PL236759B1 - Sposób wytwarzania monolitycznych izolatorów z betonu polimerowego i urządzenie do wytwarzania monolitycznych izolatorów - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania monolitycznych izolatorów z betonu polimerowego i urządzenie do wytwarzania monolitycznych izolatorów w jednym cyklu, przeznaczonych do pracy w warunkach napowietrznych, a także w warunkach wnętrzowych w elektroenergetycznych stacjach i liniach przesyłowych. Sposób polega tym, że co najmniej jedną segmentową metalową dwudzielną formę (1) wraz z gwintowanymi w osi okuciami izolatora (2) i (6) montuje się na wirówce (4) i zespala przez przewód (7) z grawitacyjnym dozownikiem (3), po czym dozownik (3) wypełnia się uprzednio sporządzoną kompozycją betonu polimerowego i prowadzi proces promieniowego formowania monolitycznego izolatora (5) z maksymalną prędkością wirowania wirówki (4), aż do wypełnienia form (1), a po wypełnieniu form (1) kompozycję betonu polimerowego utwardza się w formach (1) pod ciśnieniem 0,1 - 0,5 MPa, w atmosferze gazu obojętnego przez 2 - 4 godziny, następnie uformowany z betonu polimerowego monolityczny izolator (5) wyjmuje się z formy i kondycjonuje w temperaturze 90 - 100°C przez 3 - 5 godzin. Urządzenie ma cylindryczną wirówkę (4) podłączoną do silnika z falownikiem, w której osadzona jest rozłącznie co najmniej jedna metalowa, dwudzielna forma (1) skręcana z segmentów (8), przy czym formy (1) rozmieszczone są symetrycznie wzdłuż promieni cylindrycznej wirówki (4) i połączone z promieniście usytuowanymi przewodami (7) łączącymi formy (1) z grawitacyjnym dozownikiem (3).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania monolitycznych izolatorów z betonu polimerowego i urządzenie do wytwarzania monolitycznych izolatorów w jednym cyklu, przeznaczonych do pracy w warunkach napowietrznych, a także w warunkach wnętrzowych w elektroenergetycznych stacjach i liniach przesyłowych.

Znane są powszechnie izolatory kompozytowe zbudowane z walcowego/rurowego rdzenia nośnego wykonanego z włókien mineralnych i/lub organicznych zespolonych przy pomocy lepiszcza organicznego, najczęściej żywic epoksydowych. Na rdzeń, którego zadaniem jest przenoszenie różnego rodzaju obciążeń, takich jak zginanie, rozciąganie, skręcanie, ściskanie, nakładana jest osłona kloszowa z materiału na bazie gum lub silikonów. Osłona musi cechować się długotrwałą odpornością na zespolone działanie czynników narażeniowych elektrycznych i środowiskowych.

Technologia produkcji znanych izolatorów kompozytowych przebiega zazwyczaj w kilku etapach, obejmujących w szczególności formowanie rdzenia nośnego, jego obróbkę cieplną i mechaniczną, mocowanie okuć przez prasowanie lub wklejanie, nakładanie elastomerowej osłony na rdzeń metodą wtrysku lub naklejania oraz uszczelnianiu punktu potrójnego. Zatem otrzymanie finalnego izolatora kompozytowego wymaga stosowania wyrafinowanych i dość drogich urządzeń, a proces technologiczny jest stosunkowo skomplikowany.

Sposób wytwarzania rdzeni do izolatorów kompozytowych znany z polskiego opisu patentowego nr PL200593, polega na tym, że metalową rozkładaną formę zamyka się z jednej strony dnem, do którego przytwierdza się stalowe okucie z wewnętrznym gwintem i wlewa się uprzednio sporządzoną kompozycję, składającą się z 60-90% masowych napełniacza i 10-40% masowych lepiszcza żywicznego utwardzalnego w temperaturze 5-100°C, po czym zamyka się formę pokrywą z przytwierdzonym do niej takim samym okuciem, a następnie całość utwardza się w temperaturze 15-35°C, pod ciśnieniem 0,1-1 MPa, przez czas 1,5-5 godzin, a po wyjęciu uformowanego rdzenia z formy, dotwardza się go bezciśnieniowo w temperaturze 80-100°C, przez okres 1-5 godzin, natomiast gwinty okuć zabezpiecza się na czas procesu przed przedostaniem się do nich kompozycji.

