DE2042179B2 - Verfahren zur herstellung von schichtweise aufgebauten hohlkoerpern - Google Patents
Verfahren zur herstellung von schichtweise aufgebauten hohlkoerpernInfo
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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 (3)
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-
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