DE2003772A1

DE2003772A1 - Stuetzanordnung zur Befestigung eines Isolierkoerpers

Info

Publication number: DE2003772A1
Application number: DE19702003772
Authority: DE
Inventors: Gamble James R
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1969-02-06
Filing date: 1970-01-23
Publication date: 1970-09-03
Also published as: BE745010A; FR2030337B1; ES375407A1; CH502682A; FR2030337A1; US3544707A

Description

Westinghouse 23.1.1970

Electric Corporation

Pittsburgh

Mein Zeichen: VPA 70/8373 Eb/Schö

Stützanordnung zur Befestigung eines Isolierkörpers

Für diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden USA-Anmeldung Serial No. 797 110 vom 6. Februar 1969 beansprucht

Die Erfindung befaßt sich mit einer Stützanordnung zur Befestigung eines Isolierkörpers an einem geerdeten Bauteil unter Verwendung eines den Isolierkörper umgebenden Flansches.

Zur Befestigung von Isolierkörpern, z.B. von Durchführungsisolatoren aus Porzellan, war es bisher üblich, einen gesonderten Metallflansch zu verwenden, der mittels eines Zementes, z.B. Portlandzement oder Schwefelzement, Epoxydharzen oder Lagerweißmetall an dem Isolierkörper befestigt wurde. Es sind auch Konstruktionen bekanntgeworden, bei denen ein Isolierkörper mit einem integral angeformten Flansch verwendet wird und wobei dann der Isolierkörper mit diesem Flansch an der Einbaustelle mit einem gesonderten Metallflansch festgeklammert wird.

Der Aufwand für die Befestigung von Met allflanschen an dem Isolierkörper durch Zement oder andere Bindemittel ist verhältnismäßig hoch. Außerdem genügen die bekannten Konstruktionen nicht in ausreichendem Maß den in der Praxis auftretenden Temperaturwechselbeanspruchungen, die in einem Temperaturbereich von - 40° C bis 150° C liegen können.

Durch die Erfindung wird eine Stützanordnung für einen Isolierkörper geschaffen, die sich durch einfache Herstellbarkeit und gute Beständigkeit gegen Temperaturwechselbeanspruchungen aus-

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zeichnet. Die Erfindung besteht darin, daß auf die Oberfläche des Isolierkörpers eine ständig elastisch bleibende Schicht aufgebracht und auf dieser an Ort und Stelle der Plansch durch Gießen aus einem Gießharz hergestellt ist.

Die ständig elastisch bleibende Schicht kann in Rahmen der Erfindung beispielsweise aus einem Organosiloxan bestehen, dessen Zusammensetzung noch näher beschrieben wird. Ferner kann diese Schicht auch aus einem gewebten Glasband oder aus einem Silikongumrniband bestehen.

Bei der Anwendung von Gießharzteilen in Freiluftschaltanlagen ist bei elektrischer Beanspruchung solcher Teile gelegentlich eine ungenügende Beständigkeit beobachtet worden. In Weiterbildung der Erfindung kann dadurch Abhilfe geschaffen werden, daß der Isolierkörper an seiner äußeren Oberfläche eine leitfähige Glasur erhält und daß leitende Verbindungsmittel zwischen der leitfähigen Glasur und einem geerdeten Bauteil vorgesehen sind. Auf diese Weise wird eine Spannungsbeanspruchung des Gießharzflansches verhindert.

Die Erfindung wird in folgenden an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht durch einen Durchführungsisolator mit einem Flansch aus Gießharz.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Gießharzflansch für den in Fig. 1 gezeigten Durchführungsisolator.

In Fig. 3 ist die Verbindung zwischen dem Isolierkörper und dem Gießharzflansch vergrößert dargestellt.

Fig. 4 zeigt einen Isolierkörper in Flaschenbauart, wie er für metallgekapselte Schaltanlagen verwendet wird.

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Der für den Isolierkörper nach Pig. 4 vorgesehene Gießharzflanach ist in Pig. 5 dargestellt.

In den Figuren 6 und 7 sind abgewandelte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt.

Der in Fig. 1 gezeigte Isolierkörper 1 ist zur Vergrößerung des Kriechweges an seiner Oberfläche mit Schirmen 2 versehen; ferner besitzt der Isolierkörper 1 eine leitfähige Glasur 3 auf seiner äußeren Oberfläche. An den Teil seiner Oberfläche, der zur Anbringung des Flansches vorgesehen ist, besitzt der Isolierkörper über der leitfähigen Glasur eine dauerhaft nachgiebige Schicht 5· Leitfähige Glasuren sind bekannt; eine nähere Beschreibung findet sich in dem Aufsatz "Halbleitende -Glasur auf Hochspannungsisolatoren" in der Zeitschrift Electrical Review, Ausgabe vom 14.4.1964, Seite 740 ff.

Ein zur Herstellung der dauerhaft zähen und viskosen Schicht 5 geeignetes Überzugsnaterial kann beispielsweise eine Organopolysiloxanmischung sein, die zwischen 5 und 70 Gewichtsprozent eines benzinlöslichen Harzkopolymers von SiOp-Einheiten und 11,SiO₁ /g-Einheiten unifaßt, wobei R ein Alkylradikal mit weniger als vier Kohlenstoffatomen oder ein Phenylradikal ist und das Verhältnis der R,SiO₁ ^-Einheiten zu den SiC₂-Dinheiten zwischen 0,6:1 und 0,9s1 liegt, und die ferner 95 bis 30 Gewichtsprozent eines Diorganopolysiloxans mit der allgemeinen Formel R'pSiO enthält, und das eine Vi-skosität von wenigstens 1 000 000 cP bei 25° C hat, wobei R' ein Methyl oder Phenyl ist und wobei wenigstens 90 i< > der gesamten Anzahl von R und R¹ Alkylradikale sind.

Organopolysiloxankleber, die sich für die Verwendung im Rahmen der Erfindung besonders eignen, sind insbesondere eine Mischung von Methylsiloxanen, deren eine Komponente ein elastomeres Siloxan ist, das in wiederholter Folge Einheiten der Form

CH I	3	3
-Si-O-	6/1255
I
CH
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unifaßt in einer Kette, die durch (CH,),-Si-Gruppen abgeschlossen ist, wobei das Verhältnis der (CH,)-Gruppen zu den Si-Gruppen nahe bei zwei liegt. Dabei kann das Verhältnis entweder etwas größer oder etwas kleiner als zwei se'in. Die andere Komponente ist ein harzartiges Methylsiloxan, das zwischen wenigstens zwei und wesentlich weniger als zwei Methylgruppen pro Siliciumatom enthält. Zwischen 10 und 90 Gewichtsprozent jeder Komponente kann in der Mischung enthalten sein. Die Molekulargewichte sind so beschaffen, daß eine 37$ige Lösung der Organopolysiloxane in Xylol eine Viskosität zwischen 3000 und 8000 cP bei 25° C besitzt

Als Katalysatoren zur Härtung der genannten Mischung von Organopolysiloxanen eignen sich Bleicarboxylsalze, z.B. Bleinaphtenat, Bleiazetat und Bleipropionat in Mengen zwischen 0,001 % bis 2 #. Zur Herstellung von Lösungen mit 30 bis 40$iger Konzentration von Organopolysiloxanen können Lösungsmittel auf der Basis von Kohlenwasserstoffen verwendet werden, beispielsweise Benzin, Toluol oder Xylol. Eine Lösung von 38 bis 40 $ führt zu guten Ergebnissen.

Eine geeignete Mischung ist folgendermaßen zusammengesetzt: 50 Gewichtsteile eines Organosiloxankopolymers, das aus

(CH,) SiO₁ /^-Einheiten und SiO₂-Einheiten besteht, die in Mittel etwa 1,2 Methyleinheiten pro Siliciumatom im Kopolymer enthalten,

50 Teile eines Dimethylsiloxans mit einer Viskosität größer als

10000 000 cP bei 25° C und einer Plastizität von 55, und

2,5 Teile Benzolperoxyd.

In dieser Mischung kann das Benzolperoxyd durch Bleinaphtenat ersetzt werden.

Ein Überzugsmaterial dieser Art behält seine physikalischen und chemischen Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich.

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Andere geeignete Silikonrezepturen sind in der USA-Patentschrift 2 736 721 beschrieben.