Sposób wytwarzania izolatorów z kompozycji polimerobetonowych znany z polskiego opisu patentowego nr PL216483, polega na tym, że formę wykonaną z tworzywa termoplastycznego, korzystnie z polietylenotereftalanu oraz odwzorowującą żądany kształt izolatora i jakość jego powierzchni, umieszcza się w metalowej konstrukcji nośnej w kształcie rozkładanej rury zamkniętej z jednej strony dnem a z drugiej pokrywą, po czym do wnętrza formy wkłada się pierwsze stalowe okucie i przez otwór w tej formie przytwierdza się do dna rury. Następnie do formy wlewa się kompozycję polimerobetonową, a po napełnieniu formy rurę zamyka się pokrywą z przytwierdzonym do niej drugim okuciem izolatora, które zatapia się w kompozycji, przy czym pokrywę do górnej powierzchni kompozycji, dociska się za pomocą sprężyny, po czym całość najpierw utwardza się ciśnieniowo w atmosferze inertnego gazu. Po usunięciu formy ukształtowany izolator dotwardza się bezciśnieniowo, ponadto gwinty okuć zabezpiecza się wkręconymi w nie śrubami, którymi zarazem mocuje się okucia do dna i pokrywy rury.

Polimerobetonowy izolator do linii elektroenergetycznych oraz sposób i urządzenie do jego wytwarzania znane są z opisu patentowego USA nr US5340512. Izolator dla linii elektroenergetycznych napięcia jest utworzony z polimerów na bazie mieszanek betonowych. Molityczne izolatory polimerobetonowe wytwarzane są w dwudzielnej formie metalowej metodą jednoczesnego skojarzonego formowania przez podawanie kompozycji pod wysokim ciśnieniem i kształtowania izolatora przez wirowanie osiowe formy. Do formowania izolatorów zastosowano metalową dwudzielną formę złożoną z dwóch zasadniczych segmentów, odwzorowujących geometrię izolatora. Do osadzania okuć dolnych jest stosowana przystawka ustalająca kotwiczona w formie, rozwiązanie podobne do opisanych w dokumentach PL 200593 B1 i PL 216483 B1. Do osadzania okuć górnych zastosowano dość złożone oprzyrządowanie przytwierdzane do formy, wykorzystywane również do ciśnieniowego podawania kompozycji polimerobetonowej do wirującej formy. Wydaje się, że zastosowanie równoczesnego podawania kompozycji polimerobetonowej pod wysokim ciśnieniem i osiowego formowania wirowego z punktu technicznego może być dość trudne w realizacji, zwłaszcza przy seryjnej produkcji. Potwierdzają to załączone do patentu rysunki odwzorowujące urządzenia wchodzące w skład stanowiska, jak i sam opis procesu wytwarzania izolatorów. W dokumencie nie podano również zasadniczych parametrów samego procesu formowania izolatora chociażby takich jak prędkość wirowania i czas procesu formowania.

Istota sposobu, według wynalazku polega na tym, że co najmniej jedną segmentową metalową dwudzielną formę wraz z gwintowanymi w osi okuciami izolatora, montuje się na wirówce i zespala przez

PL 236 759 B1 przewód z grawitacyjnym dozownikiem, po czym dozownik wypełnia się uprzednio sporządzoną kompozycją betonu polimerowego i prowadzi proces promieniowego formowania monolitycznego izolatora z maksymalną prędkością wirowania wirówki, aż do wypełnienia form. Po wypełnieniu form kompozycję betonu polimerowego utwardza się w formach pod ciśnieniem 0,1-0,5 MPa, w atmosferze gazu obojętnego przez 2-4 godziny, następnie uformowany z betonu polimerowego monolityczny izolator wyjmuje się z formy i kondycjonuje w temperaturze 90-100°C przez 3-5 godzin.

Korzystnie, proces promieniowego formowania wirowego prowadzi się na wirówce z zadaną przez silnik z falownikiem, prędkością wirowania z zakresu 700-1400 obr./min.

Korzystnie, w procesie promieniowego formowania wirowego napełnia się formy, odpowietrza kompozycję betonu polimerowego i zagęszcza ją.

