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Verfahren und Vorrichtung zum Emaillieren von elektrischen Leitern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Emaillieren von elektrischen Leitern. Es
ist bekannt, Leiter zu emaillieren, bei welchen die Isolierschicht in flüssiger
Form aufgetragen und mittels Hitze erhärtet wird. Ein Verfahren, wie es bei der
Herstellung von emaillierten Platten zur Anwendung gelangt und bei welchem durch
die Verbrennung der flüchtigen Bestandteile des Lackes ein Teil der zum Härten der
Emailleschicht erforderlichen Wärme erzeugt -wird, läßt sich bei elektrischen Leitern
nicht ohne weiteres durchführen, weil bei der geringen Oberfläche der Leiter die
Menge der flüchtigen Bestandteile zu gering ist.
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Erfindungsgemäß werden wegen der geringen Oberfläche der Drähte dem
Emaillelack so viel flüchtige brennbare Bestandteile zugesetzt, daß durch deren
Verbrennung allein ohne weitere Wärmezufuhr der Lack zum Erhärten gebracht werden
kann. Weiterhin wird gemäß der Erfindung durch senkrechte Führung der Drähte im
Verbrennungskanal erreicht, daß die Wärme, die sich entwickelt, vollständig ausgenutzt
wird. Bei dem bekannten Verfahren, bei welchem die Platten horizontal fortbewegt
werden, ist diese volle Ausnutzung der Wärme nicht möglich.
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Zwei Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen als Beispiele
dargestellt.
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Abb. i ist ein senkrechter Längsschnitt durch eine Auftragevorrichtung
gemäß der Erfindung. Der Schnitt ist nach der Linie 1-i in Abb. 2 geführt.
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Abb. 2 stellt einen senkrechten Ouerschnitt durch den Apparat dar.
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Abb. 3 zeigt, teilweise im Schnitt, eine andere Ausführungsform der
Erfindung.
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:4bb. .I ist eine Schnitt nach der Linie 4-4 in Abb. 3.
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Abb. 5 zeigt die Verschlußeinrichtung des Apparates im Längsschnitt.
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Abb.6 ist ein Querschnitt der Verschlußeinrichtung nach der Linie
6-6 in Abb. 5. Abb. 7 zeigt schematisch eine Meßvorrichtung, die den Druck in der
Verbrennungskammer angibt.
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Die in den Abbildungen gezeigten Apparate sind für die Isolierung
verhältnismäßig langer Drähte bestimmt. Der Draht i i, der mit einer Isolationsschicht
versehen werden soll, wird von einem Vorratshaspel (nicht gezeigt) über eine Scheibe
io einer großen zylindrischen, mit Nuten versehenen Rolle 12 zugeführt, die auf
einer Welle 13 befestigt ist, welche auf bekannte Weise angetrieben wird. Der Draht
i i wird über und um die Rolle 12 gelegt und darauf nach unten in eine Isolationsflüssigkeit
hineingeführt, die in einem Behälter 16 angebracht ist. Der Behälter 16 enthält
-weiter eine zylindrische, mit Nuten versehene Rolle 17, die mittels der Welle 18
in Lagern i9 in den Wänden des Behälters 16 gelagert ist. In die Flüssigkeit im
Behälter ragt ein Rohr 20 hinein, dessen unteres Ende eine Rolle 21
trägt,
die die überschüssige Lösung von dein Draht entfernt. Das Rohr 2o ist senkrecht
durch eine Heizkammer 23 geführt, die mit einer Heizvorrichtung, beispielsweise
mit einem U-förmigen Gasbrenner 24, versehen ist. Oberhalb der Heizkammer ist das
Rohr mit mehreren Öffnungen 26, z6 versehen, und der mit den Öffnungen versehene
Teil des Rohres ist von einer Kammer 27 umgeben, die mit einer Öffnung 28 versehen
ist, durch welche Außenluft hineinströmen kann. Um die Einströmung von Außenluft
durch die Öffnungen 28 regeln zu können, ist die Öffnung 28 mit einer Ventilplatte
29 versehen.
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Am oberen Ende des Rohres 2o ist eine Verbrennungskammer 3o angeordnet,
deren unterer Teil mit Löchern 32 versehen ist. Dieser Teil der Verbrennungskammer
ist von einer Luftkammer 33 umgeben, die der Kammer 27 ähnlich ist. Die Luftkammer
ist mit einer Öffnung 34 und einer Ventilscheibe 35 versehen. Die Scheibe 35 dient
zur Regelung des Luftzuflusses durch die Öffnung 34. In der Nähe des oberen Endes
der Verbrennungskammer 30 ist ein Abzugsrohr 37 für die Verbrennungsprodukte
und im Innern dieses Rohres ist eine Regelungsklappe 38 angeordnet. Eine kleine
L-förmige Röhre 40, die mit einer Gasleitung (nicht gezeigt) verbunden ist, ist
durch die Kammer 27 geführt und ragt in die Verbrennungskammer 30 von unten
hinein. Mittels dieser Röhre können die brennbaren Stoffe in der Verbrennungskammer
entzündet werden, wenn der Apparat in Betrieb gesetzt werden soll. Für diesen Zweck
können aber statt der Röhre auch andere bekannte Zündeinrichtungen angeordnet werden,
z. B. eine Gasmaschinenzündkerze.
