DE971292C

DE971292C - Isolierfluessigkeit fuer elektrotechnische Zwecke

Info

Publication number: DE971292C
Application number: DES3952D
Authority: DE
Inventors: James G Ford; Charles F Hill
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1935-12-05
Filing date: 1936-12-02
Publication date: 1959-01-08

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 8. JANUAR 1959

S 3952 VIIIi 12ic

(Ges. v. 15. 7.1951)

Die Erfindung betrifft eine Isolierflüssigkeit für elektrotechnische Zwecke, z. B. zum Füllen elektrischer Apparate, wie Transformatoren, Drosseln, Kondensatoren, Kabelanlagen, Schalter usw., oder zum Tränken des Faserstoffdielektrikums derartiger Apparate und elektrischer Maschinen.

Die bekannten Isoliermittel, die aus einer Mischung von Trichlorbenzol und chloriertem Diphenyl bzw. aus Chlordiphenyl und Trichlormethylen bestehen und ferner Mischungen aus Trichlordifluoraethan und Trichlorbenzol, bringen infolge ihres hohen Trichlorbenzolgehalts hinsichtlich des Gefrierpunktes keine hinreichende Befriedigung. Bereits bei Temperaturen von —25⁰C treten Betriebsstörungen auf. Auch der Verlustwinkel dieser Stoffe ist ungünstig. Die Folge davon ist, daß diese Isolierstoffe nur beschränkt verwendbar sind. Weiter nachteilig ist noch ihre geringe Beständigkeit bei Lichteinwirkung und ihre Neigung zur Schlammbildung. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Isolierstoff zu schaffen, der vorstehende Nachteile nicht aufweist.

Erfindungsgemäß besteht die Isolierflüssigkeit aus Tetrachloräthylbenzol, Pentachloräthylbenzol und chloriertem Diphenyl oder chloriertem Diphenyloxyd.

809 702/39

Gegebenenfalls können noch ein oder mehrere Stoffe zum Herabdrücken des Gefrierpunktes beigemischt werden. Die Isolierflüssigkeit nach der Erfindung hat eine geringe Viskosität, so daß sie insbesondere zur Kühlung von elektrischen Apparaten mit Vorteil Verwendung findet, weil sie in diesen ohne großen Reibungswiderstand in Umlauf versetzt werden kann. Sie bleibt über einen weiten Bereich hin flüssig. Gegen die Einwirkung des Lichtes und des Luftsauerstoffes sind die ίο erfindungsgemäßen Isolierflüssigkeiten chemisch beständig. Im elektrischen Lichtbogen werden nicht brennbare Gase entwickelt, also solche Gase, die in Mischung mit Luft nicht explosibel sind. Wenn solche Gase bei hoher Temperatur entzündet werden, breitet sich die Flamme nur sehr langsam aus. Ferner haben die Isolierflüssigkeiten einen niedrigen Dampfdruck, geringe elektrische Verluste, ein hohes Isolierverrnögen, also sehr hohen ohmschen Widerstand und große Durchschlagsfestigkeit. Mischungen in bestimmter, ao unten näher erläuterter Zusammensetzung haben auch eine große Dielektrizitätskonstante, so daß die Isolierflüssigkeit mit Vorteil in Kondensatoren als Dielektrikum Verwendung findet. Auf die Metalle, z. B. Kupfer, Zinn, Aluminium und Eisen, mit denen die erfindungsgemäße Isolierflüssigkeit in elektrischen Apparaten in Berührung kommt, wirkt sie nicht korrodierend. Als Ausgangsstoff für die erfindungsgemäßen Isolierflüssigkeiten werden Tetrachloräthylbenzol und Pentachloräthylbenzol verwendet. Die Herstellung dieser Benzolderivate kann nach irgend einem bekannten Verfahren erfolgen. Das Äthylbenzol wird beispielsweise nach der Friedel-Craft-Synthese hergestellt. Hierbei wird Benzol mit Hilfe einer Äthylgruppe, z. B. mit Äthylchlorid oder Äthylen, in Gegenwart eines Friedel-Craft-Katalysators, z. B. Aluminiumchlorid oder Eisenchlorid, einer Reaktion unterworfen. Das Äthylbenzol kann in bekannter Weise chloriert werden, indem Chlor durch das Äthylbenzol hindurchgeleitet wird. Mit dem Chlorier Vorgang wird aufgehört, wenn das gewünschte Verhältnis zwischen Tetrachloräthylbenzol und Pentachloräthylbenzol erreicht ist. Vom Fortschreiten des Chloriervorganges kann man sich durch Dichteprüfung überzeugen. Der Grad, bis zu dem die Chlorierung getrieben wird, hängt von wirtschaftlichen Fragen ab. Dies vor allem deshalb, weil einerseits die Aufnahmefähigkeit des Grundstoffes für Chlor mit zunehmendem Chlorgehalt abnimmt, so daß mit fortgeschrittener Chlorierung die für das Verfahren erforderliche Zeit erheblich zunimmt und andererseits die Verluste an überschüssigem Chlorgas anwachsen. Pentachloräthylbenzol hat einen Gefrierpunkt von etwa 57⁰C. Das Tetrachloräthyibenzol und seine Isomeren haben nicht ganz so gute elektrische Eigenschaften als Pentachloräthylbenzol. Dieses ist aber nicht entflammbar und bleibt bei normaler Außenlufttemperatur flüssig.

