DE10132375A1

DE10132375A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines elektrischen Kunststoffisolators

Info

Publication number: DE10132375A1
Application number: DE2001132375
Authority: DE
Inventors: Johann Georg Welz
Original assignee: Trench Germany GmbH
Current assignee: Trench Germany GmbH
Priority date: 2001-07-07
Filing date: 2001-07-07
Publication date: 2003-01-16
Also published as: CN1236900C; WO2003004241A1; CN1491152A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines elektrischen Kunststoffisolators (1), der einen zentral angeordneten Kern bzw. Hohlkern (2) aufweist, sowie eine Vielzahl koaxial um den Kern bzw. Hohlkern (2) herum angeordnete Isolationsschirme (3), von denen mindestens zwei einen unterschiedlichen Außendurchmesser (D¶a¶, D¶b¶) aufweisen. Zur gratfreien Herstellung von Isolationsschirmen unterschiedlichen Durchmessers, weist das Verfahren die Schritte auf: DOLLAR A a) Positionieren einer Gießform (4) an einer vorgegebenen axialen Position um den vertikal angeordneten Kern bzw. Hohlkern (2) herum; b) Befüllen des Formbereichs (7) der Gießform (4) mit einer ersten vorgegebenen Menge (V¶a¶) flüssigen Kuststoffmaterials zur Herstellung eines Isolationsschirms (3a) mit einem ersten vorgegebenen Durchmesser (D¶a¶); c) Aushärtenlassen des Kunststoffmaterials im Formbereich (7) der Gießform (4); d) axiales Verschieben der Gießform (4) relativ zum Kern bzw. Hohlkern (2) nach unten um einen vorgegebenen Verschiebeweg (s); e) Befüllen des Formbereichs (7) der Gießform (4) mit einer zweiten vorgegebenen Menge (V¶b¶) flüssigen Kunststoffmaterials, die von der ersten vorgegebenen Menge (V¶a¶) abweicht, zur Herstellung eines Isolationsschirms (3b) mit dem zweiten vorgegebenen Durchmesser (D¶b¶); f) Aushärtenlassen des Kunststoffmaterials im Formbereich (7) der Gießform (4); g) gegebenenfalls Wiederholen der obigen Schritte zur Anformung weiterer ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines elektrischen Kunststoffisolators, der einen zentral angeordneten Kern bzw. Hohlkern, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff, aufweist, sowie eine Vielzahl koaxial um den Kern bzw. Hohlkern herum angeordneter Isolationsschirme, die in axialer Richtung des Kerns bzw. Hohlkerns versetzt angeordnet sind, von denen mindestens zwei einen unterschiedlichen Außendurchmesser aufweisen.
Kunststoffisolatoren der genannten Art sind beispielsweise aus der DE-OS 26 57 051 und aus der DE-OS 23 47 920 bekannt.
Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 1 dieser Anmeldung wiedergegeben. Der Kunststoffisolator 1 besitzt einen zentralen Kern bzw. Hohlkern 2, an dem koaxial Isolationsschirme 3a, 3b angeordnet sind. Zwecks Verlängerung des Kriechweges befinden sich axial zwischen den Schirmen 3a mit einem großen Durchmesser D_a Schirme mit einem reduzierten Durchmesser D_b. Diese Isolationsschirme 3a, 3b mit großen und mit kleinem Durchmesser wechseln sich dabei ab.
Kunststoffisolatoren gemäß der DE-OS 26 57 051 werden durch einen Spritzgießprozess hergestellt. Dabei werden zwei Formhälften zusammengefahren, die in ihrem Inneren eine Kavität bilden, die der Kontur des zu fertigenden Isolators, einschließlich Schirmen entspricht. Nach dem Einspritzen der Kunststoffmasse und deren Aushärtung werden die beiden Formhälften wieder auseinander gefahren und der fertige Isolator dann entformt.
Nachteilig ist, dass der Isolator an der Trennstelle der beiden Formhälften nicht ohne Grat hergestellt werden kann.
Zur Verhinderung dieses Nachteils ist aus der DE-AS 20 44 179 ein Verfahren, sowie eine zugehörige Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoffisolators mit folgenden Verfahrensschritten bekannt. Dort wird eine oben offene Gießform um einen zentral angeordneten und vertikal positionierten Kern koaxial angeordnet. Die Gießform wird dann durch Eingießen von flüssiger Silikonmasse befüllt. Die Form hat dabei hinsichtlich ihrer Kavität die Kontur, die dem gewünschten Isolationsschirm entspricht. Nach dem Aushärten der Silikonmasse wird die Gießform axial nach unten verfahren, und zwar um den Betrag, der dem gewünschten axialen Abstand zweier Isolationsschirme entspricht. Auf diese Art und Weise werden die einzelnen Isolationsschirme gratfrei gegossen.
Problematisch ist beim Verfahren gemäß der DE-AS 20 44 179 jedoch, dass Kunststoffisolatoren gemäß der DE-OS 26 57 051 oder der DE-OS 23 47 920, also solche mit unterschiedlich großen Schirmdurchmessern nur mit sehr großem konstruktiven Aufwand gefertigt werden könnten. Es wäre nämlich nach der Ausformung eines Schirms die Gießform zu wechseln und durch eine solche zu ersetzen, die für das Gießen eines Schirms mit anderem Durchmesser ausgelegt ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bzw. mit der Kunststoffisolatoren mit unterschiedlichen Schirmdurchmessern mit hoher Qualität, also insbesondere gratfrei, gefertigt werden können, wobei es jedoch gleichzeitig möglich sein soll, diese Isolatoren ohne großen Aufwand und damit wirtschaftlich zu fertigen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß durch folgende Schritte gekennzeichnet:

a) Positionieren einer Gießform an einer vorgegebenen axialen Position um den vertikal angeordneten Kern bzw. Hohlkern herum, an der ein Isolationsschirm mit einem ersten Durchmesser angeformt werden soll, wobei die Gießform eine koaxiale Öffnung, die in einem axial unten liegenden Bereich der Gießform angeordnet ist, sowie einen oben offenen Formbereich zur Ausbildung des Isolationsschirms hat;
b) Befüllen des Formbereichs der Gießform mit einer ersten vorgegebenen Menge flüssigen Kunststoffmaterials, insbesondere Silikonmaterials, zur Herstellung eines Isolationsschirms mit einem ersten vorgegebenen Durchmesser;
c) Aushärtenlassen des Kunststoffmaterials im Formbereich der Gießform;
d) axiales Verschieben der Gießform relativ zum Kern bzw. Hohlkern nach unten um einen vorgegebenen Verschiebeweg zur Anformung eines Isolationsschirms mit einem zweiten Durchmesser, der vom ersten Durchmesser abweicht;
e) Befüllen des Formbereichs der Gießform mit einer zweiten vorgegebenen Menge flüssigen Kunststoffmaterials, insbesondere Silikonmaterials, die von der ersten vorgegebenen Menge abweicht, zur Herstellung eines Isolationsschirms mit dem zweiten vorgegebenen Durchmesser;
f) Aushärtenlassen des Kunststoffmaterials im Formbereich der Gießform;
g) gegebenenfalls Wiederholen der obigen Schritte zur Anformung weiterer Isolationsschirme an den Kern bzw. Hohlkern.

