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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung asbestisolierter Leiter
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bedecken eines Drahtes
mit einer Asbestisolation.
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Asbestisolationen wurden bisher so hergestellt, claß Bänder, Schnüre
od. dgl. um den Leiter gewickelt wurden. Eine Verbesserung konnte dadurch erreicht
werden. <laß Asbestfasern kardiert, ein aus kardierten Fasern bestehendes Gewebe
quer auf den siic'li der Länge nach bewegenden Isolator aufgebracht und um den Isolator
gepreßt und geglättet wurden. Dieses \'erfalireii wird seit einer Reihe von Jahren
finit Erfolg angewendet.Trotzdem unterliegen diese Isolationsart und vor allem die
Anwendung der so isolierten Leiter mancher Beschränkung.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von asbestisolierten
Leitern mit verbesserten elelktrischen und mechanischen Eigenschaften sowie eine
Vorrichtung zur Herstellung dieser neuartig isoliierten Leiter.
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Gemäß der Erfindung wird Blatt- oder bandförmiges Asbestmaterial verwendet,
in dem der
Asbest weitestgehend in einzelne Fasern beträchtlicher
Länge im Verhältnis zu ihrem nur geringen Durchmesser zerteilt ist. Die Feinheit
der Aufteilung ist derart, daß die einzelnen Fasern in Wasser oder anderen Flüssigkeiten
zu einer pastösen oder schlammartigen Masse mit jedem gewünschten Feststoffgehalt
aufgeschlämmt werden können. Der Durchmesser der dispergierten Fasern liegt in der
Größenordnung von 0,5,u. Aus diesen dispergierten Asbestfasern lassen sich blattartige
Gebilde nach Art von Papier dadurch herstellen, daß die Dispersion über eingerütteltes
Sieb fließt, das die Fasern zurückhält und die Dispersionsflüssigkeit durchläßt,
etwa wie bei einer Papiermaschine. Auf diese Weise werden blattärtige Gebilde aus
nahezu reinem Asbest einer Dicke von etwa 0,02,5 mm erhalten. Die Asbestblätter
sehen etwa wie Seidenpapier aus, haben gleichmäßige Dicke, sind sehr dicht und praktisch
frei von organischen Beimengungen. Die Asbestfasern sind mehr oder min,-der in der
Längsrichtung des Blattes ausgerichtet.
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Gemäß der Erfindung werden aus den Asbestblättern Streifen in der
Längsrichtung geschnitten. Wird größere Dicke verlangt, so lassen sich ohne weiteres
Multiplexpapiere herstellen und verwenden.
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Durch Verwendung der Streifen aus feinstzerteilten Asbestfasern werden
die bisher verwendeten Karden überflüssig, und es ist möglich, durch Redispersion
der feinzerteilten Asbestfasern eine gleichmäßig dicke Isolation durch Verformung
und Glätturig der schlammförmigen Masse zu erzielen. Die feine Zerteilung der Fasern
ist erforderlich, um eine gleichmäßige, gut ausgebildete Isolation zu erhalten und
erleichtert die Formung und Glätturig der einzelnen Fasern im feuchten Zustand.
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In der weiteren Beschreibung wird das auf die beschriebene Weise hergestellte
Asbestmaterial als d,ispergierter Asbest bezeichnet werden zum Unterschied von den
groben, nur verhältnismäßig roh unterteilten Asbestfasern, wie sie durch das Kardieren
erhalten werden.
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Gemäß der Erfindung werden ein oder mehrere Bänder aus dispergiertem
Asbest, und zwar ohne vorherige Behandlung mit anderen Materialien und nicht vermischt
mit organischen oder anderen Stoffen trocken der Länge nach auf den sich in der
Längsrichtung bewegenden zu isolierenden Draht kontinuierlich aufgebracht. Das Band
wird durch ein feststehendes Werkzeug lose um den Draht gelegt. Danach wird angefeuchtet,
um eine bestimmte Redispersion zu erzielen. Unmittelbar anschließend j wird der
redispergierte, pastenförmige Asbest geglättet. Dies kann durch einen sich drehenden
Glätter in der Art geschehen, wie früher die kardierten Asbestfasern geglättet wurden.
Durch den Glätter wird der angefeuchtete, dispergierte Asbest zu einem gleichmäßig
dicken und glatten Überzug verformt, ohne daß noch die ursprüngliche Form des Asbestbandes
bestehen bleibt. Danach wird der Überzug getrocknet. Das Aufbringen der Überzüge
gemäß der Erfindung wurde nur ,in den Grundzügen beschrieben. Es lassen sich mancherlei
Abänderungen und zusätzliche Arbeitsschritte anwenden, um isolierte Drähte für die
verschiedensten Verwendungszwecke herzustellen. Einige der zusätzlichen Maßnahmen
werden weiter unten beschrieben.
