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Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein elektrisches Betriebsmittel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein elektrisches Betriebsmittel nach Anspruch 11 sowie eine Herstellungsanordnung nach Anspruch 15.
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Im Stand der Technik sind eine Reihe von Herstellungsverfahren für Überspannungsableiter und Isolatoren bekannt.
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Überspannungsableiter dienen dazu, unzulässige Spannungen z.B. infolge eines Blitzeinschlags in eine Freileitung auf Erde abzuleiten und auf diese Weise andere Geräte wie etwa Transformatoren zu schützen. Hierfür enthalten Überspannungsableiter Metalloxidwiderstände, die unterhalb einer bauartbedingten Schwellenspannung kaum elektrisch leitend sind, oberhalb der Schwellenspannung aber gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Solche Überspannungsableiter sind aus der Produktbroschüre „High-voltage surge arresters – Product guide", Siemens AG 2012, Order Nr. E50001-G630-A249-X-4A00, bekannt. Die Metalloxidwiderstände sind jeweils im Hinblick auf ihren Durchmesser gleich dimensioniert und in einer oder mehreren Säulen übereinander gestapelt, bei einigen Bauformen auch parallel, angeordnet. Bei der Herstellung von Überspannungsableitern wie z.B. dem Modell 3EQ von Seite 4 der Produktbroschüre wird ein glasfaserverstärktes Rohr („FRP-Tube“) mittels einer geeigneten Form ein Silikonmantel im Spritzgussverfahren aufgebracht. Das Rohr weist zwei Endarmaturen auf.
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Die beiden Endarmaturen können durch zwei Verfahren auf dem Rohr befestigt werden.
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Es kann beispielsweise eine Spaltklebung durchgeführt werden, bei der ein 0,1 bis 0,5 mm breiter Spalt zwischen dem Rohr und der Armatur mit Klebstoff gefüllt wird.
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Alternativ kann eine Schrumpfklebung durchgeführt werden. Dabei kann die Endarmatur durch thermische Expansion auf das Rohr aufgeschrumpft werden. Dabei wird ein Klebstoff verwendet, der nach dem Schrumpfvorgang in Taschen oder Nuten der Armatur aushärtet und dabei eine vorher festgelegte Höhe erreicht, häufig ca. 0,1 mm.
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Die Schrumpfklebung ist gasdicht und deshalb vorteilhaft gegenüber der Spaltklebung, bei der ein zusätzliches Dichtsystem nötig ist. Allerdings ist der Schrumpfprozess schwierig ohne Risse durchzuführen – die Qualität der erzeugten Produkte hängt maßgeblich von den Materialeigenschaften von Rohr und Armatur ab. Die Schrumpfklebung sollte so ausgelegt sein, dass auch bei sehr hohen Betriebstemperaturen der Schrumpfsitz nicht aufgehoben wird, was zu sehr hohen Prozesstemperaturen während des Fügens führt. Das führt regelmäßig zu Schwierigkeiten bei der Materialauswahl von Kleber und Material für das Rohr, i.d.R. ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK). Der Vorgang der Schrumpfklebung ist sehr komplex.
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Bekannt ist weiterhin ein Herstellungsverfahren für Langstabisolatoren wie dem Modell 3FL, bekannt aus der Produktbroschüre „Silikon-Langstabisolatoren 3FsL für Mittel- und Hochspannungsfreileitungen", Siemens AG 2011, Bestell-Nr. E50001-G630-A193. Dabei werden Endarmaturen auf Langstäbe aus GFK aufgepresst.
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Aus der Druckschrift
EP1091365 B1 ist es bekannt, bei der Herstellung eines hohlen Verbundisolators das zentrale Rohr durch Abstützung mit einem stabilen Rohr kleineren Durchmessers während des Spitzgießens des Mantels vor Verformung zu schützen.
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Ferner ist es aus der Druckschrift
EP1776200B1 bekannt, einen Überspannungsableiter durch Aufpressen von Endarmaturen auf einen Käfig aus Glasfaserstäben herzustellen, wobei die Glasfaserstäbe eine Ableitersäule aus Halbleiterwiderständen verspannen.
