DE1814927A1

DE1814927A1 - Vakuum-Induktions-Tiegelofen mit hochspannungsfester,glimmarmer Isolation und Verfahren zur Herstellung dieser Isolation

Info

Publication number: DE1814927A1
Application number: DE19681814927
Authority: DE
Inventors: Fritz Hegewaldt; Horst Pauler; Joachim Scheel; Helmut Wicker
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1968-12-16
Filing date: 1968-12-16
Publication date: 1970-06-25
Also published as: JPS4836213B1

Description

Vakuum-Induktions-Tiegelofen mit hochsopannungsfester, glimmarmer Isolation und Verfahren zur Herstellung dieser Isolation Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vakuum-Induktions-Tiegelöfen mit hochspannungsfester, glimmarmer Isolation und auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Isolation.
Bei Vakuum-Induktionsöfen, d. h. Öfen, bei denen das Gut und die Induktionsspule in einem tjnterdruckraum angeordnet sind, ergeben sich insofern Schwierigkeiten, als bei höheren Spannungen leicht Sprühentladungen bzw. Überschläge auftreten können, die vor allem dadurch bedingt sind, daß durch die Verminderung des Druckes die freie Weglänge der Gasmoleküle erhöht wird. Diese elektrischen Gasentladungen stören den Ofenbetrieb, vor allem können sie die Isolation der Induktionsspule beschädigen. Diese Umstände erschweren den Bau großer Vakuum-Induktionsöfen erheblich. Ein ungeschützter Induktionsofen, der mit einer blanken, unisolierten bzw. ungeschirmten Induktionsspule ausgerüstet ist, hat im Vakuum nur eine sehr geringe elektrische pannungsfestigkeit von ca. 250 V. Derartig niedrige Betriebsspannungen erfordern aber, will man eine entsprechende Leistung erreichen, verheiltnismäßig starke Ofenströme. Dadurch steigen die Spulenverluste, die sich mit dem Quadrat der Stromstärke cindernt F.ln weiterer Nachteil besteht darin, daß insbesondere bei größeren Ofenleistungen sehr hohe Spulenblindströme auftreten, zu deren Kompensation kostspielige Kondensatorbatterien benötigt werden? Insgesamt kann somit gesagt werden, daß die Herstellung -kosten eines großen Vakuum-Induktionsofens mit größeren Ofens spannungen sinken.
-2- Es sind schon verschiedene Wege beschritten worden, um die elektrische Spannungsfestigkeit eines Induktionsofens im Vakuum zu erhöhen. So hat man bereits versucht, die Uberschläge durch eine Kompensationsschaltung unschädlich ZU machen ("Induktionsöfen mit gemischer Serien-Parallelkompensation" In Zeitschrift "Elektrowärme-Technik", Jahrgang 4, 1953, Seiten 133 bis 135). Eine solche Schaltung verhindert die Überschläge jedoch nicht. Außerdem ist sie für hohe Spannungen nicht geeignet, da die erforderliche Kondensatorbatterie zu teuer würde.
Weiter ist es bekannt (DPS 908 648, Klasse 21 h, Gr. 18/10), die Windungen einer Hochfrequenz-Ofenspule für Vakuumöfen allseitig in pulverförmige, den elektrischen Strom nicht oder nur mäßig leitende Massen einzubetten. Dabei treten aber trotzdem in einem gewissen Druckbereich Glimmentladungen auf Es ist auch ein Vakuum-Induktionsofen mit einer im Innern des Un-terdruckraumes angeordneten InduktionsspuLe bekannt (DPS 1 056 298, Kl. 21 h, Gr. 18/10), bei dem die Spule in einem vakuumdichten Mantel aus elektrisch nicht leitendem Material eingehüllt ist, in dem vorzugsweise Normaldruck aufrechterhalten wird Um ein Glimmen auf deri unter Spannung stehenden Teilen zu verhindern, und zwar sowohl auf der eigentlichen Ofenspule als auch auf den im Vakuumraum befindlichen Anschlußleitungen hat man diese Teile isoliert und die Isolation selbst mit einem Glimmschutzschrim versehen, der aus einer Anzahl voneinander isolierter leitender Schichten bestehen kann, die außerhalb der Spule miteinander verbunden sind und gewöhnlich auch mit Frde oder einem anderen Potential. hunter der kritischen Spannung, bei der ein Glimmen entsteht. Es ist beispielsweise ein Glimmschutzschrim für eine mit einer Isolierung versehene Induktionsspule für einen Vakuumofen bekannt (DAS 1 108 829, Kl. 21 h, Gr. 18/10), der aus Schichten aus leitendem oder halbleitendem Material besteht, die auf der Isolierung der Spule angebracht sind und bei dem die Schichten aus leitendem oder halbleitendem Material an der Außenseite mit einem dichten und porenfreien Belag aus einem isolierenden Material, z. B. Silikongummi überzogen sind.
