DE2638656A1 - DIELECTRIC LIQUID - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine neue dielektrische Flüssigkeit, die vollständig oder teilweise aus einem oder mehreren Benzylestern von in ©^-Stellung verzweigten gesättigten Monocarbonsäuren bestehen.The invention relates to a new dielectric liquid, which is wholly or partly composed of one or more Benzyl esters of saturated monocarboxylic acids branched in the © ^ position exist.
Man weiß, daß Flüssigkeiten, die zum Isolieren von elektrischen Schaltgeräten verwendet werden, eine gewisse Anzahl von Eigenschaften aufweisen müssen, die neben einer für die jeweilige Verwendung angepaßten Dielektrizitätskonstante eine geringe Anfangsleitfähigkeit und Leitfähigkeiten nach dem Altern, eine gute Beständigkeit gegen thermische Zersetzung und Hydrolyse, eine relativ niedrige Viskosität, geringer Dampfdruck, niedriger Gefrierpunkt usw. sind. Die bekannten dielektrischen Flüssigkeiten genügen diesen Forderungen in verschiedenen Graden.It is known that fluids used to insulate electrical switchgear have a certain number of properties must have, in addition to a dielectric constant adapted for the respective use a low initial conductivity and conductivity after aging, good resistance to thermal decomposition and hydrolysis, a relatively low viscosity, low vapor pressure, low freezing point etc. are. The known dielectric liquids meet these requirements to various degrees.
Es wurde nun völlig überraschend gefunden, daß die Ester der unten genannten Formel geeignete Produkte für dielektrische Flüssigkeiten darstellen. Gegenstand der Erfindung ist eine dielektrische Flüssigkeit, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ganz oder zum Teil aus wenigstens einem Ester der FormelIt has now been found, completely surprising, that the esters of the formula below are suitable products for dielectric Represent liquids. The invention is a dielectric liquid, which is characterized is that it consists entirely or in part of at least one ester of the formula
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besteht, in der R. Wasserstoff oder einen Alkylrest und R~ und R3 Alkylreste bedeuten, wobei die Gesamtzahl der Kohlenstoff atome in den Resten R., R- und R3 zwischen 3 und 20, vorzugsweise zwischen 5 und 11 liegt.consists, in R. is hydrogen or alkyl and R ~ and R 3 are alkyl radicals, the total number of carbon atoms in the radicals R, R and R 3 between 3 and 20, preferably is 5 to 11
Diese Produkte eignen sich auch ganz vorzüglich zum Abstellen der Teilentladungen, die bei sehr niedrigen Temperaturen auftreten. Zu diesen Zwecken sind insbesondere die Gemische von Benzylestern von Fraktionsschnitten gesättigter, ineC-Stellung verzweigter aliphatischer Säuren der Formel (1), in der die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome für R,, R2 und R3 7,8 oder 9 ist, geeignet.These products are also ideal for shutting down the partial discharges that occur at very low temperatures. The mixtures of benzyl esters of fraction cuts of saturated aliphatic acids of the formula (1) in which the total number of carbon atoms for R 1, R 2 and R 3 is 7.8 or 9 are particularly suitable for these purposes.
Die als Bestandteile von dielektrischen Flüssigkeiten vorgeschlagenen Produkte können entweder durch Veresterung der entsprechenden Säuren mit Benzylalkohol oder vorzugsweise durch Reaktion eines Alkalisalzes dieser Säuren mit Benzylchlorid erhalten werden. In beiden Fällen wird die Synthese nach der üblichen Art, die dem Fachmann bekannt ist, durchgeführt. Those proposed as constituents of dielectric fluids Products can be made either by esterification of the corresponding acids with benzyl alcohol or preferably can be obtained by reacting an alkali salt of these acids with benzyl chloride. In both cases the synthesis carried out in the usual manner known to those skilled in the art.
Im folgenden wird ein Herstellungsbeispiel für die als Bestandteile von dielektrischen Flüssigkeiten vorgeschlagenen Ester gegeben.The following is a production example of the ingredients given esters proposed by dielectric fluids.
