DEP0001003BA - Verfahren zur Verbesserung der Durchschlagsfestigkeit von Isolierteilen aus Gummi, insbesondere der Isolierung elektrischer Hochspannungskabel - Google Patents

Description

Die Durchschlagsfestigkeit von Gummi ist unter normalen Bedingungen sehr stark von der Wanddicke abhängig. Bei zunehmender Dicke fällt die spezifische Durchschlagsfestigkeit stark ab. Diese Erscheinung erschwert die Herstellung elektrischer Isolierkörper für höhere Spannungen aus Gummi wesentlich. Insbesondere ist es kaum möglich, gummiisolierte Kabel für Wechselstrom-Höchstspannungen herzustellen. Es ist bisher nicht gelungen, diese Nachteil zu beseitigen.

Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, dass diese Erscheinung darauf zurückzuführen ist, dass vom Herstellungsprozess her kleine mit Luft gefüllte Hohlräume in den Gummiteilen vorhanden sind, und zwar um so mehr, je grösser die Wandstärke der Isolierkörper ist. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Isolierkörper, wie z.B. die Isolierung elektrischer Leiter, aus Bändern geschichtet ist. Unter dem Einfluss elektrischer Wechselfelder wird die Luft in diesen Hohlräumen ionisiert und zum Teil in Ozon umgewandelt. Selbst kleine Ozonmengen bewirken aber bekanntlich Zerstörungen des Gummis durch Rissbildung. Gemäss der Erfindung wird deshalb bei Isolierkörpern aus Gummi die in dem Gummi gelöste und gegebenenfalls in Hohlräumen enthaltene Luft durch ein chemisch indiffe- rentes Gas dadurch ersetzt, dass der Gummiteil in eine Gasatmosphäre gebracht wird, die praktisch luftfrei ist und die unter höheren Druck steht. Hierbei löst der Gummi eine bestimmte Menge des Gases auf. Dieses Gas dringt bis zu den mikroskopischen oder makroskopischen Hohlräumen, die in dem Gummiteil vorhanden sind, misch sich mit der dort vorhandenen Luft und nimmt einen entsprechenden Teil der Luft aus diesen Hohlräumen mit, wenn der äussere Gasdruck wieder abgelassen wird. Dieses Spiel kann mehrfach wiederholt werden, so lange bis die Luft praktisch aus den Hohlräumen des Gummiteiles entfernt ist. Dadurch wird die Gefahr einer Ozonbildung beseitigt und somit die Durchschlagsfestigkeit des Gummiteiles bedeutend erhöht.

Wenn der so behandelte Isolierkörper frei der Luft ausgesetzt bleibt, klingt die erzielte Wirkung allmählich wieder ab, weil die Luft die Möglichkeit hat, von aussen wieder langsam hineinzudiffundieren. Es ist deshalb erforderlich, zur Erzielung einer Dauerwirkung den gemäss der Erfindung behandelten Gummiteil dauernd unter Luftabschluss zu halten. Dies kann bei in Apparaten u.dgl. vorhandenen Gummiteilen leicht dadurch erzielt werden, dass das Apparategehäuse luftdicht verschlossen und mit einem entsprechenden indifferenten Gas gefüllt wird.

Bei gummiisolierten elektrischen Kabeln mit einem luftdichten metallischen Mantel genügt es unter Umständen, die isolierte Kabelseele vor dem Aufbringen des Mantels in der erfindungsgemässen Weise zu behandeln, um die in der Gummiisolierung und in den Hohlräumen vorhandene Luft durch ein indifferentes Gas zu ersetzen. Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass die gummiisolierte Kabelseele in einem Stahlrohr oder Druckkessel einer indifferenten Gasatmosphäre, z.B. Äthan, während längerer Zeit, z.B. auf die Dauer von drei Tagen, unter erhöhtem Druck von etwa 20 Atü ausgesetzt wird. Danach wird der Überdruck abgelassen und nach weiteren drei Tagen wieder Druck gegeben. Nach einer dreimaligen Wiederholung dieser Behandlung wird die Gummiisolierung praktisch luftfrei sein. Hierauf wird die Kabelseele mit einem luftdichten Mantel, z.B. aus Blei oder Aluminium, versehen. Falls in den Armaturen, wie Muffen, Endverschlüssen u.dgl. für einen luftdichten Abschluss des Mantels gesorgt wird, kann auf weitere Massnahmen verzichtet werden. Unter Umständen kann es sich aber empfehlen, in gewissen Zeiträumen durch geeignete Armaturen das Kabelinnere wieder unter Gasdruck zu setzen.