Ähnliche Maßnahmen, wie allseitiges Umgeben der Windungen der Ofenspule mit einem leitenden Schirmmantel, z. B. aus dünnem Kupferblech, der auf Kesselpotential gelegt wird, zwecks Erhöhung der elektrischen Spannungsfestigkeit eines Vakuum-Induktions-Ofens sind auch in einer Dissertation von Konrad Reichert, TH Stuttgart, 1962, unter dem Titel "Der spannungsfeste Vakuum-Induktions-Ofen" beschrieben, siehe dort insbesondere die Seiten 47, 48 mit Bild 21 sowie die Seiten 52 bis 55.
Die bekannten Spulenisolationen weisen eine ganze Reihe von Nachteilen auf. Einer dieser Nachteile ist, daß die Glimmfestigkeit und Dauerspannungsfestigkeit der bisher verwendeten Isolierstoffe zu gering ist. Bei vergossenen Spulen lassen sich örtliche Reparaturen nicht mehr durchfiihren, bei aus dicht aufeinanderliegenden, mit weichen Stoffen isolierten Leitern bestehenden Spulen sind nachträgliche Reparaturen zumindest sehr erschwert. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei solchen Spulen in der Tiegelkeramik entstehendes Wasser nicht nach außen abdampfen kann. Ein besonders schwerwiegender Nachteil der bekannten Ausführungen liegt noch darin, 1daß es beim Aufbringen der Isolation zu Lufteinschlüssen kommt, die die Glimmfestigkeit erheblich herabsetzen. Die be-Ikannten Isolationen, wie beispielsweise Silikon-Kautschuk, können nämlich nicht so dicht angebracht werden, daß nicht irgendwo Gaseinschlüsse in der Isolation entstehen, oder es durch sonstige beim Isolieren entstandene Fertigungsfehler zu Gasentladungen kommt, die dann zu Überschlägen bzw. Durchschlagen der Isolation führen. Die bekannten Spulenausführungen weisen zudem eine verhältnismäßig große Isolationsstärke auf, was ebenfalls nachteilig ist, da die Wärmeleitfähigkeit einer mehrschichtigen Isolation verhältnismaßig gering ist. Bei starken Isolationen besteht die Gefahr, daß die Isolations-Oberfläche durch die vom Tiegel kommende Wärme teilweise zerstört wird, da die Kühlung durch das die Induktionsspule durchfließende Kühlmittel wegen der Stärke der Isolation nicht mehr genügend wirksam ist. Es kommt dann zu Ankohlungen der Oberfläche der Isolation, die die Spannungsfestigkeit stark vermindern.
Es ist wohl ein Verfahren zum Isolieren von Spulen oder Wicklungen elektrischer Maschinen mittels Isolierbandmaterial bekannt geworden (Schweizerische Patentschrift 414 826), bei dem durch überlappendes Umwickeln der Zweiter mit einem Isolierband eine erste Isolierschicht gebildet wird und auf diese dann ein mit Kunstharz getränktes Festigungsband aufgebracht und dieses Band ausgehärtet wird, wonach mittels Isolierbandmaterial mindestens eine zweite Isolierschicht gebildet und um diese zweite bzw. jede weitere Schicht wiederum ein mit Kunstharz getränktes Festigungsband gewickelt und ausgehärtet wird, wonach schließlich die so aufgebaute Isolation einem Tränkungs- und anschließend einem Aushärtungsprozeß unterzogen wird. Durch das Aufbringen von zwei oder mehr Festigungsbändern ergibt sich bei diesem bekannten Verfahren eine verhältnismäßig große Stärke der Isolation, die -würde man sie für Spulen von Vakuum-Induktions-Tiegelöfen verwenden - die vorgenannten Nachteile zur Folge hätte.