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An die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Herstellungsverfahren anzugeben, mit dem ein elektrisches Betriebsmittel gasdicht und vergleichsweise einfach und kostengünstig herzustellen ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren für ein elektrisches Betriebsmittel, bei mindestens eine Endarmatur auf einen Stabilisierungskörper aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllstoff zwischen Endarmatur und Stabilisierungskörper eingebracht wird, und dass die Endarmatur durch Aufpressen auf dem Stabilisierungskörper festgelegt wird.
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Ein Vorteil ist es, dass leichte Ungenauigkeiten bei der Passung des Stabilisierungskörpers in die Endarmatur beim Aufpressen mit dem Füllstoff ausgeglichen werden können. Hierdurch werden die Anforderungen an die Genaue Fertigung der Bauteile Endarmatur und Rohr etwas erniedrigt, was das Herstellungsverfahren insgesamt stark vereinfacht, weil es insbesondere bei Einsatz eines GFK-Rohres sehr schwierig ist, sehr feine Toleranzgrenzen einzuhalten.
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Es ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass durch die Verbindung des Aufpressvorgangs mit dem Einsatz des Füllstoffs ein besonders fester und gasdichter Klemmsitz der Endarmatur auf dem Stabilisierungskörper erreicht wird. Zusätzliche Dichtmittel wie Gummiringe oder dergleichen werden nicht benötigt. Der Füllstoff kann beispielsweise durch dünnes Auftragen auf die Oberflächen der Bauteile und anschließendes Aufpressen eingebracht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird als Füllstoff ein Klebstoff verwendet. Es kann beispielsweise ein für bekannte Klebeverbindungen verwendbarer Klebstoff eingesetzt werden. Dies ist ein Vorteil, weil die Verbindung durch das Aufpressen zusätzlich durch den Klebstoff verstärkt wird.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird als Füllstoff ein Dichtmittel verwendet. Ein Dichtmittel im Sinne der Erfindung ist ein zur Abdichtung geeigneter Stoff, der keine oder nur eine unwesentliche Klebefunktion aufweist. Durch das erfindungsgemäße Aufpressen wird bereits ein vergleichsweise stabiler Klemmsitz erreicht, so dass nicht zwingend ein Klebstoff eingesetzt werden muss.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird als Stabilisierungskörper ein Rohr verwendet, das an seiner Innenseite mittels einer Stützvorrichtung für das Aufpressen stabilisiert wird. Dies ist ein Vorteil, weil dadurch ein Zerbrechen des Rohres auch bei vergleichsweise geringer Wanddicke des Rohres verhindert wird. Dies spart Material und Kosten ein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird für die Stützvorrichtung ein Stift verwendet, der vor dem Aufpressen mindestens so tief in das Rohr eingeführt wird, wie beim Aufpressen Druck auf die Außenseite des Rohres ausgeübt wird. Dies ist ein Vorteil, weil auf diese Weise besonders einfach eine sichere mechanische Stabilisierung bzw. Verstärkung des Rohres erfolgt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird die Stützvorrichtung nach dem Aufpressen der Endarmatur mit einer Abziehvorrichtung aus dem Rohr gezogen. Dies ist ein Vorteil, weil mittels der Abziehvorrichtung ein Herausziehen der Stützvorrichtung möglich wird, auch wenn diese sehr fest angepresst ist. Außerdem kann die Abziehvorrichtung mit einer definierten Zugkraft arbeiten und exakt axial ziehen, so dass eine Biegebeanspruchung des Rohres vermieden wird. Dieser automatisierte Ansatz ist somit schonender als ein manuelles Abziehen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird die Endarmatur mit Vertiefungen versehen, so dass beim Aufpressen auf das Rohr Hohlräume zwischen Endarmatur und Rohr gebildet werden, in die der Füllstoff gedrückt wird, so dass eine umlaufende fluiddichte Sperre ausgebildet wird. Dies hat den Vorteil, dass beim Aufpressen nicht sämtlicher Füllstoff aus dem Zwischenraum zwischen Endarmatur und Rohr herausgepresst wird, was zu einer Undichtigkeit für Fluide führen könnte. Mittels der Vertiefungen, die z.B. auch als Taschen oder Bohrungen vorgesehen werden können, werden Bereiche geschaffen, in denen der Füllstoff die beiden Bauteile sicher verbindet. Die umlaufende fluiddichte Sperre kann im einfachsten Fall z.B. als eine einzelne umlaufende, d.h. um die Außenkontur des Rohres und/oder die Innenkontur der Endarmatur auf einer Kreisbahn herumgeführte, Rille mit Füllstoff ausgebildet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird das Rohr mit Vertiefungen versehen, so dass beim Aufpressen der Endarmatur auf das Rohr Hohlräume zwischen Endarmatur und Rohr gebildet werden, in die der Füllstoff gedrückt wird. Es ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie bei der vorhergehenden Ausführungsform.