-
Hochspannungsverbundisolator
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsverbundisolator
mit einem glasfaserverstärkten Kunststoffstab als Kern, auf den mehrere mit einer
dem Kerndurchmesser angepaßten Bohrung versehene Schirmkörper aufgeschoben sind.
-
Solche Hochspannungsverbundisolatoren kommen im Freileitungsbau in
verschiedenen Ausführungsformen zur Halterung von Leiterseilen zur Anwendung.
-
Aus Kunststoffen hergestellte Hochspannungsverbundisolatoren sind
heute in vielfältigen Bauformen bekannt.
-
Aus der DT-AS 22 18 342 ist ein elektrscher Isolator bekannt, der
einen Kern aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffstab aufweist. Dieser Stab ist
mit einer Außenschicht versehen, in welche ein Gewinde eingeschnitten ist. Auf dieses
Außengewinde sind die mit einem Innengewinde versehenen Schirmkörper aufgeschraubt.
Die auf den Kern aufgebrachte Außenschicht ist aus dem gleichen Kunststoff wie der
Kern gefertigt.
-
Das Gewinde ist in diese Außenschicht eingeschnitten. Die Dicke der
Außenschicht ist so gewählt, daß sie größer ist als die Gewindetiefe.
-
FUr die Fertigung dieser Isolatoren sind sehr viele Arbeitsgänge erforderlich;
hinzu kommt noch ein sehr großer Zeitaufwand für das Aufschrauben der Schirmkörper
auf den Gewindestab. Diese gesamten Faktoren bewirken, daß eine wirtschaftliche
Herstellung eines solchen Isolators nicht möglich ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem Minimum an Arbeitsaufwand
einen langlebigen und billigen Hochspannungsverbundisolator zu schaffen, der die
im Freileitungsbau an ihn gestellten elektrischen und mechanischen Bedingungen voll
und ganz erfüllt.
-
Die Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmkörper
auf den EunsWtoffstab mit Ringvorspannqng aufgesetzt sind.
-
Da bei der Herstellung des Hochspannungsverbundisolators nur Schichten
unter Zuhilfenahme eines Haftvermittlers aufgetragen sind und die Schirmkörper nur
übergeschoben werden, ist eine schnelle Herstellung des HochspannungsverbundiSolators
möglich.
-
Zudem wird durch das Aufschrumpfen der Schirmkörper auf den glasfaserverstärkten
Kunststoffstab eine kraftschlüsige Verbindung zwischen beiden Elementen erreicht,
wie sie ähnlich als formschli;issige Verbindung zwischen dem mit Außengewinde versehenen,
glasfaserverstärkten Kunststoffstab und den aufgeschraubten Schirmkfrpern erreicht
wird. Die Ausbildung eines Luftspaltes zwischen zwei benachbarten Schirmkörpern
wird durch das rutschfeste Aufschrumpfen eines Jeden Schirmkörpers auf den Kunststoffstab
auch bei Zugeinwirkung auf den Hochspannungsverbundisolator unterbunden. Die enge
Verbindung zwischen einem Schirmkörper und seinen beiden angrenzenden Nachbar-Schirinkörpern
bleibt in jedem Fall erhalten.
-
In vorteilhafter Weise werden auf die Außenflächen des Kunststoffstabes
zuerst eine dünne ungleichmäßig starke Schicht aus Silikonkautschuk aufgetragen,
auf die eine zweite Schicht aufgebracht wird, welche die in der Oberfläche der Silikonkautschukschicht
gebildeten Vertiefungen mit Fett ausfüllt.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, auf
die Außenfläche des Kunststoffstabes ringförmige Oberflächenerhebungen aus Silikonkautschuk
aufzutragen und die dazwischen liegenden Zwischenräume mit synthetischem Fett auszufüllen.
-
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Oberflächenerhebungen
au$§ilikonkautschuk spiralförmig aufzutragen, wobei die dazwischen liegenden Zwischenräumeebenfalls
mit synthetischem Fett auszufüllen sind.
-
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in die Oberflächen
des Kunststoffstabes mit synthetischem Fett ausgefüllte Rillen eingeschürft. Die
Rillen können ring- oder spiralförmig geführt werden.
-
Die auf den als Kern dienenden Hunststcffstab aufgeschrumpften Schirmkörper
weisen zylindrisch glatte Bohrungen auf.
-
Es besteht jedoch auch die tGöglichkeit, die Innenkontur der Bohrungen
konisdi oder doppelkonisch auszubilden. Die Mantelflächen der Schirmkörperbohrungen
weisen dabei einen Neigungswinkel von Orbis 20 auf.
