DE4423986C2

DE4423986C2 - Hochspannungsfester Endverschluß

Info

Publication number: DE4423986C2
Application number: DE19944423986
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Oestreich; Wolfgang Dipl Ing Dzyck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Corning Research and Development Corp
Priority date: 1994-07-07
Filing date: 1994-07-07
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2014-07-08
Also published as: DE4423986A1

Description

Die Erfindung betrifft einen hochspannungsfesten Endverschluß mit isolierender Vergußmasse, wobei die Vergußmasse aus einem aushärtenden Kunstharz besteht, dem ein am Kunstharz binden der, mineralischer Füllstoff beigemischt ist.

Derartige hochspannungsfeste Endverschlüsse in Steckerform sind vielfach bekannt, wie zum Beispiel aus der britischen Patentschrift 2 146 853 A. Wenn diese Stecker zum Beispiel für den Anschluß von Röntgenröhren verwendet werden, ergeben sich allerdings verschiedene Schwierigkeiten; denn durch die an den Kopf-(Anschluß-)Enden auftretende Röntgenstreustrah lung härtet sowohl die Steckervergußmasse als auch das ein geführte Ende des Röntgenkabels nach, was zur Versprödung und schließlich zur Zerstörung führen kann. Weiterhin können innerhalb des Steckers Gleichspannungsdifferenzen von 100 kV und mehr auftreten und die Temperaturbelastung kann infolge von Kathodenheizung und Anodenerwärmung bis zu 150°C anstei gen.

Aus DE-F 16435 VIII d/21c ist ein Kabelendverschluß aus einem gehärteten Kunstharz bekannt, wobei dem Kunstharz feinkörnige Mineralteilchen beigemischt sind.

Weiterhin ist aus DE-OS 15 20 789 ein Verfahren zur Herstellung von Epoxydharzzubereitungen bekannt, wobei mindestens 50 Gewichts-%-Teilchen oder Aggregate aus Sand, zerkleinertem Gestein, gemahlenem Quarz, Aluminiumoxyd, Siliciumcarbid, Schmirgel oder gemahlenem Gestein beigegeben sind. Solche Mischungen werden u. a. auch bei Verbindungsstücken von Kabeln verwendet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun, einen hoch spannungsfesten Endverschluß zu schaffen, bei dem die genannten Schwierigkeiten weitestgehend gemindert sind. Die getellte Aufgabe wird nun gemäß der Erfindung mit einem hochspannungsfesten Endverschluß der eingangs genannten Art derart gelöst, daß 10 bis 60 Gewichtsteile, bezogen auf die Mischung aus Kunstharz und zugehörigem Härter, des Füllstoffes beigemischt sind und daß dieses Gemisch mit 10 bis 30 Gewichts-% Bleioxyd versetzt ist.

Bei einer derartigen Zusammenmischung der Vergußmasse ergeben sich nun solche Vorteile, daß auch der Einsatz als hochfester Endverschluß beim Anschluß von Röntgenröhren ohne Gefahr möglich ist. Für derartige Endverschlüsse sind Gammastrahlen absorbierende Endverschlüsse und Vergußmassen gemäß der Erfindung geeignet. So wird zunächst der Ausdehnungskoeffi zient des verwendeten Kunstharzes möglichst denen der ver wendeten metallenen Steckerkappen, die aus Stahl, Edelstahl, Messing oder Aludruckguß bestehen, angepaßt. Dies erfolgt im wesentlichen durch Beimischung eines beträchtlichen Anteils von vorzugsweise 10 bis 60 Gew.-Teile - bezogen auf die Mischung aus Kunstharz und zugehörigem Härter - eines an das Kunstharz bindenden, mineralischen Füllstoffes wie zum Bei spiel Quarzmehl oder Kaolin. Hierdurch wird der Ausdehnungs koeffizient gesenkt, die Wärmeleitfähigkeit und die Teilent ladungsfestigkeit gesteigert. Außerdem wird die Strahlungs resistenz entsprechend des beigemischten Anteiles verbessert. Hierdurch allein wird jedoch die Röntgenstrahlenabsorption nicht verbessert, wodurch die Umgebung der Kunststoffharz masse selbst und das Kabelende angegriffen werden können. Dies wird jedoch bei dieser Erfindung dadurch verbessert, daß die Mischung des oben angegebenen Kunstharzes mit einem angemessenen Anteil von 10 bis 30 Gew.-% Bleioxyd und zwar PbO, bzw. Pb₂O₃ oder Pb₃O₄ versetzt wird. Auf diese Weise wird durch den Bleianteil eine Absorption von Gammastrahlen bewirkt. Bei einem derartigen Anteil ist die Vergußfestigkeit der Vergußmasse noch nicht in Frage gestellt. Als Kunstharz werden vorzugsweise Epoxydharze, zykloaliphatische Harze oder Polyesterharze eingesetzt, wie z. B. EP43 der Fa. Epoxonic. Dieses Epoxydharz setzt sich aus zwei Komponenten A und B zusammen:Komponente A: Gießharzkomponente auf der Basis von Bispenol-A-Epoxydharz und zykloaliphatisches Epoxydharz mit mineralischen Füllstoffen
Komponente B: Gießharzhärterkomponente auf der Basis von zykloaliphatischen Aminen (NH₂)

Es kann jedoch das Kunstharz als zykloaliphatisches Harz mit nur der Komponente A verwendet werden.

Da nun das Bleioxyd deutlich schwerer ist als das Kunstharz (das spezifische Gewicht von PbO ist 9,4 und vom Kunstharz ca. 2), setzt sich das Bleioxyd während der Aushärtezeit etwas ab. Bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Endver schlusses wird deshalb das Kunstharz so in die metallene Hülle des Steckers eingegossen, daß die später der Röntgen röhre zugekehrte offene Seite nach unten gerichtet ist. Auf diese Weise findet eine Anreicherung mit Bleioxyd in den nach außen gekehrten Randzonen zur Metallkappe hin statt. Dadurch wird dort die Gammastrahlenabsorption und die Wärmeleitfähig keit am größten und der Ausdehnungskoeffizient am kleinsten, so daß diese Bereiche am metallähnlichsten werden. Damit verbleibende Unterschiede nicht alleine vom Kunstharz aufge fangen werden müssen, sollte die metallene Kappe möglichst dünn sein und sich der Wärmedehnung bzw. Wärmeschrumpfung des Kunstharzes möglichst gut anpassen. Die nötige Festigkeit des Endverschlusses wird dann aus der metallenen Hülle und dem Kunstharz gemeinsam aufgebracht.

Alternativ müßte in einer, in sich stabilen Metallhülle die Vergußmasse ausreichend elastisch und verformbar bleiben, was bedeutet, daß gummielastische Massen verwendet werden. Diese Massen müssen dann vernetzt werden, wobei die benötigten Bleioxydanteile davon nicht betroffen werden.

Das Einmischen des Bleioxydes in das Kunstharz oder in den elastischen Gummi muß langsam, gleichmäßig und möglichst unter Vakuum erfolgen, wobei eine Sedimentation der ange mischten Kunstharze durch permanente Bewegung verhindert werden muß.

Die Erfindung wird nun anhand einer Figur näher erläutert.

In dieser Figur ist ein hochspannungsfester Endverschluß in Form eines Steckers 1 dargestellt, der die Merkmale der, vorliegenden Erfindung enthält. Die metallische Hülle 2 wird mit einer Vergußmasse 3 aus Kunstharz ausgegossen und zwar in der Lage wie der Pfeil 6 andeutet, so daß die Deckseite des Steckers nach unten zeigt. Auf diese Weise setzt sich vor der Aushärtung der Vergußmasse 3 das beigemischte schwerere Bleioxyd 5 im unteren Bereich, das heißt im Bereich nahe der metallischen Hülle 2 in erhöhter Konzentration ab. Auf diese Weise wird hier eine zusätzliche Schicht zur Gammastrahlenab sorption gebildet. Die darunter befindliche Vergußmasse 3 wie auch die Isolation des eingeführten Kabels 7 werden somit gegen Streustrahlung ausreichend geschützt.

Claims

1. Hochspannungsfester Endverschluß mit isolierender Vergußmasse, wobei die Vergußmasse aus einem aushärtenden Kunstharz besteht, dem ein am Kunstharz bindender, mineralischer Füllstoff beigemischt ist, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 60 Gewichtsteile, bezogen auf die Mischung aus Kunstharz und zugehörigem Härter, des Füllstoffes beigemischt sind und daß dieses Gemisch mit 10 bis 30 Gewichts-% Bleioxyd (5) versetzt ist.

2. Hochspannungsfester Endverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aus Bleioxyd (5) insbesondere in den Bereichen des Kunstharzes (3) abgesetzt ist, die der metallenen Umhül lung (2) des Steckers (1) nahe sind.

3. Hochspannungsfester Endverschluß nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz (3) ein Epoxydharz aus zwei Komponenten A und B ist:
Komponente A: Gießharzkomponente auf der Basis von Bispenol-A-Epoxydharz und zykloaliphatisches Epoxydharz mit mineralischen Füllstoffen
Komponente B: Gießharzhärterkomponente auf der Basis von zykloaliphatischen Aminen (NH₂)

4. Hochspannungsfester Endverschluß nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz (3) ein zykloaliphatisches Harz, bestehend aus der Komponente A nach Anspruch 3, ist.

5. Hochspannungsfester Endverschluß nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleioxyd PbO ist.

6. Hochspannungsfester Endverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleioxyd Pb₂O₃ ist.

7. Hochspannungsfester Endverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleioxyd Pb₃O₄ ist.

8. Hochspannungsfester Endverschluß nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz (3) gummielastische Eigenschaften aufweist.