DK156930B

DK156930B - Fremgangsmaade til fremstilling af et elektrisk isolatorsystem

Info

Publication number: DK156930B
Application number: DK427977AA
Authority: DK
Inventors: George E Lusk; Sioe T Mak; John C Haarsma
Original assignee: Joslyn Mfg & Supply Co
Priority date: 1976-09-29
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1989-10-16
Also published as: CA1070932A; FR2366676B1; SE7710874L; MX153760A; DE2743684A1; US4212696A; DK156930C; FR2366676A1; JPS6053412B2; GB1562523A; DK427977A; SE434100B; IT1090478B; DE2743684C2; JPS5341797A

Description

DK 156930 B

Den foreliggende opfindelse angâr en fremgangsmâde til fremstilling af et elektrisk isolatorsystem.

Elektriske isolatorsystemer til at underst0tte tryk-eller trækbelastninger eller til husning af elektriske 5 komponenter er velkendte. Sædvanligvis indeholder sâdanne isolatorsystemer et centrait anbragt kerneelement og et eller flere isolerende elementer i et eller flere stykker, sâsom skærme, anbragt omkring det centrale kerneelement.

Et eksempel pâ et typisk, kendt elektrisk isolator-10 system i form en ophængningsisolator beskrives i USA-patent-skrift nr. 4.315.699, som er baseret pâ USA-patentans0gning nr. 536.731 indleveret den 12. maj 1975. Denne ophængningsisolator indeholder en centrait anordnet, harpiksbundet fiberglasstang og flere i sérié anordnede keramiske isola-15 torer eller skærme anbragt omkring og langs med fiberglas-stangen. Rummet mellem skærmenes indre overflader og fiber-glasstangens ydre overflade er fyldt med et elastomert fyld-stof, hvis termiske og mekaniske egenskaber der mâ tages hensyn til pâ grund af fyldstoffets tykkelse.

20 Den offentlige elektricitetsforsyning i USA er nu begyndt at anvende organiske elektriske isolatorsystemer ved overf0ring og fordeling af elektrisk str0m via luftled-ninger. Nogle af fordelene ved organiske isolatorsystemer er deres lavere vægt, generelt lavere pris og, i nogle til-25 fælde, en fordget styrke i forhold til uorganiske isolatorsystemer, sâsom de, hvor der anvendes keramiske skærme. I USA-patentskrift nr. 3.358.076, 3.735.019 og 3.898.372 beskrives der flere forskellige former for organiske elektriske isolatorsystemer. Systemerne, der er beskrevet i de to sidst-30 nævnte patentskrifter, indeholder et centrait kerneelement af harpiksbundne glasfibre og flere modul-skærme, der er udformet med centrale âbninger med indre diamètre mindre end de ydre diamètre af kerneelementerne for at fastholde og tætne skærmene mod kerneelementerne.

35 I de nævnte patentskrifter beskrives anvendelsen af isolerende smoremiddel eller klæbestof, der skal muligg0re,

DK 156930 B

2 at skærmene kan f0res med over stangen til deres onskede slutposition, og at de fælles grænseflader tætnes for at forhindre dannelse af luftlommer med den deraf f0lgende forringelse af isolatorsystemerne.

5 En væsentlig udlempe ved de organiske sammensatte isolatorsystemer, der er beskrevet i disse patentskrifter, er, at sm0remidlet eller klæbestoffet kan adskilles fra dele af de fælles grænseflader mellem kerneelementerne og skærmene, hvorved der dannes luftlommer og omrâder med for-10 mindsket elektrisk styrke, hvilket medf0res en formindskelse af de elektriske isolatorsystemers elektriske impulsstyrke.

Det er den foreliggende opfindelses formai at til-vejebringe en fremgangsmâde til fremstilling af et elektrisk isolatorsystem, hvorved de ovennævnte ulemper undgâs.

