ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ПРОПИТКИ ЗАРАНЕЕ ИЗГОТОВЛЕННОГО КОНДЕНСАТОРНОГО СЕРДЕЧНИКА ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ПРОХОДНОГО ИЗОЛЯТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ КОНДЕНСАТОРНОГО СЕРДЕЧНИКА ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ПРОХОДНОГО ИЗОЛЯТОРА
DIE MOULD FOR IMPREGNATION OF PRE-FABRICATED CAPACITO-TYPE CORE OF HIGH VOLTAGE THROUGH INSULATOR AND DEVICE FOR CREATION OF CAPACITOR-TYPE CORE OF HIGH VOLTAGE THROUGH INSULATOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к области высоковольтной технологии и рассматривает пресс-форму для пропитки заранее изготовленного конденсаторного сердечника высоковольтного проходного изолятора. Изобретение дополнительно обеспечивает устройство для образования конденсаторного сердечника высоковольтного проходного изолятора, при этом устройство содержит пресс-форму и средство для управления температурой пресс-формы в процессе отверждения.
Высоковольтный проходной изолятор представляет собой составную деталь, которая, главным образом, применяется для передачи электрического тока с высоким потенциалом от заключенной в корпус активной части первой высоковольтной составной детали, такой как трансформатор, генератор или прерыватель цепи, через барьер, такой как заземленный корпус первой составной детали, ко второй высоковольтной составной детали, например высоковольтной линии. Такой проходной изолятор применяется в коммутационных установках или в высоковольтной машине, такой как генератор или трансформатор, для напряжений вплоть до нескольких сотен кВ, типично для напряжений от 24 до 800 кВ. Для уменьшения и регулирования электрического поля проходной изолятор содержит конденсаторный сердечник, который способствует регулированию электрического напряжения посредством, по меньшей мере, одного токопроводящего или полупроводящего выравнивающего поле элемента, который электроизоляционным образом заделан в изолятор конденсаторного сердечника. Конденсаторный сердечник уменьшает градиент электрического поля и распределяет электрическое поле однородно вдоль длины проходного изолятора.
Такой конденсаторный сердечник будет изготавливаться следующим образом: слоистая прокладка наматывается вокруг центрального проводника, трубы или оправки из электроизоляционного вещества и выравнивающих поле элементов, которые располагаются между последовательными слоями прокладки. Такая конструкция называется заранее изготовленным конденсаторным сердечником. Заранее изготовленный конденсаторный сердечник помещается в пресс-форму и пропитывается жидкой смолой, типично на основе эпоксида. Последующее отверждение смолы образует конденсаторный сердечник, в котором заранее изготовленный конденсаторный сердечник заделан в электроизоляционный матричный материал отвердевшей смолы.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Изготовление деталей литых эпоксидных конденсаторных сердечников обычно выполняется в процессе вакуумного формования или в APG-процессе (автоматизированном процессе загустения под давлением).
В процессе вакуумного формования пресс-формы предварительно нагреваются до надлежащей температуры заливки и затем помещаются в автоклав, где эпоксидная смола заливается в вакууме. Как только пресс-формы заполнены, они переносятся в печи, где они нагреваются до надлежащей температуры отверждения. После отверждения пресс-формы охлаждаются и будут открыты. Заготовки будут извлечены, а пресс-формы очищены и снова собраны для следующего цикла заливки.
В APG-процессе пресс-форма обычно разделяется пополам по линии разъема пресс-формы вдоль оси конденсаторного сердечника. Две половины пресс-формы закрепляются на нагретых плитах горизонтального пресса. Эти плиты имеют разные нагревающие зоны для создания температурного градиента, который побуждает продвижение отверждения в одном направлении для обеспечения компенсации усадки. Для компенсации усадки жидкий материал вводится под давлением со стороны, которая затвердевает последней. Пресс-форма в APG-процессе также может быть окружена вакуумной рамкой, если пропитка требуется в вакууме. Вакуумная рамка особенно необходима, когда пресс-форма собрана из большего количества деталей со сложными поверхностями разъема, проходящими между ними.
Такая пресс-форма обычно состоит из двух вытянутых половин и на ее концах является очень трудной для надлежащего уплотнения, вследствие очень длинных линий разъема, аксиально проходящих вдоль конденсаторного сердечника, и вследствие тройных точек в местах, где линии разъема между двумя половинами пресс-формы встречаются с линиями разъема между половинами и конденсаторным сердечником. В результате, утечки смолы возникают, когда давление повышается в компенсационном баке для создания потока смолы, надлежащим образом компенсирующего усадку при формовании.
