CH662901A5 - Verfahren zur herstellung eines elektrischen kunststoffisolators und nach dem verfahren hergestellter kunststoffisolator. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kunststoffisolators als Verbundkörper, bei dem auf einem zug- und druckfesten sowie biegesteifen zentralen Körper Regenschutzschirme aus einem Elastomer einzeln oder zu mehreren übereinanderliegend angebracht und mit dem Körper verbunden werden, und nach dem Verfahren hergestellter Kunststoffisolator.

Stützisolatoren grosser Länge und grossen Körperdurchmessers bestehen heute fast ausschliesslich aus Porzellan. Diese haben sich zwar bereits seit längerer Zeit im Betrieb gut bewährt,

jedoch ist ihre Herstellung heute noch mit Schwierigkeiten verbunden. Ausserdem hat die Intensität der Kurzschlussströme im Verlauf der Zeit zugenommen, was dazu geführt hat, dass höhere Umbruchkräfte und grössere Isolatorquerschnitte zu beherrschen sind. Diesen grösseren Querschnitten sind aber fertigungstechnisch Grenzen gesetzt, obwohl der zunehmenden Verschmutzung der Luft durch längere Kriechwege, also durch immer grössere Schirmdurchmesser entgegengewirkt wird. Wegen des grossen Gewichtes, der verlangten Biegefestigkeit und der Sprödigkeit des Porzellans sind jedoch in fertigungstechnischer Hinsicht Grenzen gesetzt. Im Einsatz stellen sie ein grosses Risiko dar, da sie durch zunehmenden Vandalismus, z.B. durch Be-schuss, und auch durch innere Explosion bersten und durch die Splitterwirkung Folgeschäden bewirken können.

Diese vorstehend erwähnten Probleme haben dazu geführt, dass vermehrt Kunststoff- und Kunststoffverbund-Isolatoren eingesetzt werden. Hierbei ist ausschlaggebend, dass solche Isolatoren weniger schlagempfindlich sind und daher weniger zum Absturz infolge Bruch neigen. Nachdem verhältnismässig kriechstromfeste Kunststoffe erhältlich sind, können durch Anwendung entsprechender Fertigungsmethoden Isolatoren gröss-ter elektrischer Festigkeit hergestellt werden, die mit den bekannten Porzellanisolatoren bezüglich ihrer Zuverlässigkeit vergleichbar sind. Solche vor allem als Verbundkörper ausgebildete Isolatoren weisen einen mit Fasern hoher Festigkeit, z.B. Glasfasern verstärkten zentralen Kunststoffkörper auf, an dem den Kriechweg verlängernde Regenschutzschirme angebracht sind, wobei an den Enden des Zentralkörpers Armaturen befestigt sind. Wesentlich ist hierbei, dass solche Kunststoffisolatoren auch bei ihrer Anwendung in freien Luft witterungs- und kriechstromfest sein müssen. Der entscheidende Vorteil der Kunststoffisolatoren gegenüber solchen aus Porzellan besteht darin, dass diese weniger schlagempfindlich sind und daher weniger zum Absturz infolge Bruch neigen. Durch das Einbringen von Verstärkungsmaterialien, z.B. Glasfasersträngen, können die mechanischen Festigkeitswerte, insbesondere die Zug- und Biegefestigkeit, auf das etwas 20-Fache der entsprechenden Werte von Porzellan gesteigert werden. Gleichzeitig ergeben sich Gewichtsersparnisse von 75% und mehr oder bei Einhaltung gleicher Gewichte eine entsprechend zug- und biegefestere Konstruktion.

Es sind bereits Kunststoffisolatoren bekannt, bei denen der zentrale Körper mit den notwendigen Festigkeitseigenschaften vorgefertigt wird und an diesen mittels einer Form die Schirme als ganzes oder als einzelner Schirm angegossen werden. Es können hierbei geschlossene (DE-OS 1 490 529) oder offene (DE-PS 2 044 179) Formen verwendet werden. Auch können Spritzformen (EP-Anmeldung 0 033 848) verwendet werden. Alle diese Verfahren sind aufwendig und zudem kann eine einwandfreie Verbindung an der Berührungsfläche des zentralen Körpers wegen des verhältnismässig langen Härtevorgangs nicht gewährleistet werden. An denen Berührungsflächen können sich beim Aushärten Spalte bilden, die die Ursache eines elektrischen Durchschlages sein können.

