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Verfahren zum Verkitten von elektrischen Isolatoren aus keramischen
lassen Für das Kitten von Porzellanisolatoren sind im Laufe der Zeit wohl alle gebräuchlichen
Kittmischungen versucht worden: Die größte Einführung hat Portlandzement in ungernagertem
oder mit verschiedenen Zuschlägen gemagertem Zustande gefunden; denn dieser Kitt
besitzt genügend große Festigkeit, bindet ausreichend rasch ab und verbindet sowohl
Porzellan mit Porzellan, als auch Porzellan mit Eisen usw. Die jahrzehntelange Benutzung
des Portlandzementes zum Kitten von Porzellanisolatoren hat jedoch eine Reihe von
Nachteilen ergeben. Die Ursache der auftretenden Fehler liegt darin, daß Portlandzementwährend
des Abbindens in den ersten zwei Jahren schwindet und nach dieser Zeit wieder zu
wachsen beginnt, wobei jedoch dieser Ausdehnungsprozeß sein Ende nicht mit dem Ursprungsvolumen
erreicht, sondern hierüber hinausgehen kann. Auch wenn diese Bewegung des Zementkörpers
innerhalb des Ursprungsvolumens ihr Ende erreicht, der Abbindevorgang vollkommen
beendet und der Zement an sich zur Ruhe gekommen ist, kann ein neuer chemischer
Vorgang, verbunden mit einer Quellung durch Wasseraufnahme, einsetzen. Jede Volumenvergrößerung
über den ursprünglich eingenommenen Raum kann zu einer Zersprengung der gekitteten
Isolatorenteile führen. Daher ist :es besonders nachteilig" daß Portlandzement einen
etwa dreimal so großen Ausdehnungskoeffizienten besitzt wie Porzellan. Durch alle
diese Umstände kam es vor, daß Isolatoren aus Porzellan 4. bis 5 Jahre nach ihrer
Herstellung plötzlich Risse zeigten, ganz speziell bei Temperaturwechsel. Die Beseitigung
des Fehlers wurde von zwei Richtungen bearbeitet, erstens von der porzellan'-, zweitens
von der zementtechnischen, nämlich erstens durch eine zweckmäßigere Formgebung des
Porzellanisolators, zweitens durch geeignete Zuschläge zu dem Portlandzement. Als
solcher Zuschlag wurde in Abwandlung der bisher benutzten Magerungsmittel, Quarzsand
und Porzellanscherben, zunächst Quarzglas benutzt, dessen Ausdehnungskoeffizent
nur etwa ein Siebentel so groß ist wie derjenige des Porzellans, so daß durch geeignete
Mischung oder Magerung des Portlandzementes mit Ouarzglasmehl der Ausdehnungskoeffizient
des Kittes bis zu der Größe der Porzellanausdehnungskoeffizienten oder annähernd
dieser Größe herabgesetzt werden kann. Eine Abart dieser Mischung ist die Verwendung
nur glasiger Mörtelbestandteile in Form von Hochofenzement unter Zusatz von Quarzglas.
Diese Kitte, ganz besonders in Verbindung mit zweckmäßiger Formgebung der Isolatoren,
haben bereits die aufgetretenen Fehler zum großen Teil beseitigt. Diese Fehlerbeseitigung
ist aber nicht völlig gelungen, da auch mit Quarzglas gemagerter Portlandzement
nach vollkommen erfolgter Abbindung durch Aufnahme von Wasser Quellungserscheinungen
zeigen kann. Aus diesem Grunde ist man dazu übergegangen, Portlandzement vor dem
Anmachen mit Wasser mit fein gepulverten
Schmelzkörpern, wie Asphalt
u. dgl., innig zusammenzumischen und die Wasseraufnahme des vollkommen abgebundenen
Portlandzementes dadurch zu vermindern, daß die Schmelzkörper nach erfolgter Zementabbindung
zum Schmelzen gebracht werden. Der Erhärtungsvorgang im Zement wird dadurch künstlich
abgekürzt, daß der gesamte Isolator längere Zeit auf etwa go° erhitzt wird. Bei
dieser Temperatur erfolgt die Zementabbindang wesentlich rascher als bei gewöhnlicher
Temperatur. Dadurch wird die Abbinde zeit abgekürzt und nach erfolgter Abbindung
die Schmelzkörperzusätze zum Schmelzen gebracht, so daß sämtliche Porenräume des
Kittes ausgefüllt werden. Dadurch kann der Zementkitt kein Wasser mehr aufnehmen,
und aus diesem Grunde ist eine Volumenvergrößerung durch Wasseraufnahme nach erfolgter
Abbindung ausgeschlossen.
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Dieses Verfahren hat jedoch gleichfalls erhebliche Nachteile. Erstens
muß man dem Zement nicht unerhebliche Mengen von teueren Schmelzkörpern zusetzen,
um später eine einigermaßen vollkommene Ausfüllung der Poren zu erzielen. Durch
diese große Menge von Magerungsmitteln, die nicht am Abbindeprozeß teilnehmen, wird
die Festigkeit des Zementes herabgesetzt, ebenso die :Möglichkeit, den Portlandzement
durch den bekannten Zusatz von Quarzglas in seinem Ausdehnungskoeffizienten auf
die Größe des Porzellanausdehnungskoeffizienten zu bringen. Dies ist aber gerade
bei der Verbindung des Zementes mit Schmelzkörpern von besonders großer Wichtigkeit,
weil die zweckmäßigerweise in Betracht kommenden Schmelzkörper, wie Pech, Asphalt
usw., einen sehr großen Ausdehnungskoeffizienten haben und dadurch die Nachteile
dieser gleichen Zementeigenschaft noch verschlimmern.
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Außerdem wird auch der Zusammenhang der einzelnen Zementteilchen erheblich
beeinträchtigt, weil zwar Quarz, besonders Quarzglas, am Abbindeprozeß teilnimmt,
nicht aber Schmelzkörper aller Art. Hinzu kommt noch die unzweckmäßige Durchführung
dieses Schmelzkörperverfahrens. Dadurch, daß der Isolator zum Zwecke der Abbindebeschleunigung
längere Zeit auf go° erhitzt wird, verliert er einen großen Teil desjenigen Wassers,
das zum Abbinden, also zur Festigkeitssteigerung, notwendig ist.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt nicht nur die geschilderten Fehler
des Kittens von Porzellan mit Porzellan oder von Porzellan mit Eisen vollkommen,
sondern liefert auch überraschend große Festigkeiten, wie sie auf andere Weise bisher
nicht zu erzielen waren. Das Verfahren bedient sich für diesen Zweck einer Reihe
von an sich bekannten Einzelhandgriffen, deren Verbindung bisher noch nicht errichte
Erfolge erzielte. Es ist an sich bekannt, die Abbindung und Erhärtung von Zementwaren
aller Art durch Erhitzung auf höhere Temperaturen und durch die Behandlung mit Dampf
zu beschleunigen. Man hat z. B. die verschiedenen Isolatorteile in einzelnen Arbeitsgängen
mit Zement zusammengekittet und für jede einzelne Kittung den soweit fertiggestellten
Isolator einer feuchten Atmosphäre bis zu ungefähr 85° C ausgesetzt. Die auf diese
Weise gekitteten Isolatoren zeigten aber in ausgeprägtem Maße die oben gekennzeichneten
Mängel. Als Einzelvorgang ist es auch schon vorgekommen, abgebundene Zementwaren
zu trocknen. Auch ist es bekannt, Mauerwerk, wie die Feuerwände von Häusern u. dgl.,
mit Teer und Teerpräparaten anzustreichen, um sie hierdurch zu konservieren. Das
vorliegende Verfahren verwendet nun die an sich bekannten Einzelvorgänge für einen
Sonderzweck und erzielt durch eine zwangsläufige Verbindung vollkommen neue Erfolge
und technische Fortschritte der Kittung von Isolatoren der Elektrotechnik.
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Nach dem vorliegenden Verfahren verwendet man zum Kitten Portlandzement
in ungemagerter oder mit geeigneten Magerungstnitteln versetzter Form und beschleunigt
die Abbindung dadurch, daß man den Isolator längere Zeit in einem Dampfraum beläßt.
Bei einer Dampfraumtemperatur von go° C erfolgt nach den durchgeführten Versuchen
die Zementabbindung ungefähr 138mal so rasch wie bei gewöhnlicher Arbeitsraumtemperatur.
Dadurch kann man die bei gewöhnlicher Temperatur erst nach .4 bis 5 Jahren vollkommen
beendete Abbindung auf wenige Tage abkürzen. Die nach diesem Verfahren erzielten
Festigkeiten sind im allgemeinen um etwa 30 % höher als die Zementfestigkeiten analoger
Mörtelmischungen bei kombinierter ,Lagerung nach 3 Monaten, und der Unterschied
gegen die mit Schmelzkörpern durchsetzten Mörtelmischungen ist zugunsten des vorliegenden
Verfahrens noch` größer.
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Den Abbinde- und Erhärtungsprozeß führt man bis kurz vor Erreichung
der Endfestigkeit, die j e nach der Zementart und der Quantität der Magerung nach.
3 bis q. Tagen eingetreten ist. Man kann den Vorgang der Verfestigung zur Feststellung
der Festigkeit in jedem einzelnen Arbeitsgang genau verfolgen, wenn man Körper aus
dem gleichen Zement bei Beginn der Dampfbehandlung in den Raum bringt und die Zunahme
ihrer Festigkeit von Zeit zu Zeit überprüft. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt,
die Festigkeit in diesem Arbeitsgang nicht ganz
bis zur Höchstfestigkeit
sich ausbilden, sondern den Restbetrag erst während der folgenden Trocknung eintreten
zu lassen.
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Danach vermindert man nun den Feuchtigkeitsgehalt des Dampfraumes
bis fast auf o °)o und erwärmt den Isolator in der so erzeugten trockenen Atmosphäre
bis auf ioo° weiter, wodurch dem Zement das mechanisch eingeschlossene Wasser entzogen
wird, welches bei der Zementabbindung chemisch nicht gebunden wurde und nun nach
erfolgter Abbindung in dem zuerst zweckmäßig angewandten überschuß überflüssig ist.
Durch diese trockene Erhitzung wird die Festigkeit des Zementes, wie Versuche nachgewiesen
haben, nicht mehr wesentlich beeinflußt. Indessen wird in dem jetzigen Arbeitsvorgang
der Kittung praktisch die Höchstfestigkeit des Zementes erreicht. Die Hauptbedeutung.
der beschriebenen Maßnahme besteht darin, daß die Poren, die im nächsten Arbeitsgange
wasserabstoßende Mittel aufnehmen sollen, vorher vom mechanisch eingeschlossenen
Wasser befreit werden. Diese Poren werden nun mit wasserabstoßenden Stoffen benetzt
oder gefüllt, beispielsweise 01, Asphaltlack, Cellon, Ölfarbe u. dgl. Die
Behandlung mit den angeführten Stoffen erfolgt in der Weise, daß sie zweckmäßig
auf die erwärmte oder kalte Kittstelle aufgestrichen werden und dann einziehen.
Ein genügend tiefes Eindringen wird dadurch gewährleistet, daß der Anstrich mehrmals
wiederholt wird. Es genügt, wenn die Oberflächen aller einzelnen Zementkörnchen
von einer wasserabstoßenden Flüssigkeit benetzt werden, um jede spätere Wasseraufnahme,
d. h. die Berührung von Wasser mit Zement und die dadurch bedingte Ouellung, zu
verhindern. Es brauchen also nicht alle Poren mit 01 gefüllt bleiben; es
genügt vielmehr, für eine dauernde Benetzung dadurch zu sorgen, daß die wasserabstoßende
Benetzungsflüssigkeit an dem Heraustritt oder der Verdunstung behindert wird. Hierfür
genügen die zahlreichen an sich bekannten öldichten Anstriche, mit denen man die
Oberfläche des Kittes überziehen kann.
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Eine zweite Lösung des Problems ist ein Ver schluß der Kittoberfläche
durch an sich bekannte wasserdichte Kitte, wie Wasserglas in Verbindung mit Ölfarbe
usw.
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-Nicht ein einzelner Arbeitsvorgang an sich genügt, um das gewünschte
Ergebnis zu erzielen, sondern nur die Vereinigung sämtlicher Arbeitsgänge in der
geschilderten Reihenfolge.