Verfahren zur Herstellung einer Hochspannungsisolierung und Anwendung des Verfahrens zur Isolierung von elektrischen Spulen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Hochspannungsisolierung durch Beschichtung eines zu isolierenden Körpers mit nicht mehr trennbaren Cellulosefaserschichten derart, daß diese Schichten Äquipotentialflächen darstellen.

[0002] Spulen werden bislang isoliert, indem sie mit lsolierpapierstreifen von Hand bandagiert werden. Dieses Bandagierverfahren ist sehr zeitintensiv. Zusätzlich müssen die Enden der Papierstreifen und kritische Stellen an der Spule verleimt werden, um ein Lockern der Papierstreifen zu verhindern. Durch die Leimeinschlüsse und Luftspalte wird aber die elektrische Durchschlagfestigkeit ungünstig beeinflußt. Leimschicht und Luftspalte sind besonders teilentladungsgefährdete Bereiche in der Gesamtisolation. Es muß deshalb eine größere Isolationsschichtdicke aufgebracht werden, um die Spannungsbeanspruchung herabzusetzen. Die größere Schichtdicke wirkt sich vor allem bei begrenzter Spulengeometrie nachteilig aus.

[0003] Es ist auch eine Hochspannungsisolation, insbesondere für Stromwandler bekannt, die zumindest teilweise aus ineinander verfilzten Fasern besteht. Zur Unterstützung der Verfilzung werden zweckmäßig Klebstoffe zugesetzt. Die Hochspannungsisolation wird im Guß- oder Siebgußverfahren auf die zu isolierende Wicklung aufgebracht, getrocknet und gegebenenfalls gepreßt und mit einer Isolierflüssigkeit getränkt. Die aus ineinander verfilzten Fasern bestehende Hochspannungsisolation kann auch hergestellt werden, indem ungepreßte, feuchte, vorzugsweise Faserstoffbänder oder -stücke, die gegebenenfalls auf einer Unterlage kaschiert sind, in einer oder in mehreren Schichten auf die zu isolierende Wicklung aufgebracht und anschließend irr gepreßtem Zustand entfeuchtet werden .(DE-A-1 490 909). Bei solchen Isolierungen aus verfilzten Fasern stehen die Fasern in jeder beliebigen Richtung, beispielsweise auch nach oben. Die so erhaltenen Isolierungen sind elektrisch nicht hochwertig. Es tritt vor allem Durchschlag auf.

[0004] In der US-A-3 842 193 ist der Einsatz von orientierten Glasfasern zur Isolierung angeführt. Gemäß dem in der DE-A-1 066 662 beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Hochspannungsspulen werden die Papierzwischenlagen so ausgeführt, daß sie mindestens annähernd den Äquipotentialflächen des elektrischen Feldes angepaßt sind.

[0005] Mit der bekannten Isolierung aus Faserstoffbändern ist es nicht möglich, innen offene, aber auch hier zu isolierende Spulen (Toroidspulen) zuverlässig zu isolieren. Es kann keine überall gleichmäßige Isolationsdicke erreicht werden. Ferner entstehen, insbesondere durch den Trocknungsschwund der Faserstoffbänder, Spalte, die unvermeidlich einen Durchschlag einleiten.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen zu finden, das die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist und in kürzeren Verarbeitungszeiten zu mechanisch festen fehlerfreien Hochspannungsisolierungen mit überall gleichmäßiger Dicke und vorzüglichen elektrischen Eigenschaften führt. Toroidspulen sollen eine definierte Innenkontur aufweisen.

[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der mit der nassen faserorientierten Cellulose umhüllte, zu isolierende Körper mit mindestens einer Lage eines feuchtigkeitsdurchlässigen, dehnungselastischen Gewebes umhüllt und unter Verwendung von zusätzlich die vorgeschriebene Geometrie des Körpers gewährleistenden Vorrichtungen getrocknet wird. Diese Isolierung ist homogen und spaltfrei und zeigt keine elektrische Entladung. Die elektrische Spannungsfestigkeit ist besonders hoch. Mit einer Isolierung gemäß der Erfindung können auch noch schwierige Geometrien relativ einfach und mit hoher Formtreue nachgebildet werden.

[0008] Die nasse, faserorientierte Cellulose wird im folgenden als »Naßstoff« bezeichnet. Der Naßstoff ist aus dünnen Einzellagen geschichtet, wobei die einzelne Lage zwischen 0,10 und 0,20 mm, vorzugsweise 0,15 mm dick ist. Die Schichtung der Isolierung wird bis zu einer Gesamtdicke durchgeführt, die für die geforderte Dicke der trockenen Isolierung nötig ist. Die Schichtung kann auch ersetzt werden durch Teilung einer dicken Schicht des Naßstoffes. Beim Aufbringen der Isolierung soll der Feststoffanteil des Naßstoffes bei höchstens 20% liegen; der Rest ist Wasser.