Bei weiteren bekannten Verfahren werden die Regenschutzschirme zusammen mit der Distanznabe angefertigt, die nacheinander auf den vorgefertigten, zentralen Stab aufgeschoben und mit diesem, z.B. durch einen Klebstoff, verbunden werden (DE-OS 2 650 363). Auch hier können sich beim Aushärten des Klebstoffes Spalte bilden, die elektrische Schwachstellen bedeuten und zum Ausfall des Isolators führen können. Dieser Nachteil besteht auch dann, wenn die Bohrungen der Regenschutzschirme nicht als Schiebesitz, sondern als Pressitz ausgebildet werden.

Das vorliegende Verfahren bedient sich des zweitgenannten Herstellverfahrens, d.h. der zentrale Körper und die Regenschutzschirme werden gesondert hergestellt. Gemäss der Erfindung besteht die Aufgabe darin, dieses Verfahren so auszuge5

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stalten, dass eine einwandfreie Verbindung, d.h. ohne die Bildung von Spalten beim Aushärten, an der Oberfläche des zentralen Körpers zuverlässig erreicht wird, wobei gleichzeitig sowohl eine einwandfreie Zentrierung der Regenschutzschirme auf dem zentralen Körper als auch günstige Platzverhältnisse zur Ausführung der Verbindung erreicht werden.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Schirme mit einem zentralen Durchgang vorgefertigt, auf den Körper aufgeschoben und auf diesem unter Bildung eines ringförmigen Spaltes zentriert werden wobei der Spalt durch einen fliessfähigen und aushärtbaren Kunststoff geschlossen wird.

Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Kunststoffisolator kennzeichnet sich dadurch, dass der bzw. die den zentralen Körper umgebende bzw. umgebenden Schirm bzw. Schirme einen Schirmteil und einen Nabenteil mit einer zylindrischen Bohrung aufweist bzw. aufweisen, wobei ihre Innenwand mit der Aussenfläche des Körpers einen ringförmigen Spalt bildet und mit am Bohrungsumfang verteilten Zentriernocken zur Einhaltung der koaxialen Lage von Körpern und Schirm versehen ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt eines teilweise schematisch dargestellten Verbundisolators,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III,

Fig. 4 denselben Ausschnitt eines Verbundisolators wie in Fig. 2, jedoch in einer zweiten Ausführungsform und

Fig. 5 denselben Ausschnitt eines Verbundisolators wie in Fig. 2, jedoch in einer dritten Ausführungsform.

Der in Fig. 1 dargestellte Verbundisolator besteht aus mehreren Teilen. Auf einen als Rohr ausgebildeten zentralen Körper 1 sind Regenschutzschirme 2 aufgeschoben, die mit einem Schirmteil 3 und einem Nabenteil 4 versehen sind. Der Nabenteil 4 legt die Distanz zwischen zwei benachbarten Regenschutzschirmen 2 fest. Der Verbundisolator weist an den Enden des zentralen Körpers 1 je eine Armatur 5 auf, die einen Flansch 6 mit Bohrungen 7 und einen mit dem Flansch verbundenen Stutzen 8 aufweist.

Die aufgeschobenen und übereinanderliegenden Regenschutzschirme 2 weisen alle gleiche Form auf. Für die AbStützung der Schirme 2 an den Armaturen 5 sind Randelelemente 8, 10 eingesetzt, wobei das Randelement 9 aus dem Schirmteil 3 und dem Nabenteil 4, jedoch ohne die besondere Ausbildung des freien Randes des Nabenteils 4 und das Randelement 10 nur aus dem Nabenteil 4 besteht.

