DE2919368A1 - PROCESS FOR IMPRAEGNATING INSULATED COILS IN THE WINDING OF AN ELECTRIC MACHINE - Google Patents
PROCESS FOR IMPRAEGNATING INSULATED COILS IN THE WINDING OF AN ELECTRIC MACHINEInfo
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Description
Oy Strömberg Ab, PL 118, 00101 Helsinki 10Oy Strömberg Ab, PL 118, 00101 Helsinki 10
Verfahren zum Imprägniere*«, von isolierten Wickeln in der Wicklung einer elektrischen MaschineProcess for impregnating * «, of insulated wraps in the Winding an electrical machine
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Imprägnieren von isolierten Wickeln in der Wicklung einer elektrischen Maschine.The present invention relates to a method for impregnating insulated windings in the winding of a electric machine.
Die Wicklung grosser elektrischer Maschinen (gewöhnlich Hochspannungs-Motoren und -Generatoren) besteht üblich aus separaten, mit einer.eigenen Isolation versehenen Wickeln. Abgesehen vom Herstellungsverfahren, strebt man danach, die Isolation der Wickel in einer fertigen Maschine möglichst dicht und luftfrei auszuführen. Hierdurch wird eine anhaltende Wärmebeständigkeit der Isolation, deren Wärmeleit fähigkeit und Beständigkeit gegen die Wirkungen eines elektrischen Feldes möglichst gut erzielt. Zwei verschiedene Verfahrenstypen sind bei der Herstellung bekannt:The winding of large electrical machines (usually High-voltage motors and generators) usually consist of separate windings with their own insulation. Apart from that From the manufacturing process, one strives for isolation The winding in a finished machine should be designed to be as tight and air-free as possible. This ensures lasting heat resistance the insulation, its thermal conductivity and resistance to the effects of an electric field if possible well achieved. Two different types of processes are known in production:
A. In einem Verfahren, wo eine Vakuumimprägnierung mit im allgemeinen lösungsmittelfreien Imprägnierharzen benutzt wird, wird die Isolation durch Wickeln von porösen Isolationen auf dieA. In a process where a vacuum impregnation with Generally solvent-free impregnating resins are used, the insulation is made by wrapping porous insulation on the
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Wickel ausgeführt, welche nur wenig oder kein Bindemittel enthalten, Separate Wickel oder fertig gewickelte Maschinenteile (Statoren und Rotoren) werden mit einem sog. Vakuum-Druck-Imprägnierverfahren imprägniert, und das der Isolation hierdurch zugeführte Bindemittel wird üblich bei einer erhöhten Temperatur gehärtet. Die porösen Isolationen absorbieren das Imprägniermittel aus der Isolation so, dass eine erwünschteDichtigkeit und Luftfreiheit erzielt werden.Running wraps that contain little or no binding agent, Separate windings or fully wound machine parts (stators and rotors) are made with a so-called vacuum pressure impregnation process impregnated, and the binder supplied to the insulation thereby becomes common at an elevated temperature hardened. The porous insulations absorb the impregnating agent from the insulation so that a desired tightness and Freedom of air can be achieved.
B. In einem Verfahren, wo vorimprägnierte Isolationen benutzt werden, wird die Isolation durch Wickeln von vorimprägnierten Isolationen, deren Bindemittel hierbei noch eine ungehärtr te, hablfeste Konsistenz haben, auf die Wickel ausgeführt. Nach dem Wickeln wird die Isolation des Wickels unter einem Druck vonB. In one process where prepreg insulation is used, the insulation is made by wrapping prepreg Insulations, the binders of which still have an uncured, semi-solid consistency, are applied to the winding. To The winding is the insulation of the winding under a pressure of
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z.B. etwa 2 MN/m in einer speziellen Wickelpressanordnung dicht
und fast luftfrei zusammengepresst. Gleichzeitig wird die Temperatur so hoch gesteigert (üblich auf 150 bis 1800C), dass das
Bindemittel stabil gehärtet wird und die Isolationsschichten haltbar aneinander bindet.2
For example about 2 MN / m in a special winding press arrangement tightly and almost air-free. At the same time, the temperature is increased to such an extent (usually to 150 to 180 ° C.) that the binding agent is cured in a stable manner and the insulation layers are permanently bonded to one another.
