DK143895B - Fremgangsmaade til forbedring af sejheden og modstandsdygtigheden overfor ved beskadigelse opstaaede revners udbredelse i isolatorporcelaen - Google Patents

Description

(19) DANMARK

|j| (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT ου 143895 B

DIREKTORATET FOR PATENT- 06 VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 6195/69 (51) lnt.CI.3 C 04 B 33/26 (22) Indleveringsdag 21 . nov. 19¾ (24) Løbedag 21 . nov. 1969 (41) Aim. tilgængelig 22. maj 1970 (44) Fremlagt 26. okt. 1981 (86) International ansøgning nr.

(86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 21. nov. 1968, 84820/68* JP

(71) Ansøger NGK INSULATORS LTD., Nagoya City, JP.

(72) Opfinder Noboru Higuchi, JP: YUtaka Ogawa, JP: Aklhiro Wa= tanabe, JP.

(74) Fuldmægtig Firmaet Chas. Hude.

(54) Fremgangsmåde til forbedring af sejheden og modetandsdygtig« heden overfor ved beskadigelse opståede revners udbredelse 1 Isolatorporcelæn.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til forbedring af sejheden og modstandsdygtigheden overfor ved beskadigelse opståede revners fl udbredelse i isolatorporcelæn.

Ω q Der findes principielt to kategorier af keramiske produkter, nemlig O produkter, som har let ved at briste eller revne, såsom porcelæn - og glas, samt ildfaste materialer, som har svært ved at briste eller revne. De let revnelige eller let bristelige produkter udviser på

C

a 2 143895 trods af forholdsvis store værdier for bøje-, træk- og trykstyrke en ringe modstandsdygtighed over for revners udbredelse, som er dannet ved udefra kommende mekaniske slag- og stødpåvirkninger, medens de svært revnelige materialer har stor modstandsdygtighed over for revners udbredelse.

Feldspatholdigt porcelæn samt aluminiumoxidholdigt porcelæn er kendt som porcelænsmaterialer til elektriske isolatorer. Det feldspathol-dige porcelæn hører til den kvarts-feldspat-lerholdige porcelænsgruppe, som i det væsentlige består af 20-40 vægt% feldspat, 15-30 vægt% kvarts samt 40-60 vægt% ler. Det feldspatholdige porcelæn er kendetegnet ved dets lave materialepris samt dets fremragende elektrisk isolerende egenskaber, og det bliver i stor udstrækning anvendt til isolatorer. Det feldspatholdige porcelæns mekaniske styrke er imidlertid temmelig ringe, f.eks. er dets bøjestyrke omkring 800 til

O

1.100 kg/cm', hvorfor det ikke har været anvendt til højspændings-isolatorer, af hvilke der kræves en stor mekanisk styrke. Det alumi= niumoxidholdige porcelæn hører til aluminiumoxid-feldspat-kvarts-ler-porcelænsgruppen, som i det væsentlige består af 10 til 45 vægt?i> A120^, 20 til 40 vægt% feldspat, mindre end 30 vægt% kvarts samt 20 til 60 vægt% ler. Denne art porcelæn er kendetegnet ved stor mekanisk styrke. Således er en bøjningsstyrke på ca. 1.800 kg/cm målt ved en prøvning af et prøvestykke af aluminiumoxidholdigt porcelæn. Som følge heraf, er anvendelsen af det aluminiumoxid= holdige porcelæn til højspændingsisolatorer blevet mere og mere udbredt. Det aluminiumoxidholdige porcelæn har imidlertid ulemperne ved en høj materialepris, samt en høj glatbrændingstemperatur.

Det er velkendt, at en hængeisolator har en metallisk hætte samt en metallisk isolatorstøtte, som hver er cementeret til et isolatorlegeme af porcelæn henholdsvis i dennes øverste yderdel og dens inderste nedre del. Herved kan et antal hængeisolatorer stables oven på hinanden til en søjle af isolatorer ved successivt at indspænde de enkelte hængeisolatorers isolatorstøtte i den underliggende isolators hætte. Isolatorlegemet af porcelæn har en skærmende del med en ribbe, der er tilvejebragt ved korrugering eller ved at gøre den skærmende dels landerste flade bølgeformet for på denne måde at tilvejebringe den for enhver isolator nødvendige krybeflade.

3 143895

Der er ofte igennem de sidste to tiår indløbet meddelelser om, at hængeisolatorer er skudt i stykker af personer, der har brugt hænget-isolatorer som mål for deres skydelyst. Når hængeisolatoren træffes skråt nedenfra af en riffelkugle, rammes ribben, og den skærmende del kan gå i stykker, og der kan fremkomme en revne, som strækker sig fra den ødelagte overflade og i en radial retning i hængeisolatoren (som i det følgende vil blive betegnet som en "radiær revne"). Hvis den radiære revne udbreder sig imod isolatorens hoveddel og ud over området imellem den metalliske hætte og den skærmende del, bliver isolatorens isolationsevne formindsket så meget, at den ikke kan modstå den elektriske forsyningsspænding ellerden overspænding, som' påtrykkes tværs over isolatoren. Dette medfører et gennemslag langs med den radiære revne. Det interne gennemslag frembringer en så høj temperatur,at det materiale,der er indesluttet i den metalliske hætte, som f.eks. maling, kork, cement, en metalstift, osv. bryder i brand og fordamper. Som følge heraf opstår der inde i den metalliske hætte et eksplosivt tryk, således at porcelænet, cementen og den metalliske stift adskilles fra hætten. På denne måde bliver hængeisolatoren ude af stand til at holde på stærkstrømsledningen, hvorfor denne falder til jorden og giver anledning til en afbrydelse af nettet.

De kendte porcelængsisolatorer, der består af det før nævnte feld-spatholdige eller aluminiumoxidholdige porcelæn, besidder en ringe modstandsdygtighed over for revners udbredelse. Hed andre ord vil enhver revne, som opstår i porcelænet i disse kendte hængeisolatorer, nemt udbredes. I den hensigt at begrænse længden af disse radiære revner til et minimum har man foreslået adskillige foranstal tninger^såsom en forlængelse af porcelænslegemets hoved samt en forøgelse af den skærmende dels tykkelse, hvilke foranstaltninger imidlertid ikka har vist sig at være effektive.

Nogle forbedringer er dog gjort med hensyn til den mekaniske styrke og elektriske isolationsevne for det feldspatholdige porcelæn, hvilket f.eks. er vist i USA patentskrift nr. 3.097.101, i hvilket porcelænsmaterialet består af ler, flusmidler samt flintpartikler med en kornstørrelse på mellem 1 og 45 μ 1 diameter. USA patentet fremkom som et resultat af studier over den effekt, tilstedeværelsen af kvarts har på det feldspatholdige porcelæns mekaniske styrke.

4 143895

Den på strukturspændingsteorien baserede sammenhæng imellem teknisk porcelæns gitterstruktur og bøjestyrke, især porcelæner af kristobalit, er ligeledes kendt* ("Hoch-festporzellane", del 1 og 3 af Wiedemann i "Sprechsaal", 1966, siderne 428-438, henholdsvis 1967» siderne 555-565; "Hochfeste Porzellane aus Quarz- und Cristobalitbasis,r, Schuller i "Berichten der deutschen keramischen Gesellschaft", 1967» hæfte 6, side 284-293). Ifølge disse er porcelæns mekaniske styrkes afhængighed af kornstørrelsen og modifikationen af det heri indeholdte kvarts bekendt. Det har dog vist sig, at porcelænsisolatorers mekaniske styrke og elektriske isolationsevne ikke kan have nogen indflydelse på disse isolatorers modstand imod udbredelsen af henholdsvis forlængelsen af revner, hvilket i det følgende betegnes som revneudbredelsesmodstanden. Revneudbredelsesmodstanden betegner porcelænets modstand mod forplantningen henholdsvis videreudbredelsen af revner, som er forårsaget af en ydre voldspåvirkning, hvilken ikke er påvirket af en forbedring af den mekaniske styrke og isolationsevnen. Som følge heraf er der heller ikke fremkommet oplysninger om nævneværdige forbedringer af porcelæns'modstand mod revneudbredelse, dvs. den såkaldte nedbrydningsstyrke.