Erfindungsgemäß wird also bei der Fertigung eines Isolationsschirms dessen Durchmesser dadurch bestimmt, dass eine entsprechend zugemessene Menge flüssigen Kunststoffmaterials in die Gießform eingegossen wird. Die Fertigung der einzelnen Isolationsschirme mit unterschiedlichem Durchmesser erfolgt somit mit ein- und derselben Gießform.
Gemäß einer Fortbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Gießform zumindest während der obigen Schritte c) und f) temperiert, insbesondere erwärmt, wird.
Beim Einsatz von Silikon als Kunststoffmaterial erfolgt dabei vorzugsweise eine Erwärmung der Gießform auf mindestens 60°C.
Die Vorrichtung zur Herstellung eines elektrischen Kunststoffisolators gemäß der Erfindung weist eine Gießform zur Herstellung von Isolationsschirmen auf, die koaxial um den vertikal positionierten Kern bzw. Hohlkern angeordnet werden kann. Sie hat einen axial unten liegenden Bereich, der sich um den Kern bzw. Hohlkern herum anlegt, sowie einen axial oben angeordneten Bereich, der sich im Verhältnis zum axial unten liegenden Bereich radial erweitert und der Form des herzustellenden Isolationsschirms angepasst ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Formbereich der Gießform mindestens einen ersten Abschnitt zur Ausformung eines Isolationsschirms mit einem ersten Durchmesser, sowie mindestens einen zweiten Abschnitt zur Ausformung eines Isolationsschirms mit einem zweiten Durchmesser, der sich vom ersten Durchmesser unterscheidet, aufweist.
In vorteilhafter Weise gehen die beiden Formbereiche der Gießform kontinuierlich ineinander über. Im Formbereich der Gießform können Temperierelemente, insbesondere Heizelemente, angeordnet sein.
Damit ergeben sich wesentliche Vorteile bezüglich des vorbekannten Standes der Technik:
Da eine sich koaxial um den Kern bzw. Hohlkern erstreckende Gießform zum Einsatz kommt, ist eine gratfreie Fertigung der einzelnen Isolationsschirme durch Einsatz einer rotationssymmetrischen Gießform möglich.
Durch einfache Dosierung des Kunststoff-Volumens, das für die Fertigung eines einzelnen Schirms eingesetzt wird, ist es möglich, den Durchmesser des Isolationsschirms bei entsprechend zugehöriger Ausbildung des Formbereichs der Gießform festzulegen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch die Seitenansicht eines Kunststoffisolators gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 stellt schematisch den Schnitt durch eine Gießvorrichtung dar, wobei ein Isolationsschirm mit größerem Durchmesser gefertigt wird,
Fig. 3 zeigt dieselbe Darstellung, wie Fig. 2, jedoch bei der Fertigung eines Isolationsschirms mit kleinerem Durchmesser,
Fig. 4 stellt schließlich einen Ausschnitt aus dem Kunststoffisolator gemäß Fig. 1 dar, jedoch auf dem Kopf stehend.
In Fig. 1 ist ein elektrischer Kunststoffisolator 1 zu sehen. Er ist in der Orientierung skizziert, wie er verwendet wird. Er besteht aus einem zentral angeordneten Hohlkern 2, um den herum koaxial Isolationsschirme 3a, 3b angeordnet sind. Die Isolationsschirme 3a, 3b sind dabei jeweils in konstantem Abstand s zueinander angeordnet, der dem axialen Verschiebeweg der nachfolgend beschriebenen Gießform 4 entspricht.
Zur Vergrößerung des Kriechweges sind vorliegend jeweils zwischen zwei Isolationsschirmen 3a mit großem Durchmesser D_a Isolationsschirme 3b mit kleinerem Durchmesser D_b angeordnet.
In Fig. 2 ist wieder der zentral angeordnete Hohlkern 2 des Kunststoffisolators 1 zu sehen, dessen Achse vertikal positioniert ist. Zur Herstellung der einzelnen Isolationsschirme 3a bzw. 3b wird die Gießform 4 eingesetzt. Die Gießform 4 weist eine koaxiale Öffnung 5 auf, die den Hohlkern 2 umgreift.
Die Gießform 4 hat einen axial unten liegenden Bereich 6, der sich im wesentlichen mit der koaxialen Öffnung 5 der Gießform 4 eng um den Hohlkern 2 anlegt. Oberhalb des unteren Bereichs 6 erstreckt sich axial ein oben offener Formbereich 7 der Gießform 4. Dieser Bereich weist die eigentliche Kavität (Formbereich 7) der Gießform 4 auf, die die Form der zu gießenden Isolationsschirme 3a bzw. 3b definiert.