Пресс-форма и устройство для образования высоковольтного изолятора раскрыты в US 6019931.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является создание пресс-формы для пропитки заранее изготовленного конденсаторного сердечника высоковольтного проходного изолятора жидкой смолой и устройства для образования конденсаторного сердечника, содержащего пресс-форму и нагревающее средство для управления температурой пресс-формы в процессе отверждения, причем пресс-форма и устройство обеспечивают эффективное изготовление и очень высокое качество конденсаторного сердечника.
Пресс-форма в соответствии с изобретением содержит, по меньшей мере, два модуля пресс-формы, подвижных относительно друг друга и имеющих такую форму, чтобы образовать полость пресс-формы. Пресс-форма образует колоннообразный элемент цилиндрической конструкции, в котором, по меньшей мере, два модуля пресс-формы располагаются поверх друг друга. Первый из, по меньшей мере, двух модулей пресс-формы выполнен в виде полого цилиндра, и две противоположные передние грани, по меньшей мере, двух модулей пресс-формы образуют первую уплотняющую область взаимодействия пресс-формы.
Таким образом, при заданном диаметре аксиальная протяженность полости пресс-формы может быть легко изменена посредством удаления или вставки модулей пресс-формы. Кроме того, пресс-форма содержит только одну или более уплотняющих областей взаимодействия круглой конструкции и проходящих вокруг оси пресс-формы в окружном направлении. Таким образом, уплотняющие области взаимодействия пресс-формы ограничены на круглых линиях разъема между разными модулями пресс-формы. Линии разъема, проходящие вдоль оси, исключены. По этой причине, в пресс-форме пересечение аксиально проходящей и проходящей в окружном направлении линии разъема не возникает, и пресс-форма может быть полностью уплотнена с помощью круглых уплотнительных колец, которые могут вставляться в соответствующие канавки, образованные в передних гранях модулей. Пресс-форма является полностью вакуумонепроницаемой. Таким образом, вакуумная рамка вокруг пресс-формы не требуется. Вероятность утечки является небольшой, и имеется возможность прикладывать высокие давления к пресс-форме для побуждения потока смолы, компенсирующего усадку смолы во время процесса отверждения. Осесимметричная конструкция пресс-формы, соответственно модулей пресс-формы обеспечивает возможность полного изготовления пресс-формы посредством точения материала заготовки вместо более дорогостоящего фрезерования квадратных блоков.
В предпочтительном варианте осуществления пресс-формы, по меньшей мере, часть внутренней поверхности первого модуля пресс-формы конически сужается от первой уплотняемой области взаимодействия к дну пресс-формы.
Второй из, по меньшей мере, двух модулей пресс-формы может быть выполнен в виде полого цилиндра и может содержать закрытую переднюю грань, образующую верхнюю часть пресс-формы. По меньшей мере, часть внутренней поверхности второго модуля пресс-формы может конически сужаться от первой уплотняемой области взаимодействия к верхней части пресс-формы.
Второй модуль пресс-формы может содержать модульную секцию, которая выполнена в виде диска.
Закрытая передняя грань, образующая верхнюю часть пресс-формы, или модульная секция, которая выполнена в виде диска, может содержать, по меньшей мере, объединенное впускное и выпускное отверстие для подачи жидкой смолы из полости пресс-формы в расширительный бак или для подачи, по желанию, жидкой смолы под давлением или вакуума в полость пресс-формы.
По меньшей мере, третий модуль пресс-формы может быть предусмотрен с передней гранью на противоположной передней грани первого модуля пресс-формы. Две противоположные передние грани первого и третьего модуля пресс-формы образуют вторую уплотняющую область взаимодействия пресс-формы.
По меньшей мере, третий модуль пресс-формы может быть выполнен в виде полого цилиндра. По меньшей мере, часть внутренней поверхности третьего модуля пресс-формы может конически сужаться от второй уплотняемой области взаимодействия к дну пресс-формы.
Третий модуль пресс-формы может образовывать дно пресс-формы и может содержать, по меньшей мере, первое впускное отверстие для подачи жидкой смолы в вакуумированную полость пресс-формы.
По меньшей мере, второе впускное отверстие для подачи жидкой смолы в вакуумированную полость пресс-формы может быть предусмотрено в цилиндрической стенке, по меньшей мере, одного из третьего или второго модуля пресс-формы.
Аксиально проходящие отверстия для размещения болтовых элементов могут быть введены в противоположные две передние грани, по меньшей мере, двух модулей пресс-формы.