Beim Kunststoffisolator nach Fig. 1 besteht der zentrale Körper 1 aus einem mit Fasern, z.B. Glasfasern, verstärkten Kunststoffrohr. Durch die Faserverstärkung kann der zentrale Körper 1 die auf den Isolator einwirkenden mechanischen Beanspruchungen ohne Schaden aufnehmen, während die konzentrisch auf dem Körper 1 angeordneten, den Kriechweg verlängernden Regenschutzschirme 2 aus einem Elastomer hergestellt sind. Aus demselben Material sind die Randelemente 9, 10 hergestellt. Die Armaturen 5 bestehen aus Metall und dienen sowohl zur Krafteinleitung bzw. Kraftübertragung als auch zur Befestigung der Isolatoren an Gerüsten, Mastauslegern od. dgl. sowie zur Befestigung der die elektrische Spannung führenden Teile. Die Randelemente 9, 10 bilden die Übergangsstellen zwischen dem Körper 1 und der Metallarmatur 5.

Die Zentrierung und die Verbindung der Regenschutzschirme 2 mit dem zentralen Körper 1 wird anhand der Figuren 2 - 5 beschrieben. Wesentlich ist, dass die Schirme 2 auf dem zentralen Körper zentriert und somit koaxial mit dem Körper 1 angeordnet sind. Trotzdem besteht zwischen der Innenwandung 11 und der Bohrung 12 des Nabenteils 4 ein Spalt 13, dessen Breite durch Zentriernocken 14 bestimmt ist, die an dem vom Schirmteil 3 entfernten Ende des Nabenteils 4 an der Innenwandung 11 angeordnet sind. In Fig. 3 sind drei von sechs Zentriernocken dargestellt, jedoch kann auch eine andere Zahl von Zentriernocken 14 angeordnet sein. Die Zentriernocken 14 können hierbei kalottenförmig ausgebildet sein. Damit die Breite des Spaltes 13 über die ganze Länge des Nabenteils 4 konstant ist und der Spalt 13 dichtend mit dem benachbarten Schirm 2 verbunden werden kann, ist das schirmteilnahe Ende 16 des Nabenteils 4 als Verbindungsrand ausgebildet. In Fig. 2 ist der Verbindungsrand eine teilweise konisch ausgebildete Erweiterung 17, die auf den Nabenteil 4 eines benachbarten Schirms 2 beim Zusammenbau des Isolators aufgesteckt wird. Durch diese Steckverbindung, die im Bereich von Zentriernocken 14, liegt, wird der Schirm auch am schirmteilnahen Ende 16 zentriert.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist anstelle der Steckverbindung nach Fig. 2 eine Schnappverbindung vorgesehen. Am schirmteilnahen Ende 16 des Schirms 2 ist an der Innenwandung 11 eine zurückspringende Nut 18 angeordnet, in die ein Vorsprung 19 beim Zusammenbau des Schirms einrastet, der an dem vom Schirmteil 3 entfernten Ende 15 auf der Aussenseite des Nabenteils 4 liegt. Die durch den Rücksprung 18 und den Vorsprung 19 gebildete Schnappverbindung dient der Zentrierung und bildet zudem eine dichte Verbindung.

Eine noch dichtere Verbindung bildet die in Fig. 5 dargestellte Ausführung des Verbindungsrandes, die auch wie die Verbindung nach Fig. 2 und 4 der Zentrierung des Schirmes dient. Ein Labyrinth wird am schirmteilnahen Ende 16 durch eine rückspringende Nut 20 und einen daran anschliessenden Vorsprung 21 und an dem vom Schirmteil entfernten Ende 15 durch einen auf der Aussenseite des Nabenteils 4 liegenden Vorsprung 22 mit einem daran anschliessenden Rücksprung 23 gebildet. Durch diese Labyrinthverbindung wird neben der Zentrierwirkung eine besonders gute Dichtwirkung erreicht.

Die Fertigstellung des Isolators wird durch Ausfüllen des Spaltes 13 mit einer fliessfähigen, aushärtbaren und witterungsbeständigen Masse, z.B. einem Silikonelastomer, erreicht.

