DE2309825C2

DE2309825C2 - Durchführung in Metall-Glas-Einschmelztechnik

Info

Publication number: DE2309825C2
Application number: DE2309825A
Authority: DE
Inventors: George William Brandt; Joe Thomas Tyler Tex. Hague
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Trane Cac Inc (eine Gesellschaft Ndgesd Staat
Priority date: 1972-03-02
Filing date: 1973-02-28
Publication date: 1982-08-12
Also published as: FR2174172B1; DE2309825A1; US3721948A; JPS5528400B2; FR2174172A1; JPS48100689A

Description

a) ein rohrförmiger Isolierzylinder (18) auf dem Boden (8) des Metallkörpers (7) angeordnet ist,

b) im Innern des Isolierzylinders (18) jeweils die einzelnen Durchführungsleiter (4, 5, 6) im Abstand umgebende Isolierhülsen (16) angeordnet sind, die ebenfalls den Boden (8) des Metallkörpers (7) berühren, und

c) zur Befestigung des Isolierzylinders (18) und der Isolierhülsen (16) an den Durchführungsieitern (4,5,6) eine in den Isolierzylinder (18) und in die Isplierhülsen (16) eingebrachte Schicht (17) aus härtbarem Kunstharz vorgesehen ist, die die Glasisolierkörper (14,15) hinreichend bedeckt

2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülsen (16) jeweils an den Oberflächen der benachbarten Hülsen (16) und dem Isolierzylinder (18) anliegen.

J. Durchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fest in den rohrförmigen Isolierzylinder (18) eingefügten Isolierhülsen (16) flexibel sind.

4. Durchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff für den Zylinder (18) und die Hülsen (16) aus einem Kunstharzmaterial, wie z. B. aus Polyäthylen-Teraphthalat, und die Schicht (17) aus Epoxydharz besteht

5. Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierzylinder (18) im Abstand von der Seitenwand (9) des Metallkörpers (7) angeordnet ist.

Glasperlen der Durchführung abgelagert werden. Die Ablagerung dieser Teilchen auf der Glasoberfläche der Durchführung kann ein solches Ausmaß annehmen, daß zwischen den Durchführungsleitern ein elektrischer Leitungsweg hergestellt wird, der zu einem Kurzschluß und damit zum Ausfall der ganzen Verdichtereinheit führ L Außerdem können andere in der Kühleinrichtung enthaltene Verunreinigungen, beispielsweise Feuchtigkeit und säurehaltige Bestandteile, etwa Halogensäuren,

ίο die von einer teilweisen Zersetzung des als Kühlmittel dienenden halogenierten Kohlenwasserstoffes herrühren, die Oberfläche der Glasisolierkörper der Durchführung angreifen und damit entweder einen Defekt der Durchführung hervorrufen oder aber das Entstehen eines solchen Defektes zumindest fördern.

Um ein Schadhaftwerden der Durchführung durch Beeinträchtigung oder Zerstörung der Glasisolierkörper zu verhindern, ist es aus der US-PS 35 51 191 bekannt, zumindest die Glasisolierkörper oder die

Durchführungsleiter mit einem resistenten Überzug aus einem Epoxy-Kunstharz zu überziehen. Obwohl ein solcher Überzug die Glasoberfläche schützt und deren Beeinträchtigung durch Säureeinwirkung verhindert, kann er die Gefahr des Auftretens von Kurzschlußbrükken zwischen den Durchführungsleitern nicht wesentlich verringern. Er verhindert auch nicht, daß metallische Teilchen in die Nähe der Durchführungsleiter angezogen werden und damit Kurzsciilußbrücken herstellen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine feuchtigkeitsdichte und säurebeständige Durchführung in Metall-Glas-Einschmelztechnik zu schaffen, die gegen das Auftreten von Kurzschlußbrücken zwischen den Durchführungsleitern geschützt ist, wie sie insbesondere durch die unvermeidbare Ablagerung von metallischen Teilchen, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit einem Angreifen der Oberfläche der Glasisolierkörper durch aggressive Medien, hervorgerufen werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Durchführung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß

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Die Erfindung betrifft eine feuchtigkeitsdichte und säurebeständige Durchführung in Metall-Glas-Einschmelztechnik, bestehend aus mehreren Durchführungsleitern, Glasisolierkörpern und einem die Isolierkörper fassenden tassenförmigen Metallkörper mit so einem Befestigungsflansch.

