus der gesind, daß sich die pulverförmigen Stoffe als dünne nannten Auslegestrift ist es ferner bekannt, den fertileitende Schichten an einer Grenzfläche der Gieß- 25 gen Schleudergußkörper durch stufenweises oder konharzschicht unter so vollständiger Trennung von tinuierliches Abdrehen an den Enden zu verjüngen der Gießharzschicht anlagern, daß deren Isola- und auf diese Weise zum Zwecke einer bestimmten tionseigenschaii^n nicht durch Reste der pulver- Potentialausbildung Teile der leitenden Schichten zu förmigen Stoffe verschlechtert werden. entfernen. Anschließend können die so bearbeiteten

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 Enden des Isolierkörpers mit einem durch Tauchen, kennzeichnet, daß die durch An' igerung der pul- Spritzen oder Angießen hergestellten Kunstharzüberverförmigen, elektrisch leitfähigen Stoffe entste- zug versehen werden.

henden leitenden Schichten in ihrer Länge da- Aus der schweizerischen Patentschrift 305 231 ist durch begrenzt werden, daß das die leitfähigen ferner ein Schleudergießverfahren zur Herstellung Stoffe enthaltende Harz in das Innere einer rotie- 35 von Rohrkörpern bekannt, bei dem einzelne Radialrenden Schleuderform geleitet wird und daß die bereiche des Isolierkörpers mit unterschiedlicher Diöffnunp der Zuführungsleitung während der Zu- elektrizitätskonstante ausgebildet werden können, ingabe der pulverförmigen Stoffe über die ganze dem man für diese Radialbereiche Materialien mit unLänge der auszubildenden leitenden Schicht, nicht terschiedlichen spezifischen Gewichten verwendet, jedoch darüber hinaus, in Axialrichtung bewegt ₄₀ die sich beim Schleudervorgang entsprechend unterwird, schiedlich absetzen. Auf diese Weise läßt sich ein be-

3. Verfahren zur Herstellung von Durchführun- stimmtes Dielektrizitätsprofil im Schleudergußkörper gen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge- erreichen, über welches sich die Feldlinienverteilung kennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem die elek- beeinflussen läßt. Für die Herstellung von Kondensatrisch leitenden Stoffe enthaltenden Harz an Stel- ₄₅ tordurchführungen mit elektrisch leitenden Einlagelen außerhalb der leitenden Schichten ein Harz schichten sieht diese Patentschrift ein Bestreichen der ohne Zusatz leitender Stoffe zugeführt wird. jeweils beim Schleuderguß gebildeten inneren Oberfläche des Hohlkörpers mit Graphit vor, ehe die nä :hste Kunstharzlage eingebracht wird.

50 Mit den bekannten Verfahren läßt sich im allgemeinen jedoch nur eine relativ unvollständige Trennung der mit Zusätzen versehenen und der reinen Gießharzschichten erreichen. Für die Ausbildung von

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Schichten mit unterschiedlicher Dielektrizitätskon-

lung von schichtweise aufgebauten Hohlkörpern aus 55 staute ist dies n^;cht von besonderer Bedeutung, da

Gießharz nach dtrm Schleudergießverfahren, bei dem diese Schichten ohnehin eine relativ große Dicke ha-

zur Erzeugung von jeweils zwei Schichten unter- ben müssen, wenn sie in der gewünschten Weise wirk-

schiedlicher elektrischer Beschaffenheit dem Gieß- sam werden sollen. Besteht jedoch die Forderung

harz feste, pulverförmige Stoffe mit vom Gießharz ab- nach einer Ausbildung möglichst dünner, und zwar

weichendem spezifischem Gewicht und elektrischen 60 leitender, Schichten mit scharfer Abgrenzung gegen-

Eigenschaften zugegeben werden und bei dem sich un- über dem nichtleitenden Material, so sind die aus dem

ter dem Einfluß der Zentrifugalkraft die im Gießharz Stande der Technik bekannten Verfahren nicht

eingelagpiten festen Stoffe an einer Grenzfläche zu brauchbar, da infolge der unvollständigen Trennung

einer Schicht ansammeln. des Zusatzmaterials vom Gießharz bei der Anlage-

Zur Herstellung von mit Kondensatoreneinlagen 65 rung normalerweise noch soviel Zusatzmaterial in der

versehenen Durchführungen aus härtbarem Kunst- Gießharzschicht verbleibt, welches sich nicht anla-

stoff ist es bekannt (deutsche Auslegeschrift gert, daß die Isoliereigenschaften der Gießharzschicht

Ι-Ί5 491), im Schleudergußverfahren abwechselnd in unzulässiger Weise verschlechtert werden. Aus die-