Årsagen er, at porcelæns mekaniske styrke som bekendt i overvejende grad er bestemt af de i dets struktur eksisterende og af egenspændinger opståede mikro -revner (G-riffithsrevner) i korngrænserne, hvor der ved en ydre spænding, som følge af en træk-, tryk- eller bøjningsbelastning af porcelænet kan opstå stærke spændingskoncentrationer. Jo mindre disse mikrorevner kan holdes, hvilket iøvrigt under andre forhold tilstræbes ved en kornstørrelsesformindskelse i kvartsbestanddelen, des større er de opnåede styrkeværdier for porcelænet, for hvilke selv mulit-fasen, som styrkebærer, fremdeles spiller en afgørende rolle.

På baggrund heraf er det opfindelsens formål at tilvejebringe porcelæn med en stor revneudbredelsesmodstand, som frem for alt er velegnet og bestemt for hængeisolatorer, og som imødegår de indledningsvis anførte vanskeligheder.

Dette formål opnås med en fremgangsmåde af indledningsvis nævnte art, der ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, en tilberedning af 143896 5 en procelænsmasse indeholdende kvarts med i hovedsagen en sådan kornstørrelsesfordeling, at mindre end 2 vægt% har en effektiv diameter, der er mindre end 10 μ, og mere en 97 vægt% har en effektiv diameter, der er mindre end 50 μ, hvorefter en af denne masse fremstillet porcelænsisolator efter tørring brændes ved en temperatur på mellem 1180°C og 1350°C.

I modsætning til, hvad der er kendt, opnås den forhøjede revneudbredelsesmodstand ifølge den foreliggende opfindelse ved en forøgelse af kvartsens kornstørrelse.

Fordelagtige videreudviklinger af opfindelsen er karakteriseret ved de i tinderkravene anførte foranstaltninger.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til praktiske eksempler og under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en hængeisolator, der er halvt gennemskåret, set forfra, fig. 2 et diagram over kornstørrelsesfordelingen i kvartsmaterialet, der anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen sammenlignet med den tilsvarende kornstørrelsesfordeling i kvartsmaterialer anvendt i kendte porcelæner, fig. 3A et diagram over kornstørrelsesfordelingen i kvartsmaterialer, som anvendes i en udførelsesform ifølge opfindelsen, fig. 3B et diagram over kornstørrelsesfordelingen i kalcineret bauxit, som anvendes i en udførelsesform ifølge opfindelsen, og fig. 4 en oversigt over, hvordan forskellige egenskaber ved porcelæn, der indeholder forskellige mængder aluminiumoxid, påvirkes af den indeholdte mængde kvartsmateriale samt kornstørrelsen i dette.

I det følgende vil en blanding af råmaterialer til porcelænsfremstilling blive betegnet som en "masse", og den masse, der er klar til at blive formet efter at være blevet renset, afvandet og æltet, vil blive betegnet som en "plastisk masse".

143896 6 I en første udførelsesform er der anvist en fremgangsmåde til fremstilling af feldspatholdigt porcelæn, ved hvilken der tilvejebringes en feldspatholdig masse, ved at man sammenblander 30,0-50,0 vægt% fint pulveriseret feldspatholdigt materiale, som forhandles i form af et feldspatholdigt pulver, eller som tilvejebringes ved en mekanisk knusning af rå feldspat efterfulgt af en våd finmaling i en tromle eller efterfulgt af en yderligere pulverisering af det forhandlede feldspatholdige pulver; 10,0-30,0 vægt% kvartsmateriale, hvor mindre end 2,0 vægt% af den totale kvartsmængde består af partikler med en effektiv diameter mindre end 10 p, medens mere end 97»0 vægt% af den totale kvartsmængde består af partikler med en effektiv diameter mindre end 50 p, idet dette kvartsmateriale er tilvejebragt ved pulverisering af uforarbejdet kvartsmateriale med en pulverisator, f.eks. en vibrationsmølle eller ved en frasigtning af i handelen værende kvartspartikler, som f.eks. siliciumoxidholdigt sand ved hjælp af en tør sigte eller lignende; 30,0-60,0 vægt% leret materiale, f.eks. Gairome-ler (ler, der kan fås i Japan, hovedsagelig bestående af kvarts og kaolin), Kibushi-ler (ler, der kan fås i Japan, og som hovedsagelig består af fine kaolinpartikler), porcelænsler (China-clay), pottemagerier, kaolin, etc.; og resten vand. Der tages særlige forholdsregler under blandeprocessen for ikke at ændre kornstørrelsesfordelingen i kvartsmaterialet.

T;il selve blandeprocessen anvendes en blandemaskine i form af 'en . tromle. Denne slamagtige masse, der således er fremstillet, presses igennem en sigte og et ferro-filter for således at fjerne urenheder, såsom savsmuld, træspåner, jernsplinter, etc. Slammet bliver derefter afvandet til en kage ved at fjerne overskydende fugtighed på passende måde, såsom ved hjælp af en filterpresse, således at kagen kan æltes i en æltemaskine, f.eks. en lermølle, for således at tilvejebringe en plastisk masse. Den plastiske masse tørres, glaseres og brændes ved en temperatur på mellem 1180°C og 1350°C i en ovn, f.eks. en tunnelovn.

Det herved fremstillede isolatorporcelæn er kendetegnet ved lav materialepris, fremragende elektrisk isolerende egenskaber samt en stor revneudbredelsesmodstand.

Ifølge en anden udførelse af opfindelsen anvises en fremgangsmåde til fremstilling af aluminiumoxidholdigt porcelæn, der er lig fremgangsmåden s' 7 143896 til fremstilling af feldspatholdigt porcelæn, ved at man her anvender en aluminiamoxidholdig porcelænsmasse, der består af 20,0-40,0 vægt% feldspatholdigt materiale, 5,0-25,0 vægt% kvartsmateriale, idet mindre end 2,0 vægt% af kvartsmaterialet består af partikler med en effektiv diameter mindre end 10 μ, medens mere end 97,0 vægt% af dette består af partikler med effektiv diameter mindre end 50 μ; 20,0- 55,0 vægt% lerholdigt materiale; samt 10,0-45,0 vægt% aluminiumoxid i den tilstand det forefindes, efter at være fremstillet efter Bayer's metode eller i pulveriseret form, og den plastiske masse tørres, glaseres og brændes ved 1180°C-1350°C.

Isolatorporcelæn, der er fremstillet ved denne fremgangsmåde, har ganske vist en højere materialepris end det førnævnte feldspatholdige porcelæn, men til gengæld besidder det en meget stor mekanisk styrke, samt en stor revneudbredelsesmodstand.

ifølge en tredje udførelsesform er der anvist en fremgangsmåde til fremstilling af bauxitholdigt porcelæn, hvor porcelænsmassen ifølge krav 1, tilberedes med 10-60 vægt# calcineret bauxlt med en sådan kømstørrelse-fordeling,at mindre end 60 vægt# har en effektiv diameter på mindre end 10μ og mere end 97 vægt# har en effektiv diameter på mindre end 60 μ, og den plastiske masse tørres, glaseres og brændes ved 1180°C-1350°C. Isolatorporcelænet, der er fremstillet ifølge denne fremgangsmåde udviser ligesom det aluminiumoxidholdige porcelæn stor mekanisk styrke. Hertil kommer, at dette porcelæn har en modstand overfor revneudbredelse, der er endnu bedre end tilsvarende aluminiumoxidholdigt porcelæn, samtidigt med at dets fremstillingspris er lavere.Den lavere fremstillingspris skyldes, at bauxit-ten indeholder titanoxid, hvilket bevirker, at porcelænet kan sintres ved en lav temperatur, og herved kan porcelænet brændes ved en lavere temperatur end tilsvarende aluminiumholdigt porcelæn.