Wenn man sich einen Hersteller miteiner verhältnismässig kleinen Produktion von Wicklungen denkt, z.B. eine Reparaturwerkstatt, weisen die Verfahren A und B folgende grosse Nachteile auf:If you are a manufacturer with a proportionate Small production of windings thinks, e.g. a repair shop, the methods A and B have the following major disadvantages on:
Das Verfahren A setzt eine grosse und Teure Vakuumimprägnieranlage und eine ziemlich grosse Produktion voraus, sodass es die Möglichkeiten eines Kleinunternehmers überschreitet. Das Verfahren B erforder spezielle Wickelpressen, die auch ziemlich teuer sind. Ausserdem wird der Durchgangszeit der Herstellung hier lang, wenn nur eine einzige Presse zur Verfügung steht, (die typische Presszeit beträgt 1 Stunde/halber Wickel, d.h. etwa 100 bis 200 Arbeitsstunden je Wicklung).Method A uses a large and expensive vacuum impregnation system and a fairly large production ahead that it is beyond the capabilities of a small business owner. That Method B requires special winding presses which are also quite expensive. It also increases the manufacturing lead time here long, if only a single press is available (the typical pressing time is 1 hour / half a lap, i.e. approx 100 to 200 working hours per winding).
Dieser Erfindung liegt ^ie Aufgabe zugrunde, die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen und ein, vor allem für Kleinunternehmer abgesehenes Imprägnierverfahren neuen Typs zu erzielenThis invention is based on the above-mentioned object Eliminate disadvantages and achieve a new type of impregnation process, especially for small businesses
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Die Erfindung basiert u.a. auf folgenden Gedanken. Ein zentraler Gedanke ist z.B., gemäss dem Verfahren B hergestellte, aber ungepresste Wickel nach der Montage in die Maschine so zu imprägnieren, dass durch eine im Bereich der Isolation des Wickelendes oder am Ende der Spurisolation in der Imprägnierung perforierte oder zurückgelassene Öffnung wesentlich lösungsmittelfreies Imprägniermittel ins Innere des Wickels injiziert wird, wobei es die dort zurückgebliebenen Lufträume zwischen den Leitungen und in der Imprägnierung füllt. Wesentliche Kennzeichen der Erfindung sind:The invention is based, inter alia, on the following ideas. A central idea is, for example, manufactured according to method B, but to impregnate the unpressed winding after assembly in the machine in such a way that by one in the area of the insulation of the winding end or at the end of the track insulation in the impregnation perforated or left opening substantially solvent-free Impregnation agent is injected into the interior of the roll, removing the air spaces that remain there between the Lines and in the impregnation fills. The main characteristics of the invention are:
- eine ausreichende Dichtigkeit der Isolationsoberfläche bereits vor der Imprägnierung und eine diese Dichtigkeit nach Bedarf fördernde Oberflächenbehandlung,- A sufficient tightness of the insulation surface already before the impregnation and this tightness after Surface treatment that promotes demand,
- ein in der erwähnten Öffnung befestigtes röhrenförmiges Mundstück, das vorzugsweise aus Isoliermittel besteht und als solche ganz oder zum Teil am Platz zurückgelassen werden kann, und- a tubular one fixed in the mentioned opening Mouthpiece, which preferably consists of insulating material and as such can be left in place in whole or in part, and
- eine gleichzeitig ausführbare Imprägnierung von mehreren Wickeln, sogar allen Wickeln einer ganzen Wicklung bei Verwendung von einem oder mehreren Druckgefässen für Imprägniermittelbehälter, aus denen das Imprägniermittel mit Hilfe von Schläuchen und Abzweigstücken auf die erwähnten Mundstücke gepresst wird. Es ist ferner günstig, wenn das Imprägniermittel aus einer Mischung von einem Epoxyharz von Bisphenol-A-Typ und einem Dikarbonanhydrid besteht, mit einer Zugabe von einem Beschleuniger, z.B. einer tertiären Aminverbindung, in einer Mange von 1,0 bis 5 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile der Harzkomponente, und dass die Gebrauchs zeit der Mischung bei der Imprägnierungstemperatur wenigstens 1 Stunde beträgt. Die Imprägnierungstemperatur und der die Gebrauchszeit der Imprägniermittelmischung bestimmende Beschleunigerhalt, muss der Enge des zu imprägnierenden Wickels, im Bereich zwischen 20 und 100 C wechselnd, gewählt werden.- A simultaneous impregnation of several wraps, even all wraps of an entire winding when used of one or more pressure vessels for impregnating agent containers, from which the impregnating agent with the help of hoses and branch pieces is pressed onto the mouthpieces mentioned. It is also advantageous if the impregnating agent consists of a mixture of a bisphenol A type epoxy resin and a dicarboxylic anhydride, with an addition of an accelerator such as a tertiary amine compound, in an amount of 1.0 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the resin component, and that the The use time of the mixture at the impregnation temperature is at least 1 hour. The impregnation temperature and the The duration of the use of the impregnating agent mixture, which determines the accelerator retention, must be in the area of the tightness of the winding to be impregnated alternating between 20 and 100 C.
