EP0615259B1 - Verfahren zum Herstellen einer Kittverbindung zwischen einem Isolator und einer Armatur und Isolatoranordnung - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Kittverbindung zwischen einem Isolator und einer Armatur und Isolatoranordnung Download PDF

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EP0615259B1
EP0615259B1 EP93104011A EP93104011A EP0615259B1 EP 0615259 B1 EP0615259 B1 EP 0615259B1 EP 93104011 A EP93104011 A EP 93104011A EP 93104011 A EP93104011 A EP 93104011A EP 0615259 B1 EP0615259 B1 EP 0615259B1
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insulator
gap
compound
armature
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General Electric Switzerland GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/38—Fittings, e.g. caps; Fastenings therefor

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a cement connection between an insulator, in particular porcelain insulator, and a fitting, in particular metal fitting, according to the preamble of claim 1 and an insulator arrangement according to the preamble of claim 9.
  • the cement gap is usually filled with a cement compound made of Portland cement or sulfur cement.
  • Tools are needed to fix the porcelain insulator and the metal fitting to each other and to prevent the liquid putty from flowing out. Sulfur cement hardens quickly, so that the tools are only occupied for a short time and are therefore quickly available for making another putty joint.
  • the low temperature resistance and the flammability of this cement are disadvantageous.
  • FR-A-2 184 013 describes these known processes and a cement material made of sulfur, quartz sand and graphite. Graphite is used to generate an electrical conductivity of the cement.
  • DE-A-24 59 146 discloses a cast resin concrete made of epoxy resin and quartz sand for producing a cement connection between a porcelain insulator and a metal fitting.
  • the application of this putty is similar to Portland cement; Due to the slow hardening, the tool usage time is correspondingly long.
  • EP-A-0 524 472 discloses a method for producing a switch pole for a medium or high voltage switch, in which the parts of the switch pole are placed on top of one another and then held together by means of a tool which can be rotated about a horizontal axis until the cemented joints between the porcelain insulators and the fittings are made. It is of particular interest here to only use complex tools for a short time.
  • the tools are only used for the time until a quick-curing first putty has cured at least to such an extent that the insulator and the fitting over these putty are fixed.
  • the tools for producing a new putty connection are already free again.
  • the mechanical strength of the cement bond according to the invention essentially corresponds to that of only one of the two cement compounds.
  • the temperature resistance is determined by that of the slowly setting putty.
  • the insulator arrangement 10 shown in FIG. 1 has two cylindrical hollow insulators 12 made of porcelain, at the axial end regions 14 (see FIG. 2) of which a metal fitting 18 is fastened by means of a cement connection 16.
  • the metal fittings 18 of the stacked hollow insulators 12 are fastened to one another via a screw connection 20, which is only indicated schematically.
  • the two metal fittings 18 at the axial ends of this insulator arrangement 10 are intended to be connected to further parts of a high-voltage device, preferably also by means of screw connections.
  • Such insulator assemblies 10 are used in particular in circuit breakers, capacitors, bushings or surge arresters.
  • the metal fittings 18 are ring-shaped and surround the respective end region 14 of the hollow insulator 12 at a distance, so that a cement gap 22 is present between them. This is filled with cement to secure the metal fitting 18 to the hollow insulator 12.
  • a first layer 24 of a first cement compound 26 extends in the longitudinal direction of the cement gap 22, i.e. Seen in the axial direction of the hollow insulator 12, from the free end 28 of the hollow insulator 12 over a layer length 30 which is approximately 10% to 20% of the length 32 of the cement gap 22.
  • the remaining part of the cement gap 22 is filled with a second layer 34 made of a second cement compound 36.
  • the first putty 26 consists of a fast-curing material, preferably sulfur cement.
  • the second cement compound 36 is a slowly setting material, for example Portland cement, or a synthetic resin concrete with epoxy resin and quartz sand.
  • the end region 14 of the hollow insulator 12 is in the region of it outer surface in a known manner with a sanding 38, which was applied together with the glaze.
  • the inner lateral surface 40 of the metal fitting 18 has circumferential grooves 42 with a triangular or trapezoidal cross section. In these grooves 42 and in the sanding 38, the putty compounds 26 and 36 interlock to ensure a mechanically firm connection.
  • an outer flange 46 is formed in the free end region, which has through-holes 48, indicated by dash-dotted lines, in the axial direction, through which screws can be inserted to enable the connection to the next fitting or the adjacent part of the high-voltage device .
  • an axial sealing surface 50 is formed, which is essentially aligned with the axial end surface 52 of the hollow insulator 12, which is also designed as a sealing surface.
