Beschreibung
Glimmerverstärkte Isolation
Die Erfindung betrifft einen glimmerverstärkten Isolierschlauch zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindungen.
Elektrische Kontaktverbindungen von elektrischen Betriebsmitteln, z. B zwischen Spulen elektrischer Maschinen oder Trans- formatoren sind insbesondere bei Nennspannungen über 1 KV elektrisch gegeneinander und gegen Erdpotential ausreichend zu isolieren. Dabei folgt, insbesondere bei elektrischen Betriebsmitteln im Nennspannungsbereich ab 1 KV eine Isolation der Kontaktverbindungen durch manuelle Umwicklung mit Glim- merbändern.
Bei geringeren Nennspannungen, also kleiner 1 KV erfolgt die Isolation in einer Vielzahl der Fälle durch an sich bekannte Isolierschlauche .
Bei höheren Spannungen werden aber erhöhte Anforderungen an die elektrische Festigkeit und Teilentladungsbeständigkeit der Isolation bei gleichzeitig geringer Wandstärke gestellt. Diese Anforderung kann durch unverstärkte lackierte oder extrudierte Isolierschläuche nur unzureichend erfüllt werden.
Durch manuelle Umwicklungen von Glimmerbändern auf Kontaktverbindungen besteht auch die Gefahr, dass die Lagen der Glimmerbänder bei der Montage verschoben werden und dadurch letztendlich in ihrer elektrischen Festigkeit im Betrieb dieser elektrischen Betriebsmittel reduziert werden.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann die manuelle Umwicklung auch erst nach der endgültigen Formgebung der Kontaktverbin- düngen erfolgen.
Aus der US 2 772 696 ist ein glimmerhaltiger Schlauch bekannt, der aufwändig durch flüssige Komponenten und Imprägnierung bzw. Teilaushärtung hergestellt wird.
Aus der JP 1160339 A2 ist ein glimmerhaltiger Schlauch bekannt, der mehrere Lagen aufweist, wobei die innere Lage aus glimmerhaltigen Bändern besteht und sich eine Harzbeschich- tung anschließt, die von einem Schrumpfschlauch umgeben ist.
Um dabei jeweils eine glimmerhaltige Isolation zu schaffen sind äußerst aufwändige Herstellverfahren anzuwenden, die dabei entstehenden Produkte weisen, um die erforderliche Isolationsfestigkeit zu erhalten dementsprechende Wandstärken des Schlauchs auf. Dies führt insbesondere bei höheren Nennspan- nungen (größer IKV) zu fertigungstechnischen Problemen. Die Schläuche weisen einen sehr eingeschränkten Flexibilität und damit einen sehr eingeschränkten Biegeradius auf.
Ausgehend davon liegt die Aufgabe der Erfindung zugrunde, für Kontaktverbindungen insbesondere für elektrische Betriebsmittel mit Nennspannungen über 1 KV Isolationen zu schaffen, die einfach herzustellen sind und geringe Wanddicken aufweisen. Des Weiteren soll die Isolation flexibel sein, damit dementsprechende Kontaktverbindungen auch mit ausreichender elek- trischer Festigkeit isoliert werden können.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen glimmerverstärkten Isolierschlauch zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindungen mit einem Trägerschlauch, der ein ein- oder mehrlagig umsponnenes Glimmerband aufweist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt aber auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines glimmerverstärkten Isolier- schlauchs gekennzeichnet durch folgende Schritte: - ein Trägerschlauch wird durch Druckluft und/oder einen Dorn auf einen gewünschten Innendurchmesser aufgeweitet, - ein Glimmerband wird um den in diesem Zustand befindlichen
Trägerschlauch umsponnen,
- dabei ist die Überlappung und/oder die Anzahl der Lagen des Glimmerbandes einstellbar.
