<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft einen elektrisch isolierenden Bauteil wie einen Hochspannungsisolator bestehend aus einem Körper, gegebenenfalls einem langgestreckten Körper, aus elektrisch isolierendem Material, an dem insbesondere an seinen Enden Armaturen anzubringen oder angebracht sind, zwischen denen im Betrieb eine elektrische Hochspannung auftritt, und der einen einen gegebenenfalls langgestreckten Kemteil aufweist, welcher zumindest über den grössten Teil seiner Oberfläche mit einer dünnen Oberflächenschicht aus einem polymeren fluorhaltigen Kohlenwasserstoff versehen ist. Sie betrifft ferner ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils.
Ein elektrisch isolierender Bauteil der obengenannten Art ist aus der FR-PS 2 392 477 bekannt, die einen Hochspannungsisolator mit einem Kernteil aus Hartglas beschreibt, dem in zwei Verfahrensschritten eine feine Dispersion aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) bei etwa 400 C unter Bildung einer PTFE-Schicht aufgebracht wird. Dieser bekannte Hochspannungsisolator hat aufgrund seiner PTFE-Oberflächenschicht eine schmutzabweisende Oberfläche, wodurch eine Ablagerung von Schmutz und eine damit verbundene erhöhte Gefahr des Auftretens von Entladungen, wie Funken- oder Lichtbogenentladungen, entlang der Isolatoroberfläche, die zu ihrer Beschädigung führen könnte, weitgehend vermieden wird.
Die in der genannten FR-PS beschriebene Art des Aufbringens der PTFE-Oberflächenschicht auf den IsolatorKernteil ist aber relativ aufwendig und schränkt ausserdem wegen den dabei auftretenden hohen Temperaturen von etwa 400 C die Auswahl der für den Kernteil einzusetzenden Materialien wesentlich ein.
Der Erfindung liegt nun zunächst die Aufgabe zugrunde, einen elektrisch isolierenden Bauteil der eingangs der Beschreibung genannten Art anzugeben, der eine hohe mechanische Festigkeit aufweist und der in seiner Herstellung weniger aufwendig ist als der aus der genannten FR-PS bekannte Bauteil.
Diese Aufgabe wird in dem erfindungsgemässen Bauteil gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kernteil aus einem faserverstärkten duromeren Kunststoff besteht und dass die Oberflächenschicht aus einer oder mehreren an der Oberfläche des Kemteils gegebenenfalls durch Klebung aufgebrachten Folie (n) besteht und eine Dicke zwischen 0, 05 und 2, 0 mm, insbesondere aber zwischen 0, 1 und 0, 6 mm aufweist.
Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung besteht die Oberflächenschicht vorteilhaft aus Polytetrafluoräthylen oder einem fluorierten Äthylen-Propylen-Copolymer.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemässe Bauteil dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil aus einem faserverstärkten Epoxydharz besteht.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Kernteil einen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Kanten auf.
Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kernteil durch ein platten-oder streifenförmiges faserverstärktes Kunststofflaminat gebildet.
In noch einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemässe Bauteil dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbereiche des Kemteils, an dem die spannungsführenden Armaturen anzubringen oder angebracht sind, von der Oberflächenschicht nicht bedeckt sind.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in den Fugen zwischen den Rändern der aufgebrachten Oberflächenschicht und dem Kernteil eine Schicht einer wasserabweisenden Dichtungsmasse angebracht. Dabei kann diese Dichtungsmasse vorteilhaft eine Masse auf Basis einer Siliconverbindung sein.
In einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Bereich der Bauteiloberfläche zu beiden Seiten der Ränder der Oberflächenschicht mit einer Schutzlackschicht versehen.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Bauteils anzugeben.
Diese Aufgabe ist in dem erfindungsgemässen Verfahren gelöst, das gekennzeichnet ist, dass zunächst der Kernteil hergestellt wird, dass danach eine schlauchförmige Schrumpffolie aus einem polymeren fluorhaltigen Kohlenwasserstoff über den Kernteil gezogen und anschliessend durch eine Hitzebehandlung auf die Oberfläche des Kemteils aufgeschrumpft wird. Dabei kann vorteilhaft bei oder nach dem Aufschrumpfen der Schrumpffolie diese durch mechanischen Druck gegen die Oberfläche des Kernteils gepresst werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ist die eingesetzte Schrumpffolie zumindest an ihrer Innenseiten zur Verbesserung ihrer Verklebbarkeit geätzt.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil vor dem Aufschrumpfen der Schrumpffolie zumindest über einen Teil seiner Oberfläche mit einem Bindemittel beschichtet wird, das nach dem Aufschrumpfen zum Erstarren oder Aushärten gebracht wird.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem Aufschrumpfen der Schrumpffolie zumindest auf diejenigen Oberflächenbereiche des langgestreckten Kernteils, auf welche später die Endbereiche der Schrumpffolie anliegen, eine Schicht einer wasserabweisenden Dichtungsmasse aufgebracht.