Bei Kabeln mit nichtmetallischen Schutzmänteln würde ein solches Verfahren jedoch nicht genügen, da mit der Zeit Luft durch den Mantel hindurch in die Kabelseele eindringen könnte. Hier ist es deshalb erforderlich, in der Kabelseele einen Gasdruck aufrecht zu erhalten und in das Kabelinnere in gewissen Zeitabständen oder vorzugsweise dauernd ein indifferentes Gas unter Druck nachzufüllen. Um dies zu erleichtern, empfiehlt es sich, innerhalb des Kabels, z.B. in den zu diesem Zweck als Hohlleiter ausgeführten Leiter oder in den Zwickelräumen Gaskanäle vorzusehen.

Die Erfindung ermöglicht es, auch für Höchstspannungen gummiisolierte Kabel herzustellen, die gegenüber den bisher üblichen Kabeln mit öl- oder massegetränkter Papierisolierung den wesentlichen Vorteil haben, dass sie ohne Tränkmittel in der Isolierung auskommen. Dadurch entfällt einerseits das durch den hohen Temperaturausdehnungskoeffizienten des Tränkmittels bedingte Wärmedehnungsspiel mit seinen gefürchteten Folgen und andererseits die Gefahr des Abwanderns des Tränkmittels bei Verlegung des Kabels in geneigter oder senkrechter Lage. Aber auch für gummiisolierte Kabel für niedrigere Spannungen, z.B. für <Nicht lesbar> u.dgl. oder für Röntgenkabel, ist die Erfindung mit Vorteil anwendbar.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie ist andererseits ausser bei Kabeln auch bei elektrischen Einrichtungen anderer Art mit Gummiisolierteilen anwendbar. Andererseits eignet sie sich aber auch für die Behandlung anderer gummiähnlicher Kunststoffe, die durch aktivierten Luftsauerstoff angegriffen werden. An Stelle von Äthan können auch andere in Gummi bzw. gummiähnlichen Isolierstoffen lösliche Gase, z.B. Kohlenoxyd, verwendet werden. Auch Verbindungen, die unter dem Einfluss von Sprühentladungen polymerisierbar sind und dabei in den festen oder flüssigen Aggregatzustand übergehen, wodurch die ursprünglich bestehenden Hohlräume mit einem dichten Stoff ausgefüllt werden, können mit Vorteil für die Zwecke der Erfindung ausgenutzt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Verbesserung der Durchschlagfestigkeit von Isolierkörpern aus Gummi oder gummiartigen Kunststoffen, insbesondere der Isolierung elektrischer Hochspannungskabel, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Gummi gelöste und gegebenenfalls in den Hohlräumen enthaltene Luft durch ein chemisch indifferentes Gas dadurch ersetzt wird, dass der Isolierteil, gegebenenfalls wiederholt, für eine gewisse Zeit in eine unter erhöhtem Druck stehende indifferente Gasatmosphäre gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper anschliessend unter dauerndem Überdruck gehalten wird.

3. Hochspannungskabel mit einer Isolierung aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Kanälen, in den Leitern oder den Zwickelräumen ein indifferentes Gas eingefüllt ist.

4. Hochspannungskabel nach Anspruch 3 mit nicht völlig gasdichtem Mantel, dadurch gekennzeichnet, dass dauernd oder in Zeitabständen indifferentes Gas nachgefüllt wird.