Diese erfindungsgemaße glimmerverstarkte Isolierung zeichnet sich durch einen geschichteten Aufbau aus, der erfindungsge- maß durch einen Tragerschlauch und darauf befindlichen Glimmerwerkstoffen gekennzeichnet ist. Durch ein- oder mehrlagige Schichten einer Glimmerbandage mit einstellbarer Überlappung kann die elektrische Festigkeit bzw. die Teilentladungsbe- standigkeit den jeweiligen Spannungserfordernissen angepasst werden. Das sind sowohl die Nennspannungsbeanspruchungen, als auch die zu erwarteten Uberspannungseffekte bei Umrichterbetrieb von elektrischen Maschinen oder aufgrund von Überspannungen aufgrund von Netzanomalien, wie z.B. Blitzeinschlag oder Wanderwelleneffekte auf elektrischen Leitungen und Kabeln .
Der geschichtete Aufbau kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Gewebeschlauch, der geflochten, gestrickt oder ge- klöppelt ausgeführt ist, mit einer Beschichtung aus Glimmerband umsponnen ist. Des Weiteren sind ebenfalls durchgehende also einstuckige Schlauche mit einer Beschichtung aus PU, Ac- rylat oder Silikon mit einem Glimmerband umspinnbar, um einen glimmerverstarkten Isolierschlauch zur Isolation von elektri- sehen Kontaktverbindungen zu erhalten.
Glimmer ist ein anorganischer Isolierstoff und hat vergleichsweise sehr gute elektrische Isolations- und Warmeei- genschaften. Außerdem eine sehr gute Kriechstrom- und Durch- Schlagsfestigkeit. Die Elektrizitatskonstante εr liegt zwischen 5 und 8.
Ein Glimmerband weist kleine Glimmerstucke auf, die mit einem Bindemittel verklebt und unter Wärmeeinwirkung gepresst wer- den. Die Dichte der Glimmerstucke beeinflusst direkt die elektrischen Isolationseigenschaffen .
Vorteilhafterweise weist dieses poröse Glimmerband einen Beschleuniger auf, der dadurch die Aushärtung des Tränkharzes im Trägerschlauch begünstigt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der glimmerverstärkte Isolierschlauch mit einem mechanischen Schutz aus einem Fasergeflecht, das eine Glas- oder Kunststofffaser sein kann, versehen.
Der erfindungsgemäße glimmerverstärkte Isolierschlauch wird in einer bevorzugten Ausführungsform durch folgende Schritte hergestellt: durch Druckluft und/oder durch einen Dorn wird der Trägerschlauch auf den gewünschten Innendurchmesser gebracht, und in diesem Zustand mit einem Glimmerband umspon- nen.
Vorteilhafterweise können diese beiden bzw. drei Arbeitsvorgänge, Herstellen des Trägerschlauchs mit anschließendem Umspinnen des Glimmerbandes und ggf. Aufbringen eines mechani- sehen Schutzschlauches oder Schutzgeflechts durch eine Vorrichtung bzw. einen Arbeitsvorgang durchgeführt werden.
Der Glimmeranteil erhöht die elektrische Festigkeit und die Teilentladungsbeständigkeit der Isolierung auch bei geringer Wandstärke als bei unverstärkten lackierten oder extrudierten IsolierSchläuchen .
Die mechanische Festigkeit und Flexibilität gegenüber herkömmlichen gerollten Glimmerbandröllchen oder -röhrchen wird z.B. durch die Gewebeverstärkung des Trägerschlauchs wesentlich erhöht. Diese verhindert darüber hinaus eine Verschiebung der Lagen des Glimmerbandes insbesondere bei der Montage anderer Teile, so dass die elektrische Festigkeit des elektrischen Betriebsmittels gewährleistet werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Isolierung sind auch Kontaktierungen im Nennspannungsbereich über 1 KV in einfacher Art und Weise gegenüber Teilentladungen resistent zu gestalten.
Dabei werden diese nunmehr gebildeten Schlauche bei den jeweiligen elektrischen Betriebsmitteln, wie elektrische Maschinen, Umrichter, oder Transformatoren über die jeweilige zu isolierende Stelle geschoben, ohne die Befürchtung haben zu müssen, dass sich die vorhandenen Lagen der Isolation in ihrer Position verandern.
Die Isolation wird somit vor der endgültigen Formgebung der Kontaktverbindung aufgebracht und halt den mechanischen Bean- spruchungen bei dieser Formgebung stand.