Eine solche Durchführung ist insbesondere zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem Motorteil einer hermetisch gekapselten, einen Elektromotor und einen Verdichter oder Kompressor enthaltenden Kompressoreinheit bestimmt

Bei einer aus der US-PS 3160460 bekannten Durchführung dieser Art ist der tassenförmige Metallkörper mit seiner offenen Seite nach innen weisend in eine entsprechende öffnung eines hermetisch ver- &o schlossenen Gehäuses eingesetzt und mit diesem, beispielsweise durch Widerstandsschweißen, hermetisch abgedichtet verbunden. Beim Betrieb einer einen Teil einer Kühleinrichtung bildenden hermetisch gekapselten Verdichtereinheit hat sich gezeigt, daß in dem Kühlmittelkreislauf enthaltene metallische Teilchen, beispielsweise durch Elektrophorese-Erscheinungen, auf der Oberfläche der die Glasisolierkörper bildenden

a)

ein rohrförmiger Isolierzylinder auf dem Boden des Metallkörpers angeordnet ist,
im Innern des Isolierzylinders jeweils die einzelnen Durchführungsleiter im Abstand umgebende Isolierhülsen angeordnet sind, die ebenfalls den Boden des Metallkörpers berühren, und
c) zur Befestigung des Isolierzylinders und der Isolierhülsen an den Durchführungsleitern eine in den Isolierzylinder und in die Isolierhülsen eingebrachte Schicht aus härtbarem Kunstharz vorgesehen ist, die die Glasisolierkörper hinreichendbedeckt

Die Isolierhülsen verhindern gemeinsam mit dem rohrförmigen Isolierzylinder das Auftreten von Kriechwegen'zwischen den Durchführungsleitern, während die Kunstharzschicht die Glasisolierkörper schützt und gleichzeitig eine einwandfreie dichte Fixierung der Isolierhülsen und des Isolierzylinders in dem tassenförmigen Metallkörper gewährleistet

Um die Stabilität zu erhöhen ist es zweckmäßig, daß die Isolierhülsen jeweils an den Oberflächen der benachbarten Hülsen und dem Isolierzylinder anliegen. Dabei können zur Erleichterung des Zusammenbaus die fest in den rohrförmigen Isolierzylinder eingefügten

Isolierhülsen flexibel sein.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Isolierstoff für den Zylinder und die Hülsen aus einem Kunstharzmaterial, beispielsweise aus Polyäthylen-Teraphthaiat und die Schicht aus Epoxydharz besteht.

Schließlich kann der Isolierzylinder im Abstand von der Seitenwand des Metallkörpers angeordnet sein, wodurch eine Beeinträchtigung der Kunstharzschicht innerhalb des Isolierzylinders beim Einbau des tassenförmigen Metallkörpers in die zugeordnete Öffnung des ι ο Metallgehäuses, wie sie unter Umständen etwa beim Einschweißen auftreten könnte, verhindert wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt Es zeigt

Fig. 1 eine Durchführung gemäß der Erfindung, eingebaut in die Wand eines hermetisch verschlossenen Gehäuses einer Kompressoreinheit,

Fig.2 die Durchführung nach Fig. 1, in perspektivischer Darstellung und in einem anderen Maßstab, und

Fig.3 die Durchführung nach Fig.2, geschnitten längs der Linie 3-3 der F i g. 2, in einer Seitenansicht.

Die Durchführung 1 der Fi g. 1 ist für die Anbringung in einer öffnung in einer Wand 2 des Gehäuses einer hermetisch gekapselten Kompressoreinheit bestimmt, weiche schematisch durch gestrichelte Linien 3 dargestellt ist Das Gehäuse enthält eine Motor-Kompressor-Einheit, welche einen Teil einer Kühleinrichtung bildet und daher auch ein Kühlmittel und öl enthält

Die Durchführung 1 ermöglicht die Zufuhr elektrischer Leistung zu dem Motorteil der Kompressoreinheit über Durchführungsleiter oder -stifte 4,5 und 6. Die drei Durchführungsleiter oder -stifte 4, 5, 6 sind für einen Einphasensynchronmotor mit Anlauf- und/oder Betriebskondensator oder für einen Dreiphasenmotor erforderlich.

Die Durchführung 1 umfaßt gemäß den Fig.2, 3 einen tassenförmigen Metallkörper 7 mit einer ebenen Stirnwand 8. Diese ist durch eine zylindrische Seitenwand 9 begrenzt, welche in einem Befestigungsflansch 10 endet, der an der Wand des Gehäuses der Kompressoreinheit angeschweißt werden kann. Die Stirnwand 8 des Metallkörpers 7 trägt 3 nach innen ragende Ansätze U, welche eine Anzahl im Abstand angeordneter öffnungen 12 zur Aufnahme der jeweiligen Durchführungsleiter oder -stifte 4, 5 und 6 begrenzen. Diese Durchführungsleiter oder -stifte 4, 5 und 6 sind an dem Metallkörper 7 mit Hilfe von GlasisolierkörperF in Gestalt von Glasperlen oder -hülsen 14 befestigt und gegen diesen elektrisch isoliert welche soweit erhitzt wurden, daß eine Abdichtung Glas-Metall zwischen den Durchführungsleitern oder -stiften 4, S und 6 und den Ansätzen 12 zustandekommt Bei diesen Durchführungen ist der auf der Innenseite der Durchführung liegende Teil der Glasdichtung in einem bestimmten Maße kegelförmig gestaltet wie dies durch die Bezugsziffer 15 angedeutet ist, oder mit anderen Worten, er erstreckt sich von dem innenliegenden Ende der Ansätze 11 aus über eine gewisse Länge nach innen.

Bei diesen bekannten Durchführungen für hermetisch gekapselte Motor-Kompressor-Einheiten ergeben die Glasdichtungen keinen ausreichenden Abstand zwischen den elektrischen Anschlüssen. Im Betrieb des Motorkompressors werden im Innern des verschlossenen Gehäuses vorhandene metallische Teilchen in die Nähe der isolierenden Glasperlen 14 angezogen und dort in einem solchen Ausmaß? auf der Oberfläche des Glases abgelagert, daß ein oder mehrere elektrisch leitende Stromwege zwischen Durchführungsleitern oder -stiften 4,5, 6 und der geerdeten Innenoberfläche des Metallkörpers 7 hergestellt werden. Die Mindestlänge eines solchen Stromweges ist gleich der kürzesten Entfernung zwischen einem freiliegenden oder nicht isolierten Teil eines Durchführungsleiters oder -Stiftes 4, 5, 6 und dem benachbarten Teil des Metallkörpers 7 oder insbesondere einem einen Durchführungsleiter oder -stift 4,5,6 umgebenden Ansatz 11.

Es sind darum auf der Innenseite der Durchführung 1 Vorkehrungen getroffen, um die Kriechwegstrecken längs der Oberfläche zwischen unter elektrischer Spannung stehenden Teilen und spannungslosen Metallteilen zu vergrößern. Dazu sind zunächst gemäß der F i g. 2, 3 elektrisch isolierende Hülsen 16 vorgesehen, welche jeweils die Durchführungsleiter oder -stifte 4,5, 6 im Abstand umgeben. Diese Isolierhülsen 16 erstrecken sich gemäß F i g. 3 von der Stirnwand 8 des Körpers 7 bis zu einer Stelle, die in geringem Abstand oberhalb der innenliegenden Enden der Durchführungsleiter oder -stifte 4, 5, 6 liegt Zur Verankerung oder Befestigung der Isolierhülsen 16 an dem Metallkörper 7 ist weiterhin eine Schicht 17 vorgesehen, beispielsweise eine Isolierstoffmasse mit Epoxydharz. Diese wird im Innern der Isolierhülsen 16 ausgehärtet Die Schicht aus Kunstharzmaterial ist allgemein mit 17 bezeichnet und füllt die Isolierhülsen 16 bis zu einer solchen Höhe an, daß sie die innenliegende Oberfläche der Glasperlen 14 bedeckt

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Isolierhülsen 16 mit festem Sitz in das Innere eines sie umschließenden Isolierzylinders 18 eingefügt, der alle Durchführungsleiter oder -stifte 4, 5, 6 umgibt Dieser Isolierzylinder 18 steht auch noch auf der Stirnwand 8 des Körpers 7 auf und weist einen kleineren Abstand zu den Seitenwänden 9 auf, um auf diese Weise die Isolierhülsen 16 und die Kunstharzschicht 17 in einem Abstand zu den Teilen der Seitenwand 9 zu halten, welche an die Gehäusewand 2 angeschweißt werden sollen. Die Schicht 17 aus Kunstharzmaterial füllt auch die Zwischenräume zwischen den Isolierhülsen 16 und dem Isolierzylinder 18 nach F i g. 3 aus. Ein solcher Abstand zwischen den Seitenwänden 9 und dem Isolierzylinder 18 ergibt eine zusätzliche Wegstrecke längs der Oberfläche und unterstützt die Verhinderung eines Rissigwerdens der Schicht 17 während des Einbaus in die Wand 2 des Gehäuses.

Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß die Isolierhülsen 16 die Wegstrecke llängs der Oberfläche zwischen den Durchführungsleitern oder -stiften 4, 5, 6 und gemeinsam mit dem Isolierzylinder 18 zwischen diesen Durchführungsleitern oder -stiften und der Innenfläche des Metallkörpers 7 beträchtlich vergrößern. Diese vergrößerte Wegstrecke längs der Oberfläche ergibt sich durch die Innen- und Außenfläche der freiliegenden Teile der Isolierhülsen 16 oder des Isolierzylinders 18. Neben der Schaffung dieser vergrößerten Wegstrecke längs der Oberfläche zwischen leitenden Teilen entgegengesetzter Polarität oder verschiedenen elektrischen Potentials umschließen die Isolierhülsen 16 vollständig die übrigen freiliegenden Teile der Durchführungsleiter oder -stifte 4,5,6 und vergrößern damit auch die Wegstrecke in dem Raum zwischen diesen Durchführungsleitern oder -stiften. Vorzugsweise sind der Isolierzylinder 18 und die Isolierhülsen 16 aus flexiblem Polyäthylen-Teraphthalat-Kunststoffmaterial hergestellt oder aus einem anderen Kunstharzmaterial, welches bei den Umgebungsbedingungen im Innern

eines Kompressorgehäuses beständig ist.

Bei Verwendung des äußeren Isolierzylinders 18 kann die Durchführung 1 derart zusammengebaut werden, daß der Isolierzylinder 18 im Abstand zur Seitenwand 9 angeordnet wird und danach das als Schicht 17 dienende Kunstharz in Form einer durch Wärme aushärtbaren gepulverten oder flüssigen Masse in den Isolierzylinder 18 eingebracht wird. Vorzugsweise ist das Isoliermaterial eine Epoxydharzverbindung, welche in flüssiger oder in Pulverform eingebracht und danach an Ort und Stelle zu einer festen Masse ausgehärtet werden kann.

Nach dem Einbringen der Schicht 17 in den Isolierzylinder 18 werden die einzelnen Isolierhülsen 16 eingeführt und durch die Schicht 17 nach unten zu in Anlage an die Stirnwand 8 gedrückt

Vorzugsweise besitzen die Isolierhülsen 16 eine zylindrische Form mit einem solchen Durchmesser, daß sie im Innern des Isolierzylinders 18 leicht verformt und zusammengepreßt werden, wobei sie mit den jeweils benachbarten Isolierhülsen 16 und mit dem Isolierzylinder 18 in Berührung stehen. Zur Erleichterung des Zusammenbaus können die Isolierhülsen 16 zuerst in eine geeignete rohrförmige Vorrichtung eingesetzt werden, die einen geringfügig kleineren Durchmesser als der Isolierzylinder 18 aufweist; von dieser Vorrichtung aus können sie sodann in den Isolierzylinder 18 eingeschoben werden. Nach der Einführung der Isolierhülsen 16 wird die ganze Anordnung auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, um die Schicht 17 auszuhärten. Nach dem Aushärten sind die Isolierhülsen 16 und der Isolierzylinder 18 lagefest miteinander verbunden und die Anordnung ist dann zur Anbringung an dem Kompressorgehäuse bereit

Beschleunigte Lebensdauerversuche an einer bekannten und einer vergleichbaren neuen Durchführung, welche mit den Isolierhülsen 16 und der Schicht 17 ausgestattet war, haben gezeigt, daß durch die neue Anordnung die Zuverlässigkeit der . Durchführung verbessert wird. Bei diesen Versuchen wurde vor Beginn der Lebensdauerprüfung in den Kompressor eine Menge Metallspäne und pulverförmige Verunreinigungen eingegeben, welche das Zwanzigfache der sich bei einem fünfjährigen Betrieb des Kompressors ergebenden normalen Menge betrug. Es wurden Lebensdauerprüfungen sowohl mit festgebremstem Rotor als auch im Dauerlaufbetrieb durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten eine beträchtliche Verbesserung der Zuverlässigkeit der Durchführungen zufolge der Vergrößerung der Wegstrecken zwischen den Durchführungsleitern oder -Stiften. Alle vier Durchführungen in bekannter Bauweise wurden innerhalb 300 Stunden Prüfung defekt. Alle vier überprüften neuen Durchführungen hielten einer Prüfung von 1000 Stunden Dauer is erfolgreich stand. Ähnliche Ergebnisse wurden bei Lebensdauerprüfungen mit festgebremstem Rotor erhalten. Zwei Durchführungen in bekannter Bauweise fielen bereits nach 3 oder weniger Zyklen aus. 3 Kompressoren mit den neuen Durchführungen konnten 20 Tage lang einer Prüfung mit etwa insgesamt 1000 Prüfzyklen unterzogen werden. Dabei erfolgte kein Ausfall vor der Beendigung der Prüfung.

Aus diesen Prüfungen ist ersichtlich, daß die Defekte und Ausfälle der Durchführungen das unmittelbare Ergebnis elektrisch leitender Verunreinigungen sind, welche die geringen räumlichen Abstände zwischen den stromführenden Durchführungsleitern oder -stiften und dem geerdeten Gehäuse überbrücken. Da die Verunreinigungen gewöhnlich in Form von metallischen Teilchen vorliegen, vergrößert sich ihre Menge während der Lebenszeit des Kompressors, denn es werden ständig lose Abriebteilchen von den sich bewegenden metallischen Kompressorbauteilen gebildet Da diese Bildung von Verunreinigungen unvermeidbar ist, bildet die Schaffung vergrößerter Wegstrecken im Innern der Durchführung ein wirksames Mittel zur Verminderung der Möglichkeit einer Bildung von Kriechstromwegen.

Hierzu I Blatt Zeichaungen.

Claims

Patentansprüche:

1. Feuchtigkeitsdichte und säurebeständige Durchführung in Metall-Glas-Einschmelztechnik, bestehend aus mehreren Durchführungsleitern, Glasisolierkörpern und einem die Isolierkörper fassenden, tassenförmigen Metallkörper mit einem Befestigungsflansch, dadurch gekennzeichnet, daß