Средство облегчения сборки может быть введено в противоположные две передние грани, по меньшей мере, двух модулей пресс-формы.
По меньшей мере, одна канавка для размещения уплотнительного кольца может быть введена в одну из двух противоположных передних граней, по меньшей мере, двух модулей пресс-формы.
В дополнительном варианте осуществления пресс-формы в соответствии с изобретением, две подающие тепло или рассеивающие тепло зоны могут быть включены в цилиндрическую стенку пресс-формы. Такая пресс-форма может содержать, по меньшей мере, две зоны, которые являются кольцевыми вокруг полости пресс-формы, которые предусмотрены одна над другой от дна к верхней части пресс-формы и которые являются регулируемыми независимо друг от друга относительно подачи или рассеяния тепла. Подача и рассеяние тепла могут выполняться с помощью текучей среды-теплоносителя, которая проходит через первую из, по меньшей мере, двух зон в канале, который механически обработан в или присоединен к цилиндрической стенке пресс-формы, соответственно одного или более модулей пресс-формы, и который не зависит от соответствующего канала, предусмотренного во второй из, по меньшей мере, двух зон.
Устройство для образования конденсаторного сердечника высоковольтного проходного изолятора в соответствии с изобретением содержит пресс-форму по любому из вышеуказанных аспектов и нагревающее средство для управления температурой пресс-формы в процессе отверждения. Нагревающее средство содержит сжимаемую трубчатую оболочку, которая вертикально проходит от дна до верхней части пресс-формы и которая содержит, по меньшей мере, две подающие тепло или рассеивающие тепло зоны, которые являются кольцевыми вокруг пресс-формы, которые предусмотрены одна над другой от дна к верхней части пресс-формы и которые являются регулируемыми независимо друг от друга относительно подачи или рассеяния тепла.
Благодаря почти идеальной аксиальной симметрии пресс-формы и сжимаемой трубчатой оболочке, устройство в соответствии с изобретением обеспечивает очень равномерное распределение температуры вокруг пресс-формы в окружном направлении. Это значительно повысит стабильность процесса заливки и отверждения и является существенным для мелкосерийного производства высоковольтных проходных изоляторов, содержащих конденсаторный сердечник, образованный с помощью устройства. Кроме того, благодаря, по меньшей мере, двум подающим тепло и рассеивающим тепло зонам, которые могут нагреваться или охлаждаться независимо друг от друга, устройство в соответствии с изобретением во время процесса отверждения может создавать любой требуемый температурный профиль вдоль оси пресс-формы. В частности, температурный профиль с большим локальным градиентом вдоль оси пресс-формы может быть легко реализован.
В первом варианте осуществления устройства в соответствии с изобретением, первая из, по меньшей мере, двух зон может быть включена в первую из, по меньшей мере, двух кольцевых сжимаемых секций трубчатой оболочки, и вторая из, по меньшей мере, двух зон может быть включена во вторую из, по меньшей мере, двух секций оболочки. Каждая из, по меньшей мере, двух сжимаемых секций оболочки содержит, по меньшей мере, два изогнутых сегмента оболочки, которые шарнирно связаны друг с другом, и которая содержит стягивающее средство для прижатия, по меньшей мере, двух изогнутых сегментов оболочки к цилиндрической поверхности пресс-формы.
Только один изогнутый сегмент оболочки каждой из, по меньшей мере, двух секций оболочки может поддерживаться на неподвижном держателе сжимаемой трубчатой оболочки.
Во втором варианте осуществления устройства в соответствии с изобретением, первая и вторая из, по меньшей мере, двух зон могут быть включены в одну кольцевую сжимаемую секцию трубчатой оболочки. Сжимаемая секция оболочки может содержать, по меньшей мере, два изогнутых сегмента оболочки, которые шарнирно связаны друг с другом, и которая содержит стягивающее средство для прижатия, по меньшей мере, двух изогнутых сегментов оболочки к цилиндрической поверхности пресс-формы.
В варианте осуществления устройства, в котором каждая из, по меньшей мере, двух подающих тепло или рассеивающих тепло зон содержит первый канал с впускным отверстием и выпускным отверстием для размещения текучей среды-теплоносителя, распределение температуры вдоль оси пресс-формы может регулироваться очень точно. Текучая среда может легко охлаждаться и нагреваться. Следовательно, требуемый температурный профиль может быть получен, даже когда устройство теплоизолировано на всей его поверхности с помощью кожуха. Таким образом, температурные профили могут быть рассчитаны и воплощены точно такими, как им следует быть. Больше нет какой-либо необходимости искать компромиссы вследствие неспособности установки осуществлять температурные профили, как требуется.
