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Isolierter elektrischer Leiter, insbesondere Spulenwickeidraht sowie
Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf einen isolierten
elektrischen Leiter, insbesondere Spulenwickeldraht, mit aus Papierband od.dgl.
gesponnener Isolierung und wenigstens einem an deren Oberfläche vorgesehenen Gleitmittelstreifen.
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Bei verschiedenen Anwendungen isolierter elektrischer Leiter besteht
das Bedürfnis, deren Oberfläche zumindest teilweise gleitfähig zu machen, etwa um
die Beweglichkeit der daraus gebildeten Kabel oder Leitungen zu erhöhen (DT-PS 866
686), indem die Oberfläche der gummfisolierten Leiter glatt vulkanisiert
und
mit einem Talkumpulver od.dgl. behandelt wird. Für andere Anwendungszwecke, beispielsweise
die Herstellung von Spulenwicklungen, insbesondere für Transformatorenspulen, werden
papierisolierte Leiter verwendet, deren Oberfläche mit einem sich in der Längsrichtung
der Leiter erstreckenden, wachsartigen Gleitmittelstreifen versehen ist, um durch
deren erhöhte Gleitfähigkeit eine festere Wicklung zu erreichen.
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Hierzu wird das Gleitmittel unmittelbar nach der Isolierung des in
seiner Längsrichtung fortbewegten Leiters auf diesen mittels einer jeder Isoliermaschine
gesondert zugeordneten, beheizbaren Gleitmittel-Aplikators etwa in Form einer Spritzeinrichtung
aufgebracht.
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An solchen bekannten Wickeldrähten wurde es als nachteilig empfunden,
daß sich die derart aufgebrachte Gleitschicht nur an einer Seite des isolierten
Leiters befindet und somit nur in einer ganz bestimmten Lage desselben wirksam werden
kann.
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Überdies ist diese bekannte Art des Aufbringens des Gleitmittelstreifens
zufolge der hierfür erforderlichen komplizierten Einrichtungen aufwendig und wegen
der hierbei unvermeidlichen, gegebenenfalls gesundheitsschädlichen Dämpfe für die
am Fertigungsort tätigen Personen äußerst unangenehm. Diese Nachteile würden durch
gleichzeitiges Aufbringen etwa einander gegenüberliegender oder auf dem Umfang der
Isolierung verteilter längslaufender Gleitmittelstreifen trotz des erhöhten Aufwandes
nur unzureichend vermindert. Eine umfängliche Gleitmittelschicht ist Jedoch aus
Fertigungsgründen unerwünscht und insbesondere wegen der erforderlichen weiteren
Behandlung etwa Trocknung und Tränkung aus der Leiter gewickelter Spulen unangebracht.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Leiter dieser Art liegt darin, daß das also
aufgebrachte Gleitmittel das teils der Oberfläche der Isolierung anhaftet, teils
in diese eindringt, Gleitmittelschichten unterschiedlicher Dicke und Breite bildet,
wodurch sich bei der weiteren Verarbeitung dieser Leiter Schwierigkeiten ergeben
können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen isolierten elektrischen
Leiter zu schaffen, der bei geringstmöglicher Oberflächenbedeckung und geringem
Materialaufwand allseitig mit einer Gleitschicht versehen ist, und ein für eine
umweltfreundliche Herstellung eines solchen Leiters geeignetes Verfahren anzugeben,
daß eine gleichmäßige, homogene Verteilung des Gleitmittels über die gesamte hierfür
vorgesehene Streifenbreite gewährleistet.
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Ausgehend von einem isolierten elektrischen Leiter der eingangs umrissenen
Art ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe erz in dungsgemäß dadurch, daß der Gleitmittelstreifen
in wendelförmiger Anordnung umfänglich um den Leiter herumgeführt ist.
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Zufolge der wendelförmlgen Anordnung des Gleitmittelstreifens ist
der erfindungsgemäße Leiter allseitig gleitfähig und kann somit in jeder beliebigen
Lage verwendet werden. Der Gleitmittelstreifen kann durch wendelförmigen Auftrag
eines geeigneten Gleitmittels oder eines damit beschichteten Bandes bzw-.
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imprägnierten Textilfadens auf die Oberfläche des isolierten Leiters
gebildet sein.
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In bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Gleitmittelstreifen
als Kante des Isolierbandes ausgebildet.
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Dies erbringt nicht nur den großen Vorteil, daß zur Herstellung der
Isolierung ein entsprechend präpariertes Band verwendet, und somit die Herstellung
des Gleitmittelstreifens von der eigentlichen Fertigung des isolierten Leiters völlig
getrennt werden kann, womit die eingangs erwähnte unerwünschte Umweltbelästigung
an der Fertigungsstätte entfällt, sondern auch einer wesentlich vereinfachten Aufbringung
des Gleitmittels selbst auf das hierfür zu verwendende Band, wie nachstehend näher
erläutert ist.
