DE2944120C2

DE2944120C2 - Elastisches Steuerelement für Garnituren elektrischer Kabel sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Steuerelementes

Info

Publication number: DE2944120C2
Application number: DE19792944120
Authority: DE
Inventors: Norbert 1000 Berlin Kurda
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-10-30
Filing date: 1979-10-30
Publication date: 1983-02-10
Also published as: DE2944120A1

Description

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!.Anwendungsgebietder Erfindung

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Garnituren für Mittel- und Hochspannungskabel und ist bei der konstruktiven und werkstofftechnischen Ausgestaltung von elastischen Steuerelementen sowie bei deren Herstellung anzuwenden.

2. Stand der Technik

Für kunststoffisolierte Mittel- und Hochspannungskabei, insbesondere für solche mit einer Isolierung aus thermoplastischem oder vernetztem Polyäthylen, sind in neuerer Zeit Garnituren und Garniturenteile entwickelt worden, die auf das entsprechend vorbereitete de aufgeschoben werden. Diese Garnituren und Gamiturenteile bestehen aus einem elastischen Material wie Äthylen-Propyjen-Terpolymer-Kautschuk oder Silikonkautschuk,

Ihre Innenbohrung ist kleiner als der Außendurchmesser der zubereiteten Kabelader. Beim Aufschieben auf die Kabelader werden die Gamiturenteile so weit elastisch gedehnt, daß sich ein hohlraumfreier Preßsitz ergibt

Für Mittelspannungskabel entwickelte aufschiebbare Endenabschlüsse bestehen in aller Reget aus einem Isolierkörper, in dessen Fußteil ein Steuerelement (Deflektor) aus elektrisch leitendem Material eingebettet ist. Zur Annäherung der mechanischen Eigenschaften des Steuerelementes an die mechanischen Eigenschaften des Isolierkörpers besteht das Steuerelement dabei aus einem ebenfalls elastischen Material; beispielsweise können Isolierkörper und Deflektor aus Silikonkautschuk bestehen (»Elektrodienst«, 1976, Heft 2, Seiten 16/17; DE-PS 26 43197). Dabei ist es bekannt, den Isolierkörper aus kaltvernetzendem und das Steuerelement aus elektrisch leitend gemachtem, heißvernetzendem Silikonkautschuk herzustellen (DE-OS 2346 567). Für Hochspannungskabel sind entsprechende Gamiturenteile bekannt Hierbei bildet ein Isolierkörper mit einem eingebetteten Deflektor (Trichter) ein Steuerelement, das gemeinsam mit dem Kabelende von einem Isolator umgeben ist (»Technische Mitteilungen«, AEG-KABEL, Heft 1/77, Seite 991, DE-OS 26 06 238, DE-OS 27 02 008).

Bei den bekannten elastischen Endenabschlüssen und elastischen Steuerelementen weisen der Isolierkörper und der Deflektor bzw. der Trichter unterschiedliche mechanische Eigenschaften auf. Dies ist durch die elektrisch leitfähige Ausgestaltung des Deflektors (bzw. des Steuerelementes) gegeben. Dieser Unterschied kann im Grenzbereich Isolierkörper/Steuerelement bzw. Deflektor zu Störungen führen: auch wird die mögliche elastische Beanspruchung des Isolierkörpers durch das Steuerelement bzw. den Deflektor oder Trichter begrenzt

An sich ist für Hochspannungskabel ein Endenabschluß aus Gießharz bekannt, bei dem der an Erdpotential liegende Deflektor (Strahlungstrichter) entweder aus einem durch Zugabe von Ruß oder Graphit elektrisch leitend gemachten Gummikörper oder aus einem elastisch verformbaren Isolierkörper (Gummi) besteht, dessen Oberfläche durch einen Anstrich aus einem infolge Zugabe von Ruß leitfähigen Lack elektrisch leitend gemacht ist. Durch Verwendung eines solchen Deflektors werden Kerbwirkungen auf den Gießharzkörper bei dessen Härtung vermieden (DE-PS 10 65 910). Weiterhin ist zur Herstellung von Verbindungmuffen an Hochspannungskabeln ein vorgefertigter elastischer Muffenkörper bekannt, in den ein auf Hochspannungspotential liegender Abschirmzylinder eingebettet ist Dieser Abschirmzylinder besteht aus einem nachgiebigen Werkstoff und ist beispielsweise nur an der Außenseite elektrisch leitend (DE-AS 16 65 222). Auch ist für aufschiebbare Endenabschlüsse ein Abschirmkonus in Form einer homogenen Schicht eines dehnbaren elektrisch leitenden Werkstoffes bekannt. Der Abschirmkonus ist dabei auf einen Konusträger aus einem elastischen, isolierenden Werkstoff aufgebracht und dient gleichzeitig zum Verkleben des Konusträgers mit einem Abschlußteil aus elastischem Werkstoff (DE-OS 14 90 115).

3, Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe

Ausgehend von einem Steuerelement mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Steuerelement so auszugestalten, daß seine elastischen Eigenschaften denen von elastischen, aufschiebbaren Garniturenteilen auf der Basis von Silikonkautschuk möglichst nahekommen und daß auch bei elastischen Beanspruchungen eine hohlraumfreie Verbindung zu elastischen, isolierenden Garniturenteilen auf der Basis von Silikonkautschuk gewährleistet ist

b) Lösung

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der elastische Isolierkörper aus einem additionsvernetzten Silikonkautschuk mit einer Shore-A-Härte von höchstens 35 besteht und daß die elektrisch leitende Beschichtung aus einem 0,005 bis 0,5 mm dicken Oberzug eines ebenfalls additionsvernetzten, elektrisch leitend gemachten Silikonkautschuks besteht, wobei die Rußzugabe 10 bis 50 Gewichtsteile beträgt

c) Vorteile, weitere Ausgestaltungen

Ein derart ausgebildetes Steuerelement weist vorzügliche elastische Eigenschaften auf. Dies ist einerseits durch die relativ dünne oberflächliche Beschichtung aus einem elektrisch leitenden Silikonkautschuk in Kombination mit einem elastischen Isolierkörper und andererseits durch die Verwendung eines additionsvernetzten Silikonkautschuks für die elektrisch leitende Beschichtung im Gegensatz zu sonst üblicherweise peroxidisch vernetztem Silikonkautschuk bedingt Das Steuerelement kann daher allein oder auch in Kombination mit einer kompletten aufschiebbaren Garnitur insbesondere dort verwendet werden, wo es auf starke elastische Dehnungen von 20% und mehr ankommt Dies ist beispielsweise oei aufschiebbaren Garnituren für Sektoradern der Fall.

Ein weiterer Vorteil des neuen Steuerelementes ist darin zu sehen, daß sich die elektrisch leitende Beschichtung durch einen Vernetzungsvorgang hohlraumfrei und fest haftend mit der angrenzenden Isolierschicht verbindet. Dies gilt sowohl für das Steuerelement als solches als auch für das Aufbringen einer weiteren Isolierschicht auf die elektrisch leitende Beschichtung als auch für die vollständige oder teilweise Einbettung des Steuerelementes in einen isolierkörper aus additionsvernetztem Silikonkautschuk.

Bei der Herstellung des neuen Steuerelementes geht man daher zweckmäßigerweise derart vor, daß zunächst der Isolierkörper hergestellt und zumindest anvulkanisiert wird, daß der Isolierkörper danach mit einer elektrisch leitfähigen Dispersion aus einem mit Ruß angereicherten platinkatalysierten Silikonpolymer durch einmaliges oder mehrfaches Tauchen oder Besprühen überzogen oder beschichtet wird und daß abschließend der Isolierkörper ausvulkanisiert oder auf die elektrisch leitfähige Schicht ein weiterer Isolierkörper aufgebracht wird, der dann gemeinsam mit dem erstgenannten Isolierkörper ausvulkanisiert wird. Bei dem sowohl für den Isolierkörper als auch für die elektrisch leitende Beschichtung verwendeten additionsvcrnetzten Silikonkautschuk handelt es sich mit Vorteil um einen solcher, auf der Basis eines platinkatalysierten vinylgruppenhaitigen Polysiloxans, dessen Viskosität im unvernetzten Zustand bei Raumtemperatur £ bis 90NsVm², vorzugsweise 20 bis 50 Ns/m² beträgt

d) Ausführungsbeispiele

Drei Ausführungsbeispiele des neuen Steuerelementes sind in den F i g. 1 bis 3 dargestellt

F i g. 1 zeigt einen Deflektor 1, der aus einem Isolierkörper 2 mit oberflächlicher elektrisch leitender Beschichtung 3 besteht Der Isolierkörper 2 besteht dabei aus einem additionsvernetzten Silikonkautschuk auf der Basis eines platinkatalysierten vinylgruppenhaitigen Polysiloxans, dessen Viskosität im unvernetzten Zustand bei Raumtemperatur 25 Ns/m² beträgt Für die leitende Beschichtung 3 ist ein gleichartiger Silikonkautschuk verwendet, der jedoch durch Zusatz von 30 Teilen Ruß elektrisch leitend gemacht ist Die elektrisch leitende Beschichtung 3 wurde durch Eintauchen des Isolierkörpers 2 in eine 10%ige Dispersion des elektrisch leitenden Silikonkautschuks ^rgestelit Als Dispersionsmittel wurde dabei PerchloräUiyl-in verwendet Ein weiterhin geeignetes Dispersionsmittel ist XyIoL

Zur Herstellung einer haftfesten Verbindung zwischen dem isolierkörper 2 und der elektrisch leitenden Beschichtung 3 wurde der Isolierkörper zunächst anvulkanisiert und nach dem Aufbringen der elektrisch leitenden Beschichtung 3 und nach Abdampfen des Dispersionsmittels bei Temperaturen zwischen 150 und 200⁰C ausvulkanisiert Dabei erfolgte gleichzeitig die Vulkanisation der elektrisch leitenden Beschichtung 3. F i g. 2 zeigt einen aufschiebbaren Endenabschluß 4, in dessen Isolierkörper 5 der Deflektor 1 eingebettet ist Zur Herstellung dieses Endenabschlusses wurde zunächst der Deflektor 1 in die Spritzform für den Isolierkörper 5 eingesetzt und danach ein Silikonkautschuk auf der Basis eines platinkatalysierten vinylgruppenhaitigen Polysiloxans in die Spritzform eingefüllt Beim späteren Vulkanisieren des Isolierkörpers 5 erhält man eine fest haftende Verbindung zwischen diesem Isolierkörper und der elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 des Deflektors 1, da die leitfähige Beschichtung 3 in den Vulkanisationsprozeß mit einbezogen wird.

Fi g. 3 zeigt ein Steuerelement wie es beispielsweise für Endenabschlüsse von kunststoffisolierten Hochspannungskabeln eingesetzt wird. Das Steuerelement besteht dabei aus den beiden Isolierteiien 9 und 10 und der elektrisch leitfähigen Beschichtung 8. Bei der Herstel-

lung dieses Steuerelementes wird zunächst der Isolierkörper 9 aus Silikonkautschuk durch Spritzgießen hergestellt. Nach Entfernen der Spritzform wird auf den trichter- oder trompetenförniigen Isolierkörper 9 die leitfähige Beschichtung 8 durch Aufsprühen einer

entsprechenden Silikonkautschukdispersion aufgebracht. Der so behandelte Isolierkörper 9 wird Ist eine weitere Spritzform eingesetzt. Durch Spritzgießen von Silikonkautschuk wird dann der Isolierkörper 10 hergestellt, der die teilweise Einbettung der elektrisch

leitfähigen Beschichtung 8 in das Steuerelement 6 gewährleistet, Durch den anschließend erfolgenden Vulkanisationsvorgang werden die elektrisch leite.ide Beschichtung 8 sowohl mit dem Isolierkörper 9 als auch mit dem Isolierkörper 10 und damit auch die

^6:1 Isolierkörper 9 und 10 untereinander haftfest wr.d hohlraumfrei verbunden.

Die bei den neuen Steuerelementen vorgesehene elektrisch leitfähiee Beschichtung 3 bzw. 8 kann durch

mehrfaches Tauchen oder Besprühen mit einer entsprechend gewünschten Wandstarke versehen werden. Hierbei sind Wandstärken zwischen 0.005 und 0,5 mm möglich und sinnvoll. Der bevorzugte Bereich wird jedoch bei 0,01 bis 0.2 mm liegen.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

U Steuerelement zur Steuerung des elektrischen Feldes in Garnituren von Mittel- oder Hochspannungskabeln, bestehend aus einem elastischen Isolierkörper niit elektrisch Jeitender Beschichtung durch Zugabe von Ruß, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Isolierkörper (2, 9) aus einem additionsvemetzten Silikonkautschuk mit einer Shore-A-Härte von höchstens 35 besteht und daß die elektrisch leitende Beschichtung (3, 8) aus einem 0,005 bis 0,5 mm dicken Überzug eines ebenfalls additionsvemetzten, elektrisch leitend gemachten Silikonkautschuk besteht, wobei die Rußzugabe 10 bis 50 Gewichtsteile beträgt !5
2. Steuerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die elektrisch leitende Beschichtung (3, 8) des Isolierkörpers ein weiterer Isolierkörper (5,10) aus einem additionsvemetzten Silikonkautschuk mit einer Shore-A-Härte von höchstens ^^aufgebracht ist
3. Steuerelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitend beschichtete Isolierkörper (2, 9) ganz oder teilweise in den weiteren Isolierkörper (5,10) eingebettet ist
4. Steuerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der additionsvernetzte Silikonkautschuk aus einem platinkatalysierten, vinylgruppenhaltigen Polysiloxan besteht, dessen Viskosität im unvernetzten Zustand bei Raum- _M temperatur 5 bis 90Ns/m², vorzugsweise 20 bis 50 Ns/m², betragt
5. Verfahren zur Herstellung eines Steuerelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Isolierkörper hergestellt und zumindest anvuiKanisiert wird, daß der Isolierkörper danach mit einer elektrisch leitfähigen Dispersion aus einem mit Ruß angereicherten, platinkatalysierten Silikonpolymer durch einmaliges oder mehrfaches Tauchen oder Besprühen überzogen oder beschichtet wird und daß abschließend der Isolierkörper ausvulkanisiert oder auf die elektrisch leitfähige Schicht ein weiterer Isolierkörper aufgebracht wird, der dann gemeinsam mit dem erstgenannten Isolierkörper ausvulkanisiert wird.
6. Verwendung eines gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildeten und/oder gemäß Anspruch 5 hergestellten Steuerelementes als Deflektor in einem aufschiebbaren, elastischen Isolierkör- so per (4, 6) mit eingebettetem elastischem Oeflektor (3; 7,8).