Нагревающее средство может дополнительно содержать подающий и нагревающий узел для подачи и для нагрева или охлаждения текучей среды-теплоносителя, второй канал, который соединяет выпускное отверстие первого канала с входом подающего и нагревающего узла, и третий канал, который соединяет выход подающего и нагревающего узла с впускным отверстием первого канала, и узел управления, который управляет температурой и количеством подаваемой текучей среды-теплоносителя на выходе подающего и нагревающего узла.
Подающий и нагревающий узел может содержать подающий насос, устройство клапанов управления, нагреватель и теплообменник, и при этом подающий и нагревающий узел является управляемым так, чтобы подавать текучую среду-теплоноситель через нагреватель или теплообменник.
Могут быть обеспечены, по меньшей мере, два датчика температуры, из которых первый предусмотрен в первой из, по меньшей мере, двух подающих тепло или рассеивающих тепло зон.
Могут быть обеспечены, по меньшей мере, два датчика температуры, из которых первый предусмотрен в третьем канале.
Вариант осуществления устройства в соответствии с изобретением, в котором кожух из теплоизоляционного материала охватывает трубу оболочки и соединительные детали пресс-формы и трубы оболочки, обеспечивает дополнительное повышение равномерности температуры вокруг пресс-формы и для стабилизации требуемого температурного профиля вдоль оси пресс-формы.
Дополнительные преимущества и применения изобретения даны на чертежах и в части описания, которое следует ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Иллюстративные варианты осуществления пресс-формы в соответствии с изобретением и устройства в соответствии с изобретением, содержащего пресс-форму, показаны на следующих фигурах:
фиг.1 показывает на виде с разнесением деталей первый вариант осуществления пресс-формы в соответствии с изобретением,
фиг.2 первый вариант осуществления устройства станции заливки, содержащей пресс-форму в соответствии с фиг.1, загруженную заранее изготовленным конденсаторным сердечником и использующуюся для заливки заранее изготовленного конденсаторного сердечника отверждаемой смолой и для отверждения смолы в соответствии со специфической программой отверждения,
фиг.3 второй вариант осуществления устройства станции заливки, содержащей пресс-форму в соответствии с фиг.1, загруженную заранее изготовленным конденсаторным сердечником и использующуюся для заливки заранее изготовленного конденсаторного сердечника отверждаемой смолой и для отверждения смолы в соответствии со специфической программой отверждения, и
фиг.4 показывает на виде с разнесением деталей второй вариант осуществления пресс-формы в соответствии с изобретением.
Ссылочные позиции, использующиеся на фигурах, и их значение сведены в перечень ссылочных позиций. В общем смысле, одинаковые или одинаково функционирующие части даны с одними и теми же ссылочными позициями. Описанный вариант осуществления подразумевается в качестве примера и не должен ограничивать изобретение.
ВАРИАНТ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пресс-форма в соответствии с фиг.1 обозначена ссылочной позицией 10 и образует колоннообразный элемент цилиндрической конструкции с вертикально проходящей осью A симметрии. Пресс-форма 10 содержит три аксиально, соответственно вертикально проходящих модуля 11, 12 и 13 пресс-формы, которые могут перемещаться относительно друг друга вдоль оси A и которые в закрытой пресс-форме 10 располагаются поверх друг друга. Модули 11, 12, 13 пресс-формы имеют такую форму, чтобы образовать осесимметричную полость 14 пресс-формы для размещения заранее изготовленного конденсаторного сердечника (не показан). Модули 11, 12, 13 пресс-формы выполнены в виде полого цилиндра соответственно. Каждая из двух противоположных передних граней 111 и 121 модулей 11 и 12 пресс-формы, соответственно 122 и 131 модулей 12 и 13 пресс-формы содержит кольцевую уплотняющую поверхность (не обозначена на чертежах), которая равномерно проходит вокруг полости 14 пресс-формы.
В закрытом положении металлической пресс-формы 10 уплотняющие поверхности двух противоположных передних граней прижаты друг к другу и образуют две уплотняющие области S1 и S2 взаимодействия. Как можно понять из фиг.1, такая уплотняющая область S1, соответственно S2 взаимодействия достигается посредством канавки 123, соответственно 133, которая механически обработана в уплотняющей поверхности передней грани 121, соответственно 131, и уплотнительного кольца (не показано), которое располагается в канавке 123, соответственно 133 и которое в закрытой металлической пресс-форме находится в уплотняющем контакте с уплотняющими поверхностями передних краев 121 и 111, соответственно 131 и 122.