Bei der Herstellung des genannten Grundstoffes empfiehlt es sich, 10 bis 50 Gewichtsprozent Tetrachloräthyibenzol zu Pentachloräthylbenzol hinzuzusetzen, ohne das eine merkliche Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des Pentachloräthylbenzols eintritt. Der Gefrierpunkt dieser Mischung bewegt sich etwa zwischen 10 und 35⁰C. Eine vorteilhafte Mischung enthält etwa 20 bis 30 Gewichtsprozent Tetrachloräthyibenzol und 80 bis 70 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol. Diese Mischung hat nicht nur gute Eigenschaften, sondern läßt sich auch wirtschaftlich herstellen. Man kann den Bereich aber auch noch weiter fassen und 20 bis 40 Gewichtsprozent Tetrachloräthyibenzol und 80 bis 60 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol verwenden. Man erhält auf diese Weise hinsichtlich der Lage des Gefrierpunktes günstige Eigenschaften. Unter Umständen kann man das Tetrachloräthyibenzol auch allein als Basis der Isolierflüssigkeit verwenden.

Um den Gefrierpunkt herabzudrücken, wird vorteilhaft chloriertes Diphenyl zu dem obengenannten Grundstoff hinzugefügt. Das im Handel erhältliche chlorierte Diphenyl enthält einen hohen Prozentsatz der Isomeren des Pentachlordiphenyls.

In dem in Fig. 6 dargestellten Diagramm wird eine Mischung von 22 Gewichtsprozent chloriertem Diphenyl mit 78 Gewichtsprozent des Grundstoffes behandelt. Auf der Abszisse sind die mit X bezeichneten Gewichtsprozente des Pentachlordiphenyls und seiner Isomeren und die mit. Y bezeichneten Gewichtsprozente der Isomeren des Tetrachloräthylbenzols und Pentachloräthylbenzols aufgetragen. Auf der Ordinate können die Gefrierpunkte in ° C abgelesen werden. Bei einem Zusatz von 10 °/₀ Trichlorisopropyl ergibt sich der im Diagramm besonders hervorgehobene (eingekreister Punkt) und bezeichnete Gefrierpunkt. Für eine aus 50 Gewichtsprozent isomerem Pentachlordiphenyl und 50 Gewichtsprozent isomerem Tetrachloräthyibenzol und Pentachloräthylbenzol bestehenden Isolierflüssigkeit ist in Fig. 1 die Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellt. Die Temperatur ist in ⁰C als Abszisse und die Viskosität in Centistock aufgetragen.

In Fig. 2 ist die Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur für folgende Stoffe dargestellt: 70 % isomeres Tetrachloräthyibenzol und Pentachloräthylbenzol, 30% isomeres Pentachlordiphenyl (obere Kurve). Die untere Kurve gilt für folgende Mischung: 63 °/₀ isomeres Tetrachloräthyibenzol und Pentachloräthylbenzol, 27 % isomeres Pentachlordiphenyl, 10 °/₀ Trichlorisopropylbenzol.

Fig. 3 enthält die Temperaturabhängigkeit der Viskosität für folgende Mischungen: 45% isomeres Tetrachloräthyibenzol und Pentachloräthylbenzol, 45 °/₀ isomeres Pentachlordiphenyl, io°/₀ Trichlorisopropylbenzol (obere Kurve); ferner 45 % isomeres Tetrachloräthyibenzol und Pentachloräthylbenzol, 45% isomeres Pentachlordiphenyl, io°/₀ Trichlorbenzol (untere Kurve).

Fig. 4 läßt die Änderung des Gefrierpunktes des Grundstoffes in Abhängigkeit des Gehaltes an Tetrachloräthyibenzol und Pentachloräthylbenzol erkennen. In dem Maße, in dem der Gehalt an Tetrachloräthyibenzol steigt, wird die Lage des Gefrierpunktes herabgedruckt. Hier sind auf der Abszisse die mit X bezeichneten Gewichtsprozente des Pentachloräthylbenzols und die mit Y bezeichneten Gewichtsprozente des Tetrachloräthylbenzols mit ihren Isomeren aufgetragen. Auf der Ordinate können die Temperaturen der einzelnen Gefrierpunkte in ⁰C abgelesen werden.

Das Diagramm gemäß Fig. 5 bezieht sich auf eine Isolierflüssigkeit, die 8o Gewichtsprozent eines Grundstoffes und 20 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyl enthält, das einen Gefrierpunkt von etwa —46⁰C hat. Der Grundstoff besteht dabei aus einem Gemisch von 70 Gewichtsprozent isomerem Tetrachloräthylbenzol und 30 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol. Auf der Abszisse sind mit X die Gewichtsprozente des isomeren Pentachlordiphenyls und mit Y die Gewichtsprozente des isomeren Tetrachloräthylbenzols und Pentachloräthylbenzols bezeichnet. Alle Bestandteile der Isolierflüssigkeit haben gute elektrische Eigenschaften, so daß auch die Mischung selbst gute elektrische Eigenschaften hat. Da die dielekirischen Verluste des Pentachloräthylbenzols etwas besser als die des Tetrachloräthylbenzols sind, ergibt sich auch in der Mischung ein günstiger Verlustfaktor. Der Gefrierpunkt kann durch geringe Zusätze von isomerem Trichlorbenzol, Trichlorisopropylbenzol, Tri-

ao chlortoluol oder Aryltrichlortetralin herabgesetzt werden.