[0009] Unter Formzwang wird dem »Naßstoff« die Feuchtigkeit entzogen. Dies kann bei ungehindertem Dampfaustausch bei Temperaturen zwischen 70° C und 90° C, vorzugsweise 80° C erfolgen. Dabei bindet die faserorientierte Cellulose während des Trocknens ohne Leimzusatz. Die beim Trocknen durch den Feuchtigkeitsverlust bedingte Schrumpfung (bis zu 50%) muß beim Aufbringen des »Naßstoffs« berücksichtigt werden. Um ein Wegschrumpfen der Naßstoffschicht von der Innenwand des Spulenkörpers zu verhindern, kann mit einem verstellbar harten Kern die Form gehalten werden. Zur Formung der übrigen Spulenkonturen und zur mechanischen Verdichtung des »Naßstoffs« und zum Erreichen der geforderten Maßhaltigkeit der jeweiligen Spulengeometrie wird ein feuchtigkeitsdurchlässiges, dehnungselastisches Gewebe, vorzugsweise ein Gummigewebe oder ein dehnungselastisches Kunststoffilament (Lycra⁰) aufgebracht. Dies gewährleistet zum einen den ungehinderten Austritt der Feuchtigkeit aus dem Naßstoff (Dränage-Effekt), zum anderen gleicht es die sich ständig schrumpfbedingt ändernden Abmessungen der mit faserorientierter Cellulose isolierten Spule aus. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur einfacher als die aufwendige Bandagenisolierung, sondern es gestattet auch die Isolierung in kürzerer Zeit.

[0010] Eine Isolierung gemäß der Erfindung eignet sich zum Isolieren von elektrischen Spulen gegen Hochspannung in Transformatoren und Wandlern und auch von Leitungen in Hochspannungsgeräten.

[0011] Die Erfindung wird anhand eines Beispiels und der Zeichnung näher erläutert.

[0012] In den Figuren 1 und 2, die fertig isolierte Spulen 3 von Heiztransformatoren für Röntgengeräte zeigen, ist jeweils mit 1 der Spreizdorn und mit 2 die Grenzwert-Lehre bezeichnet. 4 ist die erfindungsgemäße Beschichtung, noch mit dem dehnungselastischen Gewebe umhüllt.

Beispiel

[0013] Mit einer Stichsäge werden aus geschichteten Naßstoffplatten von faserorientierter Cellulose Streifen der Größe 20 x 240 mm geschnitten. Die Streifen werden auf 1 mm Dicke geteilt und vor dem Verarbeiten ca. 3 min in Wasser gelegt. Mit den so vorbereiteten Naßstoffstreifen wird die Spule eines Heiztransformators für Röntgengeräte umwickelt. Anschließend wird sie mit einer elastischen Binde (Lycra®-Gewebe) in zwei Lagen bandagiert. Die erste Lage wird mit leichtem, die zweite mit festem Zug aufgebracht. Anschließend wird ein Spreizdorn eingeschoben, von jeder Seite eine Grenzwertlehre aufgesteckt und der Spreizdorn bis auf den Grenzwertdurchmesser der Lehren aufgedreht.

[0014] Zum Trocknen wird die Spule dann 24 Stunden bei ca. 80° C in einem Umluftofen belassen. Nach dem Abkühlen wird der Spreizdorn entfernt, und die Bandagen werden abgenommen. Die für die Isolierung der Spule erforderliche Arbeitszeit beträgt ca. ¹/₂ Stunde.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Hochspannungsisolierung durch Beschichtung eines zu isolierenden Körpers mit nicht mehr trennbaren Cellulosefaserschichten derart, daß diese Schichten Äquipotentialflächen darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der nassen faserorientierten Cellulose umhüllte, zu isolierende Körper mit mindestens einer Lage eines feuchtigkeitsdurchlässigen, dehnungselastischen Gewebes umhüllt und unter Verwendung von zusätzlich die vorgeschriebene Geometrie des Körpers gewährleistenden Vorrichtungen getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erreichung der vorgeschriebenen Geometrie des Körpers ein Spreizdorn (1) und eine Grenzwert-Lehre (2) verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete faserorientierte Cellulose einen Feststoffgehalt von höchstens20% hat.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungehindertem Dampfaustausch bei Temperaturen zwischen 70 und 90° C, vorzugsweise 80° C, getrocknet wird.

5. Anwendung des Verfahrens nach den vorangegangenen Ansprüchen zur Isolierung von elektrischen Spulen (3).

Claims

1. A process for the production of a high voltage insulation by coating a body which is to be insulated with layers of cellulose fibre which are no longer separable in such manner that these layers represent equipotential surfaces, characterised in that the body to be insulated which is covered with the wet, fibre-oriented cellulose, is covered with at least one layer of,a a moisture-permeable, elastically stretchable fabric and is dried using devices which additionally ensure the prescribed geometry of the body.

2. A process according to Claim 1, characterised in that an expanding mandrel (1) and a limit gauge (2) are used to obtain the prescribed geometry of the body.

3. A process according to Claim 1, characterised in that the fibre-oriented cellulose used has a solids content of at most 20%.

4. A process according to one of Claims 1- to 3, characterised in that, with unobstructed exchange of moisture, drying is carried out at temperatures of between 70 and 90° C, preferably 80° C.

5. The use of the process according to the preceding Claims for the insulation of electrical coils (3).

Revendications

1. Procédé de fabrication d'une isolation pour haute tension en appliquant sur un corps à isoler des couches en fibres de cellulose qui ne sont plus séparables de manière à ce que ces couches représentent des surfaces équipotentielles, caractérisé en ce qu'il consiste à envelopper le corps à isoler enveloppé de cellulose humide à fibres orientées d'au moins une couche d'un tissu perméable à l'humidité et extensible élastiquement et à le sécher en utilisant des disposotifs assurant en plus la géométrie prescrite du corps.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un mandrin extensible (1) et un gabarit de valeur limite (2) pour obtenir la géométrie prescrite du corps.

3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la cellulose à fibres orientées utilisée a une teneur en matière solide de 20% au plus.

4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à sécher à des températures comprises entre 70 et 90°C et de préférence à 80° C sans empêcher un échange de vapeur.

5. Application du procédé suivant les revendications précédentes, à l'isolation de bobines électriques (3)..

Zeichnung