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens werden die Vertiefungen als Rillen oder Nuten ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass Hohlräume gebildet werden, die den gesamten Umfang des Rohres umlaufen, so dass eine besonders fluiddichte Verbindung geschaffen wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens werden die Rillen oder Nuten mit einer Tiefe von weniger als 0,15 mm ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass vergleichsweise wenig Füllstoff in den kleinen Vertiefungen verklebt, was Material und Kosten einspart.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird als elektrisches Betriebsmittel ein Hohlisolator eingesetzt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird als elektrisches Betriebsmittel ein Überspannungsableiter eingesetzt.
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Ferner ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektrisches Betriebsmittel anzugeben, das gasdicht und vergleichsweise einfach und kostengünstig herzustellen ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein elektrisches Betriebsmittel mit mindestens einer Endarmatur und einem Stabilisierungskörper, wobei die Endarmatur auf dem Stabilisierungskörper aufgepresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllstoff in Hohlräume zwischen Endarmatur und Stabilisierungskörper eingebracht ist, wobei die Hohlräume durch Vertiefungen in der Endarmatur und/oder dem Stabilisierungskörper ausgebildet sind. Es ergeben sich sinngemäß für das elektrische Betriebsmittel und seine in den abhängigen Ansprüchen 12 bis 14 dargestellten bevorzugten Ausführungsformen die gleichen Vorteile wie eingangs für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren erläutert. Ferner ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Betriebsmittel anzugeben, das gasdicht und vergleichsweise einfach und kostengünstig herzustellen ist.
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Des Weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Herstellungsanordnung anzugeben, mit dem das Herstellungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 vergleichsweise einfach und kostengünstig durchführbar ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Herstellungsanordnung für die Durchführung des Herstellungsverfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend
- – eine Anpressvorrichtung zum Aufpressen einer Endarmatur auf ein Rohr als Stabilisierungskörper, und
- – eine Stützvorrichtung zum Stützen des Rohres beim Aufpressen der Endarmatur, wobei die Stützvorrichtung einen Stift aufweist, der vor dem Aufpressen mindestens so tief in das Rohr einführbar ist, wie mit der Anpressvorrichtung Druck auf die Außenseite des Rohres ausübbar ist, und
- – eine Abziehvorrichtung zum Herausziehen der Stützvorrichtung aus dem Rohr nach dem Aufpressen der Endarmatur.
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Zur besseren Erläuterung der Erfindung zeigt in schematischer Darstellung die
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1 einen Hohlisolator, und
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2 einen Querschnitt durch den Hohlisolator, und
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3 eine Ausschnitt aus dem Querschnitt, und
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4 einen Querschnitt durch eine Endarmatur, und
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5 einen Querschnitt durch eine Anpressvorrichtung, und
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6 eine Herstellungsanordnung.
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Die 1 zeigt einen Hohlisolator 1 mit einer oberen Endarmatur 2 und einer unteren Endarmatur 3 sowie einem Isolatormantel 4 aus Silikon.
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In der Querschnittsdarstellung der 2 ist erkennbar, dass die Endarmaturen 2, 3 und der Isolatormantel 4 auf ein Rohr 5 aufgebracht sind. Das Rohr 5 besteht aus einem glasfaserverstärkten Werkstoff und dient als Stabilisierungskörper des Hohlisolators.
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Die 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus dem oberen Bereich der 2. Es ist deutlich zu erkennen, wie das Rohr 5 von der oberen Endarmatur 2 umfasst wird. Weiterhin sind Vorbohrungen 6 im oberen Flanschbereich der Endarmatur erkennbar. Diese dienen beim fertig montierten Hohlisolator zur Anbringung eines Deckels usw.
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In der 4 ist eine untere Endarmatur 3 abgebildet, die sechs Paare Rillen beziehungsweise Nuten 7 aufweist, die jeweils parallel und senkrecht zur Längsachse der Endarmatur 3 auf der Innenfläche der Endarmatur 3 angebracht sind. Typischerweise ist eine Endarmatur 3 aus einem Metall wie Stahl oder Aluminium hergestellt, in das leicht Rillen oder Nuten 7 eingefräst werden können. Die Rillen oder Nuten sollen dabei eine Tiefe von höchstens 0,15 mm erhalten, damit einerseits ein fester Klemmsitz der Endarmatur 3 auf einem Rohr (nicht dargestellt) erzielt werden kann, und andererseits wenig Klebstoff zwischen Endarmatur 3 und Rohr aufgebracht werden muss.
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Die 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Anpressvorrichtung 9. Ein Stift 8 einer Stützvorrichtung liegt innerhalb des Rohres 5, auf das eine Endarmatur 2 aufgepresst werden soll. Das Aufpressen wird mittels der Anpressvorrichtung 9 durchgeführt, die dafür acht Anpressbacken 10 aufweist. Die Anpressbacken 10 werden (durch Pfeile angedeutet) mit hohem Druck auf die Außenfläche der Endarmatur aufgepresst und sorgen so für ein Verpressen von Endarmatur 2 und Rohr 5. Der nötige Druck auf die Anpressbacken 10 kann beispielsweise hydraulisch oder elektromechanisch erzeugt werden.
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Die 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine Herstellungsanordnung 11. Die Herstellungsanordnung 11 weist eine Haltevorrichtung 13, eine Anpressvorrichtung 9 mit Anpressbacken 10 und eine Stützvorrichtung 12 mit einem Stift 8 auf. Soll eine Endarmatur 2 auf ein Rohr 5 aufgepresst werden, so wird das Rohr 5 zunächst zwischen der Haltevorrichtung 13 und der Anpressvorrichtung 9 eingespannt. Anschließend wird mittels der Stützvorrichtung 12 der Stift 8 in das Rohr 5 eingeschoben. Der Außendurchmesser des Stifts 8 ist dabei geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 5. Der Stift 8 wird mindestens soweit eingeschoben, wie die Pressbacken 10 über die Endarmatur 2 schlussendlich Druck auf die Außenfläche des Rohres 5 ausüben. Nach dem Zusammenpressen von Endarmatur 2 und Rohr 5 ist auch der Stift 8 innerhalb des Rohres 5 festgelegt. Um den Stift 8 nun biegebeanspruchungsfrei aus dem Rohr 5 herausziehen zu können, ist die Stützvorrichtung 12 gleichzeitig mit der Funktionalität einer Abziehvorrichtung ausgestattet. Es kann nun elektromechanisch oder hydraulisch der Stift 8 mit hoher Kraft axial aus dem Rohr herausgezogen werden. Nach dem Lösen der Einspannung des Rohres 5 mit der Endarmatur 2 aus der Anpressvorrichtung 9 und der Haltevorrichtung 13 kann das Rohr 5 mit angepresster Endarmatur 2 entnommen werden. Der Vorgang kann am anderen Ende des Rohres 5 wiederholt werden, um auch dort eine Endarmatur aufzupressen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1091365 B1 [0009]
- EP 1776200 B1 [0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Produktbroschüre „High-voltage surge arresters – Product guide“, Siemens AG 2012, Order Nr. E50001-G630-A249-X-4A00 [0003]
- Produktbroschüre „Silikon-Langstabisolatoren 3FsL für Mittel- und Hochspannungsfreileitungen“, Siemens AG 2011, Bestell-Nr. E50001-G630-A193 [0008]
