DE4130734C2 - Gewebebahn und Isolierstoffrohr sowie Isolierstoffprofilkörper mit einem die Gewebebahn enthaltenden Körper - Google Patents

Gewebebahn und Isolierstoffrohr sowie Isolierstoffprofilkörper mit einem die Gewebebahn enthaltenden Körper

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Description

Die Erfindung betrifft eine Gewebebahn nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Isolierstoffrohr und einen Isolierstoffprofilkörper aus einer Kunststoffmatrix und einem in die Kunststoffmatrix eingebetteten und die Gewebebahn gemäß Patentanspruch 1 enthaltenden Wickel- bzw. Schichtkörper.
Die Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, wie er sich beispielsweise aus DE 22 64 341 A1 ergibt. Eine in Fig. 1 dieser Patentveröffentlichung dargestellte Gewebe­ bahn enthält zwei quer zueinander verlaufende Fadenreihen, von denen die eine Fäden aus einem Material hoher Festigkeit, wie insbesondere Glasfasern, und die quer dazu verlaufende andere Fadenreihe Fäden aus einem Material geringerer Festig­ keit aber größerer Dehnbarkeit, wie insbesondere Polyester­ fasern, aufweist. Ein aus einer solchen Gewebebahn gewickel­ tes und die Gewebebahn in ausgehärtetes Gießharz einbetten­ des Isolierstoffrohr zeichnet sich dadurch aus, daß es keine durch Aushärten des Gießharzes verursachte Unregelmäßigkei­ ten in seinem Aufbau, wie z. B. Spalte oder Fugen, aufweist. Ein solches Rohr kann mit Vorteil als kraftübertragendes Bau­ teil, wie etwa als Schaltstange, in der Hochspannungstechnik eingesetzt werden. Hierbei können die kraftübertragenden Glasfasern jedoch der Wirkung von Lichtbogenzersetzungs­ produkten ausgesetzt sein. Solche Zersetzungsprodukte können mit dem Siliciumdioxid der Glasfasern reagieren und so die Festigkeit des Isolierstoffrohrs wesentlich herabsetzen.
Entsprechendes gilt für ein Isolierstoffrohr, welches aus einer in DE 31 42 226 A1 beschriebenen Gewebebahn gewickelt ist. Die bekannte Gewebebahn ist aus längs gerichteten Kett- und quer dazu verlaufenden Schußfäden gebildet. Die Kettfä­ den umfassen in periodisch wiederkehrender Anordnung jeweils einen dicken Faden aus Kohlenstoffaser, zwei gegenläufig gewebte dünne Fäden aus Glasfaser und einen dünnen Faden aus einem thermoplastischen Garn. Die Schußfäden sind von dünnen Fäden gebildet, welche in einer ersten Ausführungsform wechselweise aus Kohle- und aus Glasfaser und in einer zweiten Ausführungsform wechselweise aus thermoplastischem Garn und aus Glas- oder Kohlefaser bestehen.
Gewebebahnen mit Kettfäden aus einer ersten und Schußfäden aus einer zweiten Kunststoffaser sind in DE 26 31 401 A1, mit Kettfäden aus Glasfaser und Schußfäden aus organischer Faser in DE-AS 11 89 599, mit Kettfäden aus organischer Faser und Schußfäden aus Glasfaser in DE-AS 11 78 915 und mit Kett- und Schußfäden vorwiegend aus Glasfaser in DE-AS 14 75 660 beschrieben.
Es ist ferner bekannt, daß ein kräfteaufnehmendes Isolier­ stoffrohr einen kraftübertragenden und Glasfasern enthalten­ den Kern sowie zwei diesen Kern abdeckende Mantelschichten aus einem korrosionsbeständigen Material, wie etwa in gehär­ tetes Gießharz eingebettete Polyestervliese, aufweisen sollte, um auch in korrosiver Umgebung, wie etwa bei seiner Verwendung in einem SF₆- Hochspannungsschalter oder im chemi­ schen Apparatebau, verwendet werden zu können. Ein solches Isolierstoffrohr wird beispielsweise von der Patentanmelderin unter dem Markennamen VETRELAM® vertrieben. Dieses Isolier­ stoffrohr weist zugleich den Vorteil auf, daß es sich vergleichsweise einfach bearbeiten läßt. Bei der Herstellung dieses Isolierstoffrohrs ist es jedoch notwendig, das im Kern vorgesehene Gewebe und die in den Mantelschichten vorgesehe­ nen Vliese überlappt zu wickeln. Dies bedingt einen großen Zeitaufwand und muß zudem von besonders sorgfältig ausgebil­ detem Personal ausgeführt werden. Zudem bedingen diese Über­ lappungen Inhomogenitäten im Aufbau des Isolierstoffrohres, was gegebenenfalls die elektrischen Eigenschaften dieses Rohres nachteilig beeinflussen kann.
Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen 1, 8 und 13 angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine leicht zu verarbeitende Gewebebahn zu schaffen, aus der mit einfachen Mitteln und geringem Aufwand ein Wickelkörper für ein Isolierstoffrohr oder ein Schichtkörper für einen Isolier­ stoffprofilkörper jeweils mit einem Kern und einer Abdeckung für den Kern hergestellt werden können.
Die Gewebebahn nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie äußerst leicht zu einem Wickelkörper bzw. einem Schichtkörper mit einer beliebigen Anzahl an Wickel- bzw. Gewebelagen unterschiedlicher Abmessungen und verschiedener Materialbeschaffenheit verarbeitet werden kann.
Dies ist beim Wickelkörper dadurch bedingt, daß für den Kern und die Abdeckung benötigte Wickellagen bereits in die Gewebebahn eingewebt sind. Zeitraubendes Auswechseln und Abmessen verschiedener Gewebe- und/oder Vlieslagen während des Herstellens des Wickelkörpers entfallen daher vollstän­ dig. Wird ein derart hergestellter Wickelkörper mit einem härtbaren Gießharz, etwa auf der Basis eines Epoxids, getränkt, und der getränkte Wickelkörper ausgehärtet, so wird ein Isolierstoffrohr gebildet mit einem mechanisch festen Kern und einer den Kern schützenden Abdeckung. Bei diesem Isolier­ stoffrohr ist es von besonderem Vorteil, daß keine durch Einlegen verschiedener Gewebe- und/oder Vlieslagen bedingte Fugen und Spalte an den Enden der einzelnen Lagen auftreten, in denen sich sonst beim Tränken in unerwünschter Weise Gießharz ansammeln könnte. Ein solches Isolierstoffrohr läßt sich somit in einfacher, rascher und reproduzierbarer Weise herstellen und zeichnet sich zudem durch hohe und gleichbleibend gute Qualität aus.
Beim Schichtkörper ist dies dadurch bedingt, daß durch geeignete Ausbildung der Gewebebahn und geeignetes schicht­ weises Übereinanderstapeln einzelner Gewebe lagen oder durch Übereinanderfalten ein hochfeste Fasern enthaltender Kern hergestellt werden kann, welcher von einer Kernabdeckung umgeben ist. Nach Tränken mit einem Gießharz und Aushärten wird so ein Isolierstoffprofilkörper gebildet mit einem hoch­ feste Fasern enthaltenden Kern, der gegenüber dem Einfluß aggressiver Medien, wie sie etwa in SF₆-Schaltanlagen auftre­ ten können, durch eine widerstandsfähige Kernabdeckung geschützt ist. Ein solcher Isolierstoffprofilkörper kann beispielsweise eine Schaltstange für einen mit SF₆ als Lösch- und Isoliergas betriebenen Druckgasschalter sein.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Teil einer Gewebebahn nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Aufsicht auf eine Stirnseite eines aus dem in Fig. 1 angegebenen Teil der erfindungsgemäßen Gewebebahn gewickelten Wickelkörpers, welcher bei einem Isolierstoffrohr nach der Erfindung in eine gehärtete Gießharzmatrix eingebettet ist,
Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Stirnseite eines aus Lagen von Gewebe und/oder Vlies hergestellten Wickelkörpers, welcher bei einem Isolierstoffrohr nach dem Stand der Technik in eine gehärtete Gießharzmatrix eingebettet ist, und
Fig. 4 eine Aufsicht auf einen zumindest Teile der Gewebebahn gemäß Fig. 1 enthaltenden Isolierstoffprofilkörper.
In Fig. 1 ist eine nach der Erfindung ausgeführte Gewebebahn 1 dargestellt. Diese Gewebebahn weist quer zueinander verlaufende Fäden 2 und 3 auf. Die Fäden 3 sind im allgemeinen gleichartig ausgebildet. Hingegen sind die quer dazu verlaufenden Fäden 2 abschnittsweise von Fäden aus unterschiedlichen Materialien gebildet. Ein Teil der Fäden 2 besteht aus einem im Vergleich zu den Fäden 3 festeren Material, während ein anderer Teil der Fäden 2 aus einem den Fäden 3 entsprechenden Material besteht. Der Fäden aus festerem Material aufweisende Teil der Fäden 2 ist in Bereichen 4, 5 der Gewebebahn angeordnet, der Fäden aus einem den Fäden 3 entsprechenden Material aufweisende Teil der Fäden 2 ist in Bereichen 6, 7 der Gewebebahn 1 angeordnet. Die Bereiche 6, 4, 7 und 5 folgen in der Gewebebahn 1 in der angegebenen Reihenfolge abschnittsweise aufeinander. Die Grenzen der Bereiche sind in Fig. 1 durch gestrichelte Linien markiert. Die Bereiche 6, 7 können in Teilbereiche 8, 9 und 10, 11 unterteilt sein. Die Gewebebahn 1 kann dann längs Schnittlinien 12 und 13 zerteilt und die solchermaßen durch Zerteilen erzeugte, nunmehr lediglich die Bereiche 9, 4 und 10 umfassende Gewebebahn 14 weiterverarbeitet werden. Je nach Anforderung an das aus der Gewebebahn 14 zu erstellende Endprodukt kann die weiterzuverarbeitende Gewebebahn 14 weitere Bereiche umfassen, die gegebenenfalls auch Fäden 2 aus weiteren Materialien enthalten.
Die Gewebebahn nach der Erfindung läßt sich mit Vorteil dadurch herstellen, daß die Fäden 3 die Kettfäden und die Fäden 2 die Schußfäden bei einem Webverfahren sind. Es können dann durch Einschießen von Schußfäden aus unterschiedlichem Material in besonders einfacher Weise beliebig bemessene Bereiche 4, 5, 6, 7 gebildet werden.
Es ist auch ohne weiteres möglich - etwa in den Bereichen 4, 5 - Fäden 2 vorzusehen, welche zumindest in einem zwischen den Fadenenden gelegenen mittleren Abschnitt 21 elektrisch leitfähiges Material, wie vorzugsweise Kohlenstoffasern, enthalten.
Aus einer der Gewebebahnen 1, 14 kann durch Wickeln auf einen Dorn ein in Fig. 2 dargestellter Wickelkörper 15 hergestellt werden. Aus diesem die Gewebebahn 1 oder 14 enthaltenden Wickelkörper 15 dann durch Einbetten in eine Kunststoffmatrix ein Isolierstoffrohr hergestellt werden. Die Kunststoffmatrix kann von einem gehärtetem Duroplast, etwa auf der Basis von Epoxid, gebildet werden. Der gegebenenfalls mit einem Füllstoff versetzte, vor dem Aushärten flüssige Duroplast wird mit Vorteil unter Vakuum in eine den Wickelkörper 15 aufnehmende Gießform gebracht und anschließend bei erhöhten Temperaturen ausgehärtet. Da der Wickelkörper 15 aus einer einzigen Gewebebahn gewickelt ist, entfällt das sonst übliche Anhalten der Wickelmaschine und Einfügen weiterer Gewebebahnen oder Vliese, um dem zu erstellenden Isolierstoffrohr einen mehrschichtigen Aufbau zu geben. Da zudem die Gewebebahnen 1, 14 genau bemeßbare Bereiche, z. B. 4, 7, mit Fäden 2 aus unterschiedlichem Material enthalten, können exakt reproduzierbare Wickelkörper 15 und damit auch Isolierstoffrohre hergestellt werden. Von weiterem Vorteil ist es zugleich, daß die bei einem Wickelkörper nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 3 auftretenden und in Fig. 3 mit den Bezugszeichen 16, 17 markierten Überlappungen verschiedener Gewebebahnen bzw. Vliese 18, 19, 20 nicht mehr auftreten können und dadurch bedingte erhöhte Konzentrationen von Matrixmaterial in Bereich der Überlappungen 16, 17 entfallen. Das Isolierstoffrohr nach der Erfindung ist somit wesentlich homogener aufgebaut als ein Isolierstoffrohr nach dem Stand der Technik.
Die in den Bereichen 6, 7 bzw. 8, 9, 10, 11 vorgesehenen und vorteilhafterweise als Schußfäden ausgeführten Fäden 2 und die vorteilhafterweise als Kettfäden ausgeführten Fäden 3 bestehen vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigeren Material als die in den Bereichen 4, 5 vorgesehenen Fäden 2.
Die Fäden 3 und die in den Bereichen 6, 7 vorgesehenen Fäden 2 können von organischen Kunststoffasern, wie insbesondere Polyesterfasern, gebildet sein. Hingegen können die in den Bereichen 4, 5 vorgesehenen Fäden 2 von Glas- und/oder Polyamidfasern gebildet sein.
Werden bei der Herstellung des Wickelkörpers 15 die in den Bereichen 4, 5 vorgesehenen besonders festen Fäden in Richtung der Rohrachse des Wickelkörpers 15 bzw. des Isolierstoffrohrs angeordnet, so erhält man ein Isolierstoffrohr mit hoher mechanischer Festigkeit in Richtung der Rohrachse und mit Deckschichten die bei Verwendung der Gewebebahn 14 aufgrund der Bereiche 9, 10 aus korrosionsbeständigem Material bestehen.
Enthalten darüber hinaus die in den Bereichen 4, 5 vorgesehenen besonders festen Fäden zumindest in ihrem mittleren Abschnitt 21 elektrisch leitfähiges Material, so wirken die Abschnitte 21 in einem elektrischen Feld als kapazitive Steuerelektroden und kann dann ein derartiges Isolierstoffrohr als elektrische Durchführung eingesetzt werden.
Aus der Gewebebahn nach Fig. 1 kann mit Vorteil auch ein Schichtkörper hergestellt werden, welcher zusammen mit einer ihn einbettenden Kunststoffmatrix einen Isolierstoffprofilkörper bildet. Ein solcher in Fig. 4 dargestellter Isolierstoffprofilkörper weist einen feste Fäden 2 aus den Bereichen 4, 5 enthaltenden Kern 22 und eine weniger feste Fäden 2, 3 aus den Bereichen 6, 7 enthaltende Kernabdeckung 23 auf. Der in die Kunststoffmatrix eingebettete Schichtkörper kann hierbei durch Trennen der Gewebebahn 1, 14 in Gewebelagen und schichtweises Stapeln der Gewebelagen oder durch schichtweises Falten der Gewebebahn 1, 14 gebildet werden. An entgegengesetzt angeordneten Stirnflächen enthält der Schichtkörper jeweils mindestens eine aus Material der Bereiche 6, 7 bestehende Gewebelage. Dazwischen ist mindestens eine Gewebelage angeordnet, welche Material der Bereiche 4, 5 und in Randbereichen Material der Bereiche 6, 7 enthält.
Die im Material der Bereiche 6, 7 vorgesehenen besonders festen Fäden 2 sind mit Vorteil in Längsrichtung des Isolierstoffprofilkörpers angeordnet sind, da dann ein besonders zug- und biegefester Isolierstoffprofilkörper vorliegt. Ein solcher Isolierstoffprofilkörper ist besonders als Schaltstange für mit SF₆ betriebene Hochspannungsschalter geeignet, da sie nicht nur die dafür erforderlichen mechanischen Eigenschaften aufweist, sondern zudem wegen der mittels der erfindungsgemäßen Gewebebahn leicht zu erstellenden Kernabdeckung auch den Kern 22 vor der Wirkung aggressiver Spaltprodukte des SF₆ schützt.

Claims (18)

1. Gewebebahn (1, 14) mit quer zueinander verlaufenden ersten (2) und zweiten Fäden (3) zur Herstellung eines Wickel-(15) oder eines Schichtkörpers, bei der zumindest ein Teil der ersten Fäden (2) aus einem im Vergleich zu den zweiten Fäden (3) festeren Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der zweiten Fäden (3) abschnittsweise aufeinanderfolgend jeweils von ersten Fäden (2) gebildete Bereiche (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) aus unterschiedlichen Materialien angeordnet sind, daß in einem ersten Bereich (4) erste Fäden (2) aus dem festeren Material und in einem daran anschließenden zweiten Bereich (7) erste Fäden (2) aus einem den zweiten Fäden (3) entsprechenden Material vorgesehen sind, und daß die Bereiche derart groß bemessen sind, daß der erste Bereich (4) die Bildung eines Kerns (22) des Wickel-(15) oder des Schichtkörpers und der zweite Bereich (7) die Bildung einer Abdeckung (23) des Kerns (23) ermöglicht.
2. Gewebebahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (4) zwischen zwei zweiten Bereichen (6, 7) angeordnet ist.
3. Gewebebahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im zweiten Bereich (7) vorgesehenen ersten Fäden (2) und die zweiten Fäden (3) aus einem korrosionsbeständi­ geren Material bestehen als die im ersten Bereich (4) vorgesehenen Fäden (2).
4. Gewebebahn nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Fäden (2) Schuß- und die zweiten Fäden (3) Kettfäden sind.
5. Gewebebahn nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden im ersten Bereich (4) von Glas- und/oder Polyamidfasern und im zweiten Bereich (7) von organischen Kunststoffasern gebildet sind.
6. Gewebebahn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden von organischen Kunststoffasern gebildet sind.
7. Gewebebahn nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Kunststoffasern Polyesterfasern sind.
8. Isolierstoffrohr aus einer Kunststoffmatrix und aus einem in die Kunststoffmatrix eingebetteten und die Gewebebahn (1, 14) nach einem der Ansprüche 1-7 enthaltenden Wickelkörper (15).
9. Isolierstoffrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (4) zwischen mindestens zwei zweiten Bereichen (6, 7) eingewickelt ist.
10. Isolierstoffrohr nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die im ersten Bereich (4) vorgesehenen ersten Fäden (2) parallel zur Rohrachse angeordnet sind.
11. Isolierstoffrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Rohrachse angeordneten ersten Fäden (2) zumindest in einem zwischen den Rohrenden gelegenen mittleren Abschnitt (21) elektrisch leitfähiges Material enthalten.
12. Isolierstoffrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Material von Kohlenstoffasern gebildet ist.
13. Isolierstoffprofilkörper aus einer Kunststoffmatrix und aus einem in die Kunststoffmatrix eingebetteten, die Gewebebahn (1, 14) nach einem der Ansprüche 1-7 enthaltenden Schichtkörper.
14. Isolierstoffprofilkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtkörper einen erste Fäden (2) aus dem ersten Bereich (4) enthaltenden Kern (22) und eine erste und zweite Fäden aus dem zweiten Bereich (7) enthaltende Kernabdeckung (23) aufweist.
15. Isolierstoffprofilkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtkörper durch Trennen der Gewebebahn (1, 14) in Gewebelagen und schichtweises Stapeln der Gewebelagen gebildet ist.
16. Isolierstoffprofilkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtkörper durch schichtweises Falten der Gewebebahn (1, 14) gebildet ist.
17. Isolierstoffprofilkörper nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtkörper an entgegengesetzt angeordneten Stirnflächen jeweils mindestens eine aus Material des zweiten Bereiches (7) bestehende Gewebelage enthält, und daß dazwischen mindestens eine Gewebelage angeordnet ist, welche Material des ersten (4) und in Randbereichen Material des zweiten Bereiches (7) enthält.
18. Isolierstoffprofilkörper nach einem der Ansprüche 14-17, dadurch gekennzeichnet, daß die im Material des ersten Bereiches (4) vorgesehenen ersten Fäden (2) in Längsrichtung des Isolierstoffprofilkörpers angeordnet sind.
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