METHOD OF COATING METAL BODIES, PARTICULARLY OVERVOLTAGE COILS OF TRANSFORMERS

Abstract: 1. Process for casting around metal bodies, in particular coils of transformers, with soaking, -impregnating- or casting-resins in a closed casting mould (10) containing the metal bodies whereby preparation of the casting material is carried out in a vacuum in a supply vessel (1) and whereby the casting mould (10) is evacuated before being filled with casting material, characterized in that the casting material driven by a pump (12) is pressed into the casting mould (10) from the bottom through a releasable supply line (23) that is sealed in vacuum-tight manner, in that the casting mould (10) and métal bodies are washed by the casting material, and casting material emerging out of a riser on the casting mould (10) flows back into the supply vessel (1) through a return line (24) that is also sealed in vacuum-tight manner, in that the returning casting material in the vacuum of the supply vessel (1) is drawn out to form a thin film before falling back into the casting material supply (11), in that for each casting process a multiple of the filling amount of the casting material necessary for a casting flows through the casting mould (10), so that when the casting mould washing is concluded, the casting material film in the supply vessel (1) is bubble-free and in that the filled casting mould (10) is disconnected from the supply line (23) and the return line (24) while the casting material sets.

Description: Verfahren zum Umgiessen von Metallkörpern, insbesondere Wicklungen von Transformatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umgiessen von Metallkörpern, insbesondere Wicklungen von Transformatoren-, mit Tränk-, Imprägnier- oder Giessharzen in einer die Metallkörper enthaltenden geschlossenen GieBform, wobei eine Aufbereitung der Giessmasse in einem Vorratsgefäss in Vakuum erfolgt und wobei die Giessform selbst vor dem Füllen mit Giessmasse ebenfalls evakuiert wird. Bei den meisten der Jetzt üblichen Trockentransformatoren sind die Wicklungen, insbesondere die Oberspannungswicklungen in Giessharzkörper eingebettet. Dadurch wird eine sehr gute Betriebssicherheit erreicht. Bei steigenden Einheitsleistungen und Nennspannungen wachsen Jedoch die Stückgewichte der Giessharzkörper verhältnismässig schnell an, so dass hinsichtlich der Gewährleistung der Homogenität der Giessharzkörper besondere Anstrengungen unternommen werden müssen. Durch die AT-PS 246 985 ist bereits ein Verfahren zum Umgiessen von metallischen Körpern mit Giessharz bekannt, bei dem eine Giessform vor dem Ftillen mit Giessharz-eva- kuiert wird. Die Giessmasse wird bei diesem Verfahren im Anschluss an ihre Aufbereitung unter atmosphärischem Druck in einem Vorratsgefäss zwischengespeichert und während und nach dem Verguss durch den atmosphärischen Druck in die Giessform gepresst. Mit diesem Verfahren lassen sich Jedoch nur verhältnismässig grosse Wandatärken mit ausreichend guter Homogenität gewährleisten. Darüber hinaus ist es auch üblich, schon die zum Vergiessen von Oberspannungswicklungen von Transforma- toren vorgesehene Giessmasse im Vakuum zu mischen und aufzubereiten, um dadurch den Gas gehalt der in die evakuierte Giessform eingefüllten Giessmasse auf ein Minimum zu reduzieren. Trotzdem lassen sich Jedoch kleine und kleinste Gas einschlüsse nicht vollständig vermeiden, so dass zur Einhaltung der erforderlichen Spannungsfestigkeit und Betriebssicherheit relativ grosse Yandstärken für den Giessharzumguss von Transformatorwicklungen erforderlich sind. Diese verhältnismässig grossen Yandstärken hexen einerseits die Abfuhr der Verlustwärme aus den Wicklungen und haben uner- wünscht grosse Stückgewichte für die Giessmassekörper zur Folge. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zul Umgiessen von #etallteiIen, insbesondere Transformator- wicklungen, ein Verfahren zu schaffen, das einen extrem gasarmen Giesskörper und damit eine sehr gute Spannungsfestigkeit auch bei niedrigen Wandatärken im Giessmasse körper gewährleistet. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, - dass die Giessmasse von einer Pumpe getrieben durch eine vakuumdicht angeschlossene lösbare Zuleitung von unten in die Giessform gedrückt wird, - dass die Giessform und zu uigiessende Xetallk6rper durch die Giessmasse gespült werden, indem aus einem Steiger auf der Giessform austretende Giessmasse durch eine ebenfalls vakuumdicht angeschlossene RUckleitung in das Vorratsgefäss zurtlckfliesst, - dass die zurückfliessende Giessmasse in dem Vakuum des Vorratsgefässes vor des Zurückfallen in den GieBsasse- vorrat zu einem dünnen Film auseinandergezogen wird, - dass die Giessform für Jeden Verguss von einem Viel fachen der für einen Giessling erforderlichen FUll- menge der Giessmasse durchströmt wird, so dass beim Abschluss der Giessformspülung der Giessmassefilm im Vorratsgefäss blasenfrei ist und - dass die gefüllte Giessform für die Zeit der Aushärtung der Giessmasse von der Zu- und der Rückleitung gelöst wird. Nach - zw#ckmässigen Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens wird der Druck in der gefüllten Giessform vor dem Lösen der Zu- und der Rückleitung auf mehr als 1 bar erhöht und werden die Giessmasse und/oder der Netallkörper beheizt. Die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ist sehr vorteilhaft, weil durch die im Umlauf geführte Giessmasse und deren fortgesetzt ständig wiederholte Aufbereitung praktisch auch die letzten Reste von kleinen und kleinsten Gasbläschen aus der Giessform und aus dem zu vergiessenden Metallkörper entfernt werden. Dadurch wird ein extrem gasarmer und sehr homogener Giessmassekörper erreichbar, in dem praktisch die an Probestücken im Labor erreichbare Spannungsfestigkeit der Giessmasse erzielt wird. Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird zweckmässig eine Vorrichtung verwendet, gemäss der die Rückleitung im Vakuum des Vorratsgefässes in einem nach oben offenen Rohr endet und wobei die aus dem Rohr austretende Giessmasse durch das Ablaufen über einen Kegel zu einem durch ein Fenster im Deckel des von innen beleuchteten Vorratsgefässes sichtbaren Film auseinandergezogen ist. Dabei ist in die Zu- und die Rückleitung Je ein Dreiwegeventil eingebaut, deren freie Anschlüsse zur Führung des Giessmassestromes bei abgenommener Giess form durch eine feste Leitung miteinander verbunden sind. Dabei ist ausserdem eine Vakuumpumpe durch ein Dreiwegeventil wahlweise mit dem giessformseitigen Ende der Rückleitung oder it einer Evakuierungsleitung für das Vorratsgefäss verbindbar. Nach weiteren Ausgestaltungsmerkmalen der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist in die Zuleitung ein Temperaturfühler und ein Giessmassefilter, in die Rückleftung ein Druckmesser und Drosselventil und in die Evitulerungsleitung ein Gasfilter und ein durch eine elastische Membran nach aussen abgeschlossener Dehnkörper eingebaut. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer schematischen Darstellung näher erläutert. Ein auf nicht näher dargestellte Art und Weise vorbereitetes Harzgemisch ist als Giessmassevorrat 11 in einem Vorratsgefass 1 gespeichert. Das Vorratsgefäss 1 ist mit einer Heizung 21 ausgerdstet und seine Auslassöffnung mündet in eine Zuleitung 23. In die Zuleitung 23 sind ein Temperaturmesser 13, eine Pumpe 2 zur Förderung der Giessmasse, ein Dreiwegeventil 3 und ein Filter 27 eingebaut. Eine Giessform 10 ist über eine Trennstelle 14 an die Zuleitung 23 und über eine Trennstelle 15 an eine Rück- leitung 24 angeschlossen. Eine giessformseitige Abzweigung der Ruckleitung 24 ist über ein Absperrventil 26 mit einem Stutzen eines Dreiwegeventils 5 in einer Evvuierungsleitung 25 verbunden. Durch einen Druckmesser 12 wird der Druck in der RUckleLtung 24 vor einem in diese eingebauten einstellbaren Drossel- ventil 20 angezeigt. Die Rückleitung 24 ist über ein Dreiwegeventil 4 in den oberen Teil des Vorratsgefässes 1 geführt und mündet dort in ein nach oben offenes Rohr 8, das die Spitze eines als Ablaufkegel dienenden Kegels 9 durchdringt. Das Vorratsgefäss 1 ist nach oben durch einen Deckel verschlossen, in dem ein Fenster 17 sowie ein Lüfungs stutzen 18 vorgesehen sind. Der Deckel ist ausserdem von dem Ende der Evakuierungsleitung 25 durchsetzt. Die Evakuierungsleitung 25 ihrerseits trägt zwischen ihrer Mündung in das Vorratsgefäss 1 und dem Dreiwegeventil 5 einen Dehnkörper 6 zur Dämpfung von Druckänderungen bei der Jeweiligen Inbetriebnahme der Vorrichtung und einen Filter 7 für aus dem Vorratsgefäss 1 abgesogene Gase. An den dritten Stutzen des Dreiwegeventils 5 ist eine Vakuumpumpe 16 angeschlossen. Der Jeweils bei der Evakuierung des Vorratsgefässes 1 bzw. der Giessform 10 noch vorhandene Restdruck ist über ein umschaltbares Vakuummessgerät 19 feststellbar. Durch eine feste Leitung 22 ist über die Dreiwegeventile 3 und 4 der Ausgang der Pumpe 2 in der Zuleitung 23 unmittelbar mit dem Anschluss der Rückleitung 24 an das Vorratsgefäss 1 anschliessbar, so dass der Weg über die Giessform 10 sowie die dieser vor- und nachgeschalteten Armaturen kurzschliessbar ist. Zu diesem Zweck sind die Dreiwegeventile 3 und 4 ebenso wie das Dreiwegeventil 5 vorzugsweise als vakuumdichte Dreiwege kugelhähne ausgeführt. Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird zunächst das Vorratsgefäss 1 mit einem Giessmassevorrat 11 gefüllt und gegebenenfalls durch die Heizung 21 aufgeheizt. Der flüssige Giessmasssevorrat 11 wird nun durch die Pumpe 2 bei entsprechender Stellung der Dreiwegeventile 3 und 4 unmittelbar durch das Ende der Rücklei- tung 24 in das nach oben offene Rohr 8 gedrückt und fliesst dann über den Kegel 9 ab. Dabei wird die Giess- masse auf dem Mantel des Kegels 9 zu einem dünnen Film auseinandergezogen und tropft dann von dem unteren Rand des Kegels 9 zurück in den Giessmassevorrat 11. Gleichzeitig ist die Vakuumpumpe 16 durch entsprechende Stellung des Dreiwegeventils 5 über den Dehnkörper 6 und das Filter 7 sowie die Evakuierungsleitung 25 an den oberen Teil des Vorratsgefässes 1 angeschlossen. Nach dem Einschalten der Vakuumpumpe 16 wird nunmehr das Vorratsgefäss 1 sowie der in diesem vorhandene Giessmassevorrat 11 gasfrei gepumpt. Dabei wird die Entga BUng des Giessmassevorrats 11 dadurch erleichtert, dass die Giessmasse beim