Genauer ausgedrückt, ist für das erfindungsgemässe Verfahren kennzeichnend, dassExpressed more precisely, is for the method according to the invention indicating that
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- die Gasräume im Inneren der Isolation der Wickel und zwischen den Leitungen durch Pumpen von einem wesentlich lösmittelfreien Imprägniermittel in die Isolation des Wickelendes oder in die Spurisolation gefüllt werden und- The gas spaces inside the insulation of the winding and between the lines by pumping a substantially solvent-free Impregnating agents are filled into the insulation of the winding end or into the track insulation and
- das Imprägniermittel nach der Füllung gehärtet wird.- the impregnation agent is hardened after filling.
Mit Hilfe der Erfindung werden bedeutende Vorteile erreicht Somit kann das erfindungsgemässe Verfahren sowohl zur Herstellung einer neuen Wicklung oder einer Maschine als zur Imprägnierung der Wickel einer alten, bereits benutzten Maschine verwendet werden. Die in der Erfindung vorausgestzten einfachen Anordnungen ermöglichen auch eine Imprägnierung am Betriebsplatz der Maschine. Die Anwendbarkeit der Erfindung bei der Imprägnierung der Wicklung einer alten Maschine erklärt sich aus der Erkenntnis, dass z.B. eine aus schellackmikafolium hergestellte Hochspannungsisolation sich von den Leitungen löst, wenn die Isolation älter wird. Hierbei entsteht in der Spurisolation des Wickels ein Kanal der sich von einem Wickelende zum anderen streckt, und gerade dieses ermöglicht eine Imprägnierung gemäss der Erfindung auch bei alten Maschinen. Es soll auch festgestellt werden, dass eine Imprägnierung auf dem Betriebsplatz, deren Wirkung sich bis in die Spurisolation des Wickels streckt, erst durch dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gemäss ermöglicht wird.Significant advantages are achieved with the aid of the invention. Thus, the method according to the invention can be used both for production a new winding or a machine than for the impregnation of the winding of an old, already used machine. The simple arrangements presupposed in the invention also enable impregnation at the machine's operating site. The applicability of the invention to the impregnation of the winding of an old machine is explained by the knowledge that E.g. a high-voltage insulation made of shellac micafolium becomes detached from the lines when the insulation gets older will. This creates a straight channel in the track insulation of the winding that stretches from one end of the winding to the other this also enables impregnation according to the invention old machines. It should also be noted that an impregnation on the operating site, the effect of which continues up to in the track insulation of the winding stretches, is only made possible by the method according to the present invention.
Die Erfindung wird unten im Einzelnen und zwar mit Hinweis auf die Ausführungsbeispiele gemäss der beigelegten Zeichnung näher betrachtet.The invention is described in detail below with reference to the exemplary embodiments according to the accompanying drawing considered closer.
Figur 1 weist schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemessen Verfahrens auf,Figure 1 shows schematically an embodiment of the invention Procedure
Figur 2 weist ein dem Verfahren angeschlossenes Detail auf,FIG. 2 shows a detail associated with the method,
Figur 3 weist ein zweites dem Verfahren angeschlossenes Detail auf.FIG. 3 shows a second detail associated with the method.