Ifølge en fjerde udførelsesform er der anvist en fremgangsmåde til fremstilling af bauxitholdigt porcelæn, der ligner den til fremstilling af feldspatholdigt porcelæn, idet man anvender en bauxitholdig masse, som består af 20,0-40,0 vægt# feldspatholdigt materiale, indtil 25,0 vægt# kvartsmateriale, der er fremstillet i overensstemmelse med den forannævnte proces, idet mindre end 2,0 vægt# af den totale kvartsmasngde består af partikler med en effektiv diameter på mindre end lOp., medens mere end 97,0 vægt# af kvartsmængden består af partikler med en diameter på mindre end 50μ, 8 143895 20,0-55,0 vægt% lerholdigt materiale samt 10,0-60,0 vægt?6 kalcine-ret bauxit, i hvilket mindre end 60,0 vægt% af totalmængden af det kalcinerede bauxit består af partikler med en effektiv diameter på mindre end 10μ, medens mere end 97,0 vægt% af totalmængden af kalcineret bauxit består af partikler med en effektiv diameter på mindre end 60u. Det kalcinerede bauxit fremstilles ved at knuse u-forarbejdet bauxit, f.eks. bauxit med den sammensætning, som er vist i tabel 1, i småstykker med en diameter på 50 mm eller mindre, hvorefter det således knuste bauxit ristes ved en temperatur imellem 1350°C og 1600°C i en ovn, såsom en roterovn, hvorved man ved at fjerne det ved udkrystalliseringen bundne vand og organiske forbindelseri det rå bauxit fremstiller det såkaldte kalcine- i rede bauxit, hvorefter dette kalcinerede bauxit knuses i en pulve-risator, f.eks. en tromle, samt frasigtes i den førnævnte kornstørrelsesfordeling. Ved fremstillingen af massen, skal man være omhyggelig med, at kornstørrelsefordelingen af kvartsmaterialet og den kalcinerede bauxit ikke ændres. Porcelæn, fremstillet ved denne fremgangsmåde, giver særligt gode egenskaber for bauxithoIdigt porcelæn.

Sammensætningen af det fremstillede porcelæn, hvor man anvender kalcineret bauxit i henhold til krav 4-5, består af: 26,5-65,0 vægt% SiC^, 24,5-68,1 vægt% AlgO^, 0,1-1,8 vægt$ Fe 2(^, 0,3-2,4 vægt?é Ti02, 0,03-0,4 vægt% CaO, 0,01-0,2 vægt% MgO, 2,0-6,5 vægt% K20 samt 0,5-4,5 vægt% NhgO.

Hvis kvartsmaterialet med den førnævnte kornstørrelsesfordeling indgår i den feldspatholdige eller aluminiumoxidholdige masse, bliver kvartspartiklerne fordelt i den glasagtige matrix i det porcelæn, der er fremstillet af en sådan masse. Hvis det kalcinerede bauxit indgår i massen, fremkommer der polykrystallinske ophobninger spredt i den glasagtige matrix af porcelænet, hvilke polykrystallinske ophobninger består af korund og mullit (ophobninger af og 3^1^0^.

2S1O2 i form af partikler).Hvis en revne opstår, f.eks. på grund afen riffelkugle i porcelæn, der er fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og som indeholder sådanne kvartspartikler eller polykrystallinske ophobninger fordelt i dette porcelæns glasagtige matrix, kan denne revne udbrede sig langs mikroskopiske linier igennem den glasagtige matrix, indtil den støder på kvartspartikler eller polykrystallinske ophobninger. Når revnerne møder kvartspartiklerne eller 9 143895 de polykrystallinske ophobninger, ophører de med at udbrede sig, idet de enkelte revner forgrener sig i flere forskellige retninger, således at den revnedannende energi spredes eller svækkes, hvilket er en følge af, at kvartspartikleraes krystallinske struktur eller de polykrystallinske ophobninger af korund og mullit ikke kan revne, når disse træffes af en riffelkugle eller lignende.

Hvis de enkelte revner, ved mødet med kvartspartikler eller de polykrystallinske ophobninger af korund og mullit, fortsætter med at udbrede sig, sker det fortrinsvis på en sådan måde, at de uden at forgrene sig undgår kvartspartiklerne eller de polykrystallinske ophobninger af kround og mullit, hvorved banerne for de enkelte revner bliver forlænget, hvilket øger modstandsdygtigheden over for revners udbredelseidet der sker en afsvækning af den revnedannende energi.

Kort sagt, kvartspartiklerne og de polykrystallinske ophobninger af korund og mullit virker som barrierer for revners udbredelse, således at revner får vanskeligt ved at udbrede sig i porcelænets glasagtige matrix, hvorved udbredelsen af revner ophører ved kvartspartikler og polykrystallinske ophobninger af korund og mullit.

Det er påvist, at kvartskrystallerne eller mullitten, der er indeholdt i de polykrystallinske ophobninger af korund og mullit, kan opløses i den glasagtige matrix af det porcelæn, der omgiver partiklerne eller ophobningerne, og at en sådan opløsning af kvartspartikler eller mullit fra de polykrystallinske ophobninger af korund og mullit medvirker til at ændre på sammensætningen af den glasagtige matrix, således at revner får lettere ved at udbrede sig her igennem. Ifølge krav 4-5 begrænses en sådan opløsning af kvartspartikler eller mul-lit fra de polykrystallinske ophobninger af korund og mullit til det mindst mulige ved at anvende et kvartsmateriale og kalcineret bauxit med en kornstørrelse, der er større end de tilsvarende kornstørrelser i kendte sammensætninger for porcelæn, hvorved en større mængde af kvartspartiklerne og de polykrystallinske ophobninger af korand og mullit kan bibeholdes i det brændte porcelæn. Samtidig forhindrer reduktionen af kvartsmaterialernes og det kalcinerede bauxits overfladeareal en opløsning af kvartspartiklerne eller mullitten fra 143895

IQ

de polykrystallinske ophobninger af korund og mullit i den glasagtige matrix.

I almindelighed dannes de polykrystallinske ophobninger af korund og mullit ved en brænding af bauxit ved en forholdsvis høj temperatur.

Det titandioxid, der findes i bauxit, virker imidlertid som mineraldanner, hvilket muliggør en sintring af porcelænet ved en lav temperatur. Som følge heraf kan porcelænet brændes ved en forholdsvis lav temperatur, selv når udgangsmaterialet indeholder en forholdsvis stor mængde stoffer, som medvirker til at forringe sintringsevnen.

Med andre ord, på grund af titandioxidens mineraliserende virkning kan de fornævnte polykrystallinske ophobninger bevares i det brændte porcelæn i den store udstrækning, man ønsker, på trods af det kalci-nerede bauxit's store kornstørrelse samt den forholdsvis lave brændingstemperatur, der, som før nævnt, er en temperatur i området 1180°C til 1350°C.

