DD244240A5 - Verfahren zum impraegnieren von elektrischen maschinen und maschinenteilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Impraegnieren von Maschinenteilen, vorzugsweise elektrischen Maschinen, mit Isolationslack. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein mit einem Isolationssystem versehenes Maschinenteil bei Raumtemperatur, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 15-40C, unter Druck oder Vakuum, in wasserloeslichen Lack mit einem p H-Wert von 7-11, vorzugsweise 7-8, und einer Effusion von 20-150, vorzugsweise 35-55 (bei 20C und Mp-4 gemessen) solange eingetaucht wird, bis keine Blasenbildung an der Lackoberflaeche mehr auftritt, danach das Maschinenteil aus dem Lack herausgehoben, der Lack abtropfen gelassen und unter atmosphaerischem Druck oder Vakuum bei einer Temperatur von 15-80C, vorzugsweise 25-40C, getrocknet und anschliessend der Lack bei einer fuer den jeweiligen Lack vorgeschriebenen Temperatur eingebrannt wird. Durch die Erfindung wird bei weiterer Verbesserung der elektrischen Parameter der Einsatz von mit Wasser verduennbaren Lacken ermoeglicht und dadurch neben der Verringerung der Umweltbelastungen erhebliche Zeit- und Energieeinsparungen erzielt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten, bzw. Imprägnieren von vorzugsweise elektrischen Maschinen und Maschinenteilen mit Isolationslack.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zum Imprägnieren von elektrischen Maschinen und sonstigen elektrischen Bauelementen werden Imprägniermittel verwendet, die organische Lösungsmittel enthalten oder Lösungsmittelfrei sind. Die bekannten Verfahren genügen den an die Imprägnierung gestellten elektrischen und sonstigen Anforderungen. -

In letzter Zeit sind mehrere Tendenzen in der Entwicklung bzw. Weiterentwicklung der Imprägnierverfahren zu beobachten. Eine dieser Tendenzen führte zu der Entwicklung des sogenannten VPI-Verfahrens, bei welchem das Isolationssystem der elektrischen Maschinen aus bindemittelfreien Isolationsmaterialien hergestellt wird und untef Druck mit dem erforderlichen lösungsmittelfreien Bindemittel, meistens mit Epoxydharz oder Epoxyd-Polyesterharz imprägniert wird.

Die andere Hauptrichtung der Entwicklung führte zu dem sogenannten Tropfverfahren. Bei diesem Verfahren wird auf die zu imprägnierenden Bauteile, während einer Rotationsbewegung derselben solange lösungsmittelfreier Lack getropft, bis das Isolationssystem mit Lack durchtränkt ist.

Die dritte Tendenz besteht in der Vervollkommnung des konventionellen Verfahrens. Das konventionelle Verfahren besteht darin, daß mit Lacken, welche ein organisches Lösungsmittel enthalten, einmal oder zweimal unter Durchführung folgender Teiloperationen imprägniert wird:

1. Vortrocknen

2. Durchtränken und Sättigen

3. Austrocknen

4. Einbrennen.

Die mit dem Isolationssystem versehenen Spulen werden bei ca. 105-110⁰C in Vakuum oder bei Atmosphärendruck vorgetrocknet, danach auf eine Temperatur von 25-5O⁰C abgekühlt und imprägniert, d. h. in Lack eingetaucht. Dieser Verfahrensschritt kann sowohl unter Atmosphärendruck als auch unter Vakuum durchgeführt werden. Danach wird die Spule aus dem Lack herausgehoben und zur Trocknung auf 70-80⁰C erwärmt. Anschließend wird der Lack bei einer für den Lack vorgeschriebenen Temperatur eingebrannt.

Das konventionelle Verfahren hat mehrere bedeutende Nachteile. Einerseits ist dieses Verfahren mit einem hohen Energiebedarf verbunden, da die Elemente mit einer nicht gerade geringen Masse mehrmals erwärmt werden müssen. Anderseits ist die Anwesenheit eines organischen Lösungsmittels von Nachteil, welches bekannterweise feuergefährlich und gesundheitsschädlich ist und beim Abgang die Luft die Umgebung belastet. Diese beiden Gesichtspunkte sind deshalb von großer Bedeutung, da es sich bei elektrischen Maschinen, oftmals um Maschinen mit großen Abmessungen handelt, und die Einhaltung und Überprüfung der obligatorischen Feuer-, Arbeits- und Umweltschutzvorschriften äußerst schwierig ist.

Ferner ist allgemein bekannt, daß sich die Eigenschaften der elektrischen Isolationsmaterialien bereits bei verhältnismäßig geringem Feuchtigkeitsgehalt rapide verschlechtern. Deshalb wurden auf dem Gebiet der Elektroindustrie mit Wasser verdünnbare Produkte lange überhaupt nicht verwendet. Die immer strenger werdenden Umwelt-, Gesundheits- und Arbeitsschutzvorschriften zwingen jedoch die Elektroindustrie dazu, sich mit der Einführung dieser Produkte eingehender zu beschäftigen!

Die ersten Produkte dieser Art waren mit Wasser verdünnbare Einbrennblechlacke. Ihre Einführung war eine relativ leichte Aufgabe. Beim Einbrennen der Lacke konnte eine vollständige Entfernung des Wassers von den freien Plattenflächen, die mit einer dünnen Lackschicht von 1-15ju,m versehen wurden, erreicht werden. Bei der Plattenlackierung hat sich auch erwiesen, daß die mit entsprechendem Wasser verdünnbaren Lacke nach dem Einbrennen über ausgezeichnete allgemeine und elektrische Eigenschaften verfügten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, unter Beibehaltung bzw. bei weiterer Verbesserung der technischen und elektrischen Parameter, den relativ hohen Kostenaufwand beim Imprägnieren und die umweit- und gesundheitsschädlichen Wirkungen der bisher verwendeten Lacke zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, daß den Einsatz von mit Wasser verdünnbaren Lacken gewährleistet, wobei die ausgewählten Lacke über eine entsprechende Fähigkeit der Wasserfreilassung und über eine geringe Neigung zur Blasenbildung verfügen müssen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein mit einem Isolationssystem versehenes Maschinenteil bei Raumtemperatur, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 15 bis 4O⁰C, unter Druck, oder im Vakuum in einen wasserlöslichen Lack mit einem pH-Wert von 7-11, vorzugsweise 7-8, und einer Effusion von 20-150 s, vorzugsweise 35-55 s (bei 20⁰C und Mp-4 gemessen) solange eingetaucht wird, bis an der Lackoberfläche keine Blasenbildung mehr auftritt; danach das Maschinenteil aus dem Lack herausgenommen, der Lack abtropfen gelassen und unter atmosphärischem Druck, oder im Vakuum in einem Temperaturbereich von 15-80⁰C, vorzugsweise 25-40⁰C ausgetrocknet und abschließend der Lack bei einer für den jeweiligen Lack vorgeschriebenen Temperatur eingebrannt wird.

Bei einer bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Eintauchprozeß unter atmosphärischem Druck durchgeführt.

Gemäß einer anderen bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Eintauchprozeß unter Vakuum durchgeführt.

Bei einer weiteren bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Eintauchprozeß unter Druck durchgeführt.

Bei einer weiteren Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der pH-Wert des Lackes in einen Bereich von 7-8 eingestellt.

Gemäß einer anderen bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Effusion des Lackes auf einen Wert von 35-55S (bei 20⁰C und Mp-4 gemessen) eingestellt.

Bei einer weiteren bevorzugten Durchführungsform der Erfindung wird der Lack nach dem Abtropfen unter atmosphärischem Druck ausgetrocknet.

Gemäß einer anderen bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Lack nach dem Abtropfen unter Vakuum ausgetrocknet.

Bei einer weiteren bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Austrocknen in einem Temperaturbereich von 25-4O⁰C durchgeführt.

Gemäß einer anderen bevorzugten Durchführungsform der Erfindung wird als Lack eine wäßrige Lösung von mit Öl --" modifiziertem oder nicht modifiziertem Alkydharz mit hoher Säurezahl verwendet, wobei die wäßrige Lösung ein mit organischen oder anorganischen Amin neutralisiertes, vernetzendes Karbamid, und/oder Melamin-, und/oder Phenolzarz, sowie organische Lösungsmittel beinhaltet.