Im folgenden Beispiel ι wird die Imprägnierung eines neuen Wickels (einer neuen Wicklung) am Betriebsplatz, im Beispeil II die Imprägnierung eines alten Wickels (einer alten Wicklung) am Betriebsplatz gezeigt.In the following example ι is the impregnation of a new Winding (of a new winding) at the operating site, in example II the impregnation of an old winding (an old winding) on the Operating place shown.
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Die Wickel 2 einer herzustellenden Wicklung werden aufgespult und in einer bekannten Weise geformt. Ein vorimprägniertes Band wird auf die Wickel gewickelt, z.B. "Samicatherm 366.28", Hersteller Schweizerische Isola-Werke, Schweiz. Je nach der Nennspannung■der Maschine wird umso mehr Band benötigt, je grosser die Nennspannung ist. Zum Beispiel in einer Maschine von 6 kV werden 6 bis 9 Schichten von einem 0,17 mm dicken Band, halb iibereinanderlappend gewickelt, benötigt. Als oberste Bandschicht wird auf' dem Statorpaket 1 ein graphitiertes Band und anderswo z.B. ein Glasfiberband gewickelt. Bevor die Isolation beginnt, ist oder sind an den Leitungen der Wickelenden ein oder mehrere Mundstücke 3, z.B. mit einer geeigneten Glas verbindung 10, bef es-n · tigt. Das Mundstück besteht- z.B. aus einem aus Polyäthen, Polypropylen oder Polyamid hergestelltem Rohr, das entweder nur an einem Ende offen ist oder an dessen Seiten, worauf an dem unter der Imprägnierung bleibenden Teil zusätzliche Löcher geöffnet worden sind. Bei der Isolation des Wickels wird vorimprägniertes Band sorgfältig beim Mundstück und um das Stück gewickelt, und beim Mundstück 3 wird das Oberflächenband der Isolation z.B. durch Streichen von in Zimmertemperatur härtendem Epoxyharz imprägniert. The winding 2 of a winding to be produced are wound up and shaped in a known manner. A pre-impregnated Tape is wound onto the roll, e.g. "Samicatherm 366.28", manufacturer Schweizerische Isola-Werke, Switzerland. Depending on the Nominal voltage ■ of the machine, the larger the tape, the more tape it needs is the nominal voltage. For example, in a 6 kV machine, there will be 6 to 9 layers of 0.17 mm thick tape, semi-overlapping wrapped, needed. A graphitized band is used as the uppermost band layer on the stator core 1 and elsewhere e.g. wound a fiberglass ribbon. Before the insulation begins, there is or are one or more of the cables on the winding ends Mouthpieces 3, e.g. with a suitable glass connection 10, bef es-n does. The mouthpiece consists e.g. of one made of polyethylene, polypropylene or polyamide-made pipe, which is either open only at one end or at its sides, whereupon at the bottom Additional holes have been opened in the remaining part of the impregnation. The insulation of the winding is pre-impregnated Tape carefully wrapped around the mouthpiece and around the piece, and in the mouthpiece 3 the surface tape of the insulation is e.g. impregnated by painting with epoxy resin that cures at room temperature.
Die isolierten Wickel werden in einer bekannten Weise auf ihren Platz in einer Maschine installiert, eingeschaltet, befestigt, gebunden und gestützt. Nach der Installation wird die Wicklung mit dem erfxndungsgemässen Verfahren imprägniert. Weil die Endisolation nicht gepresst ist, ist im Inneren des Wickels unter der Isolation ein Luftkanal zurückgeblieben, der sich von einem Ende des Wickels bis zum anderen streckt. An den Mundstücken 3 der Wickel 2 werden Füllschläuche 1 befestigt, die Wicklung wird elektrisch oder in einem Ofen bis zu einer gewünschten Imprägniertemperatur angeheizt, und das Imprägniermittel wird z.B. mit der Hilfe von Ueberdruck aus einem Behälter 6 in die Wickel 2 gepumpt.The insulated coils are installed, switched on, fastened in place in a machine in a known manner, bound and supported. After installation, the winding is impregnated using the method according to the invention. because the end insulation is not pressed, an air duct is left inside the winding under the insulation, which extends from stretching one end of the wrap to the other. Filling hoses 1, the winding, are attached to the mouthpieces 3 of the winding 2 is heated electrically or in an oven to a desired impregnation temperature, and the impregnation agent is e.g. pumped into the roll 2 from a container 6 with the help of excess pressure.