Istota urządzenia, według wynalazku polega na tym, że ma cylindryczną wirówkę podłączoną do silnika z falownikiem, w której osadzona jest rozłącznie co najmniej jedna metalowa, dwudzielna forma skręcona z segmentów, przy czym formy te rozmieszczone są symetrycznie wzdłuż promieni cylindrycznej wirówki i połączone z promieniście usytuowanymi przewodami łączącymi formy z grawitacyjnym dozownikiem.

Korzystnie, grawitacyjny dozownik ma kształt odwróconego lejka o wysokości części stożkowej równej promieniowi podstawy R, o wysokości części cylindrycznej 2R, o średnicy otworu zasypowego wynoszącej R, przy czym przy podstawie dozownika zamocowane są przewody, których średnica wewnętrzna jest równa 0,2 R.

Korzystnie, forma skręcona jest z co najmniej dwóch par segmentów.

Sposób wytwarzania monolitycznych izolatorów z betonu polimerowego, dotyczy energooszczędnej technologii wytwarzania izolatorów do zastosowań elektroenergetycznych, przez to przyjaznej dla środowiska. Dwudzielna metalowa forma skręcona z określonej liczby segmentów formy pozwala na do wytwarzanie monolitycznych izolatorów z betonu polimerowego w jednym cyklu, poprzez zastosowanie promieniowego formowania wirowego. Ponadto zastosowanie formy segmentowej umożliwia również wykonywanie izolatorów o różnych wysokościach oraz o różnych geometriach okuć, w tym zewnętrznych, poprzez zestawianie segmentów w odpowiednio zaplanowanej wzajemnej konfiguracji.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest w przykładach wykonania i uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia urządzenie do wytwarzania monolitycznych izolatorów z betonu polimerowego, a fig. 2 - dozownik grawitacyjny.

P r z y k ł a d 1

Sposób wytwarzania monolitycznych izolatorów z betonu polimerowego polega na tym, że dwie metalowe formy 1 z przytwierdzonymi okuciami izolatora 2 i 6 montuje się na cylindrycznej wirówce 4 i przewodem 7 zespala z grawitacyjnym dozownikiem 3. Następnie grawitacyjny dozownik 3 napełnia się odpowiednią ilością wcześniej przygotowanej kompozycji betonu polimerowego i prowadzi się proces promieniowego formowania wirowego na wirówce 4 z możliwą prędkością wirowania 700 obr./min zadaną przez silnik z falownikiem. Proces promieniowego formowania wirowego obejmuje następujące zasadnicze etapy: napełnianie formy 1, odpowietrzanie kompozycji betonu polimerowego przez zamki formy 1 i jej zagęszczanie. Formowanie przeprowadza się tak długo, aż nie obserwuje się ubytku mieszanki z dozownika 3, co oznacza, że formy 1 zostały wypełnione. Po procesie formowania, formę 1 wypina z wirówki 4 i w formach 1 poddaje procesowi utwardzania pod ciśnieniem 0,5 MPa w atmosferze gazu obojętnego przez 2 godziny. Następnie wyjmuje się z formy 1 gotowy uformowany monolityczny izolator 5 z betonu polimerowego i kondycjonuje się go w temperaturze 90°C przez 5 godzin.

Formy 1 napełnione zostały kompozycją betonu polimerowego sporządzonego przez zmieszanie w homogenizatorze bębnowym, następujących składników: metakrylanu metylu, kopolimeru szczepionego na bazie mieszaniny metakrylanu metalu i akrylanu butylu z dodatkiem akrylanu etylu o nazwie handlowej Paraloid KM-355, środka sprzęgającego w postaci γ-metakryloksypropylotrimetoksysilanu, środka sieciującego w postaci dimetakrylanu butandiolu, środka inicjującego w postaci 10% roztworu nadtlenku benzoilu w metakrylanie metylu oraz napełniacza w postaci mączki kwarcowej o uziarnieniu mniejszym niż 40 nm. Tak wytworzony monolityczny izolator 5 z betonu polimerowego ma wytrzymałość na zginanie większą niż 5 kN w zakresie temperatury od -35°C do +55°C. Cechuje się drogą upływu nie mniejszą niż 655 mm, wytrzymywanym napięciem przemiennym częstotliwości sieciowej w deszczu nie mniejszym niż 70 kV i wytrzymywanym napięciem udarowym piorunowym na sucho nie mniejszym niż 170 kV dla obu biegunowości.

PL 236 759 B1

P r z y k ł a d 2

Sposób wytwarzania monolitycznych izolatorów z betonu polimerowego przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że proces promieniowego formowania wirowego prowadzi się na wirówce 4 z możliwą prędkością wirowania 1400 obr./min zadaną przez silnik z falownikiem, a utwardza się w formach 1 pod ciśnieniem 0,1 MPa, w atmosferze gazu obojętnego przez 4 godziny, następnie uformowany z betonu polimerowego monolityczny izolator 5 wyjmuje się z formy 1 i kondycjonuje w temperaturze 100°C przez 3 godziny.

P r z y k ł a d 3

Urządzenie do wytwarzania monolitycznych izolatorów ma cylindryczną wirówkę 4 podłączoną do silnika z falownikiem, w której osadzone są rozłącznie dwie metalowe, dwudzielne formy 1 skręcone z sześciu par segmentów 8. Formy 1 rozmieszczone są symetrycznie wzdłuż promieni cylindrycznej wirówki 4 i połączone z promieniście usytuowanymi przewodami 7 łączącymi formy 1 z grawitacyjnym dozownikiem 3. Grawitacyjny dozownik 3 ma kształt odwróconego lejka o wysokości części stożkowej równej promieniowi podstawy R, o wysokości części cylindrycznej 2R, o średnicy otworu zasypowego wynoszącej R, przy czym przy podstawie dozownika 3 zamocowane są dwa przewody 7, których średnica wewnętrzna jest równa 0,2 R.

Urządzenie do wytwarzania monolitycznych izolatorów może być wyposażone w dowolną ilość metalowych, dwudzielnych form 1, które mogą być skręcone z dowolnej liczby par segmentów 8.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania monolitycznych izolatorów z betonu polimerowego, znamienny tym, że co najmniej jedną segmentową metalową dwudzielną formę (1) wraz z gwintowanymi w osi okuciami izolatora (2) i (6) montuje się na wirówce (4) i zespala przez przewód (7) z grawitacyjnym dozownikiem (3), po czym dozownik (3) wypełnia się uprzednio sporządzoną kompozycją betonu polimerowego i prowadzi proces promieniowego formowania monolitycznego izolatora (5) z maksymalną prędkością wirowania wirówki (4), aż do wypełnienia form (1), a po wypełnieniu form (1) kompozycję betonu polimerowego utwardza się w formach (1) pod ciśnieniem 0,1-0,5 MPa, w atmosferze gazu obojętnego przez 2-4 godziny, następnie uformowany z betonu polimerowego monolityczny izolator (5) wyjmuje się z formy (1) i kondycjonuje w temperaturze 90-100°C przez 3-5 godzin.
2. 2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że proces promieniowego formowania wirowego prowadzi się na wirówce (4) z zadaną przez silnik z falownikiem, prędkością wirowania z zakresu 700-1400 obr./min.
3. 3. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie promieniowego formowania wirowego napełnia się formy (1), odpowietrza kompozycję betonu polimerowego i zagęszcza ją.
4. 4. Urządzenie do wytwarzania monolitycznych izolatorów, znamienne tym, że ma cylindryczną wirówkę (4) podłączoną do silnika z falownikiem, w której osadzona jest rozłącznie co najmniej jedna metalowa, dwudzielna forma (1) skręcona z segmentów (8), przy czym formy (1) rozmieszczone są symetrycznie wzdłuż promieni cylindrycznej wirówki (4) i połączone z promieniście usytuowanymi przewodami (7) łączącymi formy (1) z grawitacyjnym dozownikiem (3).
5. 5. Urządzenie, według zastrz. 4, znamienne tym, że grawitacyjny dozownik (3) ma kształt odwróconego lejka o wysokości części stożkowej równej promieniowi podstawy R, o wysokości części cylindrycznej 2R, o średnicy otworu zasypowego wynoszącej R, przy czym przy podstawie dozownika (3) zamocowane są przewody (7), których średnica wewnętrzna jest równa 0,2 R.
6. 6. Urządzenie, według zastrz. 4, znamienne tym, że forma (1) skręcona jest z co najmniej dwóch par segmentów (8).