DE2519007B2

DE2519007B2 - Ein- und mehrteiliger Verbundschirm und Verfahren zu seiner Befestigung an einem Glasfaserstrunk

Info

Publication number: DE2519007B2
Application number: DE2519007A
Authority: DE
Inventors: Ewald Dr. 8591 Wunsiedel Bauer
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: Ceramtec GmbH
Priority date: 1975-04-29
Filing date: 1975-04-29
Publication date: 1981-05-21
Also published as: DE2519007A1; CA1056025A; US4001491A; GB1546482A; SE7507927L; FR2309959A1; AU8623575A; SE427593B; ZA757885B; CH585459A5; JPS51127495A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf scheiben- oder trichterförmige Verbundschirnie aus Kunststoff, die an

ίο einem glasfaserverstärkten, tragenden Strunk angeformt sind und einem Verfahren zur Befestigung solcher Schirme am Isolatorstrunk.

Solcher Art geformte Schirme bilden mit dem tragenden Strunk sogenannte Kunststoff-Verbundisola toren. Der Strunk übernimmt dabei vorzugsweise mechanische Funktionen, die Schirme dagegen insbesondere elektrische Funktionen. Der Strunk kann dabei massiv ausgebildet sein, vorzugsweise in Form eines glasfaserverstärkten Stabes wie bei Isolatoren für Freileitungen oder hohl wie bei Gehäuse-Isolatoren. Die Schirme von Kunststoff-Verbundisolatoren werden vorzugsweise in einem gesonderten Arbeitsgang nachträglich an den Strunk angeformt bzw. angegossen. Solche Verbundschiene sind bereits in der DE-OS 22 13 119 und in der DE-OS 22 25 777 beschrieben. Als Schirnimaterial werden Silikongummi und cycloaliphatische Epoxidharze verwendet, die in bekannter Weise durch Kleben oder Gießen an den Strunk angeformt bzw. angebracht werden. Auch kann man zur Gewichts reduzierung Hohlkörper als Füllstoff in das Schirmma terial einarbeiten. Im letzteren Fall sollen dadurch Verbesserungen hinsichtlich der bekannten Ausführung aus Kunststoffschaum erzielt werden. Solche Schirme sind aber besonders witterungsanfällig, da sie keine feste äußere Schutzhülle aufweisen. In dem an zweiter Stelle genannten Schutzrecht werden insbesondere scheibenförmige Verbundschirme beschrieben, die jeweils am Umfang des Stabes angeordneten Nuten angeformt sind.

Trichterförmige Isolierschirme aus Kunststoff gehen dagegen aus der DE-AS 15 15 531 (identisch brit Patent 10 66 209) hervor. Gemäß dieser Erfindung besteht der Verbundisolator aus einem glasfaserverstärkten Strunk, der ganz oder teilweise mit einstückigen trompetenför migen Muffen aus polymerem Material überzogen wird, wobei die Muffen aus einem Ende erweitert und aufeinandergesteckt werden, um eine Isolatorschirmkette zu bilden. Ebenfalls können die Muffen ein Gewinde aufweisen, so daß sie dann zusammengedreht und zusätzlich mit einem passenden Kleber an den Glasfaserstab verleimt werden können. Durch das Aufweiten des unteren Endes der Muffen beim Aufziehen auf dem Strunk ergeben sich Schwachstellen, die letzten Endes zu verstärkten Ausfällen in der Anwendung führen. In diesem Fall ist einfach der Strunküberzug zu dünn, wobei die Schirmform nicht den Anforderungen der Praxis entspricht Deshalb kommt dieser Isolatortyp nur für niedrige Spannungsebenen in Frage.

Gemäß dem deutschen Patent 20 44 179 ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem das Angießen der Schirme in einer offenen, ungeteilten Gießform erfolgt, die am vertikal angeordneten glasfaserverstärkten Kunststoffstrunk nach dem Gießen eines Schirmes schrittweise nach unten bewegt wird, wodurch nach und nach aus dieser einen Form alle Schirme des Isolators entstehen. Der zwischen den Schirmen liegende Teil des Strunkes wird dabei eine Auf- und Abbewegung mittels der

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flüssigen Gießmasse in der gefüllten Form mit einer Kunststoffschicht überzogen. Das Verfahren ist wegen des großen Zeitaufwandes insofern nachteilig, da vor jedem Schirmguß das Aushärten des vorangegangenen Schirmes abgewartet werden muß. Als Nachteil erweist sich insbesondere auch, daß mit diesem Verfahren nur Schirmformen mit ebener Schirmunterseite erzielt werden können. Die Bildung eines sogenannten »geschützten« Kriechweges ist nicht möglich. Für das Anformen von Isolierschirmen aus Kunststoff kommt auch die Verwendung von Negativ-Formen in Frage. Dieses Verfahren bedingt hohe Formkosten und ist auch wegen der langen Belegzeiten der teueren Formen sehr aufwendig. Bei teilbaren Negativ-Formen ergeben sich Schwierigkeiten beim Entformen, wobei zusätzlich noch wegen des verbleibenden Grates elektrische Nachteile auftreten.

Die Erfindung hat sich somit die Aufgabe gestellt, scheiben- oder trichterförmige, ein- oder mehrteilige Verbundschirme aus Kunststoff zu schaffen die so an einen glasfaserverstärkten, glatten Strunk angeformt sind, so daß die genannten Nachteile wie keine feste Schutzhülle, Gießgrate und ein Aufweiten bei den Schirmen vermieden werden. Mit dem anmeldungsgemäßen Verfahren zur Befestigung der Schirme am Strunk soll es ermöglicht werden, Isolatorschirme mit stark hintergriffigen Schirmformen ζμ erzeugen, die einen sogenannten großen »geschützten« Kriechweg aufweisen. Auch wird nach einer Lösung gesucht, um unterschiedlich große und unterschiedlich geformte Isolierschirme, sogenannte Wechselschirme, fest am Isolatorstrunk wirtschaftlich anzubringen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine verlorene, vorgefertigte Schirmgießform aus einer dünnen Schirmkonturoberfläche und einem die Mantelfläche bildenden Teil mit entsprechenden ausgebildeten Zentrierungshilfen und einer Dichtungslippe am unteren Ende besteht und der Hohlraum zwischen Strunk- und Schirmgießform mit einem in seinen elastischen und thermischen Eigenschaften ähnlich härtbaren Kunststoff teilweise oder ganz ausgefüllt ist, so daß die vorgefertigte Schirmgießform ein integraler Bestandteil des Isolatorschirmes geworden ist.

Dabei kann die vorgefertigte Schirmgießform nach oben hin offen oder aber auch mit einem Deckel verschlossen sein. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die einteilige Schirrrfgießform durch auswechselbare Einzelteile wie Ringhülse oder Versteifungsrippen in eine mehrteilige Schirmgießform umgewandelt werden. Um die auswechselbaren Einzelteile so miteinander durch Verkleben oder bzw. Verhaken zu verbinden, ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Innenfläche der vorgefertigten Schirmgießform aufgerauht

Im Rahmen der Erfindung erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß die Schirmgießformen unabhängig von der Isolatorherstellung in großer Zahl vorgefertigt werden können; hierbei können preiswerte Formgebungsverfahren eingesetzt werden. Da für die Schirmgießformen Werkstoffe mit höchster mechanischer Beständigkeit verwendet werden, können einige Probleme in der Praxis gelöst werden, indem mechanische Verletzungen der Schirmoberfläche weitgehendst vermieden werden. Durch den Einsatz einer Ringhülse in die offene vorgefertigte Schirmgießform wird auf es höchst vorteilhafte Weise ein vergrößerter geschützter Kriechweg an der Schirmunterseite erzielt, was bei den bisher bekannten Schirmformen nicht ohne weiteres möglich war, besonders wenn es sfch um hintergriffige Ausbildungen an der Schirmunterseite handelt. Als weiterhin wichtig ist auch der dickere Strunküberzug zwischen den Schirmen an den Schirmwurzeln zu nennen, so daß elektrische Ausfälle nicht an dieser Stelle zu erwarten sind. Eine wichtige Maßnahme hinsichtlich der Vorteile besteht auch darin, daß diese Isolatoren mit. sogenannten Wechselschirmen, d.h. unterschiedlich großen oder unterschiedlich geformten Schirmdurchvnessem versehen werden können.