Das erfindungsgemäße Imprägnierverfahren unterscheidet sich von den klassischen Verfahren dadurch, daß der Prozeß der Vertrocknung entfällt. Der Lack dringt dank seiner ausgezeichneten aktiven Kapillareigenschaften bereits bei Raumtemperatur in die kleinsten Mikrokapillaren ein. Durch das Einbrennen müssen die Wasseranteile vollständig entfernt werden. Das ist eine Grundvoraussetzung zur Sicherung der gewünschten elektrischen Parameter.

Der zum Imprägnieren verwendete Lack muß über folgende Eigenschaften verfugen:

1. Beim Durchtränken: Entsprechende Viskosität, gutes Netzvermögen, geringmöglichster Gehalt an organischen Hilfslösemitteln, gute Lagerfähigkeit,

2. Beim Einbrennen: Vollkommene Wasserfreilassungsfähigkeit, minimale Blasenbildung, kurze Einbrennzeit,

3. Nachdem Einbrennen: Entsprechende elektrische und mechanische Eigenschaften, gute Wasser-, Wasserdampf-, Öl- und Chemikalienbeständigkeit.

Bei mehrfacher Imprägnierung guter Zusammenbau.

Über derartige Eigenschaften verfügen solche speziellen Lacke, die ein mit organischen oder anorganischen Amin neutralisiertes vernetzendes Karbamid- und/oder Melamin- und/oder Phenolharz beinhaltende wäßrige Lösungen von mit Öl mit hoher Säurezahl modifizierten oder nichtmodifizierten Alkylharz sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Beispiel 1

Es soll der Rotor eines neu hergestellten Motors eines mit wellenförmigem Strom gespeistenJKomjrnutatqrfahrmotors mit einer Masse von ca. 85kg, einer Leistung von 34kW und einer Drehzahl von 1470 U/min und einer kontinuierlichen Isolation imprägniert werden. Als Imprägnierlack wurde ein mit organischen Amin neutralisiertes. Vernetzendes Melaminharz und eine geringe Menge organischer Hilfslösemittel beinhaltende wäßrige Lösung von Alkylharz mit großer Säurezahl verwendet. Der Rotor wurde senkrecht in einen Imprägnierbehälter mit dem Kommutator nach oben angeordnet. In einem anderen Behälters wurde der pH-Wert des imprägnierenden Lackes auf einen Wert von 7,5 eingestellt und mit Leitungswasser bis auf einen Effusionswert von 35s (bei 20⁰C und Mp-4gemessen) verdünnt. Der Gehalt des Lackes an nichtflüchtiger Substanz betrug dabei ca. 35%. Danach wurde über ein die beiden Behälter verbindendes Rohr soviel Lack in den Imprägnierbehälter gepumpt, daß der Rotor bis zum Kommutator bedeckt war und solange darin gehalten, bis an der Lackoberfläche keine Blasen mehr auftreten. Das dauerte etwa eine Stunde. Danach wurde der Lack in den Vorbereitungsbehälter zurückgepumpt, der Rotor über den Behälter gehoben, der Lack abtropfen gelassen und am Achsende mit einem nassen Tuch abgewischt. Zur Verdampfung des Wassers wurde die Maschine einer Temperatur von 5O⁰C unter atmosphärischem Druck ausgesetzt. Die Zeitdauer betrug vier Stunden. AnschließendwurdederLackbeieinerfürdenLackvorgeschriebenenTemperaturvoniSOXfüreineZeitdauervon^ Stunden eingebrannt. Dieser Vorgang wurde zur Erreichung einer entsprechenden Qualität der Imprägnierung wiederholt, jedoch mit der Abweichung, daß die Effusion des Lackes auf 50s eingestellt wurde. Danach betrug der Gehalt des Lackes an nichtflüchtiger Substanz etwa 45%. Die Qualität der Imprägnierung wurde auf bekannte Weise, durch Messung des Isolationswiderstandes bei einer Temperatur von 130°C bewertet.

Beispiel 2

Imprägnieren eines bereits benutzten Motors zur Instandsetzung.

Der ausgewählte Motor hatte eine Laufzeit von 20000 Betriebsstunden, Und befand sich in einem betriebsfähigen, jedoch öligen und verschmutzten Zustand. Der Motor verfügte über einen Kommutatoranker und besaß eine Masse von ca. 20 kg.