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Die im Wickel 2 befindliche Luft weicht vor dem Imprägniermittel zurück und kann dank der Porosität des einen Wickelendes oder durch dort zu diesem Zweck perforierte Löcher gleichen Typs entweichen. Ein durch diese Löcher strömendes Imprägniermittel weist beim Entweichen, dass der Wickel 2 mit Imprägniermittel gefüllt ist. Es ist günstig, dass das Ende zum Einpumpen von Imprägniermittel niedriger liegt als das andere Ende. Wenn der Fall so ist, wird das Pumpen von Imprägniermittel abgebrochen, die Löcher und/oder Mundstücke und/oder Schläuche abgedichtet und das Imprägniermittel entweder bei der Imprägniertemperatur gehärtet oder die Temperatur, zur Erzielung einer schnelleren Erhärtung, gesteigert. Gleichzeitig mit der Härtung des Imprägniermittels kann auch das Bindemittel des Isolierbandes gehärtet werden. Nach der Härtung, werden die Mundstücke entfernt oder gebrochen, die Punkte, wo sich die öffnungen und/oder Mundstücke befinden bei Bedarf zusätzlich isoliert und die Wicklung bei Bedarf oberflächenbehandelt.The air in the roll 2 gives way to the impregnating agent thanks to the porosity of one end of the winding or through holes perforated there for this purpose Type escape. An impregnating agent flowing through these holes indicates, when it escapes, that the roll 2 with impregnating agent is filled. It is favorable that the end for pumping in impregnating agent is lower than the other end. if If so, the pumping of impregnating agent is stopped and the holes and / or mouthpieces and / or hoses are sealed and the impregnating agent either hardened at the impregnation temperature or the temperature to achieve a faster one Hardening, increased. Simultaneously with the hardening of the impregnating agent, the binding agent of the insulating tape can also harden will. After hardening, the mouthpieces are removed or broken, the points where the openings and / or mouthpieces are are additionally insulated if necessary and the winding is surface-treated if necessary.
Eine alte Wicklung, wo man ausreichende Lufträume zum Eindrängen des Imprägniermittels in einen Wickel hat feststellen können, kann imprägniert und deren Eigenschaften somit mit dem erfindungsgemässen Verfahren verbessert werden. Die Wicklung wird sorgfältig 'gereinigt. Wenn sich die Dichtigkeit der Isolation als nicht ausreichend erweist, wird eine abdichtende Oberflächenbehandlung ausgeführt, z.B. durch Aufspritzen und/oder Aufziehen auf wenigstens den Oberflächen der Wickel an einem Ende der Wicklung von Epoxyharz als dicke Schichten. Wenn die alte Isolation schon spröde ist, muss die Druckbeständigkeit der Isolation durch Wickeln von z.B. einem Glasfiberband auf dem Bereich des Wickelendes und durch Imprägnierung dessen mit Epoxyharz, verbessert werden. An geeigneten Punkten im Bereich des Wickelendes werden mit einem geeigneten Stäbchen den Zwischenräumen der Isolierschichten folgende öffnungen oder Löcher- perforiert, wo Mundstücke eingedrückt werden. Die Mundstücke 3 liegenAn old winding where you have adequate air spaces Penetration of the impregnating agent into a roll has been able to determine, can be impregnated and thus its properties with the inventive method can be improved. The winding is carefully cleaned. When the tightness of the insulation proves insufficient, a sealing surface treatment is used carried out, e.g. by spraying and / or drawing on at least the surfaces of the winding at one end the winding of epoxy resin as thick layers. If the old insulation is already brittle, the pressure resistance of the Isolation by winding e.g. a fiberglass tape on the Area of the winding end and by impregnating it with epoxy resin. At suitable points in the area At the end of the winding, openings or holes following the gaps between the insulating layers are perforated with a suitable rod, where mouthpieces are pressed in. The mouthpieces 3 are
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in der Figur im Bereich einer Schlinge des Wickelendes 2, ein Mundstück 9 in der Nähe des Spurisolationsendes. Wenn die Isolation sehr eng ist, ist es günstig, die Öffnungen/Mundstücke in der Nähe eines Spur wie ein Mundstück 9 anzuordnen.in the figure in the area of a loop of the winding end 2, a mouthpiece 9 in the vicinity of the track insulation end. When the isolation is very narrow, it is favorable to arrange the openings / mouthpieces in the vicinity of a track such as a mouthpiece 9.