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Das Verfahren geht wie folgt vor sich: Der der Vorratsspule o. dgl.
entnommene Draht i i wird über die Scheibe io und die Rolle i - nach unten geführt
und um die Rolle 17 gelegt, geht darauf über die Rolle 21 nach oben durch das Rohr
2o und die Verbrennungskammer 3o und wird darauf nochmals um die Rolle 12 gelegt,
nach unten geführt, um die Rolle 17 gelegt usw. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der Draht fünfmal um die verschiedenen Rollen gelegt. Das Ende des behandelten
Drahtes wird über die Rolle 12 einer Aufnahmevorrichtung zugeführt.
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Der Behälter 15 ist bis oberhalb der unteren Öffnung des Rohres 2o
mit einer Isoliermischung gefüllt, die aus einem unverbrennbaren Isoliermaterial
und einem oder mehreren flüchtigen und brennbaren Lösungsmitteln besteht. Das Wort
Lösungsmittel soll in der vorliegenden Beschreibung jeden Stoff decken, der mit
dem Isolationsmaterial eine wirkliche Lösung, eine Emulsion, eine Suspension oder
eine Mischung solcher Zustände ergibt. Viele der bekannten Emaillierungsmaterialien
haben sich als verwendbar erwiesen. Geeignete Stoffe sind beispielsweise flüchtige
Öle, Asphaltverbindungen und Verdünnungsmittel. Wenn das Gas vor - dem Brenner 24
angezündet ist, wird die Gaszufuhr zur Röhre 40 derart geregelt, daß nur eine kleine
Zündflamme bestehen bleibt. Wird anstatt der Röhre 4o eine Zünd- oder Funkenspule
benutzt, so wird diese nur für wenige Augenblicke eingeschaltet.
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Die die Aufnahmeanordnung und die Rolle antreibenden Einrichtungen
werden angelassen, wodurch der Draht i i durch die Lösung 15 gezogen wird und eine
Isolierschicht erhält. Der Draht wird von der Lösung 15 direkt in das Rohr 2o gezogen,
ohne mit der Luft in Berührung zu kommen und gleitet über die Rolle 21. Der überzogene
Draht geht darauf weiter durch das von dem Brenner 24 erhitzte Rohr 20, in welchem
einige der flüchtigen und brennbaren Bestandteile der Isolationsschicht verdampfen.
Da das untere Ende des Rohres 2o in die Flüssigkeit 15 hineinragt und die in der
erhitzten Kammer erzeugten Gase verbrennen, ist in diesem Teil des Rohres fast kein
Sauerstoff vorhanden. Der Draht geht weiter an den Öffnungen 26 vorbei, durch welche
so viel Luft hineinströmt, daß die Lösungsmittel in der Isolierschicht-fast vollständig
verbrennen. Die Luft mischt sich mit den von unten kommenden Gasen. Im unteren Ende
der Verbrennungskammer 30 wird die Gasluftmischung durch die Zündflamme der
Röhre 4o angezündet, wodurch auch die Lösungsmittel auf dem Teil des Drahtes, der
zu dieser Zeit durch den unteren Teil der Verbrennungskammer gleitet, entzündet
werden. Zusatzluft strömt hierbei durch die Öffnungen 33 und 34 in die Verbrennungskammer
hinein. Durch die Klappe 38 und die Ventilscheiben 28 und 35 wird die Verbrennungsflamme
geregelt. Im unteren Teil der Verbrennungskammer 30 verbrennen die Lösungsmittel
der Isolierschicht fast vollständig, und die Hitze ist an dieser Stelle so stark,
daß das Isolationsmaterial sich fest mit dem Draht verbindet. Der mit der harten
Isolationsschicht versehene Draht bewegt sich darauf weiter nach oben durch die
von unten aufsteigenden heißen Verbrennungsgase, wodurch noch vorhandene Reste der
Lösungsmittel beseitigt werden und eine vollständige Erhärtung der Isolationsschicht
eintritt. Der Draht wird jetzt wieder über die Rolle 12 geführt und nochmals der
erwähnten Behandlung unterworfen, um eine weitere Isolationsschicht auf den Draht
aufzutragen und diese Behandlung
wird wiederholt, bis die Schicht
die vorgesehene Stärke erhalten hat.
