DE2832543A1

DE2832543A1 - Elektrischer isolator fuer durchschnittliche, hohe und sehr hohe spannungen sowie ein verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2832543A1
Application number: DE19782832543
Authority: DE
Inventors: Luigi Corbelli; Angiolino Novi; Gianfranco Trevisan
Original assignee: Fidenza Vetraria SpA SA
Current assignee: Fidenza Vetraria SpA SA
Priority date: 1977-07-27
Filing date: 1978-07-25
Publication date: 1979-02-15
Also published as: IT1114909B; SE7808090L; ES472010A1; BR7804801A; CA1121474A; GB1601379A; CH634683A5; SE433545B; FR2399105A1; JPS5425481A; JPS635845B2; FR2399105B1

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Isolatoren für durchschnittliche; hohe und sehr hohe Spannungen bestehend aus einem stabfürinigen tragenden harzgebundenen Glasfaser-Mittelkörper, der mit einem gerippten überzug aus organischem Material versehen ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Isolatoren.

Elektrische Isolatoren aus harzgebundenen Glasfasern mit einem gerippten Überzug aus organischem Material sind bereits bekannt und finden vielfach bei Freileitungen und Hochspannungsleitungen sowie auf dem Gebiet des elektrischen Fahrbetriebs Verwendung. Der Hauptvorteil, den Isolatoren aus harzgebundenen Glasfasern und organischen Materialien im Vergleich zu den üblichen Porzellan- oder Glasisolatoren bieten, liegt in erster Linie darin, daß das Verhältnis von Gewicht zu mechanischer Festigkeit sehr klein ist«

Tatsächlich müssen die üblichen Porzellan- und Glasisolatoren vom Stab- und Kappen-Typ, wenn sie für Hochspannungsfreileitungen oder sehr hohe Spannung führende Freileitungen, die hohen mechanischen Belastungen durch die Kabel einschließen, bestimmt sind, mit grossen Metallkappen versehen sein, wodurch das Gewicht der ganzen Isolatorkette hoch wird und mit Bezug auf das Gewicht des Leiters, der von der Kette getragen wird, nicht mehr vernachlässigbar ist.

Bei den Verbundisolatoren aus harzgebundenen Glasfasern und orga™ . nischen Materialien ist die mechanische Stütz- oder Tragfunktion nur dem stabförmigen harzgebundenen Glasfaser-Mittelkörper übertragen. Er wird im allgemeinen als Vollstab nach der "Pulltrusionsmethode" (Extrudieren durch Abziehen), kontinuierlich oder diskonti-

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nuierlich, hergestellt, wenn die Glasfasern in Fäden parallel zueinander und zur Richtung der mechanischen Beanspruchung, der der Hänge-Mittelkörper im Betrieb ausgesetzt sein wird, angeordnet sind* oder wenn verfilzte Glasfasern, d. h. geschnittene Glasfasern, die willkürlich angeordnet sind ("chopped strand", d. h« Stapelfaserstränge) , oder wenn Glasfasergewebe verwendet wird? oder er wird in Form eines Hohlzylinders nach der Fadenwicklungsmethode ("filement winding") hergestellt im Fall von Continue-Fäden_f die im allgemeinen spiralförmig angeordnet sind.

Zur Herstellung eines Körpers in Form eines Hohlzylinders wird auch Glasfasergewebe verwendet. In beiden Fällen (Vollstab- oder.Hohlzylinder), werden die Glasfasern mit einem Harz imprägniert, das beste elektrische Eigeschaften besitzt (z. B. mit einem zykloaliphatischen Epoxidharz) . ' *

Diese Körper besitzen eine mechanische Festigkeit, die etwa gleich der von Stahl ist, obwohl sie ein spezifisches Gewicht haben, das etwa 1/3 des spezifischen Gewichtes von Stahl entspricht.

Im elektrischen Fahrbetrieb von Eisenbahn und Straßenbahn sowie auf diesem Gebiet der Technik ist es von größter Wichtigkeit, daß die Isolatoren den starken Schwingungen, denen sie im Betrieb ausgesetzt sind, standhalten. Diesbezüglich sind die harzgebundenen Glasfaserisolatoren den Porzellanisolatoren wiet überlegen, da sie diesen Anforderungen voll gerecht werden. Jedoch hat die Herstellung von harzgebundenen Glasfaserisolatoren, die in jeder Beziehung voll befriedigen, eine Reihe von Problemen aufgeworfen. Vor allem ist es sehr schwer, geeignete Materialien (d. h. solche, die sowohl

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gegenüber Alterung als auch gegenüber elektrischer Flächenentladung

beständig sind; die letzteren schließen die unerwünschte Kriechstrom-("tracking")

bildung/und/oder Erosionsphänonene ein) zur Herstellung des allgemein gerippten Überzuges der Isolatoren zu finden.

Nachdem einmal solch wesentliche Bedingungen, wie Beständigkeit gegenüber Alterung und Flächenentladungen dank der Verwendung geeigneter Materialien (wie z«, B. zykloalipfcatioche Epoxidharze,- Silikon-Elastomere:, Ethylen-Propylen-Elastomere, fluorierte Harze wie PTFE), erfüllt waren, trat eine weitere Schwierigkeit auf; es war die Schwierigkeit der Bindung von harzgebundenen Glasfaser-Mittelkörperu (fester Stab sowie hohler zylindrischer Körper) mit dem gerippten Überzugsmaterial zu überwinden.

Tatsächlich sind die physikalischen und insbesondere die mechanischen Eigenschaften der harzgebundenen Glasfaserkörper so, daß sie eine zuverlässige Bindung mit Materialien, die auf Deformationen durch mechanische Beanspruchung mit unelastischem Verhalten reagieren, nicht gestatten.