По меньшей мере, одна из уплотняемых областей взаимодействия, например уплотняющая область S1 взаимодействия, предназначена для открывания металлической пресс-формы 10 в конце процесса изготовления конденсаторного сердечника. Когда верхняя часть металлической пресс-формы 10 включает в себя секцию 11 пресс-формы, а нижняя часть - остальные секции 12 и 13 пресс-формы, отделение этих двух частей пресс-формы друг от друга обеспечивает доступ к конденсаторному сердечнику. Внутренняя (аксиально проходящая) поверхность верхней, соответственно нижней части металлической пресс-формы 10 конически сужается от уплотняющей области S1 взаимодействия к верхней части 101, соответственно к дну 102 металлической пресс-формы 10. Благодаря такой конструкции внутренней поверхности полости 14 пресс-формы, две части пресс-формы могут быть удалены с небольшим усилием и без механического нагружения конденсаторного сердечника.
1
Модуль 11 пресс-формы образует верхнюю часть 101 пресс-формы 10 и содержит объединенное впускное и выпускное отверстие I, которое во время процесса пропитки и отверждения соединяет, например посредством шланга, полость 14 пресс-формы с расширительным баком E, показанным на фиг.2.
1
Впускное и выпускное отверстие I предусмотрено в передней грани секции 11 пресс-формы, которая выполнена в виде диска 11a. Диск 11a образует осесимметричную модульную секцию модуля 11. Модульная секция 11a вышеописанным уплотняемым образом разъемно соединена с дополнительной модульной секцией 11b модуля 11. Модульная секция 11b выполнена в виде полого цилиндра. Вместо того чтобы состоять из модульных секций 11a и 11b, модуль 11 пресс-формы может быть выполнен в виде одной детали, объединяющей две модульные секции 11a и 11b, без каких-либо уплотняющих и соединительных средств.
2
2
Модуль 12 пресс-формы содержит впускное отверстие I для подачи жидкой смолы в вакуумированную полость 14 пресс-формы. Дополнительные впускные отверстия I предусмотрены в дне 102 металлической пресс-формы 10 и во внешней цилиндрической стенке модуля 13 модульной пресс-формы. Модуль 13 содержит подставку 15 для поддержания пресс-формы в вертикальном положении.
Кроме того, аксиально проходящие отверстия 103 для размещения аксиально проходящих стержней, в частности винтов, введены в противоположные передние грани модулей 11a, 11b, соответственно 11, 12, соответственно 12, 13 пресс-формы.
Ссылочная позиция 104 обозначает средство облегчения сборки с охватываемыми и охватывающими элементами, которое введено в противоположные передние грани, например 111 и 121, таким образом, чтобы устанавливать разные модули 11, 12, 13, а также 11a и 11b пресс-формы в заданном порядке.
Металлическая пресс-форма 10 может состоять из двух модулей пресс-формы, но также из четырех, пяти или более секций пресс-формы. В очень простом варианте осуществления, металлическая пресс-форма 10 содержит только два модуля пресс-формы и только одну уплотняемую область взаимодействия.
При заданном диаметре аксиальная протяженность полости пресс-формы может быть легко изменена посредством удаления или вставки модулей 11, 12, 13, 11a, 11b пресс-формы. Кроме того, пресс-форма 10 содержит только уплотняющие области S1, S2 взаимодействия круглой конструкции и проходящие вокруг оси A пресс-формы 10 в окружном направлении. Таким образом, уплотняющие области взаимодействия пресс-формы ограничены на круглых линиях разъема между разными модулями пресс-формы. Линии разъема, проходящие вдоль оси A, исключены. По этой причине, в металлической пресс-форме 10 пересечение аксиально проходящей и проходящей в окружном направлении линии разъема не возникает, и пресс-форма 10 может быть полностью уплотнена с помощью круглых уплотнительных колец, которые вставляются в соответствующие канавки, например 123, 133, образованные в передних гранях, например 121, 131, модулей пресс-формы. Следовательно, пресс-форма 10 является полностью вакуумонепроницаемой. Таким образом, вакуумная рамка вокруг пресс-формы не требуется. По сравнению с металлической пресс-формой в соответствии с предшествующим уровнем техники, в металлической пресс-форме 10 вышеописанные уплотняющие области S1, S2 взаимодействия являются гораздо более эффективными. Таким образом, вероятность утечки является небольшой, и имеется возможность прикладывать высокие давления для побуждения потока смолы, компенсирующего усадку смолы во время процесса отверждения. Осесимметричная конструкция пресс-формы, соответственно модулей пресс-формы обеспечивает возможность точения пресс-формы 10 полностью из круглого материала заготовки, такого как сталь, алюминиевый сплав или полимерный пластик, вместо более дорогостоящего фрезерования из квадратных блоков.