Ablaufen über den Kegel 9 zu einem dünnen Film auseinandergezogen wird, in dem sich auch sehr kleine Gaseinschlüsse nicht halten können. ¯während der Entgasung der Giessmasse wird über die Trenn- steilen 14 und 15 eine vakuumdichte und mit Giessmasse zu umnüllenden Teilen beschickte Giessform 10 an die Zuleitung 23 und die Rückleitung 24 angeschlossen. Sobald nun die Entgasung des Giessmassevorrats 11 abgeschlossen ist, wird durch Uischalten des Dreiwegeventils 5 bei geöffnetem Absperrventil 26 und noch über die feste Leitung 22 geschlossenem Giessmassekreislauf die Giessform 10 ebenfalls evakuiert. Dabei wird das Jeweils in dem Vorratsgefäss 1 bzw. in der Giessform 10 erreichte Vakuum durch das umschaltbare VakuusseBger t 19 ermittelt. Darüber hinaus wird durch das Fenster 17 der blasenfreie Ablauf der Giessmasse über den Kegel 9 überwacht. Im Anschluss an die Evakuierung des Vorratsgefässes 1 und der Giessform 10 wird das Absperrventil 26 geschlossen und werden die Dreiwegeventile 3 und 4 so eingestellt, dass die Giessmasse durch das Filter 27 und über die Trennstelle 14 von unten in die Giessform 10 gepresst wird. Auch nach vollständiger Füllung der Giessform 10 wird Jedoch der Giessmassestrom nicht unterbrochen, so dass die oben aus der Giessform 10 austretende Giessmasse über die Rückleitung 24 wieder dem Rohr 8 zugeführt wird und tiber den Kegel 9 abläuft. Am Beginn Jedes Giessvorganges ist das Drosselventil 20 so weit wie möglich geöffnet, so dass es ungehindert durchströmt wird. Die ständig von der Pumpe 2 getriebene Giessmasse nimmt auf ihrem Weg durch die Giessform 10 und die in diesem festgehaltenen Metallkörper von diesen zunächst noch festgehaltene kleine und kleinste Gasbläschen mit, die dann beim Ablaufen der Giessmasse über dem Kegel 9 aus dem dünnen Giessmassefilm austreten. Währenddessen wird das Vakuum im Vorratsgefäss 1 durch Betrieb der Vakuumpumpe 16 aufrechterhalten. Nachdem ein Vielfaches der für einen Verguss erforderlichen Giessmassemenge durch die Giessform 10 geströmt ist, und ausserdem in der Evakuierungsleitung 25 durch das Vakuummessgerät 19 ein ausreichend niedriger Druck angezeigt wird, wird das Drosselventil 20 soweit geschlossen, dass im giessformseitigen Ende der Rückleitung 24 ein vorher bestimmter, am Druckmesser 12 ablesbarer Druck zwischen der Pumpe 2 und dem Drosselventil 20, also auch in der Giessform 10, aufgebaut ist. Nunmehr werden die Dreiwegeventile 3 und 4 wieder auf die feste Leitung 22 umgeschaltet, so dass die Giessmasse wieder in einem kleinen Kreislauf fliesst. An der gefüllten Giessform wird nunmehr die in deren Boden angebrachte Einlassöffnung geschlossen und die Anschlussstutzen der Giessform 10 werden an den Trennstellen 14 und 15 von der Zuleitung 23 sowie der Rück- leitung 24 gelöst. Uber den offenen Steiger der Giess- form 10 lastet nunmehr auf der Giessmasse lediglich der atmosphärische Druck. Zur vollständigen Aushärtung des in der Giessform 10 eingeschlossenen Giesslings wird diese nun bei der hierfür erforderlichen Temperatur für die erforderliche Zeit bis zur Entformung des Giesslings aufgestellt. Jeweils unmittelbar nach dem Abnehmen einer gefüllten Giessform 10 wird wieder eine zum Verguss vorbereitete, mit den zu umgiessenden Metallteilen bestückte Giessform 10 an den Trennstellen 14 und 15 an die Zuleitung 23 sowie die Rückleitung 24 angeschlossen und durch Öffnen des Absperrventils 26 sowie durch Umstellung des Dreiwegeventils 5 über die Vakuumpumpe 16 evakuiert und dadurch für die Spülung mit Giessmasse und den Verguss vorbereitet. 1 Figur 9 Patentansprüche

