DE493001C

DE493001C - Verfahren zur Herstellung von Isolierkoerpern aus Steinzeug

Info

Publication number: DE493001C
Application number: DES72248D
Authority: DE
Original assignee: FELIX SINGER DR ING DR
Current assignee: FELIX SINGER DR ING DR
Priority date: 1925-11-14
Filing date: 1925-11-14
Publication date: 1930-03-04

Description

Verfahren zur Herstellung von Isolierkörpern aus Steinzeug Für das Verhalten von Isolierstoffen gegenüber elektrischen Einflüssen ist in der Mehrzahl der Fälle die elektrische Durchschlagsfestigkeit maßgebend. Der als Durchschlag gekennzeichnete Vorgang verläuft dabei so, daß zuerst eine Funkenentladung die Isolierschicht durchschlägt, worauf die Entladung selbst bei Vorhandensein genügender elektrischer Spannung und ebenso bei ausreichender Erwärmung der Funkenbahn schließlich in eine Lichtbogenentladung übergeht.
Nebien der in Volt/cm oder kV/cm ausgedrückten elektrischen Durchschlagsfestigkeit bestehen indessen noch andere Kriterien für die Isolierfähigkeit der gebräuchlichen Isolierstoffe, wie die Leitfähigkeit, der Oberflächenwiderstand und vor allem der dielektrische Verlust im Wechselfeld. Trotzdem man nun die - ausschließliche Charakterisierung des dielektrischen Verhaltens von Isoliermitteln durch Volt/cm oder ähnliche Größen als einen für theoretische Rechnungen bedingt verlassenen Standpunkt ansehen kann, spielt diese. Größe dennoch f'ü'r den Praktiker eine ausschlaggebende Rolle und gilt heute -noch als praktisches Maß für die - elektrische Durchschlagsfestigkeit.
Von den keramischen Isolierstoffen ist bisher nur Porzellan eingehend untersucht worden. Man nimmt an, daß- für eine hohe Durchschlagsfestigkeit ein gut durchgebrannter, d. h. völlig verschmolzener und homogener Scherben wesentlich ist. Weiter ist die Durchschlagsfestigkeit sowohl von der Brenntemperatur als auch von der chemischen Zusammensetzung abhängig. Zu niedrig gebranntes Porzellan zeigt ebenso wie Porzellan, welches beim Brennprozeß zu hoher Temperatur ausgesetzt wurde, niedrigere Werte der Durchschlagsfestigkeit als bei der richtigen Temperatur gerade gar gebranntes Porzellan. Ferner gibt eine Porzellanmasse mit hohem Tonsubstanzgehalt, falls vollkommen gar gebrannt, höhere Werte der Durchschlagsfestigkeit als bei der richtigen Temperatur gerade gar gebranntes Porzellan. Ferner gibt eine Porzellanmasse mit hohem Tonsubstanzgehalt, falls vollkommen gar gebrannt, höhere Werte der Durchschlagsfestigkeit als eine Masse mit geringerem-. Gehalt an Tonsubstanz. Auch tadellos zusammengesetztes und bestens gar gebranntes Porzellan besitzt keinen vollkommenen homogenen Scherben; Porzellan ist vielmehr ein inhömogenes Gemenge mehrerer Körper, deren Mengenverh,ältnis im fertigen Produkt nicht nur von der chemischen Zusammensetzung, sondern fast in ebenso hohem Grade von der Brenntemperatur, von der Brenndauer und der Art des Brennens sowie von der Korngroße der verwendeten Rohstoffe. abhängt. Ferner ist die Struktur des Porzellans, z. B. Größe und Anordnung der Mullitkristalle, Größe und Anzahl der stets vorhandenen Luftbläschen u. dgl.. von großem Einfluß auf die Eigenschaften. Die Ansicht hat ziemlich weite Verbreitung, daß die elektrische Durchschlagsfestigkeit von Porzellan dem Gehalt des Materials an Muüitkristallen proportional ist, daß also nicht -die absolute Homogenität des Werkstoffes von ausschlaggebender Bedeutung ist, sondern did möglichst dichte Kombination von kristallisierten Tonerdesilikaten mit glasigen Tonerde- und Tonerdedoppelsilikaten. Die weiter verbreitete Ansicht, daß Porzellan nur dann Mullitkristalle enthält, wenn es- mindestens bei iq:oö° C gebrannt wurde, ist zwar nicht absolut richtig, auch niedriger gebrannte Steinzeugmassen lassen reiche Mullitkristallbyldung erkennen, trotzdem stimmt auf sie die Beobachtung, daß solche mullitreichen Steinzeugmassen nicht die gleiche hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit besitzen wie analog ,zusammengesetzte; aber höher gebrannte Porzellanmassen. Dies war bisher ein wesentlicher Nachteil der billigeren Steinzeug- vor den teueren Porzellanmassen. Man verwendete daher das billigere Steinzeug nur für solche Isolierkörper, bei denen der keramische Werkstoff elektrisch nicht auf Durchschlag beansprucht war. Das sehr weitgehende Bedürfnis der Elektrizitätsindustrie nach Isolatoren, die ihrer ganzen Formgebung nach am zweckmäßigsten aus Steinzeug hergestellt werden, aber infolge ihrer Beanspruchung auf Durchschlag für die Ausführung.in diesem Werkstoff nicht in Betracht kamen, war daher bisher nicht zu befriedigen.-Die vorliegende Erfindung li'e`seitigt diesen Mangel. In sehr -eing@endeü# -Versuchen wurde festgestellt, daß nicht`-die°höhe Brenntemperatur keramischer Massen an. sich ihnen eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit verleiht, sondern hierfür in aller&§fe#, Linie die chemische Zusammensetzung`.,c4er°-:Masse und die physikalische Form ihrer,-Begidfeile maßgebend sind. Beim ,absolut . ünhygroskopischen Steinzeug läßt sich auch bei niedriger Brenntemperatur die elektrische Bruchfestigkeit überraschenderweise durch einen Gehalt der Masse an Titan in mehr als einer chemischen Verbindungsform, beispielsweise in Form seiner Oxyde oder der in der verwendeten Steinzeugmasse auftretenden chemische Verbindungen, der Titanäte und Titangläser, so erheblich steigern, daß die Festigkeitsziffern hierfür die analogen Größen beim Porzellan übersteigen. Gliedert man einer Steinzeugmasse Titan ein, am zweckmäßigsten in der Form des Dioxyds (Rutil), . eines Titanats oder eines titanhaltigen Tones; so -entstehen bei geeigneten, an sich beka.nn.-ten Fabrikationsbedingungen, zweckmäßiger Steinzeugzusammensetzung und angepaßter Aufbereitung, angemessener Brenndauer, Brennhöhe und Ofenatmosphäre eine große Anzahl von Titanverbindungen. Nicht nur die verschiedenen und voneinander mikroskopisch durch die Farbe sehr leicht unterscheidbären'OXydationsstufen des Titans, sondern auch die mannigfachsten kristallisierten Verbindungen und amorphen Lösungen charakterisieren dann den Dünnschliff des ge brannten Produkts. Steinzeugmassen, die in der geschilderten Weise Titan in mehr als einer chemischen Verbindungsform, beispielsweise in Form seiner Oxyde oder der in der verwendeten Steinzeugmasse auftretenden chemischen Verbindungen, Titanate und Titangläser enthalten, also -kristallisierte Körper neben amorphen ,ähnlicher chemischer Zusam; mensetzung, besitzen ebenso eine sehr hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit wie Porzellan, welches Tönerdesilikat in Form des kristallisierten Mullits neben Tomerdesilikaten in amorpher glasiger- Form aufweist. Z. B. -sind mit der neuen Masse Durchschlagsfestigkeiten von der zwei-bis dreifachen Höhe derjenigen-für gewöhnliches Steinzeug erzielt worden; so- däß damit die Werte' für gutes Porzellan erreicht, sogar teilweise etwas überschritten sind; so wies eine Masse ohne Zusatz -von Titanverbindungen ;eine Durchscblagsfestigl@eit von 36kV/cm auf, die dann nach Zusatz von Titandioxyd bei gleicher Form und Wandstärke auf io5kV/cm stieg.
Diese Möglichkeit, nun auch die billigeren Steinzeugmassen mit ihrer das -Porzellan bei weitem übertreffenden Formbarkeit für die Herstellung der auf Durchschlag beanspruchten Isolatoren verwenden zu können, stellt einen wesentlichen Fortschritt und eine wertvolle Bereicherung der Elektrotechnik dar.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Isolierkörpern aus Steinzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der Masse Titan in- einer oder mehr als einer chemischen Verbindungsform zugesetzt wird und das Brennen des Gutes in solcher Weise ,erfolgt, daß das Titan in dem fertigen Gut in mehr als einer chemischen Verbindungsform voihanden ist, zum Zwecke, die elektrische Durchschlagsfestigkeit zu erhöhen.