Ein für die Zwecke der Erfindung ebenfalls sehr gut geeigneter klebender Überzug zur Bildung der Schicht 5 ist eine Xyloldispersion einer komplexen Mischung elastomerer und harzartiger Organosiloxanpolymere, in der die meisten der an das Silicium angelagerten organischen Gruppen Methylradikale sind. Dieser Stoff, der im Handel unter der Bezeichnung DC 281 erhältlich ist, ist ein druckempfindlicher Silikonklebstoff, der bei Betriebstemper:
bend bleibt.

triebstemperaturen zwischen - 62° C bis 260° C biegsam und kle-

Für das im Zusammenhang mit der Erfindung zu verwendende Epoxydharz kann die folgende Rezeptur und Hartungsbehandlung angewandt werden:

100 Gewichtst eile flüssiger Diglycidyläther von Bisphenol A mit

einem Epoxydäquivalentgewicht von 180 bis und einer Viskosität von 10 000 bis 16 000 cP bei 25° C (Handelsbezeichnung Epi-Rez 510) 80 Gewichtsteile Hexahydrophtalsäureanhydrid

540 Gewichtsteile Aerosil (Quarzpulver mit sehr kleiner Teilchengröße)
0,2 Gewichtsteile Beschleuniger (Handelsbezeichnung DMP-10)

Diese Stoffe können vier Stunden bei 100° C und weitere vier Stunden bei 150° C gehärtet werden.

Bei der an Hand der Fig. 1 erläuterten Konstruktion besteht eine Potentialdifferenz zwischen dem Leiterbolzen 9, der sich auf Hochspannung, z.B. 15 kV befinden kann, und dem geerdeten Befestigungsbolzen 11. Bei der Anwendung in Freiluft ist es wünschenswert, eine elektrische Beanspruchung der Oberfläche 7a des Epoxydharzflansches 7 zu verhindern, weil elektrisch beanspruchte Epoxydharze in Freiluft verkalken, erodieren oder Spuren bekommen. Die unerwünschten Spannungsbeanspruchungen

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können im Rahmen der Erfindung dadurch beseitigt werden, daß ein Draht 13 über die leitfähige Glasur 3 gewickelt und mit einer Unterlegscheibe 14 verbunden wird, die sich unter dem Kopf des Befestigungsbolzens 11 befindet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Auf diese Weise gelangt die leitfähige Glasur 3 auf Erdpotential, so da3 die Spannurgsbeanspruchung in der Gegend A im Innern des Porzellankörpers 1 und nicht auf der mit B bezeichneten Oberfläche aufgebracht wird.

Anstelle von Silikonklebstoffen der beschriebenen Art können als elastische Zwischenschicht auch Lagen eines gewebten Jlasbandes

16 verwendet werden, die um die äußere Oberfläche des Isolierkörpers 1 aufgewickelt sind. Eine derartige Konstruktion ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Hierbei ist ein flaschenartiger Porzellanstützkörper 18 vorgesehen, der in Verbindung mit den primären Trennkontakten einer metallgekapselten Schaltgeräteausrüstung benutzt wird, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 213 222 beschrieben ist.

Der in dem Beispiel gemäß Fig. 4 vorgesehene Epoxydharzflansch ist wiederum an Ort und Stelle über der Oberfläche des Porzellanisolators 18 gegossen, die zuvor mit dem gewebten Glasband 16 umwickelt worden ist. Zusätzlich ist, um eine weitere Unterstützung für den primären Trennkontakt 22 zu schaffen, ein Epoxydharzstopfen 23 an Ort und Stelle gegossen, wobei ebenfalls eine nachgiebige Schicht 5 vorgesehen ist, die z.B. aus einem Silikonklebstoff der beschriebenen Art bestehen kann.

Die Fig. 7 zeigt eine der Fig. 4 ähnliche Konstruktion, bei der jedoch anstelle des gewebten Glasbandes 16 ein Silikongummiband

17 benutzt wird.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsforra der Erfindung, bei der wegen des Gebrauchs im Innenraum davon abgesehen wird, die Aufbringung einer elektrischen Beanspruchung auf der Oberfläche des Epoxydharzflansches zu verhindern. In diesem Ausführungs-

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beispiel ist lediglich eine ständig nachgiebig bleibende Schicht aus einem Silikonklebstoff vorgesehen. Der Durchführungsbolzen ist von einem Isolierrohr 24 umgeben.

Als Gießharz kann für die Zwecke der Erfindung jedes wärmehärtende gießbare Harzmaterial mit ausreichender mechanischer, elektrischer und thermischer Festigkeit sowie Witterungsbeständigkeit verwendet werden. Wäraehärtende Epoxydharze sind für diesen Zweck besonders geeignet, jedoch kann man auch Polyesterharze verwenden. Diesen Harzen können festigkeitssteigernde Füllstoffe bis zu 90 Gewichtsprozent des gegossenen Karzkörpers beigefügt werden. Geeignete Füllstoffe sind Quarzmehl, Aluminiumoxydhydrat, Glasfasern, feingespaltener Glimmer, Aluminiumoxyd und Mischungen von zwei oder mehr dieser Materialien.

Harzartige polymere Epoxyde, die sich für die Zwecke der Erfindung eignen, können durch Zumischung und Reaktion aus ein bis zwei Mol Epihalohydrin, vorzugsweise Epichlcrhydrin, und etwa einem Mol von Bisphenol A in Gegenwart wenigstens eines stöchiometrischen Überschusses von Alkali, gemessen an der Menge von Halogen, hergestellt werden. Hierzu kann man wässriges Alkali, Bisphenol A und Epichlorhydrin in ein Reaktionsgefäß geben und mischen. Das wässrige Alkali dient dazu, das Bisphenol A unter Bildung von dessen Alkalisalzen aufzulösen. Falls gewünscht, können das wässrige Alkali und Bisphenol A zuerst vorgemischt und dann das Epichlorhydrin zugegeben werden, oder eine wässrige Lösung von Alkali und Bisphenol A kann zu dem Epichlorhydrin zugegeben werden. In jeden Fall wird das Gemisch in dem Gefäß auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 110° C für eine Zeitdauer zwischen etwa einer halben Stunde bis drei Stunden oder mehr in Abhängigkeit von der Menge der benutzten Reagenzien erhitzt.

Wenn die Erhitzung vollzogen ist, trennt sich das Reaktionsgemisch in zwei Schichten. Die obere wässrige Schicht wird abgezogen, und die untere Schicht wird mit heiSem Wasser ausgewaschen, um ungebundenes Alkali und Halogensalz zu entfernen, in

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diesem Fall Natriumchlorid. Falls gewünscht, kann man verdünnte Säuren, z.B. Essigsäure oder Salzsäure, während des Waschvorganges verwenden, un das überschüssige Alkali zu neutralisieren.

Beispiele für geeignete katalytische Materialien sind Dicydandiamid, Triäthanolamin, Triäthanolborat, m-Phenylendiamin, Diphenylamin, Melamin und Quinolin, Hexamethylentetramin, Harnstoff und substituierte Harnstoffarten, wie z.B. Alkylharnstoff mit ein bis fünf Kohlenstoffatomen in jedem Alkylradikal, wovon ein bis vier an die Stickstoffatome angelagert sein können, z.B. Tetraäthylharnstoff, ferner Guanidin und substituierte Guanidine mit ein bis fünf Kohlenstoffatomen in jedem Alkylradikal, wobei ein bis vier an die Stickstoffatome der Amingruppen angelagert sein können, z.B. symmetrisches Dibutylguanidin und außerdem Säuren, wie Maleinsäure, Fumarinsäure, citraconische Säure, Phtalsäure und deren Anhydride.

Die katalytischen Materialien können einzeln oder in jeder geeigneten ZuLiischung von zwei oder mehr und in. Mengen von 6 bis Gewichtsprozent für je 100 Teile des Epoxydes verwendet werden.

5 Ansprüche
7 Figuren

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Claims

VPA 70/8373 Patentansprüche

1. ptütζanordnung zur Befestigung eines Isolierkörpers an einem rdeten Bauteil unter Verwendung eines den Isolierkörper umgebenden Flansches, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Isolierkörpers (1) eine ständig elastisch bleibende Schicht (5) aufgebracht und auf dieser an Ort und Stelle der Plansch (7) durch Gießen aus einem Gießharz hergestellt ist (Fig. 1).

2. Stützanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die ständig elastisch bleibende Schicht (5) aus einem Organosiloxan besteht (Fig. 3). '

3. Stützanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ständig elastisch bleibende Schicht aus einem gewebten Glasband (16) besteht (Fig. 4).

4. Stützanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ständig elastisch bleibende Schicht aus einem Silikongummiband (17) besteht (Fig. 7).

5. Stutζanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (1) an seiner äußeren Oberfläche eine leitfähige Glasur (3) besitzt und daß leitende Verbindungsmittel (13) zwischen der leitfähigen Glasur (3) und einem geerdeten Bauteil (11) vorgesehen sind (Fig. 1).

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