Im Gegensatz zu dem bei elektrischen Maschinen vorliegenden Verhältnissen ist die Isolation der Heizspule von Induktions-Tiegelöfen einer sehr hohen Wärmestrombelastung durch die vom Schmelzgut in den wassergekühlten Leiter einfließende Wärme ausgesetzt. Sie muß daher möglichst dünn ausgeführt werden, um überhitzungen an der Außenseite der Spule zu vermeiden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrische Isolation von Vakuum-Induktions-Tiegelöfen zu verbessern und ein Verfahren zur Herstellung einer hochspannungsfesten und glimmarmen Isolation ftir solche Öfen aufzuzeigen, bei dem die vorerwähnten Nachteile der bekannten Ausführungen bzw. Verfahren vermieden sind.
Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, die von der Isolationstechnik für elektrische Maschinen her bekannten Isolationsmethoden bzw. Isolierstoffe (siehe beispielsweise DAS 1 276 152, Kl. 21c, Gr. 7/02) in entsprechender Anpassung zur lösung der vorgenannten Aufgabe nutzbar zu machen. Zu diesem Zweck ist bei einem Vakuum-Induktions-Tiegelofen, dessen Induktionsspule eine Isolierung und einen auf dieser aufgebrachten Erdungsbelag aufweist, gemäß der Erfindung die Induktionsspule mit einer von der Isolatlonstechnik für elektrische Maschinen her bekannten, durch Bewickeln des Spulenleiters mit Feinglimmerfolie gebilde-ten, mit Kunstharz imprägnierten Isolation versehen.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Isolation aus Feinglimmerfolie kann dank ihrer hohen elektrischen Spannungsfestigkeit verhältnismäßig dünn ausgeführt werden und gestattet trotzdem ein Betreiben des Vakuuminduktionsofens mit hohen Spannungen. Diese für solche Induktionsspulen neuartige Isolation zeichnet sich weiter durch ihre günstigen Eigenschaften hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit (geringer Temperaturgradient) und schließlich durch eine gute Glimmfestigkeit aus, Durch diese vorteilhaften Eigenschaften ist die erfindungsgemäße Isolation den bekannten Isolierstoffen für Vakuum-Induktions-Öfen - wie sie beispielsweise in Tabelle II auf Seite 55 der schon erwähnten Dissertation von K. Reichert genannt sind - deren Dauerspannungsfestigkeit verhältnismäßig gering ist, was eine verhältnismäßig große Isolationsdicke erforderlich macht, eindeutig überlegen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die spannungsführenden Teile, insb. die Spulenwindungen durch dem Kupferprofil angepaßte Distanzstücke so auf Abstand gehalten, daß eine örtliche Reparatur einerseits und ein Austreten von Wasser aus der Tiegelkeramik andererseits möglich ist.
Das Verfahren zur Herstellung der elektrischen Isolation der spannungsführenden Oberflächen der Windungen von Induktionsspulen für den erfindungsgemäßen Vakuum-InduXtions-Tiegelofen kann in einem FalÄÄFallA#darin bestehen, daß~ a) die spannungsführenden Oberflächen der Induktionsspulenwindungen mit einer Feinglimmerfolie umwickelt werden, die zuvor mit einem härtbaren Kunstharz z. B.
Epox:id- oder Siiikonharz getränkt wurde lmd/oder beim Aufwickeln damit bestrichen wird b) und daß hierauf auf die Feinglimmerfolie eine abnehmbare, luftdurchlässige Trennfolie und auf diese ein luftdurchlässiges Schrumpfband gewickelt wird c) und PRB die Spule dann in einen Trockenofen eingebracht wird, in dem dar, Härten des Kunstharzes erfolgt, d) worauf die Trerulfolle zusammen mit dem Schrumpfband abgewickelt wird Dabei kamin nach dem Entfernen des Schrumpfbandes und der Trennfolie der Erdungsbelag auf die Oberfläche der SpuLe aufgebracht werden. Man kann aber den Erdungsbelag auch schon vor dem Aufwickeln der Trennfolie bzw. des Schrumpfbandes auf die Oberfläche der Spule aufbringen.
Zusätzlich kann bei diesem Fall A des Verfahrens nach dem Aufwickeln der Trennfolie und des Schrumpfbandes eine Vakuumbehandlung der vorgefertigten Induktionsspule in einem Autoklaven durchgeführt werden und nach der Vakuumbehandlung ein Fluten des Autoklaven mit einem flüssigen Kunststoff, z. B.
Epoxid- oder Silikonharz, mit anschließender herstellung des Vakuumausgleiches; ggf. kann dabei auch ein Überdruck auf die Oberfläche des flüssigen Kunststoffes gegeben werden.