In dem in Fig. 7 dargestellten Diagramm sind auf der Abszisse bei X die Gewichtsprozente des den Gefrierpunkt herabdrückenden Stoffes und bei Y die Gewichtsprozente des Grundstoffes aufgetragen. Die Ordinate enthält die Gefrierpunkte in ° C. Kurve 1 bezieht sich auf einen Stoff, der Trichlortetralin enthält, Kurve 2 zeigt die Gefrierpunkte eines Stoffes, der Trichlorisopropylbenzol enthält. Kurve 3 gilt für Zusätze von isomerem Trichlorbenzol. Der Grundstoff macht 40 °/₀ der Mischung aus und besteht aus isomerem Tetrachloräthylbenzol, Pentachloräthylbenzol und 60% isomerem Pentachlordiphenyl.

Der Anteil von chloriertem Diphenyl kann in weiten Grenzen geändert werden, je nach dem Verwendungszweck der Isolierflüssigkeit. Für die meisten Verwendungszwecke enthält die Mischung vom Grundstoff, bestehend aus Tetrachloräthylbenzol und Pentachloräthylbenzol, etwa 70 bis 30 Gewichtsprozent und 30 bis 70 Gewichtsprozente chloriertes Diphenyl.

Beispiel 1

14 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol
56 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol

30 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyl

Diese Mischung hat, wie durch Versuche festgestellt wurde, einen Gefrierpunkt von — 26⁰C, einen Flammpunkt von i8o° C, einen Siedepunkt von 308° C, einen Verlustfaktor von 0,02%. Beim Siedepunkt ist die Flüssigkeit nicht brennbar.

Beispiel 2

9 Gewichtsprozent isomeres TetTachloräthylbenzol
36 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol
55 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyl

Der Gefrierpunkt der Mischung liegt bei —12⁰ C, Flammpunkt bei 182⁰ C, Siedepunkt bei 314⁰ C, Verlustwinkel 0,02 °/₀, kein Entzündungspunkt.

Beispiel 3

56 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol

24 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol

20 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyl Gefrierpunkt —48⁰C, Flammpunkt etwa 158⁰C, Siedepunkt etwa 276⁰C, Verlustwinkel 0,1%, kein Entzündungspunkt.

Beispiel 4

46 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 20 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 34 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyl

Gefrierpunkt —· 38⁰C, Flammpunkt ungefähr 163⁰C, Siedepunkt ungefähr 280⁰C, Verlustwinkel 0,08%, kein Entzündungspunkt.

Um den Gefrierpunkt herabzudrücken, kann man zu den oben angegebenen Isolierflüssigkeiten noch etwa 10 bis 25 Gewichtsprozent der bereits weiter oben genannten Stoffe oder eine Mischung dieser Stoffe zusetzen. Aus der Reihe dieser Stoffe eignet sich Trichlorbenzol am wenigsten zum Herabdrücken des Gefrierpunktes, weil es einen großen Verlustwinkel hat, sich bei Einwirkung des Lichtes zersetzt und vor allem auch rasch verdampft. Aus diesen Gründen hält man den Anteil an Trichlorbenzol möglichst gering, etwa 5bisi5°/₀.

Vorteilhafte Isolierflüssigkeiten sind folgende:

Beispiel 5

12.6 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 50,4 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 27 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyl 10 Gewichtsprozent Trichlorisopropylbenzol

Gefrierpunkt — 32⁰ C, Flammpunkt ungefähr 157⁰ C, Siedepunkt 290⁰C, kein Entzündungspunkt. Verlustwinkel bei der Wechselstromfrequenz 60 — und Raumtemperatur ungefähr 0,1 °/₀ und bei 8o°Cungefähr 4,5 °/₀.

Beispiel 6

9 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 36 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 45 Gewichtsprozent isomeres Pentachloräthyldiphenyl 10 Gewichtsprozent Trichlorisopropylbenzol

Gefrierpunkt —26⁰C, Flammpunkt 171⁰C, Siedepunkt 315⁰C, kein Entzündungspunkt, Verlustfaktor bei öoperiodischem Wechselstrom ungefähr 0,1 °/₀ bei Raumtemperatur und ungefähr 4,5 °/₀ bei 80⁰C.

Beispiel 7

9 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 36 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 45 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyl 10 Gewichtsprozent isomeres Trichlorbenzol

Gefrierpunkt —26⁰C, Flammpunkt 154⁰C, Siedepunkt 285⁰C, kein Entzündungspunkt. Verlustfaktor bei 6operiodischem Wechselstrom ungefähr 0,2 °/₀ bei Raumtemperatur und ungefähr 5% bei 80⁰C.

Beispiel 8

4,9 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 194 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol

56.7 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordipnenyl 10 Gewichtsprozent Aryltrichlortetralin 9 Gewichtsprozent Trichlorisopropylbenzol

Gefrierpunkt — 32⁰ C, Flammpunkt 157⁰ C, Siedepunkt 352⁰C, kein Entzündungspunkt. Verlustfaktor

bei öoperiodischem Wechselstrom bei Raumtemperatur ungefähr q,2 % und bei 8o° C ungefähr 5 %.

Mischungen mit niedrigem Gefrierpunkt enthalten 22 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol und 78 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol. Mit Rücksicht auf die elektrischen und physikalischen Eigenschaften und auf die wirtschaftliche Herstellung der Mischung enthält der Grundstoff vorteilhaft etwa 20 bis 30 Gewichtsprozent Tetrachloräthylbenzol und 80 bis 70 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol.

Eine Mischung mit 10 bis 12 Gewichtsprozent isomerem Tetrachloräthylbenzol und 90 bis 88 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol hat einen Gefrierpunkt von ungefähr 36 bis 21⁰C. Die elektrischen Eigenschaften stimmen im wesentlichen überein mit denen des Pentachloräthylbenzols.

Will man den Gefrierpunkt der Grundmischung noch weiter herunterdrücken, so kann man auch ihr 10 bis 25 Gewichtsprozent eines oder mehrerer der für diesen

ao Zweck bereits weiter oben vorgeschlagenen Stoffe beimengen.

Es hat sich herausgestellt, daß eine Isolierflüssigkeit, in der der Anteil Tetrachloräthylbenzol zum Anteil von Pentachloräthylbenzol im Verhältnis von 20:80 in der Mischung vorhanden ist und die etwa 10 bis 25 Gewichtsprozent Trichlorisopropylbenzol, Aryltrichlortetralin und isomeres Trichlorbenzol enthält, den Temperaturbereich von 32⁰C bis ungefähr 290⁰C hat. In diesem Bereich bleibt die Mischung flüssig und für die meisten elektrotechnischen Zwecke geeignet.

Beispiel 9

54 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 36 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 10 Gewichtsprozent isomeres Trichlortoluol

Gefrierpunkt etwa — 20° C, Siedepunkt etwa 270° C, kein Flammpunkt, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei öoperiodigem Wechselstrom und bei Raumtemperatur ungefähr 1 °/₀.

Beispiel 10

45 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 45 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 10 Gewichtsprozent Trichlorbenzol Gefrierpunkt liegt ungefähr bei —26⁰C, Flammpunkt 121⁰C, Siedepunkt 264⁰C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei öoperiodigem Wechselstrom und bei Raumtemperatur etwa 1 ⁰J₀.

Beispiel 11

40 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 40 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 20 Gewichtsprozent Trichlorbenzol

Gefrierpunkt etwa — 29⁰C und Flammpunkt 124⁰C, Siedepunkt etwa 2Öo° C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei öoperiodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur etwa 1,2%.

Beispiel 12

O3 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 27 Gewichtsprozent Pentachlorisopropylbenzol 10 Gewichtsprozent isomeres Trichlorisopropylbenzol

Gefrierpunkt ungefähr —47⁰ C, Flammpunkt etwa 149⁰C, Siedepunkt oberhalb 280⁰C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei öoperiodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur etwa 0,5 °/₀.

85 Beispiel 13

82 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 18 Gewichtsprozent Trichlorbenzol

Gefrierpunkt ungefähr — 54⁰ C, Flammpunkt 121⁰ C, Siedepunkt 255⁰C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei öoperiodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur 1,3 %.

In Fig. 8 ist die Viskosität (Ordinate) für verschiedene Temperaturen in ° C einer Mischung aus 30 °/₀ isomerem Tetrachloräthylbenzol und 70% Pentachloräthylbenzol aufgetragen.

In Fig. 9 sind auf der Abszisse bei X die Gewichtsprozente des isomeren Trichlorbenzols und bei Y die Gewichtsprozente des isomeren Tetrachloräthylbenzols, das mit Pentachloräthylbenzol gemischt ist, aufgetragen. Auf der Ordinate können die Gefrierpunkte in ° C abgelesen werden.

Bei demzusätzlich verwendeten chlorierten Diphenyl empfiehlt sich ein Chlorgehalt von etwa 45 bis 65 Gewichtsprozent.

Folgende Tabelle gibt einen Überblick über den Verlustfaktor der Isolierflüssigkeiten für öoperiodigen Wechselstrom.

25⁰C

80⁰C

80% Pentachloräthylbenzol

20 % isomeres Tetrachloräthylbenzol isomeres chloriertes Diphenyl

Trichlorisopropylbenzol

Aryltrichlortetralin

Isomeres Trichlorbenzol

Mischung aus

40 % Pentachloräthylbenzol
10 °/₀ isomeres Tetrachloräthylbenzol 5° % isomeres chloriertes Diphenyl

Bei der Auswahl der für den betreffenden Verwendungszweck geeigneten Isolierflüssigkeiten muß in kleiner als 0,1%

kleiner als 0,1 °/₀

ι bis 2%

ι bis 2 %

10 bis 40%

kleiner als 0,1 %

2 bis 3% 2 bis 4%

obis4o"/₀ öo bis 80%

2 bis 4%

Betracht gezogen werden, unter welchen Bedingungen der elektrische Apparat arbeitet. Wenn die Raum-

temperatur praktisch nicht unter den Gefrierpunkt fällt, z. B. bei Transformatoren, die in Räumen aufgestellt sind, kann man selbstverständlich eine Isolierflüssigkeit verwenden, deren Gefrierpunkt höher liegt als bei Transformatoren, die in einem Freiluftumspannwerk aufgestellt werden.

Unter Gefrierpunkt wird bei manchen Ausführungsbeispielen die Temperatur verstanden, bei der die Kristallisation bereits so weit fortgeschritten ist, daß

ίο die freie Strömung des Stoffes gedrosselt wird.

Zur Gefrierpunkterniedrigung kann anstatt des bisher genannten chlorierten Diphenyls auch isomeres, chloriertes Diphenyloxyd verwendet werden. Die Grundmischung enthält dann vorteilhaft 30 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol und 70 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol. Isomeres, chloriertes Diphenyloxyd und Grundmischung stehen im Verhältnis 70:30. Der Gefrierpunkt wird bei einer solchen Mischung von etwa 38⁰C auf etwa —32⁰C abgesenkt. Der Siedepunkt einer solchen Mischung beträgt etwa 295⁰C.

Der Gehalt an chloriertem Diphenyloxyd (isomer) in Mischung mit der Grundflüssigkeit kann in weiten Grenzen geändert werden. Gute Ergebnisse zeigt eine Mischung von 20 bis 80 Gewichtsprozent isomerem chloriertem Diphenyloxyd mit der Grundflüssigkeit. Für die meisten Verwendungszwecke ist isomeres chloriertes Diphenyloxyd mit einem Gewichtsprozent von 30 bis 70 °/₀ geeignet, bei 70 bis 30 Gewichtsprozent der Grundflüssigkeit, die aus isomerem Tetrachloräthylbenzol und Pentachloräthylbenzol im Verhältnis 30:70 besteht.

Beispiel 14

21 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 49 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol SoGewichtsprozentisomeresHexachlordiphenyloxyd Gefrierpunkt ungefähr —29⁰C, Flammpunkt etwa 179⁰C, Siedepunkt etwa 310⁰C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei 80 periodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur 0,05 °/₀.

Beispiel 15

9 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 21 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 70 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyloxyd Gefrierpunkt etwa — 29⁰ C, Siedepunkt etwa 320⁰ C,

Flammpunkt 188° C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei 60 periodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur etwa 0,05 %.

Beispiel 16

49 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 21 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 30 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyloxyd Gefrierpunkt etwa — 37⁰ C, Flammpunkt etwa 160⁰C, Siedepunkt etwa 290⁰C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei 60 periodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur etwa 0,1 %· . ,

Beispiel 17

50 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 50 Gewichtsprozent isomeres Hexachlordiphenyloxyd Gefrierpunkt ungefähr —-26⁰C, Flammpunkt ungefähr 157⁰C, Siedepunkt ungefähr 285⁰C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei 80-periodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur etwa 0,1 °/o·

Auch vorstehenden Verbindungen können zur Erniedrigung des Gefrierpunktes ebenfalls 10 bis 25 Gewichtsprozent der für diesen Zweck wiederholt genannten Stoffe einzeln oder in Mischung miteinander zugesetzt werden. Ausgenommen ist nur Aryltrichlortetralin. Da isomeres Trichlorbenzol bekanntlich rasch verdampft und bei Lichteinwirkung sich zersetzt, muß man sich mit einem niedrigen Anteil von etwa 5 bis 15 Gewichtsprozent begnügen.

Beispiel 18

16,2 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 37,8 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 36 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyloxyd
10 Gewichtsprozent isomeres Trichlortoluol.

Gefrierpunkt etwa —29⁰C, Siedepunkt 305⁰C. Versuche haben ergeben, daß die Mischung keinen eindeutig bestimmbaren Flammpunkt hat und daß sie sogar bei der Siedetemperatur nicht entflammt. Der Verlustfaktor beträgt bei 60 periodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur etwa 0,4 °/₀.

Beispiel 19

13,5 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 31,5 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 45 Gewichtsprozent Pentachlordiphenyloxyd oder

isomeres Hexachloridphenyl-

oxyd
10 Gewichtsprozent isomeres Trichlorisopropyl-

benzol

Gefrierpunkt etwa —26 bis -29⁰C, Flammpunkt zwischen 168 und 174⁰C, Siedepunkt 310 und 315⁰C. Die Mischung wird beim Siedepunkt nicht entflammt. Der Verlustfaktor beträgt bei 60 periodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur etwa 0,2 %.

Beispiel 20

8,1 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 18,9 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 63 Gewichtsprozent Pentachlordiphenyloxyd oder isomeres Hexachlordiphenyloxyd
10 Gewichtsprozent isomeres Trichlortoluol

Gefrierpunkt zwischen —21 und 12⁰C, Siedepunkt zwischen 315 und 320⁰C, kein eindeutig bestimmbarer Flammpunkt. Die Mischung entflammt nicht beim Siedepunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei 60 periodigem Wechselstrom und bei Raumtemperatur etwa o,4%-

Beispiel 21

18,9 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 44,1 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 27 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyloxyd 10 Gewichtsprozent isomeres Trichlorbenzol

809 702/33

Gefrierpunkt ungefähr —40⁰C, Siedepunkt ungefähr 280⁰C, Flammpunkt ungefähr 160° C, beim Siedepunkt entflammt die Mischung nicht. Der Verlustfaktor beträgt bei 30 periodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur 0,4 °/₀.

Beispiel 22

24,3 Gewichtsprozent Pentachlordiphenyloxyd oder isomeres Hexachlordiphenyloxyd

17 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 39,7 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 9 Gewichtsprozent isomeres Trichlorisopropylbenzol
10 Gewichtsprozent isomeres Aryltrichlortetralin

Gefrierpunkt ungefähr—29 bis —35⁰ C, Flammpunkt ungefähr 154 bis i6o° C, Siedepunkt ungefähr 295 bis 300⁰C. Die Mischung entflammt nicht bei Siedetemperatur. Der Verlustfaktor beträgt bei 6operiodigern Wechselstrom und Raumtemperatur ungefähr 0,4%·

Bei der Chlorierung von isomerem Diphenyloxyd erhält man die besten Resultate bei Einführung von 45 bis 65 Gewichtsprozent Chlor.

Fig. 10 zeigt die Viskosität in Centistock (Ordinate) in Abhängigkeit von der Temperatur in °C (Abszisse), für eine Mischung aus 50 Gewichtsprozent isomerem Pentachlordiphenyloxyd mit 50 Gewichtsprozent isomerem Tetrachloräthylbenzol und Pentachloräthylbenzol. Die hierfür gültige Kurve ist durch die voll gezeichneten Punkte hindurchgelegt. Die durch die offenen Kreise gelegte Kurve bezieht sich auf eine Mischung mit folgender Zusammensetzung: 50 Gewichtsprozent isomeres Hexachlordiphenyloxyd, 50 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol und Pentachloräthylbenzol.

In Fig. 11 sind auf der Abszisse bei X die Gewichtsprozente einer Mischung aufgetragen, die aus 50 Gewichtsprozent isomerem Pentachlordiphenyloxyd und 50 Gewichtsprozent isomerem Tetrachloräthylbenzol mit Pentachloräthylbenzol besteht, ferner bei Y die Gewichtsprozente von Trichlorisopropylbenzol. Die durch die vollen Punkte gelegte Kurve gibt die Viskosität in Centistock an bei 38° C. Die durch die offenen Kreise gelegte Kurve gibt die Gefrierpunktserniedrigung durch Beigabe von Trichlorisopropyl in ⁰C an. In Fig. 12 sind auf der Abszisse bei X die Gewichtsprozente der zum Herabdrücken des Gefrierpunktes eingeführten Flüssigkeit und bei Y die Gewichtsprozente einer Mischung von 50% isomerem Pentachlordiphenyloxyd und 5o°/₀ isomerem Tetrachloräthylbenzol mit Pentachloräthylbenzol aufgetragen. Auf der Ordinate kann die Temperatur in ⁰C abgelesen werden. Die ausgezogene Kurve gehört zu einer Flüssigkeit, die Trichlorisopropylbenzol enthält. Die gestrichelte Kurve gehört zu einer Flüssigkeit, die isomeres Trichlortoluol enthält, und die strichpunktierte Kurve zu einer Flüssigkeit, die isomeres Trichlorbenzol enthält.

Beim Tränken des Faserstoffdielektrikums z.B. aus Papier- oder Textilstoffen für Kondensatoren, Transformatoren und Kabeln wird zunächst der Isolierstoff gegebenenfalls bei höherer Temperatur evakuiert und darauf durch das Vakuum die Tränkflüssigkeit eingezogen. Als geeignete Flüssigkeit zum Tränken des Faserstoffdielektrikums dienen folgende Mischungen:

Beispiel 23

21 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol

49 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol

30 Gewichtsprozent isomeres Hexachlordiphenyloxyd Gefrierpunkt ungefähr —32⁰C, Flammpunkt ungefähr 180° C, Siedepunkt ungefähr 310⁰C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei 6operiodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur etwa 0,03 %. Die Resonanztemperatur beträgt —48⁰C. Unter Resonanztemperatur wird dabei die Temperatur verstanden, bei der sich die Dielektrizitätskonstante so stark ändert, daß bei Verwendung derartig isolierter Kondensatoren der elektrische Stromkreis aus dem Resonanzbereich fällt.

Beispiel 24

9 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 21 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 70 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyloxyd Gefrierpunkt etwa — 32⁰ C, Resonanztemperatur ungefähr —48⁰C.

Beispiel 25

15 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 35 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol

50 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyloxyd

isomeres Hexachlordiphenyloxyd Gefrierpunkt ungefähr —15 bis —21⁰C, Flammpunkt ungefähr 177⁰C, Siedepunkt zwischen 321 und 325⁰C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei öoperiodigem Wechselstrom und Raumtemperatur etwa 0,02 °/₀. Die Resonanztemperatur liegt zwischen —35 und —40⁰C.

Beispiel 26

18 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 42 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 40 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyloxyd oder isomeres Hexachlordiphenyloxyd

Gefrierpunkt zwischen —23 und —26⁰C, Flammpunkt 179⁰C, Siedepunkt zwischen 321 und 325⁰C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei öoperiodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur 0,03 °/₀. Die Resonanztemperatur liegt bei etwa — 40 bis — 43⁰C.

Beispiel 27

8 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol 32 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol 60 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyloxyd oder isomeres Hexachlordiphenyloxyd

Gefrierpunkt etwa —15 bis — 10⁰C, Flammpunkt etwa 182⁰C, Siedepunkt etwa 325 bis 328⁰C, kein Entzündungspunkt. Die Resonanztemperatur liegt etwa bei —29 bis 33⁰C. Der Verlustfaktor beträgt bei

öoperiodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur 0,02 %.

Beispiel 28

35 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol
15 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol
50 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyloxyd oder isomeres Hexachlordiphenyloxyd

Gefrierpunkt zwischen — 23 bis — 26⁰ C, Siedepunkt etwa 285⁰C, Flammpunkt zwischen 154 und 157⁰C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei öoperiodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur ungefähr 0,07 °/₀. Die Resonanztemperatur liegt etwa bei — 46 bis -51⁰C.

Beispiel 29

50 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol
50 Gewichtsprozent isomeres Pentachlordiphenyloxyd oder isomeres Hexachlordiphenyl-

oxyd

Gefrierpunkt zwischen —29 und —32⁰C. Die Resonanztemperatur liegt zwischen — 51 und — 57° C. Siedepunkt ungefähr 282 bis 286⁰C, Flammpunkt 154 bis 157° C, kein Entzündungspunkt. Der Verlustfaktor beträgt bei öoperiodigem Wechselstrom bei Raumtemperatur ungefähr o,i °/₀.

Wird die erfindungsgemäße Isolierflüssigkeit zum Tränken von Kabeln und Kondensatoren verwendet, ergibt sich noch der Vorteil, daß die metallischen Teile auf die Flüssigkeit nicht als Katalysator wirken und daß weder die Kupferleiter noch die Aluminiumblechplatten der Kondensatoren bzw. der Bleimantel der Kabel weder die Isolierflüssigkeit zersetzen, noch von dieser angegriffen werden.

Das seit einigen Jahren im Handel befindliche chlorierte Diphenyloxyd enthält meistens 45 bis 65 Gewichtsprozent Chlor. Wenn man chloriertes Diphenyloxyd zu einer Grundflüssigkeit, z. B. ungefähr 30 Gewichtsprozent isomeren Tetrachloräthylbenzol und ungefähr 70 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol zusetzt, wird der Gefrierpunkt bis auf eine Temperatur herabgesetzt, die tiefer liegt als die Gefrierpunkte der einzelnen Stoffe allein.

In dem in Fig. 13 enthaltenen Diagramm kann der Verlustfaktor bei verschiedenen Temperaturen für verschiedene Gewichtsprozente der einzelnen Mischungsanteile abgelesen werden. Auf der Abszisse ist die Temperatur in ° C aufgetragen. Die Ordinate enthält in Prozenten gleichzeitig den Verlustfaktor bei öoperiodigem Wechselstrom und die Dielektrizitätskonstante. Wenn ein Kondensatordielektrikum mit einer Mischung getränkt wird, die ungefähr 40 Gewichtsprozent des Grundstoffes des Tetrachloräthylbenzols und Pentachloräthylbenzols im Verhältnis 30: 70 und ungefähr öo Gewichtsprozent einer isomeren Mischung von Hexachlordiphenyloxydverbindungen enthält, ergibt sich der größte Verlustfaktor etwa bei der Temperatur von —33° C (s. ausgezogene Kurve mit Spitze). Wenn der Gehalt an Tetrachloräthylbenzol (isomer) und Pentachloräthylbenzol im Verhältnis 30:70 zusammen mit chloriertem Diphenyloxyd (isomer) vermehrt wird, dann wird die Temperatur erniedrigt (s. die gestrichelte und strichpunktierten spitzen Kurven), bei der sich die Dielektrizitätskonstante, wie aus den unten eingezeichneten entsprechenden Kurven der Dielektrizitätskonstante ersichtlich, um einen merklichen Betrag ändert. Es gibt eine bestimmte Temperatur, bei deren Überschreiten sich die Dielektrizitätskonstante so stark ändert, daß man diese Änderung praktisch nicht vernachlässigen kann. Diese Temperatur wird als Resonanztemperatur des Kondensators bezeichnet. Man ist natürlich bestrebt den Temperaturbereich der Isolierflüssigkeit so stark zu erweitern, daß diese Resonanztemperatur außerhalb des Bereiches liegt, in dem die Isolierflüssigkeit im Betrieb zu arbeiten hat. Der Ersatz von Pentachlordiphenyloxyd durch Hexachlordiphenyloxyd senkt den Resonanzpunkt des Kondensators noch weiter ab. Die Dielektrizitätskonstante des Kondensators fällt nicht merklich ab, bis der Leistungsfaktor seinen Spitzenwert erreicht. Die Kapazität eines Kondensators, der mit 50 Gewichtsprozent des Grundstoffes, enthaltend 30 Gewichtsprozent isomeres Tetrachloräthylbenzol und 70 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol mit öo Gewichtsprozent isomerem Hexachlordiphenyloxyd getränkt ist, fängt noch nicht an, sich zu vermindern, bis die Temperatur unterhalb von — 33° C fällt. Dieses Merkmal ist von beträchtlichem Wert. Wenn die mit der erfindungsgemäßen Isolierflüssigkeit getränkten Kondensatoren in elektrischen Anlagen unter normalen außenlufttemperaturen arbeiten, kommt die Anlage bei normalen Temperaturen noch nicht aus den Resonanzbereich. Der volle Kapazitätswert bleibt erhalten, bis die Temperatur unter — 33° C fällt. Solchen Temperaturen werden die Kondensatoren jedoch in den seltensten Fällen ausgesetzt.