Ein Fraktionsschnitt von in 0^ -Stellung verzweigten gesättigten Monocarbonsäure der oben genannten Formel, in der die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome für R., R2 und R3 7,8 oder 9 ist, der Säureindex 325 mg Kaliumhydroxid pro g Säure und der Brechungsindex n_ 1,4425 betragen, wird mit Natriumcarbonat zum Salz umgesetzt, dann mit Benzylchlorid umgesetzt und ergibt einen Benzylesterschnitt, der nach Destillation beiA fraction cut of saturated monocarboxylic acid branched in the 0 ^ -position of the above formula, in which the total number of carbon atoms for R., R 2 and R 3 is 7.8 or 9, the acid index is 325 mg of potassium hydroxide per g of acid and the refractive index n_ 1.4425, is reacted with sodium carbonate to the salt, then reacted with benzyl chloride and gives a benzyl ester cut, which after distillation at
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-S.Temperaturen zwischen 120 und 135° C unter 1 Torr eine Dielektrizitätskonstante £ von 3,31 bei 90° C und unter 50 Hz aufweist.-S.T Temperatures between 120 and 135 ° C below 1 Torr a dielectric constant £ of 3.31 at 90 ° C and below 50 Hz.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Produkte können als dielektrische Flüssigkeiten in Kondensatoren aller Typen wie auch in Transformatoren, Unterbrechern und anderen elektrischen Geräten verwendet werden, in denen eine· Isolierflüssigkeit benötigt wird. Die vorgeschlagenen Ester besitzen tatsächlich alle nötigen Eigenschaften für diese Verwendungsart.The products proposed according to the invention can be used as dielectric Liquids in capacitors of all types as well as in transformers, breakers and other electrical devices can be used in which an · insulating liquid is required will. The proposed esters actually have all the necessary properties for this type of use.
Wegen ihrer Hydrolysebeständigkeit werden sie jedoch insbesondere als dielektrische Flüssigkeiten zum Imprägnieren von "gemischten" Kondensatoren vorgeschlagen, d.h. von Kondensatoren, deren feste Isolierblätter aus Papier und Polyolefinen bestehen. Tatsächlich benetzen einerseits die vorgeschlagenen Benzylester von gesättigten Monocarbonsäuren sehr gut Polyolefinfolien, andererseits sind sie nicht empfindlich gegen Hydrolyse, die durch das im Papier enthaltene Restwasser hervorgerufen werden kann. Um die Leistungen der vorgeschlagenen Flüssigkeiten beurteilen zu können, wurden 2 Serien von gemischten Kondensatoren mit 2 Polypropylenschichten von 12 /U-Stärke, zwischen denen eine Schicht aus unverändertem Kraftpapier der Dichte 1 von 10 ,u-Stärke angebracht war, jeweils mit dem Produkt des Beispiels 1 und mit einem bekannten Dielektrikum, nämlich Dioctylphtalät, getränkt. Diese Kondensatoren wurden unter thermischer (90° C) und elektrischer (1780 V Wechselspannung) Belastung ge-.altert. Die Entwicklung der Kondensatorverluste, die bei 90° C und unter 120 V sowie 1500 V gemessen wurden, wird in der folgenden Tabelle wiedergegeben. Jede Zahl ist der arithmetische Mittelwert einer Reihe von Werten.Because of their resistance to hydrolysis, however, they are used in particular as dielectric liquids for impregnating "mixed" Capacitors proposed, i.e., capacitors whose solid insulating sheets are made of paper and polyolefins. In fact, on the one hand, the proposed benzyl esters of saturated monocarboxylic acids wet polyolefin films very well, on the other hand they are not sensitive to hydrolysis caused by the residual water contained in the paper can. In order to assess the performance of the proposed fluids, 2 series of mixed condensers were created with 2 polypropylene layers of 12 / U thickness, between which a layer of unchanged Kraft paper of density 1 of 10, u-strength was attached, each with the product of the example 1 and impregnated with a known dielectric, namely dioctylphthalate. These capacitors were under thermal (90 ° C) and electrical (1780 V AC) load aged. The development of the capacitor losses, which were measured at 90 ° C. and below 120 V and 1500 V, is shown in the following Table reproduced. Each number is the arithmetic mean of a range of values.