Die Gießform 4 wird mit nicht dargestellten Bewegungselementen bei vertikal angeordnetem Hohlkern 2 abwärts bewegt (siehe Pfeil "s" in Fig. 2). Nachdem Isolationsschirme 3a, 3b gefertigt sind, wird die Gießform 4 um den in Fig. 2 dargestellten axialen Verschiebeweg s nach unten bewegt.
Wie in Fig. 2 zu sehen ist, wird dort gerade mittels der Gießform 4 ein Isolationsschirm 3a mit einem Durchmesser D_a gefertigt. Hierzu wurde in den Formbereich 7 _a zur Ausformung des Isolationsschirms 3a fließfähiger Kunststoff - bevorzugt kommen Silikon oder Epoxidharz zum Einsatz - mit einem Volumen V_a eingegossen. Die sich damit ergebende Füllhöhe ist in Fig. 2 symbolisch dargestellt. Wie zu sehen ist, ist der Formbereich 7 bis zum oberen Ende 8 der Gießform 4 gefüllt worden. Zur Aushärtung des Kunststoffmaterials kann die Gießform 4 temperiert werden. Hierzu wird insbesondere der Formbereich 7 mittels der Temperierelemente 9 auf ca. 60°C aufgeheizt.
Nach der Aushärtung des Kunststoffmaterials ergibt sich damit ein rotationssymmetrisch ausgeformter Isolationsschirm 3a, wie er in Fig. 4 zu sehen ist. In dieser Fig. 4 ist der Kunststoffisolator 1 allerdings auf dem Kopf stehend skizziert, bezogen auf die Orientierung beim Einsatz des Kunststoffisolators 1. Die Darstellung entspricht also der Orientierung bei der Herstellung des Kunststoffisolators 1.
Zur Anformung eine Isolationsschirms 3b mit reduziertem Durchmesser D_b wird die Gießform 4 nach der Aushärtung des Schirms 3a um den axialen Verschiebeweg s vertikal nach unten bewegt. Dieser Vorgang ist in Fig. 3 dargestellt. Jetzt wird erneut flüssiges Kunststoffmaterial in die Gießform 4 gegossen. Allerdings ist das Volumen V_b des Kunststoffmaterials nun so zugemessen, dass sich nur die in Fig. 3 dargestellte Füllstandshöhe ergibt. Der Formbereich 7 ist - wie der Querschnittdarstellung sowohl in Fig. 2 als auch in Fig. 3 entnommen werden kann - so ausgebildet, dass sich jetzt Kunststoffmaterial nur in den Formbereich 7 _b zur Formung eines Schirmes 3b mit reduziertem Durchmesser D_b ergießt. Auf diese Art geformte Isolationsschirme 3b sind wieder in Fig. 4 zu sehen.
Die Kontur des rotationssymmetrisch ausgebildeten Formbereichs 7 der Gießform 4 besteht also aus zwei Abschnitten 7 _a und 7 _b, die jeweils so gearbeitet sind, dass sich die gewünschten Rippenkonturen ergeben. Daß sich dadurch am Übergang von einem Formabschnitt 7 _a zum anderen Formabschnitt 7 _b eine Abstufung 10 (siehe Fig. 4) ergibt, stört nicht. Im Gegenteil verleiht diese Abstufung 10 dem Isolationsschirm 3a mit dem größeren Durchmesser D_a eine höhere Steifigkeit.
Im Ausführungsbeispiel ist dargestellt, wie ein Kunststoffisolator 1 mit Isolationsschirmen 3a, 3b gefertigt wird, die zwei unterschiedliche Durchmesser D_a und D_b aufweisen.
Die Form 4 kann auch so ausgebildet werden, dass am Übergang des Schirmes mit dem Durchmesser D_b zum Schirm mit dem Durchmesser D_a ein kleiner Radius vorgesehen wird.
Genauso eignen sich dieses erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung auch dafür, wenn Isolationsschirme mit mehr als zwei unterschiedlichen Durchmessern hergestellt werden sollen. In die Gießform 4 ist dann ein Formbereich 7 eingearbeitet, der entsprechende weitere Formbereiche als die dargestellten Formbereiche 7a, 7b aufweist.
Die Beheizung der Gießform 4 ist grundsätzlich auch durch Heißluft möglich.
Weiterhin ist es auch möglich, dass zwischen den einzelnen Isolationsschirmen 3a, 3b unterschiedliche Abstände realisiert werden, wenngleich meist eine äquidistante Anordnung dieser Isolationsschirme 3a, 3b vorteilhaft ist. Bezugszeichenliste 1 elektrischer Kunststoffisolator
2 Kern bzw. Hohlkern
3a, 3b Isolationsschirme
4 Gießform
5 koaxiale Öffnung der Gießform
6 axial unten liegender Bereich der Gießform
7 oben offener Formbereich der Gießform
7 _a Formbereich zur Ausformung eines Isolationsschirms 3a mit einem ersten Durchmesser D_a
7 _b Formbereich zur Ausformung eines Isolationsschirms 3b mit einem zweiten Durchmesser D_b
8 oberes Ende der Gießform
9 Temperierelemente
10 Abstufung
D_a Durchmesser des Isolationsschirms 3a
D_b Durchmesser des Isolationsschirms 3b
s axialer Verschiebeweg
V_a Volumen des Kunststoffmaterials zur Herstellung des Isolationsschirms 3a
V_b Volumen des Kunststoffmaterials zur Herstellung des Isolationsschirms 3b