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Eines der wichtigsten Kennzeichen der Erfindung ist, claß das Verfahren
ohne besondere Vorrichtung für die Behandlung der Abgase durchgeführt werden kann.
In den meisten Vorrichtungen dieser Art «erden die Drähte mit einer Isolationsschicht
versehen und darauf durch von außen beheizte Öfen geleitet, in welchen die flüchtigen
Teile der Isolierschicht sich verflüchtigen. Mit Rücksicht auf die Feuersgefahr
und die Gefährdung der Gesundheit der Arbeiter ist es notwendig, diese Dämpfe zu
entfernen und unschädlich zu machen, wozu aber besondere Vorrichtungen angeordnet
werden müssen. Dadurch, daß nach der Erfindung die Lösungsmittel in den Isolationsmischungen
die für die Erhärtung der Isolationsschicht notwendige Wärme liefern, werden somit
nicht nur große Ersparnisse an Brennstoff erzielt, sondern auch eine jede Feuersgefahr
sowie gesundheitliche Schädigungen der Arbeiter vermieden.
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Die Eigenschaften der aufgetragenen Isolation können durch verschiedene
Regelungsmaßnahmen geändert werden. So kann z. B. die Viskosität oder die prozentuale
Menge des Lösungsmittels in der Isolationsmischung geändert werden, Ferner können
die Temperatur in der Heizkammer 23, die Luftzufuhr zu den Kammern 27 und 23, die
Stellung der Klappe 28 und die Bewegungsgeschwindigkeit des Drahtes i i in verschiedener
Weise geregelt werden.
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Die in den Abb. 3 und ,I gezeigte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet
sich von der in den Abb. i und 2 gezeigten nur durch die Anordnung der Vorverdampfung
und der Verbrennungskammer. Die Kammer 2o ist oben in zweckmäßiger Weise mit einem
Heiz- und Verbrennungsrohr .I3 verbunden. Die Verbindung zwischen der Kammer und
dem Rohr kann beispielsweise durch einen Flansch _.I mit Befestigungsschrauben .I5
erfolgen. Zwischen der Kammer 20 und dem l# lanscli -.I wird zweckmäßig eine Isolationsscheibe
.I6 angeordnet, um eine Erwärmung der Kammer 2o zu verhindern.
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Das Rohr 43 ist in der Mitte mit mehreren Öffnungen .I7 versehen,
und unmittelbar unterhalb dieser Öffnungen sind zwei elektrische Heizelemente 48
angeordnet, die über die Leitungen .I9 von einer Stromquelle (nicht gezeigt) gespeist
werden. Die Heizelemente bestehen aus Widerstandsdrähten 5o, die von einem wärmeleitenden
Isolationsstoff umgeben und in Gehäusen 51 eingeschlossen sind. Das Rohr ist aus
einem Material mit großer Wärmeleitfähigkeit hergestellt, beispielsweise aus Messing,
und die Rohrwände sind verhältnismäßig stark, so daß die Wärme, die durch die Verbrennung
oberhalb der öffnungen .I7 erzeugt wird, durch das Rohr .I3 nach unten bis an die
Kammer 2o geleitet wird.
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Am oberen Ende des Rohres 43 ist beispielsweise mittels der Flanschen
52, 53, zwischen denen die die Wärmeleitung verhindernde Scheibe 54 liegt, und dem
Bolzen 55 ein zweites Rohr 57 befestigt, dessen innere Ouerschnittsfläche größer
ist als diejenige des Rohres .43. Der größere Durchmesser verhindert, daß der durch
das Rohr sich bewegende Draht in Berührung mit Ruß kommt, der sich während des Betriebes
in dem Rohr 57 ansammelt. In der Nähe des oberen Endes des Rohres 57 ist ein Abzug
59 mit Drosselklappe 6o angeordnet.
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Bei dieser Ausführungsform werden beim Betriebsanfang die Heizelemente
verwendet, um das Lösungsmittel in der Isolationsschicht zu verdampfen. Die Dämpfe
können darauf durch die Öffnungen 47 angezündet werden. Wenn der normale Betriebszustand
eingetreten ist, wird ein großer Teil der in den Wänden des Rohres q.3 entwickelten
Wärme nach unten geleitet und zu der Vergasung des Lösungsmittels ausgenutzt. Darauf
wird die Stromzufuhr herabgesetzt und die Behandlung mit einer ganz geringen Zufuhr
von Wärme von außen fortgesetzt.