До того, как начинается процесс пропитки и отверждения, вышеупомянутый, заранее изготовленный конденсаторный сердечник для высоковольтного проходного изолятора вставляется в полость 14 пресс-формы. Вставка делается возможной, когда одна из уплотняющих областей S1, S2 взаимодействия или уплотняющая область взаимодействия между модулями 11a и 11b пресс-формы открыта. После этого, уплотняющая область взаимодействия закрывается, и собранная и загруженная пресс-форма 10 затем будет перемещена на станцию заливки и установлена в вертикальном положении на подставку 15.
Как показано на фиг.2, на станции заливки пресс-форма 10, которая размещает заранее изготовленный конденсаторный сердечник, обозначенный ссылочной позицией C, располагается внутри открываемой и закрываемой сжимаемой трубчатой оболочки 20. Трубчатая оболочка 20 показана в открытом положении. Оболочка 20 может нагреваться и охлаждаться управляемым образом. Оболочка вертикально проходит от дна (не показано) до верхней части 101 пресс-формы 10 и содержит подающие тепло или рассеивающие тепло зоны, из которых показаны три зоны 21, 22, 23. Зоны проходят в окружном направлении вокруг оси A, соответственно пресс-формы 10. Зоны предусмотрены одна, например 22, над другой, например 23, от дна к верхней части 101 пресс-формы 10. Каждая из трех 21, 22, 23 и из аналогичных дополнительных зон (не показаны) включена только в одну из трех и из аналогичных дополнительных (не показаны) кольцевых сжимаемых секций 201, 202, 203 трубчатой оболочки 20 и содержит три изогнутых сегмента 211 оболочки (обозначенных только в секции 201 оболочки). Три сегмента 211 шарнирно связаны друг с другом посредством двух шарниров 212. Первый, соответственно второй из сегментов 211 имеет часть 213, соответственно ответную часть 214 зажимного устройства.
Каждая из двух подающих тепло или рассеивающих тепло зон содержит канал для размещения текучей среды-теплоносителя. Каждый канал содержит впускное отверстие и выпускное отверстие для текучей среды. Только впускное отверстие 235 и выпускное отверстие 236 зоны 23 обозначены на фиг.2. Канал проходит через все три сегмента 211 оболочки секции оболочки, например 203, и содержит соединительные шланги 26, которые соединяют секции канала, которые образованы в соседних сегментах 211 оболочки. Таким образом, текучая среда-теплоноситель, типично масло, имеет возможность протекать в каждой зоне по всей пресс-форме 10.
Когда пресс-форма расположена в оболочке 20, часть 213 и ответная часть 214 стягиваются друг с другом, типично механически, пневматически и/или с помощью гидравлических усилий. Стягивание друг с другом трех сегментов 211 сжимает секцию оболочки, например 201. Сжатая секция оболочки образует кольцеобразную зону, например 21, в которой три изогнутых сегмента 211 оболочки плотно прижимаются к цилиндрической поверхности пресс-формы 10 для достижения оптимальной теплопередачи между зоной 21 и пресс-формой 10 в процессе подачи тепла, соответственно в процессе рассеяния тепла.
Оболочка 20 содержит достаточные секции 201, 202, 203 оболочки, соответственно зоны 21, 22, 23 для закрывания пресс-формы 10 от дна 102 до верхней части 101 и для подачи тепла на или для рассеяния тепла от пресс-формы 10 в окружном диапазоне пресс-формы 10. Каждая зона аксиально граничит с окружным диапазоном.
Вместо включения только одной подающей тепло или рассеивающей тепло зоны, например зоны 21, в одну сжимаемую секцию оболочки, например секцию 201 оболочки, одна или более нагревающих зон, например зоны 21 и 22 и, если требуется, также зона 23 и дополнительная зона, могут быть включены в одну сжимаемую секцию 200 трубчатой оболочки 20. Такой вариант осуществления оболочки показан на фиг.3. Включение двух зон 21, 22 или более зон в одну секцию 200 оболочки упрощает открывание и закрывание трубы 20 оболочки.
