DE102009039454B4

DE102009039454B4 - Isolierschlauch

Info

Publication number: DE102009039454B4
Application number: DE102009039454.0A
Authority: DE
Inventors: Dr. Klaussner Bernhard; Irene Olbrich; Joachim Risse; Klaus Schäfer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2018-06-28
Anticipated expiration: 2029-09-01
Also published as: DE102009039454A8; DE102009039454A1

Abstract

Isolierschlauch (10), bestehend aus einem elektrisch isolierenden Grundmaterial, in welches Nanoteilchen (12) und/ oder Nanoplättchen (14) eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in den Isolierschlauch (10) Nanoteilchen (12) aus einem Lithopon und/oder aus Aluminiumnitrid eingebettet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Isolierschlauch.
Isolierschläuche sind in der Technik weit verbreitet. Üblicherweise werden sie über einen elektrischen Leiter gestülpt, um diesen zu isolieren. Dies gilt insbesondere dann, wenn die gesamte leitende Verbindung isoliert sein soll, der Leiter an sich bereits mit einer gesonderten Isolierung versehen ist, die Isolierung an Anschlussenden des Leiters aber nicht vorhanden beziehungsweise entfernt ist und nach Anschließen des Leiters an einem anderen Leiter im Anschlussbereich eine Isolierung zur Verfügung stehen soll. Manche solche Isolierschläuche sind als sogenannte Schrumpfschläuche ausgebildet. Das Grundmaterial, aus dem Isolierschläuche bestehen, ist typischerweise ein Elastomer, es umfasst zum Beispiel Silikon, Polyurethan oder (auch) Acryl. Zusätzlich kann ein Geflecht vorgesehen sein, welches verstärkend wirkt.
Insbesondere beim Einsatz in elektrischen Maschinen, in denen hohe Spannungen zwischen unterschiedlichen Leitern anliegen, bestehen erhöhte Anforderungen an die Isolierung der Leiter, auch an ihren Anschlussenden. Es soll nur bis zu einem gewissen Maß in Kauf genommen werden, dass sich hohe Potenzialunterschiede zwischen der Isolierung und deren Umgebung ergeben. Solche Potenzialunterschiede sorgen für Teilentladungen. Solche Potenzialunterschiede können nicht völlig ausgeschlossen werden. Daher ist es notwendig, dass das Material für die Isolierungen dauerhaft beständig ist, auch wenn Teilentladungen auftreten.
Zu diesem Zweck werden bisher relativ hohe Wandstärken für Isolierschläuche verwendet oder Isolierschläuche mit einer zusätzlichen Isolationsschicht, in der Glimmer verwendet ist. Nanoteilchen sind Partikel, die in einer Richtung eine Länge von höchstens 100 nm aufweisen, z.B. als Kugeln mit einem Durchmesser von höchstens 100 nm ausgebildet sind. Nanoplättchen sind kleine plattenförmige Strukturen, die ebenfalls höchstens eine Ausdehnung von 100 nm haben.
Nanoteilchen und Nanoplättchen haben in letzter Zeit vielfältige Anwendungen gefunden. Die Technologie zu ihrer Herstellung ist ausreichend gut entwickelt. Es ist bekannt, Materialien mit Nanoteilchen oder Nanoplättchen zu vermischen, Nanoteilchen oder Nanoplättchen also in ein Grundmaterial einzubetten. Techniken, wie eine solche Einbettung erfolgt, sind in den letzten Jahren entwickelt worden. Je nach Nanoteilchen beziehungsweise Nanoplättchen und der Art ihrer Einbindung, und auch je nach dem Grundmaterial, in das sie eingebettet sind, lassen sich die Eigenschaften des Grundmaterials auf unterschiedliche Art und Weise ändern.
Da bisher bei der Bereitstellung von Isolierschläuchen in Vorrichtungen, in denen Teilentladungen auftreten können, erhöhte Aufwendungen getroffen wurden (hohe Wandstärken, zusätzliche Isolationsschicht), wäre es wünschenswert, wenn die Bereitstellung eines dauerhaft teilentladungsbeständigen Isolierschlauchs erleichtert wäre. Es ist also Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen für Daueranwendungen, bei denen Teilentladungen auftreten können, geeigneten und bei diesen beständigen Isolierschlauch bereitzustellen.
Die DE 601 15 535 T2 beschreibt ein Nanokomposit aus einem verbrückten Ton sowie ein Kabel, welches dieses Komposit enthält. Der verbrückte Ton ist ein Schichtsilikat, und dieses Material wird in eine organische Matrix, z.B. ein Elastomer, Silikon, Polyurethan etc. eingebettet. Ein Mantel eines Kabels ist auf einem so gebildeten Nanoverbundstoff gebildet.
Die DE 101 24 755 A1 offenbart Polymerzusammensetzungen mit einem Grundpolymer, einem Füller und einem Nanotonfüller. Zu dem Füller ist hierbei ausgesagt, dass dieser aus einem Oxid, Ruß oder einem Silikat bestehen kann. Der Nanotonfüller ist aus einem Silikatmontmorillonit oder einem Aluminiumoxidsilikat ausgewählt. Bei dem Nanotonfüller weisen die einzelnen Plättchen einen Durchmesser von ungefähr einem Mikrometer und ein Streckungsverhältnis von ungefähr 1000:1 auf.
Die nach dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung veröffentlichte DE 10 2008 038 280 A1 beschreibt Elastomere, in denen Füllmaterialien wie z.B. Ruß, Titanoxid, Aluminiumoxid etc. eingebettet werden können. Gesondert werden nanoskalige Füllstoffe wie Kohlenstoff-Nanofibrillen, Nanoteilchen in Plättchenform oder nanoskaliges Siliziumdioxid-Hydrat genannt.
Schließlich beschreibt die WO2005/036563 A2 ein Nanokomposit mit Nanoteilchen, die beispielsweise aus einem isolierenden Material, insbesondere einem Metalloxid, gebildet sind. Das Nanokomposit kann zur Isolierung eines elektrischen Kabels verwendet werden.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in das nicht leitfähige (isolierende) Grundmaterial des Isolierschlauchs Nanoteilchen aus einem Lithopon und/oder aus Aluminiumnitrid eingebettet werden.
Es ist Erkenntnis der Erfinder, dass erfindungsgemäß ausgestaltete Isolierschläuche weniger schnell Alterungs- bzw. Verschleißeffekte zeigen, wenn Teilentladungen auftreten, als dies herkömmliche Isolierschläuche ohne eingebettete Nanoteilchen oder Nanoplättchen tun.
An dem Grundmaterial muss an sich nichts geändert werden, es ist typischerweise ein Elastomer, das zum Beispiel Silikon, Polyurethan oder Acryl umfasst. Als Nanoteilchen können sich auch insbesondere solche eignen, die aus einem Oxid gebildet werden, zum Beispiel Siliziumoxid, Aluminiumoxid und/oder Titanoxid. Die Nanoteilchen können auch aus einem Silikat, einem Sulfat, aus Siliziumcarbid und/oder aus Ruß bestehen oder diese Materialien umfassen.
Gleiches gilt für die Nanoplättchen. Bevorzugtes Material für die Nanoplättchen sind allerdings Schichtsilikate.
Erfindungsgemäß wird auch ein Leiter bereitgestellt, der an einem (von zwei) Anschlussenden von einem erfindungsgemäßen Isolierschlauch umgeben, also überzogen ist.
Die Erfindung wird auch verwirklicht, wenn ein solcher Leiter Teil einer elektrischen Maschine ist.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Isolierschlauch zeigt.
Ein Isolierschlauch 10 ist aus einem Elastomer auf Basis von Silikon, Polyurethan oder Acryl gebildet. Vor der Formung des Isolierschlauches sind in das Elastomer Nanoteilchen und Nanoplättchen eingebracht worden. Diese Nanoteilchen befinden sich daher fein verteilt in dem gesamten Isolierschlauch 10. Symbolisch sind Nanoteilchen dargestellt und mit 12 bezeichnet und Nanoplättchen dargestellt und mit 14 bezeichnet. Naturgemäß ist die Darstellung der Nanoteilchen 12 und der Nanoplättchen 14 nicht maßstabsgerecht.
Der Isolierschlauch ist besonders beständig, wenn regelmäßig Teilentladungen an ihm (von ihm aus oder über ihn) auftreten, was zum Beispiel der Fall ist, wenn der Isolierschlauch 10 einen (nicht gezeigten) elektrischen Leiter einer elektrischen Maschine zumindest an einem Anschlussende umgibt.

Claims

Isolierschlauch (10), bestehend aus einem elektrisch isolierenden Grundmaterial, in welches Nanoteilchen (12) und/ oder Nanoplättchen (14) eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in den Isolierschlauch (10) Nanoteilchen (12) aus einem Lithopon und/oder aus Aluminiumnitrid eingebettet sind.
Isolierschlauch (10) nach Anspruch 1, bei dem das Grundmaterial ein Elastomer, insbesondere auf Grundlage von Silikon, Polyurethan und/oder Acryl umfasst.
Isolierschlauch (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Nanoteilchen aus einem Oxid, insbesondere Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und/oder Titanoxid, und/oder aus einem Silikat, einem Sulfat, aus Siliziumcarbid und/oder aus Ruß eingebettet sind.
Leiter, der an einem Anschlussende von einem Isolierschlauch (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umgeben ist.
Elektrische Maschine mit einem Leiter nach Anspruch 4.