DE3036607A1

DE3036607A1 - Kunstharzisolator

Info

Publication number: DE3036607A1
Application number: DE19803036607
Authority: DE
Inventors: Daisaku Konan Goto; Takesihi Toyoake Ishihara; Hitoshi Toyohashi Sugiura
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1979-11-17
Filing date: 1980-09-29
Publication date: 1981-06-04
Also published as: FR2469784B1; US4296276A; GB2063581B; FR2469784A1; JPS6131928B2; CA1145427A; JPS5673821A; GB2063581A; DE3036607C2; AU536789B2; AU6238380A

Description

NGK INSULATORS, LTD.

Kunstharzisolator

Die Erfindung bezieht sich auf Kunstharzisolatoren, die einen faserverstärkten Plastikstab oder ein Rohr (nachfolgend als
verstärkter Plastikstab bezeichnet), einen aus einem elastischen Isoliermaterial bestehenden überzug und Metallanschlußelemente aufweisen.

Ein verstärkter Plastikstab, der durch Imprägnieren von Faserbündeln, die in Längsrichtung des Stabs angeordnet sind, oder von geflochtenen Litzenbündeln mit Kunstharz hergestellt is"b_y wobei die imprägnierten Faserbündel durch das Harz' fest zusammengeklebt sind, hat eine sehr hohe Festigkeit gegen Zugbeanspruchungen und einen sehr hohen Verhältniswert von Festigkeit zu Gewicht. Zum anderen haben elastische Isoliermaterialien wie Silikongummi, Äthylenpropylengummi u. dgl. ausgezeichnete
Wetterbeständigkeit und einen guten Kriechstromwiderstand. Es wurden kürzlich zahlreiche Untersuchungen angestellt, um Kunstharzisolatoren durch Kombination dieser Materialien herstellen zu können. Als typischer Kunstharzisolator ist ein Isolator bekannt, der einen verstärkten Plastikstab, an beiden Enden des Stabes befestigte Metallaufhänger und mehrere Uberzugsschichten übereinander, die miteinander derart verbunden sind, daß die Uberzugsschichten die gesamte Fläche des verstärkten Plastik-

130023/0540

stabs im Bereich zwischen den Metallhalteanschlüssen überziehon_y aufweist, wobei auch der äußere Umfangsbereich der Metallhalteanschlüsse und das den verstärkten Plastikstab aufnehmende Ende umschlossen ist. Hierbei bestehen die Überzugsschichten aus einem elastischen Isoliermaterial wie Äthylenpropylengumini od. dgl. von vorgegebener Gestalt und besitzen auf ihrer Außenseite eine Abschirmung, um bei einem derartigen Isolator da?» Entstehen eines Spalts am übergang zwischen dem verstärkten Plastiks tab und den Überzugsschichten zu verhindern odor um die Berührungszonen aneinandergrenzender Überzüge abzudichten, wird ein pastoses Dielektrikum-Material wie Silikonfatt od. dgl. in diese Übergangsstelle eingefüllt, oder der verstärkte Plastikstäb wird mit den Überzugsschichten an der Übergangsstelle verklebt und benachbarte überzüge werden in den Kontaktbereichen mittels eines Klebers od. dgl. miteinander verklebt. Bei diesen Isolatoren wird jedoch der Kontaktbereich aneinandergrenzender Überzugsschichten zerfressen und daa in ■ die Übergangsstelle eingefüllte pastose Dielektrikum-Material tritt durch den Kontaktbereich aus oder Wasser od. dgl. aus der Atmosphäre dringt in die Übergangsstelle durch den Kontaktbereich ein, wodurch ein Isolationsdurchschlag an dor Übergangsstelle und damit ein Durchschlag des Isolators hervorgerufen wird.

Unter Vermeidung der vorstehenden Mangel herkömmlicher Kunstharzisolatoren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen solchen von niedrigem Gewicht, hoher Festigkeit und hoher Verschleißfestigkeit zu schaffen, der in der Lage ist, seine guten elektrischen Isolationseigenschaften an der Übergangsstelle wiihrend langer Zeit aufrechtzuerhalten.

Der erfindungsgemäße Kunstharzisolator zeichnet sich zu dem Zweck dadurch aus, daß er einen faserverstärkten Plastikstab, Metallanschlüsse, die die beiden Enden des faserverstärkten Plastikstabs umschließen, und eine nahtlose gleichförmige über-zugsschicht aufweist, die aus einem elastischen Isoliermaterial 1

"(30023/0540

BAD ORIGINAL

besteht, die gesamte Fläche des verstärkten Plastikstabs,die zwischen den beiden Metallendanschlüssen liegt, umschließt, und auf ihrer Außenfläche mit mehreren Isolatorglocken versehen ist, wobei die Metallanschlußelemente gasdicht an ihnen befestigte Metallhülsen aufweisen, in die die beiden Enden der Uberzugsschicht hineinragen, so daß die Enden der Überzugsschicht zwischen der Metallhülse und dem faserverstärkten Plastikstab liegen und in der Metallhülse durch den radial gerichteten Druck der Hülse gehaltert und abgedichtet sind, so daß die Übergangsstelle zwischen Überzug und faserverstärktem Plastikstab gasdicht gegenüber der äußeren Atmosphäre isoliert ist·.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine zur Hälfte parallel zu Längsachse aufgeschnittene Ansicht eines herkömmlichen Kunstharzisolators;

Fig. 2 in Vergrößerung eine Axialschnittdarstellung des wesentlichen Abschnitts der Überzugsschicht eines herkömmlichen Kunstharzisolators gemäß Fig. 1;

Fig. 3a eine Vorderansicht, teils im Längsschnitt, eines Isolators nach der Erfindung;

Fig. 3b eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung des

wesentlichen Teils eines Überzugs des Kunstharzisolators gemäß Fig. 3a im Axialschnitt;

Fig. 4 eine wiederum teils achsparallel geschnittene

Teilansicht eines anderen Ausführungsbeispiels des Kunstharzisolators;

130023/0540

Pig. 5 . ein die Beziehung zwischen Längung der

Uberzugsoberflache und der Erosionstiefe darstellendes Diagramm;

Fig. 6 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung der Innenringrippen in Fig. 3a;

Fig. 7 eine teils längsgeschnittene Frontansicht • des Isolators aus Fig. 3a im Ausschnitt;

Fig. 8 ein Schaubild, das die Beziehung zwischen dem Verhältniswert des Durchmessers eines verstärkten Plastikstabs zum Innendurchmesser der Ringrippen auf dem überzug und der Längung der Außenfläche des Überzugs wiedergibt;

Fig. 9 ein Schaubild, das die Beziehung zwischen

der Zahl wiederholter Abkühlungs- und Erwärmungszyklen und der dielektrischen Durchschlagsfestigkeit der Grenzfläche zeigt;

Fig. 10 eine teils längsgeschnittene Ansicht des Endbereiches des Überzugs und der Auswirkung einer Metallhülse auf diesen;

Fig. 11 eine Ansicht ähnlich Fig. 10 mit einer bevorzugten Gestaltung.der Metallhülse; und

Fig. 12 einen teils achsparallcl längsgeschnittenen

herkömmlichen Kunstharzisolator mit Darstellung des Stromverlaufs bei einem Isolatiom;durchschlag.

Zum besseren Verständnis für den Kunstharzisolator nach der Erfindung wird zunächst ein typischer herkömmlicher Kun:stharzisolator anhand der Fig. -1 und 2 beschrieben.

130023/0540
BAD ORIGINAL

Diese enthält einen verstärkten Plastikstab 1, auf dessen beide Enden Metällanschlußelemente 2 aufgesetzt sind, während mehrere Überzugselemente 3 die gesamte Oberfläche des verstärkten Plastikstabs 1 zwischen den Metallanschlußelementen 2 umgeben und dabei ineinandergreifend aufeinandergesteckt sind, wobei auch die Enden der Metallanschlußelemente 2 dort, wo sie den verstärkten Plastikstab umschließen, umgriffen werden. Jedes Überzugselement besteht aus einem elastischen Isoliermaterial wie Äthylenpropylengummi od. dgl. von vorgegebener Gestalt und trägt eine Isolatorglocke 11. Damit sich bei einem solchen Isolator kein Spalt an der Grenzfläche 4 zwischen dem verstärkten Plastikstab 1 und den Überzugselementen 3 ausbildet und damit die Berührungsbereiche 5 aneinandergrenzender überzugselemente 3 abgedichtet sind, wird ein pastoses Dielektrikum-Material 6 wie Silikonfett od. dgl. in den Bereich der Grenzoder Übergangsfläche 4 eingefüllt, wie in Fig. 1 dargestellt, odor der Stab 1 wird mit den Überzugselementen 3 an der Grenzfläche 4 verklebt, und die aneinandergrenzenden Überzugselemente 3 werden miteinander an den Berührungsflächen 5 mittels eines Klebers od. dgl. verbunden. Bei Isolatoren der beschriebenen Art werden die einzelnen Überzugselemente, von denen jedes eine Isolatorglocke besitzt, aufeinander gewissermaßen gestapelt, so daß solche Isolatoren folgende schwerwiegende Nachteile aufweisen.

Bei einem herkömmlichen Isolator, bei dem in den Zwischenraum 4 ein pastoses Dielektrikum-Material 6 wie Silikonfett od. dgl. eingefüllt ist, werden, um ein Austreten des Silikonfettes aus dem Zwischenraum 4 odei das Eindringen von Wasser in den Zwischenraum zu vermeiden, die Überzüge 3 um etwa 7 % in radialer Richtung durch den verstärkten Plastikstab 1, der in sie hineingesteckt wird, aufgeweitet, so daß die überzüge 3 den Stab 1 fest umspannen, und außerdem werden die überzüge 3 in axialer Richtung zwischen die beiden Metallanschlußelemente 2, 2 ge-

130023/0540

preßt, damit einerseits zwischen dem verstärkten Plastikstab 1 und den Überzügen 3 und zwischen aneinandergrenzendcr überzüge 3 Druck herrscht. Diese Abdichtung ist jedoch für den praktischen Gebrauch unzureichend. Da außerdem die überzüge; 3 in axialer Richtung zusammengedrückt sind, wird ihr Durchmesser weiter vergrößert, so daß sich die Außenfläche der Überzüge in ümfangsrichtung noch stärker dehnt.

Bei der Aufweitung der überzüge 3 in ümfangsrichtung wird selbstverständlich die Oberfläche gestreckt, was zu Brüchen der Molekularketten des elastischen Isoliermaterials wie Silikon, Gummi oder Äthylenpropylengummi und dgl. führt, so daß das elastische Isoliermaterial sehr schnell erodiert und verdirbt. Darüber hinaus wird die Schulter χ im Berührungabereich 5 aneinandergrenzender überzüge 3 sehr schnell oxidiert und aufgrund der großen spezifischen Oberfläche beschädigt. Da die Überzüge in axialer Richtung komprimiert werden, tritt in der Schulter χ besonders hohe Beanspruchung auf, und die Schul ter w.i i:d in hohem Maße gedehnt, wodurch sie noch leichter zerstört wird. Allgemein kann gesagt werden, daß die Erosion in Richtung senkrecht zur Dehnungsrichtung fortschreitet. Zusätzlich wird die Oberfläche der überzüge 3 aufgrund kleinster Entladungen, die bei Regen auf der Oberfläche der überzüge auftreten, erodiert, und diese Erosion nimmt schnell bis zur Gestalt von Rillen .in Richtung senkrecht zur Dehnungsrichtung zu, d.h. in Richtung auf die Grenzfläche 4 zwischen dem verstärkten Plastikstab 1 und den Überzügen 3 aufgrund der oben beschriebenen VerschJechterung der Schulter. Diese gerichtete Erosion erreicht, die Grenzfläche 4 zwischen den überzügen 3 und dem verstärkten Plastikstab 1 in sehr kurzer Zeit, so daß dann das pastose Dielektrikum-Material 6 austreten und Wasser eindringen kann, wodurch der Isolationsdurchschlag entlang der Grenzfläche 4 gefördert wird und außerdem der verstärkte Plastikstab erodieren und brechen kann. Daraus folgt, daß der Isolator den Anforderungen dann nicht mehr gewachsen ist.

130023/0540

BAD ORIGINAL

Außerdem diffundiert, wenn auch sehr langsam, das Silikonfett od. dgl. aus dem Raum der Grenzfläche 4 zwischen Plastikstab 1 und überzügen 3 in die Molekülketten des elastischen Isoliermaterials, aus dem die Überzüge 3 bestehen, und außerdem diffundieren verschiedene, in der Atmosphäre anwesende Gase in die überzüge 3 hinein in Richtung auf die Grenzfläche 4. So bildet sich ein Spalt im pastosen Dielektrikum-Material 6, und es sammelt sich von außen in den Isolator hinein diffundiertes Wasser in diesen Spalt und bildet Wassertröpfchen, wodurch zwangsläufig die Isoliereigenschaften des Isolators verschlechtert werden. Wenn ein solcher Isolator in einer Hochspannungsleitung od. dgl. im Einsatz ist, ist er auch unmittelbar dem Sonnenlicht ausgesetzt, was im Isolator einen Temperaturanstieg hervorruft, so daß sich das an der Grenzfläche 4 befindliche Silikonfett durch den Temperaturanstieg ausdehnt und damit die überzüge 3 gedehnt werden. Da nun aber mehrere Überzüge aufeinander gesetzt sind, kann das Silikonfett aus den BerührungsstclJcn 5 benachbarter Überzüge 3 austreten. Es hat sich ein weiteres Problem für den Fall gezeigt^ daß, wenn mit Hilfe von Hochdruckwasser Isolatoren einer Verteilerstation wegen heftiger Verschmutzung gereinigt werden, die Überzüge 3 von dem Hochdruckwasserstrahl auseinandergedrückt werden und sich im Berührungsbereich 5 benachbarter überzüge ein Spalt auftut, in den dann das Wasser eindringen und zur Grenzfläche 4 gelangen kann.

Bei einem Isolator, bei dem die Überzüge 3 und der verstärkte Plastikstab 1 an ihrer Grenzfläche 4 und auch die benachbarten überzüge miteinander mittels eines Klebers im Kontaktbereich 5 verklebt sind, besteht die Gefahr, da der Kleber im allgemeinen ein aktives Matex~ial ist, daß er, auch wenn er verfestigt ist, leichter als das Überzugsmaterial verdirbt, so daß dann die Klcbcrschicht dort, wo sie der Atmosphäre an den Berührungssteilen benachbarter überzüge ausgesetzt ist, durch Sauerstoff und Wasser und durch kleinste Entladungen zuerst erodiert und

1 30023/0540

BAD ORIGINAL

in der Kleberschicht ein Spalt gebildet wird und besonders im Bereich der Schulter χ mit ihrer großen spezifischen Ober fläche durch Oxidation die allmähliche Erosion fortschreitet. Diese Erosion erreicht die Grenzfläche 4 in kurzer Zeit wie bei dem zuerst beschriebenen Isolator mit einem pastosen Dielektrikum-Material 6 in der Grenzfläche 4, so daß auch dann entlang der Grenzfläche 4 Isolationsdurchschläge auftreten und außerdem der verstärkte Plastikstab 1 allmählich erodiert mit

der Folge einer Auflösung des Isolators.

Mit dem erfindungsgemäßen Isolator aus synthetischem Kunstharz sind die genannten Nachteile beseitigt. Ein solcher Isolator wird im einzelnen anhand der Figuren 3a bis 12 näher beschrieben.

Ein Kunstharzisolator gemäß der Darstellung der Figuren 3a bis 4 weist einen verstärkten Plastikstab 1, Metallanschlußelemenln 2, 2 an beiden Enden des verstärkten Plastikstabs 1 und einem ununterbrochenen einstückigen überzug 3 aus einem gummiartig elastischen Isoliermaterial auf wie Silikongummi, Äthylenpropylengummi Od. dgl., wodurch die gesamte Oberfläche des verstärkten Plastikstabs 1 zwischen den Metallanschlußelementen 2, 2 bedeckt ist. Der Plastikstab 1 wird durch Imprägnieren von Faserbündeln aus Glas od. dgl., die in Stabslängsrichtung verlaufen, oder geflochtener Faserbündel mit Kunstharz wie Epoxidharz, Polyesterharz od. dgl. gewonnen, wobei die imprägnierton Faserbündel durch das Harz miteinander verklebt sind. Die Motallanschlußelemente 2 sind an beiden Enden auf den verstärkten Plastikstab 1 aufgeklebt und tragen an ihrem freien Ende eine Ringöse 2a oder ähnliches, woran unmittelbar oder durch Zwischenschaltung weiterer Halteelemente die elektrische Leitung, der Mastarm od. dgl. befestigt v/erden, während das auf den vorstärkten Plastikstab aufgeschobene Ende des Metallanschluße.1 ements 2 in eine Metallhülse 9 ausläuft, die das Ende des Überzugs übergreift. Das Überzugsende, der verstärkte Plastiks tab

130023/0 5 40

BAD ORIGINAL

und die Hülse sind miteinander verklebt und luftdicht auf dein Plastikstabende befestigt, wozu noch Abdichtbänder/ O-Ringe od. dgl. verwendet werden können. Die Aufnahmeseite des den verstärkten Plastikstab aufnehmenden Anschlußelementes mit der Hülse kann mit dem Plastikstab auch zu einem einheitlichen Körper verbunden werden. Bei diesem Isolator sind beide Enden des Überzugs 3 zwischen den Plastikstab 1 und die Mctallhülse 9 eingeschlossen, die gasdicht an dem den Plastikstab aufnehmenden Ende des Metallanschlußelementes 2 befestigt ist, und die Metallhülse 9 wird in radialer Richtung fest um die beiden Enden des Überzugs 3 herumgepreßt. Außerdem ist die Grenzfläche 4 zwischen dem verstärkten Plastikstab 1 und dem überzug 3 gasdicht gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen. Wenn nämlich der Überzug 3 aus einem gummiartig elastischen Isoliermaterial besteht, dann kann er innerhalb seiner Elastizitätsgrenzen ganz erheblich verformt werden- Wenn also die Metallhülse 9 gepreßt wird, dann werden die beiden Enden des Überzugs 3 dichtschließend zusammengedrückt und damit sowohl an der Innenfläche der Metallhülse 9 als auch an der Außenfläche des verstärkten Plastikstabs 1 über einen weiten Temperaturbereich befestigt einschließlich niedriger Temperaturen, und die Uberzugsenden sind mechanisch und in hohem Maße gasdicht zwischen Stab 1 und Hülse 9 festgelegt.

Ein typischer Kunstharzisolator gemäß der Erfindung, bei dem pastoses Dielektrikum-Material 6 an der Grenzfläche 4 eingefüllt ist.und hier in Fig. 3a gezeigt ist, wird in folgender Weise zusammengebaut. Das pastose Dielektrikum-Material 6, vorzuysweise Silikonfett, welches zuvor unter Vakuum entgast worden ist, wird in einen spritzenartigen Behälter mit Kolben eingefüllt und von diesem aus in den inneren Hohlteil 7 eines Überzugs 3 in einer Vakuumkammer von einem Ende des Überzugs durch Verschieben des Kolbens eingebracht, woraufhin der verstärkte Plastikstab 1 in den inneren Hohlraum 7 des Überzugs von einem Ende her eingeschoben wird. Dabei wird der Kolben

130023/0540

ORIGINAL INSPECTED

zurückgezogen unter Beibehaltung des zuvor bestimmten Druckes entsprechend der Einführungsbewegung des verstärkten Plastikstabs, so daß Silikonfett an der Grenzfläche 4 zwischen Plastiks tab 1 und Überzug 3 unter Druck eingefüllt wird.

Dann werden die Metallanschlußteile 2 und 2 an beiden Enden des verstärkten Plastikstabs 1 durch gewöhnlichen Preßsitz oder durch Verkleben befestigt. Die beiden Enden des Überzugs 3 werden dadurch von den Metallhülsen 9 an den Endelementen 2 umschlossen und gegen den Plastikstab gepreßt, so daß weder das Silikonfett austreten noch Wasser od. dgl. eindringen kanu und außerdem auch die Enden des Überzugs sich nicht verschieben können. Die naht- und fugenlose einstückige Ubcrzug£3.<3chicht 3, die aus einem elastischen. Isoliermaterial wie Silikongummi, Äthylenpropylengummi od. dgl. besteht und die gesamte Oberfläche des verstärkten Plastikstabs 1, der zwischen den beiden Metallendhaltern 2 und 2 liegt, überzieht, hat einen inneren Hohlraum 7, dessen Durchmesser etwas größer als der Außen-durchmesser des verstärkten Plastikstabs ist, der in diesen Hohlraum eingesetzt wird und besitzt im Bereich dieses inneeren Hohlraums 7 nach innen gerichtete Ringrippen 8, die senkrecht zur Axiälrichtung des verstärkten Plastikstabs 1 umlaufen, während auf der Außenseite zahlreiche Isolatorglocken 11 angeformt sind.

Wenn ein Isolator der beschriebenen Gestalt zusammengebaut .ist, sind die Ringrippen 8 durch den verstärkten Plastikstab 1 ausgedehnt worden, und die Außenfläche des Überzugs 3 wird dadurch gedehnt, während zugleich die Spitzen oder Kämme der Ringrippen 8 zusammengedrückt und durch die Spannkraft des Überzugs 3 aus elastischem gummiartigen Material deformiert werden. Gemäß der Erfindung soll die Dehnung der· Außenfläche des überzüge 3 niehl höher als 2 % sein, was durch geeignete Dimensionswahl des Au:.;-sendurchmessers des verstärkten Plastikstabs 1, des Innendureh-

130023/0S4Q

BAD ORIGINAL

messers des Überzugs 3 und der Ringrippen 8 erreicht wird. Der Grund dafür, daß die Dehnung der Außenfläche des Überzugs 3 auf ein Maß von höchstens 2 % begrenzt ist, ist folgender. Wenn die Dehnung höher als 2 % ist, dann wird der Bruch der Moleküle des Gummis (Erosion des Gummis), aus dem der überzug besteht, begünstigt oder beschleunigt, was zu schneller Beschädigung oder Verschlechterung des Überzugs führt, womit dann die Wirkung der Erfindung nicht voll erreicht !wird. Diese Tatsache wird später anhand der Figuren 5 und 6 noch erläutert. Fig. 5 zeigt die Änderung der Erosionstiefe in der Oberfläche des Überzugs, wenn die Dehnung der Überzugsoberfläche zwischen 0 und 5 % bei folgend aufgeführtem Überzugsmodell variiex't wird. Ein überzug mit einem Außendurchmesser von 36 mm, einem Innendurchmesser von 23 und einer Dicke von 6,5 mm weist auf seiner Innenfläche Ringrippen 8 mit einer Rippenbreite 1 von 2,5 mm an der Wurzel, einer Breite i von 1 mm am Scheitel und einer Höhe H von 1,6 mm (Maße s. Fig. 6) auf. Er wurde 10 see lang mit 20 ml/min mit einer Salzlösung besprüht und anschließend 20 see lang einer Spannung von 4000 V ausgesetzt, die an Elektroden angelegt war, welche einen Abstand von 100 mm hatten, und dieser gesamte Zyklus wurde an dem Überzugsmodell 10,000 Mal wiederholt.

Aus Fig. 5 ist zu sehen, daß bei einer Dehnung der Überzugsoberfläche von 2 % die Erosionstiefe etwa 0,3 mm betrug, während bei einer Dehnung von 5 % die Erosionstiefe 1,45 mm war, was etwa das 5-fache der Erosionstiefe bei 2 % Dehnung ist. Das bedeutet nun, wenn die Dehnung der Überzugsoberfläche größer ist, dann fällt ihr Widerstand gegen Erosion merkbar ab, und die Versuche haben gezeigt, daß die Dehnung der Überzugsoberfläche vorzugsweise nicht höher als 2 % bei der praktischen Verwendung sein soll.

1 30023/0540

Die Ringrippen 8 werden auf der Innenfläche des Überzugs angebracht, um eine Isolationslücke im Isolator an der Grenzfläche zwischen Überzug und verstärktem Plastikstab zu vermeiden, wenn an dieser Grenzfläche eingeschlossenes Silikonfett ausläuft, sofern der Überzug beschädigt ist, und um gleich '/.eitig die Isolationseigenschaft an der Grenzfläche aufgrund des Anpreßdruckes zu verbessern. Es ist anzustreben, daß der Scheitel der Innenringe den verstärkten Plastikstab fest umschließt, damit das pastose Dielektrikum-Material 6 sicher festgehaltom wird. Wenn jedoch die Spannkraft übermäßig groß und gleichmäßig über die gesamte Länge des Überzugs 3 ist, wird der Innendurchmesser erheblich aufgeweitet und die Außenfläche in besonders starkem Maße gedehnt', wenn der Schaft eine geringe Wandstärke hat. Es ist deshalb günstig, wenn die Spannkraft der inneren Ringvorsprünge 8, die im Überzug 3 im Bereich der Wurzel einer Isolatorglocke 11 sitzen, wo der überzug eine große Wandstärke hat, größer ist als die Spannkraft der l'rmenrinqe ß im Überzug 3 an Stellen außerhalb des Wurzelbereichs der Isolatorglocken 11. Wenn z. B. die Ringrippen im Überzug 3 so angeordnet werden, daß ihre Breiten i und 1 im Bereich 8a unterhalb der Wurzel einer Isolatorglocke 11 größer und im Bereich 8b im übrigen Schaftbereich kleiner sind, dann kann Silikonfei.t sehr gut gehalten werden, und außerdem besteht die Möglichkeit, die Dehnung der Außenfläche des Überzugs 3 auf maximal 2 % zu halten, was als obere Grenze der Dehnung anzusehen ist, wenn möglichst keine Erosion in beschriebener Weise auftreten soll. Außerdem kann das Entstehen von Erosion auf folgende Art verhindert werden. Die Ringrippen 8 werden im überzug 3 so angeordnet, daß ihre Höhe H im Abschnitt 8a im Bereich der Wurzel der Isolatorglocke 11 groß und im Bereich 8b des übrigen Schaftes klein ist, daß der Abstand zwischen benachbarten Ringrippen 8 im Bereich 8a klein und im Bereich 8b groß gemacht, wird, oder daß diese speziellen Bemessungen miteinander kombiniert werden. Der Grund, weswegen Ringrippen 8 mit großer Breite oder Höhe oder Ringrippen 8 mit geringem Abstand zucin-

130023/0540

ander im Bereich 8a an der Wurzel der Isolatorglocke Il angeordnet werden, ist der, daß auch bei Dehnung des Überzugs 3 infolge großer Spannkräfte im Bereich 8a die Oberfläche nicht wesentlich gestreckt wird.

Die geringere Dicke im Spitzenbereich der Ringrippen 8 ist vorzuziehen, weil bei geringerer Dicke die Dehnung der Außenfläche des Überzugs kleiner ist. Dies läßt sich anhand der Fig. 8 erläutern. In einem Überzug 3 mit Außendurchmesser von 36 mm, Innendurchmesser von 23 mm und Ringrippen 8 in der inneren Höhlung mit einem Abstand von 55 mm zueinander besitzt jede Ringrippe 8 eine Breite 1 von 2,5 mm an der Wurzel, eine HÖho H von 1,6 mm und verschiedene Breiten i am Scheitel, und es werden verschiedene Plastikstäbe 1 mit unterschiedlichen Außendurchmessern eingesetzt, und die Dehnung der Außenfläche des Überzugs gemessen. Fig. 8 gibt die Ergebnisse wieder. Die Gerade A zeigt die Dehnung der Außenfläche des Überzugs (überzug A), bei dem die Ringrippen 8 am Scheitel eine Breite von 1,0 mm und einen Krümmungsradius von 0,5 R haben; Gerade B zeigt einen Isolator (Isolator B), dessen Ringrippen 8 am Scheitel eine Breite von 1,5 mm und einen Krümmungsradius von 0,5 R haben; Gerade C zeigt einen Überzug (überzug C), dessen Ringrippen eine Breite von 2 mm am Scheitel und einen Krümmungsradius von 1,0 R haben. Aus Fig. 8 wird deutlich, daß, wenn das Verhältnis von Außendurchmesser eines verstärkten Plastikstabs zu Innendurchmesser der Ringrippen, was auf der Abszisse aufgetragen ist, 1,06 beträgt, die Dehnung der Überzugsaußenfläche beim Überzug A mit der geringsten Scheitelbreite seiner Ringrippen 1,0 %, beim Überzug B 1,5 % und beim Überzug C 2,4 % beträgt. Daraus folgt, je geringer die Scheitelbreite ist, desto' geringer ist die Dehnung der Oberfläche des Überzugs. Es wurden nun mit den Isolatoren, die im Experiment gemäß Fig. 8 verwendet wurden, solche hergestellt, bei denen bei überzügen A, B und C die Dehnung der Überzugsaußenfläche 2 % und der Innendruck des eingefüllten Fettes 3 kg/cm·² betrug,. und diese Isolatoren wurden in kaltes Wasser bei Raumtemperatur 1 Stunde lang

130023/0540

und dann in heißes Wasser bei 90 ⁰C eine weitere Stunde lang eingelegt und dieser Abkühl- und Erwärmungszyklus mehrmals wiederholt, so daß Wasser in den Isolator hineingedrückt wurde. Die dielektrische Durchschlagfestigkeit an der Grenzfläche 4 zwischen dem verstärkten Plastikstab 1 und dem überzug 3 des Isolators wurde gemessen. Das Meßergebnis ist der Fig. 9 zu entnehmen. Daraus ist zu sehen, daß die dielektrische Durchschlagfestigkeit eines Isolators mit dem Überzug C (Isolator C), (dessen Ringrippen die größte Scheitelbreite haben, nach 5-maIi-[gem Wiederholen des Abkühl- und Erwärmungszyklus um 40 % abgefallen ist, während ein mit einem überzug A hergestellter Isolator (Isolator A), dessen Ringrippen die geringste Scheitelbreite haben, keine wesentliche Einbuße an Durchschlagfestigkeit nach wiederholten Abkühlungs- und Erwärmungszyklen zeigt.

Es zeigt sich aus diesen Ergebnissen der beschriebenen Versuchanordnung, daß ein Isolator A, dessen Ringrippen 8 die geringste Scheitelbreite i aufweisen, den geringsten Abfall an dielektrischer Grenzflächendurchschlagfestigkeit hat, was folgende Begründung hat. Wenn die überzüge 3 dieselbe Dicke haben, d.h., wenn die verstärkten Plastikstäbe 1 durch schmälere Ringrippen 8 mit einer gleichen Kraft umspannt werden, dann ist, da die Breite i des Scheitels der Ringrippen 8 kleiner ist, die Verformung der Ringrippen 8 im Scheitelbereich, der mit dem verstärkten Plastikstab 1 in Berührung ist, umso grosser, was eine gute Abdichtwirkung ergibt, so daß in den Zwischenraum kein Wasser eintreten kann.

Bei dem beschriebenen Kunstharzj solator wird im Bereich der Grenzfläche 4 zwischen verstärktem Plastikstab 1 und überzug ein pastoses Dielektrikum-Material 6 mit überdruck gemäß Flg. 3a eingeschlossen. Eine solche Abdichtung und Füllung von Fett unter überdruck kann die Bildung von Unterdruck durch Diffusion und Eindringen, von Fett in den überzug 3 vermeiden. Die Ausbildung von Unterdruck tritt im Raum 10 auf, der durch den verstärkten Plastikstab 1 .und die Ringrippen 8 des Überzugs

130023/0540

umschlossen ist. Daraus folgt, daß im Fett sich keine Hohlräume bilden und daß an der Grenzfläche 4 zwischen Plastikstab 1 und Überzug 3 keine Wassertröpfchen auftreten können, so daß die elektrischen Isoliereigenschaften des Isolators während langer Dauer sehr zuverlässig gehalten werden können. Bei dem beschriebenen Isolator ist ein hoher Dichtungsdruck für das Fett zu bevorzugen, um das Fett dicht im Bereich der Grenzfläche einzuschließen. Übermäßig hoher Abdichtungsdruck läßt jedoch die Innenräume 7 des Überzugs 3 aufblähen, was wiederum zu einer ungünstigen ümfangserweiterung der Außenfläche des Überzugs 3 führt. Folglich ist ein Druck im Dichtungsmittel günstig, der eine Ausdehnung der Überzugsoberfläche von nicht mehr als 2 % ergibt, weil bei höheren Werten der Widerstand gegen Erosion abfällt.

Gegenüber dem beschriebenen Beispiel mit einem pastosen Dielektrikum-Material 6, etwa Silikonfett od. dgl., das im Grenzflächenbereich 4 zwischen überzug 3 und verstärktem Plastikstab 1 eingefüllt wird, kann bei dem erfindungsgemäßen Isolator der überzug 3 auch mittels eines Klebers 12 mit dem verstärkten Plastikstab 1 verklebt werden, wozu sich ein Epoxidharz od. dgl. eignet, was in Fig. 4 dargestellt ist, oder der überzug 3 kann unmittelbar durch Vulkanisieren auf dem verstärkten Plastikstab 1 festhaftend angebracht sein. Bei der Herstellung von Isolatoren mit einer derartigen Verbindung wird vorzugsweise eine Kraft in einer Richtung angewendet, die der Richtung, die die Verklebung mechanisch aufzuheben trachtet, entgegengesetzt ist, um die Verklebung zu schützen. Folglich wird der IsolaLor so zusammengebaut, daß der verstärkte Plastikstab 1 durch den überzug 3 radial eingespannt ist. Das Ablösen des Überzugs 3 vom Stab 1 im verklebten Bereich erfolgt ganz allgemein vom Ende des Klebebereichs aus. Da gemäß der Erfindung das Ende des Überzugs 3 durch die Metallhülse 9 umspannt und befestigt ist, kann der verstärkte Plastikstab 1 vom überzug 3 mit nur geringer Spannkraft umspannt werden. Da-

1 30023/0640

durch läßt sich die Dehnung der Oberfläche des Überzugs 3 leicht auf ein Maß einstellen, das nicht höher als 2 % ist, ohne daß dadurch Schwxerigkeiten entstehen.

In den Fällen beider Isolatoren, bei welchen entweder an der Grenzfläche 4 zwischen Plastikstab und Überzug Fett eingefüllt ist, oder bei denen der Überzug 3 mittels eines Klebers auf dem. vex-stärkten Plastikstab 1 fest haftet, sind die Enden de« Überzugs 3 zwischen dem Plastikstab 1 und der Metallhülse 9 sandwichartig eingespannt^ wobei diese Plastikhülse sich auf der Aufnahmeseite des Metallhalteelementes 2 für den PJastikstab befindet, und die Enden werden durch die Metallhülse 9 in radialer Richtung gepreßt und in der Hülse festgelegt. In diesem Fall bildet sich im Endbereich des Überzugs 3, der von der Metallhülse 9 in radialer Richtung zusammengepreßt wird, ein wulstartiger Teil A in unmittelbarer Angrenzung an den gepreßten Abschnitt aus, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. D.Less bedeutet, daß die Außenfläche des Überzugs 3 ausgedehnt wird. Folglich ist es günstig, wenn die Metallhülse 9 aus einem Abschnitt besteht, durch den das Ende des Überzugs 3 zusammengedrückt wird, und aus einem weiteren Abschnitt, der sich über den ausgedehnten Abschnitt des Überzugs 3 hinüber erstreckt. Dabei sollte der Abschnitt, der das überzugsende zusammenpreßt, eine Länge I₁ haben, die gleich oder größer als die Dicke t des Überzugsendes ist, um das überzugsende sicher zn befestigen und vollkommen luftdicht abzuschließen. Außerdem sollte der Abschnitt, der das gedehnte Stück überdeckt, eine Länge I₀ haben, die gleich oder größer als die Halfto der Dicke t des Überzugsendes ist, damit für die Aufwulstuny ein Ausgleich geschaffen ist. Bei einem Isolator, der mit einem pastosen Dielektrikum-Material 6 gefüllt ist, besteht am Ende des Überzugs 3 überdies die Gefahr, daß er durch eine äußerlich angreifende Kraft weggleitet und leicht verschoben wird, so daß es günstig ist, wenn im Bereich der Enden dos überzug:·, nach außen weisende Vorsprünge und in der Metallhülse 9 nach

130023/0540

■SAD'ORIGINAL

innen gerichtete Vorsprünge angeformt sind, die ineinander greifen, so daß dann, wenn eine äußere Kraft zur Wirkung kommt, der überzug 3 nicht mehr aus der Metallhülse 9 herausgleiten kann.

Die Überlegenheit des Kunstharzisolators in erfindungsgemäßer Gestaltung über herkömmliche Kunstharzisolatoren wird durch folgende Versuchsbeispiele illustriert.

Versuchsbeispiel 1

Ein Isolator wurde abwechselnd eine Stunde in Wasser von Raumtemperatur und eine Stunde in Wasser von 90 ⁰C gelegt.mit mehrfacher Wiederholung dieses Zyklus. Eine Spannung von 70 % der dielektrischen Durchschlagsspannung der Grenzfläche zwischen dem verstärkten Plastikstab und dem Überzug des Isolators vor der Behandlung mit dem Wasser wurde immer wieder an den Isolator angelegt, und es wurden die Kühl- und Erhitzungsvorgänge so lange wiederholt, bis die Isolation der Grenzfläche durchschlagen war, wobei die Zahl der Zyklen gemessen wurde. Das Ergebnis ist der Tabelle 2 zu entnehmen.

Die bei der vorstehenden Prüfung verwendeten Isolatoren waren auf folgende Weise hergestellt. Der Isolator A gemäß der Erfindung mit einem Aufbau gemäß Fig. 3a war folgendermaßen hergestellt. Eine elektrisch leitfähige Farbe war auf beide Enden eines verstärkten Plastikstabs aufgebracht, der aus einem mit Glasfasern verstärkten Zykloepoxidharz bestand und einen Durchmesser von 19 mm hatte, so daß die dadurch gebildeten Elektroden an den Stabenden einen Abstand von 200 mm hatten. Ein Überzug aus Äthylenpropylengummi mit den in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Abmessungen wurde verwendet, und die Grenzfläche zwischen dem überzug und dem verstärkten Plastikstab wurde mit Silikonfett als pastoses Dielektrikum-Material

130023/OS40

gefüllt. Die. beiden Enden des Überzugs wurden'durch Metallanschlußelemente mit einer Metallhülse gemäß Fig. 11 gepreßt und fixiert, die eine Länge 1 von 16 mm in dem Abschnitt/ in dem das Ende des Überzugs gepreßt wird, und eine Länge !„ von 8 mm in dem Abschnitt hatte, der das aufgewulstete Stück des Überzugs überdeckt. Der Abstand zwischen den Metallhülsen betrug 200 mm, und die Dehnung der Überzugsoberfläche war so eingestellt, daß die maximale.Dehnung 2 % im Schaftbereich

J des Überzugs betrug₄

Der Isolator B gemäß Erfindung war in derselben Weise wie oben beschrieben hergestellt mit dem Unterschied, daß der verstärkte Plastikstab mit den Elektroden mit dem Überzug mittels οinca Epoxidharzklebers verklebt war, wie in Fig. 4 dargestellt, wobei natürlich dann die Füllung mit pastosem Dielektrikum-Material fehlte.

Zu Vergleichszwecken wurden Isolatoren C und D als herkömmliche Kunstharzisolatoren folgendermaßen hergestellt. Dasselbe Uberzugsmaterial und derselbe verstärkte Plastikstab mit Elektroden, wie sie bei den beschriebenen Isolatoren A und B verwendet wurden, wurden mit mehreren einzelnen überzügen umgeben, von denen jeder einen Schaft und eine Isolatorglocke aufwiesen, deren Durchmesser in der Tabelle 1 angegeben sind. Diese einzelnen Überzüge wurden übereinander gesetzt, wie in Fig. 1 gezeigt. Der Abstand zwischen den Metallhülsen war derselbe wie bei den Isolatoren A und B. Beim Zusammenbau der Isolatoren C und D wurde an der Grenzfläche zwischen den überzügen und dem verstärkten Plastikstab mit seinen Elektroden bei der Herstellung des Isolators C ein Silikonfett eingefüllt, während bei der Herstellung des Isolators D die Überzüge mit dem verstärkten Plastikstab an ihrer Grenzfläche und die überzüge untereinander in ihren Berührungsbereichen mit einem Epoxidharzkleber verklebt wurden. Bei den Isolatoren C und D betrug die Dehnung der über--

130023/0640

BAD ORfG(NAL

3Q3S607

zugsoberflache 7 % in den beiden Endbereichen, die die Metallanschlußelemente umgreifen, und 5 % in dem Schaftbereich.

Es wurden schließlich noch· zur Simulation beschädigter Isolatoren zwei Isolatoren mit den Bezeichnungen A¹ und C' hergestellt, bei denen ein Loch mit 0,5 mm Durchmesser den Schaftabschnitt in der Mitte des Überzugs bis zur Trennfläche durchsetzte.

Tabelle 1

Bezeichnung

Maß

Außendurchmesser des
Schaftabschnitts des Überzugs 36 mm

Glockendurchmesser

138 mm

Anzahl der Glocken

Abstand der Glocken

60 mm

Tabelle 2

Zahl der wiederholten Kühl- und Erhitzungszyklen bis zum Isolationsdurchschlag

Isolator	A
nach der	A¹
Erfindung	B
Herkömmli	C
cher	C
Isolator	D

130023/0540

wenigstens

Tabelle 2 zeigt, daß bei den erfindungsgemäßen Isolatoren die dielektrische Durchschlagsfestigkeit an der Grenzfläche, weniger stark absinkt als bei herkömmlichen Isolatoren, und zwar sowohl bei solchen, bei denen die Grenzschicht mit einem pastosen Dielektrikum-Material gefüllt ist als auch bei Isolatoren, bei denen der verstärkte Plastikstab und der Überzug mittels Kunstharzkleber verklebt sind. Speziell bei Füllung mit pastosem Dielektrikum-Material erfolgte bei dem Isolator C ein Isolationsdurchschlag an der Grenzfläche nach 30 Abküh-lungs- und Erwärmungszyklen, während beim Isolator A gemäß der Erfindung auch nach 100 derartigen Zyklen kein Isolationsdurchschlag an der Grenzfläche auftrat. Daraus läßt sich ableiten, daß der erfindungsgemäße Isolator hinsichtlich des Isolationsdurchschlags die dreifache Lebensdauer des herkömmlichen Isolators hat. Außerdem ist zu erwarten, daß ein beschädigter Kunstharzisolator (Isolator A¹) mit Füllung eint?« pastosen Dielektrikum-Materials in erfindungsgemäßer Ausbildung bis zum Iscüationsdurchschlag etwa dieselbe Lebensdauer hat wie ein mit pastosem Dielektrikum-Material gefül.l ter Kunstharzisolator herkömmlicher Bauart (Isolator C), der unbeschädigt ist.

Versuchsbeispiel 2

Auf die folgend im einzelnen angegebenen Versuchsisolatoren wurde 10 see eine Salzlauge in einer Menge von 120 ml/min gesprüht, wobei eine Spannung von 60 kV angelegt war, woraufhin das Besprühen für 20 see unterbrochen wurde, und dieser Wechselzyklus wurde ständig wiederholt, damit auf der Bei.ciüoiitungsoberflache Kriechströme flössen und kleine Entladungen stattfanden, wodurch der überzug erodiert wurde. Die Zeit, bär. die Erosion die Grenzfläche zwischen Überzug und verstärkttMii Plastikstab der Prüf isolatoren erreicht hatte, wurde Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 wiedergegeben.

130023/0S40

BAD ORIGINAL

Ein Isolator. E in erfindungsgemäßer Ausbildung mit einem Aufbau gemäß Fig. 3a wurde folgendermaßen hergestellt. Es wurde ein verstärkter Plastikstab aus mit Glasfasern verstärktem Zykloepoxidharz und einem Durchmesser von 19 mm hergestellt, während der aus A'thylenpropylengummi hergestellte überzug Abmessungen gemäß Tabelle 3 hatte. Die Grenzfläche zwischen verstärktem Plastikstab und Überzug wurde mit Silikonfett als pastosem Dielektrikum-Material gefüllt. Die beiden Enden des j Überzugs wurden durch Metallanschlußelemente gepreßt und fi-Ixiert, die eine Metallhülse gemäß Fig. 11 hatten, die auf einer Länge 1, von 16 mm das Ende des Überzugs einpreßte und mit einer Länge 1- von 8 mm den aufgewulsteten Endabschnitt des Überzuges überdeckte. Die Ausdehnung des Überzugs war so bemessen, daß sie maximal 2 % im Schaftbereich des Überzugs betrug.

Der Isolator F in erfindungsgemäßer Ausbildung wurde im wesentlichen in derselben Weise hergestellt, doch wurden der verstärkte Plastikstab und der überzug durch einen Epoxidharzkleber miteinander verklebt, wie in Fig. 4 dargestellt, wobei natürlich das pastose Dielektrikum-Material entfällt.

Zum Vergleich wurden herkömmliche Isolatoren G und H auf folgende Weise hergestellt. Es wurden dasselbe Überzugsmaterial und dieselben verstärkten Plastikstäbe wie bei den Isolatoren E und F verwendet. Mehrere einzelne Überzugselemente mit Schaftaußendurchmesser und Isolatorglockendurchmesser gemäß Tabelle 3 wurden aneinandergereiht, wie in Fig. 1 gezeigt, so daß derselbe Oberflächenkriechstromabstand wie bei den Isolatoren E und F entstand. Beim Zusammenbau der Isolatoren G und H wurde Silikonfett in die Grenzzone zwischen verstärktem Plastikstab und Überzügen für den Isolator G bzw. ein Epoxidharzkleber für den Isolator H verwendet. Bei der Herstellung der Isolatoren G und H üblicher Bauart wurde dafür gesorgt, daß die Dehnung der Überzugsaußenfläche in den beiden Endbereichen, die die Metallanschlußelemente übergreifen, 7 % und im Schaftbereich 5 % betrug.

130023/0640

BAD ORIGINAL

Tabelle

Bezeichnung

Außendurchmesser des Schaftabschnitts des Überzugs

Glockendurchmesser Kriechstromstrecke Anzahl der Glocken Abstand der Glocken

Dimension	mm
36	nun
138	mm
1 930
10	mm
60

Tabelle

Isoiatorprüfling	F	H	Nr.	Zeit bis die Erosion die Grenzfläche er reicht (Tage)	Ifiolätions- durchschlaq
			1	88	nein
E Isolator gemäß		U) N)	93 91	nein nein
der Erfindung	G Herkömmlicher	1	90	nein
Isolator	2	96	nein
3	87	neun
1	28	nein
2 3	20 17	ja
1	25	ja
. 2	30	nein
3	35	ja

1 30023/OS40

Tabelle 4 zeigt, daß bei den herkömmlichen Kunstharzisolatoren G und H die Erosion die Grenzfläche zwischen verstärktem Plastikstab und Überzug nach etwa 1 Monat erreicht, während bei den Kunstharzisolatoren E und F gemäß der Erfindung die Erosion die Trennfläche in etwa 3 Monaten erreicht. Die Lebensdauer der Kunstharzisolatoren beträgt also etwa das 3-fache. Außerdem erfolgt bei herkömmlichen Kunstharzisolatoren häufig ein Isolcitionsdurchschlag auf der Strecke - erodierte Strecke O verklebte Zone P zwischen benachbarten Überzügsabschnitten Grenzfläche 4 zwischen Plastikstab und überzug - Strecke R an der Wurzel einer Glocke - äußere Überschlagsstrecke S - wie in Fig. 12 dargestellt, bevor die Erosion die Grenzfläche erreicht. Bei Fortsetzung der oben genannten Versuche, nachdem die Erosion die Grenzfläche erreicht hat, dringt die Erosion lediglich kontinuierlich weiter in die synthetischen Kunstharzisolatoren der Erfindung ein, doch tritt Isolationsdurchschlag bei im wesentlichen sämtlichen herkömmlichen Kunstharzisolatoren auf der in Fig. 12 dargestellten Strecke ein.

Der vorangehenden Beschreibung nach wurde mit Hilfe der Erfindung der Mangel herkömmlicher Kunstharzisolatoren beseitigt. Bei der Erfindung wird ein überzug, der nahtlos als einstückiger Gegenstand geformt ist, zwischen Metallanschlußelernenten angeordnet und durch Metallhülsen, die luftdicht an den Metallanschlußelementen befestigt, sind, gepreßt, wodurch beide Enden des beschriebenen Überzugs fest angebracht sind und damit die Grenzfläche zwischen dem verstärkten .Plastikstab und dem Überzug gegenüber der Außenluft abschließen, ohne daß in axialer Richtung auf den überzug ein besonderer Druck ausgeübt werden muß. Daraus ergibt sich dann, daß Lebensdauer und Zuverlässigkeit der elektrischen Isolation an der Grenzfläche beträchtlich verbessert werden können. Speziell bei einem Isolator mit einem pastosen Dielektrikum-Material wie Silikonfett, das in den Grenzraum zwischen dem verstärkten Plastikstab und dem überzug eingefüllt wird, ist dieses pastose Di-

130023/0540

elektrikum-Material in der Gren2schicht mit einem Überdruck eingeschlossen, und außerdem wird sowohl bei Isolatoren mit pastosem Dielektrikum-Material in der Grenzschicht als auch bei solchen, bei denen der Überzug und der verstärkte PlasLikstab miteinander verklebt sind, die Dehnung der Überzugsaußenfläche auf maximal 2 % eingestellt. Somit tritt beim erfindungsgemäßen Isolator keine In Richtung auf die Grenzfläche gehende gerichtete Erosion auf, die bei herkömmlichen Isolatoren zur Zerstörung führt, und außerdem kann das Austreten des; pastosen Dielektrikum-Materials und das Eindringen von Wasser und sonstigen Stoffen vollkommen vermieden werden. Dadurch erhält der erfindungsgemäße Isolator eine sehr hohe Lebensdauer. Da im Gegensatz zum herkömmlichen Isolator bei der Erfindung ein überzug verwendet wird, der als einstückiger nahtloser Gegenstand geformt ist, kann keine Oxidation an Schulterbereichen und Trennstellen der Überzugsabschnitte und keine Oxidation am Kleber in den Trennstellen auftreten, so daß der Wi.derst.and gegen Erosion bei Verwitterung der Überzugsoberfläche· und gc-gon kleinste Entladungen erheblich heraufgesetzt werden kann. Gewöhnlich wird bei Kunstharzisolatoren zur Verbesserung des elektrischen Widerstands in der Grenzfläche ein pastoses Dielektrikum-Material in die Grenzzone eingefüllt, oder der überzug und der verstärkte Plastikstab werden im Grenzbereich miteinander verklebt. Beim erfindungsgemäßen Isolator wird ein überzug in Form eines nahtlosen einstückig geformten Teils verwendet. Beim dem erfindungsgemäßen Isolator kann deshalb das In die Grenzfläche eingefüllte pastose Dielektrikum-Material nicht aus irgendwelchen Zwischennähten austreten, und es kann kein Wasser eindringen, so daß die Isolation der Grenzfläche höchst zuverlässig ist. Bei herkömmlichen Isolatoren, bei denen pastoses Dielektrikum-Material zwischen Überzug und verstärktoi" Plastikstab verwendet wird und der zwischen den überoinandorgesetzten Überzugsabschnitten Trennstellen aufweist, wird der verstärkte Plastikstab durch ringförmige Vorsprünge in den inneren Hohlraumabschnitten der überzug eingespannt, damit dnji

130023/0540
BAD ORIGINAL

pastose Dielektrikum-Material sich in axialer Richtung nicht verschieben und austreten kann und dadurch die Menge infolge von Leckverlusten an den Trennstellen abnimmt und damit möglichst kein Wasser an den Trennstellen eindringt. Bei dem erfindungsgemäßen Isolator treten diese Schwierigkeiten nicht auf, denn bei einem einstückigen, nahtlos geformten Gegenstand, wie er als Überzug verwendet wird, sind Trennstellen nicht vorhanden, und die in der Innenöffnung ausgebildeten Ringvorsprünge dienen hauptsächlich dazu, den Austritt des pastosen Dielektrikum-Materials durch Löcher, die bei Verletzungen der Überzugsschicht gebildet werden, zu verhindern, oder das Eindringen von Wasser aus der Außenluft in den Grenzbereich durch ein solches Loch zu verhindern. Folglich braucht bei Verwendung eines einstückig und nahtlos geformten Gegenständen als überzug die Kraft, mit der die Innenringe den verstärkten Plastikstab umspannen, nur klein zu sein, so daß auch die Dehnung der Außenfläche des Überzugs nur gering ist. Daraus resultiert eine Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Überzugsfläche gegen Erosion aufgrund der Witterung und gegen Glimmentladungen. Es werden bei der Erfindung außerdem die Kingvorsprünge so geformt, daß eine große Klammerkraft in den Zonen großer Wandstärke (im Bereich der Wurzel der Isolierglocken) des Überzugs und eine kleine Klammerkraft im Bereich der geringen Wandstärken (Schaftabschnitt) des Überzugs auftritt, so daß die Dehnung der Überzugsaußenfläche in Grenzen gehalten werden kann. Bei Isolatoren, bei denen der Überzug und der verstärkte Plastikstab miteinander verklebt sind, ist wegen des einstückig geformten, nahtlosen Überzugs die Kleberschicht der Grenzfläche vollkommen yegen die Außenluft. abgeschlossen, so daß im Gegensatz zum Verhalten bei herkömmlichen

Isolatoren die Kleberschicht, die dort von den Trennstellen der überzugsabschnitte her unbrauchbar wird, in gutem Zustand bleibt und eine hohe Lebensdauer und große Zuverlässigkeit aufweist. Dor verstärkte Plastikstab muß von dem Überzug mit Spannung umgeben sein, um ein Verschlechtern des Klebers an der Grenz-

130023/0540

BAD ORIGINAL

fläche zu vermeiden. Bei der Erfindung kann eine geringere Spannkraft als bei herkömmlichen Isolatoren verwendet werden, bei denen übereinandergesetzte Uberzugsabschnitte Trennstellen aufweisen. Damit wird die Dehnung der Uberzugsaußenfläche herabgesetzt, und die Isolatoren erhalten erhöhten Widerstand gegen Erosion durch Verwittern und Glimmentladungen auf dor Oberfläche.

Speziell wenn die Dehnung der Überzugsoberfläche bis auf maximal 2 % herabgesetzt wird, erhält man eine.wesentlich bessere Widerstandsfähigkeit der Isolatoren gegen Erosion.

Bei der Erfindung liegt, der schwache Punkt des Überzugs nur im Bereich der beiden Enden, denn im übrigen ist der überzug ein einstückig geformtes, nahtloses Teil, und deshalb ist die gesamte Trennfläche zwischen überzug und verstärktem Plastikstab vollständig gegen die äußere Atmosphäre abgeschlossen, wenn die beiden überzugsenden aus einem gummiartigen elastischen Isoliermaterial mit hinreichend hoher Flexibilität auch bei niedrigen Temperaturen luftdicht am verstärkten Plastikstab durch Pressen der beiden Enden befestigt sind, was mit HiIJc von an den Metallanschlußelementen befestigten Metallhülsen geschieht, die den überzug in radialer Richtung pressen. Die Zuverlässigkeit der Grenzfläche ist damit sowohl bei Isolatoren mit pastoser Dielektrikum-Füllung als auch bei solchem mit. Verklebung zwischen Stab und Überzug erhöht. Wenn das Uberzug.sende in der Metallhülse komprimiert und gehalten wird, dann weitet sich der Überzug gelegentlich in dem an den komprimierten Teil angrenzenden Abschnitt auf, so daß die Oberfl eiche dadurch gedehnt wird und Gefahr für verstärkte Erosion besteht. Dieser Nachteil läßt sich dadurch beheben, daß der an den durch die Metallhülsen komprimierten Abschnitt angrenzende Bereich überdeckt und geschützt wird.

130023/05A0

BAD

Nach vorstehender Beschreibung ist der Kunstharzisolator gemäß der Erfindung frei von Beschädigungen oder Verschlechterungen der Überzugsoberfläche, der Grenzfläche, von Leckaustritt des pastosen Dielektrikum-Materials und anderen, für eine sichere Funktion gefährlichen Nachteilen, besitzt eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen Erosion, ist leicht und sehr fest. Er hat also einen weiten Anwendungsbereich als Isolator für Hochstspannungsübertragungsleitungen aufgrund seiner hohen Widerstandsfähigkeit gegen Erosion, seines leichten Gewichtes und seiner hohen Festigkeit.

130023/0540

Leerseite

Claims

33 994

NGK INSULATORS, LTD.

Patentansprüche

M A Kunstharzisolator mit einem faserverstärkten Plastikstab, Metallanschlußelementen, die die beiden Enden des faser verstärkten Plastikstabs erfassen,
gekennzeichnet durch einen einstückigen nahtlosen Überzug (3) aus elastischem Isoliermaterial, der die gesamte Oberfläche des faserverstärkten Plastikstabs (1) zwischen den Metallanschlußelementen (2, 2) bedeckt und der auf seiner Außenseite mehrere Isolatorglokken (11) aufweist, wobei die Metallanschlußelemente (2, 2) gasdicht an ihnen befestigte Hülsen (9) aufweisen, die die beiden Enden des Überzugs (3) umschließen, so daß diese zwischen den Metallhülsen (9) und dem faserverstärkten Plastikstab (1) eingespannt und in der Metallhülse (9) durch Druck der Hülse in radialer Richtung befestigt und abgedichtet kj.ikI so daß die Trennfläche (4) zwischen Überzug (3) und faserverstärktem Plastikstab (1) gegen die Außenluft gasdicht abgeschlossen ist.

130Q23/Q54Q

BAD ORIGINAL
2. Isolator nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (9) aus einem Abschnitt (I₁) zum Pressen des Endes des Überzugs (3) in radialer Richtung und einem Abschnitt (1^) zum überdecken des sich durch das Pressen aufwulstenden Abschnitts des Überzugs (3) besteht. .
3. Isolator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (I₁) der Hülse (9) gleich oder größer als die Stärke (t) des zwischen Hülse (9) und faserverstärktem Plastikstab (1) eingespannten Überzugs in dem radial gepreßten Überzugsabschnitt ist und die Länge (1„) in dem den aufgewulsteten Abschnitt des Überzugs (3) überdeckenden Teil der Hülse gleich oder größer 'als die Hälfte der Stärke (t) ist.
4. Isolator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der faserverstärkte Plastikstab (1) in radialer Richtung durch Innenringe (8) auf der Innenfläche (7) des Überzugs (3) eingespannt ist und daß ein pastoses Dielektrikum-Material (6) im Grenzraum zwischen Überzug (3) und faserverstärktem Plastikstab (1) unter Überdruck eingeschlossen ist.
5. Isolator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft der Innenringe (8) im Bereich unter den Wurzeln der Isolatorglocken (11) größer als die Spannkraft der Innenringe im Schaftbereich außerhalb der Wurzeln der Isolatorglocken (11) ist.
6. Isolator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Überzug (3) in radialer Richtung umspannte faserverstärkte Plastikstab (1) mit dem Überzug (3) verklebt ist.

130023/0540
7. Isolator nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnung der Außenfläche des Überzugs (3) maximal 2 % beträgt.

130023/0540