Для упрощения открывания и закрывания сжимаемых секций оболочки, например 201, 202, 203, соответственно 200, дополнительно трубчатая оболочка 20 содержит три держателя, вертикально проходящих от дна 102 до верхней части 101 пресс-формы 10. Один из этих трех держателей является неподвижным. Только один из трех сегментов 211 оболочки всех секций оболочки поддерживается на одном из этих трех держателей. Сегменты 211 оболочки, которые несут на себе два шарнира 212, поддерживаются на неподвижном держателе (не показан), тогда как остальные сегменты оболочки поддерживаются на двух подвижных держателях, из которых показан держатель 24, расположенный слева.
Кожух 25 из теплоизоляционного материала равномерно окружает загруженную пресс-форму 10 и закрытую оболочку 20 вместе с соединительными деталями пресс-формы и оболочки. Таким образом, рассеяние тепла вследствие конвекции в окружающий воздух или вследствие излучения предотвращено. Кожух 25 является достаточно большим для закрывания всех соединительных деталей пресс-формы 10 и оболочки 20. По этой причине, местное охлаждение вследствие тепловых мостов, которое может вызвать отклонение распределения температуры в пресс-форме 10 от осесимметричного, предотвращено.
1
1
На станции заливки труба устанавливается на объединенное впускное и выпускное отверстие I пресс-формы 10. Объединенное впускное и выпускное отверстие I предусмотрено на верхней части 101 пресс-формы 10, в частности в модуле 11a. Труба соединяет полость 14 пресс-формы с расширительным баком E. Расширительный бак E содержит два входа/выхода P, соответственно V, которые, по желанию, могут прикладывать газ под давлением, соответственно вакуум в расширительный бак E и полость 14 пресс-формы.
На станции заливки зоны оболочки 20 соединяются с подающим и нагревающим узлом 30 для подачи и для нагрева или охлаждения текучей среды-теплоносителя. Соединение осуществляется посредством канала 35, который соединяет выпускное отверстие 236 зоны 23 с впускным отверстием подающего и нагревающего узла 30. Канал 36 соединяет выпускное отверстие подающего и нагревающего узла 30 с впускным отверстием 235 зоны 23. Подающий и нагревающий узел 30 содержит подающий насос 31, устройство 32 клапанов управления с двумя клапанами, которые параллельно соединены с впускным отверстием узла 30, и с двумя дополнительными клапанами, которые параллельно соединены с выпускным отверстием узла 30, нагреватель 33 и теплообменник 34. Узел 30 является управляемым так, чтобы подавать текучую среду-теплоноситель через нагреватель 33 или через теплообменник 34.
Вместо устройства 32 клапанов управления в подающем и нагревающем узле 30 нагреватель 33 и теплообменник 34 могут быть просто расположены последовательно вдоль каналов 35, 36 и управляться с помощью узла 40 так, чтобы работать или нет (фиг.3).
Узел 40 управления управляет температурой и количеством подаваемой текучей среды-теплоносителя на выпускном отверстии подающего и нагревающего узла 30. Узел 40 управления получает сигналы от датчика 41 температуры, который предусмотрен в зоне 23 или в канале 36 между выпускным отверстием подающего и нагревающего узла 30 и впускным отверстием 235 зоны 23. Более того, узел 40 управления получает сигналы от датчика массового расхода, предусмотренного между выпускным отверстием 236 и впускным отверстием 235, например в подающем насосе 31.
Каждая из всех зон, например зоны 22 и 21, соединена таким же образом с дополнительным подающим и нагревающим узлом и содержит датчик 41 температуры. Таким образом, зоны независимо друг от друга могут нагреваться или охлаждаться с помощью текучей среды-теплоносителя.
2
2
1
На станции заливки пресс-форма 10 нагревается до температуры заливки и вакуумируется через расширительный бак E и вход/выход V. Нагретая жидкая заливочная смола, в частности на основе эпоксида, входит в вакуумированную полость пресс-формы с дна через впускное отверстие I, предусмотренное на дне 102 пресс-формы, и, если требуется, также через дополнительные впускные отверстия I и незначительно переполняет пресс-форму 10 посредством слива через объединенное впускное и выпускное отверстие I в расширительный бак E. Затем, дальнейший вход заливочной смолы в пресс-форму 10 прекращается.