Ved fremgangsmåden ifølge nærværende opfindelse kan man anvende ethvert i handelen værende materiale, såsom feldspatholdigt materiale, kvartsmateriale, lerholdigt materiale, aluminiumoxidholdigt materiale, uforarbejdet bauxit, o.s.v. Tabel 1 viser nogle eksempler på udgangsmaterialer, som er anvendelige ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

11 143895

^ o lr\ O O

. O 9> W\

+3 ® Η O Η H

,¾ 2 Ό Ti Τί Tf !%.2 o o ti ti ti c art - - O Φ Φ Φ Φ

2 2 m O O O

7:5 ro c CO »O Φ Φ Φ φ irt ij I CO Ij-H Ih Fh F-ι Fh ,, Sdoioii'd’d'O'g hn O •"i ** ** 0^ d ti ti ti m cw§ h ~ m c ''•dtj’d’d

g ^ ,Q HOlOvOOgaSS

u--5-----------

φ H

5 I ,¾ o o i^mrocxiooo w 3ωΗΗ o o o o o i—i ^ olri Tf TJONTJTf'dTl'ti'd 2 g d ti ti ti ti ti ti ti ^ g H φ φ^φφφφφφ •d+ί,φφφφφΦΦΦΦ - *j tJ τί <d · τί τί Ti 'tf *tf 'g ^ §3 titiFntitititititi ^^'^•Η.ΗΦ-Η-Η-Η'Η-Η'Η ^ h ° a saaaaaaa

•H

in---------- 5 „i -dTf'd'dTf'd "55 oootitititititi 2 ^^^φφφφφφ

S .2 vD O CM

2nd i—tlOiJ-φφΦΦΦΦ

5c ,2 O o O T> t! Ti Tf Tf TI

. ?n 2¾ « - doo do dis. ti\o do co £* ^ a h j" cm an acm ao ao aro øcm

• ’ ro U\ O lr\ lOv ro CO CO

** O n r> ·> *> ** ^ ** . i—i *% j—1 i—I o o o o o 1 * n 2τΙσ''ΤΐΤΐΤΐΤίΤ!ΤΐΤΐ •2 , 2} ti d ti ti ti ti ti d £ i.2 φ-^ΦΦΦΦΦΦΦ· ^^φφφφφφ®»^'15 22 u ^ ^ ^ ^ ^ b b 25 ti φ το τ( τι τι ti tJ t) 52 ti h ti ti ·ti ti ti c c ^ e ·Η φ ·Η ·Η ·Η τΗ ·Η Ή Ή aaaaaaaaa ΙΓ\ Ο \Τ\ u> ΙΓ\ , r\ r» λ ·> «^ τ^φΗ Η Ο Η Ο Ο *d Tf τ) τί τ) -d h5 doodtititi 5C φ •'•»φφφφοο *Ιί m CO O Λ »> 2 2 ΦΙΝ-Οΐφφφφ^ο

ΜΦ F-. I I Fh Fh ti fj Η H

b a TfOOTf'd'd'd'' 2S d «^dtititioo »H lT\ C\J »H ·Η τΗ *H ** ·*

(g avonaasøcoH

Fh i ® n> d a> φ .2 o ti Tf nro _ ti ti ti CM O O CM _ o

S" a3-H O CM CM O O O O CM

9 d> -Η Η Φ Ή pqracQ^J^EHO. S W 5¾ 12 143895

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen har man valgt, at brændingstemperaturen skal ligge i området 1180°C til 1350°C, idet en brændingstemperatur mindre end 1180°C resulterer i en ufuldstændig sintring, medens en brændingstemperatur højere end 1350°C bevirker en kraftig opløsning af kvartspartiklerne eller mullitten fra de polykrystallin-ske ophobninger af korund og mullit. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen har man valgt kornstørrelsesfordelingen i kvartsmaterialet, således at dette kvartsmateriale består af mindst 2,0 vægt% partikler med en effektiv diameter mindre end 10 p og mere end 97,0 vægt% partikler med en effektiv diameter mindre end 50 p, fordi brugen af små partikler med en kornstørrelsesfordeling, som overskrider den forannævnte, kan medføre en opløsning af kvartspartiklerne, medens anvendelsen af store partikler med en kornstørrelsesfordeling, som overskrider den forannævnte, forbedrer porcelænets sejhed sammenlignet med de kendte porcelæner, men forringer porcelænets mekaniske styrke sammenlignet med den styrke, kendte porcelæner har.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen har man valgt mængden af det anvendte kvartsmateriale til 10,0-30,0 vægt% i en feldspatholdig masse, 5,0-25,0 vægt% i en aluminiumoxidholdig masse, og indtil 25,0 vægt^ med den før nævnte afgrænsede kornstørrelsesfordeling i en bauxitholdig masse. Hvis den anvendte mængde kvartsmateriale med de førnævnte kornstørrelser er mindre en 10 vægt% i en feldspatholdig masse eller mindre end 5,0 vægt% i en aluminiumoxidholdig masse, kan revneudbredelsen nemlig ikke forhindres, hvorimod et indhold af kvartsmateriale med de førnævnte kornstørrelser ud over de 30,0 vægt% i en feldspatholdig masse eller ud over 25,0 vægt% i en aluminiumoxidholdig eller bauxitholdig masse kan besværliggøre sintringen af denne masse.

I den bauxitholdige masse har man anvendt kalcineret bauxit, idet tabet som følge af brænding af uforarbejdet bauxit andrager 10,0- 30,0 vægt%. Med mindre et sådant tab ved brænding forebygges, vil der opstå et umådeholden stor brændingssvind af produktet, hvorved produktets målfasthed vil forringes.

Det kalcinerede bauxit, som anvendes ved fremgangsmåden i henhold til krav 4-5 består af mindre end 60,0 vægt% partikler med en effektiv diameter mindre end 10 μ og mere end 97,0 vægt% af par- 13 1Λ389Β é- tikler med en effektiv diameter mindre end 60 y,og mængden af det kalcinerede bauxit i den bauxitholdige masse udgør 10,0-60,0 vægt%.

Hvis mere end 60,0 vægt% af det kalcinerede bauxit har en effektiv diameter mindre end10 y, og hvis den totale mængde af det kalcinerede bauxit i den bauxitholdige masse udgør mindre end 10,0 vægt%, vil den til hindring af revners udbredelse for hånden værende mængde polykrystallinske ophobninger nemlig være blevet for lille, og størrelsen af de enkelte polykrystallinske ophobninger være blevet for små til, at man på tilfredsstillende måde kan forhindre revner i at udbrede sig, medens anvendelsen af for groft kalcineret bauxit, som indeholder mere end 97,0 vægt% partikler med en effektiv diameter mindre end 60 y, forringer den mekaniske styrke, medens tilsætningen af en for stor mængde kalcineret bauxit ud over de 60,0 vægt% besværliggør sintringen.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er indholdet af det feldspat-holdige materiale angivet at være 30,0-50,0 vægt# i den feldspathol-dige masse eller 20,0-40,0 vægt# i den aluminiumoxidholdige eller bauxitholdige masse, idet et indhold på mindre end 30,0 vægt# feld-spatholdigt materiale i den feldspatholdige masse eller mindre end 20,0 vægt# feldspatholdigt materiale i den aluminiumoxidholdige eller bauxitholdige masse besværliggør sintringen, medens et indhold på mere end 50,0 vægt# feldspatholdigt materiale i den feldspatholdige masse eller mere end 40,0 vægt# feldspatholdigt materiale i den aluminiumoxidholdige eller bauxitholdige masse bevirker en kraftig smeltning af kvartspartiklerne eller mullitten i den polykrystallinske ophobning af korund og mullit.