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Zum besseren Verständnis wird auf die Abbildungen Bezug genommen.
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Fig. i ist eine schematische Seitenansicht, die das Arbeitsverfahren
und die Arbeitsvorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht; ' Fig. 2 ist eine
perspektivische Ansicht, die das Aufbringen des dispergierten Asbestbandes auf den
laufenden Draht durch feststehende Werkzeuge darstellt; Fig. 3 und 4 zeigen in vergrößerter
perspektivischer Ansicht gemäß der Erfindung isolierte Drähte; Fig. 5 zeigt in schematischer
Seitenansicht eine Abwandlung desArbeitsverfahrens und derArbeitsvorrichtung gemäß
Fig. i ; Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch einen Glätter; Fig. 7 zeigt den Glätter
in Vorderansicht.
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Fig. i zeigt schematisch eine Vorrichtung, durch die dispergierter
Asbest kontinuierlich auf einen Leiter aufgebracht wird, und veranschaulicht das
Arbeitsverfahren gemäß der Erfindung. Der blanke Draht i wird von der Rolle 2 abgespult,
geht durch eine Streckvorrichtung 3 und einen mit Klebmittel gefüllten Topf 4. Dann
wird der blanke Draht in einem feststehenden Zieheisen 5 roh mit dem von dem Bandhalter
7 ablaufenden dispergiertenAsbestband 6 bedeckt. In einem zweiten feststehenden
Ziehei.sen8 wird ein anderes dispergiertes Asbestband9, das von ,dem Bandhalter
io kommt, ebenfalls nur mehr oder minder roh aufgebracht. Der auf diese Weise roh
mit zwei Schichten dispergiertem Asbest bedeckte Draht geht nun durch das Gefäß
i i und wird dort in geeigneter Weise angefeuchtet. Kurz nach dem Verlassen des
Befeuchtungsgefässes geht der Draht durch den Glätter 12, der das angefeuchtete
Band rund um den Draht glättet. Anschließend kann gegebenenfalls ein Durchgang durch
einen zweiten Glätter erfolgen, der die Oberfläche des Asbestes noch weiter glättet.
Schließlich wird im Ofen 14 getrocknet und der fertige Draht, nachdem er über die
Rolle 15 gelaufen ist, bei 16 aufgespult.
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Die Rolle 2, die Streckvorrichtung 3 und das mit Klebmittel gefüllte
Gefäß 4 sind von üblicher, dem Fachmarin bekannter Art. Je nach den Umständen können
eine oder mehrere dieser Vorrichtungen fortfallen.
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In diem mit Klebmittel gefüllten Gefäß wird auf den blanken Draht
ein Klebmittelüberzug aufgebracht. Soll der fertige Draht zum Bewickeln elektrischer
Maschinen verwendet werden, dann wird ein Klebmittel verwendet, das höhere Temperaturen
aushält und auch bei höheren Temperaturen noch biegsam bleibt. Mit Vorteil läßt
sich z. B. ein ölmod-ifizienter Phenolharzl.ack verwenden.' Das Überziehen des blanken
Drahtes mit einem Klebmittel ist ein höchst wünschenswerter zusätzlicher Arbeitsvorgang
bei .der Herstellung von isolierten Drähten für elektrische Maschinen gemäß der
Erfindung.
Solche Drähte müssen Biegungen um nur kleine Radien aushalten, ohne daß der isolierende
Überzug abplatzt oder reißt und der blanke Draht freiliegt. Das Kle@l>tnittel sichert
auch eine feste Verbindung von Asbest und Draht. Für andere Verwendtrngsz@veck;,
ist das Klebmittel von geringerer Bedeutung. Bei festverlegten Drähten oder Verbindungsdrähten
z. B. ist es wichtiger, die Isolation leicht entfernen zu können. In diesen Fällen
kann das Klebmittel ganz fortfallen, oder es wird nur ein schwaches Klebmittel verwendet,
das sich in der Benützungsflüssigkeit löst und die Durchführung von Draht und Band
durch das Zieheisen erleichtert.