Nach 5000 Stunden wurde bei den Kondensatoren, die erfindungsgemäß mit dem Produkt- des Beispiels 1 getränkt waren, kein Durchschlag festgestellt, während von den Kondensatoren, die. mit Dioctylphtalat getränkt waren, nur noch 30 % funktionierten.After 5000 hours, the capacitors according to the invention were soaked with the product of Example 1, no breakdown was detected, while the capacitors that. were soaked with dioctyl phthalate, only 30% worked.
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.Beispiels 1'Product of the
Example 1
phtalatDioctyl
phthalate
Beispiels 1Product of the
Example 1
phtalatDioctyl
phthalate
CD CO COCD CO CO
Je nach den besonderen vorgesehenen Anwendungen werden in der Praxis die Benzylester von gesättigten Monocarbonsäuren allein oder im Gemisch mit anderen bekannten dielektrischen Flüssigkeiten, wie z.B. den Chlorbiphenylen, Alkylchlorbiphenylen, Chlorbenzolen wie Trichlorbenzol, Benzol- oder Biphenylalkylat verwendet. Der Vorteil solcher Mischungen liegt darin, daß man bei ihnen eine oder mehrere Eigenschaften, wie z.B. die relative Dielektrizitätskonstante, Viskosität, Dichte usw. nach Belieben einstellen kann. Die jeweiligen Anteile der Mischungsbestandteile sind nicht kritisch und hängen offensichtlich von der gewünschten Eigenschaftsänderung ab; um jedoch die den vorgeschlagenen Estern innewohnenden Vorteile zu erhalten, ist es im allgemeinen günstig, daß diese wenigstens mit 10 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, vorliegen. Man kann auch die Dielektrizitätskonstante der erfindungsgemäßen Ester oder der diese enthaltenden Mischungen durch Zusatz von verträglichen festen oder flüssigen Verbindungen mit hoher Dielektrizitätskonstante erhöhen. Für diesen Zweck ist die Verwendung der in der französischen Patentanmeldung 74/25 788 beschriebenen Monocyanophenoxybenzole, der in der französischen, Patentanmeldung 74/40 725 beschriebenen Monocyanobiphenyle und der in der französichen Patentanmeldung 75/17 209 beschriebenen Monocyanoterphenyle besonders vorteilhaft.In practice, depending on the particular applications envisaged, the benzyl esters of saturated monocarboxylic acids are used alone or in a mixture with other known dielectric liquids, such as chlorobiphenyls, alkylchlorobiphenyls, Chlorobenzenes such as trichlorobenzene, benzene or biphenyl alkylate are used. The advantage of such mixtures lies in the fact that they have one or more properties, such as the relative dielectric constant, viscosity, Can adjust density, etc. at will. The respective proportions of the components of the mixture are not critical and obviously depend on the property change desired; however, those inherent in the proposed esters To obtain advantages, it is generally favorable that these at least 10%, based on the total weight the mixture. The dielectric constant of the esters according to the invention or those containing them can also be used Mixtures by adding compatible solid or liquid compounds with a high dielectric constant raise. For this purpose, the use of the monocyanophenoxybenzenes described in French patent application 74/25 788, the monocyanobiphenyls described in French patent application 74/40 725 and in the monocyanoterphenyls described in French patent application 75/17 209 are particularly advantageous.
Im allgemeinen kann die zugesetzte Menge der Verbindung mit hoher Dielektrizitätskonstante, die eine Funktion des für die gesamte Dielektrizitätskonstante gewünschten Werts und der Verträglichkeit - Löslichkeit oder Mischbarkeit - des Produkts mit der Basisflüssigkeit ist, 5 bis 50 Gew.-%In general, the amount of the high dielectric constant compound added, which is a function of the for the total dielectric constant of the desired value and the compatibility - solubility or miscibility - of the Product with the base liquid is 5 to 50 wt .-%
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- 6 des Gesamtgemischs sein.- 6 of the total mix.
Die vorgeschlagenen Ester oder die Flüssigkeiten, die diese enthalten, werden vor der Verwendung einer für Dielektrika üblichen Behandlung, beispielsweise mit aktivierten Erden, unterzogen.The proposed esters or the liquids containing them are recommended prior to using any for dielectrics usual treatment, for example with activated earth, subjected.
Man kann in die erfindungsgemäßen dielektrischen Flüssigkeiten auch bekannte Stabilisatoren, wie z.B. Epoxydverbindüngen, einarbeiten.One can use the dielectric liquids according to the invention also known stabilizers, such as epoxy compounds, incorporate.