Den mængde lerholdigt materiale, som anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er angivet at være 30,0-60,0 vægt# i den feldspatholdige masse eller 20,0-55,0 vægt# i den aluminiumoxidholdige eller bauxitholdige masse. Hvis massens indhold af lerholdigt materiale" er- mindre eller større end foran nævnt , vil denne masse i hvert fald blive vanskelig at forme.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er mængden af aluminiumoxid angivet at være 10,0-45,0 vægt# i den aluminiumoxidholdige masse, idet et indhold af aluminiumoxid på mindre end 10,0 vægt# forringer 143895 14 produktets mekaniske styrke, medens et indhold af aluminiumoxid på over 45,0 vægt^ vanskeliggør sintringen.

Det har i den keramiske industri været almindelig praksis at udtrykke kornstørrelsesfordelingen i uforarbejdede materialer i % efter vægt af partikler med en effektiv diameter mindre end en bestemt værdi.

Den almindeligt anvendte enhed for angivelse af størrelsen af partik-keldiameteren er mikron (μ). Fig. 2 viser et diagram over kornstørrelsesfordelingen for et kvartsmateriale ifølge nærværende opfindelse sammenlignet med den tilsvarende kornstørrelsesfordeling for det kvartsmateriale, som er anvendt i kendte feldspatholdige eller alumi= niumoxidholdige masser. Ud ad abscissen i fig. 2 er afsat kvartspartiklernes effektive diameter, medens der ud ad ordinaten er afsat vægt% af de partikler, hvis effektive diameter er mindre end en bestemt værdi. I fig. 2 viser området imellem kurverne og S2 korn-størrelsesfordelingen i et kendt kvartsmateriale, som har været almindeligt anvendt til porcelæn til elektriske isolatorer, og området imellem kurverne a-^ og a2 viser kornstørrelsesfordelingen i et andet kvartsmateriale, der er beskrevet i USA patentskrift nr. 5.097.101. Derudover vises kornstørrelsesfordelingen i det kvartsmateriale, der anvendes ifølge nærværende opfindelse, i det område, der er beliggende imellem kurverne 1^ og Ig. Som det fremgår af fig. 2 , er kornstørrelsesfordelingen for det kvartsmateriale, som anvendes ifølge nærværende opfindelse beliggende i et forholdsvis grovere område for den effektive diameter, end tilfældet er for hidtil almindeligt anvendte kvartsmaterialer.

Den kornstørrelsesfordeling for kvartsmaterialer, der befinder sig i området mellem kurverne og I2, er tabellagt i tabel 2.

Ved måling af kornstørrelsesfordelingen har man anvendt en sedimentationsproces .

3.5 143Φ96

Tabel 2.

I II III

Effektiv Procent efter vægt af partikler med en effektiv diameter diameter mindre end den i spalte I angivne.

(μ) -—--—

Grænse for den grove Grænse for den fine fordeling fordeling 8 0 o 10 0 2,0_ 15 o *hO,o 20 0 72,0 25__26^0__93,0__ 30 ^7,0 ιοο,ο

IfO 82,0 100,0 50 97,0 100,0_ 60 100,0 100,0

Fig. k viser egenskaberne ved porcelæn, der er fremstillet under anvendelse af masser, der indeholder aluminiumoxid i mængder på 0, 10,0, 20,0 eller 30,0 vægt% samt kvartsmaterialer (kvartssand) ved den kornstørrelsesfordeling, som er vist i fig. 3A og i mængder på henholdsvis 0, 5,0, 10,0, 15,0, 20,0, 25,0 eller 30,0% efter vægt.

Tabel 3 tabellægger kornstørrelsesfordelingen i det kvartsmateriale, hvis sammensætning er vist i fig. 3A.

16 143896

Tabel λ.

I II III IV

Effektiv Procent efter vægt af partikler med en effektiv diameter diameter mindre end den i spalte I angivne.

(μ) ---

Kornstørrelsesfor- Kornstørrelsesfor- Kornstørrelsesfordeling kurve 1, deling kurve 2, deling kurve 3? (fig. 3A) (fig. 3A) (fig. 3A) 8 35,0 0 0_ 10 ¥f, 0 00 0 15__5%0__1^0__o_ 20 69,0 lf2,0 6,0_ 25 78,0__63^0__2M_ 30__8310__7M__32^_ ko 90,0 92,0 5^,0 50 9^,0 100,0 69,0 60 97,0 100, o__7%0_ 70 99,0 100,0 88,0 80 100,0 100,0 92,0 90 ιοο,ο ιοο,ο 97,0_ 100 100,0 100,0 100,0

Kornstørrelsesfordelingen for kvartsmaterialet i kolonne 2 i tabel 3 (svarende til kurve 1 i fig. 3A) svarer til den kendte kornstørrelsesfordeling for de kvartsmaterialer, der hidtil har været almindeligt anvendt til porcelæn til elektriske isolatorer, og kornstørrelsesfordelingen fra kolonne 2 ligger i området mellem kurverne og i fig.

17 143896 2 . Kornstørrelsesfordelingen for kvartsmaterialet fra kolonne 3 1 tabel 3 (svarende til kurve 2 i fig. 3A) er angivet i området beliggende mellem kurverne 1-^ og i fig. 2 . Kornstørrelsesfordelingen for kvartsmaterialet fra kolonne 4 i tabel 3 (svarende til kurve 3) i fig. 3A) ligger i et grovere område, end hvad der gælder for nærværende opfindelse, der er vist i fig. 2 imellem kurverne 1-^ og Ig.

I fig. 4 repræsenterer de fuldt optrukne kurver, de stiplede kurver, og de punkterede kurver egenskaberne ved porcelæn, der er fremstillet under anvendelse af kvartssand med en kornstørrelsesfordeling, som angives i kolonnerne II, III og IV i tabel 3.

Opfinderne udførte en række undersøgelser af de forhold, der bestemmer modstandsdygtigheden over for revners udbredelse for at kunne vinder-trykke de revneudbredelser, som fører til porcelænets mekaniske sammenbrud, og som et resultat af disse undersøgelser udledtes en sej-hedsparameter, som er baseret på den grundlæggende teori for revners udbredelser, hvilken parameter er lig med kvadratroden af det dobbelte produkt af brudfladeenergien γ8 og Young's modul E for porcelænet, d.v.s. • E, Med andre ord, af fig. 4 fremgår det, at jo større sejhedsparameteren V2ye * E er, des større er porcelænets modstandsdygtighed over for revners udbredelse, d.v.s. des sejere er porcelænet.

Målingerne af forskellige egenskaber for den samling af forskellige porcelæner, som er angivet i fig. 4, blev udført på følgende måde. Young's modul blev målt, under anvendelse af Ewing's metode, på 8 mm brede, 1,5 mm tykke samt 80 mm lange prøvestykker. Sejhedsparameteren >/2γα · E blev målt under anvendelse af Gilman’s metode med en dobbelt udkraget bjælke, hvilket er beskrevet af J.J. Gilman i forbindelse med målinger på et enkelt krystal i Journal of Applied Physics, Vol. 31, no 12, p. 2208. Herudfra kunne γ8 udregnes, når værdierne af E og V2γβ* E var kendt. Ifølge "Nakayama's Work of fracture method", som er beskrevet i Journal of American Ceramic Society, Vol. 48, No 11, p. 583, er det muligt at måle selve brudfladeenergien γ . Brudstyrken blev målt ved at anbringe en belastning midt på 300 mm lange cylinderformede prøvestykker med en diameter på 30 mm. Brændingstemperaturen blev bestemt ved at brænde' formede legemer af de forskellige materialer med en diameter på 30 mm i en ovn, medens brændingstemperaturen 18 143895 blev forøget med en hastighed på 120°C pr. time, hvorefter de brændte legemer blev udtaget af brændingsovnen ved forskellige temperaturer, hvorefter vandabsorptionen for hvert enkelt af de således brændte prøvestykker blev målt, på grundlag af hvilke brændingstemperaturen blev bestemt som den temperatur, ved hvilken prøvestykket havde en vandabsorption på 0fo.

