WO2003081610A1 - Elektrische isolatoren und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Elektrische isolatoren und verfahren zu deren herstellung Download PDF

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WO2003081610A1
WO2003081610A1 PCT/EP2002/003274 EP0203274W WO03081610A1 WO 2003081610 A1 WO2003081610 A1 WO 2003081610A1 EP 0203274 W EP0203274 W EP 0203274W WO 03081610 A1 WO03081610 A1 WO 03081610A1
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WO
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core rod
head
elastomer
contour
insulator
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PCT/EP2002/003274
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English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Peter
Frank Schmuck
Original Assignee
Sefag Ag
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Classifications

    • 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
    • H01B17/20—Pin insulators

Definitions

  • the invention relates to electrical insulators, and in particular to so-called.
  • Composite insulators which have a core rod, a covering of the core rod and one or more shields, the core rod covering and the shields being made of elastomer.
  • the invention also relates to methods for producing such insulators.
  • FIG. 3 shows such an isolator 1 01 of the prior art, as is currently being used widely.
  • This isolator is a so-called post isolator, which is mainly - but not necessarily - installed upright.
  • it has an insulating core rod 102, usually made of glass fiber reinforced hard plastic, onto which an elastomer sheath 1 03 with shields 104, also made of elastomer material, is molded.
  • the elastomer material is e.g. around a silicone rubber.
  • the insulator 1 01 has an insulator mounting part 1 05, e.g. a foot fitting for attaching the insulator to a high voltage pylon.
  • the insulator 101 has a head fitting 106, which is used to attach a conductor to this end of the insulator.
  • the head fitting 106 generally has a transverse groove 107 running on the upper side of the head fitting across its diameter, and a further circumferential groove 108 running laterally around the head fitting.
  • the conductor to be fastened can either be inserted into the transverse groove 107 or the circumferential groove 108 and e.g. are attached to the insulator 101 by a winding formed in the circumferential groove 108.
  • the head fitting is manufactured as a separate metal part and is attached to the head end of the core rod 102 in the manufacture of the insulator before or after the elastomer sheath 1 03 and the shields 104 have been molded on.
  • EP 0 430 1 35 A1 it was proposed in EP 0 430 1 35 A1 to manufacture the head of the insulator from plastic.
  • An isolator according to this proposal is shown in Fig. 4 for illustration. Namely, a rigid head part 109 is prefabricated from a thermosetting resin as a separate part and fastened on the core rod 1 02. The core rod 102 with the attached rigid head 109 is then covered with a layer 1 1 1 of elastomeric material with a substantially constant density, which can obviously be the same material as that used for the core rod covering and the screens. According to this knowledge, the proposal according to EP 0 430 1 35 A1 has not been widely used in practice.
  • the present invention provides, in a first aspect, an electrical insulator comprising: a core rod, an insulator mounting portion at one end of the insulator, a head for attaching a conductor to the other end of the insulator, and an elastomeric sheath of the core rod, which one or has several screens.
  • the insulator is characterized in that the head is molded from elastomer and molded directly onto the core rod.
  • the invention provides an electrical insulator comprising: a core rod, an insulator mounting part at one end of the insulator, a head for attaching a conductor to the other end of the insulator, and an elastomer sheath of the core rod, which one or more Has umbrellas.
  • the insulator is characterized in that the core rod has a head contour which is produced in one piece with the core rod, and an elastomer coating is applied to the head contour of the core rod.
  • the invention also provides corresponding methods for producing electrical insulators, namely a method in which an elastomer sheath is molded onto a prefabricated core rod and one or more elastomer shields are molded or attached.
  • the method is characterized in that a head of the insulator for attaching an elastomer conductor is molded and molded directly onto the core rod.
  • the invention finally provides a method for producing an electrical insulator, an elastomer sheath being molded onto a core rod and one or more elastomer shields being molded or attached.
  • the procedure is thereby characterized in that a head contour is formed in the manufacture of the core rod at the head end, and an elastomer coating is applied to this head contour in the later application of elastomer to the core rod thus produced in one piece with the head contour.
  • Figure 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of a post insulator.
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of a second embodiment of a
  • FIG. 3 shows a side view of a post insulator customary in the prior art with a metal head fitting
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of a post insulator proposed in the prior art with a head which is formed by a prefabricated molded plastic part covered with an elastomer.
  • FIG. 1 shows a first, particularly preferred embodiment of an electrical insulator 1.
  • the preferred insulators are preferably designed as insulators for the high voltage range (above 1 kV), but can also only be designed for low voltage (below 1 kV, e.g. 220V / 380V).
  • a “conductor” is understood to mean an electrical conductor suitable for high voltage or low voltage, in particular an insulated cable or a non-insulated conductor cable.
  • the core rod is a structure which extends in the longitudinal direction inside the insulator and which gives the insulator, which is otherwise essentially made of elastomer, strength against tension, pressure, bending and torsion.
  • the material used for the core rod is for example wise around a glass fiber reinforced thermoset.
  • the core rod can be constructed massively from such a thermosetting plastic, but it can also have the shape of a tube made from such a thermosetting plastic, which can be filled (eg foamed) or free in the internal cross section.
  • the core rod preferably has a cylindrical shape, with “cylindrical” being understood to mean any shape whose cross section is the same over the entire longitudinal extent. In this sense, for example, a rod with a square cross section is cylindrical.
  • Cylindrical is only preferably understood to mean a circular cylindrical shape.
  • the core rod is cylindrical, but in the embodiment according to FIG. 2 it is non-cylindrical, since in the latter it has a head contour in the head region.
  • the term "elastomer” is also understood here in a broad sense, which includes not only substances in the rubber-elastic state, but also those in the hard rubber-like state.