Derartige getränkte Kondensatoren können in den verschiedensten elektrischen Anlagen verwendet werden, z. B. in Eisenbahnsignalanlagen.

In dem in Fig. 14 dargestellten Diagramm bezieht sich die Kurve 4 auf eine Mischung von ungefähr 40 Gewichtsprozent Tetrachloräthylbenzol (isomer) und Pentachloräthylbenzol im Verhältnis 30: 70 mit ungefähr 60 Gewichtsprozent chloriertem Diphenyloxyd (isomeres Pentachlordiphenyloxyd). Der Leistungsfaktor für öoperiodigem Wechselstrom liegt etwa bei 0,02 °/₀ bei einem Temperaturbereich von 38 bis 18° C. Die Änderung der Dielektrizitätskonstanten ist in diesem Temperaturbereich sehr gering. Sie ändert sich zwischen 4,2 und 5,ö. Die Kapazität des Kondensators ändert sich bei den verschiedenen Temperaturen mit der Dielektrizitätskonstante direkt proportional. Daher ändert sich die Kapazität des Kondensators in diesem weiten Temperaturbereich zwischen 23 und 20° C sehr wenig. Der in einem Resonanzkreis eingeschaltete Kondensator kann infolgedessen nicht aus dem Resonanzbereich kommen. Auf der Abszisse der Fig. 14 sind bei X die Gewichtsprozente des isomeren Pentachlordiphenyloxyds oder Hexachlordiphenyloxyds und bei Y die Gewichtsprozente Tetrachloräthylbenzols und Pentachloräthylbenzols (30: 70) aufgetragen. Die Kurve 5 in Fig. 14 gilt für Hexachlordiphenyloxyd als Mischungsbestandteil. Die Ordinate enthält die Temperatur in ⁰C.

Fig. 15 enthält die Resonanztemperaturen in ° C bei 6operiodigem Wechselstrom (Ordinate) in Abhängigkeit von dem Gehalt an isomerem Hexachlordiphenyloxyd (Abszisse). Die in der Ordinate aufgetragenen Temperaturen sind identisch mit den Temperaturen, bei denen die Mischung den maximalen Verlustfaktorwert hat. Außer dem Hexachlordiphenyloxyd enthält die Mischung als Grundstoff isomeres Tetiachloräthylbenzol und Pentachloräthylbenzol.

Aus den Fig. 14 und 15 läßt sich also die Beziehung zwischen Gefrierpunkt und Resonanztemperatur entnehmen. Ferner sind aus ihnen die günstigsten Mischungsbestandteile zu entnehmen. Die beste Mischung hat also eine Resonanztemperatur, die tiefer liegt als — 48⁰ C. Diese Mischung enthält 9 % isomeres Tetrachloräthylbenzol, 21 Gewichtsprozent Pentachloräthylbenzol und 70 Gewichtsprozent Pentachlordiphenyloxyd. Der Gefrierpunkt liegt bei —32⁰C. Man kann auch, wenn es notwendig sein sollte, Mischungen herstellen, deren Resonanztemperatur unter — 62⁰ C liegt. Diese Resonanztemperatur wird aber mit einem weniger wirtschaftlichen Herstellungsverfahren erkauft, bei Flüssigkeiten, die 20 bis 50 Gewichtsprozent von isomerem Tetrachloräthylbenzol enthalten.

In Kabeln spielt die Änderung der Dielektrizitätskonstante keine große Rolle. Hier kommt es in erster Linie darauf an, daß bei hohen und bei tiefen Temperaturen, die betriebsmäßig auftreten, die elektrische Festigkeit und der Leistungsfaktor so groß wie irgend möglich sind. Für Kabel und Kondensatoren ist folgende Mischung günstig:

20 bis 80 Gewichtsprozent Tetrachloräthylbenzol und Pentachloräthylbenzol gemischt im Verhältnis von ungefähr 30 : 70 bis 70 : 30 und mit einem Gehalt an bis 20 Gewichtsprozent chloriertem Diphenyloxyd.

Claims

Patentansprüche:

1. Isolierflüssigkeit für elektrotechnische Zwecke, bestehend aus Tetrachloräthylbenzol, Pentachloräthylbenzol und chloriertem Diphenyl oder chloriertem Diphenyloxyd.

2. Isolierflüssigkeit nach Anspruch 1, bestehend aus Tetrachloräthylbenzol, Pentachloräthylbenzol, chloriertem Diphenyl oder chloriertem Diphenyloxyd, und einem Zusatz von Trichlorisopropylbenzol, Trichlortetralia, Aryltrichlorstralin, Trichlorbenzol oder Trichlorbenzol oder Gemischen dieser Stoffe.

3. Isolierflüssigkeit nach Anspruch 1, bestehend aus 20 bis 80 Gewichtsteilen Tetrachloräthylbenzol und Pentachloräthylbenzol und 80 bis 20 Gewichtsteilen chloriertem Diphenyl.

4. Isolierflüssigkeit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Chlorgehalt in chloriertem Diphenyl 48 bis 63 Gewichtsprozent beträgt.

5. Isolierflüssigkeit nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 10 bis 25 Gewichtsteilen Trichlorisopropylbenzol.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 430298;

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 674 200, 702 050, 704 180.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen