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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION la société : DUSSES BROTHERS & COMPANY Limited.
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"Perfectionnements eux moyens d'imprégnation pour les emblée pour le transport de forée motrice, pour les condensateurs éleetr1ques;...etc...".
Priorité de deux demandes de brevet déposées en Grandes Bretagne les 18 juillet 1944 et 18 décembre 1944. aux noms de;
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àl±ààk-aÀÉmÉBlt±1-ÀÎIQ9ÉQE.à-ù±(ÉÉ*Él)(TIÉ.É/((ZÉ2-891à it - - - =# : ---'=?. s-asen 8YG'C 8 a soe s-s-s,"
Cette invention concerne des perfectionnements aux moyens d'imprégnation pour les cibles pour le transport de force motrice, pour les condensateurs électriques, ete.
L'emploi de mélanges de résine et d'huile minérale comme moyens d'imprégnation diélectriques est bien connu, et plusieurs procédés ont été proposés pour le perfectionnement des propriétés et, en particulier, des propriétés électriques de ces mélanges.
Un procédé pareil est décrit dans le brevet anglais n 524.246.
La plupart de ces procédés ont ceci en commun que le raffinage
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de l'huile minérale et de la résine a* effectuent séparément.
Dans le brevet anglais n 441.882, il a été proposé de pro- duire une composition pour imprégner les câbles en dissolvant des résines naturelles ou synthétiques ou des mélanges de celles-i et,
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en particulier, de la résine, dans un dissolvant volatile ou un mélange de dissolvant dans lequel la résine se dissout facilement, en ajoutant de l'huile minérale à la solution qui en résulte et en évaporant ensuite complètement le dissolvant à une température qui ne dépasse pas matériellement 100 C et normalement dans le vide.
La composition formée de résine, du dissolvant volatile et d'huile est soumise à un procédé ou à des procédés de raffinage, par exem- ple au moyen d'un traitement par, ou d'une filtration à travers, de la terre à foulon ou @ d'un autre traitement par lequel les impuretés sont enlevées par absorption.
Quand, dans le passé, la purification des composants d'huile et de résine a été effectuée séparément, le composant d'huile a été raffiné en général par des dissolvants sélectifs ou par un traitement à l'acide sulfurique, et il a été constaté que le trai- tement à l'acide sulfurique a des avantages notables sur le trai- tement par des dissolvants sélectifs, en ce sens qu'il donne norma- lement un produit contenant une proportion paraffinique plus fai- ble et, par conséquent, présente moins de danger en ce qui concer- ne la formation d'hydrogène libre, sous un bombardement tonique, quand la matière d'imprégnation est incorporée dans un câble électrique, dans un eondensateur électrique, etc.
Il a maintenant été trouvé possible d'effectuer le raffinage d'un mélange de résine et d'huile minérale par le traitement à l'acide sulfurique et de produire les caractéristiques dont on a besoin dans une matière d'imprégnation pour les câbles et les condensateurs électriques, à meilleur compte qu'il n'a été possi- ble jusqu'à présent.
Selon des découvertes qui sont à la base de l'invention, la précipitation de/ corps asphaltiques d'huiles minérales, par l'a- cide sulfurique, aide et accélère la précipitation des composants indésirables présents dans la résine, en particulier des corps oxygénés, à partir d'un mélange d'huile minérale et de résine, et, comme conséquence, le raffinage de la résine peut être effectué
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sans remploi d'une quantité additionnelle substantielle d'acide au-delà de selle qui aurait été nécessaire pour le traitement de l'huile et enfin un procédé séparé pour le raffinage de la résine, par exemple comme celui qui est décrit dans l'exposé d'invention britannique n 524.246, peut être éliminé.
Par conséquent, la présente invention concerne un procédé pour la préparation d'un moyen d'imprégnation des câbles pour lè transport de force motrice, des condensateurs électriques et des appareils électriques similaires qui comprend le traitement d'un mélange de résine et d'huile minérale de graissage brute ou d'un produit de la distillation d'une huile de ee genre, par l'acide du sulfurique et, ensuite, la séparation. limon de l'acide sulfu- rique du mélange de résine.
Le traitement par l'acide peut être effectué dans un dissol- vant volatile inerte, qui peut être un dissolvant d'hydrogène car- boné, par exemple la ligroine, qui est ensuite récupéré par dis- tillation.
La température du traitement peut varier dans des limites qui dépendent de la nature des matières à traiter et de la concen- tration de l'acide sulfurique employé ; mais, en général, une tem- pérature qui ne dépasse pas 35 C convient pour de l'acide sulfuri- que d'une concentration entre 70 et 100%. La quantité de l'acide sulfurique peut être commodément choisie entre Il % et 50% en
2. poids du poids du mélange de résine et d'huile minérale de grais- sage brute.
L'acide sulfurique est ajouté avec refroidissement, si c'est nécessaire pour éviter une augmentation excessive de la températu- re, par exemple au-delà de celle mentionnée ci-dessus. L'adjonc- tion de l'acide peut avoir lieu soit en une fois, soit en plu- sieurs fois, et dans de dernier cas, le limon qui en,résulte peut être enlevé après chaque adjonction ou après deux ou plusieurs adjonctions d'acide.
Lorsque l'acide sulfurique a été ajouté, le contact entre
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l'acide et le mélange de résine et d'huile de graissage (et du dis- solvant vilatile, si on en a employé) peut être maintenu jusque pendant 3 à 6 heures, et le limon d'acide est ensuite séparé du mélange, le dissolvant volatile, s'il y an a, est enlevé par distàl- lation, et le mélange de résine et d'huile peut être traité par de la matière adsorbante, par de l'eau ou par un autre réactif pour l'enlèvement des produits de sulfonation ou de limon.
Alternativement, le mélange peut être traité par de la matière adsorbante, par de l'eau ou par un autre réactif avant l'enlèvement du dissolvant vola- tile inerte, Des matières adsorbantes convenables sont, par exem- ple, de la terre à foulon, du carbone ou de la bauxite.
Il est avantageux de mélanger intimement l'acide et la solu- tion pendant qu'on ajoute l'aoide et on peut continuer à le faire jusqu'au moment où on laisse commencer le limon à se déposer.
Ce procédé réalise une économie considérable, car la consomma tion de l'acide est environ 50% de ce qui aurait été nécessaire si la résine et l'huile minérale avaient été raffinées séparément.
Un autre avantage consiste dans le fait que la précipitation du limon d'aoide de l'huile ceigne une précipitation des matières colo- rantes et des autres matières nuisibles de la résine, ce dont il résulte une amélioration des caractéristiques diélectriques.
Le procédé présent permet, en outre, de fabriquer an moyen d'une installation relativement simple des compositions d'une viseosité relativement élevée, par exemple d'une viscosité de l'ordre de 500 à 2500 centistokes à 60 C. Des compositions d'une telle viscosité trouvent leur emploi dans la jonction des câbles à haute tension et dans la fabrication de types spéciaux de eâ- blés à haute tension. Jusqu'à présent, aucune composition de rési- ne et d'huile minérale d'une telle viscosité et d'une telle épreu- ve électrique n'a été utilisable.
Ce qui suit est une description, à titre d'exemple, d'un procédé pour réaliser l'invention.
Un mélange de 200 grammes de résine du degré américain G. et 800 grammes d'un distillat naphthénique visqueux non raffiné
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ayant une viscosité d'environ 250 oentistokes à 60 a été raffiné dans une solution de ligroine par traitement par 150 grammes d'a- cie sulfurique à 82%.L'acide a été ajouté pendant une période de 20 minutes et la température a été maintenue au-dessous de 35 C.
Un contact intime a été maintenu entre la solution de ligroine et l'acide pendant une durée totale de 30 minutes (ciest-à-dire en y comprenant le temps pendant lequel l'acide a été ajouté); puis la solution de ligroine a été séparée, la ligroine a été enlevée par distillation et la matière résiduaire a été soumise à deux traitements par de la terre à foulon activée.
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Mélange <SEP> non <SEP> raffiné. <SEP> Mélange <SEP> raffiné.
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Visecisité <SEP> à <SEP> 60 C <SEP> 720 <SEP> centistokes <SEP> 480 <SEP> centistokes
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<tb> Perte <SEP> diélectrique <SEP> à <SEP> 100 C <SEP> Plus <SEP> grande <SEP> que <SEP> 0.2 <SEP> 0.003
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<tb> Perte <SEP> diélectrique <SEP> à <SEP> 60 0 <SEP> 0.035 <SEP> 0.003
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> diélectrique <SEP> 0.5 <SEP> mégohms <SEP> x <SEP> 106 <SEP> 40 <SEP> mégohms <SEP> 3
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<tb>
<tb> spécifique <SEP> 60 C <SEP> par <SEP> cm3 <SEP> x <SEP> 10 <SEP> par <SEP> cm3.
<tb>
La résistance à l'oxydation est naturellement considérable.. ment améliorée, puisque le traitement essentiel implique un con- tact avec un puissant acide oxydant qui détruit toute la matière facilement oxydable*
Par le présent procédé, tout ce qu'on peut exiger d'une bon- ne matière pour imprégner les câbles et les condensateurs est réalisé, à savoir un facteur de puissance plus bas à des températu- res élevées, une stabilité sous le bombardement tonique,, une haute résistance à l'oxydation, et ces résultats sont obtenus à un coût pour l'acide, qui n'est pas plus élevé que celui qui aurait été nécessaire pour le raffinage de l'acide du composant d'huile miné- raie.
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DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of a request for
PATENT OF INVENTION the company: DUSSES BROTHERS & COMPANY Limited.
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"Improvements to the means of impregnation for the outset for the transport of motor bores, for electric capacitors; ... etc ...".
Priority of two patent applications filed in Great Britain on July 18, 1944 and December 18, 1944. in the names of;
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àl ± ààk-aÀÉmÉBlt ± 1-ÀÎIQ9ÉQE.à-ù ± (ÉÉ * Él) (TIÉ.É / ((ZÉ2-891à it - - - = #: --- '= ?. s-asen 8YG'C 8 a soe sss, "
This invention relates to improvements to impregnation means for targets for the transport of motive force, for electric capacitors, ete.
The use of mixtures of resin and mineral oil as dielectric impregnation means is well known, and several processes have been proposed for improving the properties and, in particular, the electrical properties of these mixtures.
A similar process is described in British Patent No. 524,246.
Most of these processes have this in common that refining
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mineral oil and resin a * perform separately.
In British Patent No. 441,882, it has been proposed to produce a composition for impregnating cables by dissolving natural or synthetic resins or mixtures thereof and,
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in particular, resin, in a volatile solvent or a solvent mixture in which the resin dissolves easily, adding mineral oil to the resulting solution and then completely evaporating the solvent at a temperature not exceeding not materially 100 C and normally in a vacuum.
The composition formed of resin, volatile solvent and oil is subjected to a refining process or processes, for example by treatment by, or filtration through, fuller's earth. or @ other treatment whereby impurities are removed by absorption.
When in the past the purification of the oil and resin components has been carried out separately, the oil component has been refined in general by selective solvents or by treatment with sulfuric acid, and it has been found that the treatment with sulfuric acid has notable advantages over the treatment with selective solvents, in that it normally gives a product containing a lower paraffinic proportion and, therefore, presents less danger with regard to the formation of free hydrogen, under tonic bombardment, when the impregnation material is incorporated in an electric cable, in an electric capacitor, etc.
It has now been found possible to perform the refining of a mixture of resin and mineral oil by the treatment with sulfuric acid and to produce the characteristics required in an impregnation material for cables and cables. electric capacitors, at a lower cost than has been hitherto possible.
According to findings which are the basis of the invention, the precipitation of asphaltic bodies of mineral oils, by sulfuric acid, helps and accelerates the precipitation of the undesirable components present in the resin, in particular oxygenates. , from a mixture of mineral oil and resin, and as a consequence, refining of the resin can be carried out
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without re-employing a substantial additional quantity of acid beyond the saddle which would have been necessary for the treatment of the oil and finally a separate process for refining the resin, for example as that which is described in the disclosure British Invention No. 524,246, can be eliminated.
Therefore, the present invention relates to a process for the preparation of a means for impregnating cables for the transport of motive force, electric capacitors and similar electrical apparatus which comprises the treatment of a mixture of resin and oil. crude lubricating mineral or a product of the distillation of an oil of this kind, by the acid of sulfuric and, then, the separation. sulfuric acid silt from the resin mixture.
The acid treatment can be carried out in an inert volatile solvent, which can be a carbonated hydrogen solvent, for example ligroin, which is then recovered by distillation.
The temperature of the treatment can vary within limits which depend on the nature of the materials to be treated and on the concentration of sulfuric acid employed; but, in general, a temperature not exceeding 35 ° C. is suitable for sulfuric acid of a concentration between 70 and 100%. The amount of sulfuric acid can conveniently be chosen between 11% and 50% by
2. weight by weight of the mixture of resin and crude mineral lubricating oil.
Sulfuric acid is added with cooling, if necessary to avoid an excessive increase in temperature, for example beyond that mentioned above. The addition of the acid may take place either all at once or several times, and in the latter case the resulting silt may be removed after each addition or after two or more additions of acid. acid.
When sulfuric acid has been added, contact between
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the acid and the mixture of resin and lubricating oil (and dilute dissolvent, if used) can be held for up to 3 to 6 hours, and the acid silt is then separated from the mixture, the volatile solvent, if any, is removed by distillation, and the resin and oil mixture can be treated with adsorbent material, water or other reagent for removal. sulfonation or silt products.
Alternatively, the mixture can be treated with adsorbent material, water or other reagent prior to removal of the inert volatile solvent. Suitable adsorbent materials are, for example, fuller's earth. , carbon or bauxite.
It is advantageous to thoroughly mix the acid and solution while adding the aid and can continue to do so until the silt is allowed to begin to settle.
This process achieves a considerable saving, since the consumption of the acid is about 50% of what would have been necessary if the resin and mineral oil had been refined separately.
Another advantage is that the precipitation of silt from the oil surrounds a precipitation of coloring and other harmful materials from the resin, resulting in improved dielectric characteristics.
The present process also makes it possible to manufacture, by means of a relatively simple installation, compositions of a relatively high viscosity, for example of a viscosity of the order of 500 to 2500 centistokes at 60 C. Compositions of such viscosity find their use in the joining of high tension cables and in the manufacture of special types of high tension cables. Heretofore, no resin and mineral oil composition of such viscosity and electrical test has been usable.
The following is a description, by way of example, of a method for carrying out the invention.
A mixture of 200 grams of resin of American degree G. and 800 grams of an unrefined viscous naphthenic distillate
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having a viscosity of about 250 oentistokes to 60 was refined in ligroin solution by treatment with 150 grams of 82% sulfuric acid. The acid was added over a period of 20 minutes and the temperature was increased. maintained below 35 C.
Intimate contact was maintained between the ligroin solution and the acid for a total of 30 minutes (i.e. including the time that the acid was added); then the ligroin solution was separated, the ligroin was removed by distillation and the waste material was subjected to two treatments with activated fuller's earth.
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<tb>
Mixture <SEP> not <SEP> refined. <SEP> Refined <SEP> blend.
<tb>
<tb>
Visited <SEP> to <SEP> 60 C <SEP> 720 <SEP> centistokes <SEP> 480 <SEP> centistokes
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Dielectric <SEP> loss <SEP> at <SEP> 100 C <SEP> Greater <SEP> <SEP> than <SEP> 0.2 <SEP> 0.003
<tb>
<tb>
<tb> Dielectric <SEP> loss <SEP> to <SEP> 60 0 <SEP> 0.035 <SEP> 0.003
<tb>
<tb>
<tb> Dielectric <SEP> resistance <SEP> 0.5 <SEP> megohms <SEP> x <SEP> 106 <SEP> 40 <SEP> megohms <SEP> 3
<tb>
<tb>
Specific <tb> <SEP> 60 C <SEP> per <SEP> cm3 <SEP> x <SEP> 10 <SEP> per <SEP> cm3.
<tb>
The resistance to oxidation is naturally considerably improved, since the essential treatment involves contact with a strong oxidizing acid which destroys all easily oxidizable material *
By the present process, all that may be required of a good material to impregnate cables and capacitors is achieved, namely lower power factor at high temperatures, stability under tonic bombardment. ,, a high resistance to oxidation, and these results are obtained at a cost for the acid, which is not higher than that which would have been necessary for the refining of the acid from the mineral oil component. line.
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