  • the elastomer is selected, for example, from the hot or cold vulcanizable elastomers (e.g. EPDM, silicone) or the thermoplastic elastomers. It is preferably a silicone rubber vulcanizate, preferably vulcanized by hot crosslinking. It is particularly advantageously a silicone rubber vulcanizate with methyl and vinyl groups on the polymer chain (VMQ according to ISO 1 629) or a poly-dimethyl / vinyl-methyl-siloxane. The latter material has excellent surface properties with regard to dirt repellency and therefore ensures low leakage current losses for years without cleaning the surface. Corresponding isolators are particularly advantageous for use in tunnels and in a dirty atmosphere.
  • an elastomer body or an elastomer layer is molded directly onto the core rod, ie, unlike in the publication EP 0 430 1 35 A1 mentioned at the beginning, between the elastomer body forming the outer surface of the head and the core rod does not dictate the contour of the head , prefabricated intermediate part is arranged.
  • the contour of the head is determined solely by the elastomer body representing the head formed, the core rod itself is cylindrical, so it has no thickening or surface with grooves corresponding to the head shape.
  • the core rod is not cylindrical, but instead has a contour at its head end that essentially corresponds to the outer contour of the head.
  • an elastomer covering with an essentially constant thickness is applied to this contour.
  • the isolators and their individual parts are preferably of essentially symmetrical design about the longitudinal axis (apart from, for example, a transverse groove on the isolator head), but non-rotationally symmetrical designs are also possible, e.g. those with a substantially square cross section.
  • both the head and the core rod covering and the shields are made from the same elastomer material.
  • the composite insulators are preferably manufactured using one of the following three manufacturing processes:
  • the core rod sheath, the elastomer head or the elastomer sheath of the head contour of the core rod and the screens are sprayed onto the bare core rod in one operation.
  • An injection mold is used for this, which corresponds to the outer contour of the coated core rod, the insulator head and the shields.
  • the core rod is inserted into this mold before the injection process, and then, for example, high-temperature crosslinking silicone rubber is injected into the mold.
  • the mold is then heated so that the silicone rubber vulcanizes.
  • crosslinking can take place, for example, through the action of air, light or radiation.
  • the elastomer sheathing of the core rod is first extruded around the core rod in a type of extrusion process. This is generally suitable only for cylindrical core rods.
  • the elastomer head - which is prefabricated in this method variant - and the possibly prefabricated shields are shrunk or glued on by shrinking or gluing to the casing or to the core rod.
  • the corresponding parts can also (not prefabricated) be molded onto the sheathing or the core rod.
  • a third method variant is based on a development of the above-mentioned extrusion method, which was proposed in DE 199 44 513 B1, the disclosure of which is to be incorporated into the present description by reference.
  • This is a section-wise continuous extrusion process in which the extrusion nozzle of the extruder is closed with a suitable half-mold for injecting or pressing the elastomer head and the shields, and the feed of the core rod is stopped until the mold cavity is filled with plastic is. After sufficient vulcanization (for example by heating the mold), the half-mold is removed and the feed of the core rod is continued in order to now extrude a cylindrical section of the core rod sheath to the next screen to be cast. To inject or press the elastomer head, a half-shape corresponding to the shape of the head is placed, and for casting a screen, a half-shape corresponding to the shape of the screen is placed in front of the extrusion die.
  • the head is thus formed in one piece with the covering and the screens.
  • Those embodiments are particularly preferred in which the head is injected with the covering and, if appropriate, the screens in one operation. As stated above, this involves in particular the extrusion coating of the bare core rod in a mold and the quasi-continuous extrusion process mentioned.
  • FIG. 1 a particularly preferred embodiment is described in more detail.
  • the electrical insulator 1 shown in FIG. 1 is a post insulator for high voltage (here for 27 kV voltage), which is primarily installed upright, but can also be used, for example, in a horizontal or downward-hanging arrangement.
  • the insulator 1 has a tensile, compressive, bending and torsion-resistant insulating core rod 2 made of glass fiber reinforced thermoset.
  • the core rod 2 has the shape of a solid cylinder; in other (not shown) embodiments, on the other hand, it has the shape of a cylindrical tube with an open or, for example, foam filled internal cross section.
  • the core rod 2 is cylindrical in this embodiment, ie its cross section is the same over the entire length of the core rod.
  • the insulator 1 has an insulator fastening part 5, here a foot fitting.
  • a foot fitting This is formed by a sleeve attachment which, on the one hand, comprises a sleeve part 11 with a tubular cross section and, on the other hand, an adjoining fastening bolt receiving part 1 2.
  • the inner diameter of the sleeve part 1 1 corresponds approximately to the outer diameter of the core rod 2.
  • the sleeve attachment is pushed onto the lower end of the core rod 2 with the sleeve part 1 1.
  • a fastening bolt 10 is anchored in the receiving part 1 2, for example with the aid of a thread.
  • the foot fitting 5 is used to attach the insulator 1, for example to a high-voltage pylon.
  • the insulator has a head 6, which is used to attach a conductor to this end of the insulator 1.
  • the head 6 has a transverse groove 7 running on its upper side over its diameter, and a further circumferential groove 8 running laterally around the head.
  • the conductor to be fastened can either be inserted into the transverse groove 7 or the circumferential groove 8 and, for example, by one in the circumferential groove 8 guided winding (eg from a fastening wire) can be attached to the insulator 1.
  • the outer contour of the insulator 1 (including the head 6) and the core rod 2 are essentially rotationally symmetrical.
  • the elastomer head 6 sits directly on the head-side end of the core rod 2, ie without the interposition of a molded part or the like. Since in this, particularly preferred embodiment, the core rod 2 is cylindrical, ie it does not have a shape corresponding to the head contour, the head contour formation is based alone on a corresponding shape of the elastomer head 6.
  • the inventors have recognized that the elastomers usually used for the formation of the core rod sheath and the shields are sufficiently strong to be able to completely mold the large mechanical load-transmitting head 6 with cylindrical core rod 2 from elastomer , To achieve the dimensional stability mentioned, it has moreover proven advantageous to dimension and shape the core rod 2 and the head 6 in such a way that the material thickness of the head 6 on the core rod is relatively small.
  • the material thickness from the lowest point of the circumferential groove 8 to the surface of the core rod 2 is less than 1/3 of the core rod diameter, and accordingly the material thickness below the lowest point of the transverse groove 7 to the upper cover surface of the core rod 2 is less than 1 / 4 of the diameter of the core rod 2.
  • the core rod 2 and - in the lower region of the insulator 1 - the outer surface of the sleeve attachment are surrounded by a covering 3 made of elastomer material.
  • the covering 3 forms screens 4 at regular intervals, likewise made of elastomer material, which serve to extend the creepage distance.
  • the screens 4 can - as shown in Fig. 1 - different diameters, e.g. in alternating order. To further extend the creepage distance, the screens 4 can e.g. be grooved on the underside.
  • the elastomer head 6, the sheath 3 and the screens 4 are made in one piece in one operation, thus forming a closed and homogeneous elastomer surface over the entire insulator 1 (except, of course, the lower area of the foot fitting 5).
  • 1 is preferably produced according to the first method variant mentioned above as follows: first, the sleeve attachment with the sleeve part 11 is attached to one end of the prefabricated core rod 2, for example shrunk on or glued on. The core rod 2 together with the sleeve attachment is then placed in an injection mold, the mold cavity of which corresponds to the desired outer contour of the insulator 1, that is to say the contour of the head 6, the sheathing 3 and the screens 4.
  • the core rod 2 can be clamped on one side on the sleeve attachment in the injection mold; alternatively, double-sided clamping or support along the core rod is possible.
  • thermosetting silicone rubber for example, is then injected into the mold until the entire mold cavity is filled. Since after the injection of the rubber (or already a large part of it, for example 99%), the core rod 2 is fixed in the mold, the clamps or supports can now be withdrawn from the core rod 2 like a slide. With a complete spraying out, an all-round covering of the core rod 2 can now be achieved - apart from the lower end of the sleeve attachment. The silicone rubber is then vulcanized by heating it through the mold. The molding is finally removed from the mold. 2 shows another embodiment of an electrical insulator 1.
  • the core rod 2 is non-cylindrical
  • the insulator (nevertheless, rotationally symmetrical about the longitudinal axis of the insulator). In fact, it has a contour at its head end that corresponds to the head contour to be achieved in the finished product. This is a toroidal thickening which forms a circumferential groove 8 and has a transverse groove 7 on the top. The dimensions of this head contour are smaller by the thickness of an elastomer layer to be applied than the head dimensions to be achieved in the finished product.
  • the head contour is in one piece with the cylindrical part of the core rod 2, it consists of the same material as this (for example a long-fiber thermoset mixture) and is produced in one operation with these.
  • the core rod (including the non-cylindrical part with the head contour) is produced by spraying or pressing a corresponding injection mold with the long-fiber thermosetting resin mixture and then curing the molding.
  • the head 6 is formed by an elastomer layer 11 of essentially constant thickness and the underlying head contour of the core rod 2.
  • the thickness of this elastomer layer 11 in the head region is advantageously greater than the thickness of the core rod covering 3 in the region between the shields 4, and preferably by at least 1.5 times.
  • the described embodiments provide isolators that are simpler and less expensive to produce than known isolators of a corresponding design.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Isolator umfassend: einen Kernstab (2), einen Isolatorbefestigungsteil (5) an einem Ende des Isolators (1), einen Kopf (6) für die Befestigung eines Leiters am anderen Ende des Isolators (1), eine Elastomerumhüllung (3) des Kernstabs (2), welche einen oder mehrere Schirme (4) aufweist. Gemäss einem Aspekt ist der Kopf (6) aus Elastomer geformt und direkt auf den Kernstab (2) aufgeformt. Gemäss einem anderen Aspekt weist der Kernstab (2) eine Kopfkontur auf, die einstückig mit dem Kernstab (2) hergestellt ist, und auf der Kopfkontur des Kernstabs (2) ist eine Elastomerumhüllung (11) aufgebracht. Die Erfindung ist auch auf Verfahren zur Herstellung solcher Isolatoren gerichtet.

Description

Elektrische Isolatoren und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft elektrische Isolatoren, und insbesondere sog . Verbundisolatoren, welche einen Kernstab, einen Umhüllung des Kernstabs und einen oder mehrere Schirme aufweisen, wobei die Kernstabumhüllung und die Schirme aus Elastomer gefertigt sind. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung solcher Isolatoren.
Fig. 3 zeigt zur Veranschaulichung einen derartigen Isolator 1 01 des Standes der Technik, wie er derzeit verbreitet eingesetzt wird. Bei diesem Isolator handelt es sich um einen sog. Stützisolator, der hauptsächlich - aber nicht zwingend - stehend montiert wird. Hierzu weist er einen isolierenden Kernstab 102, meist aus glasfaserverstärktem Hartkunststoff auf, auf den eine Elastomerumhüllung 1 03 mit Schirmen 104, ebenfalls aus Elastomermaterial, aufgeformt ist. Bei dem Elastomermaterial handelt es sich z.B. um einen Silikonkautschuk. An einem Ende weist der Isolator 1 01 einen Isolatorbefestigungsteil 1 05 auf, z.B. eine Fußarmatur zur Befestigung des Isolators an einen Hochspannungsmast. Am anderen Ende weist der Isolator 101 eine Kopfarmatur 1 06 auf, welche der Befestigung eines Leiters an diesem Ende des Isolators dient. Die Kopfarmatur 106 hat in der Regel eine, auf der Ober- seite der Kopfarmatur über deren Durchmesser verlaufende Querrille 107, sowie eine weitere, seitlich um die Kopfarmatur herumlaufende Umfangsrille 108. Der zu befestigende Leiter kann entweder in die Querrille 107 oder die Umfangsrille 108 eingelegt und z.B. durch eine in der Umfangsrille 108 ausgeführte Wicklung am Isolator 101 befestigt werden. Die Kopfarmatur wird als separates Metallteil gefertigt und bei der Herstellung des Isolators vor oder nach dem Aufformen der Elastomerumhüllung 1 03 und der Schirme 104 am Kopfende des Kernstabs 102 angebracht.