15 Opfindelsen angâr sâledes en fremgangsmâde til frem stilling af et elektrisk isolatorsystem, der i samlet til-stand indeholder et harpiksbundet fiberglas-kerneelement og flere elektrisk isolerende elementer af ethylenpropylen-copolymer-elastomer anbragt omkring det nævnte kerneelement, 20 hvor hvert af de isolerende elementer indeholder en aflang boring, hvoraf mindst en aflang del har en indre diameter, der er mindre end den ydre diameter af kerneelementet fdr anbringelsen af det isolerende element omkring kerneelementet, hvilken fremgangsmâde er ejendommelig ved, at den in-25 deholder folgende trin: anbringelse af et siliconeklæbestof-præparat pâ mindst nogle af de fælles grænseflader af bâde de isolerende elementer og det nævnte kerneelement, fuldstændig torring af det nævnte klæbestofpræparat, 30 sâledes at det nævnte siliconeklæbestof-præparat er uklæbrigt og udviser en lav friktionskoefficient ved de nævnte fælles grænseflader, - samling efter det nævnte tdrringstrin af de isolerende elementer omkring kerneelementet uden anvendelse af 35 yderligere sm0remiddel pâ grænsefladerne ved at f0re de indre overflader af de isolerende elementer over

DK 156930 B

3 den ydre overflade af kerneelementet, sâledes at de fælles grænseflader bringes i direkte fysisk kontakt og derved trykbelastes, og hærdning efter det nævnte samlingstrin af klæbestof-5 præparatet, sâledes at de isolerende elementer bindes adhæsivt til kerneelementet ved de fælles grænseflader.

Det fremstillede elektriske isolatorsystem indeholder et centrait anordnet strukturelement af epoxy- eller poly-10 ester-fiberglas og en eller flere modul-isolatorer formet af ethylenpropylencopolymer-elastomer og anbragt omkring og bundet til strukturelementet. Disse isolatorer eller skærme er kontureret til tilvejebringelse af en passende beskyttelse mod vand og den onskede overflade-krybestrpms-afstand, sais ledes at der fâs den 0nskede driftsstyrke i forurenet til-stand.

Isolatorerne er udformet med indre diamètre, der er mindre end de ydre diamètre af strukturelementerne, som de monteres over, for at trykbelaste aile fælles grænseflader 20 mellem strukturelementet og isolatorerne, der i forvejen er belagt med et klæbestof f0r samlingen af isolatorerne pâ strukturelementet. Efter at klæbestofbelægningerne er fuld-stændig tdrre, strækkes isolatorerne over strukturelementet og anbringes i deres 0nskede slutposition. Klæbestoffet 25 hærdes derefter ved tværbinding eller for0gelse af kædelæng-den af et polymert klæbestof for at binde isolatorerne til strukturelementet. Ved en foretrukken udf0relsesform for opfindelsen varmehærdes klæbestoffet. Ved denne udf0relses-form skal temperaturen, ved hvilken klæbestof f et hærdes, være 30 under de sammenbundne materialers sekundære overgangstempe-ratur, sâledes at de bundne materialers fysiske og mekaniske egenskaber ikke ændres. Pâ denne mâde opnâs der en binding mellem isolatorerne og det underst0ttende element, som har særdeles gode mekaniske og elektriske egenskaber.

Fordelene ved den foreliggende opfindelse vil fremgâ 35

DK 156930 B

4 af den folgende detaljerede beskrivelse af en foretrukken udf0relsesform for opfindelsen, der er illustreret pâ den vedfdjede tegning.

Pâ denne tegning er fig. 1 en delvis opskâret afbild-5 ning fra siden af en ophængningsisolator med et organisk sam-mensat elektrisk isolatorsystem, der er samlet og fremstillet i overensstemmelse med den foreliggende opfindelses princip-per, og fig. 2 er en forst0rret og til dels opskâret afbild-ning af en del af isolatoren if0lge fig. 1 taget langs med 10 linien 2-2 i fig. 1.

Pâ tegningens fig. 1 og 2 vises en ny og forbedret ophængningsisolator 10 indeholdende et nyt og forbedret, organisk sammensat elektrisk isolatorsystem 12, der er kon-strueret i overensstemmelse med den foreliggende opfindelses 15 principper. Isolatoren 10 kan anvendes til ophængning af h0jspændingskabler fra ledningsmaster ved at fastgere den ene ende af isolatoren 10 til en arm pâ masten og den anden ende til h0jspændingskablet. Isolatoren 10 indeholder et aflangt understetningselement eller stang 14, der fortrinsvis 20 er af polyesterharpiksbundet, glasforstærket type. Pâ endeme af stangen 14 er anbragt et par endestykker eller forbindel-sesstykker 16 og 18, der er fastgjort til stangen 14 ved et epoxyharpiks-kilestang-system 20 som beskrevet i det oven-nævnte USA-patentskrift nr. 4.315.699.

25 I overensstemmelse med et betydningsfuldt træk ved den foreliggende opfindelse indeholder det sammensatte elek-triske isolatorsystem 12 flere skaller, skdrter eller skærme 22 og 24, der hver især har en indre boring eller overflade 26 i tilknytning til den ydre overflade 28 af stangen 14 og 30 fælles pasningsoverflader 30 ved grænsefladerne mellem de i række anordnede skærme 22 og 24. Desuden er der anordnet en 0vre, skærml0s isolator 29 og en nedre, skærml0s isolator 31 ved de modsatte ender af isolatoren 10.

I overensstemmelse med en særlig udf0relsesform for 35 den foreliggende opfindelse er hver af skærmene 22 og 24 og isolatorerne 29 og 31 individuelt formet som sépara te moduler 5

DK 156930 B

af ethylenpropylencopolymer-elastomer, der har en sâdan form, at der opnâs den onskede beskyttelse mod vand og den onskede overflade-krybestrdmsafstand ved de givne arbejdsbetingelser for ophængningsisolatoren 10.

5 Skærmene 22 og 24 og isolatoren 31 er udformet med indre diamètre, der er mindre end den ydre diameter af stan-gen 14. Aile pasningsoverfladerne mellem skærmene 22 og 24, isolatorerne 29 og 31 og stangen 14, dvs. overfladerne 26, 28 og 30, er i forvejen belagt med et polymert klæbestof, 10 der er ikke-klæbrigt efter torring og kan terre uden fuld- stændig hærdning, fer samlingen af skærmene 22 og 24 og isolatorerne 29 og 31 pâ stangen 14. Klæbestofbelægningeme, der er vist i fig. 2, er vist med overdrevne tykkelser af illustrative grunde og ikke nedvendigvis i korrekt skala.

15 Ved samlingen af isolatoren 10 fastgeres det evre ende-forbindelsestykke til den ene ende af stangen 14 ved systemet 20. Derefter, nâr klæbestofbelægningeme er fuld-stændig terre, strækkes skærmene 22 og 24 og isolatorerne 29 og 31 over stangen 14 og skubbes pâ plads i deres pnskede 20 slutposition. Den tætte prespasning, der tilvejebringes af de underdimensionerede skærme 22 og 24 giver den nedvendige trykbelastning pâ klæbestofbelægningeme ved overfladerne 26, 28 og 30, sâledes at der kan udvikles en binding med særdeles gode elektriske og mekaniske egenskaber ved aile 25 grænsefladerne mellem skærmene 22 og 24, isolatorerne 29 og 31 og stangen 14. Stangen 14 med skærmene 22 og 24 og isolatorerne 29 og 31, der er anbragt derpâ og sammenpresset ak-sialt i længderetningen af stangen 14 underkastes derefter en modérât varmehærdning for at aktivere og tværbinde klæ-30 bestofbelægningerne, der er anbragt pâ overfladerne 26, 28 og 30, hvorved skærmene 22 og 24 og isolatorerne 29 og 31 bindes til hinanden, og skærmene 22 og 24 og isolatoren 31 bindes til stangen 14. Derpâ kan forbindelsesstykket 18 fastgores til den modsatte ende af stangen 14 ved fastgo-35 relsessystemet 20.