  • an annular disk-like seal 56 made of rubber-elastic material, indicated only by dash-dotted lines, can be inserted in order to seal the interior of the insulator arrangement 10 from the ambient air and also to prevent the first cement compound 26 from being present on this side the ambient air is connected. On the other hand, this connection is prevented by the second cement compound 36.
  • a tool 58 which is indicated by dashed lines.
  • This tool 58 also prevents the first putty mass 26 from flowing out when it is poured into the putty gap 22.
  • the tool 58 has a bead which, seen from the free end of the insulator 12, engages slightly in the putty gap 22. This creates an axial annular groove 60 which prevents the first cement compound 26 from contacting the seal 56. As a result, the mechanical stress on the putty joint 16 and the force with which the metal fitting 18 is to be fastened to the adjacent part can be reduced.
  • the putty connection 16 is produced as follows: The hollow insulator 12 and the metal fitting 18 are placed in the tool 58, so that the putty gap 22 is open towards the top. The first putty 26 is then poured into the putty gap 22 until the layer 24 of this first putty 26 reaches a thickness 32 which is approximately 10% to 20% of the length 32 of the annular gap 22. As soon as this first putty 26 has hardened sufficiently to hold the hollow insulator 12 and the metal fitting 18 against one another, they are removed from the tool 58, after which the tool 58 is available for the production of a new putty connection 16. The cement gap 22 is then filled with the second cement compound 36 and the insulator arrangement set aside for setting. Then the hollow insulator 12 is then turned upside down and provided with the second metal fitting 18 in the same way.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kittverbindung zwischen einem Isolator, insbesondere Porzellanisolator, und einer Armatur, insbesondere Metallarmatur, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Isolatoranordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
  • Zur Herstellung einer Kittverbindung zwischen einem Porzellanisolator und einer Metallarmatur wird üblicherweise der Kittspalt mit einer Kittmasse aus Portlandzement oder Schwefelzement gefüllt. Dabei werden Werkzeuge benötigt, um den Porzellanisolator und die Metallarmatur gegenseitig zu fixieren und das Ausfliessen der flüssigen Kittmasse zu verhindern. Schwefelzement härtet schnell aus, so dass die Werkzeuge jeweils nur kurze Zeit belegt sind und somit wieder rasch zum Herstellen einer weiteren Kittverbindung zur Verfügung stehen. Nachteilig ist allerdings die geringe Temperaturbeständigkeit und die Brennbarkeit dieser Verkittung. Bei Verwendung von Portlandzement sind diese Probleme gelöst, doch ist dabei die lange Abbindzeit und die damit verbundene lange Belegzeit der Werkzeuge nachteilig.
  • In der FR-A-2 184 013 sind diese bekannten Verfahren und ein Kittmaterial aus Schwefel, Quarzsand und Graphit beschrieben. Graphit wird dabei zur Erzeugung einer elektrischen Leitfähigkeit der Verkittung eingesetzt.
  • Die DE-A-24 59 146 offenbart einen Giessharzbeton aus Epoxidharz und Quarzsand zur Herstellung einer Kittverbindung zwischen einem Porzellanisolator und einer Metallarmatur. Diese Kittmasse ist in der Anwendung ähnlich wie Portlandzement; infolge des langsamen Aushärtens ist die Belegzeit der Werkzeuge auch entsprechend lang.
  • Weiter ist in der EP-A-0 524 472 ein Verfahren zur Herstellung eines Schalterpols für einen Mittel- oder Hochspannungsschalter offenbart, bei dem die Teile des Schalterpols aufeinandergestellt und dann mittels eines um eine Horizontalachse drehbaren Werkzeugs zusammengehalten werden, bis die Kittverbindungen zwischen den Porzellanisolatoren und den Armaturen hergestellt sind. Besonders hier ist es von Interesse, aufwendige Werkzeuge jeweils nur kurzzeitig zu belegen.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem bei kurzen Belegzeiten für die Werkzeuge Kittverbindungen herstellbar sind, die die guten Eigenschaften langsam abbindender Kittmassen aufweisen, und eine entsprechende Isolatoranordnung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 und eine Isolatoranordnung, die die Merkmale des Anspruchs 9 aufweist, gelöst.