In der Druckschrift EP 0 430 1 35 A1 wurde demgegenüber vorgeschlagen, den Kopf des Isolators aus Kunststoff zu fertigen. Ein Isolator gemäß diesem Vorschlag ist zur Veranschaulichung in Fig. 4 gezeigt. Und zwar wird hier ein starres Kopfteil 109 aus einem wärmehärtbaren Harz als separates Teil vorgefertigt und auf dem Kernstab 1 02 befestigt. Der Kernstab 102 mit dem aufgesetzten starren Kopf 109 wird dann mit einer Schicht 1 1 1 aus Elastomermaterial mit im wesentlichen konstanter Dichte überzogen, bei dem es sich offenbar um das gleiche Material wie das für die Kernstabumhüllung und die Schirme verwendete handeln kann. Nach diesseitiger Kenntnis hat der Vorschlag gemäß EP 0 430 1 35 A1 keine größere Verbreitung in der Praxis gefunden.
Die vorliegende Erfindung stellt gemäß einem ersten Aspekt einen elektrischen Isolator bereit, der folgendes umfaßt: einen Kernstab, einen Isolatorbefestigungsteil an einem Ende des Isolators, einen Kopf für die Befestigung eines Leiters am anderen Ende des Isolators, und eine Elastomerumhüllung des Kernstabs, welche einen oder mehrere Schirme aufweist. Der Isolator ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf aus Elastomer geformt und direkt auf den Kernstab aufgeformt ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung einen elektrischen Isolator bereit, der folgendes umfaßt: einen Kernstab, einen Isolatorbefestigungsteil an einem Ende des Isolators, einen Kopf für die Befestigung eines Leiters am anderen Ende des Isolators, und eine Elastomerumhüllung des Kernstabs, welche einen oder mehrere Schirme aufweist. Der Isolator ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstab eine Kopfkontur aufweist, die ein- stückig mit dem Kernstab hergestellt ist, und auf der Kopfkontur des Kernstabs eine Elastomerumhüllung aufgebracht ist.
Die Erfindung stellt auch entsprechende Verfahren zur Herstellung von elektrischen Isolatoren bereit, und zwar zum einen ein Verfahren, bei dem auf einen vorgefertigten Kernstab eine Umhüllung aus Elastomer aufgeformt wird und ein oder mehrere Schirme aus Elastomer aufgeformt oder angebracht werden. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopf des Isolators für die Befestigung eines Leiters aus Elastomer geformt wird und direkt auf den Kernstab auf geformt wird.
Zum anderen stellt die Erfindung schließlich ein Verfahren zur Herstel- lung eines elektrischen Isolators bereit, wobei auf einen Kernstab eine Umhüllung aus Elastomer aufgeformt wird und ein oder mehrere Schirme aus Elastomer aufgeformt oder angebracht werden. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Kernstabs bei dessen Kopfende eine Kopfkontur geformt wird, und bei der späteren Elastomeraufbringung auf den so einstückig mit Kopfkontur hergestellten Kernstab auf diese Kopfkontur eine Elastomerumhüllung aufgebracht wird. Die Erfindung wird nun anhand von beispielhaften Ausführungsformen und der angefügten beispielhaften Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Stützisolators; Fig. 2 eine Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines
Stützisolators;
Fig. 3 eine Seitenansicht eines im Stand der Technik üblichen Stützisolators mit einer Kopfarmatur aus Metall;
Fig. 4 eine Querschnittansicht eines im Stand der Technik vorgeschla- genen Stützisolators mit einem Kopf, der durch ein Elastomer überzogenes, vorgefertigtes Kunststoffformteil gebildet wird.
In den Fig. 1 und 2 sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Fig. 3 und 4 wurden bereits eingangs abgehandelt.
Fig. 1 zeigt eine erste, besonders bevorzugte Ausführungsform eines elektrischen Isolators 1 . Bevor dieser anhand der Fig. 1 näher erläutert wird, folgen zunächst einige Anmerkungen zu den bevorzugten Ausführungsformen.
Die bevorzugten Isolatoren sind vorzugsweise als Isolatoren für den Hochspannungsbereich (oberhalb 1 kV) ausgebildet, können aber auch nur für Niederspannung (unterhalb 1 kV, z.B. 220V/380V) ausgebildet sein. Im vorliegenden Text wird unter einem "Leiter" ein für Hochspannung bzw. Niederspannung geeigneter elektrischer Leiter verstanden, insbesondere ein isoliertes Kabel oder ein nicht-isoliertes Leiterseil.