Auch die Herstellung von elektrischen Maschinen vereinfacht sich erheblich, da im Herstellungsprozess, die vorgefertigten erfindungsgemaßen flexiblen Isolierschlauche einfach über die zu isolierenden Kontaktverbindungen geschoben werden und mit der gesamten elektrischen Maschine anschließend imprägniert werden .
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteranspruche werden im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausfuhrungsbeispiels naher erläutert.
Die Figur zeigt einen Abschnitt eines erfindungsgemaßen Iso- lationsschlauches 1, dessen Basis ein geflochtener Glasschlauch bildet, der als Tragerschlauch 2 ausgebildet ist. Dieser geflochtene Glasschlauch 2 ist von einem Mantel 3 aus beispielsweise LSR (Liquid-Silicon-Rubber) umgeben. Dieser Mantel 3 ist beispielsweise aus flussigem Silikonkautschuk aufgebaut. Diese Anordnung ist nunmehr von einem Glimmerband 4 umgeben, das durch eine vorgegebene Lagenzahl und/oder einer vorgebbaren Überlappung der einzelnen Lagen eine Glimmerschicht definierter Schichtdicke ergibt. Die jeweiligen Glim- merbander 4 weisen vorteilhafterweise eine jeweils definier- ten Schichtdicke und/oder Lagenbreite auf.
Als mechanischer Schutz eignet sich insbesondere eine PET (Poly-Ethylen-Terrespalat) -Fasergeflecht 5.
Die Herstellung erfolgt in einer dementsprechend ausgestalteten Vorrichtung, die die einzelnen Schichten definiert aufbringen können. Vorteilhafterweise werden die Fertigungsschritte in einer Vorrichtung durchgeführt. Dabei wird einge- flochtener gestrickter oder geklöppelter Tragerschlauch 2 aus Glas- oder Kunstfasern z.B. durch Druckluft auf den gewünschten Innendurchmesser gebracht.
Alternativ dazu kann der Tragerschlauch 2 auch auf einen dem- entsprechend dimensionierten Dorn aufgebracht werden.
In einer weiteren Ausfuhrungsform wird der Tragerschlauch 2 vor dem nächsten Verfahrensschritt mit einem Mantel 3 aus PU, Acrylat oder Silikon versehen.
In diesem Zustand wird nunmehr der Tragerschlauch 2 mit dem Glimmerband 4 umsponnen. Das Glimmerband 4 ist porös und enthalt vorteilhafterweise einen Beschleuniger, um dadurch die Aushärtung eines Trankharzes im Tragerschlauch 2 zu begunsti- gen.
Durch die Überlappung des Glimmerbandes 4 bei der Umspinnung wird in vorgebbarer Weise der Glimmeranteil des Trager- schlauchs 2 abschnittsweise variiert und damit eingestellt werden.
Als mechanischer Schutz wird in vorteilhafterweise der glim- merbandumsponnene Tragerschlauch 2 mit einem Fasergeflecht 5 aus Glas- oder Kunststofffasern versehen.
Der Glimmeranteil erhöht die elektrischen Festigkeit und die Teilladungsbestandigkeit des Isoliersachlauchs 1 bei gegenüber lackierten oder extrudierten vergleichsweise geringer Wandstarke .
Die mechanische Festigkeit und Flexibilität gegenüber herkömmlichen gerollten Glimmerbandrollchen oder -rohrchen wird
u.a. durch die Gewebeverstärkung des Trägerschlauchs 2 im Vergleich zu anderen Isolierschläuchen wesentlich erhöht.
Dies verhindert darüber hinaus eine Verschiebung der Lagen des Glimmerbandes 4 insbesondere bei der Montage anderer Teile des elektrischen Betriebsmittels, so dass die elektrische Festigkeit des elektrischen Betriebsmittels z.B. einer elektrischen Maschine gewährleistet werden kann.
Der erfindungsgemäße glimmerverstärkte Isolierschlauch 1 weist zumindest einen von einem Glimmerband 4 umsponnenen Trägerschlauch 2 auf. In weiteren Ausführungsformen sind eine Mantel 3 und/oder ein Fasergeflecht 5 vorgesehen.