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Nach N,'erlas,s.en des mit Klebstoff gefüllten Gefässes geht der Draht
durch das feststehende Zieheisen 5, das franz einfach ein dein Drahtquerschnitt
angepaßtes Loch aufweist. Die Eintrittsseite des Lochres ist zweckmäßig konisch
geformt. Ein zweckmäßig trockenes und unbehandeltes Asbestband 6 wird dem Zieheisen
,5 gleichzeitig mit dem Draht zugeführt. Das Zieheisen legt das Band roh um den
Draht, und das Band wandert gleichzeitig mit dem'l)ralit weiter. Das Band wird also,
wie insbesondere aus Fig. z ersichtlich ist, der Länge nach aufgebracht. Der Bandhalter
7, von dem das Band abgespult wird, dreht sich frei um seine Achse, ist sonst aber
fest. Dadurch wird das Band nicht, wie sonst üblich, schraubenförmig um den Draht
gewickelt, sondern lediglich der Länge nach aufgelegt und durch das Ziehei.se@n
5 roh um den Draht gewickelt. Da das dispergierte Asbestband in dieser Verfahrensstufe
trocken oder nahezu trocken ist, wird auch durch das Zieheisen kein glatter Überzug
erzielt. Der geringste Durchmesser des Zieheisens wird so klein wie möglich gemacht,
um das Band möglichst fest auf den Draht aufzubringen, ohne daß es sich im Zieheisen
staut. Im allgemeinen ist der Durchmesser etwas größer als die Dicke des fertigen
Drahtes.
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Bei dieser Arbeitsweise erleichtert das Klebmittel den Durchzug es
Bandes durch das Zieheisen.. Das dispergierte Asbestband läßt sich jedoch auch so
vorbereiten, daß es von sich aus leicht und gut auf der 1)ralitol)erfläche, klebt
und Draht und Band auch ohne Klebmittel leicht durch das Zieheisen gezogen werden
können.
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Die zur Zeit verfügbaren dispergierten Asbestbänder sind verhältnismäßig
dünn, weswegen es zur Erzielung einer genügend dicken Isolation zuweilen zweckmäßig
und notwendig ist, mehrere Bänder zu ver-,venden. Die Arbeitsweise mit zwei Bändern
ist beschrieben worden, es lassen sich jedoch auch noch in:hr Bänder verwenden.
Es ist nicht nötig, alle Asbestbänder vor der Glätturig aufzubringen, vielmehr können
auch weitere Asbestbänder aufgebracht werden, nachdem das erste Band geglättet wurde.
Die Asbestisolation läßt sich nicht nur auf den blanken Draht, sondern auch auf
andere Isolationen aufbringen. Schließlich können mehrere Bänder durch ein mehrfach
gefaltetes Band ersetzt werden.
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Nachdem (las :1sbesthand in den Zieheisen 5 und 8 roh um den Draht
gelegt wurde, passiert dieser das Gefäß i i, das reines Wasser oder eine andere
zum Benetzen des Asbestes geeignete Flüssigkeit enthält, die eine Redispersionbewirken.
Durch,diese Redispersion wird,-der Asbest erweicht und die Kohäsion zwischen benachbarten
Fasern herabgesetzt, so claß der vorher rauhe Überzug geglättet und ein gleichmäßig
dicker Überzug erhalten werden kann.
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Die Glätturig kann durch Hand erfolgen, beisser aber durch "ine mechanische
Vorrichtung. Zum Beispiel läßt sich ein Glätter verwenden, wie er früher zum Glätten
der Umhüllungen aus kardiertem Asbest benutzt wurde. EineAusführungsform eines solchen
Glätters ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Eine solche Vorrichtung hat am Eintrittsende
eine Ziehmatrize 20 mit einer halbkreisförmigen Nut 21, deren Durchmesser etwa dem
des fertigen isolierten Drahtes entspricht. Die Matrize 20 sitzt auf einer Hohlwelle
22, die in dem Lagerbock 23 gelagert ist. Eine verstellbare Druckplatte 2,4 drückt
den Draht in die Nut der Matrize. Matrize und Druckplatte laufen mit hoher Geschwindigkeit
von etwa 3500 Umdr./Min. um den Draht. Die feinzerteilten und angefeuchteten
Asbestfasern werdeai ,dabei verformt und um den Draht gelegt. Die Fasern sind durch
den Vorschub des Drahtes und die Drehbewegung des Glätters schraubenförmig angeordnet.
Gleichzeitig mit der Glätturig und Ausrichtung der Asbestfasern wird durch den Glätter
eine gleichmäßig dicke Isolationsschicht erzielt. Gegebenenfalls kann noch ein zweiter
Glätter 13 angeordnet werden.