Det fremgår af fig. 4> at sejheden for porcelæn, der er fremstillet af kvartsmateriale med en finere kornstørrelsesfordeling end for porcelæn fremstillet ved fremgangsmåden ifølge nærværende opfindelse er lille. På den anden side har man, at når kvartsmaterialet har en grovere kornstørrelsesfordeling end den ifølge opfindelsen, kan sejheden bevares på et lignende niveau som for den ifølge opfindelsen, hvorimod brudstyrken reduceres drastisk. Det fremgår også af fig. 4, at brændingstemperaturen bliver højere, jo grovere kornstørrelsesfordelingen for kvartsmaterialet er, jo større mængden af det indeholdte kvartsmateriale er, og jo større indholdet af aluminiumoxid er .

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal nu beskrives nærmere under henvisning til eksempler, label 4 giver en oversigt over den kemiske sammensætning for de udgangsmaterialer, der er anvendt i de følgende eksempler.

19 143895 —I 21 “ : η •ri

Pi!

•ri -P

-P G G

A) pq o irif-4 #<q OOnoi>.oj-lTNj-J-C>- > ®-P G rO CM CM O (J\ HOOO0^ ri *ri p f> Clj I I *n r* r« r *t r» ·* r» ** •η b G G O OJ-HHOIOOOO^ u 2 p G -ri σν o

H ro id G G

3·° Sri 2 μ ®di _ /-n 0 0-¾

51¾ I I II

Tj *H t! £6 <D S

ri Η φ p· G G

X Ο-p ’ri -ri

oStd GOG

^ §30 ij d fl «5 O- CM IPv W J- CO

>3-ri , I ^ S I H , j- ο Ο , o CM σ> 3 an β φ ° £ ° ° ° ° & 83τΙ Cti'ti'd GHH X! G-P-ri

H <! o id ® X

__<0^X1___-ri G G 0__ Φ r—! G G poNfiO-d'CXJrOHlrvCVI^ ID-P'ri CncOI>-ir\ONOO<M[>-H0 pH b.0 Hr» e> nnr> r» r» r» r» »> ** > M-jOqj moomHOo oooo

H CD-G -P φ II HJ-m O

S rri G .¾ rri P O a , S3

g ·? G G

•ri fn ϋ n.

GO -na • O pi ciJ h) *'-------,--- ® ω s $ FH TJ H·^· M G ο Φ . p H S'Sd < ® O CM O CM H rri rri l>-

M WCQG . p, rri CO rri O O . OOO

Ο "P *ri CQ CO I r»r»c\*>ci* 1 π r ··

+3 G G . £β O ON o O O OOO

G G o & h> cr> o

G >-P ^ H

ss§ §

G

rri _

JH

Λ ID Φ

η -P -P r-j ηϋ co In (M i in cm O' In O

H G G G d I i i UnOCMH Η O lr\ m O

ft ftlri PCd r> r\ n r> | η η n rv r

co co G cd -P OIN-1N.O OOOnOO

SulG vOH rri O

I-1 rri -P 3 ω G rri ID ID G G τΗ ft

Pri (¾ θ G -ri G

^ W 1¾ n — bO no

rd G CM Ο O CM O

φ -ri O CM CM O OOO CM a -P +j GG ri Η ID ·γΗ GW) CM G p

, co ΦΦ G G CQ -G |χ) ·ΕΗ OSWSCQ

H CO ID Ό Η M *H

CD G M nG G >

•X O G CD vri CQ CQ

H ri iri £Η XI G _ •p -p a g id -¾ -¾ ® 2 Irt 1 kø'-'· ^ 3 & ft 3 m g 3¾¾.

η >3 ,Ρ a CO φ Tri 4J

9 > fa -η a G to g p* a a-ρ a ig S § æ > —_ _____ EG m cow 20 143895

Kvartssand med en kontrolleret kornstørrelsesfordeling, som anvendes i de følgende eksempler 1, 2 og 4, blev fremstillet under kontrol af kornstørrelsen fra kvartssandet ifølge tabel 5, og det kal= cinerede bauxit med en kontrolleret kornstørrelsesfordeling, som blev anvendt i de følgende eksempler 5 og 4, blev fremstillet under kontrol af kornstørrelsen for det kalcinerede produkt (kalcineret bauxit) fra bauxit ifølge tabel 5, som stammer fra Demerara i Britisk Guyana.

Eksempel 1.

Feldspatholdigt porcelæn fremstillet med en sammensætning ifølge opfindelsen og med en kendt sammensætning, således som det er tabellagt i tabel 5 .

Masser sammensat med de stoffer, der er givet i tabel 5, blev formet og herefter brændt ved en temperatur på 1250°C til fremstilling af porcelænsprøvestykker. Den samme masse blev ligeledes anvendt til fremstilling af hængeisolatorer, som blev brændt ved 1250°C. Forskellige egenskaber ved prøvestykkerne af porcelæn og hængeisolato-rerne blev målt, og resultaterne heraf er vist i tabel 5 . Mængden af de tilstedeværende krystaller i tabel 5 blev målt ved en kvantitativ analyse ved hjælp af røntgen-diffraktion. Dybden af de radiære revner, som opstod ved skydning, blev målt ved gentagne gange at skyde på ribberne 6a og 6d for hver eneste belastede hængeisolator, som er vist i fig. 1, hvilket foregik under de følgende betingelser, indtil den skærmede del 5 delvis blev skudt sønder.

21 143895 latel

Kendt Porcelæn

Artikler porcelæn ifølge op- _ :___findels en ω , , Feldspat M),0 M), 0 •η ω·Η^ Kvartssand 1) 20,0 0 β ,Ω £h *P 7 «ο!-paf Kvartssand med en kontrolleret 0 20,0 g g g > kornstørrelsesfordeling 2) §3φ’η Gairome ler ^0,0 ^-0,0 S Fh ... , — 0)(h φ Φ

Sum 100,0 100,0 1 ‘ I ~ 1. ~ —«Ρ—_ grt Sejhedsparameter: /2γ *É (xlO^g'cnf *) 10,6 12,^ ^ — - ° - - - ----- ------- — -- p,1-1 Young's modul : E (xlO^g .cm-2) 6,6 6,7 C|-| . λ ‘ a Brudf ladeenergi: γ (g*cm*cm j 8,5 li,1*· p ----- ^ Brudstyrke (uglaseret) (kg/em2) 9^° 970 1 1 — ..... ....... ....... I .....-I- .......... .....— — - >» _ -p Rrystalmængder Millit 21 19 S W V _ $ > (i vægt$) Kvarts q t* <D ©> —----- ------- - £ £ Sum 29 35 o______ ft -- . Trækstyrke for en ubeskadiget 17.300 17.1+00 o isolator 3) · ση (kg) <h i- JL| ~~ ω g Dybde for en radiær revne opstået ved 26 8 j§ o skydning (mm) CO -P .......-...............- - -—............ .. .

d Cd cd h Trækstyrke for isolatoren efter skyde- 9-600 13*900 h w prøvningen *f): σ0 (kg) •h ^ ® -----___

Bevaringsfaktor for trækstyrken efter 55?6 79,9 H skydeprøvningen: (σ^σ-^ίχΙΟΟ {%) - — I _ 1) Kvarts s and med en kendt komstørrelsesfordeling (fig. 3A, kurve 1 eller tabel 3, kolonne II) 2) Kvartssand med en kornstørrelsesfordeling ifølge opfindelsen (fig. 3A, kurve 2 eller tabef 3, kolonne III) 3) Den belastning, der bevirker isolatorstøttens sammenbrud.

1+) Den belastning, der bevirker porcelænets sammenbrud.

22 143895

Skydeaf stand : 13,7 m

Skydevinkel : 4-5° i forhold til hængeisolatorens lodrette akse, regnet nedefra.

Skydevåben og : 22-kaliber langriffel, high speed ammunition projektiler.

Belastning på : trækspænding 4536 kg.

isolatoren

Dybden af de radiære revner dannet i sammenbrudsøjeblikket blev målt i radial retning fra en plan 7a - 7b (fig. l) til porcelænets hoveddel 1. Da flere end én radial revne kan dannes i sammenbrudsøjeblikket, blev dybden af de radiære revner repræsenteret ved maksimumværdi for længden af de radiale revner, der blev målt fra planet 7a - 7b i fig. 1 til spidsen af de revner, som rakte ind i hoveddelen 1.

Trækstyrken for hængeisolatoren efter skydeprøvningen blev bestemt ved at måle trækstyrken for den hængeisolator, som var genstand for den før nævnte skydeprøvning.

Talværdierne for de forskellige egenskaber, som er tabellagt i tabel 5, er gennemsnitsværdier på målinger, der er foretaget på syv prøvestykker og hængeisolatorer.

Det fremgår af tabel 5, at sejheden for det porcelæn, der indeholder kvartssand med en kornstørrelsesfordeling ifølge opfindelse, er forbedret i forhold til porcelæn, der indeholder kvartssand med en kendt kornstørrelsesfordeling. Anvendelsen af kvartssand med en komstørrelsesf ordeling ifølge opfindelsen resulterer ligeledes i en væsentlig forbedring af modstandsdygtigheden overfor revneudbredelse for hængeisolatorer eller disses modstandsdygtighed overfor projektiler. Med andre ord, længden af de radiære revner, opstået ved skydning, er i høj grad formindskede i de hængeisolatorer, der er fremstillet under anvendelse af porcelæn fremstillet efter fremgangsmåden ifølge opfindelsen i sammenligning med kendte hængeisolatorer. Altså modstandsdygtigheden overfor revners udbredelse er væsentlig forbedret.

Eksempel 2.

23 1A389B

Sammensætning af aluminiumoxidholdige masser, som er anvendt i eksempel 2, er vist i tabel 6 og indeholder en imuso ifølge nærværende opfindelse og en kendt masse.

Massen i tabel 6 blev formet og brændt ved 1290°C til fremstilling af prøvestykker af porcelæn, og de samme masser blev anvendt til fremstilling af hængeisolatorer, som ligeledes blev brændt ved 1290°C. Man målte forskellige egenskaber for prøvestykkerne af porcelæn og hængeisolatorerne. Målingerne af egenskaberne i tabel 6 blev udført på samme måde som ved eksempel 1, bortset fra at trækspændingen på hængeisolatoren under skydeprøvningen var 6800 kgt

Det fremgår af tabel 6, at forskellige egenskaber specielt sejheden og modstandsdygtigheden overfor revneudbredelse for porcelæn og hængeisolatorer kan forbedres væsentligt ved tilsætning af kvartssand med en kornstørrelsesfordeling ifølge opfindelsen.

Eksempel 5.

Sammensætningen af bauxitholdige masser anvendt i eksempel 3 er vist i tabel 7 .og indeholder en masse ifølge opfindelsen og en kendt masse.

Masserne ifølge tabel 7 er formet og brændt ved 1290°C for fremskaffelse af prøvestykker af porcelæn, og de samme masser blev ligeledes anvendt til fremstilling af hængeisolatorer under en brænding ved 1290°C. Forskellige egenskaber for de således fremstillede porcelænsprøvestykker og hængeisolatorer blev målt, og resultatet er vist i tabel 7.

Talværdierne for de målte egenskaber blev tilvejebragt efter de samme metoder som nævnt i eksempel 1, bortset fra, at den påførte trækspænding på hængeisolatoren under skydeprøvningen var identisk med den, der gjaldt i eksempel 2.

Det fremgår af tabel 7, at sejheden for porcelæn, der er fremstillet under tilsætning af kalcineret bauxit med en kornstørrelsesfordeling ifølge opfindelsen, er forbedret væsentligt sammenlignet med det for kendte aluminiumoxidholdige porcelæner. Det skal bemærkes her, at modstandsdygtigheden overfor revners udbredelse, sådan som den blev 24 163695

Tabel 6.

Kendt Porcelæn

Artikler porcelæn ifølge op- -____________findelsen «η 05¾¾. Aluminiumoxid 30,0 30,0 μφ S Feldspat 25,0 25,0 -ηφ ** Kvartssand 1) 10,0 0 βΌΉ 5

Kvartssand med en kontrolleret 0 10,0 μ,ωφ kornstørrelsesfordeling 2) IS-H Gairome ler 35,0 35,0 s o u------- rap-p Sum 100,0 100,0 a Sej hedsparameter: \/2γ *E (xlOg.cm *) 13,1 15,2 ^ — φ Young's modul : E (xlO g*cm”^) 10,6 10,6 }L| .

o Brudfladeenergi: γα (g*cm·cm ) 8,0 10,8 øj Brudstyrke (uglaseret) (kg/cm2) 1.510 1· 530

ti Kl·'—' i ' I "" .I·—. . ..... ......... - ' .......I II II

h S Korund 27 28 g g Krystalmængder —:---- g £ (i vægt$) Mullit 13 11 ft tn--- p > Kvarts 3 8 o Ό.___ (¾ Sum ^3 b7 <v 1 ” ------

Trækstyrke for en ubeskadiget 2b.500 2^.^00 •jg g isolator 3) : σ-, (kg) p ρ--- ω .2 Dybde for en radiær revne opstået ved 20 b w % skydning (mm) o--- ” Trækstyrke for isolatoren efter skyde- 1^.800 20.700 ® prøvningen ^): σ? (kg) P -έ--- ;§ Bevaringsfaktor for trækstyrken efter 60,5 8^,9 skydeprøvningen: (og/σ-^χΙΟΟ (%) 1) Kvartssand med en kendt kornstørrelsesfordeling (fig. 3A, kurve 1 eller tabel 3, kolonne II) 2) Kvartssand med en kornstørrelsesfordeling ifølge opfindelsen (fig. 3A, kurve 2 eller tabel 3, kolonne III) 3) Den belastning, der bevirker isolatorstøttens sammenbrud.

*f) Den belastning, der bevirker porcelænets sammenbrud.

25 U3885

Tabel 7.

Artikler kendt Porcelæn porcelæn ifølge opfindelsen ω , , Aluminiumoxid 30, 0 0 ll-SlT55· Kalcineret bauxit med en kontrolleret 0 3° om kornstørrelsesfordeling 1) ' ® g g ► Peldspat 25,0 25,0 I Kvartssand 15,01^ 15,04^

Gairome ler _ ’_ 30,0 30,0 β ¾ Sui 100,0 100,0 ® ^ -- --j------

® g Sejhedsparameter /2γ·Ε (xlO g*cm“*) 13,5 m-A

^ -*--r--- å £ Young’s modul : E (xlO g*cm_,£) 10,6 10,3 to ... . -.—----------- --.

o ® Brudf lade ener gi: y_ (g*cm*cm-2) 8,6 10,0 TSL ....... e-___- .

^ Λ g a< Brudstyrke (uglasseret) kg/cm 1.510 1.520 ^--———---- ·Trækstyrke for en ubeskadiget 24.4-00 24.300 g isolator 2) : On(kg) § ?-) -^—— — — - ----- (¾1 S Dybde for en radiær revne opstået l8 8 ° ved skydning (mm) (6 --—-— ...... ...... ....... "

o Trækstyrke for isolatoren efter sky- 14.900 I8.3OQ

“ · deprøvningen 3) : σ2 (kg) φ '· ......- " ....... .. .......- " IS’ Bevaringsfaktor for trækstyrken efter 61,1 75,3

Jj skydeprøvningen (σ2/σ^)χ100 ($) 1) Kalcineret bauxit med en kornstørrelsesfordeling scan vist i fig. 3B.

2) Den belastning, der bevirker isolatorstøttens sammembrud.

3) Den belastning, der bevirker porcelænets sammenbrud.

4) Kvartssandet har den i krav 1 angivne kornstørrelsesfordeling.

Kvartssandet har en kendt kornstørrelsesfordeling.

26 143896 bestemt ved skydeprøvningen, blev særdeles godt forbedret ved til-,føjeisen af det kalcinerede bauxit med kornstørrelsesfordelingen ifølge nærværende opfindelse. Med andre ord, anvendelsen af kalci-neret bauxit resulterede i en forkortelse af de radiale revner, som rakte ind i hoveddelen for porcelænsisolatoren, således at trækstyrken for beskudte isolatorer blev forbedret i særdeles høj grad.

Eksempel 4.

Bauxitholdige masser, som anvendes i eksempel 4, er vist i tabel 8 og indeholder en kendt aluminiumoxidholdig porcelænsmasse og en masse ifølge opfindelsen.

Masserne fra tabel 8 blev formet og brændt ved 1290°C til fremstilling af porcelænsprøvestykker, og de samme masser blev ligeledes anvendt til fremstilling af hængeisolatorer under brænding ved 1290°C. Der måltes forskellige egenskaber for de således fremstillede prøvestykker af porcelæn og hængeisolatorer, og resultaterne er vist i tabel 8. De målte talværdier blev fremskaffet på samme måde som nævnt i eksempel 1 med den undtagelse, at hængeisolatoren blev belastet med en trækspænding under skydeprøvningen lig den, der gjaldt i eksempel 2.

Det fremgår af tabel 8, at sejheden for porcelænet fremstillet under tilsætning af kalcineret bauxit og kvartssand hver med en kornstørrelsesfordeling ifølge nærværende opfindelse er væsentligt forbedret i forhold til kendte aluminiumoxidholdige porcelæner.

Som det fremgår af tabellerne 5-8 er den forbedrede sejhed for porcelæn, d.v.s. den forbedrede modstandsdygtighed overfor revners udbredelse, i god overensstemmelse med den forhøjede modstandsdygtighed overfor revners udbredelse for hængeisolatorer, der er fremstillet af det forbedrede porcelæn, således som det er vist ved skydeprøvningen. Yed i eksisterende højspændingslinier at anvende hængeisolatorer fremstillet af porcelæn ifølge opfindelsen, har man faktisk forhindret radiære revner, opstået ved skydning, i at brede sig ind til isolatorens hoveddel. Som følge heraf er det muligt at nedsætte risikoen for alvorlige forstyrrelser på stærkstrømsnettet til det mindst mulige, f.eks. et nedfald af en højspændingsleder, som skyldes porcelænets sammenbrud som følge af udbredelsen af revner.

27 143396

Tafcsl·,,.?.,

Kendt Porcelæn

Artikler porcelæn ifølge op findelsen I ' 1 ' 1 ' & Aluminiumoxid 30,0 0 *H P-f 3 ω Kalcineret bauxit med en kontrolle- 0 3°>0 o_,7d ret kornstørrelsesfordeling 1) *S Feldspat 25,0 25,0 5 λ Kvartssand 2) 10,0 0 g g 1 •p m Kvartssand med en kontrolleret 0 10,0.

kornstørrelsesfordeling 3) i’oa? Gairome ler 35,0 35,0 --------- ma« Sum 100,0 1 00,0 g Se jhed spar ameter :>/2γ·Ε (xlO g*cm-^) 13,1 17,3 ^ ° - - - - - — o Young's modul : E (xlO g·cm 10,6 10,5 % -:-lp--- p, Brudflade energi: ye (g* cm· cm 8,0 1^,3 « Brudstyrke (uglaseret) kg/cm 1.5^0 1Λ90 fl p ---— - - · ,¾ S Korund 27 25 ω 3 Krystalmængder---— S -p (i vægt$) Mullit 13 18 o m ____________ P< 0) : 1 u £ Kvarts 3 8 o p--- ^ * Sum ^3 51 ρ-------- rQ Trækstyrke for en ubeskadiget 2^.500 2^.300 x p isolator *f) : an(kg) m <D _i_ ,____ -_______

c! P

o o Dybde for en radiær revne opstået ved 20 3

ω -p r j . r s ^ J

Μ cd skydning (mm) r-l — -- - ......

O

“ Trækstyrke for isolatoren efter skyde- 1^.800 21.200 o prøvningen 5): σ0 (kg) y> ^ - - d

Jj Bevaring s faktor for trækstyrken efter 60,5 87,2 skydeprøvningen: (gg/a-j^xlOO (%)_ 1) Kalcineret bauxit med en kornstørrelsesfordeling som vist i fig. 3B.

2) Kvartssand med en kendt kornstørrelsesfordeling (fig. 3A, kurve 1 eller tabel 3, kolonne II).

3) Kvartssand med en kornstørrelsesfordeling ifølge op-_ findelsen (fig. 3A, kurve 2 eller tabel 3, kolonne ΙΙΪ).

if) Den belastning, der bevirker i solat or støt tens sammenbrud.

5) Den belastning, der bevirker porcelænets sammenbrud.

Claims (4)

28 143895 Som beskrevet i det foregående har man ifølge opfindelsen anvist en fremgangsmåde til fremstilling af porcelæn med en forbedret modstandsdygtighed overfor revners udbredelse sammenlignet med, hvad der gælder for porcelæn, der er fremstillet under anvendelse af kendte metoder. Ted hjælp af porcelæn, der har den således forbedrede modstandsdygtighed overfor revners udbredelse, kan kvaliteten af porcelæn til isolatorer forbedres. Således bidrager opfindelsen væsentligt til industrien. Selvom nærværende opfindelse er blevet beskrevet under henvisning til hængeisolatorer, er fremgangsmåden ifølge opfindelsen ikke begrænset til at angå hængeisolatorer alene. Fremgangsmåden kan også anvendes ved fremstilling af mange andre isolatorer, der er anvendelige i kraftforsyningsanlæg. Patentkrav .

1. Fremgangsmåde til forbedring af sejheden og modstandsdygtigheden overfor ved beskadigelse opståede revners udbredelse i isolatorporcelæn, kendetegnet ved, en tilberedning af en porcelænsmasse indeholdende kvarts med i hovedsagen en sådan kornstørrelsesfordeling, at mindre end 2 vægt% har en effektiv diameter, der er mindre end 10 μ, og mere end 97 vægt% har en effektiv diameter, der er mindre end 50 μ, hvorefter en af denne masse fremstillet porcelænsisolator efter tørring brændes ved en temperatur på mellem 1180°C og 1350°C.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at porcelænsisolatoren fremstilles af en masse, bestående af 10-30 vægt% kvarts, 30-50 vægt% fint pulveriseret feldspat samt 30-60 vægt% ler.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at porcelænsisolatoren fremstilles af en masse, bestående af 5-25 vægti kvarts, 20-40 vægti feldspat, 20-55 vægti ler samt 10-45 vægti alu= miniumoxid, i den tilstand det forefindes, fremstillet ved Bayers metode eller i pulveriseret form.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1,kende tegnet ved en tilberedning af en porcelænsmasse,hvori også indgår 10-60 vægtfo kalcineret bauxit med en sådan kornstørrelsesfordeling,at mindre end 60 vægt$ har en effektiv diameter,der er mindre end 10 ji,og mere end 97 vægt$