Nach einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Schrumpffolie an Randbereichen ihrer Aussenseite zur Verbesserung ihrer Verklebbarkeit geätzt und ein Bereich der Bauteiloberfläche zu beiden Seiten der Ränder der aufgebrachten Schrumpffolie einschliesslich der genannten geätzten Randbereiche der Schrumpffolie mit einer Schutzlackschicht versehen wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren, die vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemässen Bauteils illustrieren, näher erläutert.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
5 den Querschnitt bzw. eine vergrösserte Querschnittsdarstellung einer anderen Realisierung eines Hochspannungsisolators.
Der Bauteil (1) weist einen langgestreckten Kernteil (2) aus glasfaserverstärktem Epoxydharz in Form eines Profilstabes mit etwa rechteckigem Querschnitt und abgerundeten Kanten auf (siehe Figuren 1 bzw. 3). Dieser Kernteil (2) ist bis auf Bereiche (3) in der Nähe der Kernteil-Enden (4), welche freibleiben - mit einer z. B. 0, 4 mm dicken Oberflächenschicht (5) aus Polytetrafluoräthylen versehen.
Da das Bauteil (1) in Bezug auf seine beiden Endbereiche symmetrisch aufgebaut ist, zeigen die Teildarstellungen gemäss den Figuren 1 und 2 der Einfachheit halber nur einen der beiden Endbereiche des Bauteils (1). Der Kernteil (2) ist an seinen Enden (3) jeweils in der schlitzförmigen Ausnehmung (6) einer Meta11armatur (7) aufgenommen und mit dieser durch Schraubenbolzen (8) verbunden. Zwischen den beiden Metal1armaturen (7) herrscht im Betrieb dann gewöhnlich die zu isolierende Hochspannung. Die Bauteil-Endbereiche sind schliesslich mit einer durch (9) angedeuteten Schutzlackschicht auf Basis von PVC versehen, welche auch die Endbereiche (10) der Oberflächenschicht (5) bedecken.
Zur Herstellung des vorstehend beschriebenen Bauteils (1) wird vorteilhaft wie folgt vorgegangen :
Der den Kernteil (2) bildenden Profilstab wird z. B. aus einem Laminatplattenstreifen aus glasgewebeverstärktem Epoxydharz durch Fräsen der Kantenrundungen (siehe Fig. 3) hergestellt. Zum Anbringen der Oberflächenschicht (5) wird eine etwa 0, 4 mm dicke Schrumpffolie aus Polytetrafluoräthylen vorbereitet, deren Umfang um etwa 10 bis 50 % grösser ist als der Umfang des Kemteils (2) und die eine Länge gleich der Kernteil-Länge abzüglich der doppelten Länge des Bereiches (3) hat.
Dieses Schrumpffolienschlauchstück wird nun an seinen beiden Enden durch Eintauchen in eine Ätzflüssigkeit geätzt, wodurch die Folienoberfläche an der Innen- und Aussenseite über eine Länge (a) durch chemische Veränderung der Folienoberflächenstruktur besser verklebbar gemacht wird. Das Schrumpffolien-Schlauchstück wird nun auf den Kernteil (2) aufgeschoben und das Ganze danach in einem Vakuumofen auf eine Temperatur von etwa 300 C gebracht, bei der das Schlauchstück auf die Oberfläche des Kernteils (2) aufschrumpft.
Nach Montage der Metallarmaturen (7) werden die Endbereiche des so hergestellten Bauteils jeweils durch ein Tauchverfahren mit einer Schutzlackschicht (9) versehen, die auch an den Endbereichen (10) der Oberflächenschicht (5), welche aus den geätzten Endbereichen der Schrumpffolie gebildet wurden, gut haftet und damit ein Eindringen von Feuchtigkeit zwischen dem Kernteil (2) und der Oberflächenschicht (5) verhindert.
Die nunmehr aus Polytetrafluoräthylen bestehende Oberfläche des Bauteils (1) wird nun durch Wasser nicht benetzt und ist extrem schmutzabweisend. Stabile oberflächig Schmutzschichten können sich daher nicht oder nur unter besonders ungünstigen Bedingungen ausbilden. Die bei Anlegen einer Hochspannung an der BauteilOberfläche auftretenden Kriechströme sind daher meist sehr niedrig und es kommt bei richtiger Dimensionierung des Bauteils kaum zu Entladungserscheinungen, die zu einer Veränderung der Bauteil-Oberfläche führen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsweg des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Schrumpffolie in einem Vakuumofen auf den Kernteil (1) aufgeschrumpft. Es kann nun gemäss einer vorteilhaften Verfahrensvariante zweckmässig sein, bei oder nach dem Aufschrumpfen z. B. mittels eines an der Schrumpffolienoberfläche anliegenden Drucksackes die Schrumpffolie bis zu ihrem Abkühlen gegen die Kemteiloberfläche zu pressen und so praktisch jeden Lufteinschluss in der Fuge zwischen Schrumpffolie und Kernteiloberfläche zu vermeiden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante wird die Schrumpffolie mit der Kernteiloberfläche durch Verklebung verbunden. Dazu wird der Kernteil zunächst über denjenigen Teil seiner Oberfläche, auf welcher die Schrumpffolie aus Polytetrafluoräthylen aufgebracht werden soll, z. B. mit einem Bindemittel auf Epoxydharzbasis beschichtet und danach das Schrumpffolien-Schlauchstück, das an seiner gesamten Innenseite durch Ätzen verklebbar gemacht wurde, auf den mit Bindemittel beschichteten Kernteil aufgeschrumpft, wonach man die Schrumpffolie mit Hilfe eines Drucksackes so lange gegen die Kernteil-Oberfläche gepresst hält, bis das Bindemittel ausgehärtet ist.
Bei dieser Verfahrensvariante wird sichergestellt, dass in der Fuge zwischen Schrumpffolie und Kernteiloberfläche keine Luft- oder Gaseinschlüsse verbleiben und sich auch nachträglich, z.
B. durch Diffusion, nicht mehr ansammeln können.
Bei dem erfindungsgemässen Bauteil kann in der Fuge zwischen der Kernteil-Oberfläche und der vorteilhaft in Form einer Schrumpffolie aufgebrachten Oberflächenschicht, anstatt eines Bindemittels eine Dichtungsmasse z.
B. eine auf Basis einer Siliconverbindung, vorgesehen werden, wobei ein Austritt der Dichtungsmasse, z. B. durch eine Schutzlackschicht, verhindert wird, welche die Ränder der die Oberflächenschicht (5) bildenden Schrumpffolie abdeckt.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich übrigens - wie man leicht einsieht-auch für Fälle, in denen der Kernteil, auf dem das Schrumpffolien-Schlauchstück aufgeschrumpft werden soll, einen Querschnitt aufweist, der in der Kernteil-Längserstreckung variiert.
Der erfindungsgemässe Bauteil kann nun auch auf andere Weise als durch das erfindungsgemässe Verfahren hergestellt werden. In einer vorteilhaften Realisierung des erfindungsgemässen Bauteils wird anstatt des mit einer Schrumpffolie versehenen Kemteils (1) - wie in Fig. 4 im Querschnitt dargestellt - ein Kernteil (11) in Form eines Profilstabes mit rechteckigem Querschnitt eingesetzt, der an seinen vier Seitenflächen mit Folien (12
<Desc/Clms Page number 3>
bzw. 13) aus Polytetrafluoräthylen beschichtet ist. Zur Herstellung des Profilstabes geht man von einer Schichtpressstoffplatte aus, die durch Heissverpressen von mit Epoxydharz imprägnierten Glasfasergeweben mit Aussenschichten aus einseitig durch Ätzen klebefreudig gemachten Polytetrafluoräthylenfolien (12) hergestellt wurde.
Eine Leiste (14) aus einer solchen Schichtpressstoffplatte wird darauf an ihren beiden Kantenflächen mit einer Folie (13) derselben Art wie die Folien (12) mit Hilfe eines Epoxydharzklebers verklebt. Da wegen der schlechten Verklebbarkeit der Kantenflächen der Folien (12) sich diese mit den Folien (13) nicht gut verbinden, können die Kanten des Kernteils (11) - wie in Fig. 5 in vergrössertem Massstab an einer der Bauteilkanten angedeutet ist-mit einer Fase (15) versehen werden.
PATENTANSPRÜCHE 1. Elektrisch isolierender Bauteil, wie Hochspannungsisolator, bestehend aus einem Körper, gegebenenfalls einen langgestreckten Körper, aus insbesondere an seinen Enden elektrisch isolierendem Material, an dem insbesondere an seinen Enden Armaturen anzubringen oder angebracht sind, zwischen denen im Betrieb eine elektrische Hochspannung auftritt und der einen gegebenenfalls langgestreckten Kernteil aufweist, welcher zumindest über den grössten Teil seiner Oberfläche mit einer dünnen Oberflächenschicht aus einem polymeren fluorhaltigen Kohlenwasserstoff versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kemteil aus einem faserverstärkten duromeren Kunststoff besteht und dass die Oberflächenschicht aus einer oder mehreren an der Oberfläche des Kemteils (2, 11) gegebenenfalls durch Klebung aufgebrachten Folie (n) (5,
12,13) besteht, und eine Dicke zwischen 0, 05 und 2, 0 mm, insbesondere aber zwischen 0, 1 und 0, 6 mm aufweist.