DE2828375A1 - Verfahren zur herstellung eines isolierstabes mit befestigungsarmaturen und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines isolierstabes mit befestigungsarmaturen und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2828375A1 DE19782828375 DE2828375A DE2828375A1 DE 2828375 A1 DE2828375 A1 DE 2828375A1 DE 19782828375 DE19782828375 DE 19782828375 DE 2828375 A DE2828375 A DE 2828375A DE 2828375 A1 DE2828375 A1 DE 2828375A1
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Description

  • Verfahren zur Herstellung eines Isolierstabes mit
  • Befestigungsarmaturen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vefahren zur Herstellung eines zug-, druck- und torsionsfesten Isolierstabes, vorzugsweise Isolator-Innenteiles, mit Befestigungsarmaturen, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Bei Isolatoren werden erhöhte Anforderungen an die krafttragenden Elemente gestellt, insbesondere an den Isolierstoffstrang und die Krafteinleitung in die Befestigungsarmaturen.
  • Die Höchstfestigkeiten bei den mit kriechstromfesten Kunstharzen imprägnierten #glasfaserverstärkten Stäben, beispielsweise für Freileitungs-Langstabisolatoren, werden durch die parallel zueinander gerichteten Endlosfäden, vorzugsweise Glasendlosfäden, erreicht.
  • Die bekannten Anordnungen ermöglichen indessen nicht eine optimale Krafteinleitung an den Enden des Isolierstoffstranges, beispielsweise in die Aufhängearmaturen, da bei diesen faserverstärkten Bauteilen zusätzliche, werkstoffspezifische, insbesondere in bezug auf die richtungsabhängigen Eigenschaften, Probleme entstehen, die eine maximale Ausnützung der Zugfestigkeiten bisher nicht ermöglicht haben.
  • Es ist bereits bekannt, die Krafteinleitung durch Schlaufenanschlüsse vorzunehmen.
  • Ein Nachteil besteht hierbei darin, dass im Bereich der Umlenkung der Glasendlosfäden Tangentialdeformationen und Fadenbrüche auftreten können.
  • Es sind schliesslich Anordnungen bekannt, bei welchen die Enden der durchimprägnierten und/oder vorgehärteten Isolierstoffstränge in die Befestigungsarmaturen, beispielsweise durch knoische Stifte, mittels Armierungen, wie aufgeschrumpfte Spannringe, und zusätzlicher Verklebung verankert werden.
  • Ein Nachteil besteht hierbei darin, dass in den bereits durchimprägnierten Isolierstoffsträngen unerwünschte mechanische Spannungen entstehen können und eine Beschädigung der Endlosfäden nicht vermieden werden kann.
  • Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass durch das Verkleben bei der Krafteinleitung zwischen Imprägnierkunstharz und den Befestigungsarmaturen zusätzliche Grenzflächen Armaturenwand/Klebstoff/kunstharzimprägnierte Enden des Isolierstoffstranges geschaffen werden.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verbesserung der Zugbelastbarkeit des in den Befestigungsarmaturen verankerten GFK-Isolierstoffstranges herbeizuführen, eine schonende Behandlung des Isolierstoffstranges bei der Herstellung und gleichzeitig eine rationelle Fertigung zu gewshrleisten.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst, welches durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) eine Anzahl parallel zueinander gerichteter Endlosfäden eines Isolierstoffstranges werden zur Erhöhung der Hydrolysebeständigkeit und Haftfestigkeit chemisch vorbehandelt, vorzugsweise mittels eines in Wasser gelösten Silans, wie Epoxisilan.
  • b) der Isolierstoffstrang wird gespannt und an beiden Enden durch Umwickeln mit Glasendlosfäden senkrecht zur Längsachse fixiert, c) der noch bindemittelfreie Isolierstoffstrang wird in eine mehrteilige, teilbare Giessform so eingelegt, dass die beiden umwickelten Enden des Isolierstoffstranges aus der Giessform herausragen, d) beide Enden des Isolierstoffstranges werden in je eine einteiliqe sich innen konisch verjüngende Befestigungsarmatur eingesetzt und die Giessform mit den Befestigungsarmaturen mit dazwischen anqeordneten Dichtunqsrinqen verbunden, wobei die Befestigungsarmaturen an ihren Stirnseiten je eine Oeffnung aufweisen, welche zum Entlüften und/oder Zuführen- von #mprägnierharz dienen, dienen, sowieebenfalls an jeder Stirnseite eine Einsatzöffnung aufweisen, in welche ein druck- und scherfester Fixierkegel in den Isolierstoffstrang eingetrieben wird, wodurch das Ende des Isolierstoffstranges aufgespreizt und fest gegen die Innenwand der Befestigungsarmatur angepresst wird, und gleichzeitig werden die beiden Befestigungsarmaturen abgedichtet und bilden zusammen eine Vakuumgiessform, in welche nach dem Evakuieren ein kriechstromfestes Kunstharz eingeführt wird, wodurch der Isolierstoffstrang durchimprägniert wird, e) die Entlüftungs- und Kunstharz-Zuführungsöffnungen in den beiden Befestigungsarmaturen werden mit Kunstharz verschlossen, f) nach einem gesteuerten Aushärten des Kunstharzes wird die mehrteilige Giessform entfernt.
  • Durch das erfindungsgemässe Verfahren, bei welchem der Isolierstoffstrang in die Befestigungsarmaturen in noch unimprägnierten Zustand verankert wird, wird eine wesentliche Erhöhung der Zugbelastbarkeit des Isolierstoffstabes gewährleistet, da während des ganzen Arbeitsablaufes die einzelnen Endlosfäden des Isolierstoffstranqes sehr schonend behandelt und nicht beansprucht werden. Die Kunstharz-Durchimprägnierung mit nachfolgender Aushärtung erfolgt erst am bereits fert-iggestellten Bauteil, so dass eine event. Beschädigung der Endlosfäden des Isolierstoffstranges weitgehend vermieden wird. Das in bezug auf einzelne Arbeitsoperationen vereinfachte Verfahren wirkt sich in dieser Beziehung ebenfalls günstig aus, wobei das erfindungsgemässe Verfahren gegenüber den Bekannten zusätzlich einen wesentlich wirtschaftlicheren Arbeitsalauf gewährleistet.
  • Die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrteilige Giessform an beiden Enden eine innen sich konisch verjüngende Befestigungsarmatur mit je einer Entlüftungs- und Zuführunhsöffnung sowie mit je einer Einsatzöffnung für einen Fixierkegel aufweist, und zwischen den beiden Befestigungsarmaturen ein Isolierstoffstrang angeordnet ist.
  • Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Vakuumgiessform sind die Befestigungsarmaturen, beispielsweise für Freileitungs-Aufhängeisolatoren, gleichzeitig Bestandteile der Vakuumgiessform, wodurch Voraussetzungen für eine optimal schonende Verankerung des Isolierstoffstranges und gute Durchimprägnierung und Aushärtung geschaffen werden.
  • Es ist zweckmässig, dass die mehrteilige Giessform doppelschalig und/oder in Axialrichtung teilbar und vorzugsweise aus einer Vielzahl von in Längsrichtung teilbaren Segmenten axial zusammengesetzt ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der unimprägnierte Isolierstoffstrang ein Roving-Glasseidenstrang ist und die Endlosfäden aus E-Glas oder boroxid- und eisenfreiem S-Glas bzw.
  • R-Glas bestehen.
  • Es empfhielt sich, dass der druck- und scherfeste Fixierkegel aus Kunstharz, körnigen Füllstoff, Glasgewebe und Glasmatte zusammengesetzt ist.
  • Nach einer bevorzuqsten Ausführunqsform werden zum Impräqnieren zykloaliphatische Epoxiharze oder modifizierte Silikonharze verwendet.
  • Ferner ist es zweckmässig, dass das Imprägnierkunstharz gegegnüber den verstärkenden Endlosfäden des Isolierstoffstranges eine höhere Bruchdehnung aufweist.
  • Im folgenden sei-die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert.
  • Es zeigt in einem Querschnitt eine Vakuumgiessform 1, welche aus einer stirnseitig offenen doppelschaligen Giessform 2 besteht, die beidseitig mit Befestigungsarmaturen 3,3' abgedeckt ist. In die Giessform 2 ist ein Isolierstoffstrang 5 so eingelegt, dass die beiden Enden desselben aus der an beiden Stirnseiten offenen Giessform 2 herausragen. Die Befestigungsarmaturen 3,3' weisen konisch ausgebildete Innenwände 4,4' und stirnseitig angeordnete Einsatzöffnungen 8,8' für das Eintreiben der Fixierkegel 6,6', sowie Entlüftungsöffnungen 7,7' auf, die gleichzeitig als Kunstharz-Zuführungsöffnungen dienen. Zwischen der doppelschaligen Giessform 2 und den Befestigungsarmaturen 3,3' sind Dichtungsringe 9,9' vorgesehen. Der Isolierstoffstrang 5, vorzugsweise aus einem Roving-Glasseidenstrang, wird aus einer Vielzahl parallel zueinander gerichteter Glasendlosfäden gebildet und in gespanntem Zustand gehalten. An beiden Enden des Glasseidenstranges wird derselbe senkrecht zur Fadenrichtung mit Glaseridlosfäden umwickelt 10,10', wodurch dem Isolierstoffstrang 5 in Axial- und Radialrichtung eine gewisse Festigkeit und ein Zusammenhalt gegeben wird. Die umwickelten Enden des Isolierstoffstranges 5 werden in die konisch ausgebildeten Befestigungsarmaturen 3,3' eingeführt. Durch die Eirsatzöffnungen 8,8' der Befestigungsarmaturen 3,3' wird je ein druck- und scherfester, vorzugsweise GFK-Fixierkegel 6,6', so eingetrieben, dass die Enden des Isolierstoffstranges 5 aufgespreizt und fest gegen die konische Innenwände 4,4' der Befestigungsarmaturen 3,3' angepresse werden.
  • Dadurch, dass der Isolierstoffstrang 5 noch unimprägniert ist, wird eine schonende Aufweitung der Enden des Isolierstoffstranges 5 sichergestellt. Der druck- und scherfeste Fixierkegel 6,6' besteht vorzugsweise aus Kunstharz, körnigen Füllstoff, Glasgewebe und Glasmatte, kann jedoch auch beispielsweise aus Stahl hergestellt sein. Vorzugsweise werden E-Glasfäden verwendet. Es können auch Endlosfäden aus boroxid-und eisenfreiem# S-Glas bzw. R-Glas zur Anwendung kommen.
  • DieGlasfädenmenge wird so gewählt, dass nach der Kunstharz-Durchimprägnierung ein Verhältnis von etwa 70/30 °Ó Glas / Kunstharz-Anteil erreicht wird. Die Endlosfäden des Isolierstoffstranges 5 werden zur Erhöhung der Hydrolysebeständigkeit und Haftfestigkeit chemisch vorbehandelt. Gute Ergebnisse werden mit t-Glycidpropyl-Trimethoxyl-Silan oder mit #-Aminopropyl-Triethoxyl-Silan in wässriger Lösung bei einem pH Wert von 11 erzielt. Um eine optimale Haftfestigkeit zwischen Glasfäden-Imprägnierkunstharz zu erreichen, ist es zweckmassiq, die mit Silan beschichteten Endlosfäden während einer Dauer von etwa 3 Stunden bei ca.70 OC zu trocknen, wodurch die. Diffusion von Silan an der Glas/Silan-Grenzfläche energetisch begünstigt wird. Diese Massnahme bewirkt, dass im Kern des zugbelasteten Isolatorstabes bei veränderlichen klimatischen Verhältnissen keine frühzeitige Delaminierung mit event. Hohlraumbildung stattfindet, wodurch die Isolierung beeinträchtigt würde. Ein derart mit Silan vorbehandelter bindemittelfreie Isolierstoffstrang 5 wird in eine doppelschalige Giessform 2 eingelegt und dieselbe mit den Befestigungsarmaturen 3,3' verbunden und durch Dichtungsringe 9,9' gegenüber der Aussenatmosphäre abgedichtet. Die Giessform 2 ist vorzugsweise rohrförmig ausgebildet. Es ist von Vorteil, die Giessform 2 doppelschalig und in Axialrichtung teilbar auszubilden, beispielsweise durch eine Vielzahl von in Längsrichtung teilbaren Segmenten. Vorteilhafterweise -ist die Form und die Geometrie der Fixierkegel 6,6', zusammen mit der Konizität der Innenwände 4,4' der Befestigungsarmaturen 3,3' so abgestimmt, dass der imprägnierte und ausgehärtete Isolierstoffstrang 5 mit desen Enden und den eingetriebenen Fixierkegeln 6,6' über die ganze Länge das gleiche Glas/Harz- Verhältnis aufweist. Der Isolierstoffstrang 5 wird in montierter Form unter Vakuum entfeuchtet und entgast. Für besondere Fälle, bei denen eine absolute Glimmfreiheit des Isolierstabes verlangt wird, kann mit Vorteil vor dem Imprägnieren der Isolierstoffstrang 5 zusätzlich noch mit einem in Kunstharz löslichen Gas, beispielsweise mit Kohlendioxid, durchgespült werden, wodurch noch vorhandene Luftreste verdrängt und das nachfolgende Duchimprsgnieren erleichtert wird. Die Imprägnierung erfolgt so, dass die Vakuumgiessform 1 senkrecht angeordnet ist und das Kunstharz von unten nach oben eingeführt wird. Zum Imprägnieren werden kriechstromfeste zykloaliphatische Harzsysteme vorgeschlagen, wie beispielsweise 3,4 Epoxizyklohexylmethyl-3,4-Epoxizyklohexankarboxylat; Bis-(3,4-Epoxizyklohexylmethyl)-Adipat; Hexahydrophtalsäurediglycidylester; Vinylzyklohexendioxid, Bis-(2,3-Epoxizyklopentyl)-Aether in Verbindung mit einem Härtungsmittel, beispielsweise Phtalsäureanhydrid, Methylnadicsäureandydrid oder mit aliphatischen Polyaminen. In vorteilhafter Weise können für die Imprägnierung des Isolierstoffstranges 5 auch modifizierte Silikonharze als Kopolymere von hydroxylfunktionellen, etwa 6S OH-haltigen Silikonen mit einem niederen Molekulargewicht von etwa 1600 und einem Kondensationspolymerisat aus Epichlohydrin und Diphenylpropan, deren Epoxidwert zwischen o,13 bis 0,55 liegt, zur Anwendung kommen.
  • Nach dem Aushärten wir die Giessform 2 entfernt und der in den Befestigungsarmaturen 3,3' verankerte ausgehärtete, hohlraum frei impräqnierte GFK-Isolierstab kann beispielsweise zur Herstellung von Freileitungs-Langstabisolatoren verwendet werden, und zwar durch Aufgiessen eines elastischen Isolator-Kunststoffmantels auf den Isolierstab. Der Isoliermantel kann glatt oder auch kriechwegverlängernd ausgebildet sein.

Claims (9)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines zug-, druck- und torsionszysten Isolierstabes, vorzugsweise eines Isolator-Innenteiles mit Befestigungsarmaturen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) eine Anzahl parallel zueinander gerichteter Endlosfäden eines Isolierstoffstabes werden zur Erhöhung der Hydrolysebeständigkeit und Haftfestigkeit chemisch vorbehandelt, vorzugsweise mittels eines in Wasser gelösten Silans, wie Epoxisilan, b) der Isolierstoffstrang wird gespannt und an beiden Enden durch Umwickeln mit Glasendlosfäden senkrecht zur Längsachse fixiert, c) der noch bindemittelfreie Isolierstoffstrang wird in eine mehrteilige, teilbare Giessform so eingelegt, dass die beiden umwickelten Enden des Isolierstoffstranges aus der Giessform herausragen, d) beide Enden des Isolierstoffstranges werden in je eine einteilige sich innen konisch verjüngende Befestigungsarmatur eingesetzt und die Giessform mit den Befestigungsarmaturen mit dazwischen angeordneten Dichtungsringen verbunden, wobei die Befestigungsarmaturen an ihren Stirnseiten je eine Oeffnung aufweisen, welche zum Entlüften und/oder Zuführen von Imprägnierharz dienen, sowie ebenfalls an jeder Stirnseite eine Einsatzöffnung aufweisen, in welche ein druck- und scherfester Fixierkegel in den Isolierstoffstrang eingetrieben wird, wodurch das Ende des Isolierstoffstranges aufgespreizt und fest gegen die Innenwand der Befestigungsarmatur angepreßt wird, und gleichzeitig werden die beidenBefestigungsarmaturen und die Giessform abgedichtet- und bilden zusammen eine Vakuum- giessform, in welche nach dem Evakuieren ein kriechstromfestes Kunstharz eingeführt wird, wodurch der Isolierstoffstrang durchimprägniert wird, e) die EntlUftungs- und Kunstharz-Zuführungsöffnungen in den beiden Befestigungsarmaturen werden mit Kunstharz verschlossen, f) nach einem geskeuerten Aushärten des Kunstharzes wird die mehrteilige Giesfform entfernt.
  2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrteilige Giessform (2) an beiden Enden eine innen sich konisch verjüngende Befestigungsarmatur (3, 3') mit je einer EntlUftungs-und Zuführungsöffnung (7, 7') sowie mit je einer Einsatzöffnung (8, 8') für einen Fixierkegel (6, 6') aufweist, und zwischen den beiden Befestigungsarmaturen (3, 3') ein Isolierstoffstrang (5) angeordnet ist.
  3. 3. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrteilige Giessform (2) doppelschalig und/oder in Axialrichtung teilbar ist.
  4. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessform (2) aus einer Vielzahl von in Längsrichtung teilbaren Segmenten axial zusammensetzbar ist.
  5. 5. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierstoffstrang (5) ein Roving-Glasseidenstrang ist und die Endlosfäden aus E-Glas bestehen.
  6. 6. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosfäden aus boroxid- und eisenfreiem S-Glas oder R-Glas bestehen.
  7. 7. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der druck- und scherfeste Fixierkegel (6, 6') aus Kunstharz, körnigen Füllstoff, Glasgewebe und Glasmatte zusammengesetzt ist.
  8. 8. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Imprägnieren zykloaliphatische Epoxiharze oder modifizierte Silikonharze verwendet werden.
  9. 9. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägnierkunstharz gegenüber den verstärkenden Endlosfäden des Isolierstoffstranges (5) eine höhere Bruchdehnung aufweist.
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