Nach einer anderen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens (Fall B) kann die Herstellung der elektrischen Isolation der spannungsführenden Oberflächen der Induktionsspule so vorgenommen werden, dtlf3 a) die spanriungfUI1renden Oberflächen der Spulenwindungen mit einer Feinglimmerfolie umwickelt werden b) und danach eine Vakuumbehandlung der Spule in einem Autoklaven und dann ein Fluten des Autoklaven mit einem flüssigen Kunststoff, z. B. Epoxid- oder Silikonharz durchgeführt wird unddaß anschließend Vakuumausgleich hergestellt und ggf. ein Überdruck auf die Oberfläche des flüssigen Kunststoffes gegeben wird c) und die spule dann in einen Trockenofen eingebracht wird, in dem das Härten des Kunstharzes erfolgt.
Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens nach B kann gleich nach dem Umwickeln der spannungsführenden Oberflächen der Spulenwindungen mit Feinglimmerfolie der Erdungsbelag auf die 5pule aufgebracht werden. Weiter kann auch in diesem Fall auf die mit Feinglimmerfolie umwickelten Spulenwindungen -bzw. auf die zusätzlich mit dem Erdungsbelag versehenen Spulenwindungen - eine abnehmbare, luftdurchlässige Trennfolie und au diese ein luftdurchlässiges Schrumpfband gewickelt werden und beide nach dem härten des Kunstharzes im Trockenofen wieder abgewickelt werden.
Nach einer Abwandlung des Verfahrens nach B kann erst nach dem Härten des Kunstharz es im Trockenofen bzw. nach dem Entfernen des ggf. aufgebrachten Schrumpfbandes und der Trennfolie der Erdungsbelag auf die Spule aufgebracht werden.
Im folgenden werden weitere Einzelheiten und Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 der Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß isolierten gleiter, Fig. 2 einen Vakuum-Induktions-Tiegelofen im Schnitt und Fig. 3 im größeren Maßstab einen Schnitt durch zwei Windungen der Induktionsspule.
In Fig. 1 ist mit 1 der zu isolierende Kupferleiter der Induktionsspule bezeichnet, dessen Innenraum 2 im Betrieb von Kühlwasser durchflossen wird. Bei der Durchführung des erfindungsgemtißen Verfahrens wird der Leiter 1 zunächst mit einer Isolation 3 aus einer Feinglimmerfolie umwandelt Als Trägerstoff für die Feinglimmerfolie kann z. B. Glasgewebe, Papier oder Vlies dienen.
Die Feinglimmerfolie kann nach einer hier mit A bezeichneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schon vor dem Aufwickeln mit einem härtbaren Kunstharz z. B. Epoxid-oder Silikonharz getränkt sein und/oder beim Aufwickeln damit bestrichen werden. Als nächster Verfahrens schritt kann auf die mit der Feinglimmerfolie versehene Spule eine abnehmbare, luftdurchlässige, aus einem Kunststoff, z. B. Polypropylen bestehende Trennfolie 5 und auf diese ein luftdurchlässiges, ebenfalls aus einem Kunststoff, z. B. Terephthalsäureester bestehendes Schrumpfband 6 gewickelt werden. Danach wird die Spule in einen Trockenofen eingebracht, in dem das Härten des Kunstharzes erfolgt. Bei der Erwärmung zieht sich das Schrumpfband zusammen, wodurch eine Verdichtung der Isolation erfolgt, d. h. es wird Harz herausgepreßt, die Isolation wird dabei in ihrem Volumen kleiner, bzw. ihr verhältnismäßiger Glimmeranteil wird vergrößert. Eventuell in der Isoliermasse enthaltene unerwünschte Bufteinschltsse bzw. -bläschen werden dabei mit herausgepreßt.
Als weiterer Verfahrensschritt erfolgt das Abwickeln des Schrumpfbandes 6 durch Abwickeln der darunterliegenden Trennfolie 5. Die Trennfolie, die aus einem Material besteht, das nicht mit dem härtbaren Kunstharz verklebt, erleichtert dabei das Trennen bzw. Abwickeln des Schrumpfbandes von der eigentlichen Isolation 3. Auf diese Weise gelingt es, die Isolation so hochwertig (praktisch nur Glimmerband) und ihre Dicke so gering wie möglich zu halten, so daß der bei relativ starken Isolationen bestehenden Gefahr, nämlich der unzureichenden Wärmeabfuhr durch das Kühlwasser, erfolgreich begegnet wird.
