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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Winkelringen an Isolierhohlkörpern
aus Weichpapier für Isolationsanordnungen von Transformatoren, Durchführungen und
ähnlichen elektrischen Geräten Es ist bekannt, die Enden der Wicklungen von Transformatoren
oder die Ränder der Metallfassung einer Durchführung oder ähnliche elektrische Anordnungen
mit Hilfe von sogenannten Winkelringen zu isolieren. Besonders vorteilhaft ist es,
diese Winkelringe in der Weise herzustellen, daß der betreffende Körper als solcher
durch Lagen aus Weichpapier mit überstehenden Enden gegen die in Betracht kommenden
Teile anderen Potentials isoliert wird und die überstehenden Enden der einzelnen
Papierlagen am Umfang von außen nach innen fortschreitend derart eingerissen und
umgelegt werden, daß die umgelegten Papierstreifen sich überlappen und Isolationsdurchbrüche
vermieden werden. Die Winkelringe aus Weichpapier werden dann durch Preßspanscheiben
od. dgl. versteift, und man erhält, insbesondere, wenn die Anordnung sich unter
01 befindet, sehr gute Isolationsverhältnisse.
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Die vorbeschriebene Herstellungsweise der Winkelringe ist jedoch teuer
und zeitraubend. Man hat deshalb bereits versucht, sich dadurch zu helfen, daß die
Weichpapierlagen bereits vor dem Aufwickeln auf den Wickeldorn auf der Vorratstrommel
mit entsprechenden Einschnitten an den überstehenden Enden versehen werden. Es hat
sich aber gezeigt, daß dann eine einwandfreie Überlappung nur bei sehr geringen
Wandstärken des
Hauptisolierkörpers, an den die Winkelringe ansetzen,
erzielt werden kann, so daß die Verwendungsmöglichkeit dieser Herstellungsweise
stark beschränkt ist. Hinzu kommt noch der Nachteil, daß die lose flatternden Enden
der Papierbahnen auf dem langen Wege von der Vorratstrommel zur Wickelbank abknicken
und durcheinanderflattern und bei dem Auflaufen auf den Wickelzylinder erst wieder
in die Papierebene der Gesamtbahn gehoben «-erden müssen, wozu meistens außer dem
eigentlichen Wickler noch eine zusätzliche Hilfskraft notwendig war.
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Nach der Erfindung werden diese Nachteile der bekannten Verfahren
zur Herstellung von Isolierwinkelringen für die Isolation von Transformatorwicklungen,
Durchführungen und ähnlichen elektrischen Apparaten durch die umgelegten, überstehenden
Enden der Papierbahn des Hauptisolierkörpers dadurch vermieden, daß das zur Herstellung
der Winkelringe dienende Einschneiden oder Einreißen der überstehenden Enden der
Papierbahnen während des Aufwickelns der Papierbahn zur Herstellung des Hauptisolierkörpers
erfolgt. Dabei wird durch besondere Mittel, vorzugsweise vom Wickeldorn aus, das
Einreißen der Enden in der Weise gesteuert, daß eine zuverlässige überlappung beim
Umlegen der Stufen eintritt. Hierzu wird man zweckmäßig die Steuerung so wählen,
daß, wenn die Breite eines Streifens, bezogen auf den Einheitskreis, w ist, yt Schnitte
einen Bereich von 2 z -I- oder - o,5 w überdecken. Die Steuerung des Einschneidens
der überstehenden Papierbahnenden kann beispielsweise durch eine Kontaktvorrichtung
erreicht werden, die bei einer Umdrehung eines Kitzels einmal einen Schnitt veranlaßt.
Hat das Kitzel z2 Zähne, dann muß auf dem Wickeldorn ein Gegenrad sitzen, das -i
= (7t ± o,5) z. Zähne besitzt. Selbstverständlich lassen sich alle Steuereinrichtungen
verwenden, die die Forderung n - w = 2 x ± o,5 w
(wobei n eine ganze
Zahl ist), bezogen auf den Einheitskreis des Wickeldorns, erfüllen. Dabei ist es
unbeachtlich, ob diese Steuerung auf lichtelektrische Wirkung oder auf der Verwendung
eines Schleifkontaktes beruht oder aber auf mechanischem Wege oder sonst in irgendeiner
anderen geeigneten Weise erfolgt.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
noch näher erläutert.
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In Fig. i ist zunächst zum besseren Verständnis eine Durchführung
gezeigt, deren Fassung unter Zuhilfenahme von Winkelringen isoliert ist. Hierbei
bedeutet i den an Hochspannung liegenden Leiter, 2 eine Isolierhülse und 3 die geerdete
Fassung. Zwischen der Innenfläche der Fassung 3 und der Isolierhülse 2 ist der Hauptisolierzylinder
q., der aus Papierbahnen aufgebaut ist, vorgesehen, deren überstehende Enden zu
Winkelringen 5 umgelegt sind.
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Sollen die Winkelringe in der erfindungsgemäßen Weise hergestellt
werden, so kann man hierzu eine Anordnung gemäß Fig. 2 benutzen. Bei dieser bedeutet
6 die Papierbahn, die in der eingezeichneten Richtung auf den Dorn aufgewickelt
wird und zur Herstellung des Hauptisolierzylinders q. und der Winkelringe 5 dient.
8 ist die Papiervorratsrolle. g ist ein Kitzel, das bei einer Umdrehung mittels
des Nockens io und des Druckkontaktes i i einen Steuerimpuls gibt. Das Kitzel wird
von dem mit Wickeldorn 7 auf einer Welle sitzenden Zahnrad 12 angetrieben, wobei
die Zähnezahlen von Kitzel und Zahnrad, von denen nur die Teilkreise gezeichnet
sind, den obigen Forderungen entsprechen.
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Der ausgelöste Steuerimpuls besteht darin, daß auf das Gitter eines
bisher durch die Batterie 13 durch negative Vorspannung gesperrten Dreielektrodenrohres
1,4 durch Schließen des Kontaktes i i aus der Batterie 15 eine positive Vorspannung
(die Differenz der Spannungen von 15 und 13) gegeben wird, so daß 14 Strom durchläßt,
der aus dem Netz mit den Anschlüssen 16 und 17 entnommen wird. Die Magnetspule 18
wird damit erregt; sie zieht den Anker rg an, der das Messer 2o trägt, welches in
die Bahn 6 beim Niedergehen den gewünschten Einschnitt erzeugt. Wird der Kontakt
ii bei der Drehung der Zahnräder g bzw. 12 und damit des Wickeldorns 7 unterbrochen,
dann wird der Stromdurchgang durch die Röhre 14. wieder gesperrt, der Erregerstrom
der Spule 18 klingt in dem Parallelwiderstand 21 ab, und der Anker ig bzw. das mit
ihm verbundene Messer 2o wird durch die beiden Blattfedern 22, die zugleich als
Parallelführung wirken, wieder zurückgeholt. Die Anordnung ist also für einen neuen
Schnitt bereit. Damit der Schnitt nicht in der Bewegungsrichtung der Papierbahn
6 einreißt, ist das Messer 2o nachgiebig ausgeführt, es kann also in der Wickelrichtung
von 6 etwas mitgenommen werden. In dem Schneidtisch 23 ist ein dementsprechend reichlicher
Spalt vorzusehen. Die beiden Walzen 2¢ dienen zur Glättung der Schnittkanten. Der
Widerstand 25 verhindert eine unzulässige Belastung der Stromquelle 15.
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Würde die Papierbahn 6 an den Seiten vollständig bis zum Rand durchgeschnitten,
dann würden die sehr leicht beweglichen Papierstreifen flattern und die Herstellung
eines festen Wickels stören. Von größter Bedeutung ist es deshalb, daß, wie in Fig.
3 dargestellt, über die tatsächlich erforderliche Nutzbreite 25 hinaus das Papier
mit der vergrößerten Breite 26 aufgewickelt wird; wobei der auf beide Seiten etwa
gleichmäßig verteilte Überschuß nicht geschlitzt wird. Dieser überschuß wird später,
nach Fertigstellung des Papierwickels, in geeigneter Weise abgeschnitten, so daß
die Papierstreifen dann einzeln frei werden und daraus der Winkelring hergestellt
werden kann.
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Während des Wickelvorganges kann sich eine Unterbrechung als notwendig
erweisen. Würde der Stillstand gerade bei der in Fig: 2 dargestellten Kontaktherstellung
eintreten, dann müßte, da der Magnet 1g erregt ist, das Messer 2o also gerade die
Papierbahn schneidet, beim Wiederanlauf mit einer Beschädigung der Papierbahn 6
gerechnet
werden. Um dies zu vermeiden, wird eine Stoßsteuerung
für die Magnetspule 18 eingeführt, die auch im vorgenannten Fall des Stillstandes
von 9 in der Kontaktstellung nur eine kurzzeitige Erregung von i8 zuläßt. In Fig.4
ist eine derartige Einrichtung dargestellt. Gegenüber Fig.2 ist der dort gezeichnete
Arbeitskontakt i i ersetzt durch einen Umschalter mit der Kontaktzunge 27 und den
beiden festen Kontakten 28 und 29. In der dargestellten Ruhestellung hat 27 mit
28 Verbindung, so daß der Kondensator 26 über den Dämpfungswiderstand
30 von der Batterie 15 aufgeladen wird. Legt das Ritzel 9 bzw. der damit
verbundene Nocken io die Zunge 27 auf 29 an, dann kommt auf das Gitter der Steuerröhre
14 wieder die gleiche positive Spannung wie in Fig. 2. Durch geeignete Bemessung
läßt sich jedoch erreichen, daß der Kondensator 26 durch den Widerstand 25 in einer
solchen Zeit entladen wird, der Stromfluß durch 14 also nur so lange möglich ist,
als gerade zurAusführung eines Schnittes des Messers2o nötig ist. Damit ist also
die Dauer der Erregung der Magnetspule unabhängig geworden von der Verweilzeit der
Zunge 27 auf 29, wenn man dafür Sorge trägt, daß diese Verweilzeit auch bei höchster
Drehzahl der Zahnräder 12 bzw. 9 länger ist als die Entladezeit des Kreises 26,
25. Nach Ablauf des Nockens io von der Zunge 27 wird der Kontakt 27, 28 geschlossen
und der Kondensator 26 wieder aufgeladen und damit für die Steuerung des nächsten
Schnittes vorbereitet.
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Bisher wurde angenommen, daß die Einschnitte in der Papierbahn durch
ein Messer erzeugt werden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt,
sondern umfaßt sämtliche Vorgänge, die diese Papiertrennung bewirken und die entsprechend
gesteuert werden können. Vorteilhaft erscheint vor allem, das Einschneiden durch
einen Hochspannungslichtbogen vorzunehmen, der über eine gittergesteuerte Röhre,
also genau wie in Fig. 2 bzw. 4 gesteuert, bei Beginn der Schnittzeit in einem Punkt
zündet und in der gewünschten Schnittrichtung durch einen Preßgasstrom mitgenommen
oder auch magnetisch bewegt wird.
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Weiterhin erscheint auch die Verwendung von sehr schmalen Stichflammen,
deren Länge gleich der Schnittlänge ist, von Vorteil. Die Steuerung würde hierbei
so durchgeführt, daß zum Schnitt die bisher mit niedrigem Gasdruck, also kurz brennende
Flamme sehr starken Gasdruck erhält, so daß sie durch die Papierbahn durchgedrückt
wird.
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Bei allen oberhalb der Entzündungstemperatur des Papiers arbeitenden
Schneideverfahren muß der Schneidvorgang in einer feuersicheren Schneidkammer vorgenommen
werden, in die die Papierbahn über Metallwalzen sowohl ein- als auch herausgeschleust
wird. Die Metallwalzen dichten derart, daß die bei einer Störung gegebenenfalls
innerhalb der Schneidkammer in Brand geratene Papierbahn nicht nach außen Weiterbrennen
kann.
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Die beschriebene Herstellung der Weichpapierwickel mit Aufteilung
der Ränder in Papierstreifen beschränkt sich natürlich nicht auf den in Fig. i gezeichneten
Verwendungszweck, sondern ist selbstverständlich in allen den Fällen verwendbar,
in denen gewickelte Papierkörper durch' nachträgliches Einreißen oder Einschneiden
und Formen der erhaltenen Papierstreifen besonderen hochspannungstechnischen Bedingungen
angepaßt werden, z. B. der Bildung von Barrieren zwischen zwei Elektroden. Vor allem
ist hier auch auf die Lagenisolation von Hochspannungstransformatoren hinzuweisen,
bei der durch Bildung von Winkelringen eine besonders gute Isolation der Endwindungen
erreicht wird. Dabei kann der Hauptisolierkörper bis auf einen Stumpf verkümmert
sein.
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Sollten aus irgendwelchen Gründen' zur Herstellung des Weichpapierkörpers
zwei oder mehr Papierbahnen gemeinsam aufgewickelt werden, dann werden diese einzelnen
Bahnen gemeinsam als Gesamtbahn so behandelt wie bisher die einzelne Bahn, so daß
sich keinerlei Unterschied ergibt.