Die folgende Beschreibung, die auf die Figuren bezug nimmt, verdeutlicht einige Anwendungsformen der oben definierten Flüssigkeiten.The following description, which refers to the figures, illustrates some forms of application of those defined above Liquids.
Figur 1 zeigt einen Wickelkondensator, der aus den Blättern 1 und 2 aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Metall bestehende Elektroden enthält, die durch die Isolierschichten (3 und 4) getrennt sind. Letztere bestehen aus Papierblättern, können aber auch aus Folien von Plastikmaterial oder aus dem Fachmann bekannten Kompositfolien bestehen und z.B. 2 PoIyolefinfolien aufweisen, zwischen die eine Papierschicht gelegt wurde. Die Teile 5 und 6 sind Kontakte für die Stromaufnahme .FIG. 1 shows a wound capacitor which consists of sheets 1 and 2 made of aluminum or another suitable metal contains existing electrodes, which are separated by the insulating layers (3 and 4). The latter consist of sheets of paper, but can also consist of foils of plastic material or of composite foils known to the person skilled in the art and e.g. 2 polyolefin foils have, between which a layer of paper has been placed. Parts 5 and 6 are contacts for power consumption .
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Kondensator, der einen metallischen Behälter (1) und eine Abdeckung (2), die einen dichten Verschluß gewährleistet, ein Kondensatorelement (3) vom Typ Wickelkondensator entsprechend dem der Figur 1, sowie Verbindungsleitungen (4 und 5), die die Kontakte des Wickels mit den äußeren Klemmen (6) und (7) leitend verbinden, enthält. Der Kondensatorbehälter ist mit derFigure 2 shows a cross section through a capacitor, a metallic container (1) and a cover (2), the ensures a tight seal, a capacitor element (3) of the winding capacitor type corresponding to that of Figure 1, as well as connecting lines (4 and 5) which conduct the contacts of the coil with the outer terminals (6) and (7) connect, contains. The condenser tank is with the
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- 7 erfindungsgemäßen Flüssigkeit (8) nach Beispiel 1 gefüllt.- 7 liquid according to the invention (8) according to Example 1 filled.
Die Flüssigkeit benetzt das dielektrische Material und füllt die Hohlräume und Zwischenräume in dem gesamten Apparat aus.The liquid wets the dielectric material and fills the voids and spaces throughout the apparatus.
In Figur 3 ist ein Transformator abgebildet, der eine Niederspannungsklemme (2), das Transformatorgehäuse (3), die Befestigungsflanschen (4), Isolierteile (5) und (6), die die Niederspannungswicklung (8) von dem magnetischen Kern (10) einerseits und die Hochspannungswicklung (9) von dem Transformatorgehäuse andererseits trennt, enthält. Die Teile (7) dienen als isolierende Abstandshalter. Die Leiter der Nieder- und Hochspannungswicklungen sind mit einem festen Isoliermaterial, wie Papier, isoliert.In Figure 3, a transformer is shown, which has a low-voltage terminal (2), the transformer housing (3), the mounting flanges (4), insulating parts (5) and (6), which the Low-voltage winding (8) from the magnetic core (10) on the one hand and the high-voltage winding (9) from the transformer housing on the other hand separates, contains. The parts (7) serve as insulating spacers. The heads of the Nieder- and high voltage windings are insulated with a strong insulating material such as paper.
Das Transformatorgehäuse wird mit einer erfindungsgemäßen dielektrischen Flüssigkeit gefüllt, die vollständig aus dem Ester gemäß Beispiel 1 besteht. Die Flüssigkeit füllt alle Hohlräume aus und benetzt die Wicklungen und anderen Apparateteile, die benetzbar sind.The transformer housing is filled with a dielectric liquid according to the invention, which completely from the Ester according to Example 1 consists. The liquid fills all cavities and wets the windings and other parts of the apparatus, which are wettable.
Dabei wird betont, daß sich die Erfindung auch bei anderen bekannten Apparatekonstruktionen anwenden läßt.It is emphasized that the invention can also be used in other known apparatus constructions.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: H01B 3/22 |
|
8126 | Change of the secondary classification |
Ipc: ENTFAELLT |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |