DE2544992A1

DE2544992A1 - Verbundkonstruktionen und waermerueckstellfaehige gegenstaende

Info

Publication number: DE2544992A1
Application number: DE19752544992
Authority: DE
Inventors: Robin James Thomas Clabburn
Original assignee: Raychem Ltd
Current assignee: Raychem Ltd
Priority date: 1974-10-08
Filing date: 1975-10-08
Publication date: 1976-04-22
Also published as: JPS5851367B2; DE2544992C2; FR2287756B1; CA1067971A; NO753375L; NO141529C; GB1530994A; NO141529B; AU8552575A; JPS5635313A; IT1043227B; FR2287756A1; ZA756232B; AU503587B2

Description

Moor House, London Wall, London EC2Y 5HP (England)

Verbundkonstruktioneri y^d^wärmerückstellfähige Gegenstände

Die Erfindung betrifft Verbundkonstruktionen und wärmerückstellfähige Gegenstände sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung, insbesondere Isolatoren.

Im Bereich hoher Spannungen werden Isolatoren (oder Isoliereinheiten) z.B. zum Abstützen von Freileitungen verwendet, die entweder unter Druck oder unter Zug stehen oder im Fall von z.B. Mastenisolatoren in Unterwerken und Gerätedurchführungen bei Transformatoren und Schaltgeräten einen ausreichenden Kriechweg zwischen den Teilen hohen Potentials und den geerdeten Teilen sicherstellen. Die äußere Oberfläche eines solchen Isolators weist im allgemeinen eine Anzahl von Fächern zur Vergrößerung des Kriechabstands und der Überschlagsspannung und zur Verminderung von vagabundierenden Strömen auf. Die Fächer bilden auch eine Anzahl von geschützten Bereichen, was zur Verbesserung des Gesamtverhaltens des Isolators beiträgt.

In der Vergangenheit wurden im allgemeinen die oben genannten Isolatoren aus einem Isoliermaterial, wie Porzellan, oder im Fall von Hängeisolatoren Glas hergestellt. Die kleineren

609817/0846

Einheiten, ζ,B. 33 KV, Stützen-Isolatoren und 11 und 33 KV Geräteein- bzw. -durchführungen für Transformatoren und Schalt gerate werden als einzelne Einheiten hergestellt, wobei die Gerätedurchführungen hohl sind, um die Metallkomponenten bei einem hohen Potential aufzunehmen. Mit wachsender Größe wird die Herstellung von aus einem Stück bestehenden Isolatoren schwieriger. Man stellt daher normalerweise eine Anzahl von getrennten Einheiten her, die im Fall von Gerätedurchführungen und Stützenisolatoren zur vollständigen Baueinheit zusammengeklebt bzw. -gekittet und im Fall von Hän-geisolatoren im allgemeinen durch Metallverbindungsstücke verbunden werden, die mit dem Glas oder der keramischen Masse verklebt werden. Obwohl solche Isolatoren Vorteile aufweisen, da sie verhältnismäßig billige Ausgangsmaterialien benötigen, weisenj sie den Nachteil einer teuren Herstellung auf, sind schwer und relativ zerbrechlich.

In letzter Zeit sind auch bereits Vorschläge zur Herstellung von Isolatoren aus Kunststoffmaterialien gemacht worden, Die am weitesten verbreiteten Materialien sind Epoxyharze und die Isolatoren oder ihre Bestandteile sind im Gieß- oder Preßverfahren hergestellt worden. So wird in der GB-PS 1.3^5.566 ein Verfahren beschrieben, bei dem ein zentraler Stab und die gewünschte Anzahl von Fächern im ganzen aus Kunststoff geformt werden. Eine solche Verformung in einem Stück ist jedoch nur

praktikabel, wenn die Ebene der Fächer senkrecht zur Längs- | achse des Isolators steht, während geneigte Fächer bzw. Dächer beispielsweise die Öffnung der Form verhindern und mit größteif Sicherheit während der Öffnung der Form zerstört würden. Obwohl Isolatoren mit solchen senkrechten Fächern unter gewissen Umständen nützlich sind, gibt es Fälle, in denen sie höchst unerwünscht sind. Wenn beispielsweise ein Isolator im Freien verwendet wird, ist es erwünscht, daß die Dächer nach unten geneigt sind, zweckmäßig in einem Winkel von 15 bis 30 zur Horizontalen, damit der Regen abläuft und die untere Seite des Dachs relativ trocken bleibt. J i

609817/0846

Frühere Vorschläge zur Herstellung von Isolatoren mit geneigten Dächern aus Kunststoffen betrafen wegen der oben erwähnten Schwierigkeiten sämtlich die getrennte Verformung von einzelnen Dächern oder mit Dächern versehenen Isolatorteilen und den Zusammenbau einer Anzahl einzelner Einheiten zum voll ständigen Isolator. So werden z.B. im Fall von Hängeisolatoren die einzelnen Dächer an einen Glasfaserkern zu einem Isolator der gewünschten Leistung geklebt. Die hierbei verwendeten Dächer können gegebenenfalls wärmeschrumpfbar sein, wie in der GB-PS 1.292.276 beschrieben ist. Selbst wenn wärmeschrumpfbare Dächer verwendet werden, ist jedoch die Herstellung und Installierung einer Anzahl separater Dächer unvermeidlich kostspielig und kann zu unerwünschten Variationen in der Qualität des Endprodukts führen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Verbundkonstruktion, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen Träger aufweist, an' dessen äußerer Oberfläche ein hohler wärmerückstellfähiger Gegenstand mit wenigstens einem offenen Ende und einer Vielzahl von sich nach außen erstreckenden Teilen angebracht ist, wobei jeder der sich nach außen erstreckenden Teilen sich wenigstens um einen Teil des Umfangs des Gegenstandes erstreckt und gegen die Längsachse des Gegenstandes geneigt ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbundkonstruktion, das dadurch gekennzeichnet

man

ist, daß/den hohl en wärmerückstellfähigen Gegenstand, der wenigstens ein offenes Ende und eine Vielzahl von sich nach außen erstreckenden Teilen aufweist, die jeder sich wenigstens um einen Teil des Umfangs des Gegenstandes erstrecken, um ei-j

nen Träger in Position bringt, dessen äußere Abmessungen größer sind als die innere Abmessung des Gegenstandes, die dieser nach Rückstellung in Abwesenheit einer Unterlage aufweisen würde und den Gegenstand zwecks Rückstellung in Kontakt mit dem Träger erhitzt, daß jeder der nach außen vorspringenden Teile gegen die Längsachse des Gegenstandes ge-

6 09817/0846

neigt ist.

Die Erfindung betrifft ferner einen wärmerücksteilfähigen hohlen Gegenstand, der unter anderem für die Herstellung der Verbundkonstruktion gemäß der Erfindung geeignet ist und der wenigstens ein offenes Ende und eine Vielzahl von sich nach außen erstreckenden Teilen aufweist, von denen sich jeder Tei[l wenigstens um einen Teil des Umfangs des Gegenstandes herum erstreckt und derart ausgebildet ist, daß bei teilweiser Rück|- stellung des Gegenstandes um die Unterlage herum der sich naci außen erstreckende Teil gegen die Längsachse des Gegenstandes geneigt ist. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gegenstandes, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein hohler Gegenstand mit wenigstens einem offenen Ende und einer Vielzahl von sich nach außen er-! streckenden Teilen geformt wird, von denen jeder dieser Teile sich wenigstens um einen Teil des Umfangs des Gegenstandes : herum erstreckt und im wesentlichen senkrecht (wie nachstehend definiert) zur Längsachse des Gegenstandes steht und die Innenabmessungen des Gegenstandes zur Überführung in den wärmerückstellfähigen Zustand vergrößert werden, ta dem jeder der sich nach auswärts erstreckenden Teile derart steht, daß bei teilweise Rückstellung des Gegenstandes um die Unterlage herum der Teil gegen die Längsachse des Gegenstandes geneigt ist.

Ein sich nach außen erstreckender Teil steht dann senkrecht zur Längsachse des hohlen Gegenstandes, wenn eine Gerade vom äußersten Ende des sich nach außen erstreckenden Teils und senkrecht zur Längsachse entweder entlang der Oberfläche des sich nach außen erstreckenden Teils oder durch diesen Teil verläuft, während ein "geneigter" sich nach außen erstreckender Teil definiert werden kann als Teil,der nicht senkrecht zur Längsachse des Gegenstandes steht. Kleinere Vorsprünge oder Beulen auf der Oberfläche des sich nach auße'n erstreckent den Teils sind selbstverständlich außer Acht zu lassen, wenn beurteilt wird, ob der Teil senkrecht zur Längsachse steht

609817/0 8AS

oder nicht. Mit anderen Worten steht ein sich nach außen erstreckender Teil dann im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des hohlen Gegenstandes, wenn eine Form, die nur in
Längsrichtung auseinandergenommen werden kann, von dem Gegenstand in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Längsachse ohne wesentliche Deformation der sich nach außen erstreckenden Teile abgenommen werden kann.

Pur den Fall, daß ein sich nach außen erstreckender Teil im
dimensionsstabilen Zustand des Gegenstandes im wesentlichen
symmetrisch zu einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Gegenstandes steht (wie das beispielsweise bei einem symmetri- ι sehen Dach der Fall ist), kann die/>bige Definition verein- j facht werden. In diesem Fall ist der sich nach außen er- | streckende Teil dann gegen die Längsachse des Gegenstandes i geneigt, wenn eine imaginäre Verbindungslinie zwischen dem
äußeren Ende oder dem Mittelpunkt der äußersten Oberfläche
dieses Teils und dem Mittelpunkt des inneren Endes die Längs-ί achse unter einem von 90° verschiedenen Winkel schneidet, Ϊ während, wenn dieser Winkel annähernd 90° ist, der sich nach j außen erstreckende Teil senkrecht zur Längsachse steht. j

Wenn die wenigstens die äußere Oberfläche der Verbundkonstruk* tion gemäß der Erfindung ein elektrisches Isoliermaterial ent-f hält, kann die Verbundkonstruktion als Isolator verwendet wert

den. Die Verwendung von geeigneten kriechspurfesten Materia- ' lien macht einen solchen Isolator für Hochspannungszwecke ge-; eignet. Obwohl die Konstruktion, wenn sie aus geeigneten Ma- j terialien besteht, besonders geeignet zur Verwendung als Iso-j lator ist, kann sie auch für andere Zwecke verwendet werden. I Die Konstruktion kann daher z.B. als Trommel oder Haspel zur j Aufnahme von Fäden oder Seil verwendet werden, vorausgesetzt,! daß die sich nach auswärts erstreckenden Teile in der geeig- ! neten Richtung geneigt sind. Wie die Verbundkonstruktion gemäß der Erfindung auch immer benutzt wird, weist sie den Vorteil < auf, daß sie aus einem einzigen warmerückstellfähigen Bauteil|

609817/0846

hergestellt werden kann, das sämtliche erwünschten sich nach außen erstreckenden Teile aufweist und dessen Herstellung einfacher und weniger zeitaufwendig ist als die Herstellung von beispielsweise Isolatoren aus einer Vielzahl von einzelnen warmerückstellfähigen Fächern. Außerdem kann die Herstellung durch weniger erfahrenes Bedienungspersonal erfolgen.

Jeder der sich nach außen erstreckenden Teile des Gegenstan- j des der Erfindung erstreckt sich um wenigstens einen Teil des! Umfangs des Gegenstandes. Wenn die sich nach außen erstrecken-

den Teile Fächer bzw. Schutzdächer aus elektrischem Isoliermaterial sind, verlaufen diese Dächer vorteilhaft kontinuierlich um die gesamte Peripherie des Gegenstandes. Für andere Zwecke jedoch können Teile erwünscht sein, die sich nur um einen Teil des Umfangs herum erstrecken, vorausgesetzt, daß jeder dieser Teile sich um den Gegenstand herum in einem solchen Ausmaß erstreckt, daß die gewünschte Verzerrung bzw. Verbiegung der nach außen gerichteten Teile während der Wärme rückstellung eintritt. Wenn sich die nach auswärts erstreckenden Teile nur um einen Teil des Umfangs herum er- j strecken, kann der Gegenstand gegebenenfalls in eine zum Umwickeln geeignete Form gebracht werden, wobei ein Längs- , saum nach beispielsweise der Verformung angebracht wird. Solch ein zum Herumwickeln geeigneter Gegenstand kann beispielsweise

in der Weberei verwendet werden, Die nach außen vorspringenden Teile des Gegenstandes bilden vorzugsweise mit dem Rest des Gegenstands eine einheitliche Struktur, d.h. der Gegenstand besteht aus einem Stüct.

Falls gewünscht, können ein oder mehrere der nach außen vor- j springenden Teile des Gegenstandes sich spiralförmig rund um j die Längsachse des Gegenstandes erstrecken. Es kann auch vor-j

ι teilhaft sein, daß alle vorspringenden Teile durch ein ein- | ziges helix-artig nach außen vorspringendes Teil gebildet werden. Damit wird eine Modifikation der Erfindung bereit-

609817/0848

gestellt, bei der ein einziges spiralförmig sich nach außen erstreckendes Teil anstelle von nach außen vorspringenden Teilen verwendet wird.

Der hohle Gegenstand gemäß der Erfindung liegt von der Zeit , seiner Herstellung bis zum Zeitpunkt der endgültigen Instal- j lation auf dem Träger in wenigstens drei unterschiedlichen i

Zuständen vor. Diese sind der im wesentliche wärmestabile i Zustand, bei dem der Gegenstand hergestellt wird, ein erster j wärmerückstellfähiger Zustand, in dem seine inneren Abmessungen groß genug sind, damit der Gegenstand über den Träger ge-· streift werden kann und schließlich ein zweiter wärmerück- . stellfähiger Zustand, worin der Gegenstand rund um den Träger: zurückgestellt wurde, jedoch durch den Träger an einer voll- j ständigen Rückstellung in den ursprünglich hitzestabilen Zustand gehindert wird. Im zweiten Stadium ist der Gegenstand teilweise rückgestellt und weist eine sog. "nicht aufgelöste Rückstellung" auf. Bekanntlich kann ein Körper in einen wärmerückstellfähigen oder wärmeinstabilen Zustand durch Erhitzen,! Deformieren des erhitzten Körpers und Abkühlen im deformier- ; ten Zustand überführt werden. Die Deformation kann auch ohne \ Erhitzen vorgenommen werden, wozu dann jedoch im allgemeinen j eine größere Deformationskraft erforderlich ist. Der wärme- j rückstellfähige Körper behält seine Dimensionen im deformierten Zustand so lange bei, bis er auf eine Temperatur (die Rückstelltempera tür¹) erhitzt wird, bei der der Körper sich j auf seine ursprünglichen Abmessungen zurückstellt oder zurückzustellen versucht. ' !

Wenn der hohle Gegenstand gemäß der Erfindung in seinem wärmestabilen Zustand vorliegt, sind die nach außen vorspringenden! Teile im wesentlichen senkrecht zur Achse des Gegenstandes ! und der Artikel kann leicht geformt werden. Wenn der wärme- i .stabile Gegenstand auf den ersten wärmerückstellfähigen Zu- \ stand expandiert wird, können die nach außen vorspringenden ^! Teile, wenn der Grad der Expansion relativ gering ist, im ;

609817/0846

wesentlichen senkrecht zur Längsachse bleiben. Im allgemeinen veranlassen jedoch die auf die vorspringenden Teile aus-geübten Spannungen als Ergebnis der Expansion ihrer Innenabmessung unter im wesentlichen Konstanthalten der äußeren Abmessungen
ein "Umkippen" der nach außen vorsoringenden Teile, so daß
sie gegen die Längsachse unter einem Winkel geneigt sind, der durch die Abmessungen des Gegenstandes vor und nach der Expan sion bestimmt ist. Bei der teilweisen Rückstellung des Gegenstandes aus dem ersten wärmerückstellfähigen in den zweiten
wärmerückstellfähigen Zustand kippen die nach außen vorspringenden Teile, wenn sie im ersten wärmerückstellfähigen Zustanji im wesentlichen senkrecht zur Längsachse standen, um, so daß
sie gegen die Längsachse geneigt sind, oder, wenn sie gegen
die Längsachse im ersten wärmerückstellfähigen Zustand geneigt waren, bleiben sie geneigt, allerdings unter einem
Winkel, der etwas näher an der Senkrechten liegt. Auch hier
wieder hängt der Winkel, um den die nach außen vorspringenden 3?eile gegen die Längsachse geneigt sind, von den Abmessungen
des Gegenstandes im wärmestabilen und im teilweise rückgestellten Zustand; ab.

Der gewünschte Neigungswinkel der nach außen vorspringenden
Teile in der Verbundkonstruktion hängt selbstverständlich von der in Aussicht genommenen Verwendung ab. Wenn beispielsweise die Verbundkonstruktion unter Bedingungen hoher Verschmutzung als kriechstromfester Isolator für hohe Spannungen verwendet
werden soll (wobei die nach außen vorspringenden Teile selbstf verständlich Dächer sind), hängt der Winkel, bei dem optimale Spannungen erhalten werden, von den Abmessungen des Isolators der Betriebsspannung und den Benetzungseigehschaften der
äußeren Oberfläche des Isolators ab und kann leicht durch
den Fachmann bestimmt werden. Pur einige Anwendungszwecke
bei hoher Spannung haben sich Dächer als vorteilhaft erwiesen, die einen Winkel von I5 bis 20° zur Senkrechten (75 bis
6o°jizur Längsachse) aufweisen.

609817/0846

In einigen Fällen ist die Richtung, in die die nach außen
vorspringenden Teile "umkippen" irrelevant, wobei allein ausschlaggebend ist, daß diese Teile in der endgültigen Verbundkonstruktion gegen die Längsachse geneigt sind. In vielen
Fällen ist jedoch die Neigungsrichtung wichtig. Daher sollten bei einem Isolator alle Dächer in der gleichen Richtung ; geneigt sein, während im Fall einer Trommel oder Haspel jederj erste nach außen vorspringende Teil vorteilhaft in eine Richtung geneigt ist, die entgegengesetzt zur Richtung jedes J

zweiten Daches steht.

Wenn die Neigungsrichtung wichtig ist, müssen die nach außen ! vorspringenden Teile entweder so konstruiert sein, daß sie

zwingend in die richtige Richtung umkippen oder die Bewegung j

aus der Senkrechten so gesteuert werden, daß sie in der richtigen Richtung stattfindet. Das kann auf einfache Weise mit- j tels mechanischer Einrichtungen erfolgen. Beispielsweise können hierfür fcammähnliche Einrichtungen verwendet werden, die ί eine Anzahl von im Abstand zueinander angeordneten Zähnen oder Platten aufweisen, die derart mit den nach außen vorspringen-j den Teilen in Berührung gebracht werden können,daß die Bewe- j gung in eine falsche Richtung verhindert wird. Wo selbstver- * ständlich das Umkippen während der Expansion aus dem wärme- I stabilen Zustand in den ersten wärmerückstellfähigen Zustand
stattfindet, bleibt die Neigungsrichtung im ersten wärmerück-, stellfähigen Zustand bei teilweiser Rückstellung des Gegen- j Standes in den zweiten wärmerückstellfähigen Zustand unver- ι ändert, was den Vorteil hat, daß die Neigungsrichtung durch
den Hersteller des wärmerückstellfähigen Gegenstandes vorher
bestimmt werden kann und die Installation des wärmerückstellfähigen Gegenstands auf dem Träger besonders einfach macht.

Der hohle Gegenstand gemäß der Erfindung, der im wärmerückstellfähigen Stadium plastisches oder elastisches Gedächtnis
aufweisen kann, kann beliebige Materialien enthalten, die
mittels chemischer Methoden oder Bestrahlung oder durch eine

6 0 9 817/0848

Kombination beider vernetzt worden sind und die in den warmerückstellfähigen Zustand überführt werden können, wobei die Art des Materials durch die Verwendung der Verbundkonstruktioln vorgeschrieben ist. Wenn daher die Verbundstruktur als Hochspannungsisolator verwendet wird, sollte wenigstens die äußere Oberfläche der Verbundkonstruktion normalerweise ein kriechstromfestes elektrisches Isoliermaterial enthalten. Ein solches kriechstromfestes Material kann definiert werden durch eine anfängliche Kriechspannung von mehr als 3 KV nach ASTM-D2303-64T (Benetzungsmittel Triton X-IOO). Bei dieser Testmethode wird die Verschmutzung von geneigten Platten mit Flüssigkeiten bestimmt. Sie ist dazu bestimmt, das Betriebsverhalten von Isolatoren unter verschmutzenden Bedingungen zu zeigen. Beispiele von kriechstromfesten Materialien, die in den warmerückstellfähigen Zustand überführt werden können, sind in den GB-PS 1.292.276, 1.284.081, 1.284.082, 1.303.432, 1.337,951 und I.337.952 genannt. Der Gegenstand gemäß der Erfindung kann z.B. durch Formpressen, Spritzpressen oder Spritzgießen geformt werden und nach Entfernung von überflüssigem Material auf beliebige Weise, entweder automatisch oder manuell, expandiert werden.

Die exakte Natur des Trägers in der erfindungsgemäßen Verbundkonstruktion hängt ebenfalls von der späteren Verwendung ab. Wenn daher die Verbundkonstruktion als Isolator verwendet werden soll, weist der Träger vorteilhaft ein faserverstärktes elektrisches Isoliermaterial auf. Einzelheiten geeigneter elektrischer Isoliermaterialien sind z.B. in der GB-PS I.292.276 beschrieben. Der wärmerückstellfähige Gegenstand selbst kann ebenfalls die Isolierung für einen elektrischen Bauteil liefern, wobei in diesem Fall der Träger ein leitfähiges Material enthalten kann, z.B. einen elektrischen Bauteil, wie ein Kabel. Die Erfindung ist in keiner Weise hinsichtlich der Gestaltung oder Art des Trägers oder des Materials, aus dem der Träger hergestellt ist, beschränkt. Als Träger können beliebige Gegenstände verwendet werden, die

6098.1.7/0846

im Stande sind, die vollständige Rückstellung des wärmerück- !

stellfähigen Gegenstandes zu verhindern. i

Falls gewünscht, wird der wärmerückstellfähige Gegenstand mit* dem Träger mittels eines Klebstoffs verbunden. Desgleichen ; kann wenigstens ein Teil der Oberfläche des Gegenstandes,die ! in Berührung mit dem Träger oder der Unterlage steht, mit j einem die Spannung verringernden Material oder einer Schicht j versehen sein, d.h. mit einem Material oder einer Schicht, j die die dielektrische Beanspruchung vermindern kann, welche ! in verschiedenen Bereichen von Hochspannungsbauteilen, z.B. ' am Ende einer Abschirmung eines Hochspannungskabels vorliegen; kann. Als geeignete Klebstoffe seien beispielsweise Epoxy- j harze (entweder heiß oder kalt gehärtet) und Polyester ge- ; nannt, die mit oder ohne Füllstoffe verwendet werden können, ; sowie silikonhaltige Klebstoffe, insbesondere solche mit j kriechstromfreien Eigenschaften. Andere geeignete Klebstoffe können Copolymere von Kohlenwasserstoffen mit wenigstens ei- i ner polymerisierbaren Doppelbindung mit Verbindungen enthal- ! ten, die wenigstens eine polymerisierbar Doppelbindung zusammen mit einer oder mehreren Carboxylgruppen oder deren Derivaten aufweisen, z.B. Ester oder Anhydride. Als Beispiele' für solche Copolymere seien Äthylen/Vinylacetat-Copolymere, · A'thylen/Äthylacrylat-Copolymere, Methylvinyläther/Maleinsäurer anhydrid-Copolymere und vorzugsweise Alkylester von Methyl- ι vinyl/Maleinsäureanhydrid-Copolymeren genannt. Als spannungs-i verminderndes Material oder Schicht ist ein Material mit linearem oder vorzugsweise nicht-linearem elektrischem Widerstand geeignetes, welches Formstabilität aufweist oder ein im wesentlichen nicht-kristallines Material (z.B. ein kittähnliches Material") enthält, das eine Viskosität von nicht mehr als 10 ^ cp bei 25°C aufweist. Beispiele für solche die Spannung abstufenden Materialien werden in den GB-Patent anmel-jdungen 40.752/72 und IJ.352/73 gegeben. Die Aspekte von Spannungsverminderung und Kriechstromfestigkeit können in einem Gegenstand oder einer Konstruktion gemäß der GB-Patentanmel-

609817/0846

dung 43.613/7²* kombiniert sein.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der Figuren erläutert, die folgende Bedeutung haben:

Figur 1 stellt einen Querschnitt durch einen hohlen mit Dächern versehenen Gegenstand dar, der für die Herstellung eines elektrischen Isolaters verwendet wird.

Figur 2 ist ein vergrößerter Querschnitt durch einen Teil eines Daches.

Figur 3 zeigt den Gegenstand von Figur 1 in expandierter

wärmerückstellfähiger Form. |

i Figur 4 zeigt den Gegenstand von Figur 2 rückgestellt um eine!

Unterlage. ;

Figur 5 zeigt einen anderen Gegenstand gemäß der Erfindung, zurückgestellt um einen Dorn.

Figuren 6 und 7 sind grafische Darstellungen, in denen die j

Ergebnisse von Beispiel 2 gezeigt sind.

Die Figuren sind nicht maßstabsgerecht.

In Figur 1 weist der hohle Gegenstand 1 aus elektrisch isolierendem Material einen mittleren rohrförmigen Teil 2 und eine Vielzahl von Dächern 3 auf. Die Dächer 3 und der rohrförmige Teil 2 bestehen aus einem Stück, wobei sich jedes Dach 3 rund um den gesamten Umfang des rohrförmigen Teils 2 erstreckt. Jedes Dach 3 steht senkrecht zur Längsachse des rohrförmigen Teils 2 und ist so gestaltet, daß eine in Längsrichtung geteilte zweiteilige Form von dem hohlen Gegenstand :. in einer zur Längsachse des rohrförmigen Teils 2 im wesentlichen senkrechten Richtung ohne wesentliche Deformation der

6098 17/084 6 '

Dächer 3 abgenommen werden kann. ■ - '■

Wie Figur 2 klar zeigt, ist der Neigungswinkel χ eines Daches' 3 der spitze Winkel zwischen der Längsachse 4 des Gegenstandes und der imaginären Verbindungslinie 5 zwischen dem äußeren Ende 6 des Daches und dem Mittelpunkt 7 des inneren Ende _: des Daches. Bei dem Gegenstand von Figur 1 stehen die Dächer ! im wesentlichen senkrecht zur Längsachse, wobei der Winkel 1 zwischen Achse und imaginärer Linie 5 annähernd 90° (z.B. 90 - etwa 5°^ beträgt. !

Figur 3 zeigt den Gegenstand von Figur 1 in einer wärmerück- ' stellfähigen Form. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wurde der Innendurchmesser des rohrförmigen Teils 2 ausgedehnt, wodurch die Dächer 3 in einen Zustand "umkippen", in dem sie unter einem Winkel χ gegen die Längsachse geneigt sind. Der Gegenstand von Figur 3 kann um eine Unterlage (gezeigt als 8) herum angeordnet und erhitzt werden, worauf er in engen Kon- ; takt auf dje Unterlage aufschrumpft. Der Neigungswinkel x' der Dächer nach dem Schrumpfen ist größer als x, da jedoch der Außendurchmesser der Unterlage 8 größer als der Innen- ' durchmesser des Gegenstands in der in Figur 1 gezeigten Form unmittelbar nach seiner Herstellung ist, sind die Dächer noch immer geneigt und kehren nicht vollständig in die senkrechte ■ Stellung von Figur 1 zurück.

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung:

Beispiel 1

Ein Gegenstand wird zu der in Figur 1 gezeigten Form verformt. Der Innendurchmesser des rohrförmigen Teils 2 beträgt 5,71 cm und der Abstand b (gemessen senkrecht zur Längsachse) zwischen dem äußeren Ende jedes Daches und der inneren Oberfläche des rohrförmigen Teils beträgt 2,5^ cm. Die Dächer, die symmetrisch zu einer Ebene senkrecht zur Längsachse sind, stehen zur Längsachse senkrecht. In der expandierten Form von Figur 3 (dem '

6 0 9817/0846

ersten warmerückstellfahigen Zustand) beträgt der Innendurchmesser a' des rohrförmigen Teils 2 8,08 cm und der Abstand b'j 2,00 cm. Der Neigungswinkel χ beträgt 60°. Im zweiten warmerückstellfahigen Zustand von Figur 4 beträgt der Abstand a"
8,00 cm, der Abstand b" 2,03 cm und der Neigungswinkel x^f
8o°. j

Beispiel 2 j

In Versuchen wird der Einfluß des Expansionsgrades auf den \ Neigungswinkel untersucht. Eine Anzahl von Teilen werden aus j elektrischem Isoliermaterial geformt, Die Teile sind identisch. Jeder Teil besteht aus einem zentralen rohrförmigen ' Teil 9 (sh. Figur 5) mit einer Gesamtlänge von 16,5 cm und ; einem Außendurchmesser von 2,2 cm und ist mit vier symmetrischen Dächern 10 versehen, die ein einziges Stück mit dem
restlichen Teil bilden. Der Abstand zwischen benachbarten
Dächern ist annähernd 2,5^· cm. Unmittelbar nach der Verfor- : mung steht jedes der Dächer senkrecht zur Längsachse 11 des
rohrförmigen Teils. Jeder der Teile wird dann in einem GIycerintank auf l60°C erhitzt und mittels eines Teflon-Doms ; zum warmerückstellfahigen Zustand expandiert. 3ei dieser j Expansion kippen die Dächer um, so daß sie nicht mehr länger ! senkrecht zur Längsachse stehen. Der Winkel a (sh. Figur 5)
zwischen oberer Oberfläche jedes Daches und der Längsachse
des rohrförmigen Teils wird bestimmt durch Messung des Dach- ■ durchmessers (S.D.) der Dachlänge (S.L. "« shed length) und ; des äußeren Durchmessers (O.D.) des rohrförmigen Teils. Der \ Winkel berechnet sich nach folgender Gleichung j

sin a = S.D. - O.D.

2 χ S.L.

In einigen Fällen, bei denen nach der ersten Expansion nochmals expandiert wird, wird der Winkel a für jeden der expan- j dierten Zustände bestimmt. Daher wird in Tabelle I, in der > die Innenabmessungen der expandierten Teile angegeben sind, \

609817/08

der Zustand D, wo der Innendurchmesser 3,02 cm beträgt, erhalten durch Expansion eines Teils mit einem Innendurchmesser unmittelbar nach Fertigung von 1,90 cm zu einem Zustand A mit einem Innendurchmesser von 2,5^ cm und einer weiteren Expansion auf einen Innendurchmesser von 3,02 cm. Die expandierten Teile werden dann in einem Luftofen bei 17O°C um geeignete Dorne zurückgestellt, worauf der Winkel a für jeden der rückgestellten Zustände gemessen wird. Wieder wird in einigen Fällen ein Teil,der bereits einmal teilweise zurückgestellt worden ist, von dem betreffenden Dorn abgenommen und um einen weiteren Dorn von geringem Durchmesser rückgestellt. Die Innendurchmesser der verschiedenen Zustände, die bei Expansion und Rückstellung erhalten werden, sind in den Tabellen I und II angegeben, während die Abmessungen, die in Jedem einzelnen Zustand gemessen werden, in den Tabellen III und IV angegeben sind. Tabelle III bezieht sich auf die Stadien der Expansion, Tabelle IV auf die der Rückstellung. Die Tabellen V und VI sind den Tabellen I und II ähnlich, zeigen jedoch die in den Zuständen A bis F und A₂ bis F₂ erhaltenen Dachwinkel. Der Innendurchmesser der Teile vor der Expansion I.D beträgt 1,90 cm, S.D. 6,5 cm, O.D 2,2 cm und S.L. 2,1 - 0,1 cm.

Tabelle I - Expansion

Anfänglicher Innendurch- Innendurchmesser nach Ausdehnung messer (cm) (cm)

2,54 3,02 3,75 ■

2,22 A B C "

2,5^ D E

3,02 F

609817/0846

Tabelle II - Rückstellung

Anfänglicher Innendurch- Innendurchmesser nach Rückstellung messer (cm) (cm)

3^02 2^54 1,90

3,75 F₂ E₂ C₂

3,02 D₂ B₂

2,54 A₂

Tabelle III - Exoansion

	(cm)	A	9	B	4	C	1	D	4	E	1	P	9
O.D	(cm)	2,	6	3,	5		1	3,	7	4,	1	3,	2
S.D.	(cm)	6,	0	6,	0	6,	0	6,	0	6,	0	6,	0
S.L.		2,		2,		2,		2,		2,		2,
a°	68	51	30	56	30	35

Tabelle IV - Rückstellung

	.D	(cm)	A₂	^B2	^C2	^D2	^E2	^P2
0	.D.	(cm)	2,9	2,8	2,8	2,9	2,9	3,4
S	.L.	(cm)	6,7	6,7	6,7	6,7	6,6	6,4
S	a°		2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
		72	77	77	72	68	49

609817/0846

Tabelle V - Expansion

Anfänglicher Innendurch- Innendurchmesser nach Expansion messer (cm)

2,54 3,02 3,75

1,90 68 51 30

2,54 56 30

3,02 35

Tabelle VI - Rückstellung

j Anfänglicher Innendurch- Innendurchmesser nach Expansion messer (cm)

3,02 2,54 2,22

3,75 49

3,02 ! 2,54

68	77
72	77
	72

Die Tabellen V und VI zeigen, daß innerhalb der experimentellen Fehlergrenzen der Dachwinkel eines Teils nur von sei- ! nem Innendurchmesser abhängt, wobei jeweils der gleiche Winkel a bei gegebenem Durchmesser erhalten wird, unabhängig davon, ob der Durchmesser das Ergebnis einer Expansion von · einem geringeren Durchmesser oder der Rückstellung von einem ;

größeren Durchmesser ist. Wenn der durchschnittliche Dach- j winkel und der Prozentsatz der Expansion gleich ist j

= (wirklicher Innendurchmesser - Innendurchmesser unmittelbar nach der Herstellung) χ 100 <

Innendurchmesser unmittelbar nach der Herstellung

fUr jeden Innendurchmesser berechnet werden, ergeben sich die in Tabelle VII dargestellten Werte.

609817/0846

	Tabelle VII	% Expansion
Innendurchmesser	durchschnittlicher
(cm)	Dachwinkel in °	0
1,90	90	15,8
2,22	75	33,7
2,54	69	59,0
3,02	52	97,5
3,75	32

In den Figuren VI und VII sind diese Werte gegen den Innen- :

ι durchmesser grafisch aufgetragen. ^!

80981 7/0848

Claims

Patentanspr ü c h e

Wärmerückstellfähiger hohler Gegenstand zur Umhüllung einer Unterlage, gekennzeichnet durch wenigstens ein offenes Ende und eine Vielzahl von nach außen vorspringenden Teilen, von denen jeder Teil sich wenigstens um einen Teil des Umfangs des Gegenstandes herum erstreckt und jeder Teil so ausge- ^; staltet ist, daß bei teilweiser Rückstellung des Gegenstandes rund um und in Kontakt mit der Unterlage jeder Teil j

i gegen die Längsachse des Gegenstandes geneigt ist. I

2) Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen vorspringenden Teile sich um den gesamten Umfang des Gegenstandes herum erstrecken.

3) Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach außen vorspringende Teile und Rest des Gegenstandes aus einem Stück bestehen.

4) Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis J5, dadurch ge- ■ kennzeichnet, daß die nach außen vorspringenden Teile im ι wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Gegenstandes j stehen.

5) Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus einem elektrischen Isoliermaterial.

6) Gegenstand nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß jeder nach außen vorspringende Teil als Dach ausgestaltet ist.

7} Gegenstand nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, , daß wenigstens seine äußere Oberfläche aus einem kriechstromfesten elektrischen Isoliermaterial hergestellt ist.

609817/0846

8) Gegenstand nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen langgestreckten mittleren Anteil mit einer Vielzahl von sich nach außen erstreckenden Dächern.

9) Gegenstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ι

die innere Oberfläche des mittleren Teils wenigstens eine ! sich in Längsrichtung erstreckende Deformierung zur Er- j leichterung des Austritts von Luft zwischen dem mittleren j Bereich und dem Isolator während der Wärmerückstellung des Gegenstandes aufweist.

10) Gegenstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche des Gegenstandes so geformt ist, daß der Austritt von Luft zwischen dem mittleren Bereich und dem Isolator während der Wärmerückstellung des Gegenstandes erleichtert wird. !

11) Gegenstand nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch ge- I kennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Oberfläche, der im Kontakt mit der Unterlage steht, mit einem die Spannung' reduzierenden Material versehen ist oder ein solches Material enthält.

12) Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge» kennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Oberfläche des Gegenstandes, der mit der Unterlage in Berührung steht, mit einem Klebstoff versehen ist.

Verfahren zur Herstellung des Gegenstands nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man einen hohlen Ge-j genstand mit wenigstens einem offenen Ende und einer Viel-; zahl von sich nach außen erstreckenden Teilen formt, wobei sich jeder dieser Teile wenigstens um einen Teil des Umfangs des Gegenstandes herum erstreckt und im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Gegenstandes steht und daß man den Innendurchmesser des Gegenstandes zur Überführung

60981 7/0846

in den wärmerückstellfähigen Zustand vergrößert, in dem j jeder nach außen vorspringende Teil in einem derartigen I

Zustand vorliegt, daß nach teilweiser Rückstellung des Gegenstandes um die Unterlage herum jeder Teil eine Neigung gegen die Längsachse des Gegenstandes aufweist. ,

14) Verbundkonstruktion, gekennzeichnet durch eine Unterlage, \ auf deren äußerer Oberfläche eine wärmerückstellfähiger Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zurückgestellt worden ist. j

15) Verbundkonstruktion nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage aus einem elektrisch isolierenden ί Material besteht. ·

16) Verbundkonstruktion nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage aus einem Sicherungskörper, einer Leitungseinführung oder einem Stützenisolator besteht.

17) Verbundkonstruktion nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die sich nach außen erstreckenden Anteile in der gleichen Richtung gegen die Längsachse geneigt sind. ;

18) Verfahren zur Umhüllung einer Unterlage, dadurch gekennzeichnet, daß man um die Unterlage einen wärmerückstellfähigen hohlen Gegenstand mit wenigstens einem offenen Ende und einer Vielzahl von sich nach auswärts erstrecken-' den Teilen anbringt, von denen jeder sich wenigstens um einen Teil des Umfangs des Gegenstandes herum erstreckt und jeder Teil so ausgestaltet ist, daß bei teilweiser Rückstellung des Gegenstandes um die Unterlage und in Kontakt hierzu der Teil gegen die Längsachse des Gegenstandes geneigt ist und daß man den Gegenstand in Kontakt mit der Unterlage der Wärmerückstellung unterwirft.

609817/0846

19) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ι man wärmerückstellfähige hohle Gegenstände nach einem der J Ansprüche 2 bis 12 verwendet.

609817/0846

Leerseite