Durch das Ausfüllen des Spaltes 13 werden auch die beiden Armaturen 5 mit dem Kunststoffteilen verbunden. Da der Spalt 13 wegen den Zentriernocken eine entsprechende Breite aufweist, kann die Verbindungsmasse den ringförmigen Spalt vollständig ausfüllen. Die Füllung des ringförmigen Spaltes 13 erfolgt beispielsweise von oben durch Eingiessen oder von unten bzw. von der Seite durch Einpressen oder dergleichen. Je nach der Art des Füllens muss die Höhe der Distanznocken 14 gewählt werden. Das Füllen ist auch in der Weise möglich, dass ein Schirm 2 nach dem andern auf den Körper 1 aufgesetzt und gefüllt wird, bevor der nächste Schirm 2 aufgesetzt wird. Zweckmässig ist für die Erreichung einer innigen Verbindung der eingefüllten Masse mit dem Körper 1 und dem Schirm 2, einen z.B. lösungs-mittelhaltigen Haftvermittler auf Silikonbasis oder gelöste Silikonharzkombinationen zu verwenden, mit dem die Oberfläche des Körpers 1 und die Innenwand 11 des Schirmes 2 behandelt wird. Auf diese Weise wird eine lückenlos ausgefüllte, luftein-schlussfreie, elektrisch hochwertige und chemisch verbundene Spaltzone erreicht.

Der beschriebene Isolator kann auch Schirme unterschiedlichen Durchmessers, z.B. Zwischenschirme aufweisen. Zudem kann der Isolator für sehr grosse Durchmesser und auch für sehr grosse Spannungen verwendet werden. Der Körper 1 kann verschiedene Form aufweisen und dem in den Beispielen gezeigten Rohr auch als Stab ausgebildet werden.

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1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kunststoffisolators als Verbundkörper, bei dem auf einem zug- und druckfesten sowie biegesteifen zentralen Körper (1) Regenschutzschirme (2) aus einem Elastomer einzeln oder zu mehreren übereinanderliegend angebracht und mit dem Körper (1) verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirme (2) mit einem zentralen Durchgang (12) vorgefertigt, auf den Körper (1) aufgeschoben und auf diesem unter Bildung eines ringförmigen Spaltes (13) zentriert werden wobei der Spalt durch einen fliess-fähigen und aushärtbaren Kunststoff geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Spalt (13) durch ein Silikonelastomer geschlossen wird, wobei vor dessen Einbringen in den Spalt die Umfangsfläche des Körpers und die Innenwand (11) des Schirmes (2) mit einem Haftvermittler, z.B. auf Silikonbasis versehen werden.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirme (2) auf der Oberfläche des Körpers (1) durch Punkt- oder Linienauflage zentriert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirme (2) an mindestens einem Ende (16) auf einem benachbarten Schirm (2), z.B. formschlüssig, zentriert werden.

5. Kunststoffisolator als Verbundkörper, hergestellt nach dem Verfahre.! nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die den zentralen Körper umgebende bzw. umgebenden Schirm bzw. Schirme 62) einen Schirmteil (3) und einen Nabenteil (4) mit einer zylindrischen Bohrung (12) aufweist bzw. aufweisen, wobei ihre Innenwand (11) mit der Aussenflä-che des Körpers (1) einen ringförmigen Spalt (13) bildet und mit am Bohrungsumfang verteilten Zentriernocken (14) zur Einhaltung der koaxialen Lage von Körper (1) und Schirm (2) versehen ist.

6. Kunststoffisolator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vom Schirmteil (3) entfernten Ende (15) des Nabenteils (4) die Zentriernocken (14) und im schirmteilna-hen Ende (16) ein Verbindungsrand angeordnet sind.

7. Kunststoffisolator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriernocken (14) kalottenförmig ausgebildet sind.

8. Kunststoffisolator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsrand mit dem vom Schirmteil (3) entfernten Rand (15) eines benachbarten Schirmes (2) eine Steckverbindung (15, 17) oder eine formschlüssige Verbindung (18, 19; 20, 21, 22, 23) ist.

9. Kunststoffisolator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung als aus einem Vor- und Rücksprung (18, 19) gebildete Schnappverbindung oder als aus zwei oder mehr Vor- und Rücksprüngen (20 - 23) gebildete Labyrinth Verbindung geformt ist.

10. Kunststoffisolator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirme (2) über auf dem Körper (1) angeordnete Randelemente (9, 10) an den Isolator begrenzenden Armaturen (5) anliegen.