Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Imprägnieren eines Leiterstabs, insbesondere eines Leiterstabs für eine Statorwicklung einer elektrischen Maschine.

Stand der Technik

Leiterstäbe im Stator von Generatoren werden mit einer Isolierung versehen, um einen Kurzschluss und/oder eine elektrische Entladung zu vermeiden. Die Isolierung der Leiterstäbe besteht beispielsweise aus einer Umwicklung mit einem glimmerhaltigen Isolierband beziehungsweise aus einem Glimmerband, welches mit einem Imprägnierfluid getränkt wird. Das Imprägnierfluid besteht vorzugsweise aus einem aushärtbaren Kunstharz und dient einerseits der Fixierung der Isolierwicklung und andererseits einer Verbesserung der Isolierung, indem eine mögliche Feuchtigkeitsaufnahme hierdurch verhindert wird.

Bei dem Imprägnierverfahren wird der mit der Isolierung umwickelte Leiterstab in eine Imprägnierwanne eingetaucht, die mit dem Imprägnierfluid gefüllt ist und somit die Isolierung von dem Imprägnierfluid benetzt wird. Das Imprägnierverfahren kann in einem Autoklaven erfolgen, in dem ein Überdruck besteht. Sobald sichergestellt ist, dass alle Hohlräume in der Isolationsumwicklung mit Imprägnierfluid gefüllt sind, wird wieder Umgebungsdruck im Autoklaven eingestellt und das überschüssige Imprägnierfluid in den Vorratsbehälter zurückgefüllt.

Beim bekannten Imprägnierverfahren ist erheblich mehr Imprägnierfluid erforderlich als von der Isolierung aufgenommen wird, was zu hohen Herstellungskosten führt.

Darstellung der Erfindung

Hier setzt die Erfindung an. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Imprägnieren eines Leiterstabs, insbesondere eines Leiterstabs für eine Statorwicklung einer elektrischen Maschine, mit einem geringeren Verbrauch an Imprägnierfluid bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Vorrichtung zum Imprägnieren eines Leiterstabs, insbesondere eines Leiterstabs für eine Statorwicklung einer elektrischen Maschine, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Imprägnieren eines Leiterstabs, insbesondere eines Leiterstabs für eine Statorwicklung einer elektrischen Maschine, mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Erfindungsgemäß weist eine Vorrichtung zum Imprägnieren eines Leiterstabs, insbesondere eines Leiterstabs für eine Statorwicklung einer elektrischen Maschine, eine Form zur Umschließung mindestens eines Leiterstabs auf, wobei eine Innenwand der Form zumindest teilweise flexibel ausgebildet ist. Der

Terminus flexibel soll dabei die Fähigkeit der Innenwand der Form zum Ausdruck bringen, sich einer beliebigen Kontur anzupassen.

Indem eine Innenwand der Form zumindest teilweise flexibel ausgebildet ist, kann sich die Innenwand an jedes beliebige Profil eines oder mehrerer

Leiterstäbe angepassen. Daher kann ein und dieselbe Form zur Bearbeitung von Leiterstäben unterschiedlicher Grosse und Kontur angerwendet werden. Durch eine weitgehende Anpassung der Innenwand an das Profil eines Leiterstabs wird im Vergleich zu herkömmlichen Imprägnierverfahren markant weniger Imprägnierfluid verbraucht.

In einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist die Form zweiteilig ausgebildet, bestehend aus zwei zu einer geschlossenen Form zusammenfügbaren Formsegmenten. Die Formsegmente umschliessen druckdicht den Hohlraum zum Imprägnieren des Leiterstabs. Hohlraumseitig sind beide Formsegmente jeweils mit zumindest einem fluidgefüllten flexiblen Formkörper ausgestattet, der sich der Kontur eingesetzter Leiterstäbe anzupassen vermag. Vorzugsweise kommunizieren die Formkörper mit Vorratsgefässen für das Fluid, welche zum einen als Ausgleichsvolumen für aus dem Formkörper verdrängtes Fluid dienen. Zum anderen besteht die Möglichkeit, aus den Vorratsgefässen das Fluid mit einem vorbestimmten Druck in die Formkörper einzuleiten und dort zu halten. Dies ermöglicht eine Regelung des auf die Isolierung wirkenden Drucks während des Imprägnierverfahrens. Erfindungsgemäß wird in einem Verfahren zum Imprägnieren eines Leiterstabs, insbesondere eines Leiterstabs für eine Statorwicklung einer elektrischen Maschine, mindestens ein Leiterstab in ein erstes Formsegment positionsgerecht eingelegt. Ein zweites Formsegment wird anschließend mit dem ersten

Formsegment zu einer geschlossenen Form vereinigt. Die flexiblen Wände der fluidgefüllten Formkörper umschliessen konturnah den eingelegten zu imprägnierenden Leiterstab. Dieser Prozess wird durch Einleiten oder Ableiten von Fluid in die oder aus den Formkörpern unterstützt. Ein Imprägnierfluid wird nahe dem mindestens einen Leiterstab zwischen den Formkörpern eingeleitet mit einem Druck, der leicht über dem in den Formkörpern liegt. Das Imprägniermittel strömt in Richtung auf die Leiterstäbe, benetzt und tränkt die Isolationsumwicklung.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Imprägnierverfahren einen reduzierten Verbrauch an Imprägnierfluid.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.