  • Die Werkzeuge werden jeweils nur für die Zeit belegt, bis eine schnellhärtende erste Kittmasse wenigstens soweit ausgehärtet ist, dass der Isolator und die Armatur über diese Kittmasse fixiert sind. Während dem anschliessenden Auffüllen des Kittspalts mit einer langsam abbindenden zweiten Kittmasse und/oder dem Abbinden dieser Kittmasse, sind die Werkzeuge für die Herstellung einer neuen Kittverbindung bereits wieder frei. Die mechanische Festigkeit der erfindungsgemässen Kittverbindung entspricht im wesentlichen jener aus nur einer der beiden Kittmassen. Die Temperaturbeständigkeit ist dabei durch diejenige der langsam abbindenden Kittmasse bestimmt. Weiter ist es mit dem erfindungsgemässen Verfahren auf einfache Art und Weise möglich, im Betrieb die Berührung der schnell härtenden ersten Kittmasse mit der Umgebungsluft und somit deren Möglichkeit des Brennens zu vermeiden.
  • Besonders bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemässen Verfahrens und bevorzugte Ausbildungsformen der Isolatoranordnung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen rein schematisch:
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemässe Isolatoranordnung; und
    Fig. 2
    den in der Fig. 1 mit dem Pfeil II angedeuteten Bereich der Isolatoranordnung in einem Längsschnitt und vergrössert.
  • Die in der Fig. 1 gezeigte Isolatoranordnung 10 weist zwei zylinderförmige Hohlisolatoren 12 aus Porzellan auf, an deren axialen Endbereichen 14 (vergl. Fig. 2) über eine Kittverbindung 16 je eine Metallarmatur 18 befestigt ist.
  • Die Metallarmaturen 18 der aufeinandergestellten Hohlisolatoren 12 sind über eine nur schematisch angedeutete Schraubenverbindung 20 aneinander befestigt. Die beiden Metallarmaturen 18 an den axialen Enden dieser Isolatoranordnung 10 sind dazu bestimmt, mit weiteren Teilen eines Hochspannungsgerätes verbunden zu werden, vorzugsweise ebenfalls mittels Schraubenverbindungen. Derartige Isolatoranordnungen 10 werden insbesondere bei Leistungsschaltern, Kondensatoren, Durchführungen oder Ueberspannungsableitern verwendet.
  • Wie dies Fig. 2 zeigt, sind die Metallarmaturen 18 ringartig ausgebildet und umgreifen den jeweiligen Endbereich 14 des Hohlisolators 12 mit Abstand, so dass dazwischen ein Kittspalt 22 vorhanden ist. Dieser ist zum Befestigen der Metallarmatur 18 am Hohlisolator 12 mit Kittmasse gefüllt. Eine erste Schicht 24 aus einer ersten Kittmasse 26 erstreckt sich, in Längsrichtung des Kittspaltes 22, d.h. in Achsialrichtung des Hohlisolators 12 gesehen, vom freien Ende 28 des Hohlisolators 12 her über eine Schichtlänge 30, die etwa 10 % bis 20 % der Länge 32 des Kittspaltes 22 beträgt. Der verbleibende Teil des Kittspaltes 22 ist mit einer zweiten Schicht 34 aus einer zweiten Kittmasse 36 aufgefüllt.
  • Die erste Kittmasse 26 besteht aus einem schnellhärtenden Material, vorzugsweise Schwefelzement. Die zweite Kittmasse 36 ist ein langsam abbindendes Material, beispielsweise Portlandzement, oder ein Kunstharzbeton mit Epoxidharz und Quarzsand.
  • Der Endbereich 14 des Hohlisolators 12 ist im Bereich seiner äusseren Mantelfläche in bekannter Art und Weise mit einer Sandung 38 versehen, die zusammen mit der Glasur aufgebracht wurde. Die innere Mantelfläche 40 der Metallarmatur 18 weist umlaufende Nuten 42 mit dreieckförmigem bzw. trapezförmigem Querschnitt auf. In diesen Nuten 42 und in der Sandung 38 verkrallen sich die Kittmassen 26 und 36, um eine mechanisch feste Verbindung zu gewährleisten.
  • Am hohlzylinderförmigen Teil 44 der Metallarmatur 18 ist im freien Endbereich ein Aussenflansch 46 angeformt, der in axialer Richtung verlaufende, strichpunktiert angedeutete Durchgangslöcher 48 aufweist, durch welche Schrauben steckbar sind, um die Verbindung mit der nächsten Armatur bzw. dem angrenzenden Teil des Hochspannungsgerätes zu ermöglichen.
  • Im radial inneren Endbereich der Metallarmatur 18 ist eine axiale Dichtfläche 50 angeformt, die im wesentlichen mit der axialen, ebenfalls als Dichtfläche ausgebildeten Endfläche 52 des Hohlisolators 12 fluchtet. In der von der Metallarmatur 18 und dem Hohlisolator 12 begrenzten Vertiefung 54, ist eine nur strichpunktiert angedeutete, ringscheibenartige Dichtung 56 aus gummielastischem Material einlegbar, um den Innenraum der Isolatoranordnung 10 gegenüber der Umgebungsluft abzudichten und ebenfalls zu verhindern, dass die erste Kittmasse 26 diesseits mit der Umgebungsluft in Verbindung ist. Auf der anderen Seite ist diese Verbindung durch die zweite Kittmasse 36 verhindert.
  • Um bei der Herstellung der Kittverbindung 16 den Hohlisolator 12 und die Metallarmatur 18 gegeneinander zu fixieren, sind diese mittels eines Werkzeugs 58, das gestrichelt angedeutet ist, gehalten. Dieses Werkzeug 58 verhindert auch das Ausfliessen der ersten Kittmasse 26 beim Eingiessen in den Kittspalt 22. Das Werkzeug 58 weist einen Wulst auf, der vom freien Ende des Isolators 12 her gesehen, in den Kittspalt 22 geringfügig eingreift. Dadurch wird eine axiale Ringnut 60 erzeugt, die ein Anliegen der ersten Kittmasse 26 an der Dichtung 56 verhindert. Dadurch kann die mechanische Beanspruchung der Kittverbindung 16 und die Kraft, mit welcher die Metallarmatur 18 am benachbarten Teil zu befestigen ist, verringert werden.
  • Die Kittverbindung 16 wird wie folgt hergestellt: Der Hohlisolator 12 und die Metallarmatur 18 werden in das Werkzeug 58 gestellt, so dass der Kittspalt 22 gegen oben offen ist. Dann wird die erste Kittmasse 26 in den Kittspalt 22 eingegossen, bis die Schicht 24 dieser ersten Kittmasse 26 eine Dicke 32 erreicht, die etwa 10 % bis 20 % der Länge 32 des Ringspalts 22 beträgt. Sobald diese erste Kittmasse 26 genügend ausgehärtet ist, um den Hohlisolator 12 und die Metallarmatur 18 gegeneinander fixiert zu halten, werden diese vom Werkzeug 58 abgenommen, wonach das Werkzeug 58 für die Herstellung einer neuen Kittverbindung 16 zur Verfügung steht. Der Kittspalt 22 wird dann mit der zweiten Kittmasse 36 aufgefüllt und die Isolatoranordnung zum Abbinden beiseite gestellt. Dann wird anschliessend der Hohlisolator 12 auf den Kopf gestellt und in gleicher Art und Weise mit der zweiten Metallarmatur 18 versehen.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, die zweite Kittmasse 36 in den Kittspalt 22 einzugiessen, wenn der Hohlisolator 12 und die Metallarmatur 18 noch vom Werkzeug 58 gehalten sind.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Kittverbindung (16) zwischen einem Isolator (12), insbesondere Porzellanisolator, und einer Armatur (18), insbesondere Metallarmatur, bei dem in den gegen oben offenen Kittspalt (22) zwischen dem Isolator (12) und der Armatur (18) eine Kittmasse (26,36) eingefüllt und diese ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kittspalt (22) mit einer schnellhärtenden ersten Kittmasse (26) teilweise gefüllt wird und danach der Kittspalt (22) mit einer langsam abbindenden zweiten Kittmasse (36) aufgefüllt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kittmasse (36) nach wenigstens teilweisem Aushärten der ersten Kittmasse (26) eingebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kittspalt (22) auf eine Schichtdicke (30) von 10% bis 20% seiner Gesamtlänge (32) mit der ersten Kittmasse (26) gefüllt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Kittmasse (26) Schwefelzement verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Kittmasse (36) Portlandzement verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Kittmasse (36) ein Kunstharzbeton mit Epoxidharz und Quarzsand verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kittmassen (26,36) in den Kittspalt (22) gegossen werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (12) und die Armatur (18) mittels eines Werkzeugs (58) ausgerichtet gehalten werden und das Werkzeug (58) nach teilweisem Aushärten der ersten Kittmasse (26) entfernt wird.
  9. Isolatoranordnung mit einem Isolator (12), insbesondere Porzellanisolator, und einer Armatur (18), insbesondere Metallarmatur, die mittels einer in den Kittspalt (22) zwischen dem Isolator (12) und der Armatur (18) eingefüllten Kittmasse (26,36) aneinander befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kittspalt (22), in Längsrichtung gesehen, eine erste Schicht (24) aus einer schnellhärtenden ersten Kittmasse (26) und eine zweite Schicht (34) aus einer langsam abbindenden zweiten Kittmasse (36) aufweist.
  10. Isolatoranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (34) bezüglich der ersten Schicht (24) auf der der Umgebungsluft zugewandten Seite angeordnet ist.
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