EP0117292A2 - Abdichtung zwischen Metallarmatur und Glasfaserstab bei Hochspannungs-Verbundisolatoren - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a seal in a high-voltage composite insulator made of a glass-fiber-reinforced plastic rod with an enveloping coating and a suspension armature located at the ends of the rod, part of the suspension armature enclosing the coating of the rod and the suspension armature with a circumferential one pointing in the radial direction Bead is designed.
- the mono- or polymers consist of two or more components which are reactive with one another, each of which is of low viscosity in itself, they can simply be poured into the gaps to be filled after they have been mixed, with even the smallest voids being filled. It is advantageous that the components mixed together have a viscosity of less than 100,000 mPas before their chemical reaction.
- the casting process can be supported with the help of vacuum. After crosslinking, the optimum consistency is given when the connection has penetration values between 1 and 500 mm / 10 according to DIN 51 804 for a 150 g hollow cone.
- the connection which has now hardened in the gap, seals in an optimal manner and, due to its stickiness, adheres to practically all solid bodies.
- Another advantageous development can consist in that a circumferential annular groove-like depression is provided on the inner wall of the metal fitting, which is filled with the appropriate sealant and serves as a reserve container in the event of extreme temperature fluctuations.
- the high-voltage composite insulator consists of a fiber-reinforced plastic rod 1 for transmitting the mechanical forces and an enveloping coating 2, which can optionally be equipped with plastic shields 3 and with the corresponding suspension fittings 4 made of metal.
- the rod 1 itself consists of glass fiber reinforced epoxy resin, the cover 2 and the screens 3 made of silicone rubber, the cover 2 being attached to the glass fiber reinforced rod 1 with the aid of adhesion promoters.
- the suspension armature 4 is designed so that the coating 2 projects into the interior of the armature. At the same time, the suspension armature has a circumferential bead 5, which has the task of destabilizing partial arcing and thus preventing thermal overloading of the insulating rod.
- the remaining gaps 6 between the suspension fitting 4 and the coating 2 are filled with a polyorganodimethylsiloxane which is supplied in two liquids, one component containing an organic-based catalyst.
- the chain length and structure of the two siloxanes determine the penetration value.
- annular groove-like depression 7 is particularly suitable for the metal fitting 4 as a reservoir for the proposed poly- or monomers.
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Abstract
Eine wirksame Abdichtung zwischen Metallarmatur (4) und Glasfaserstab (1) erhält man, indem man den Spalt (6) mit vernetzbaren Mono- oder Polymeren ausfüllt, die aus zwei oder mehr Komponenten bestehen und vor der Vernetzung eine Viskosität von weniger als 100 000 m Pa·s aufweisen und nach der Vernetzung einen Penetrationswert zwischen 1-500 mm/10 aufzeigen. Als besonders geeignet haben sich Polymere auf der Basis von Polyorganodimethylsiloxanen erwiesen, wobei als besondere Ausgestaltung der Innenwand der Metallarmatur (4) eine umlaufende Vertiefung (7) vorgesehen ist, die als Reservebehälter für das Dichtungsmittel dient.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Abdichtung bei einem Hochspannungs-Verbundisolator aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffstab mit einem umhüllenden Überzug und an den Enden des Stabes befindlichen Aufhängearmatur, wobei ein Teil der Aufhängearmatur den Überzug des Stabes umschließt und die Aufhängearmatur mit einem in radialer Richtung nach außen weisenden, umlaufenden Wulst ausgestaltet ist.
- Bei derartigen Isolatoren gemäß der DE-PS 27 46 870 sind jedoch Schwierigkeiten aufgetreten, die darin bestehen, daß in Feuchtigkeit gelöste Chemikalien in das Innere des Isolatorstabes eindrangen und dort elektrische und mechanische Zerstörungen eingeleitet haben. Dies geschieht bevorzugt an Stellen, wo zwei verschiedene Werkstoffe aneinander grenzen wie z. B. an der Fläche zwischen glasfaserverstärktem Kunststoffstab und Aufhängearmatur aus Metall. Es ist deshalb schon versucht worden, diese kritischen Stellen abzudichten, indem der umhüllende Überzug des glasfaserverstärkten Stabes über die Aufhängearmatur gestülpt und so zur Abdichtung verwendet wurde. Eine solche Maßnahme geht aus der US-PS 3,898,372 hervor. Wie sich aber in der Praxis gezeigt hat, sind Abdichtungen dieser Art durchschlagsgefährdet, weil das elektrische Potential infolge der atmosphärisch verschmutzten Isolatoroberfläche zur anderen Armatur wandert.
- Eine zweite Möglichkeit ist aus der EP-AI 21 902 bekanntgeworden, bei der der glasfaserverstärkte Stab mit seinem umhüllenden Überzug in eine MetalIarmatur hineinragt, wobei die Armatur auf ihrem dem Isolator zugewandten Ende mit einem umlaufenden Wulst ausgestattet ist. Dieser Wulst hat die Aufgabe, Teillichtbögen am Isolator instabil zu halten, wodurch eine thermische Beschädigung des Isolierstabes vermieden wird. Es verbleibt jedoch ein Spalt zwischen der Armatur-Innenfläche und dem Überzug, in der die korrodativen Atmosphärilien eindringen können.
- Solche Dichtungsmaßnahmen nach den genannten Vorschlägen haben den Nachteil, daß sie mit der Zeit unwirksam werden, weil bei den erheblichen Temperaturschwankungen im Freien bis zu über 100 °C die Kunststoffe unter dem ausgeübten Druck ausweichen, um bei Nachlassen des Druckes nicht mehr ganz ihre ursprüngliche Form annehmen, wenn man, wie aus der DE-OS 31 45 896 hervorgeht, denjenigen Teil der Armatur der den Überzug einschließt auf den Überzug radial aufzupressen versucht, um damit Luftdichtigkeit zu erreichen. Wenn man aber dafür nicht Sorge tragen kann, daß dieser Anpreßdruck sich nicht vermindert, treten nach entsprechender Anzahl von Temperaturzyklen Spalte, insbesondere zwischen Aufhängearmatur und Isolatorstab auf, auch wenn man die Spalte mit bekannten härtbaren Polymeren wie Epoxidharz oder Silikonkautschuk ausgießt.
- Eine weitere Maßnahme um eine Spaltbildung zu verhindernj geht aus der AT-PS 365 846 hervor, bei der der Zwischenraum zwischen Aufhängearmatur und Überzug mit einem synthetischen Fett oder Silikonfett ausgefüllt ist. Diese synthetischen Fette, insbesondere Silikonfett, sind aus organischen Kettenverbindungen aufgebaut. Ihre Tixotropie wird über mineralische oder organische Füllstoffe eingestellt, so zum Beispiel beim Silikonfett über sehr feinteilige Kieselsäure. Dabei neigen diese Fette aber im Laufe der Zeit dazu, daß die niederviskosen Anteile in dem benachbarten Werkstoff, so in den glasfaserverstärkten Stab hineinzudiffundieren. Zurück bleibt ein Füllstoffgerüst mit höherviskosen organischen Anteilen. Auch haben Versuche bei Temperaturen um 100 °C und längerer Beanspruchsdauer gezeigt, daß diese synthetischen Fette innerlich feine Risse ausbilden. Dies kann man auch leicht nachprüfen, indem man den Isolator diversen Temperaturzyklen unterwirft und man dem Isolator in ein mit rotem Farbstoff gefärbtes Wasserbad legt und anschließend auf Farbstoffspuren im Inneren untersucht. Außerdem ist es schwierig, solche Fette in einen schmalen Spalt so einzubringen, daß tatsächlich alle Hohlräume exakt gefüllt sind, weil diese Fette hochviskos sein müssen, da sie auch bei erhöhter Temperatur und über längere Zeiträume nicht aus diesem Spalt herauslaufen dürfen.
- Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Mittel zu finden, um den Spalt zwischen der Innenwand der Aufhängearmatur 4 und dem glasfaserverstärkten Stab auf eine einfachere und sichere Art dauerhaft und temperaturbeständig gegen wässrige Medien abzudichten.
- Gelöst wird diese Aufgabe bei der eingangs genannten Gattung dadurch, daß der Spalt zwischen Aufhängearmatur und Stab bzw. Überzug mit vernetzbaren Mono- oder Polymeren abgedichtet ist, welche aus zwei oder mehr Komponenten bestehen und die nach der Vernetzung nicht mehr gießfähig, aber noch klebrig sind.
- Da die Mono- oder Polymere aus zwei oder mehr miteinander reaktionsfähigen Komponenten bestehen, die jede für sich niedrigviskos sind, können sie nach ihrer Vermischung einfach in die zu füllenden Spalte gegossen werden, wobei auch kleinste Hohlräume ausgefüllt werden. Dabei ist es vorteilhaft, daß die zusammengemischten Komponenten vor deren chemische Reaktion eine Viskosität von weniger als 100 000 m Pa · s aufweisen. Den Gießvorgang kann man noch mit Hilfe von Vakuum unterstützen. Nach der Vernetzung ist die optimale Konsistenz dann gegeben, wenn die Verbindung Penetrationswerte zwischen 1 und 500 mm/10 entsprechend nach DIN 51 804 bei einem Hohlkonus 150 g aufweisen. Die nunmehr im Spalt ausgehärtete Verbindung dichtet in optimaler Weise ab und durch seine Klebrigkeit haftet sie praktisch an allen Festkörpern. Ferner tritt bei Temperaturänderung durch Ausdehnung oder Zusammenziehung des Volumens kein Verlust der Haftung an den Wänden des Spaltes ein. Eine Austrocknung, wie bei den synthetischen Fetten oder Silkonfett durch Eindiffundieren niedermolekularer Anteile in die angrenzenden Kunststoffüberzüge ist nicht mehr möglich.
- Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Polymers auf der Basis von Polyorganodimethylsiloxanen gemäß der EP 27 240 erwiesen, da diese witterungs- und korrosionsbeständig sowie von Ozon nicht angegriffen werden. Ihre Feuchteresistenz ist auch durch ihren wasserabstoßenden Charakter gegeben, ihre hohe Temperaturbeständigkeit durch ihre molekulare Struktur. Außerdem ändern sich bei diesen Polymeren die physikalischen Eigenschaften in einem weiten Temperaturbereich sehr wenig, so daß die Konsistenz im Betriebsbereich von Hochspannungs-Verbundisolatoren praktisch unbeeinflußt bleibt. Die bereits beschriebene Konsistenzeigenschaft kann dadurch erreicht werden, daß während der Vernetzung der 'Reaktionspartner hauptsächlich Kettenwachstum der Molekülketten erfolgt. Eine derartige Steuerung des Vernetzungsprozesses ist bei Polydimethylsiloxanen durch Anwendung von Katalysatoren möglich, die dann in vorteilhafter Weise bei Raumtemperatur vernetzen.
- Eine andere vorteilhafte Weiterbildung kann darin bestehen, daß an der Innenwand der Metallarmatur eine umlaufende ringnutenartige Vertiefung vorgesehen ist, die mit dem entsprechenden Dichtungsmittel gefüllt ist und als Reservebehälter bei extremen Temperaturschwankungen dient.
- Am Beispiel und in der Zeichnung sind die schematisch dargestellten Ausführungsformen gemäß der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1: einen Querschnitt durch die Verbindungsstelle Metallarmatur/Kunststoffstab,
- Fig. 2: eine ringförmige Vertiefung in der Metallarmatur.
- Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der Hochspannungs-Verbundisolator aus einem faserverstärkten Kunststoffstab 1 zur Übertragung der mechanischen Kräfte und einem umhüllenden Überzug 2, der ggf. mit Kunststoffschirmen 3 ausgestattet sein kann als auch mit den entsprechenden Aufhängearmaturen 4 aus Metall. Der Stab 1 selbst besteht aus glasfaserverstärktem Epoxidharz, der Überzug 2 und die Schirme 3 aus Silikonkautschuk, wobei der Überzug 2 mit Hilfe von Haftvermittlern auf dem glasfaserverstärkten Stab 1 befestigt ist. Die Aufhängearmatur 4 ist so ausgebildet, daß der Überzug 2 in das Innere der Armatur hineinragt. Gleichzeitig weist die Aufhängearmatur einen umlaufenden Wulst 5 auf, der die Aufgabe hat, auftretende Teillichtbögen zu destabilisieren und damit eine thermische Überbeanspruchung des Isolierstabes zu verhindern. Die verbleibende Spalte 6 zwischen Aufhängearmatur 4 und Überzug 2 werden mit einem Polyorganodimethylsiloxan gefüllt, das in zwei Flüssigkeiten angeliefert wird, wobei die eine Komponente einen Katalysator auf organischer Basis enthält. Kettenlänge und Struktur der beiden Siloxane entscheiden über den Penetrationswert.
- Für sehr enge Spalten eignet sich insbesondere eine ringnutenartige Vertiefung 7 gemäß Fig. 2 bei der Metallarmatur 4 als Reservoir für die vorgeschlagenen Poly- oder Monomere.
Claims (4)
1. Abdichtung bei einem Hochspannungs-Verbundisolator aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffstab (1) mit einem umhüllenden Überzug (2) und an den Enden des Stabes (1) befindlichen Aufhängearmatur (4), wobei ein Teil der Aufhängearmatur (4) den Überzug (2) des Stabes (1) umschließt und die Aufhängearmatur (4) mit einem in radialer Richtung nach außen weisenden, umlaufenden Wulst (5) ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (6) zwischen Aufhängearmatur (4) und Stab (1) bzw. Überzug (2) mit vernetzbaren Mono- oder Polymeren abgedichtet ist, welche aus zwei oder mehr Komponenten bestehen und die nach der Vernetzung nicht mehr fließfähig, aber noch klebrig sind.
2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vernetzbaren Mono- oder Polymere im unvernetzten Zustand eine Viskosität von weniger als 100 000 m Pa . s aufweisen und nach der Vernetzung einen Penetrationswert zwischen 1 bis 500 mm/10 aufzeigen.
3. Abdichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Silikonpolymere auf der Basis von Polyorganodimethylsiloxanen verwendet sind.
4. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand der Aufhängearmatur (4) eine umlaufende ringnutenförmige Vertiefung (7) vorgesehen ist.
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