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kunststoffisolators (1), der einen zentral angeordneten Kern bzw Hohlkern (2), insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff, aufweist, sowie eine Vielzahl koaxial um den Kern bzw. Hohlkern (2) herum angeordneter Isolationsschirme (3a, 3b), die in axialer Richtung des Kerns bzw. Hohlkerns (2) versetzt angeordnet sind, von denen mindestens zwei einen unterschiedlichen Außendurchmesser (D_a, D_b) aufweisen, wobei dieses Verfahren die Schritte aufweist:

a) Positionieren einer Gießform (4) an einer vorgegebenen axialen Position um den vertikal angeordneten Kern bzw. Hohlkern (2) herum, an der ein Isolationsschirm (3a) mit einem ersten Durchmesser (D_a) angeformt werden soll, wobei die Gießform (4) eine koaxiale Öffnung (5), die in einem axial unten liegenden Bereich (6) der Gießform (4) angeordnet ist, sowie einen oben offenen Formbereich (7) zur Ausbildung der Isolationsschirme (3a, 3b) aufweist;

b) Befüllen des Formbereichs (7) der Gießform (4) mit einer ersten vorgegebenen Menge (V_a) flüssigen Kunststoffmaterials, insbesondere Silikonmaterials, zur Herstellung eines Isolationsschirms (3a) mit einem ersten vorgegebenen Durchmesser (D_a);

c) Aushärtenlassen des Kunststoffmaterials im Formbereich (7) der Gießform (4);

d) axiales Verschieben der Gießform (4) relativ zum Kern bzw. Hohlkern (2) nach unten um einen vorgegebenen Verschiebeweg (s) zur Anformung eines Isolationsschirms (3b) mit einem zweiten Durchmesser (D_b), der vom ersten Durchmesser (D_a) abweicht;

e) Befüllen des Formbereichs (7) der Gießform (4) mit einer zweiten vorgegebenen Menge (V_b) flüssigen Kunststoffmaterials, insbesondere Silikonmaterials, die von der ersten vorgegebenen Menge (V_a) abweicht, zur Herstellung eines Isolationsschirms (3b) mit dem zweiten vorgegebenen Durchmesser (D_b);

f) Aushärtenlassen des Kunststoffmaterials im Formbereich (7) der Gießform (4);

g) gegebenenfalls Wiederholen der obigen Schritte zur Anformung weiterer Isolationsschirmen (3a, 3b) an den Kern bzw. Hohlkern (2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (4) zumindest während der Schritte c) und f) gemäß Anspruch 1 temperiert, insbesondere erwärmt, wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz von Silikon als Kunststoffmaterial eine Erwärmung der Gießform (4) auf mindestens 60°C erfolgt.

4. Vorrichtung zur Herstellung eines elektrischen Kunststoffisolators (1), insbesondere nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die eine Gießform (4) zur Herstellung von Isolationsschirmen (3a, 3b) aufweist, die koaxial um einen vertikal positionierten Kern bzw. Hohlkern (2) angeordnet werden kann und die einen axial unten liegenden Bereich (6) aufweist, der sich um den Kern bzw. Hohlkern (2) herum anlegt, sowie einen axial oben angeordneten Bereich (7) aufweist, der sich im Verhältnis zum axial unten liegenden Bereich (6) radial erweitert und der Form des herzustellenden Isolationsschirms (3a, 3b) angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Formbereich (7) der Gießform (4) mindestens einen ersten Abschnitt (7 _a) zur Ausformung eines Isolationsschirms (3a) mit einem ersten Durchmesser (D_a), sowie mindestens einen zweiten Abschnitt (7 _b) zur Ausformung eines Isolationsschirms (3b) mit einem zweiten Durchmesser (D_b), der sich vom ersten Durchmesser (D_a) unterscheidet, aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Formbereiche (7 _a, 7 _b) der Gießform (4) kontinuierlich ineinander übergehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Formbereich (7) der Gießform (4) Temperierelemente (9), insbesondere Heizelemente, angeordnet sind.