-
Verfahren zur Herstellung hochspannungsfester Lackdrahtisolation Die
Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung hochspannungsfester Lackdrahtisolation,
bei dem man in der an sich von der Herstellung plastischer Isolationsaufträge bekannten
Weise den zu isolierenden Leiter im Vakuum bei erhöhter Temperatur reinigt, ehe
man den Isolationsauftrag unter Vakuum aufbringt.
-
Die nach den üblichen Verfahren aus gegebenenfalls mehreren Schichten
eines Isolierlacks hergestellten Drahtisolationen haben den Nachteil, daß sich zwischen
dem Leiter und dem aufgebrachten Lackfilm gelegentlich Lufteinschlüsse befinden
und auch der Lackauftrag selbst okkludierte Gase enthalten kann. Da bei Hochspannungsleitern
selbst kleinste Gaseinschlüsse der erwähnten Art unter dem Einfluß des elektrischen
Leiterfeldes ionisiert werden und damit zu vorzeitigem Durchschlag der Leiterisolationen
führen, sind die bekannten Lackdrahtisolationen nur für Maschinen- und Transformatorwicklungen
geeignet, die mit relativ niedriger Spannung beansprucht werden.
-
Ein Fortschritt ist in jüngster Zeit auf diesem Gebiete durch Verwendung
von Polyvinylformacetal als Lackmaterial (das unter Handelsnamen wie z. B. Formvar
oder Formex bekannt ist) erzielt worden. Mit diesem Lackauftrag in mehreren Schichten
versehene Leiter sollen für Spannungen bis etwa 25 kV brauchbar sein. Für ausgesprochene
Hochspannungsisolation ist aus den obengenannten Gründen auch eine derartige Lackisolation
meist nicht genügend sicher, so daß man bisher bei Wicklungen von Großtransformatoren
für hohe Übertragungsspannungen auf getränkte Papierisolation angewiesen war.
-
Die Papierisolation hat aber bei der Herstellung von Spulenwicklungen
noch den Nachteil, daß die im Papier eingeschlossene Luft durch weitgetriebene Evakuierung
entfernt werden muß, bevor seine Imprägnierung mit Füllstoffen, wie Mineral- oder
synthetischen Ölen, erfolgt. Eine so hergestellte Spulenwicklung ist auch mechanisch
emfindlich, was z. B. bei der Reparatur eines Transformators unter Umständen eine
Neuwicklung erforderlich macht.
-
Eine Lackisolation hingegen benötigt keine so zeitraubende Evakuierung,
weil sich Luft nur zwischen den Lackdrähten der Wicklung befindet und aus den Zwischenräumen
leicht entfernt werden kann.
-
Es ist anderseits für die Herstellung plastischer Isolationsaufträge
auf elektrischen Leitern bekannt, den zu isolierenden Leiter zunächst im Vakuum
bei erhöhter Temperatur zu reinigen, ehe man den Isolationsauftrag - ebenfalls unter
Vakuum - aufbringt. Das Reinigen des Drahtes im Vakuum und das unter Aufrechterhaltung
des Vakuums sich anschließende Umpressen des Leiters mit dem thermoplastischen Isolationsüberzug
hat den Zweck, die Isolation des Leiters unmittelbar auf die gereinigte Drahtoberfläche
aufzubringen und die Ausbildung von Luftspalten oder gasgefüllten Hohlräumen zwischen
der Leiteroberfläche und dem Isolierstoff bzw. das Verbleiben von Gaseinschlüssen
innerhalb des Isolierstoffes zu unterbinden.
-
Maßgebend für diese Verfahrensweise ist die Überlegung bzw. Erfahrung,
daß derartige Hohlräume oder Spalte bei höheren Spannungsbeanspruchungen des Leiters
Ausgangspunkte einer beginnenden Zerstörung der Leiterisolation bilden können.
-
Man hat auch bereits versucht, plastische Massen - insbesondere Gummi
- dadurch als festhaftende Überzüge auf Metall aufzubringen, daß man ein bandförmiges
Metallelement zunächst in einem Säurebad reinigt, dann in eine Vakuumkammer bringt
und dort erhitzt, um Feuchtigkeit und Dampf von der Oberfläche des Metalls zu entfernen
und auch eine gewisse Entgasung des Metalls zu bewirken, ehe das weiterhin in einer
Kühlkammer - bei aufrechterhaltenem Vakuum - tief abgekühlte Metallelement einen
Extruder durchläuft, in dem das Umpressen mit der erwärmten plastischen Masse erfolgt.
-
Durch die sehr tiefe Abkühlung des gereinigten Metallelementes oder
-bandes und dessen plötzliche Erwärmung beim Zusammentreffen mit der erwärmten plastischen
Masse im Extruder sollen sich an der Oberfläche des Metallelementes Spalte und Risse
öffnen, in die die plastische Masse unter hohem Druck teilweise hineingedrückt wird,
um eine dauernde innige Verbindung zwischen dem Metallelement und der Umhüllung
herbeizuführen.
-
Es wird also die Erwärmung des Metallelementes während seines Umpressens
mit einer plastischen Masse - unter sehr hohem Druck - dazu ausgenutzt, um die mechanische
Haftung zu verbessern.
Dem geschilderten bekannten Stand der Technik
gegenüber ist die Erfindung zur Herstellung einer hochspannungsfesten Lackdrahtisolation
ohne Hohlräume und Lufteinschlüsse, die außerdem besonders fest auf dem zu isolierenden
Leiter haftet, dadurch gekennzeichnet, daß man den metallischen Leiter zunächst
unter Hochvakuum von etwa 10-3 Torr bei so hoher Temperatur glüht, daß er nicht
nur gereinigt und entgast, sondern auch durch Abdampfen des Leitermaterials an der
Oberfläche aufgerauht wird, dann den aufgerauhten Leiter in an sich bekannter Weise
zunächst unter Hochvakuum abkühlt und dann vorzugsweise mehrmals durch unter Vakuum
entgasten Lack zieht und daß man anschließend die aufgebrachte Lackisolation in
üblicher Art durch Anwendung von Wärme, aber unter Ausschluß von Fremdgasen, z.
B. atmosphärischer Luft, härtet.
-
Das vorstehend gekennzeichnete neue Verfahren besteht grundsätzlich
aus den folgenden drei bzw. vier Verfahrensstufen, die in einem Arbeitsgang ausgeführt
werden können.
-
1. Die Entgasung der Leiteroberfläche erfolgt unter Glühen im Hochvakuum
bei einem Druck von 10-3...10-4 Torr. Bei Glühtemperatur und bei diesem Druck wird
nicht nur die Leiteroberfläche von Unreinigkeiten befreit, sondern es tritt als
wesentliches Erfordernis auch ein Verdampfen des Leitermaterials, z. B. Kupfer,
ein. Dadurch wird die Leiteroberfläche aufgerauht und erhält »Seidenglanz«.
-
2. Der so vorbehandelte Leiter wird, ebenfalls wieder unter Hochvakuum,
abgekühlt und wandert durch das Lackbad, in welchem sich der zwecks Entgasung unter
Hochvakuum vorbehandelte Lack befindet. Der Lack dringt nunmehr in die aufgerauhte
Leiteroberfläche ein und verbindet sich mit dieser zu einem mechanischen Ganzen,
was dem Lack eine besonders feste Haftung auf dem Leiter gibt.
-
3. Die aufgebrachte Lackisolation wird in an sich bekannter Weise
unter Wärmebehandlung einer Härtung unterzogen.
-
4. Danach können die Vorgänge 2 und 3 zum Zwecke mehrfacher Lackaufträge
beliebig oft wiederholt werden, wobei jedoch vor 2 wiederum eine Hochvakuumbehandlung4,
diesmal ohneWärmeanwendung, einzuschalten ist.
-
Das Lackieren durch Vorgang 2 soll zweckmäßigerweise, muß aber nicht
unbedingt unter Vakuum erfolgen. Es kann auch eine Lackdruckkammer angewendet werden,
wobei diese ohne Luftpolster mit unter Vakuum entgastem Lack gefüllt ist. In diesem
Falle ist das Zwischenschalten einer Vakuumschleuse zwischen 1 und 2, etwa mittels
Durchführen des Leiters durch eine Simmeringdichtung, erforderlich.
-
Erfolgt das Lackieren unter Vakuum, so ist die Anbringung einer Schleuse
zwischen 2 und 3 notwendig und zwischen 1 und 2 empfehlenswert, um ein Hineindampfen
des Lackes nach 1 zu verhindern. In dem Lackraum 2 herrscht der Dampfdruck der flüchtigen
Bestandteile des Lackes, und diese würden den Vorgang 1 (Verdampfen des Leitermaterials)
stören. Die Schleuse zwischen 2 und 3 kann nicht als Simmerringdichtung ausgebildet
sein, weil diese den noch flüssigen Lackfilm abstreifen würde. Man verwendet statt
dessen eineAnzahl in Reihe geschalteter Flüssigkeitsdichtungen (Siphonverschlüsse),
die mit dem Isolierlack gefüllt sind. Zw eckmäßigerweise bildet man die Lackiereinrichtung
2 gleich in dieser Weise aus, d. h., man läßt den Leiter durch eine Anzahl von Lackfallen
mit unterschiedlichem und von Stufe zu Stufe steigendem Druck wandern. Um bei Anwendung
des Vakuums in der Lackkammer 2 die Konsistenz und die Viskosität des Lackes unveränderlich
zu halten, müssen die kondensierbaren Dämpfe dem Lackbad über eine Rücklaufleitung
wieder zugeführt werden.
-
Nach Verlassen des Härteofens in Vorgang 3 kann der lackierte Leiter
vorübergehend in die äußere Atmosphäre gebracht werden, bevor er zu nochmaliger
Lackierung nach Vorgang 2 über eine Schleuse in die schwach oder ungeheizte Vakuumkammer
4 gebracht wird. Die Belüftung des Lackdrahtes zwischen zwei Lackaufträgen kann
man jedoch auf folgende Weise vermeiden. Der Heizraum 3 darf nicht unter Vakuum
stehen, weil sonst der noch flüssige Lackfilm vom Leiter abgedampft würde. Er muß
wenigstens unter Atmosphärendruck oder auch unter noch höherem Druck stehen und
mit inertem Gas gefüllt sein, für das der Lack kein Lösungsmittel ist. Eine gesättigte
Lackdampfatmosphäre tut die gleichen Dienste. Nunmehr kann der Leiter zur abermaligen
Lackierung über eine Simmerringdichtung direkt wieder in den Lackraum 2 eingeführt
werden. Da der Leiter mit Luft nicht in Berührung gekommen ist, kann man also den
Vorvakuumraum 4 einsparen.
-
Zum Lackieren nach diesem Verfahren eignen sich nach dem Preßverfahren
hergestellte Leiter aus Kupfer, Aluminium od. dgl. besser als gezogene, weil gezogene
häufig Unebenheiten auf der Oberfläche aufweisen, die schwer oder nur in geringer
Stärke vom Lack benetzt werden. Das beschriebene Lackierverfahren unter Vakuum ist
sowohl für Runddrähte als auch für Profildrähte größeren Querschnittes anwendbar.
-
Für die an sich bekannte Verwendung eines im Preßverfahren hergestellten
Leiters (Anspruch 8) wird ein selbständiger Schutz nicht begehrt.