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Nach der weiteren Erfindung weist der Leiter in einer bevorzugten
Ausführungsform einen profilierten, beispielsweise rechteckigen Querschnitt auf,
wobei die allseitige Gleitfähigkeit seiner Oberfläche in besonders vorteilhafter
Weise zur Geltung kommt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Gleitmittelstreifen
aus einem wachsartigen, aliphatischen Kohlenwasserstoff, wie Paraffin oder einer
Fettsäure bzw. wenigstens einem ihrer Derivate, beispielsweise einem Fettsäureester,
dessen Stockpunkt bei etwa 500 C liegt. Die Verwendung derartiger Stoffe verbindet
die Vorteile einer hohen Gleitfähigkeit mit der gewünschten ffmweltfreundlichen
Verarbeitbarkeit.
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Ein zur Herstellung eines allseitig gleitfähigen isolierten elektrischen
Leiters geeignetes Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das
zu wenigstens einer Bandscheibe gewickelte Papierband im Bereich einer Kante mit
geschmolzenem Gleitmittel benetzt, sodann einer kurzzeitigen IntensiverwErmung,
beispielsweise Heißluft, ausgesetzt und schließlich als äußerste Lage der Isolierung
mit einer entsprechenden Steigung bzw. Uberlappung auf den Leiter gesponnen wird.
Somit erübrigen sich die Jeder Isoliermaschine gesondert zugeordneten Gleitmittelapplikatoren,
da das Gleitmittel auf das Papierband od.dgl. gegebenenfalls an einer getrennten
Fertigungsstätte, vor dessen Verwendung zur Isolierung des Leiters aufgebracht wird,
wobei sich die unerwünschten, umweltfeindlichen Begleiterscheinungen vermeiden lassen.
Zufolge der kurzzeitigen Intensiverwärmung insbesondere der mit dem Gleitmittel
benetzten Bandkante wird das daran anhaftende Gleitmittel, z.B. Paraffinwachs, soweit
verflüssigt, daß es zufolge der Kappilarwirkung irlclen Randbereich des Bandes eingesogen
wird ohne von diesem abzutropfen oder daran anhaftende die Bandlagen miteinander
verklebende Rückstände wie Grate
oder Klümpchen zu bilden. Mit dem
Ausspinnen des also vorbereiteten Isolierbandes auf den Leiter ergibt sich auf denkbar
einfache und sehr wirtschaftliche Weise der gewünschte, die Isolierung in wendelförmiger
Anordnung umgebende Gleitmittelstreifen im wesentlichen gleichmäßiger Breite und
Dicke.
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Nach der weiteren Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Bandscheibe
stirnseitig zu einer Tiefe von 1 bis 4, vorzugsweise etwa 3 mm in eine Gleitmittelschmelze
eingetaucht wird. Diese Arr der Benetzung der Bandkante läßt sich ohne besondere
Hilfsmittel durchführen und erbringt mit der vorgesehenen Eintauchtiefe und entsprechender
Umspinnung des Leiters einen optimalen Gleitmittelstreifen bei minimalem Materialverbrauch.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die sich insbesondere
für die rationelle Massenfertigung eignet, wird das geschmolzene Gleitmittel auCeine
der stirnseitigen Flächen der Bandscheibe aufgebracht. Dies kann durch AuRstreichen
mittels Walzen oder Bürsten oder auch - bei entsprechender Abschirmung bzw. Verschluß
der Vorrichtung - durch Aufsprühen des Gleitmittels auf die Stirnfläche des Isolierbandwickels
erfolgen.
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Es versteht sich, daß für die Erfindung in gleicher Weise beliebige
Bänder aus faserigem Isolierstoff wie - neben den verschiedenen Arten von Papier
- gepreßte Faservliese oder gewebte Faserstoffe verwendbar sind, sofern solche Isolierbänder
neben den üblichen erforderlichen Eigenschaften ausreichende Wärmebeständigkeit
und Aufnahme- bzw. Haftfähigkeit und Verträglichkeit in Bezug auf das zu verwendende
Gleitmittel besitzen. Als Gleitmittel kommen Stoffe infrage, die aufgrund ihres
aliphatischen Charakters eine Gleitwirkung erzeugen, beispielsweise Fettsäuren,
deren Esther und die reinen Kohlenwasserstoffe
sowie auch andere
Derivate, deren aliphatischen Ketten das die Gleitwirkung erzeugende Element bilden.
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Das Gleitmittel soll vorzugsweise bis etwa 600 C, wenigstens bis etwa
500 C fest sein, um ein Verkleben unterschiedlicher Lagen des gefertigten und etwa
für den Transport aufgespulten Leiters im praktisch vorkommenden Temperaturbereich
zu vermeiden. Außerdem wird durch diese Begrenzung das Weiterwandern des Gleitmittels
im Isolierband unterbunden, was für die praktisch erzielbare Gleitwirkung von Bedeutung
ist.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispiels näher erläutert: In der Zeichnung zeigen Fig. 1 schaubildlich
ein Stück eines isolierten elektrischen Leiters nach der Erfindung mit teilweise
abgewickeltem Isolierband; Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung
zur Herstellung eines solchen Leiters, wobei die üblichen Bandspinner-Abzug- Auf-
und Abwickeleinrichtungen der Einfachheit halber weggelassen sind.
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Der in Fig. 1 gezeigte Leiter 1 weist eine aus Isolierband, insbesondere
Papierband 4, bestehende Isolierung 2 auf, die mit einem wendelförmig herumgeführten
Gleitmittelstreifen 3 versehen ist. Wie an dem abgewickelt gezeigten Isolierbandabschnitt
4 zu erkennen ist, ist der Gleitmittelstreifen 3 als mit dem Gleitmittel versehene
Kante 5 des Isolierbandes ausgebildet.
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Die hier gezeigte Flachleiterform rechteckigen Querschnittes wird
für die Herstellung von Transformatorenspulen bevorzugt, wobei die allseitige Gleitfähigkeit
des isolierten Leiters in besonders vorteilhafter Weise zur Geltung kommt.
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Zur Herstellung eines Leiters 1 gemäß Fig. 1 ist beispielsweise die
in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform einer Bandscheibenbenetzungsvorrichtung 7
sehr gut geeignet. Sie weist eine langgestreckte flache Wanne 9 auf, die eine Gleitmittelschmelze
enthält, und in deren Randbereich eine Anzahl von Tauchwalzen 10 derart drehbar
angeordnet sind, daß sie mit einem Teil ihres Umfanges in die Gleitmittelschmelze
eintauchen. Die Wanne 9 kann mit thermostatisch regelbaren elektrischen Heizelementen
14 ausgestattet sein, um eine möglichst gleichmäßige Einhaltung des gewünschten
Temperaturbereiches der Schmelze zu gewährleisten.
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Im Bereich der Benetzungsvorrichtung 7 sind Führungseinrichtungen,
beispielsweise in Form antreibbarer Walzen 11 angeordnet.
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Diese dienen dazu, die aus dem zu benetzenden Isolierband gebildeten
Bandscheiben 6 derart über die Tauchwalzen 10 zu führen, daß die diesen zugekehrte
Stirnfläche jeder Bandscheibe 6 mit einem ausreichenden Gleitmittelbelag 3a versehen
wird.
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Dies kann bei entsprechender Länge der Wanne 9 bzw. Anzahl der Walzen
10 in einem kontinuierlichen Durchgang oder in gegebenenfalls mehrfach wiederholtem,
Vor- und Rücklauf erfolgen, was den Vorteil einer relativ kurzen Wanne und insbesondere
einer geringen Menge des jeweils auf Schmelztemperatur zu haltenden Gleitmittels
erbringt.
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Es empfiehlt sich zwischen benachbarten Walzen 10 einen gewissen Abstand
vorzusehen, welcher bei der vorgesehenen Bewegungsgeschwindigkeit der Bandscheibe
ausreichend ist, daß sich das von einer Walze aufgebrachte Gleitmittel ein wenig
verfestigt und an der Auftragefläche gut anhaftet, ehe die nächstfolgende Walze
eine weitere Schicht flüssigen Gleitmittels aufbringt.
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Um Wårmeverluste, vor allem aber das Auftreten der Dämpfe des flüssigen
Gleitmittels zu vermeiden, empfiehlt sich ferner die Anordnung einer entsprechenden
Abdeckung 16, mit angepaßten oeffnungen für den hindurchtretenden Teil der Walzen.
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Für die das Einsaugen des Gleitmittels in den Kantenbereich des zu
Bandscheiben gewickelten Isolierbandes bewirkende Intensiverwärmung ist nach der
Benetzungsvorrichtung 7 eine Heizeinrichtung 8 vorgesehen. Diese kann eine Anzahl
von Heizkörpern 12 sowie einen Bandscheibenträger 13 umfassen, der die Bandscheiben
6 für eine vorgesehene Zeit, beispielsweise 15 Sekunden, der Einwirkung der Heizkörper
aussetzt.
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Wesentlich ist hierbei, daß die von den Heizkörpern 12 abgegebene
Wärmemenge derart steuerbar ist, daß die jeweils auf die Bandscheibe aufgebrachte
Gleitmittelschicht über einen bestimmten Zeitraum einer vorgegebenen Temperatur,
beispielsweise 1500, ausgesetzt wird, um ein ausreichendes Eindringen bzw.
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Einsaugen des kurzzeitig aufgeschmolzenen Gleitmittelbelages in die
betreffende Kante des Isolierbandes, zu bewirken.
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Nach dem Austritt aus der Heizeinrichtung 8 wird die Bandscheibe einer
Isoliermaschine zugeführt, und in der üblichen Weise als äußerste Lage auf den isolierten
Leiter aufgebracht, wobei dieser die gewünschte, allseitig gleitfähige Oberfläche
seiner Isolierung erhält.