Claims: Pat entans#rüche 1. Verfahren zum Umgiessen von Metallkörpern, insbesondere Wicklungen von Transformatoren, mit Tränk-, linpräg- nier- oder Giessharzen in einer die Metallkörper enthaltenden, geschlossenen Ciessfonn (10) - bei dem eine Aufbereitung der Giessmasse in einem Vor ratsgefäss (1) in Vakuum erfolgt und - bei dem die Giessform (10) vor dem Füllen mit Giessmas se evakuiert wird, dadurch gekennzeichnet, - dass die Giessmasse von einer Pumpe (2) getrieben durch eine vakuumdichrt .angeschlossene lösbare Zuleitung (23) von unten in die Giessform (10) gedrückt wird, - dass Giessform (10) und Metallkörper durch die Giess masse gespült werden, indem aus einem Steiger auf der Giessform (10) austretende Giessmasse durch eine ebenfalls vakuumdicht angeschlossene Rückleitung (24) in das Vorratsgefäss (1) zurückfliesst, - dass die zurückfliessende Giessmasse in dem Vakuum des Vorratsgefässes (1) vor dem Zurückfallen in den Giess- massevorrat (11) zu einem dünnen Film auseinanderge zogen wird, - dass die Giessform (10) für Jeden Verguss von einem Viel fachen der für einen GieBling erforderlichen Füllmenge der Giessmasse durchströmt wird, so dass beim Abschluss der Giessformspülung der Giessmassefilm im Vorratsgefäss (1) blasenfrei ist und - dass die gefüllte Giessform (10) für die Zeit der Aus härtung der Giessmasse von der Zu- (23) und der RUck leitung (24) gelöst wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z ei c h n e t , dass der Druck in der gefüllten Giessform (10) vor dem Lösen der Zu- (23) undder Rück- leitung (24) auf mehr als 1 bar erhöht wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Giessmasse und/ oder der Metallkörper beheizt werden. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Rückleitung (24) im Vakuum des Vorratsgefässes (1) in einem nach oben offenen Rohr (8) endet und dass die aus dem Rohr (8) austretende Giessmasse durch das Ablaufen über einen Kegel (9) zu einem durch ein Fenster (17) im Deckel des von innen beleuchteten Vorratsgefässes (1) sichtbaren Film auseinandergezogen ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in die Zu- (23) und die Rückleitung (24) Je ein Dreiwegeventil (3 bzw. 4) eingebaut ist, deren freie Anschlüsse zur Führung des Giessmassestromes bei abgenommener Giessform (10) durch eine feste Leitung (22) miteinander verbunden sind. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Vakuumpumpe (16) durch ein Dreiwegeventil (5) wahlweise mit dem giessformseitigen Ende der Rückleitung (24) und mit einer Evakuierungsleitung (25) für das Vorratsgefäss (i) verbindbar ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in die Zuleitung (23) ein Temperaturfühler (13) und ein Giessmassefilter (27) eingebaut ist. 8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in die Rückleitung (24) ein Druckmesser (12) und ein Drosselventil (20) eingebaut ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 8, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t , dass in die Evakuierungsleitung (25) ein Gasfilter (7) und ein durch eine elastische Membran nach aussen abgeschlossener Dehnkörper (6) eingebaut ist,

Inventors: SCHAICH, WILLI, DIPL.-ING.
Applicants: VOLTA-WERKE ELEKTRICITATS-GMBH
Application year: 1984
Main classification: H01F41
IPC codes: H01F41, B29C37, B01D19, B29C39