Folglich hat man versucht, diese Nachteile durch verschiedene Verbindungsmethoden zu beheben, wie mittels elastischer Harze oder Silikonfett, oder Mastix oder sogar durch einfaches mechanisches Aufpressen des gerippten Überzugsmaterials auf dem harzgebundenen Glasfaserkörper. Mit keiner dieser Methoden ließ sich jedoch das Problem beseitigen. Vielmehr wurde durch jede dieser Methoden eine schwache Stelle, vom elektrischen Standpunkt aus gesehen, in den Isolator eingeführt.

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Es ist festzuhalten, daß die äußere Gestalt eines Isolators für durchschnittliche, hohe und sehr hohe Spannung, dessen Rippen eine beträchtliche Breite und Dicke haben_r erarbeitet worden ist, um der elektrischen Entladung zwischen den Metallklemmen des Isolators (wenn solche vorhanden sind, in jedem Fall zwischen stromführenden Leiter und Erde) einen möglichst langen Weg zu bieten, d. h. einen besonders langen Oberflächen-Kriechweg zu schaffen.

"Oberflächen-Kriechweg" bedeutet der Weg einer elektrischen Entladung über eine Fläche (und daher den Rippen folgend) zwischen unter Strom stehender Elektrode und Erde (d. h. insbesondere zwischen unter Strom stehendem Leiter und irgendeinem Teil, der mit Erde verbundenen Trag- bzw. Stützstruktur, oder allgemeiner gesagt_r irgendeinem Teil einer solchen Struktur, die das gleiche Potential wie Erde hat),. Im allgemeinen wird ein Oberflächen-Kriechweg für ausreichend.lang angesehen, wenn das Verhältnis von seiner Länge

("spacing")
zuiu geradlinigen Abstand Gfcder Zwischenraum) , nämlich der Länge der Geraden von unter Strom stehendem Leiter zur Erde (wie weiter oben definiert) mindestens zwei, oder drei oder sogar mehr als 3 ist, wenn Isolatoren in Betracht gezogen werden, die für normale Verwendung bestimmt sind und Isolatoren, die in verschmutzter oder stark verschmutzter Umvielt gebracht werden.

Es liegt daher auf der Hand, daß eine mögliche Entladung im Spalt bzw. Zwischenraum zwischen harzgebundenem Glasfaser-Mittelkörper und geripptem Überzug für die Isolationruinierend wäre. Infolge der Schaden, die durch die Entladung verursacht werden, würde die Isolation unter das Niveau sinken, für das sie vorgesehen ist und

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sie würde sich in kurzer Zeit weiter verschlechtern bis sogar niedrigere Niveaus erreicht sind.

Die bekannten vorstehend angegebenen Verfahren zur Verwendung des harzgebundenen Glasfaserkörpers mit dem gerippten überzug haben die vorstehend geschilderten unerwünschten Nachteile, da sie nicht in der Lage sind elektrische Entladungen im Zwischenraum zwischen Körper und überzug zu verhindern.

Silikonfette z. B. sind einem Pumpeneffekt infolge Dehnung unter Wirkung mechanischer Zugbeanspruchung des stabförmigen harzgebundenen Glasfaser-Mittelkörpers und durch den folgenden Druck, der durch den gerippten Überzug auf den Körper ausgeübt wird, unterworfen. Deshalb kann es geschehen, daß Silikonfett aus dem Zwischenraum zwischen Vollstab bzw. Hohlstab und Überzug verdrängt wird und nicht wieder eingesaugt wird, wenn die Zugbeanspruchung vermindert oder eliminiert wird und auch der Druck, der durch den überzug ausgeübt wirdf abnimmt. Im Zwischenraum v/erden kleine Hohlräume zur Verfügung stehen, die schnell Feuchtigkeitsinfiltrationen und unerwünschte elektrische Entladung entlang des Körpers (in Form eines Voll- oder Hohlstabes) und im Inneren des gerippten Überzuges anziehen.

Umgekehrt sind manche Binderharze - wenn sie zwei verschiedene Materialien miteinander verbinden (d. h. den harzgebundenen Glasfaserkörper und den gerippten Überzug, der z. B₀ aus Polytetrafluorethylen hergestellt ist) und auch die Harze selbst ~ Scherspannungen entlang dem Körper unterworfen, welche auch su Hohlräumen führen, die Verunreinigungen und elektrische Entladungen anziehen=.

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Die Bildung kleiner Hohlratame bzw. Poren im Zwischenraum zwischen Körper und Überzug gestattet, wie schon, gesagt, Diffusion "von Feuchtigkeit sowie Bildung partiell lokalisierter elektrischer Entladungen. Diese Wachteile wiederum schließen in letzter Konsequenz das überschlagen einer direkten durchgehenden und vollstän-

Entladung

digen/zwischen den Metallklemmen des Isolators (oder irgendwo zwischen dem unter Strom stehenden Leiter und Erde) in dem Isolator entlang seinem Körper (einem Vollstab oder einem zylindrischen Rohr) ein, was irreparabel gefährdend ist und den Isolator sofort oder in kurzer Zeit unbrauchbar macht.

Auch die Flammfestigkeitseigenschaft (d. h. die Eigenschaft selbst-

nicht

verlöschend eu sein) kann / vernachlässigt werden. Diese Eigenschaften sollten so gut wie möglich sein, aber bei den organischen Materialien, die bisher verwendet worden sind, war sie relativ schlecht, so daß der Widerstand gegenüber der offenen Flamme, wenn überhaupt vorhanden, dann nur sehr gering war.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend dargelegten Nachteile zu beseitigen und eine durchgreifende und definitive Lösung des Problems einer perfekten Klebung zwischen harzgebundenem Glasfaserkörper und geripptem Überzug zu schaffen. Es soll ein elektrischer Isolator für durchschnittliche, hohe und sehr hohe Spannung vom Verbundtyp geschaffen werden, bestehend aus einem harzgebundenen Glasfaserkörper (einem stabförmigen Mittelkörper)und einem geripptem Überzug aus geeignetem elastischen organischen Material, in welchem die Entstehung von Zug- und Scherspannungen zwischen zentralem Tragkörper und geripptem Überzug nur durch die hohe Elastizität des gerippten Überzugs verhindert wird. Alle Machteile, die von geringer

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traglichkeinzwischen harzgebundenem Glasfaserkörper und geripptem Überzug herrühren, sollen vermieden werden. Die Aufgabe schließt die Herstellung eines Isolators vorstehend beschriebener Art ein, mit einem geripptem überzug aus einem Ethylen-Propylen—Elastomeren in einer Formulierung mit günstigen Antikriech- und Antierosionseigenschaften, hoher Elastizität, Alterungsbeständigkeit und Flarnmfestigkeit (selbstverlöschend) neben hoher üncjurehlässigkeit und Wasserabstoßungskraft. Es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Isolatoren, die die vorstehend aufgeführten Eigenschaften besitzen, zu schaffen.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen elektrischen Isolator für durchschnittliche, hohe und sehr hohe Spannungen, bestehend aus einem stabförmigen, tragenden harzgebundenen Glasfaser-Mittelkörper, der mit einem geripptem Überzug aus organischem Material versehen ist, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß der den Trag- bzw. Hänge-Mittelkörper fest umschließende gerippte überzug aus einem Ethylen-Propylen-Elastomeren, das hohe Elastizität, Antikriech-, Antierosionseigenschaften und hohe Alterungsbeständigkeit besitzt und selbstverlöschend und wasserabstoßend ist, inform von Rippen hergestellt ist, vorzugsweise von einer zu einer Hülse geformten röhrenförmigen Lage aus einem Ethylen-Propylen-Eled;omeren gleicher Qualität und Eigenschaften wie das Elastomere der Rippen getragen wird, und vorzugsweise ein Ganzes mit den Rippen bildet, und daß die Verbindung des gerippten elastomeren Überzugs mit dem Mittelkörper, die Rippen mit der Hülse und die Rippen untereinander vorzugsweise durch ein bei Raumtemperatur selbsthärtendes Gemisch aus schwachkingesättigten olefinischen Polymerisaten_f analog und verträglich mit dem Ethylen-Propylen-Gemisch, aus dem der gerippte Überzug hergestellt ist, besteht.

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Weitere Merkmale des: Erfindung werden dem Fachmann aus der nun folgenden ins einzelne gehenden Beschreibung deutlich werden.

Die Erfindung betrifft einen Isolator für durchschnittliche, hohe und sehr-hohe Spannungen vom Verbundtyp, bestehend aus einem stabförmig en Trag- oder Stütz- bzw. Hänge-Mittelkörper aus harzgebundenen Glasfasern, versehen mit einem gerippten überzug aus organischen Materialien, und mit Metallanschlüssen. Der Mittelkörper ist entweder ein Vollstab oder ein Hohlzylinder, abhängig von dem Einsatzzweck des Isolators. Dieser Mittelkörper ist vollständig mit einem Ethylen-Propylen-Elaatomeren inform von Rippen überzogen. Vorzugsweise werden die Rippen von einer rohrförmigen Hülse getragen. Auch die rohrförraige Hülse ist aus einem Ethylen-Propylen-Elastomeren der gleichen Qualität und Eigeschaften wie das Elastomere,- aus dem die Rippen bestehen. Die rohrförmi.ge Hülse ist vorzugsweise mit den Rippen einstückig. Das Aufpfropfen des gerippten elastomeren Überzugs auf den harzgebundenen Glasfaser-Mittelkörper sowie der Rippen auf die Hülse und der Rippen untereinander wix'd vorzugsweise durch Verwendung eines Gemisches, das bei Raumtemperatur selbst härtet und auf schwachungesättigten olefinischen Polymeren aufgebaut ist, die gleich und verträglich mit dem Ethylen-Propylen-Gemisch des Überzuges sind, bewirkt.

Der elektrische Isolator nach der Erfindung, mit dem die vorstehend aufgezeigte Aufgabe gelöst wird, wird vorzugsweise nach folgendem Verfahren hergestellt: Herstellung einer Form zum Formen des ganzen elastomeren gerippten Überzuges verbunden mit einem stabförmigen Trag- oder Hänge-Mittelkörper aus harzgebundenen Glasfasern; Behan-

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i*> --V - J· 909807/0803

dein der Oberfläche des Mittelkörpers - inform eines Vollstabes oder eines Iüohlzylinäers, abhängig vom vorgesehenen Verwendungszweck, nach einer der bekannten Techniken wie Sandblasen, Abraspeln oder Reiben mit Glaspapier; Auftragen einer geeigneten adhäsionsfördernden Mastix (einem sogenannten "Primer" oder Grundiermittel); Einsetzen des Körpers in eine vorbereitete Form, wobei der Körper in der Form an seinen Enden getragen wird; Formen des ganzen gerippten Überzugs auf dem stabförmigen Mittelkörper und Härten nach einer der bekannten Techniken wie Preßspritzen und Spritzgießen, unter·Verwendung eines Ethylen-Propylen-Elastomeren der oben angegebenen guten Eigenschaften als zu formendes Material, Herausnehmen des ganzen so geformten Isolators aus der Form.

•Das Verfahren kann, als Alternative, auch so durchgeführt werden, daß der gerippte überzug für sich hergestellt und anschließend mit dem Mittelkörper zusammengebaut wird. In diesem Fall wird zuerst der Mittelkörper mit einem Ethylen-Propylen—Elastomeren gummiert und separat die Rippen aus dem gleichen Ethylen-Propylen-Elastomeren geformt und danach der Isolator zusammengefügt.

Der erfindungsgemäße elektrische Isolator und das Verfahren zu seiner Herstellung werden nachstehend anhand der beigefügten Figuren ins einzelne gehend beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise durchgeschnittene

: Ansicht eines elektrischen Isolators nach der Erfindung mit einem Hänge-Mittelkörper inform eines Vollstabes, versehen mit einer zunächst aufgebrachten hülsenförmigen Gummierung und nachträglich auf die Hülse aufgebrachten Rippen.

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Fig. 1 bis- eine Teil- und Schnittansicht eines elektrischen Isolators nach der Erfindung mit einem Hänge-Mittelkörper in Form, eines Vollstabes, dem der ganze gerippte überzug auf einmal aufgeformt worden ist.

Fig. 2 eine teilweise durchgeschnittene Ansicht eines elektrischen Isolators nach der Erfindung mit einem Hänge-Mittelkörper in Form eines Hohlzylinders mit einer zunächst auf- der Innen- und Außenseite aufgebrachten hülsenförmigen Gummierung und nachfolgend auf die Außenseite aufgebrachten Rippen.

Fig. 2 bis- eine Teil- und Schnittansicht eines elektrischen Isolators nach der Erfindung mit einem Trag-Mittelkörper in Form eines Eohlzylinders, dem der ganze gerippte Überzug in einem Stück direkt aufgeformt ist und dem die hülsenförmige Gummierung auf der Innenseite nachträg-3_ich aufgebracht ist.

Es wird nun auf die Figuren Bezug genommen. Der Hochspannung^isolator nach der Erfindung aus harzgebundenen Glasfasern und Ethylen-Propylen-Elastomeren besteht aus einem stabförmigem harzgebundenen Glasfaser-Hängekörper - vom Typ des Vollstabes 1 (Fig. 1 und 1 bis) oder vom Typ des Hohlzylinders 2 (Fig. 2 und 2 bis) - auf den entweder der gerippte überzug in einem Stück aufgebracht ist (in Fig. 1 bis) mit 7 und in Fig. 2 bis mit 8 bezeichnet), oder dem zunächst eine hülsenförmige Gummierung (in Fig. 1mmit 3 und in Fig. 2 mit 4 bezeichnet) und dann die Rippen 5 bzw. 6 aufgebracht sind. Wenn der stabförmige Hänge-Mittelkörper aus harzgebundenen Glasfasern ein Hohlzylinder 2 ist, wie in Fig. 2 und 2 bis gezeigt, (diese Lösung

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wird -gewöhnlich dann gewählt, wenn der Isolator als Kabeldurchführung verwendet werden soll) wird auch eine hülsenförmige Gummierung 10 auf der Innenseite des llohlzylinders 2 vorgesehen. Diese innenseitige Gummierung, bei 14 und genau an den Zylinderenden, ist ohne Lösung der Kontinuität mit der äußeren hülsenförmigen Gummierung 4 verbunden, um vollständige Beschichtung und folglich vollständigen Schutz des Körpers 2 zu gewährleisten.

Im allgemeinen vervollständigen zwei Metall-Anschlußklemmen 9 den Isolator an den Enden des Ilängekörpers 1 . Diese Anschlußklemmen 9 sind am Mittelkörper 1 nach irgendeiner der bekannten Einkleroaethoden befestigt (konische Enden ; eingesetzte Klemme, Außenkerbe, Druckbefestigung; außen und innen aufgebrachte Zapfen; Gewinde und dergleichen). Wenn jedoch der gerippte überzug in einem Stück geformt wird, kann eine andere Art von Befestigung gewählt werdeij, da es in einem solchen Fall möglich ist, den harzgebundenen Glasfaserkörper mit vergrößerten Enden herzustellen, was weiter unten noch näher beschrieben wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Isolators nach den verschiedenen vorstehend beschriebenen Varianten setzt sich aus folgenden Stufen zusammen.

Es geht aus von einem stabförmigen harzgebundenen Glasfaserkörper (der vorher nach irgendeiner der bekannten Methoden hergestellt worden ist) , entweder von einem Vollstab 1 oder einem HoIi]^linder 2, wobei die Wahl vom Einsatzzweck des Isolators abhängt.

In beiden Fällen wird der Körper, vor jeder weiteren Behandlung,

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nach der üblichen Technik Sandgeblasen oder abgeschabt oder mit "Sandpapier gerieben, um die Kontaktfläche zu vergößern und eine gute Haftung des Überzugsgemisches zu erhalten. Anstelle des Sandblasens oder Abschabens ist es auch möglich_r den Körper mit einem Haftförderer, einem sogenannten "Primer" zu versehen. Nach dieser Behandlung kann das organische elastomere Material aufgebracht werden. Genauer gesagt, der Körper kann nun mit dem gerippten Überzug aus einem Ethyl en-Propylen-Elas tomer en versehen v?erden. Dieser überzug besteht, V7ie schon erläutert, entweder aus einem Stück 7 bzw. 8 oder einer hülsenförmigen Gummierung 3 bzw. 4 mit nachfolgend aufgebrachten Rippen 5 bzw. 6.

Im Fall des einstückigen Überzuges (Fig. 1 bis und 2bi^ wird eine Form zur Formung des ganzen gerippten Überzuges 7 bzw. 8, verbunden mit dem stabförmigen Mittelkörper 1 bzw. 2 hergestellt. Der Mittelkörper wird in die Form gebracht und an seinen beiden Enden gestützt. Der ganze elastomere gerippte Überzug wird dann auf dem stabförmigen Mittelkörper in der Form geformt und gehärtet entweder nach der Preßspritz- oder Spritzguß-Methode. Abschließend wird der ganze so geformte Isolator aus der Form genommen.

Bei einem Isolator, dessen Mittelkörper ein Vollstab ist, ist das Herstellungsverfahren an diesem Punkt abgeschlossen. Ist jedoch der Mittelkörper ein Hohlzylinder, dann muß auf die innere Oberfläche noch die hülsenförmige Gummierung aufgebracht werden, wie weiter unten näher beschriben wird, wenn die Überzugsherstellung in aufeinanderfolgenden Stufen behandelt wird. Diese innenseitige Gummierung kann jedoch, wenn gewünscht, auch vor dem Formen des

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gerippten Überzuges aufgetragen werden.

Ira Fall eines ce.parat hergestellten Überzuges wird der stabförmige Mittelkörper zuerst mit einer rohrförmigen Schicht bzw. Hülse aus Ethylen-PropyleD-Elastomerei), der Kürze halber mit Gummierung bezeichnet, verschon, was weiter unten noch genauer beschrieben wird.

Wenn der Mittelkörper ein Vollstab ist, kann die hülsenförmige Gummierung nach einer der nachstehenden Methoden aufgetragen werden:

a) Formen und Härten durch Formpressen.

b) Formen und Härten durch Preßspritzen.

c) Formen und Härten durch Spritzgießen.

d) Extrudieren unter Verwendung eines T-Extruderkopfes und anschließendes Dampfhärten in einem Autoklaven oder in einem Flüssigkeitsbad, z. B. einem Salzschmelzebad.

Wenn der Mittelcörper ein Hohlzylinder ist, kann die elastomere rohrförmige Schicht (die Gummierung) nach einer der nachstehend aufgeführten Methoden, in gleicher Weise wie beim Vollstab, hergestellt werden:

b) Formen und Härten durch Preßspritzen.

c) Forman und Härten durch Spritzgießen.

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Bei beiden Methoden werden die Innen- und Außenfläche des Hohlzylinders gleichzeitig gummiert«

Die hülsenförmige Gummierung des Mittelkörpers inform eines Hohlzylinders kann auch in zwei Stufen vorgenommen werden:

- Gummierung der äußeren Oberfläche nach einer der vorstehend unter a) bis d) in Verbindung mit einem Vollstab angegebenen Methoden

- Gummieren der inneren Oberfläche nach folgender Methode: Ein ausreichend dickes Rohr, das vorher aus einem rohen Gemisch durch Extrudieren hergestellt worden ist, wird in den Zylinderhohlraum eingeführt, wonach das Rohr an der inneren Oberfläche des harzgebundenen Glasfaserzylinders mittels eines mit Luft aufblasbaren Schlauches geeigneter Größe angeklebt wird; d. h. das Rohr aus dem nichtgehärteten Ethylen-Propyien-Elastomerengemisch wird während des Härtens in einem Ofen oder in einem Flüssigkeitsbad geeigneter Temperatur oder auch in einem Dampfautoklaven aufgeblasen. Der Druck, der erforderlich ist, um das Rohr an die innere Oberfläche des Hohlzylinders anzukleben, kann auch durch eine geeignete Substanz erzeugt werden, z. B. Natriumbikarbonat, das bei der Härtungstemperatur Gase freisetzt und dadurch einen Druckanstieg hervorruft.

Das Gummierungsgemisch, das die Bildung der elastomeren rohrförmigen Schicht verursacht, welche den Vollstab überzieht, sowie das Gemisch, das für die beiden elastomeren rohrförmigen Schichten, die die innere und die äußere Oberfläche des Hohlzylinders überzieht, hat die

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gleiche Zusammensetzung wie das Gemisch, das für die Formung der Rippen verwendet wird.

Das Formen der Rippen kann nach zwei verschiedenen Kriterien erfolgen: Separates Formen von einzelnen Rippen oder Formen von Gruppen mehrerer Einheiten, welche miteinander ein Ganzes bilden. Die Figuren 1 und 2 zeigen nur einzelne Rippen 5 und 6 infolge der a'rennungslinlen zwischen einer und der folgenden Rippe 11 bzw. 12.

Wenn sie als einzelne Rippen hergestellt werden, kann das Formen nach irgendeiner der folgenden Methoden geschehen:

a) Formen und Härten durch Formpressen.

b) Formen und Härten durch Preßspritf.en.

c) Formen und Härten durch Spritzgießen.

In jedem Fall haben die Formen aus wirtschaftlichen Gründen viele Matrizen, d. h. daß in jeder Form mehr als eine Matrize für einzelne Rippen vorgesehen sind. Wenn die Rippen aus Gruppen von mehr als einer Einheit, in regelmäßiger Folge ein Ganzes miteinander bildend hergestellt werden, kann eine der nachstehend aufgeführten Methoden, ganz analog wie bei der Herstellung der einzelnen Rippen, herangezogen werden:

b) Formen und Härten durch Preßspritzen.

c) Formen und Härten durch Spritzgießen.

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Nach Beendigung des Härtens werden die Rippen, wenn sie einzelnd hergestellt sind, oder als Gruppe von Rippen in einem Stück aus der jeweiligen Form herausgenommen.

Der Zusammenbau des Isolators kann nach verschiedenen Merkmalen erfolgen.

Nach einem ersten Merkmal werden die .vorgeformten Rippen als einzelne Rippen oder als Gruppe von Rippen über den harzgebundenen Glasfaserhängekörper gestreift, vorzugsweise durch Aufpressen zusammengefügt, wobei der Körper vorbehandelt worden ist (d. h. sandgeblasen oder abgeschabt oder mit einem Primer versehen, wie schon b-eschrieben) und mit einem bei Raumtemperatur selbsthärtendem Gemisch aus schwach ungesättigten olefinischen Polymeren, gleich oder verträglich mit dem Ethylen-Propylen-Gemisch, das zum Gummieren des Körpers und zum Formen der Rippen verwendet wird, versehen (3. B. eingerieben ist) Ein solches selbsthärtendes Gemisch muß auch auf die Flächen (die einen sehr begrenzten Bereich und allgemein die Form eines Ringes haben) aufgebracht v/erden, durch welche die Rippen - entweder einzeln oder in Gruppen - miteinander in Kontakt sind, Flächen deren Schnittlinien mit der Zeichnungsebene mit 11 bzw. 12 in den Figuren 1 und gekennzeichnet sind.

Genauer gesagt enthält das selbsthärtende Gemisch, das verwendet wird: Ein schwacbjungesättigtes amorphes olefinisches Terpolymer, bestehend aus Ethylen, einem Alpha-Olefin, einem zyklischen oder azyklischen Polyen mit nicht-konjugierten Doppelbindungen, einen; verstärkend wirkenden Füllstoff, vorzugsweise etwas Antioxidanz, Pigmente und

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andere Additive,- und als Härter ein organisches Hydroperoxid. Dieses Gemisch v/ird gemäß π em IT-PS 780,429 der Anmelderin hergestellt«

'Hach einem weiteren Merkmal werden die vorgeformten Rippen, entweder einzelne Rippen oder Mehrfachgruppen_f wie eben gesagt, über den Hängekörper gestreiftr vorzugsweise durchftjfrzesscn zusammengefügt, aber anders als beim ersten Merkmal, ist der hier eingesetzte Körper schon gummiert, d. h. schon mit einem elastomeren röhrenförmigen überzug versehen. Und es ist gerade der röhrenförmige überzug bzw. die Hülse, die mit dem selbsthärtenden Gemisch versehen, z_e B. eingerieben, ist, welches die Verklebung zwischen den Rippen und dem Schlauchüberzug sicherstellt. In gleicher Weise wie beiia ersten Merkmal sichert das gleiche Gemisch eine direkte Verklebung von Rippen und behandeltem, aber nicht gummiertem Mittelkörper.

Schließlich werden nach einem dritten Merkmal die vorgeformten Rippen, entweder einzeln oder in Mehrfachgruppen, nur teilweise gehärtet, genauer gesagt zu 50 % gehärtet, über den harzgebundenen Glasfaserkörper (Vollstab oder Hohlzylinder) gestreift, vorzugsweise durch Aufpressen zusammengefügt, welcher mit einem Gummiüberzug versehen ist, der auch nur zu 50 % gehärtet ist. Die so hergestellte Einheit wird dann in eine geeignete Formpresse gebracht, um vollständig ausgehärtet zu werden. Das wird durch Radialdruck und Erhitzen in der Form auf Temperaturen im Bereich von 160 bis 210° C, vorzugsweise 160 bis 180° C durchgeführt.

man
Arbeitet/nach der als drittes Merkmal beschriebenen Methode, so

kann man ausgezeichnete Ergebnisse bezüglich der Verklebung zwischen

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den verschiedenen zusammengefügten Teilen auch ohne Verwendung selbsthärtender Kleber, wie bei den zuerstgenannten Merkmalen nach der Erfindung vorgesehen, erzielen.

Was die Härtungszeiten betrifft, ist festzuhalten, daß in jeder Verfahrensstufe das verwendete Ethylen-Propylen-Elastomerengemisch 5 bis 45 Min., insbesondere 10 bis 40 Min. zur vollständigein Härtung benötigt. Folglich benötigt man für die Härtung bis zu 50 % in der ersten Stufe ~ wie beim Zusammenbau des Isolators nach dem dritten Merkmal— 3 bis 22 Min., insbesondere 5 bis 20 Min,; eine entsprechende Zeit wird dann zum vollständigen 100 %igen Aushärten benötigt.

Was die Härtungstemperaturen betrifft, so ist au sagen, daß das Gemisch während der vorstehend genannten Seitperioden bei allen drei vorstehend beschriebenen Methoden bei den bei der dritte Methode angegenbenen Temperaturen gehärtet v;M, d. h. bei 160 biß 210° C, vorzugsweise 160 bis 180° C.

Das Klebstoffgemisch ist selbsthärtend, härtet daher, wie schon gesagt, bei Raumtemperatur. Der Härtungstemperaturbereich geht von 5 bis 60° C. Die Zeiten, die erforderlich sind, um das Verfahren abzuschließen, variieren von 20 bis 48 Stunden, meistens von 20 bis 96 Stunden.

Wie in dieser Beschreibung des Isolators, hergestellt nach der Erfindung, herausgestellt ist, v/erden die Metallanschlußklemmen am Tragkörper nach irgendeiner der bekannten Befestigungsmethoden fest angebracht. Wenn aber der gerippte überzug in einem Stück ge-

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formt wird, ist es möglich vonvornherein den Mittelkörper mit einem Kopf größeren Durchmessers als der des Haltestabes und geeignet angeordneten Hinterschneidungen zu formen, um sichere Verankerung ohne Gefahr des Abgleitens der Klemmen 9 vom Körper zu gewährleisten.

Beim Formen des gerippten Überzuges in einem Stück direkt auf den Tragkörper ist es nicht notwendig, die Rippen über den Körper zu streifen. So ist es möglich, einen vorher hergestellten Mifchelkörper mit übergroßen Köpfen zu verwenden, was einen v/eiteren Vorteil für die Formung des gerippten Überzuges in einem Stück ausmacht.

Selbstverständlich können strukturell und arbeitsmäßig äquivalente Modifikationen und Varianten anddem vorstehend beschriebenen Isolator und dem Verfahren seiner Herstellung vorgenommen werden.

So kann z. B. das Verfahren zur Herstellung des gerippten Überzuges so abgewandelt werden, daß man den stabformigen Tragkörper mit einer elastcnieren Hülse beschichtet, d. h. durch eine Gummierung wie im Falle der separaten Herstellung des gerippten Überzugs bewirkt, aber nur schwach anhärten läßt, dann den schon gummierten Mittelkörper in eine geeignete vorbereitete Form bringt, um darin alle Rippen in einem Stück auf dem vorher gummierten Mittelkörper aufzuformen, wie im Fall_f bei dem der gerippte überzug ein Ganzes darstellt.

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Claims

Elektrischer Isolator für durchschnittliche, hohe und sehr hohe Spannungen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung

Patentanspruch e;

Elektrischer Isolator für durchschnittliche, hohe und sehr hohe Spannungen, bestehend aus einem stabförmigen tragenden Mittelkörper aus harzgebundenen Glasfasern, der mit einem gerippten überzug aus organischem Material versehen ist, dadurch .gekennzeichnet, daß der den Trag- bzw. Hänge-Mittelkörper (1i 2) fest umschließende gerippte überzug aus einem Ethylen-Propylen-Elastomeren, das hohe Elastizität, Antikriech-,, Antikorrosions-Eigenschaften und hohe Alterungsbeständigkeit besitst und selbstverlöschend und wasserabstoßend ist, in.Ebrm

und
von Rippen (7; 8/5? 6) hergestellt ist, vorzugsweise von einer zu einer Hülse geformten rohrförmigen Lage (3; 4) aus einem Ethylen-Propylen-Elastomeren gleicher Qualität und Eigenschaften wie das Elastomere der Rippen getragen wird,und vorzugsweise

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ein Ganzes mit den Rippen bildet, und daß die Verbindung des gerippten elatiboiaeren Überzuges (7; 8) mit dem Mittelkörper (1; 2), die Rippen (5; 6) mit der Hülse (3;4) und die Rippen (5; 6) untereinander vorzugsweise durch ein bei Raumtemperatur selbsthärtendes Gemisch aus schwach ungesättigten olefinischen Polymerisaten, analog und verträglich mit dem Ethylen-Propylen-Ge-

und

misch, aus dem der gerippte Überzug (7; 8/3, 5; 10, 4, 6) hergestellt ist, besteht=

2. Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige harzgebundene Glasfaser-Mittelkörper ein Vollstab (1) ist.

3. Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige harzgebundene Gissfaser-Mittelkörper ein Hchlzylinder (2) ist.

4. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gerippte Überzug (7; 8) einstückig geformt ist,

5. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gerippte überzug mindestens eine hülsen- bzw. rohrförmige Schicht (3; 4) aufv;eist, die innig mit dem Mittelkörper (1; 2} verbunden ist und an der die Rippen (5; 6), einzeln, bzw. in Gruppen aus mehreren Rippen, fest angebracht sind.

6· Isolator nach einem der Ansprüche 1, 3 und 5 ₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (2) innen mit einer weiteren

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rohrförmigen Hülse (10) aus einem Ethylen-Propylen-Elastomeren versehen ist, welche mit der außenseitigen Hülse (4) in der Nähe der Hohlzylinder=enden (14) ohne Unterbrechung der Kontinuität verbunden ist, wobei das Ethylen-Propylen-Eiastowere der Innenhülse (10) die gleiche Qualität und die gleichen.Eigen-schäften" wie"das Ethylen-Propylen-Elastomere, aus dem die Außenhülse (4) besteht, aufweist. ■

Isolator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das selbsthaltende Gemisch ein schwach ungesättigtes amorphes olefinisches Terpolymerisat aus Ethylen, einem Alpha-Olefin, einem zyklischen oder azyklischen Polyen ohne konjugierte Doppelbindungen, einen verstärkend wirkenden Füllstoff, vorzugsweise Antioxidanzien, Pigmente und weitere Additive, und ein an sich bekanntes organisches Hydroperoxid als Härter enthält.

8. Verfahren zur Herstellung eines Isolators nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Herstellen einer Form zum Formen des ganzen elastomeren gerippten Überzuges in fester Verbindung mit dem stabförmigen harzgebundenen Glasfaser-Trag- bzw. Hänge-MittelkÖrper; Behandeln der Oberfläche des Mittelkörpers nach einer der Techniken: Sandblasen, Abschaben, Reiben mit Glaspapier, Versehen mit einer die Klebung fördernden Mastix; Einbringen des Körpers in die Form, Haltern des Körpers an seinen Enden in der Form; Formen und Härten des ganzen gerippten Überzuges auf dem stabförmige^ Körper und in der Form nach einer

(Transferpressen)

der Methoden: Preßspritzen/und Spritzgießen, wobei als Formmaterial, ein Ethylen-Propylen-Elastomeres eingesetzt wird; Heraus-

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nehmen des ganzen go geformten Isolators aus der Form.

9. Verfahren zur Herstellung eines Isolators nach Anspruch 8, bei dem der gerippte Überzug separat geformt und dann auf dan Körper aufgebracht wird, gekennzeichnet durch Herstellen einer Form zum separaten Formen der Überzugsrippen, entweder jede für sich oder in Gruppen aus mehreren Rippen, die zusammen ein Ganzes biüen; Behandeln des Mittelkörpers wie in Anspruch 8 angegeben; vorzugsweise Überziehen bzw. Gummieren des Mittelkörpers mit einem Ethylen-Propylen-Elastomeren,. dem Überzug die Form einer rohrförmigen Hülse gebend durch eine der Methoden: a) Formen und Härten durch Formpressen _e b) Formen und Härten durch Preßspritzen, c) Formen und Härten durch Spritsgießen und d) Formen und Härten durch Extrudieren durch, einen T-förmigen Spritzkopf und anschließendes Dampfhärten in einem Autoklaven oder einem Flüssigkeitsbad, insbesondere einem Salzsclimelzebad; Herstellen der Überzugsrippen in der Form, bei separatem Formen der einzelnen Rippen durch Formen und Härten mittels Formpressen, Preßspritzen, bzw. Spritzgießen; bei Herstellen von Gruppen aus mehreren Rippen durch Formen und Härten mittels Preßspritzen oder Spritzgießen, wobei in jedem Fall als Formmaterial für die Rippen ein Ethylen-Propylen-Elastomeres gleicher Qualität und Eigenschaften wie das zum Gummieren des Mittelkörpers eingesetzte Ethylen-Propylen-Elastomere verwendet wird; Herausnehmen der Rippen aus der Form und Zusammenbauen des Isolators»

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenn ein Hohlzylinder als Mittelkörper eingesetzt wird, die innere Oberfläche des Zylinders mit einem Ethylen-Propylen-

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Elastomer-Überzug gleicher Qualität und gleicher Eigenschaften wie das Efchylon-Propylen-Elastomere,· das den überzug auf der Außenflache des Zylinders bildet, wahlweise als erste oder letzte Stufe des Verfahrens versehen wird, dadurch_f daß in den Hohlzylinder eine rohrförmige Hülse aus einem rohen Ethylen-Eropylen-Elastomerengemisch geeigneter Größe eingeführt wird und die Hülse entweder durch Einblasen eines geeigneten Luf tstromes während des Härtens oder durch Schaffung des ausreichenden Drucks in der Hülse mittels einer bei Wärme Gas abge-. benden Substanz, auf die Oberfläche aufgebracht und die Innenhülse durch Erhitzen im Ofen, einem flüssigen Bad bzw. im Dampfautoklaven gehärtet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zusammenbau des Isolatorgefüges die Rippen bzw. die ein Ganzes bildenden Gruppen von Rippen, gegebenenfalls durch Aufpressen über den Mittelkörper geschoben werden, welcher vorbehandelt und mit einem bei Raumtemperatur selbsthärtenden Gemisch, basierend auf schwach ungesättigten olefinischen Polymeren, eingestrichen worden ist; und daß das Gemisch auch auf die Oberflächen der Rippen bzw. der Gruppen von ein Garises bildenden mehreren Rippen aufgebracht wird, um innigen Kontakt miteinander sicherzustellen*

12c Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, äaß die Rippen, einzeln oder in Gruppen, über den vorbehandelten Mittelkörper, der gummiert und mit dem bei Raumtemperatur selbsthärtenden Gemisch bestrichen worden ist, gestreift, insbesondere durch Aufpressen mit ihm zusammengefügt wird, und

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danach die Oberflächen der Rippen oder der Gruppen von mehreren Rippen ebenfalls mit dem selbsthärtenden Gemisch eingestrichen werden, um festen Kontakt untereinander zu sichern.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Härten der Gummierung des Mittelkörpers und der separat geformten Rippen unterbrochen wird, wenn die Härtung etwa zu 50 % stattgefunden hat, dann die einzelnen Rippen bzw. die Gruppen von mehreren

gegebenenfalls durch Aufpressen

Rippen/auf den Mittelkörper' aufgebracht, das Gefüge in eine vorbereitete Form gelegt und das Härten durch radiale Kompression und Wärme in der Form zu Ende geführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8, 9 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei 160° bis 210° C, vorzugsweise 160° bis 180° G gehärtet wird.

15o Verfahren nach einem der Ansprüche 8 UDd 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtung in 5 bis 45 Min., vorzugsweise 10 bis 40 Min. durchgeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb von 3 bis 22 Min,, vorzugsweise 5 bis 20 Min. bis zu 50 % gehärtet und in weiteren 3 bis 22 Min., vorzugsweise 5 bis 20 Min« die Härtung zu Ende geführt wird,,

17. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geteinzeichnet. daß das selbsthärtende Gemisch im Bereich von 5 bis 60° C in einer Zeit von 20 bis 96 Stunden, vorzugsweise

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20 bis 48 Stunden härtet.

18. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelkörper an seinen Enden zur Aufnahme der Anschlußklemmen mit Kerben, Schraubengewinde, Einkeilungen, einem Innenkonus oder dergleichen versehen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor allen anderen Verfahrensstufen der Mittelkörper mit Enden ausgebildet wird, daß sie die Metallanschlußklemmen aufnehmen können, wobei dies durch Kerben, Schraubengewinde,. Einkeilen, Einbringen mindestens eines Außenkonus oder Einbringen eines Innenkonus geschieht und wobei jedes der Enden vorzugsweise als K^-opf mit einem größeren Durchmesser als der des Stabes ausgebildet ist und mit Hinterschneidungen zur Verankerung der Metallklemmen Versehen ist.

20. Elektrischer Isolator für Hochspannungen, bestehend aus einem stabförmigen Mittelkörper aus Harz gebundenen Glasfasern, versehen mit einem elastomeren überzug nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und hergestellt nach einem der Ansprüche 8 bis 19.

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