-
In vorteilhafter Weise ist der Durchmesser der Bohrungen geringfügig
kleiner gewählt als der Durchmesser des gunststoffstabes.
-
Bei dem Hochspannungsverbundisolator sind die Jeweils aneinanderstoßenden
Schirmkörper über Nut und Feder miteinander verbunden.
-
Es besteht Jedoch auch die Möglichkeit, zwischen zwei aneinanderstoßende
Schirmkörper eine konische Ringnut aus zu bilden, in die ein V-förmiger Dichtring
eingesetzt ist, der aus dem selben Material wie die Schirmkörper besteht.
-
Beim Aufsetzen der Schirmkörper auf den Kunststoffstab werden die
Durchmesser der Schirmkörperbohrungen durch Erhitze aufgeweitet.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Durchmesser des Kunststoffstabes
vor dem Aufsetzen der Schirmkörper durch Unterkühlen verkleinert.
-
Es ist ferner möglich, daß beim Aufsetzen der Schirmkörper die Durchmesser
der Schirmkörperbohrungen durch Erhitzen vergrößert und der Durchmesser des Kunststoffstabes
durch Unterkühlen verkleinert wird.
-
In vorteilhafter Weise sind die Schirmkörper aus Polytetrafluoräthylen
gefertigt.
-
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen
näher erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 den Hochspannungsverbundisolator mit aufgeschrumpften
Schirmkörpern im Längsschnitt, Fig. 2 den beschlchteten glasfaserverstärkten Kunststoffstab,
Fig. 2a eine Variante des beschichteten glasfaserverstärkten Kunststoffstabes,
Fig.
3 den glasfaserverstärkten Kunststoffstab mit einem noch nicht vollständig aufgeschrumpften
Schirmkörper im Längsschnitt, Fig. 4 den Hochspannungsverbundisolator mit einer
speziellen Abdichtung zwischen den Schirmkörpern.
-
Figur 1 zeigt den erfindungsgemäßen Hochspannungsverbundisolator.
Er ist im wesentlichen aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffstab 2, Schirmkörpern
3 und einer Anschlußarmatur 4 aufgebaut. Die zylindrischen Außenflächen des glasfaserverstärkten
Kunststoffstabes 2 sind außen beschichtet. Bei der mit 5 bezeichneten Schicht handelt
es sich um Silikonkautschuk oder ein ähnliches kautschukartiges synthetisches Material.
Bei der Schicht 6 handelt es sich um ein Silikonfett.
-
Auf die Außenbeschichtung des gasfaserverstärkten Kunststoffstabes
2 sind Schirmkörper 3 aus Polytetrafluoräthylen oder einem anderen geeigneten Kunststoffmaterial
geschoben.
-
Diese Schirmkörper 3 weisen in ihrer Längsachse zylindrisch glatte
Bohrungen 7 auf. Der Durchmesser dieser Bohrungen 7 ist geringftlgig kleiner als
der Durchmesser des beschichteten glasfaserverstärkten Kunststoffstabes 2.
-
Damit kein Wasser oder Schmutz zwischen den Schirmkörpern 3 hindurch
zum glasfaserverstärkten Kunststoffstab 2 vordringen kann, sind 3e zwei benachbarte,
aneinander anschließende Schirmkörper 3 über Nut und Feder 9a und 9b verbunden.
HierfUr werden die Schirmkörper 3 schon bei ihrer Herstellung an einem Ende mit
einer Feder 9b und am anderen Ende mit einer Nut 9a versehen.
-
An einem oder beiden Enden wird der glasfaserverstärkte Kuziststoffstab
2 mit einer Anschlußarmatur 4 versehen.
-
Dabei ist das an den ersten Schirmkörper des glasfaserverstärkten
gunststoffstabes angrenzende Ende der Anschlußarmatur 4 so ausgebildet, daß es das
ihm zugewandte Ende des Schirskörpers 3 hüllenartig umgibt, so daß weder Wasser
noch Schmutz zwischen den Grenzflächen hindurchtreten kann.
-
Nachfolgend wird die Herstellung des erfindungsgemäßen Hochspannngsverbundisolators
näher erläutert: Bei der Herstellung des Hochspannungsverbundisolators werden -
zunächst mindestens die zylindrischen Außenflächen des glasfaserverstärkten Kunststoffstabes
2 unter Verwendung eines Haftvermittlers mit einer ungleichmäßig dicken Schicht
5 aus Silikonkautschuk oder einem kautschukartigen synthetischen Material beschichtet.