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Gemäß den Abb. 5 und 6 enthält der Behälter 16 nur eine so große Menge
Isolationsflüssigkeit, daß lediglich der untere Teil der mit Nuten oder Riefelungen
versehenen Rolle 17 bedeckt ist. Die Rolle ist zwischen zwei Seitenteilen 62 angeordnet,
die zusammen mit der Rolle und der Rückwand 63 eine Kammer bilden, die nach unten
zu durch die Isolationsflüssigkeit 15 geschlossen ist. Nach oben zu steht die Kammer
durch eine Öffnung mit dem Rohr :I3 in Verbindung, ist aber sonst durch den Verschlußteil
64 abgeschlossen, dessen nach unten ragende Wand 65 mit Zähnen versehen ist, die
in die Riefelungen der Rolle 17 hineingreifen. Die Zwischenräume zwischen den Zähnen
und den Riefelungen sind mit Flüssigkeit gefüllt, die die Rolle mitbringt, so daß
die Kammer vollständig luftdicht ist.
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Abb. 7 zeigt schematisch eine Meßeinrichtung, mittels welcher der
Luftdruck in der Verbrennungskammer gemessen werden kann. Die Röhre 116 steht mit
dem unteren Teil der Verbrennungskammer und mit einem Behälter 117 in Verbindung.
In dem Behälter ist ein Widerstandselement 118 angeordnet, dessen Widerstandstemperaturkoeffizient
entweder positiv oder negativ sein kann. Das eine Ende des Behälters besitzt eine
kleine Öffnung i i9, durch welche ein Luftstrom hineintritt, der von dein Druck
in der Verbrennungskammer
abhängig ist. Das Widerstandselement
ist aus Platina oder Nickel hergestellt und hat einen sehr geringen Querschnitt.
Aus diesem Grunde ist auch seine Wärmekapazität gering, so daß seine Temperatur
stark beeinflußt wird, wenn durch eine Änderung im Luftstrom eine ganz geringe zusätzliche
Wärmemenge entsteht oder eine geringe Wärmemenge dem Element entnommen wird.
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Das Widerstandselement i i8 in dem Behälter 117 ist mit dem
einen Arm eines Wheatstonebrücken-Stromkreises verbunden, während ein Behälter i2i
mit einem ähnlichen Widerstandselement 122 mit dem entgegengesetzten Arm der Wheatstonebrücke
in Verbindung steht. Der Behälter 121, zu dem die Außenluft unbehindert Zutritt
hat, soll für die verschiedenen Lufttemperaturen Ausgleich schaffen. Der Widerstand
des Behälters 121 ist deshalb derart gewählt, daß die Wirkung des Widerstandes des
Behälters 117 ausgeglichen wird, wenn keine Luft durch den letzteren strömt. Zwei
gleiche Widerstandselemente r23 sind vorgesehen, um den Wheatstonebrücken-Stromkreis
zu vervollständigen und zwischen den beiden entgegengesetzten Enden des Brückenstromkreises
ist ein Galvanometer 124 angeordnet, welches den Unterschied in Wert zwischen den
Widerstandselementen 118 und 122 angibt. Das Galvanometer kann derart eingerichtet
sein, daß man die Druckverhältnisse direkt ablesen kann, oder es kann durch ein
aufzeichnendes Potentiometer ersetzt werden, welches eine ununterbrochene Aufzeichnung
gibt. Um für die Änderungen in der Raumtemperatur einen vollständigeren Ausgleich
zu erhalten, als der Behälter 121 bewirken kann, kann ein Widerstandselement 125
in Reihe mit der Wheatstonebrücke geschaltet werden, welches einen Widerstandstemperatur-Ausgleichskoeffizienten
hat, so daß die Berechnung der Berichtigungen für verschiedene Raumtemperaturen
in Fortfall kommt. Das Widerstandselement kann z. B. aus einem Nickelmangandr aht
bestehen. Eine Batterie 126 ist vorgesehen, um den Wheatstonebrücken-Stromkreis
zu erregen und die Widerstandselemente iiS uni i22 zu erhitzen.
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Wenn der Draht mit Emaille überzogen wird, entsteht ein niedriger
Druck im unteren Teil der Kammer 57, der einen Luftstrom durch die Röhre 116 und
den Behälter 117 erzeugt.
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Dieser Luftstrom kühlt das erhitzte Widerstandselement 118 ab, so
daß sich der Widerstand des Elementes ändert und das Galvanometer 124 einen Ausschlag
macht. Die Temperatur des Widerstandselementes 118 ist zu jeder Zeit von der Geschwindigkeit
der durch den Behälter i 17 strömenden Luft abhängig, und diese Geschwindigkeit
hängt von dem Druck in der Verbrennungskammer ab. Das Galvanometer zeigt deshalb
den Druck in der Verbrennungskammer an, und da der Zug in der Verbrennungskammer
von dem Druck abhängig ist, können die in Abb. 2 und 4. gezeigten Ventile 38 und
6o betätigt werden, um den Zug nach der Galvanometerablesung zu regeln. Eine Meßeinrichtung
der beschriebenen Art zeigt selbst Druckveränderungen von o,o25 mm Wasserhöhe genau
an.