6

DK 156930 B

Pâ denne mâde tilvej ebringes der et nyt og forbedret, sammensat isolatorSystem, der har lav vægt, er billigt og er særdeles pâlideligt, og som i en særlig udforelsesform for opfindelsen kan hâve form af ophængningsisolatoren. Som 5 regel bor det hærdede klæbestof udvise termisk mekanisk sta-bilitet over hele isolatorsystemets arhej dstemperaturomrâde, f«eks. -50 °C til +55 °C for ophængningsisolatoren 10. Det ikke hærdede, torrede klæbestof b0r udvise lav overfladespænding for at sikre, at der tilve j ebringes binding mellem de formede 10 dele, der kan indeholde en restmængde af formslippemiddel pâ en eller flere overflader. Det ikke hærdede klæbestof skal ogsâ hâve en hoj afrivningsstyrke og en lav friktionskoeffi-cient i en i det væsentlige fuldstændig fast tilstand efter t0rring og fpr hærdning og tværbinding.

15 I overensstemmelse med et betydningsfuldt træk ved den foreliggende opfindelse er aile pasningsoverflader mellem skærmene 22 og 24, isolatorerne 29 og 31 og stangen 14, dvs. overfladerne 26, 28 og 30 f0r samlingen belagt med et klæbestof, der kan g0res fuldstændig uklæbrigt, f.eks. ved fuld-20 stændig fjernelse af opl0sningsmiddel, efter belægningen af de nævnte overflader. Nâr skærmene 22 og 24 og isolatorerne 29 og 31 strækkes over stangen 14, kan de pâ denne mâde let glide pâ plads i den onskede slutposition, uden at det nod-vendige klæbestof mellem pasningsoverfladerne fjernes.

25 For at opnâ den fulde fordel ved den foreliggende op findelse belægges aile pasningsoverflader i forvejen med klæbestof f et, og klæbestoffet terres fuldstændig for samlingen af det elektriske isolatorSystem og for den fuldstændige hærdning af klæbestoffet. Hvis kun den ene af to pasnings-30 overflader belægges med klæbestof, vil det hærdede og tvær-bundne klæbestof, nâr klæbestoffet hærdes pâ stedet, ikke fuldstændig dække den anden overflade. Ifolge en foretrukken udforelsesform for den foreliggende opfindelse belægges hver pasningsoverflade med et klæbestof, der, nâr det er torret, 35 dækker hver overflade i en tykkelse i omrâdet 25-100 μίΛ, sâledes at der fâs en tykkelse af det terre, faste klæbestof 7

DK 156930 B

i omrâdet 50-200 jum.

Xf0lge en foretrukken udforelsesform for den forelig-gende opfindelse omfatter klæbestoffet en copolymer af an hojt forgrenet dimethylsiliconepolymer og en uforgrenet di* 5 methylsiliconepolymer. En sâdan polymer fremstilles af General Electric Co. under handelsnavnet HSilgrip-573et „ ,58il-grip-573” beskrives i publikationen "Adhesives Age3' jirni 1975, side 17-20. Et kondensationsprodukt af en siliconegun-mi, sâsom en dialkylpolysiloxan, f.eks. dimethylpolysiloxan, 10 og en MQ-siliconeharpiks (ASTM D-1418), sâsom en siliconehar-piks med formlen

H

Γ o "" ^ 15 ,(CH3)3-Si-0-Si-0-Si-(CH3)3 , i--m- har vist sig at være overordentlig velegnet til den forelig-gende opfindelses formâl, da copolymeren kan fortyndes med 20 oplbsningsmiddel til enhver onsket grad til opnâelse af en Onsket viskositet, og den fortyndede blanding anbringes pâ den indre overflade af skærmene 22 og 24 og isolatorerne 29 og 31 og pâ den ydre overflade af stangen 14, sâledes at der fâs en jævn belægning af klæbestof med praktisk tait enbver 25 0nsket tykkelse. Endvidere er den t0rrede polymer fuldstændig uklæbrig og terres uden hærdning, hvorved der fâs en glat klæbestofbelægning med en ekstremt lav friktionskoeffiaient, hvilket gor det let at samle delene. Ethvert klæbestof, der kan t0rres fuldstændig uden fuldstændig hærdning, kan anven-30 des som klæbestofbelægning i overensstemmelse med den fore-liggende opfindelses principper, sâ længe klæbestoffet er i stand til at hærde efter samlingen. Hærdningen kan tilveje-bringes ved varme, strâleenergi, en hærdningskatalysator, sâsom et peroxid, eller pâ enhver anden egnet mâde.

35 Det er et betydningsfuldt træk ved den foreliggende opfindelse, at klæbestoffet i det væsentlige er frit for opl0sningsmiddel, nâr skærmene 22 og 24 og isolatorerne 29 og 31 anbringes over stangen 14 og fores pâ plads i deres 8

DK 156930 B

slutposition. Hvis klæbestoffet ikke er fuldstændig tort, vil anbringelsen af skærmene og isolatorerne pâ plads fjerne noget af klæbestoffet fra pasningsoverfladerne, hvorved der fremkommer luftlommer, der forringer de elektriske egenska-5 ber. Hvis der er oplosningsmiddel til stede i klæbestoffet, vil der endvidere dannes bobler under hærdningen, hvilket yderligere formindsker den elektriske impulsstyrke. Derfor torres klæbestoffet fuldstændig for samlingen af det elektriske isolatorsystem ifolge den foreliggende opfindelse.

10 Egnede oplosningsmidler til fortynding af klæbestof- ferne er f.eks. xylen, trichlortrifluorethan, butylacetat, forskellige glycolethere og "Amsco Spécial Naphthalite 66/3".

Da oplosningsmidlerne afdampes for samlingen af det elektriske isolatorsystem ifolge opfindelsen, er det anvendte for-15 hold mellem klæbestof og oplosningsmiddel ikke kritisk, men kan varieres sâledes, at der i én belægningsoperation fâs belægninger med den onskede tykkelse, f.eks. i omrâdet 25-100 μπι. Det foretrækkes at fortynde klæbestoffet til et indhold af fast stof i omrâdet 10-40 vægtprocent med 60-90 20 vægtprocent oplosningsmiddel.

Ifolge en foretrukken udforelsesform for den foreliggende opfindelse belægges stangen 14 med et klæbestofpræpa-rat, der har et lavere indhold af fast stof end klæbestof-præparatet, der anvendes til belægning af de indre overflader 25 af skærmene 22 og 24 og isolatorerne 29 og 31. Det foretræ-kkes at fcelsgge de indre overflader af skærmene 22 og 24 og isolatorerne 29 og 31 med et klæbestofpræparat indeholdende 35“ΙΟ vægtprocent fast stof, og belægge den ydre overflade ~:£ stangen 14 ~sed et klæbestofpræparat indeholdende 20-35 30 vægtprocent fast stof, da det er mere besværligt og tidsro-vende at. torre de indre overflader af skærmene og isolatorerne. Et klæbestofpræparat indeholdende "Silgrip SR-573" i 65 vægtprocent xylen som oplosningsmiddel har en viskositet i omrâdet 50.000-60.000 cP ved 23°C ved mâling med et Brook-35 field viskosimeter, model RVT under anvendelse af spindel nr. 6. Pasningsoverf laderne kan belægges pâ enhver af fag- 9

DK 156930 B

manden îcsndt raâde, f.eks. ved penselpàf0ring, overgydning ©lier afsætning fra stempel, og efter belægning af skærmane 22 og 24, isolatorerne 29 og 31 og stangen 14 kan klæbestof-fet terres hurtigt og effektivt, f.eks. i en ovn med tvung:r< 5 luftkonvektion, ved en temperatur pâ f.eks. i omrâdet 50-60°C. Klæbestoffet kan hasrdes uden katalysator ved var-mahærdning ved f.eks. 82"C i ca. 12 timer. Om 0nsket kan lier være en hærdningskatalysator til stede i klæbestofpræparatet til opnâelse af en hurtigere hærdning, f.eks. en peroxid·' 10 katalysator, sàsom 2,4-dichlorbenzoylperoxid. Hvis der vendes en hærdningskatalysator sàsom 2,4-dichlorbenzo3Ti*= peroxid, vil klæbestoffet imidlertid hærde næstan 0jeblil> kelig ved 149°C. For at sikre, at grænsefladen nâr hm:â~-ningstemperaturen, bor det samlede elektriske isolatarsy^tem 15 forblive i ovnen med tvungen luftkonvektion i ca. 2 timer.

Den nodvendige bindingstid er en omvendt, ulineær funktion af hærdningstemperaturen. Ved en bestemt fremsfcil-lingsproces hærdes ophængningsisolatoren 10 (uden det nedre endestykke 18) i ca. 16 timer ved en temperatur pâ 82°C ved 20 anvendelse af det ovennævnte siliconepolymer-klæbestof. De* klæbestofbelægningernes tykkelse er meget ringe vinkelret pâ længdeaksen af stangen 14, er den fremkomne bindings sammentrækninger og udvidelser ubetydelige og kan ignoreras<

Claims

3. Fremgangsmâde if0lge krav 1, kendeteg- n e t ved, at klæbestofpræparatet iïdce hasrdes udover diet under t0rringen„
4. Fremgangsmâde if0lge krav 1, kendeteg- 5 net ved, at klæbestofpræparatet t0rres uden fuldstændig hærdning.
5. Fremgangsmâde if0lge krav 2, kendeteg- net ved, at den indbefatter tilsætning af et opl0sningss-middel til et siliconeklæbestof til dannelse af et fortyndet 10 siliconeklæbestof-præparat, hvorved siliconeklæbestof fetui viskositet formindskes, og at torringstrinet omfatter et trin med fjernelse af opl0sningsmidlet for at terre silica-neklæbestofpræparatet.
6. Fremgangsmâde ifelge krav 1, k e n d e t e g- 15 net ved, at belægningstrinet omfatter skylning af de indre grænseflader (26,28,30) af de isolerende elementer (22,24) med klæbestofpræparatet med pâf0lgende fjernelse af en væsentlig del af klæbestofpræparatet fra de nævnte indre overflader hvorved de indre overflader beiægges med klæbe- 20 stofpræparatet.
7. Fremgangsmâde ifolge krav 1, kendeteg-net ved, at s iliconeklæbestof-præparatet pâf0rt pâ den ydre overflade af kemeelementet (14) har en lavere faststof-koncentration end siliconeklæbestof-præparatet pâf0rt pâ i 25 det mindste dele af de indre overflader af de isolerende elementer (22,24).
8. Fremgangsmâde if0lge krav 7, kendeteg-net ved, at det forste siliconeklæbestof-præparat in-deholder ca. 20-35 vægtprocent faststof f0r tdrringen af 30 siliconeklæbestof-præparatet, og det andet s i1iconeklæbe-stofpræparat indeholder ca. 25-40 vægtprocent fast stof f0r tdrringen af siliconeklæbestofpræparatet.
9. Fremgangsmâde ifolge krav 1 og 7, kendeteg-n e t ved, at klæbestoffet indeholder et kondensationspro- 35 dukt af dimethylpolysiloxan med en siliconeharpiks med form-len: DK 156930 B H r ô r ,(CH?)3-Si-0-Si-0-Si-(CH3)3 , OH