Als letzter Verfahrensschritt wird - bei diesem AusfUhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens - nach dem Entfernen des Schrumpfbandes 6 und der Trennfolie 5 der Erdungsbelag 12 auf die Oberfläche der Spule aufgebracht (vergl. auch Fig. 3). Dieser wird in solchen Abständen mit Erdpotential galvanisch verbunden, daß an keiner Stelle des Gesamtbelages elektrische Feldstärken auftreten können, die zu Glimmen ladungen führen. Für den Erdungsbelag wird zweckmäßigerweise eine Mischung einer aus Kunststoff, z. B. Epoxidharz oder Silikonharz bestehenden Bindemasse mit Ruß oder Graphit gewählt. Die Erdverbindungen werden mit dem Erdungsbelag mittels eines Klebers verbunden, der die gleiche Bindemasse wie der Erdungsbelag selbst enthält.
In Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels könnt;e der Erdungsbelag nicht als letzter Vexlfahrensschritt, sondern noch vor dem Aufwickeln der Trennfolie bzw. des Schrumpfbandes auf die Oberfläche der Spule aufgebracht werden.
Zusätzlich kann bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Aufwickeln der Trennfolie und des Schrumpfbandes eine Vakuumbehandlung der vorgefertigten Induktionsspule in einem Autoklaven durchgefIihrt werden. Gegebenenfalls kann nach der Vakuumbehandlung in den Autoklaven flüssiger Kunststoff, z. B. Epoxid- oder Silikonhars eingefüllt werden, so daß die Spule darin voll eingetaucht ist.
Sodann wird soviel Zuluft eingelassen, daß Vakuumausgleich erfolgt. Dabei kann es zweckmäßig sein, einen gewissen, auf die Oberfläche des flüssigen Kunststoffes wirkenden Überdruck in dem Autoklaven herzustellen. Nach einer gewissen Verweilzeit wird die Spule aus dem Autoklaven herausgehoben und das flüssige Kunstharz abtropfen gelassen.
Nach einer anderen Ausführungsform (Fall B) des erfindungsgemäßen Verfahrens können die spannungs führenden Oberflächen der Induktionsspule mit einer Feinglimmerfolie umwickelt werden, die zum Unterschied von dem vorstehend beschriobenen Bespiel noch nicht mit Kunstharz getränkt ist und auf die auch während des Aufwickelns kein Kunstharz aufgestrichen wird. Es kann sich bei dieser Ausführungsform an das Aufwickeln der Feinglimmerfolie gleich- die Vakuumbehandlung der Spule in einem Autoklaven anschließen und weiter das Fluten des Autoklaven mit fliissigem Kunststoff, z. B. Epoxid- oder Sllikonharz, dann das Herstellen des Vakuumausgleiches, gegebenenfallcs eines Überdruckes auf die Oberfläche des flüssigen Kunststoffes und schließlich das Härten des Kunstharzes in einem Trockenofen Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Erdungsbelag gleich nach dem Umwickeln er Spulenwindungen mi Feinglimmerfolie aufgebracht werden Das Aufbringen des Erdungsbelages kann aber auch am Schluß, (1. h als letzter Verfahrensschritt vorgenommen werden.
Auch bei dieser Ausbildung des Verfahrens (Fall B) können erforderlichenfalls das Schrumpfband 6 und die Trennfolie 5 sinngemäß Anwendung finden. Gegebenenfalls werden Trennfolie und Schrumpfband auf die mit Feinglimmerfolie umbandelte Spule - die wie gesagt, schon mit dem Erdungsbelag versehen sein karm - aufgebracht und nach dem Härten des Kunstharzes im Trockenofen wieder zusammen abgewickelt.
Bei der Verfahrensform entsprechend dem Fall 13 kann in besonders vorteilhafter Weise die Feinglimmerfolie nach einer von der Isolationstechnik für elektrische Maschinen bekannten Welse vor dem Imprägnieren kurzzeitig mit einer Flüssigkeit oder ihrem Dampf in Berührung gebracht und einem Vorformungsvorgang unterworfen werden, wobei ihre endgültigen Abmessungen durch Ausdampfen der Flüssigkeit fixiert werden. Der Vorformungsvorgang kann entweder durch Aufbringen der schon erwähnten Trennfolie und des Schrumpfbandes erfolgen oder mit Hilfe von einfachen, leichten Hilfs- bzw. Preßvorrichtungen durchgeführt werden.