Die Imprägnierung und die Härtung des Imprägniermittels werden wie im Beispiel I ausgeführt. Wenn die Imprägnierung am Betriebsplatz stattfindet, kann ein Ofen für die Aufheizung nicht verwendet werden, dagegen ist eine elektrische Aufheizung eine anwendbare Vorgangsweise, ebenso eine Aufheizung mit Warmluftgebläsen. Weil die Aufheizungsmöglichkexten somit geringer sind,ist dieses bei der Wahl von Imprägniermischung in Betracht genommen worden. Vorzugsweise besteht die Imprägniermischung aus einem Epoxyharz von Bisphenol-A-Typ (z.B. ARALDIT F, Hersteller: CIBA-GEIGY AG) und einem Dikarbonsäureanhydrid (z.B. Härter. HY 905, Hersteller: CIBA-GEIGY AG) und einem Beschleuniger (z.B. DY 061, Hersteller: CIBA-GEIGY AG), wovon die Mischung 0.1 bis 5 gewichtsteile je 100 Gewichtsteile der Harzkomponente enthält. Die Härtungstemperatur einer solchen Mischung kann so niedrig sein wie 80 C, obwohl die Härtungszeit hierbei 2 bis H Tage betragen kann.The impregnation and curing of the impregnation agent are carried out as in Example I. If the impregnation on If the operating place takes place, an oven cannot be used for heating, but electrical heating an applicable procedure, as well as heating with hot air blowers. Because the heating possibilities are therefore lower this has been taken into account when choosing the impregnation mixture. Preferably there is the impregnation mixture from an epoxy resin of the bisphenol A type (e.g. ARALDIT F, manufacturer: CIBA-GEIGY AG) and a dicarboxylic acid anhydride (e.g. hardener. HY 905, manufacturer: CIBA-GEIGY AG) and an accelerator (e.g. DY 061, manufacturer: CIBA-GEIGY AG), of which the mixture is 0.1 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the resin component contains. The curing temperature of such a mixture can be as low as 80 C, although the curing time here is 2 to H Days.
Im Rahmen der Erfindung können verschiedenartige Varianten und alternative Lösungen gedacht werden. Somit soll in Betracht genommen werden, dass auch wenn in den vorigen Beispielen bestimmte Imprägniermittel und Isoliermittel verwendet worden sind, das erfindungsgemässe Verfahren auch mit Mitteln völlig anderen Typs durchgeführt werden kann. Hierbei werden als Imprägniermittel geeignete Mittel, andere als die bereits erwähnten, in der Epoxyharzgruppe gefunden werden, ferner unter den Polyesterharzen und Polyurethanharzen und deren Derivaten. Vom Imprägniermittel wird gefordert, dass dessen Viskosität bei der Imprägniertemperatur genügend niedrig ist und die Gebrauchszeit genügend lang und dass es in einer gebührlichen Zeit zum Härten gebracht werden kann und innerhalb eines solchen Temperaturbereiches liegt, welcher bei der Verwendung des Verfahrens benutzt werden kann.Various variants and alternative solutions can be conceived within the scope of the invention. Thus should be considered it should be assumed that even if certain impregnating agents and isolating agents have been used in the previous examples, the method according to the invention also with means completely different Type can be performed. Here, as the impregnating agent, agents other than those already mentioned are included in the epoxy resin group can also be found among the polyester resins and polyurethane resins and their derivatives. From the impregnation agent required that its viscosity at the impregnation temperature is sufficiently low and that the period of use is long enough and that it can be made to harden in a reasonable time and is within such a temperature range as at Using the method can be used.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |