AT507991A1

AT507991A1 - Abspannisolator

Info

Publication number: AT507991A1
Application number: AT3662009A
Authority: AT
Inventors: Karl Dr Vorlicek; Heinz Dr Purkarthofer; Gerald Wildhager
Original assignee: Kuvag Kunststoffverarbeitungs
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2010-09-15
Also published as: AT507991B1

Description

Abspannisolator

Abspannisolatoren oder Schlingenisolatoren werden in der Bahntechnik oder in allgemeinen energietechnischen Anwendungen eingesetzt, um die Stromleitungen von den tragenden Aufhängungsseilen zu isolieren. Die Aufhängungsseile oder Spannseile sind an Trägem oder Bauwerksmauern befestigt, nehmen die statische Last der Stromeiter bzw. Oberleitungen auf und sorgen für den gewünschten örtlichen Verlauf der Leiter.

Die Abspannisolatoren werden an deren Enden meist mit metallischen Verstärkungsösen versehen, durch welche das Tragseil bzw. der Stromleiter durchgeführt und an ihnen gespannt werden. Die Abspannisolatoren werden meist aus glasfaserverstärkten Kunststoffen hergestellt. Dabei werden mit Epoxydharz imprägnierten Glasfaserfaden auf eine entsprechende Vorrichtung oder um eine aussen offene Form gewickelt. Anschliessend werden die Schlingen geliert bzw. die Vernetzungsreaktion der Epoxykomponenten bis zum Gelierzustand vorangetrieben. Dann werden die Isolatoren von der Wickelvorrichtung abgenommen und bis zur vollständigen Vernetzung - gegebenenfalls unter Temperatureinwirkung - gehärtet.

Die Verstärkungsösen werden entweder im Nachhinein auf den solcherart hergestellten Isolierkörper aufgepresst oder die Glasfaserfäden werden bereits beim Wickelvorgang um die Ösen gewickelt, wobei zweckmässige Vorrichtungen oder Ausnehmungen in der Form die Ösen zueinander positionieren und den Schiingenstrang spannen.

Die prinzipielle Herstellung ist in Figur 1 dargestellt; daraus ist ersichtlich, dass die Glasfaserfaden (1) in Längsrichtung des Abspannisolators verlaufen. Da auf Grund der Glasfaserfaden zwischen den einzelnen Fäden an der Oberfläche des Abspannisolators kleine und kleinste Längskanäle unvermeidlich sind, können sich Feuchtigkeit, Schmutz und Niederschlag in diesen Oberflächenkanälen ablagern. Dadurch werden die Isolationseigenschaften des Isolationskörpers (3) zwischen den Ringösen (2), die im Allgemeinen unterschiedliches elektrisches Potential aufweisen, verringert. Dies tritt vor allem bei Freiluftanwendungen auf, wobei der Isolator auch Belastungen durch UV- Licht ausgesetzt ist.

Speziell bei Gleichspannungsanwendungen können durch Niederschlag und Verunreinigung begünstigte elektrolytische Korrosion den Isolationskörper weiter schwächen und diesen altern.

Um den zeitlichen Abfall der Isolationseigenschaften vorzubeugen, werden dem Stand der Technik entsprechend, verschiedene Massnahmen ergriffen.

Beispielsweise wird der Isolator wird nach dem Härten ein- oder mehrmals mit UVgeständigem Lack beschichtet, um die Längskanäle möglichst gut zu verschliessen.

Alternativ oder zusätzlich kann man den Isolator ganz oder teilweise mit Silikon umspritzen, wie dies bei so genannten Composite-Isolatoren üblich ist. Bei diesem Verfahren werden durch den umspritzten Silikonkörper gleichzeitig die Kriechwege zwischen den Montageösen (oder ganz allgemein zwischen dessen Enden) vergrössert, ohne die Länge des Isolators erhöhen zu müssen.

Zum Umspritzen des Abspannisolators muss jener in eine Form eingelegt werden, die entsprechend abgedichtet ist, sodass das hochviskose Silikon nicht aus der Form austreten kann. Die Enden des Abspannisolators und die Ösen ragen im Allgemeinen aus der Form und werden nicht umspritzt. Dies ist problematisch, da das hochviskose Silikon einen hohen Spritzdruck benötigt, um ausreichend fliessfahig zu sein. Andererseits weisen die gewickelten Faserkerne neben der erwähnten Oberflächen-Längsrillen immer eine bestimmte Dicken-, Form-, und Positionstoleranz auf, sodass die geforderte Abdichtung der Form bei den hohen Spritz-/ Giessdrücken schwierig zu erzielen ist.

Giessharzverlust durch Undichtigkeiten fuhren entweder zu defekten Bauteilen oder zumindest zur zeitintensiven Nacharbeit des Abspannisolators.

Ziel der Erfindung ist es, die Isolationseigenschaften eines Abspannisolators nach Figur 1 zu verbessern und gleichzeitig ein Verfahren vorzuschlagen, das dessen Herstellung wesentlich vereinfacht, sodass eine rationelle Massenproduktion ermöglicht wird.

Nach dem erfindungsgemässen Vorschlag wird unter Bezug auf Figur 2 der bereits imprägnierte Isolierkörper bzw. der Faserkern (3) mit oder ohne Ösen (2) mit einem vorzugsweise vorgefüllten Epoxydharzsystem in einer Form umgössen, sodass durch den solcherart gebildeten Rippenkörper (4) die elektrische Kriechstrecke zwischen dessen Enden vergrössert und die feinen, oberflächlichen Spalten zwischen den Glasfaden geschlossen werden. Das vorgefüllte Epoxydharz besteht aus Harz, Härter, Füllstoff und Additiven. Dieses weist gegenüber den üblicherweise eingesetzten Silikonen eine deutlich niedrigere Viskosität auf, sodass das Umgiessen der Längsstege des Faserkernes bei Druckwerten kleiner als 6 bar erfolgen kann.

Somit können nach Figur 4 in der Form (6) auch elastische Abdichtungselemente (7) eingesetzt werden, welche die Positions- und Lagetoleranzen des Faserwickelkörpers ausgleichen können und dennoch eine zuverlässige Abdichtung und damit einen qualitativ hochwertigen Füllvorgang der Formkavität gewährleisten. Die Kavität wird zweckmässigerweise mit zylindrischer (bzw. leicht konischer) Gestalt und mit mehreren, den Kriechweg verlängernden Rippen ausgeführt. Natürlich kann der Wickelkörper des Abspannisolators auch vollständig umgössen werden. Bei gegebener niedriger Viskosität des Epoxy- Vergusssystems ist es auch denkbar, die Imprägnierung und den Verguss in einem gemeinsamen Vorgang in einer entsprechend gestalteten Form vorzunehmen, in welche der unimprägnierte Glaswickelkörper eingebracht wird.

Für den Umguss des Faserwickelkörpers werden in der vorliegenden Freiluftanwendung vorzugsweise UV-beständige cycloaliphatische Epoxydharzsysteme, gegebenenfalls in Kombination mit silanisiertem Quarzmehl, eingesetzt. Noch bessere Isolationseigenschaften können mit hydrophoben, cycloaliphatischen Epoxydharzen erzielt werden, wobei durch Hydrophobie- und Hydrophobietransfereffekte auch bei starker Oberflächenverschmutzung langfristig gute Isolationseigenschaften aufrecht erhalten werden. Epoxyharze haben gegenüber Silikonen auch eine höhere Beschädigungs-Resistenz gegen "bird picking".

Sollte der Faserwickelkörper auf eine Form gewickelt werden, wird diese Form zum leichteren Ablösen des Wickelkörpers von der Form mit Trennmittel eingelassen. Für gute Haftung der nachfolgend aufgebrachten Schichten müssen Silikonreste entweder zuvor entfernt werden oder entsprechend gut haftende Materialien aufgebracht werden. Diese ausserordentlich guten Hafteigenschaften werden beispielsweise von flexiblen, UVbeständigen, cycloaliphatischen und hydrophoben Epoxyharzen - so genannten flexiblen HCep Epoxyden - der Firma Huntsman, gewährleistet. Unter Verwendung dieser Giessharzkomponenten wird die ansonsten nötige Reinigung zur Beseitigung von Trennmittelrückständen am zu umgiessenden Faserwickelkörper entbehrlich oder zumindest erheblich reduziert.

Der Umguss des Faserwickelkörpers kann entweder nach dem automatischen DruckgelierVerfahren erfolgen, vorzugsweise in Formen mit mehreren Kavitäten, unter/ oder auch unter Vakuumeinwirkung. Weiters ist die Herstellung des Umgusskörpers mit oben beschriebenen Epoxyden, aber in Kombination mit Kalthärtern anstelle der üblichen heisshärtenden Anhydride denkbar.

Die Aufgabenstellung kann alternativ gemäss Figur 3 auch mit isolierenden Rippenkörperhälften (5) gelöst werden. Diese werden mit dem imprägnierten Kern des Abspannisolators vorzugsweise geklebt. Die Rippenkörperhälften vergrössern den Kriechweg bzw. die Isolationsstrecke, ein allenfalls verwendete Klebstoff zwischen Kern und den Rippenhälften verschliesst die feinen oberflächlichen Längskanäle und verhindert somit elektrische Leitung zwischen den Ösen durch Feuchtigkeit in jenen Längskanälen. Ebenso werden dadurch Feldüberhöhungen durch Lufteinschlüssen vermieden. Die Rippenhälften (4) können aber auch mittels Kunststoffschrauben miteinander verschraubt werden und mit dem Faserkern eine Klemmverbindung eingehen.

Ohne Klebstoffapplikation wird vorzugsweise ein weiches Material für die Rippenkörperhälften gewählt, das die oberflächlichen Längskanäle des Faserkernes zuverlässig abdichtet. Die Rippenkörperhälften (5) sind werden vorzugsweise aus Epoxyd oder Silikon hergestellt.

Der erfindungsgemässe Vorschlag umfasst nicht nur Abspannisolatoren, sondern auch Hohlisolatoren und kann für alle ähnlichen Anwendungen herangezogen werden, wo ein (mechanisch beanspruchter, faserverstärkter) Kern mit Epoxydharzen anstelle des bisher üblichen Silikons umgössen wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Enden des bereits imprägnierten Faserkernes (3) vorzugsweise halbschalenförmige Rippenkörper (5) angebracht werden, die mit dem Faserkemstegen und untereinander verklebt werden, sodass die Faserkemstege von den Rippenkörpem (in Längsrichtung) zumindest teilweise und radial vollständig umschlossen sind.

1. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolator, dadurch gekennzeichnet, dass der zuvor mit Epoxydharz imprägnierte Faserkern an den Längsstegen mit Epoxydharz umgössen wird, wobei der gebildete Giesskörper den Fasersteg in Längsrichtung zumindest teilweise und radial vollständig umschliesst und in Form mehrerer hintereinander geschaltener Rippensegmente ausgeführt wird

2. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenkörperhälften (5) mittels Kunststoffschrauben untereinander verschraubt werden, wobei die Abdichtung zwischen Rippenkörperhälften zueinander sowie zum Faserkem durch ein Dichtmittel, Klebstoff oder Flächenpressung erfolgt.

2. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Rippensegmente unterschiedlichen oder gleichen Durchmesser aufweisen.

3. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenkörper (5) aus Epoxyd, Silikon oder sonstigen isolierenden Materialien erfolgt.

3. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umguss des Faserwickelköpers mit einem cycloaliphatischen Epoxydharzsystm erfolgt, dem vorzugsweise silanisiertes Quarzmehl beigefügt wurde.

4. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach den Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenkörper (5) aus cycloaliphaischem Epoxyharz, vorzugsweise jedoch aus cycloaliphatischem imd hydrophobem Epoxyharz - also mittels sogenannten HCEP hergestellt wird, dem vorzugsweise silanisiertes Quarzmehl beigemengt ist.

4. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Umguss mit einem hydrophoben, cycloaliphatischen Epoxyharzsystem erfolgt.

5. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach den Ansprüchen 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass der Umguss mit flexiblen, hydrophoben Epoxydharzsystemen- so genannten flexiblen H-CEP Epoxy-Harzsystemen erfolgt.

6. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Umguss des Faserwickelkörpers mittels des automatischen Druckgelierverfahrens erfolgt.

7. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Umguss des Faserwickelkörpers mittels Vakuumgussverfahren oder einer Kombination von Druckgelier- und Vakuumgussverfahren realisiert wird.

8. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umguss des Faserwickelkörpers mittels kalthärtender Epoxyharzsysteme realisiert wird.

9. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht imprägnierte Faserwickelkern in einer Form mit Epoydharzen umgössen wird, wobei in einem einzigen Fertigungsschritt die Fasern imprägniert werden und gleichzeitig ein Kriechweg verlängernder, rippenformiger Isolationskörper zwischen dessen Enden hergestellt wird, der den Faserwickelkern zumindest über einen Teil seiner Länge an dessen Umfang umschliesst und dessen Abmessungen radial überragt.

10. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verguss nach dem Druckgelierverfahren und/ oder Vakuumgussverfahren hergestellt wird.

11. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Enden des bereits imprägnierten Faserkernes vorzugsweise halbschalenf[delta]rmige Rippenkörper angebracht werden, die mit dem Faserkernstegen und untereinander verklebt werden, sodass die Faserkernstege von den Rippenkörpern (in Längsrichtung) zumindest teilweise und radial vollständig umschlossen sind.

12. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenkörperhälften mittels Kunststoffschrauben untereinander verschraubt werden, wobei die Abdichtung zwischen Rippenkörperhälften zueinander sowie zum Faserkern durch ein Dichtmittel, Klebstoff oder Flächenpressung erfolgt.

13. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenkörper aus Epoxyd, Silikon oder sonstigen isolierenden Materialien erfolgt.

Patentansprüche :

5. Verfahren zur Herstellung von Abspannisolatoren nach den Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenkörper (5) im automatischen Druckgelierverfahren hergestellt werden.