Die bei der Beschreibung der Verfahrensmöglichkeiten A und B erwähnte Trennfolie 5 sowie das Schrumpfband 6 können entweder aus einem an sich schon luftdurchlässigen Material bestehen, die Luftdurchlässigkeit kann aber auch dadurch errelcht werden, daß die Trennfolie und das Schrumpfband mit eingestanzten Löchern versehen oder so gewickelt werden daß zwischen den einzelnen Windungen Stücken entstehen.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Schrumpfband besteht aus einem Kunststoff, z. B. Terephthalsäureester, die Trennfolie ebenfalls aus einem Kunststoff, z. B. Polypropylen.
Die Fig. 2 zeigt einen Vakuum-Induktions-Tiegelofen mit einer erfindungsgemäß,wie vorbeschrieben, hergestellten Induktionsspule. Mit 7 ist der Vakuumkessel des Ofens bezeichnet, in dem sich der Tiegel 8 befindet. Die den Tiegel umschließende Induktionsspule ist mit 9, ihre Stromzu- bzw. Ableitungen sind mit 10 und die Stromdurchführung durch die Kesselwand ist mit 11 bezeichnet.
Alle sonst nicht zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Konstruktionsteile und Einzelheiten sind der besseren Übersicht halber in der Zeichnung fortgelassen worden, Die Fig. 3 zeigt im größeren Maßstab ein Detail A der Fig. 2, nämlich einen Schnitt durch zwei nebeneinanderliegende Windungen der Induktionsspule 9. Es bedeutet dabei wieder 1 den zwecks Kühlung hohl ausgebildeten Leiter, 3 die gemäß der Erfindung aufgebrachte und bereits gehärtete Isolation, von welcher das Schrumpfband und die Trennfolie bereits abgenommen wurden. Mit 12 ist der auf die Spule aufgebrachte Erdungsbelag bezeichnet.
Mit dem Erdungsbelag 12 ist nicht nur die eigentliche Heizspule 9, sondern es sind damit auch ihre Stromzu- bzw. Ableitungen 10 versehen. Der Erdungsbelag ist dabei aus dem Vakuumkessel 7 des Ofens heraus bis an die Zuluft geführt; in der Fig. 2 etwa bis zu der mit 13 bezeichneten Stelle, so daß die zwischen dem Erdungsbelag und den geerdeten Konstruktionsteilen des Ofens bzw. des Vakuumkessels auftretenden Feldstärken an keiner Stelle unzulässige Werte annehmen können.
Weiter sind alle eckigen und spitzen Potential führenden Teile des Ofens zur Vermeidung von Feldstärkenspitzen mit einer halbleitenden Masse geglättet.
Die Erfindung sieht weiter vor, daß die spannungsführenden Teile des Ofens, insbes. die Spulenwindungen durch ihrem Profil angepaßte, Distanzstücke 14 (siehe Fig. 3) so auf Abstand gehalten sind, daß einerseits eine örtliche Reparatur und andererseits ein Austreten von Wasser aus der Tiegelkeramik möglich ist. Die Distanzstücke 14 können aus Metall, vorzugsweise Kupfer bestehen, so daß sie geerdet werden können.
Es können auch Distanzstücke aus Keramik oder Kunststoff Verwendung finden.
Schließlich können zusätzlich zu den vorbeschriebenen Maßnahmen alle noch zum Glimmen neigenden Teile des Erdungsbelages und der Konstruktion bzw. der spannungsführenden Teile mit einer Isolation versehen werden, die aus einer Mischung von Silikonkautschuk oder Silikonharz oder Epoxidharz mit Glimmermehl besteht.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbes. sind noch verschiedene weitere Abwandlungen des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar. So könnten beispielsweise alle vorbeschriebenen Verfahrensformen auch ohne Anwendung der Trennfolie und des Schrumpfbandes durchgeführt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Vakuum-Induktions-Tiegelofen, dessen Induktionsspule eine Isolierung und einen auf dieser aufgebrachten Erdungsbelag aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (9) mit einer von der Isolationstechnik für elektrische Maschinen her bekannten, durch Bewickeln des Spulenleiters mit Feinglimmerfolie gebildeten, mit Kunstharz imprägnierten Isolation (3) versehen ist.

2. Vakuum-Induktions-Tiegelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdungsbelag (12) aus einer Mischung einer aus Kunststoff, z. B. Epoxidharz oder Silikonharz bestehenden Bindemasse mit Ruß oder Graphit besteht.

3. Vakuum-Induktions-Tiegelofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdungsbelag (12) in solchen Abständen mit Erdpotential galvanisch verbunden ist, daß an keiner Stelle des Belages elektrische Feldstärken auftreten können, die zu Glimmentladungen Anlaß geben,

4. Vakuum-Induktions-Tiegelofen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdverbindungen mit dem Erdungsbelag (12) mit einem Kleber verbunien sind, der die gleiche Bindemasse wie der Erdungsbelag selbst enthält.

5. Vakuum-Induktions-Tiegelofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdungsbelag (12 aus dem Vakuumkessel (7) des Ofens heraus bis an Luft geführt ist, so daß die zwischen dem Erdungsbelag und den Konstruktionsteilen des Ofens und des Vakuumkessels auftretenden Feldstärken an keiner Stelle unzulässige Werte annehmen.

6, Vakuum-Induktions-Tiegelofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle eckigen und spitzen Potential führenden Teile des Ofens zur Vermeidung von Feldstärkenspitzen mit einer halbleitenden Masse geglättet sind.

7. Vakuum-Induktions-Tiegelofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle noch zum Glimmen neigenden Teile des Erdungsbelages und der Konstruktion bzw. der spannungsführenden Teile mit einer Isolation versehen sind, die aus einer Mischung von Silikon-Kautschuk oder Silikonharz oder Epoxidharz mit Glimmermehl besteht.

8. Vakuum-Induktions-Tiegelofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsführend Teile, insb. die Spulenwindungen durch dem Kupferprofil angepaßte Distanzstücke (14) so auf Abstand gehalten sind, daß eine örtliche Reparatur einerseits, und ein Austreten von Wasser aus der Tiegelkeramik andererseits möglich ist.

9. Vakuum-Induktions-Tiegelofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke bzw. Abstandshalter (14) aus Metall, vorzugsweise Kupfer oder aus Keramik oder Kunststoff bestehen.

10. Vakuum-Induktions-Tiegelofen nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Metall bestehenden Distanzstücke bzw. Abstandshalter (14) geerdet sind.