Теперь определенная программа отверждения, которая регулируется относительно размера конденсаторного сердечника, выполняется и осуществляет отверждение сердечника в течение следующих нескольких часов. В начале процесса отверждения температура в дне 102 поддерживается наибольшей. Таким образом, в самой нижней подающей тепло или рассеивающей тепло зоне, например в зоне 23, температура и расход текучей среды-теплоносителя являются высокими. Текучая среда-теплоноситель затем циркулирует через выпускное отверстие 236, подающий насос 31, нагреватель 33 и впускное отверстие 235 через канал, предусмотренный в зоне 23. В зависимости от степени отверждения на следующем этапе температура в прилегающей зоне 22 будет регулироваться на большую температуру отверждения. В соответствующем подающем и нагревающем узле 30 температура и расход текучей среды-теплоносителя будут повышаться. Если требуется, температура в зоне 23 будет понижена посредством охлаждения текучей среды-теплоносителя. Текучая среда-теплоноситель, циркулирующая через зону 23, затем вместо нагревателя 33 проходит через теплообменник 34, который может охлаждаться традиционным образом с помощью воды.
Благодаря подающим тепло или рассеивающим тепло зонам, которые независимо друг от друга могут нагреваться или охлаждаться, крайне специфические программы отверждения могут выполняться. Во взаимосвязи с цилиндрической конструкцией пресс-формы 10, распределение тепла достигается с помощью строгой аксиальной симметрии вокруг оси A и с помощью модификаций вдоль оси A, которые обеспечивают возможность управляемого по температуре отверждения вдоль оси от дна 102 до верхней части 101 пресс-формы 10 в соответствии с любой специфической программой отверждения. Аксиальная симметрия означает, что температура в любой зоне, например 23, и, таким образом, в любом диапазоне пресс-формы 10, который находится в тепловом контакте с зоной, является постоянной.
1
Через вход/выход P воздух прессует жидкую смолу и продавливает смолу через объединенное впускное и выпускное отверстие I в полость 14 пресс-формы для компенсации усадки смолы, получающейся в процессе отверждения.
После процесса отверждения изоляционный кожух 25 будет снят, и оболочка 20 будет открыта посредством освобождения сжатых секций оболочки, таких как 201, 202, 203 или 200. Пресс-форма 10 будет возвращена на станцию сборки, на которой пресс-форма открывается на уплотняющей области взаимодействия, например S1, и конденсаторный сердечник будет извлечен из пресс-формы 10, и пресс-форма будет сконфигурирована для следующей заливки.
В дополнительном варианте осуществления пресс-формы, показанном на фиг.4, пресс-форма содержит одну или более подающих тепло или рассеивающих тепло зон 21, 22, 23, которые являются кольцевыми вокруг полости 14 пресс-формы, которые предусмотрены одна над другой от дна 102 к верхней части 101 пресс-формы 10 и которые являются регулируемыми независимо друг от друга относительно подачи или рассеяния тепла. Как показано на фиг.4, каждый из трех модулей 11, 12, 13 пресс-формы содержит один или более каналов для размещения текучей среды-теплоносителя. Каждый из каналов содержит, по меньшей мере, впускное отверстие 235 и выпускное отверстие 236 (только впускные отверстия и выпускные отверстия каналов, предусмотренных в модулях 11 и 12, обозначены) и может питаться в процессе отверждения нагретой или охлажденной текучей средой-теплоносителем, что приводит к образованию зон, таких как 21, 22, 23, как рассмотрено выше.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
A ось симметрии
C заранее изготовленный конденсаторный сердечник
E расширительный бак
1
I объединенное впускное и выпускное отверстие
2
I впускное отверстие для смолы
P нагнетательное впускное отверстие
V вакуумирующее впускное отверстие
S1, S2 уплотняющие области взаимодействия
10 пресс-форма
11, 12, 13 модули пресс-формы
11a, 11b модульные секции
14 полость пресс-формы
15 подставка
101 верхняя часть пресс-формы
102 дно пресс-формы
103 отверстия
104 средство облегчения сборки
111, 121, 122, 131 передние грани
123, 133 канавки
20 сжимаемая трубчатая оболочка
200, 201, 202, 203 сжимаемые секции оболочки
21, 22, 23 подающие тепло и рассеивающие тепло зоны
211 сегменты оболочки
212 шарниры
213 часть зажимного устройства
214 ответная часть зажимного устройства
24 держатель
25 теплоизоляционный кожух
26 шланг
235 впускное отверстие зон 21, 22, 23
236 выпускное отверстие зоны 21, 22, 23
30 подающий и нагревающий узел
31 подающий насос
32 устройство клапанов управления
33 нагреватель
34 теплообменник
35, 36 каналы
40 узел управления
41 датчик температуры