In der ersten Phase der Imprägnierung wurde der Motor gesäubert. Die Reinigung wurde mit einem starken Flüssigkeitsstrahl und im ersten Schritt mit einer wäßrigen Waschmissellösung und im zweiten Schritt mit reinem Wasser durchgeführt. Danach wurde der Motor ohneTrocknung in den Imprägnierungsbehälter gebracht und die Imprägnierung^/vie im Beispiel 1 beschrieben,

vorgenommen. Im vorliegenden Fall wurde zweimal imprägniert. In Abhängigkeit vom Zustand und der geplanten Betriebsweise des Motors kann jedoch auch eine einmalige Imprägnierung ausreichend sein.

Im allgemeinen werden die Parameter des Lackes (pH-Wert, Viskosität, Gehalt an nichtflüchtiger SubstaniHrnmer in Abhängigkeit von den Gegebenheiten des industriebereiches und dem Charakter des zu imprägnierenden Bauteils bestimmt.

Der pH-.Wert des Lackes kann in einem Bereich von 7-11, vorzugsweise 7-8, die.Effusion des Lackes in einem Bereich von 20-20Os, vorzugsweise 30-6Os (bei 20°C und Mp-4 gemessen) und der Gehalt an nichtflüchtiger Substanz in einem Bereich von 20-70%, vorzugsweise 30-45%, gewählt werden.

Anhand der beschriebenen Durchführungsbeispiele ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem konventionellen Verfahren über eine Reihe von Vorteilen verfügt. Ein grundsätzlicher Vorteil besteht darin, daß durch Anwendung des wasserlöslichen Lackes die Feuer- und Explosionsgefahr eliminiert wird und die gesundheitsschädliche Wirkung sowie die Umweltverschmutzung reduziert werden. Der auf die Haut gelangende Lack kann mit Leitungswasser und Seife entfernt werden. Darüber hinaus entfällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Vortrocknen, wodurch eine bedeutende Einsparung an Zeit-, Arbeits- und Energieaufwand erzielt wird. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Lacke erfordern eine geringe Einbrennzeit, was ebenfalls zu einer bedeutenden Zeit- und Energieeinsparung

führt. ,." '.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden Zeit- und Energieeinsparungen von 50% erzielt.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Imprägnieren von elektrischen Maschinen und Maschinenteilen mit Isolationslack, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem Isolationssystem versehene Maschinenteil bei Raumtemperatur, vorzugsweise bei 15-40⁰C, unter Druck, gegebenenfalls unter Vakuum, in wasserlöslichen Lack mit einem pH-Wert von 7—11, vorzugsweise 7—8, und mit einer Effusion von 20-150 s, vorzugsweise 35-55s (bei 20°C und Mp-4 gemessen) solange getaucht wird, bis an der Lackoberfläche keine Blasenbildung mehr auftritt, danach das Maschinenteil aus dem Lack herausgenommen, der Lack abtropfen gelassen und unter atmosphärischem Druck oderVakuum bei einer Temperaturvon 15-80⁰C, vorzugsweise 25-40°C getrocknet und anschließend bei einer für den jeweiligen Lack vorgeschriebenen Temperatur eingebrannt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintauchen unter atmosphärischem Druck vorgenommen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintauschen unter Vakuum erfolgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintauchen unter Druck vorgenommen wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Lackes in einem Bereich von 7-8 liegt.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Effusion des Lackes in einem Bereich von 35-55S — bei 20⁰C und Mp-4 gemessen — eingestellt wird. .
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack nach dem Abtropfen unter atmosphärischem Druck getrocknet wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack nach dem Abtropfen unter Vakuum getrocknet wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Temperaturbereich von 25-4O⁰C getrocknet wird.
10. 10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Lack eine wäßrige Lösung von mit Öl modifiziertem oder nichtmodif iziertem Alkylharz mit großer Säurezahl verwendet wird, wobei die wäßrige Lösung ein mit organischen oder anorganischen Amin neutralisiertes vernetzendes Karbamid-, und/oder Melamin-, und/oder Phenolharz beinhaltet.