11. Verfahren zur Herstellung der elektrischen Isolation spannungsführender Oberflächen der Windungen der Induktionsspule von nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Vakuum-Induttions-Tiegelofen, dadurch gekennzeichnet, a) daß die spannungsführenden Oberflächen der Induktionsspule mit einer Feinglimmerfolie umwickelt werden, die zuvor mit einem härtbaren Kunstharz, z. B. Epoxid- oder Silikonharz getränkt wurde und/oder beim Aufwickeln damit bestrichen wird b) und daß hierauf auf die Feinglimmerfolie eine abnehmbare, luftdurchlässige Trennfolie (5) und auf diese ein luftdurchlässiges Schrumpfband (6) gewickelt wird und c) daß die Spule dann in einen Trockenofen eingebracht wird, in dem das Härten des Kunstharzes erfolgt, d) worauf die Trennfolie zusammen mit dem Schrumpfband abgewickelt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen des Schrumpfbandes (6) und der Trennfolie (5) der Erdungsbelag (12) auf die Oberfläche der Spule aufgebracht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdungsbelag (12) vor dem Aufwickeln der Trennfolie bzw.

des Schrumpfbandes auf die Oberfläche der Spule aufgebracht wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufwickeln der Trennfolie (5) und des Schrumpfbandes (6) eine Vakuumbehandlung der vorgefertigten Induktionsspule in einem Autoklaven durchgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Vakuumbehandlung der vorgefertigten Induktionsspule ein Fluten des Autoklaven mit einem flüssigen Kunststoff, z. B. Epoxid- oder Silikonharz durchgeführt wird, so daß die Spule voll in diesen eingetaucht ist und daß anschließend Vakuumausgleich hergestellt und gegebenenfalls ein Überdruck auf die Oberfläche des flüssigen Kunststoffes gegeben wird.

16. Verfahren zur Herstellung der elektrischen Isolation spannungsführender Oberflächen der Windungen der Indkktions spulen von nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildeten Vakuum-Induktions-Tiegelöfen, dadurch gekennzeichnet, a) daß die spannungsführenden Oberflächen der Spulenwindungen mit einer Feinglimmerfolie umwickelt werden b) und danach eine Vakuumbehandlung der Spule in einem Autoklaven und dann ein Fluten des Autoklaven mit einem flüssigen Kunststoff, z. B. Epoxid- oder Silikonharz durchgeführt wird, so daß die Spule voll in diesem eingetaucht ist und daß anschließend Vakuumausgleich hergestellt und gegebenenfalls ein Überdruck auf die Oberfläche des flüssigen Kunststoffes gegeben wird, c) und die Spule dann in einen Trockenofen eingebracht wird, in dem das Härten des Kunstharzes erfolgt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Umwickeln der spannungs führenden Oberflächen der Spulenwindungen mit Feinglimmerfolie der Erdungsbelag (12) auf die Spule aufgebracht wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß auf die mit Feinglimmerfolie umwickelten Spulenwindungen bzw. auf die gegebenenfalls zusätzlich schon mit dem-Erdungsbelag versehenen Spulenwindungen eine abnehmbare, luftdurchlässige Trennfolie (5) und auf diese ein luftdurchlässiges Schrumpfband (6) gewickelt werden und daß nach dem Härten des Kunstharzes im Trockenofen die Trennfolie zusammen -mit dem Schrumpfband abgewickelt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 16 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Härten des Kunstharzes im Trockenofen und nach dem Entfernen des gegebenenfalls aufgebrachten Schrumpfbandes und der Trennfolie, der Erdungsbelag (12) auf die Spule aufgebracht wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinglimmerfolie in an sich bekannter Weise vor dem Imprägnieren kurzzeitig mit einer Fltssigkeit oder ihrem Dampf in Berührung gebracht und einem Vorformungsvorgang unterworfen wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfolie (5) mit eingestanzten Löchern versehen wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfolie (5) zur Erzielung der Suftdurchlässigkeit so gewickelt wird, daß zwischen den einzelnen Windungen Lücken entstehen.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche i1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrumpfband (6) mit eingestanzten Löchern versehen wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrumpfband (6) zur Erzielung der luftdurchlässigkeit so aufgewickelt wird, daß zwischen den einzelnen Windungen Lücken entstehen.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche ii bis 24, gekennzeichnet durch die Verwendung eines aus Kunststoff,z. B.

Terephthalsäureester bestehenden Schrumpfbandes (6).

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 25, gekennseichnet durch die Verwendung einer aus Kunstatofft z. B. Polypropylen bestehenden Trennfolie (5).