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Anschließend an die Glätturig wird der isolierte Draht in einem Ofen
getrocknet. Auf die beschriebene Weise wird eine glatte, gleichmäßig dichte und
dicke Isolation erhalten, wie in den Fig.3 und :I dargestellt. Die erhaltene Isolation
zeigt keines der Nlenkmale einer Bandisolation, da durch das Verformen und Glätten
der angefeuchteten Fasern eine vollständige Vermengung und Ausrichtung erfolgt ist.
Die Asbestisolation ist fortlaufend, ohne freie Stellen.
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Die Befeuchtung wurde gemäß dem Ausführungsbeispiel in einem Tränkgefäß
vorgenommen, obwohl dies nicht notwendigerweise der Fall sein muß. Die Flüssigkeit
kann ebensogut aufgegossen oder aufgesprüht werden. Es ist immer nur notwendig,
daß der Asbest genügend angefeuchtet wird, damit sich die einzelnen Fasern voneinander
trennen können und der-Glätter die Fasern rund um den Draht anzuordnen vermag.
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Soll die fertige Isolation keine Feuchtigkeit aufnehmen oder gegen
Abrieb widerstandsfähig sein, so ist es zweckmäßig, der Befeuchtungsflüssigkeit
wasserabweisende und die Abriebfestigkeit erhöhende Stoffe zuzusetzen. Beispielsweise
kann dazu ein ölmodifizierter Phenolharzlack verwendet werden. Um die für die Bewicklung
von elektrischen Maschinen erwünschte glatte Drahtoberfläche zu erhalten, wird als
Benützungsmittel vorzugsweise eine \'Vasser-Lack-Emulsion benutzt. Für einen zähen
Oberflächenfilm enthält eine solche
Emulsion b@cisl)iel:sweise 5o%
Lack. Besondere Glätte wird mit einer Emulsion erzielt, die weniger als 5o% Lack
enthält. An Stelle des ölmodifizierten Phenolharzlackes können naturgemäß andere
bekannte, elektrisch isolierende Harze oder Emulsionen verwendet werden, wie z.
B. Butyraldehydharze, Vinyl'harze, synthetischer Schellack u. dgl.
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Um sowohl einen glatten als auch einen abricbfesten Überzug zu erhalten,
können zusätzliche IN-littel auf den Draht aufgebracht werden, nachdem er aus dem
Trockenofen kommt. Eine für diesen Zweck geeignete Vorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt.
Der Aufbau entspricht dem der in Fig. i dargestellten Vorrichtung, nur ist ein zusätzlicher
Tränktopf 17 anschließend an den Ofen 14 vorgesehen. Überschüssiges Tränkmittel
wird durch den Wischer 18 entfernt, bevor der Draht durch einen weiteren Trockenofen
i9 geht und bei 16 wird.
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Die in Fig.5 gezeigte Vorrichtung eignet sich nicht nur für oberflächlich
überzogene, sondern auch für imprägnierte Asbestisolationen. Zur Herstellung solcher
Drähte wird der Draht nach der oben beschriebenen Umhüllung mit Asbestbändern, Anfeuchtung,
Glättung und Trocknung durch ein Tränkgefäß 17 geleitet, das zur Imprägnierung geeignete,
dem Fachmann bekannte Stoffe enthält. Als solche Stoffe eignen sich Wachse, Harze
u. dgl., und zwar im geschmolzenen oder gelösten Zustand. Das Tränkgefäß 17 kann
wegfallen, wenn das zur Imprägnierung vorgesehene geschmolzene oder gelöste Material
gleichzeitig geeignet ist, die Asbestfasern im Sinne der Erfindung zu redispergieren.
In diesem Falle kann das Imprägniermittel direkt in das Gefäß i i gegeben werden.
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Wasser oder wäßrige Emulsionen eignen sich im allgemeinen zur Redispergierung
de'r Asbestfasern und zu ihrer Verformung und Glättung, es können jedoch auch andere
Mittel, beispielsweise Benzol oder Kohlenstofftetrachlorid, verwendet werden. Zur
Erhöhung,der Glei.t.fähigkeit im Glätter können der Imprägnierflüssigkeit noch andere
Stoffe, wie Stärke, Natriumsilikat, Talkum u. dgl., zugesetzt werden.
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Das beschriebene Verfahren eignet sich nicht nur für runde Drähte,
sondern kann auch an Drähten von rechteckigem oder quadratischem Querschnitt angewendet
werden, vorausgesetzt, der Querschnitt ist nicht zu groß.