Der Kernstab ist ein sich im Innern des Isolators in Längsrichtung er- streckendes Gebilde, das dem ansonsten im wesentlichen aus Elastomer aufgebauten Isolator Festigkeit gegen Zug, Druck, Biegung und Torsion verleiht. Bei dem für den Kernstab verwendeten Werkstoff handelt es sich beispiels- weise um ein glasfaserverstärktes Duroplast. Der Kernstab kann massiv aus einem solchen Duroplast aufgebaut sein, er kann aber auch die Form eines Rohres aus einem solchen Duroplast haben, welches ausgefüllt (z.B. ausgeschäumt) oder im Innenquerschnitt frei sein kann. Vorzugsweise hat der Kernstab eine zylindrische Form, wobei hier unter "zylindrisch" jede Gestalt verstanden wird, deren Querschnitt über die gesamte Längserstreckung gleich ist. In diesem Sinne ist beispielsweise auch eine Stange mit quadratischem Querschnitt zylindrisch. Nur vorzugsweise wird unter "zylindrisch" eine kreiszylindrische Gestalt verstanden. Bei der unten näher erläuterten Ausführungs- form gemäß Fig. 1 ist der Kernstab zylindrisch ausgebildet, bei derjenigen gemäß Fig. 2 ist er jedoch nicht-zylindrisch ausgebildet, da er bei letzterer im Kopfbereich eine Kopfkontur aufweist.
Auch der Begriff "Elastomer" wird hier in einem weiten Sinn verstanden, der nicht nur Stoffe im gummielastischen Zustand, sondern auch solche im hartgummiähnlichen Zustand umfaßt. Das Elastomer wird beispielsweise ausgewählt aus den heiß- oder kaltvulkanisierbaren Elastomeren (z.B. EPDM, Silicon) oder den thermoplastischen Elastomeren. Vorzugsweise handelt es sich um ein Siliconkautschuk-Vulkanisat, vorzugsweise durch Heißvernetzung vulkanisiert. Besonders vorteilhaft handelt es sich um ein Siliconkautschuk- Vulkanisat mit Methyl- und Vinyl-Gruppen an der Polymerkette (VMQ nach ISO 1 629) bzw. ein Poly-dimethyl-/vinyl-methyl-siloxan. Letzteres Material hat hervorragende Oberflächeneigenschaften im Hinblick auf Schmutzabweisung und sichert daher auch ohne Reinigung der Oberfläche über Jahre hinweg geringe Kriechstromverluste. Entsprechende Isolatoren sind für den Einsatz in Tunnels und in verschmutzter Atmosphäre besonders vorteilhaft.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen ist ein Elastomerkörper bzw. eine Elastomerschicht direkt auf den Kernstab aufgeformt, d.h., daß anders als in der eingangs genannten Druckschrift EP 0 430 1 35 A1 zwischen dem die Außenfläche des Kopfes bildenden Elastomerkörper und dem Kernstab kein die Kontur des Kopfes vorgebendes, vorgefertigtes Zwischenteil angeordnet ist. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform (Fig. 1 ) wird die Kontur des Kopfes allein durch den den Kopf darstellenden Elastomerkörper gebildet, der Kernstab selbst ist dabei zylindrisch ausgebildet, hat also keine der Kopfform entsprechende Verdickung oder Oberfläche mit Rillen.
Gemäß einer weniger bevorzugten, aber dennoch vorteilhaften weiteren Ausführungsform (Fig. 2) ist der Kernstab nicht zylindrisch ausgeführt, son- dem weist an seinem Kopfende eine, im wesentlichen der Außenkontur des Kopfes entsprechende Kontur auf. Auf dieser Kontur ist bei dieser Ausführungsform eine Elastomerumhüllung mit im wesentlichen konstanter Dicke aufgebracht.
Vorzugsweise sind bei beiden Ausführungsformen die Isolatoren und ih- re Einzelteile im wesentlichen rofationssymmetrisch um die Längsachse ausgebildet (abgesehen z.B. von einer Querrille am Isolatorkopf), möglich sind aber auch nicht-rotationssymmetrische Ausführungen, z.B. solche mit im wesentlichen quadratischen Querschnitt.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen sind sowohl der Kopf, wie auch die Kernstabumhüllung und die Schirme aus dem gleichen Elastomermaterial gefertigt.
Die Herstellung der Verbundisolatoren erfolgt vorzugsweise nach einem der folgenden drei Herstellungsverfahren:
Bei dem ersten bevorzugten Herstellungsverfahren werden die Kern- Stabumhüllung, der Elastomerkopf bzw. die Elastomerumhüllung der Kopfkontur des Kernstabs und die Schirme in einem Arbeitsgang auf den blanken Kernstab gespritzt . Hierfür wird eine Spritzform verwendet, welche der äußeren Kontur des umhüllten Kernstabs, des Isolatorkopfes und der Schirme entspricht. In diese Form wird vor dem Spritzvorgang der Kernstab eingelegt, anschließend wird in die Form z.B. hochtemperaturvernetzender Siliconkautschuk eingespritzt. Die Form wird dann so erwärmt, daß der Siliconkautschuk ausvulkanisiert. Bei nicht heißvernetzenden Elastomeren kann die Vernetzung beispielsweise durch Einwirkung von Luft, Licht oder Strahlung erfolgen. Bei Varianten dieses Verfahrens ist es möglich, nur die Kernstabumhül- lung und den Elastomerkopf zu spritzen und die Schirme in einem gesonderten nachfolgenden Verfahrensschritt auf die Kernstabumhüllung aufzukleben, aufzuschrumpfen oder an diese anzuspritzen. Ferner ist es auch möglich, für längere Isolatoren Spritzformen vorzusehen, welche nur Teillängen entsprechen, und diese Teillängen nacheinander zu spritzen.
Bei dem zweiten bevorzugten Herstellungsverfahren wird zunächst die Elastomerumhüllung des Kernstabs in einer Art Strangpreßverfahren um den Kernstab extrudiert. Dies eignet sich i.a. nur für zylindrische Kernstäbe. In einem nachfolgenden Schritt werden der - bei dieser Verfahrensvariante vorgefertigte - Elastomerkopf und die ggf. vorgefertigten Schirme durch Aufschrumpfen oder Ankleben an der Ummantelung oder auf dem Kernstab aufgeschrumpft oder aufgeklebt. Die entsprechenden Teile können auch (nicht vorgefertigt) an die Ummantelung oder den Kernstab angespritzt werden.
Eine dritte Verfahrensvariante beruht auf einer Weiterbildung des oben genannten Extrusionsverfahrens, welche in der DE 199 44 513 B1 vorgeschlagen wurde, deren Offenbarung durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen sein soll. Hierbei handelt es sich um ein ab- schnittsweise kontinuierliches Extrusionsverfahren, bei dem zum Spritzen bzw. Pressen des Elastomerkopfes und der Schirme die Extrusionsdüse des Extruders mit einer jeweils geeigneten Halbform geschlossen wird und der Vorschub des Kernstabes solange angehalten wird, bis der Formhohlraum mit Kunststoff ausgefüllt ist. Nach einer ausreichenden Anvulkanisierung (etwa durch Beheizen der Form) wird die Halbform entfernt und der Vorschub des Kernstabes fortgesetzt, um nun einen zylindrischen Abschnitt der Kernstabumhüllung bis zum nächsten zu gießenden Schirm zu extrudieren. Zum Spritzen bzw. Pressen des Elastomerkopfs wird eine der Kopfform entsprechende Halbform, und zum Gießen eines Schirmes wird eine der Schirmform entsprechende Halbform vor die Extrusionsdüse gebracht.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen ist somit der Kopf einstückig mit der Umhüllung und den Schirmen geformt. Besonders bevorzugt sind diejenigen Ausführungsformen, bei welchen der Kopf in einem Arbeitsgang mit der Umhüllung und ggf. den Schirmen gespritzt wird. Hierbei handelt es sich, wie oben ausgeführt wurde, insbesondere um das Umspritzen des blanken Kernstabes in einer Form und das genannte quasi-kontinuierliche Extrusionsverfahren. Nun zurückkehrend zu Fig. 1 , wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform näher beschrieben.
Der in Fig. 1 gezeigte elektrische Isolator 1 ist ein Stützisolator für Hochspannung (hier für 27 kV Spannung), der in erster Linie aufrecht stehend montiert wird, aber z.B. auch in waagerechter oder nach unten hängender Anordnung Verwendung finden kann. Hierzu weist der Isolator 1 einen zug-, druck-, biege- und torsionsfesten isolierenden Kernstab 2 aus glasfaserverstärktem Duroplast auf. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel hat der Kernstab 2 die Form eines massiven Zylinders, bei anderen (nicht gezeigten) Ausfüh- rungsformen hat er hingegen die Form eines zylindrischen Rohres mit freiem oder z.B. mit Schaum ausgefülltem Innenquerschnitt. Jedenfalls ist der Kernstab 2 bei dieser Ausführungsform zylindrisch, d.h. sein Querschnitt ist über die gesamte Kernstablänge gleich. An seinem (bei stehender Aufstellung) unteren Ende weist der Isolator 1 ein Isolatorbefestigungsteil 5, hier eine Fuß- armatur auf. Diese wird durch einen Hülsenaufsatz gebildet, der einerseits einen im Querschnitt rohrförmigen Hülsenteil 1 1 und andererseits einen daran anschließenden Befestigungsbolzen-Aufnahmeteil 1 2 umfaßt. Der Innendurchmesser des Hülsenteils 1 1 entspricht ungefähr dem Außendurchmesser des Kernstabs 2. Der Hülsenaufsatz ist mit dem Hülsenteil 1 1 auf das untere Ende des Kernstabs 2 aufgeschoben. Im Aufnahmeteil 1 2 ist ein Befestigungsbolzen 10 verankert, z.B. mit Hilfe eines Gewindes. Die Fußarmatur 5 dient der Befestigung des Isolators 1 , z.B. an einem Hochspannungsmast. Am anderen Ende weist der Isolator einen Kopf 6 auf, welcher dazu dient, daß ein Leiter an diesem Ende des Isolators 1 befestigt werden kann. Der Kopf 6 hat eine, auf dessen Oberseite über dessen Durchmesser verlaufende Querrille 7, sowie eine weitere, seitlich um den Kopf herumlaufende Umfangsrille 8. Der zu befestigende Leiter kann entweder in die Querrille 7 oder die Umfangsrille 8 eingelegt und beispielsweise durch eine in der Umfangsrille 8 geführte Wicklung (z.B. aus einem Befestigungsdraht) am Isolator 1 befestigt werden. Abgesehen von der Querrille 7 sind die Außenkontur des Isolators 1 (einschließlich des Kopfes 6) und der Kernstab 2 im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt. Der Elastomerkopf 6 sitzt direkt, also ohne Zwischenschaltung eines Formteilkörpers oder dergleichen, auf dem kopfseitigen Ende des Kernstabs 2. Da bei dieser, besonders bevorzugten Ausführungsform der Kernstab 2 zylindrisch ausgeführt ist, also keine der Kopfkontur entsprechende Form auf- weist, beruht die Kopfkonturbildung alleine auf einer entsprechenden Formgebung des Elastomerkopfes 6. Überraschenderweise haben die Erfinder erkannt, daß die üblicherweise für die Ausbildung der Kernstabumhüllung und die Schirme verwendeten Elastomere ausreichend fest sind, um auch den große mechanische Belastungen übertragenden Kopf 6 bei zylindrischem Kernstab 2 vollständig aus Elastomer formen zu können. Für die Erreichung der genannten Formstabilität hat es sich im übrigen als vorteilhaft erwiesen, den Kernstab 2 und den Kopf 6 so zu dimensionieren und zu formen, daß die Materialstärke des Kopfes 6 auf dem Kernstab relativ gering ist. Beispielsweise ist es vorteilhaft, wenn die Materialstärke vom tiefsten Punkt der Umfangs- rille 8 zur Oberfläche des Kernstabs 2 weniger als 1 /3 des Kernstabdurchmessers beträgt, und entsprechend die Materialstärke unter dem tiefsten Punkt der Querrille 7 zur oberen Deckfläche des Kernstabs 2 weniger als 1 /4 des Durchmessers des Kernstabs 2 beträgt.
Zwischen dem Kopf 6 und dem Fuß des Isolators 1 sind der Kernstab 2 und - im unteren Bereich des Isolators 1 - die Außenfläche des Hülsenaufsatzes mit einer Umhüllung 3 aus Elastomermaterial umgeben. Die Umhüllung 3 bildet in regelmäßigen Abständen Schirme 4, ebenfalls aus Elastomermaterial aus, welche der Kriechwegverlängerung dienen. Die Schirme 4 können - wie in Fig. 1 gezeigt - unterschiedliche Durchmesser, z.B. in alternierender Folge, aufweisen. Zur weiteren Kriechwegverlängerung können die Schirme 4 z.B. an der Unterseite gerillt ausgeführt sein.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind der Elastomerkopf 6, die Umhüllung 3 und die Schirme 4 einstückig in einem Arbeitsgang hergestellt, sie bilden somit eine über den gesamten Isolator 1 geschlossene und homogene Elastomeroberfläche (ausgenommen natürlich den unteren Bereich der Fußarmatur 5) . Die Herstellung des Isolators gemäß Fig. 1 erfolgt vorzugsweise gemäß der oben erwähnten ersten Verfahrensvariante folgendermaßen: zunächst wird der Hülsenaufsatz mit dem Hülsenteil 1 1 an einem Ende des vorgefertigten Kernstabs 2 befestigt, z.B. aufgeschrumpft oder aufgeklebt. Anschließend wird der Kernstab 2 samt Hülsenaufsatz in eine Spritzform eingelegt, deren Formhohlraum der gewünschten Außenkontur des Isolators 1 , also der Kontur des Kopfes 6, der Umhüllung 3 und der Schirme 4 entspricht. Der Kernstab 2 kann einseitig am Hülsenaufsatz in der Spritzform eingespannt werden; alternativ ist eine zweiseitige Einspannung oder eine Unterstützung längs des Kernstabes möglich. Nach dem Schließen der Spritzform wird dann z.B. wärmehärtbarer Silikonkautschuk in die Form eingespritzt, bis der gesamte Formhohlraum ausgefüllt ist. Da es nach dem Einspritzen des Kautschuks (oder bereits des größten Teils hiervon, z.B. von 99%) zu einer Art Fixierung des Kernstabs 2 in der Form kommt, können nun die Einspannungen bzw. Aufla- gen schieberartig vom Kernstab 2 zurückgezogen werden. Mit einem dann vollständigen Ausspritzen kann nun eine allseitige Umhüllung des Kernstabs 2 - abgesehen vom unteren Ende des Hülsenaufsatzes - erzielt werden. Durch Erhitzen des Silikonkautschuks durch die Form wird dieser dann vulkanisiert. Der Formung wird schließlich entformt. Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines elektrischen Isolators 1 .
Zur Vermeidung von Wiederholungen wird vollinhaltlich auf die obigen Ausführungen zu dem Isolator gemäß Fig. 1 und dem Verfahren zu dessen Herstellung verwiesen; im folgenden werden nur die Unterschiede zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ausdrücklich erwähnt. Bei dem Isolator 1 gemäß Fig. 2 ist der Kernstab 2 nicht-zylindrisch
(gleichwohl aber rotationssymmetrisch um die Isolatorlängsachse) ausgeführt. Und zwar weist er an seinem Kopfende eine Kontur auf, die der beim fertigen Produkt zur erzielenden Kopfkontur entspricht. Hierbei handelt es sich hierbei um eine torusartige Verdickung, welche eine Umfangsrille 8 ausbildet, und auf der Oberseite eine Querrille 7 aufweist. Die Abmessungen dieser Kopfkontur sind um die Dicke einer aufzubringenden Elastomerschicht geringer als die beim fertigen Produkt zu erzielenden Kopfabmessungen. Die Kopfkontur ist einstückig mit dem zylindrischen Teil des Kernstabs 2, sie besteht aus dem gleichen Material wie dieser (z.B. einer Langfaser-Duroplast-Mischung) und ist in einem Arbeitsgang mit diesen hergestellt. Beispielsweise erfolgt die Herstellung des Kernstabs (einschließlich des nichtzylindrischen Teils mit der Kopfkontur) durch Ausspritzen oder -pressen einer entsprechenden Spritzform mit der Langfaser-Duroplastharz-Mischung und anschließendes Aushärten des Formlings.
Der Kopf 6 wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 durch eine Elastomerschicht 1 1 im wesentlichen konstanter Dicke und der darunterliegen- den Kopfkontur des Kernstabs 2 gebildet. Die Dicke dieser Elastomerschicht 1 1 im Kopfbereich ist vorteilhaft größer als die Dicke der Kernstabumhüllung 3 im Bereich zwischen den Schirmen 4, und zwar vorzugsweise um wenigstens das 1 ,5-fache.
Für die Elastomeraufformung gilt für den Isolator gemäß Fig. 2 das oben zu Fig. 1 Gesagte entsprechend. Da sich die beiden Ausführungsformen nicht unbedingt in ihrer Außenkontur, sondern nur in der Form des Kernstabs 2 unterscheiden, ist es möglich, ein und dieselbe Elastomer-Spritzform zur Herstellung beider Ausführungsformen zu verwenden.
Insgesamt stellen die beschriebenen Ausführungsformen Isolatoren be- reit, die gegenüber bekannten Isolatoren entsprechender Bauart einfacher und kostengünstiger herstellbar sind.

Claims

Patentansprüche
1 . Elektrischer Isolator umfassend: einen Kernstab (2), - einen Isolatorbefestigungsteil (5) an einem Ende des Isolators ( 1 ), einen Kopf (6) für die Befestigung eines Leiters am anderen Ende des Isolators (1 ), eine Elastomerumhüllung (3) des Kernstabs (2), welche einen oder mehrere Schirme (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (6) aus Elastomer geformt und direkt auf den Kernstab (2) aufgeformt ist.
2. Elektrischer Isolator nach Anspruch 1 , bei welchem der Kopf (6) eine Außenkontur aufweist, der Kernstab (2) aber im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, und die Kontur des Kopfes (6) allein durch den Elastomerkopf gebildet wird.
3. Elektrischer Isolator umfassend: - einen Kernstab (2), einen Isolatorbefestigungsteil (5) an einem Ende des Isolators ( 1 ), einen Kopf (6) für die Befestigung eines Leiters am anderen Ende des Isolators ( 1 ), eine Elastomerumhüllung (3) des Kernstabs (2), welche einen oder mehrere Schirme
(4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstab (2) eine Kopfkontur aufweist, die einstückig mit dem
Kernstab (2) hergestellt ist, und auf der Kopfkontur des Kernstabs (2) eine Elastomerumhüllung (1 1 ) aufgebracht ist.
Elektrischer Isolator nach Anspruch 3, bei welchem die Kopfkontur des Kernstabs (2) im wesentlichen der Außenkontur des Kopfs (6) des Iso- lators ( 1 ) entspricht, und die Elastomerumhüllung ( 1 1 ) der Kopfkontur des Kernstabs (2) durch eine Schicht mit im wesentlichen konstanter Dicke gebildet ist.
5. Elektrischer Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Elastomerkopf (6) bzw. die Elastomerumhüllung (1 1 ) der Kopfkontur des Kernstabs (2) aus dem gleichen Elastomermaterial wie das Elastomermaterial der Kernstabumhüllung (3) und/oder der Schirme (4) gefertigt ist.
Elektrischer Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der Elastomerkopf
(6) bzw. die Elastomerumhüllung (1 1 ) der Kopfkontur des Kernstabs (2) einstückig mit der Kernstabumhüllung (3) und/oder der Schirme geformt (4) ist.
7. Elektrischer Isolator nach Anspruch 6, bei welchem der Elastomerkopf (6) bzw. die Elastomerumhüllung ( 1 1 ) der Kopfkontur des Kernstabs (2) in einem Arbeitsgang mit der Kernstabumhüllung (3) und/oder den Schirmen (4) gespritzt oder gepreßt ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Elektrischer Isolators (1 ), wobei auf einen vorgefertigten Kernstab (2) eine Umhüllung (3) aus Elastomer aufgeformt wird und ein oder mehrere Schirme (3) aus Elastomer aufgeformt oder angebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopf (6) des Isolators (1 ) für die Befestigung eines Leiters aus Elastomer geformt wird und direkt auf den Kernstab (2) aufgeformt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein im wesentlichen zylindrischer Kernstab (2) verwendet wird, und eine von der Zylinderform abwei- chende Außenkontur des Kopfes (6) allein durch das dem Elastomermaterial des Kopfes (6) herausgeformt wird.
1 0. Verfahren zur Herstellung eines Elektrischer Isolators (1 ), wobei auf einen Kernstab (2) eine Umhüllung (3) aus Elastomer aufgeformt wird und ein oder mehrere Schirme (4) aus Elastomer aufgeformt oder angebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Kernstabs (2) bei dessen Kopfende eine Kopfkontur geformt wird, und bei der späteren Elastomeraufbringung auf den so einstückig mit Kopfkontur hergestellten Kernstab (2) auf diese Kopfkontur eine Elastomerumhüllung ( 1 1 ) aufgebracht wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Kernstab (2) so hergestellt wird, daß er am Kopfende eine Kontur ähnlich der gewünschten Kopfkontur erhält, und wobei bei der Elastomeraufbringung auf diese Kontur eine Elastomerumhüllung (1 1 ) mit im wesentlichen konstanter Dicke aufgebracht wird.
1 2. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , wobei für den Elastomerkopf (6) bzw. die Elastomerumhüllung ( 1 1 ) der Kopfkontur des Kernstabs (2) das gleiche Elastomermaterial wie für die Kernstabumhüllung (3) und/oder die Schirme (4) verwendet wird.
1 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 2, bei welchem der Elastomerkopf (6) bzw. die Elastomerumhüllung ( 1 1 ) der Kopfkontur des Kernstabs (2) einstückig mit der Kernstabumhüllung (3) und/oder den Schirmen (4) hergestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1 3, bei welchem der Elastomerkopf (6) bzw. die Elastomerumhüllung (1 1 ) der Kopfkontur des Kernstabs (2) in einem Arbeitsgang mit der Kernstabumhüllung (3) und/oder den Schirmen (4) gespritzt oder gepreßt wird.
1 5. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Elastomerkopf (6) bzw. die Elastomerumhüllung ( 1 1 ) der Kopfkontur des Kernstabs (2) sowie die Kernstabumhüllung (3) und/oder die Schirme (4) gemeinsam in einer Form gespritzt oder gepreßt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 4, wobei der Elastomerkopf (6) bzw. die Elastomerumhüllung ( 1 1 ) der Kopfkontur des Kernstabs (2) sowie die
Kernstabumhüllung (3) und/oder die Schirme (4) in einem kontinuierlichen oder abschnittsweise kontinuierlichen strangpreßartigen Verfahren gespritzt oder gepreßt werden.
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