Es zeigen, jeweils schematisch, Figur 1 eine Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der

Erfindung,

Figur 2 einen Oberkörper einer Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 3 eine Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der

Erfindung in geschlossenem Zustand,

Figur 4 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem ersten Zustand,

Figur 5 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem zweiten Zustand.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In Figur 1 ist eine Vorrichtung zum Imprägnieren eines Leiterstabs, insbesondere eines Leiterstabs für eine Statorwicklung einer elektrischen Maschine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine aus zwei Formsegmenten 2, 3 bestehende Form 1. Im Hinblick darauf, dass der bestimmungsgemässe Gebrauch der Form 1 in horizontaler Lage erfolgt, sollen die Formsegmente nachfolgend auch als unteres Formsegment 2 und als oberes Formsegment 3 bezeichnet werden.

Das untere Formsegment 2 ist vorzugsweise feststehend, während das obere Formsegment 3 relativ zu dem unteren Segment 2 beweglich ist. Es können Schienen 4 und eine Verstelleinrichtung 8 vorgesehen sein, um das Segment 3 relativ zum Segment 2 in horizontaler und vertikaler Richtung bewegen zu können.

Nachdem die beiden Formsegmente 2 und 3 zusammengefügt sind, bilden sie eine Form 1 zur Umschließung mindestens eines Leiterstabs 5. Mehrere

Leiterstäbe 5 können in das untere Formsegment 2 eingelegt werden, wie aus den Figuren 1 , 4 und 5 ersichtlich ist.

Das untere Segment 2 besteht vorzugsweise aus Stahl und ist behälterförmig ausgebildet. Es weist hohlraumseitig einen zumindest teilweise verformbaren Formkörper 6 auf, der die Innenwand 13 der Form 1 teilweise bildet. Der Formkörper 6 ist so ausgebildet, dass er sich an das Profil eines Leiterstabs 5 anpasst, wie aus Figur 4 oder 5 ersichtlich ist. Vorzugsweise besteht der Formkörper 6 aus einem verschleissfesten gewebeverstärkten polymeren Material, der mit einem Fluid gefülltist und unter einem Überdruck von beispielsweise bis zu 10 bar steht. Das Fluid kann z.B. Öl oder Wasser sein. Mehrere solcher Formkörper 6 können nebeneinander vorgesehen sein. Der Innenraum des Formkörpers 6 steht mit einem kommunizierenden Gefäss in Verbindung.

In der Figur 2 und 3 ist ein oberes Formsegment 3 der Form 1 dargestellt. Das obere Segment 3 besteht vorzugsweise aus Stahl und trägt mindestens einen Formkörper 7. Vorzugsweise sind mehrere Formkörper 7 vorgesehen. Der oder die Formkörper 7 bildeen teilweise die Innenwand 14 der Form 1. Der Formkörper 7 besteht vorzugsweise aus einem verschleissfesten gewebeverstärkten polymeren Material. Der Formkörper 7 ist mittels eines Fluids füllbar. Das Fluid kann beispielsweise Wasser, Öl oder Druckluft sein. Die Formkörper 7 stehen in Verbindung mit einem Fluidbehälter 10 und mit einer Pumpe 1 1 , die das Fluid unter einem vordefinierten Druck dem oder den Formkörpern 7 zuliefern.

Das obere Segment 3 kann mittels der Verstelleinrichtung 8 auf das untere Segment 2 aufgesetzt werden, wie in Figur 3 dargestellt ist. Die

Verstelleinrichtung 8 umfasst vorzugsweise mehrere hydraulische Heber, um das Segment 3 zu heben oder zu senken und Schienen 4, um es in der Horizontalen zu verfahren. Alternative Betätigungsgeräte sind ohne weiteres denkbar.

Figur 4 zeigt die Form 1 in geschlossenem Zustand, wobei das obere Segment 3 und das untere Segment 2 verbunden sind. Eine nicht dargestellte Dichtung gewährleistet dabei die druckdichte Verbindung der beiden Segmente 2 und 3. Die Form 1 ist hier mit mehreren Formkörpern 7ausgestattet, die schlauchförmig ausgebildet sind und sich in Längsrichtung der Leiterstäbe 5 erstrecken. In Figur 4 sind die Formkörper 7 nicht oder nur teilweise mit dem Fluid gefüllt, so dass sie zunächst nicht in Berührungskontakt mit den Leiterstäben 5 stehen. In die Formkörper 7 wird anschließend das Fluid, vorzugweise Wasser,gepumpt bis zum Erreichen eines Überdrucks von bis zu 10 bar. Dabei expandieren die Formkörper 7, bis sie die Leiterstäbe 5 umschließen, wie in Figur 5 wiedergegeben. Alternativ können die Formkörper 7, wie auch die Formkörper 6, mit einem Vorratsgefäss 10 für das Fluid in Verbindung stehen, wobei das ganze System Formkörper - Vorratsgefäss permanent druckbeaufschlagt ist. Beim Zusammensetzen der Formsegmente 2, 3 zu der Form 1 umschliessen die unter Überdruck stehenden Formkörper 6 und 7 die eingesetzten Leiterstäbe 5. Entsprechend dem Volumen der Leiterstäbe 5 wird Fluid aus den Formkörpern 6, 7 in die kommunizierenden Vorratsgefässe verdrängt.

Die Formkörper 6 und 7 bilden also eine Form 1 , deren Innenwand 14 sich an das Profil des eingelegten Leiterstabs 5 anpasst. Das Profil des Leitstabs 5 kann eine beliebige Form aufweisen, wobei die Innenwände 13, 14 der Form 1 sich an jedes Profil anpassen. Aus der Figur 5 ist ersichtlich, dass in expandiertem Zustand keine Lufträume zwischen den Formkörpern 6 und 7 bleiben. Ein Imprägnierfluid wird anschließend von einem Behälter 12 durch mindestens einen Einlassschlauch 9 aus PTFE (Teflon), der möglichst nahe an einem

Leiterstab 5 enden sollte, zu einer Isolierung des Leiterstabs 5 geführt. Stromab des Leiterstabs 5 kann ein Auslass 12 für das Imprägnierfluid angeordnet sein. Die Isolierung kann z.B. ein um den Leiterstab 5 gewickeltes Isolierband sein. Der Strömungspfad des Imprägnierfluids ist durch die Form 1 und die Isolierung definiert. Da der Formkörper 7 mit einem Fluid unter Druck an der Isolierung liegt, strömt das Imprägnierfluid durch die Isolierung, die gleichzeitig von den Formkörpern 6, 7 verdichtet wird. Bei der Imprägnierung der Isolierung wird also nur die Menge von Imprägnierfluid verbraucht, die die Isolierung aufnehmen kann. Der Druckunterschied zwischen dem Imprägnierfluid und dem Fluid in den flexiblen Formkörpern 6, 7 beträgt nicht mehr als 0,5 bar. Vorzugsweise beträgt der Fluiddruck in den Formkörpern 6, 7 zwischen 1 und 10 bar. Nachdem die Isolierung der Leiterstäbe 5 völlig getränkt ist, wird der Oberkörper 3 mittels der Verstelleinrichtung 8 angehoben und über die Schienen 4 zur Seite gefahren, so dass die imprägnierten Leiterstäbe 5 ohne Hinderung entnommen werden können. Vorteilhaft kann eine Trennfolie (nicht dargestellt) zwischen der

Isolierung und der Form 1 verwendet werden, um die Leiterstäbe 5 leicht von den Formkörpern 6, 7 trennen zu können. Zur Verminderung der Verschmutzungsund Verklebungsgefahr besitzen darüber hinaus alle Oberflächen der Innenwände 14 flüssigkeitsabweisende Eigenschaften, verliehen durch eine geeignete Materialauswahl und/oder entsprechende Ausrüstung. Diesem Zwecke dienlich werden die Innenwände 13, 14 vorteilhaft mehrschichtig ausgebildet sein, beispielsweise durch Kombination von Werkstoffen, die die erforderlichen mechanischen Eigenschaften (Elastizität, Zugfestigkeit, Verschleisfestigkeit, ...) und chemischen Eigenschaften (chemische Beständigkeit und Phobie gegenüber Imprägniermittel) in geeigneter weise vereinen.

Vorteilhaft können auch eine Trennwand oder mehrere Trennwände vorgesehen sein, die zwischen den Formkörpern 7 angeordnet sind. Die Trennwände sind derart ausgebildet, um einen Formkörper 7 relativ zu einem Leiterstab 5 zu positionieren.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Insbesondere im Hinblick auf einige bevorzugte Ausführungsbeispiele entnimmt ihr der Fachmann, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen in Gestalt und Einzelheiten gemacht werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung nicht einschränkend sein. Stattdessen soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung den Umfang der Erfindung veranschaulichen, der in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt ist.

Bezugszeichenliste

1. Form

2. unteres Formsegment 3. oberes Formsegment

4. Schienen

5. Leiterstab

6. fluidgefüllter Formkörper zu (2)

7. fluidgefüllter Formkörper zu (3) 8. Verstelleinrichtung

9. Einlassleitung für Imprägniermedium

10. Vorratsgefäss

11. Pumpe

12. Auslassleitung für Imprägniermedium 13. Innenwand der Form 14. Innenwand der Form