Aber nicht nur durch die konstruktiven Maßnahmen, sondern auch durch das erfindungsgemäße Verfahren erhält man einen verbesserten Verbundisolator, indem vorgeformte verlorene Schirmgießformen unmittelbar übereinandergestapelt und in einem Arbeitsgang miteinander oder in Reihen nacheinander durch Gießen oder Spritzen mit dem härtbaren Kunststoff fest mit dem tragenden Strunk verbunden werden. Für die Schirmgießform bzw. für das Vergießmaterial nimmt man zweckmäßigerweise cycloaliphatische Epoxidharze oder Silikongummi. Aber die Schirmgießform kann aber auch aus Butylkautschuk, Fluorsilikon, Polysulfid bestehen. Ein zweckmäßiger Verfahrensschritt besteht auch noch darin, daß das Einbringen des Vergießmaterials in die Schirmgießform unter Vakuum erfolgt bzw. das Eingießen des aushärtbaren Kunststoffes unter Rütteln des Isolators erfolgt. Die Fertigungszeit wird dabei wesentlich reduziert. Verwendet man ein Schirmmaterial, das eine Aushärtung im Wärmeofen erforderlich macht, so ist bei den vorgeschlagenen Verfahren dies nur ein einziges Mal notwendig, was bei den beschriebenen Verfahren bei jedem einzelnen Schirm durchgeführt werden mußte. Auch durch die Zentrierungshilfen wird erreicht, daß ein einseitiges Anliegen der Schirmgießform am Strunk verhindert wird und somit eine gleichmäßige Isolierschicht auf dem Strunk aufliegt Dabei ist zu erwähnen, daß besonders bei den mehrteiligen gefertigten Schirmgießformen das Vergießmaterial nicht unbedingt bis zum Formenrand eingegossen werden muß, aber man trotzdem durch das Ausdehnen der Vergießmasse einen einwandfreien gegossenen Schirm erhält.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 Schnitt durch eine offene Schirmgießform am Isolatorstrunk;

F i g. 2 Draufsicht auf eine Schirmgießform mit entsprechenden Verstärkungsrippen;

F i g. 3 Schnitt durch geschlossene Schirmgießformen am Isolatorstrunk.

Aus der F i g. 1 ist zu entnehmen, daß es sich um eine offene Schirmgießform 1 handelt, die an dem Isolatorstrunk 6 angeformt ist. Alternativ kann diese Schirmgießform 1 durch eine Ringhülse 9 unterteilt werden, so daß die Möglichkeit besteht, unterschiedlich tiefe Schirmunterflächen 11/12 zu erhalten. Durch diese Maßnahme ergibt sich gleichzeitig der gewünschte große »geschützte« Kriechweg. Im einzelnen besteht die Schirmgießform t aus einer äußeren dünnen Schirmkonturoberfläche 2 mit einem unteren rohrförmigen, stutzenförmigen Teil 3, die entsprechend mit Zentrierungshilfen 4 versehen ist. Letztere Maßnahme erlaubt es, die Schirmgießform am Strunk 6 auszurichten, wobei es vorzugsweise zu einer punktförmigen Auflage kommt. Am unteren Ende der Schirmgießform 1 befindet sich ebenfalls eine ringförmige Dichtungslippe 5, die sich entweder von selbst an den Strunk 6 anlegt

(Stellung 5ajoder die so ausgebildet ist, daß sie erst beim Hochschieben der nachfolgenden Gießform sich selbst an den Strunk 6 anlegt (Stellung 5b). Die Schirmgießform 1 kann ebenfalls innen glatt ausgebildet sein oder sie wird zur Erhöhung der Kontaktfläche für das Vergießmaterial aufgerauht bzw. mit Rillen 10 versehen. Auch die Schirmgießform 1 selbst kann unterschiedlich geformt werden, insbesondere kann sie mehr oder weniger massiv gestaltet werden, so daß im Extremfall nur mehr der Spalt zwischen Schirmgießform und Kern mit aushärtbarem Kunststoff ausgefüllt werden muß. Die Schirmgießform kann zur Erzielung eines größeren »geschützten« Kriechweges auch mit einer oder mehreren Ringhülsen 9 versehen werden, die vorteilhafterweise mit Durchströmöffnungen 13 versehen sind, so daß der gesamte Schirrnausguß in einem einzigen Füllvorgang erzielt werden kann. Je nach dem für die Schirmgießform verwendeten Material kann es auch erforderlich sein, diese mit Versteifungen zu versehen, z. B. bei Schirmgießform 1 durch Aufbringen von Versteifungsrippen 8, wie aus der F i g. 2 zu entnehmen ist.

In der F i g. 3 dagegen ist eine geschlossene Gießform dargestellt. Die Schirmkonturoberfläche 2 besteht in diesem Fall aus der sogenannten Mantelfläche 2b und einem darauf aufgebrachten Deckel 2a. Will man mehrere Schirme gleichzeitig an den Strunk angießen, so ist es sinnvoll, die Dichtungslippe 5 wegzulassen. Dies ist in der F i g. 3 auch im wesentlichen dargestellt.

Für die Wahl des aushärtbaren Kunststoffes zwischen Schirmgießform 1 und Strunk 6 ist es wichtig, daß es zu einer einwandfreien Bindung zwischen den beiden genannten Werkstoffen kommt, so daß die Schirmgießform 1 nach dem Aushärten des Kunststoffes 7 zu einem integralen Teil des fertigen Isolatorschirmes führt. Ferner liegt hier ein wesentlicher Unterschied zu den bisher verwendeten Schirmgießformen vor, bei denen für eine gute Entformbarkeit nach der Aushärtung des Vergießmaterials gesorgt werden mußte. Für die Schirmgießform 1 muß ein Material verwendet werden, das alle Anforderungen an ein Isolierschirmmaterial erfüllt. Für einen freiluftbeständigen Kunststoffisolator muß das Schirmmaterial insbesondere kriechstromfest, hydrolysefest, UV- und ozonbeständig als auch mechanisch ausreichend fest sein. Dabei soll der aushärtbare Kunststoff von gleicher oder ähnlicher Art gewählt werden wie das Material für die Schirmgießform 1. Im übrigen muß auf ein solches Vergießmaterial Wert gelegt werden, das einen einwandfreien Verbund zum tragenden Strunk gewährleistet, so daß die unterschiedlichen mechanischen und thermischen Dehnungen des tragenden Strunkes 6 und des Vergießmaterials 7 sowie der Schirmgießform 1 keine unzulässige Schwächung der Verbundzone zuläßt. Diese Forderungen werden insbesondere von einem hochelastischen Vergießmaterial erfüllt, wie z. B. cycloaliphatische Epoxidharze, Silikongummi, Fluorsilikon und Polysulfid.

Zur Herstellung eines Verbundisolators mit den erfindungsgemäßen Schirmen werden ein oder mehrere

ίο Schirmgießformen 1 auf einen vertikal hängenden Strunk 6 geschoben. Danach werden die Schirmgießformen gleichzeitig oder in Reihe mit dem aushärtbaren Kunststoff 7 ganz bzw. teilweise ausgegossen. Zur Erzielung eines einwandfreien Verbundisolators ist es

t5 wichtig, daß auch im Bereich der Schirmwurzel, d.h. auch in der Nähe der Dichtungslippe 5, das Vergießmaterial lunkerfrei eintritt. Hierzu dienen die bereits erwähnten Zentrierungshilfen 4, wodurch das einseitige Anliegen der Schirmgießform 1 am Strunk 6 verhindert wird und außerdem ein Spalt des Eintretens des Vergießmaterials freigehalten wird. Je nach der Art und Konsistenz des Vergießmaterials kann es vorteilhaft sein, das Vergießen unter Vakuum vorzunehmen, um eine vollständige Benetzung des Strunkes und eine gleichmäßige Ausfüllung des Spaltes zwischen Kern 6 und Schirmgießform 1 zu erreichen. Ein anderer vorteilhafter Weg besteht darin, ein begrenztes Durchströmen des Spaltes zwischen Schirmgießform 1 und Strunk 6 zu ermöglichen und erst nach dem gleichmäßigen Austreten des Vergießmaterials am unteren Ende des Halses für eine Abdichtung zu sorgen. Dies kann durch Hochschieben der darunterliegenden Schirmgießform 1 geschehen, wobei die Dichtungslippe 5 an dem Strunk anliegt. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines gleichmäßigen Vergusses besteht darin, daß die Schirmgießform 1 nach dem Füllen am Strunk 6 auf und ab bewegt wird oder zweckmäßigerweise der auszugießende Isolator auf einen Rüttelstand gegeben wird. Der gewünschte verlängerte »geschützte« Kriechweg kann einmal mittels eines vorgefertigten Deckels 2a, der gemäß F i g. 3 an der Schirmunterfläche angebracht wird oder durch eine Ringhülse 9, die unterschiedliche Kammern innerhalb der Vergießfläche bildet oder die einen unterschiedlichen hohen Stand der Vergießmasse ermöglicht Sinnvoll ist es ferner noch, die unterschiedlichen Schirmgießformen wirtschaftlich durch isostatisches Pressen bzw. Druckgießen vorzufertigen und auf Lager zu entnehmen, so daß relativ schnell der gewünschte Isolatortyp entstehen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Scheiben- oder trichterförmige Verbundschirme aus Kunststoff, die an einem glasfaserverstärkten, tragenden Strunk angeformt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine verlorene, vorgefertigte Schirmgießform (1) aus einer dünnen Schirmkonturoberfläche (2) und einem die Mantelfläche bildenden Teil (3) mit entsprechend ausgebildeten Zentrierungshilfen (4) und einer Dichtungslippe (5) am unteren Ende besteht und der Hohlraum zwischen Strunk (6) und Schirmgießiorm (1) mit einem in seinen elastischen und thermischen Eigenschaften ähnlich härtbaren Kunststoff (7) teilweise oder ganz ausgefüllt ist, so daß die vorgefertigte Schirmgießform (1) ein integraler Bestandteil des Isolatorschirmes geworden ist

2. Scheiben- oder trichterförmige Verbuudschirmc aus Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgefertigte Schirmgießform (1) nach oben hin offen ist und insbesondere eine Ringhülse (9) aufweist.

3. Scheiben- oder trichterförmige Verbundschirme aus Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgefertigte Schirmgießform (1) nach oben hin mit einem Deckel (2a) geschlossen ist

4. Scheiben- oder trichterförmige Verbundschirme aus Kunststoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgefertigte, geschlossene Schirmgießform (1) aus dem Deckel (2a)und dem die Mantelfläche bildenden Teil (2b) besteht, die auswechselbar und miteinander verbindbar sind.

5. Scheiben- oder trichterförmige Verbundschirme aus Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgefertigte Schirmgießform (1) mit Versteifungsrippen (8) versehen ist.

6. Scheiben- oder trichterförmige Verbundschirme aus Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (10) der Schirmgießform (1) aufgerauht ist.

7. Verfahren zum Befestigen von scheiben- oder trichterförmigen Verbundschirmen aus Kunststoff am glasfaserverstärkten, tragenden Strunk, dadurch gekennzeichnet, daß auch unterschiedlich große und/oder unterschiedlich geformte, verlorene Schirmgießformen (1) unmittelbar übereinander gestapelt und in einem Arbeitsgang miteinander oder in Reihen nacheinander durch Gießen oder Spritzen mit dem härtbaren Kunststoff (7) fest mit dem tragenden Strunk (6) verbunden werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die vorgefertigte Schirmgießfonn (1) und für den aushärtbaren Kunststoff (7) cycloaliphatische Epoxidharze verwendet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die vorgefertigte Schirmgießform (1) und für den aushärtbaren Kunststoff (7) Silikongummi eingesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die vorgefertigte Schirmgießform (1) auch Butylkautschuk, Fluorsilikon und Polysulfid verwendet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen des aushärtbaren Kunststoffs (7) in die vorgefertigte Schirmgießform (1) unter Vakuum erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zu fertigende Verbundisolator beim Einbringen des aushärtbaren Kunststoffes (7) gerüttelt wird.