Dabei entstehen auf
der Oberfläche des beschichteten glasfaserverstärkten
tunststoffstabes 2 flächige Stellen, die einen definiert Außendurchmesser haben
und daneben Vertiefungen 10 gering er Ausdehnung und Abmessung. Während eines zweiten
Arbeitsganges, der sich an den ersten sofort anschließen kann, wird auf die Silikonkautschukschicht
5 eine zweite Schicht 6 aus plastischem, synthetischem Fett aufgetragen. xit der
Schicht 6 sollen die in der Oberfläche der Silikonkautschukschicht 5 verbliebenen
Vertiefungen 10 ausgefüllt werden. Die gesamte Beschichtung des Isolators kann sehr
dunn sein und unter bestimmten Bedingungen nur aus einer synthetischen Fettschicht
bestehen.
-
Im Anschluß an die Beschichtung des Kunststoffstabes 2 werden die
Schirmkörper 3 auf den ßO behandelten Kunststoffstab 2 aufgeschrumpft.
-
Zu diesem Zweck werden die Schirmkörper 3 erhitzt. Bei diesem Erhitzungsvorgang
dehnen sich die aus Polytetrafluoräthylen gefertigten Schirnkörper 3geringftlgig
aus. Beim Erhitzen wird die Temperatur so gewählt, daß sich der Schirmkörper nicht
nur an seiner Oberfläche, sondern auch in seinem Inneren ausdehnt. Die hierfür zu
wählende Temperatur ist von dem fUr die Herstellung des Schirmkt)rpers verwendeten
Material abhängig. Bei Schirzkörpern, die aus Polytetrafluoräthylen gefertigt sind,
ist hierfür ein Temperaturunterschied von ca. 1000 K oder mehr erforderlich. Da,wie
bereits oben erwähnt, die Schirikörper 3 mit koaxialen Bohrungen versehen sind,
deren Durchmesser gerizigfllgig Liner gewählt sind als der Durchmesser des glasfaserverstärkten
tunststoffstabes 2, erfolgt durch die Erhitzung der Schirmkörper eine Aufweitung
der Bohrungsdurchmesser. Die Durchmesser
der Schirmkörperbohrungen
werden so erweitert, daß sie geringfügig größer sind als der Außendurchmesser des
glasfaserverstärkten Kunststoffstabes 2. Damit können die Schirmkörper 3 leicht
über den beschichteten glasfaserverstärkten Kunststoffstab geschoben werden. Dies
geschieht solange die Schirmkörper noch heiß sind.
-
Es besteht auch die Möglichkeit, den Kunststoffstab vor und während
dem Aufsezten der Schirmkörper so abzukühlen, daß sich sein Durchmesser merklich
verkleinert. Dadurch können die Schirmkörper 3 leicht und problemlos auf den Kunststoffstab
2 geschoben werden. Beim Erwärmen dehnt sich der Kunststoffstab 2 wieder auf seinen
ursprünglichen Durchmesser aus und die Schirmkörper 3 sitzen mit einer Ringvorspannung
auf ihm auf.
-
Beim Aufbringen der Schirmkörper 3 auf den Kunststoffstab 2 ist es
auch möglich, die inneren Bohrungen der Schirmkörper durch Erhitzen der gesamten
Schirmkörper zu erweitern und zusätzlich den Durchmesser des Eunststoffstabes 2
durch Unterkühlung zu verkleinern. Das Abkühlen des Kunststoffstabes 2 und das erhitzen
der Schirmkörper 3 spielt sich in einem praktischen Temperaturbereich von 230°E
bis 3400g ab.
-
Die Schirmkörper 3 werden auf dem glasfaserverstärkten Kunststoffstab
2 gleich so angeordnet, daß sie von Anfang an über Nut und Feder 9a, 9b fest miteinander
verbunden sind. Beim Abkühlen der auf dem glasfaserverstärkten Kunststoffstab angeordneten
Schirmkörper 3 ziehen sich diese wieder zusammen, wobei das Schirmkörpermaterial
versucht, wieder seine ursprüngliche Ausdehnung zu erreichen. Da Jedoch, wie bereits
oben erwähnt, die Durchmesser der Schirnecörperbohrungen geringfügig kleiner
gewählt
sind als der Außendurchmesser des glasfaserverstärkten Kunststoffstabes, wird dieser
Jetzt von den Schirmkörpern rutschfest umklammert. Dadurch wird ein fester Sitz
der Schirmkörper 3 auf dem glasfaserverstärkten Kunststoffstab erreicht mit einer
Ringvorspannung, die die zulässige Dauerbeanspruchung des Polytetrafluoräthylen
oder des verwendeten Materials nicht überschreitet.
-
Da sich die Schirmkörper 3 allmählich abkUhlen, kann das überschüssige
Fett zwischen den Fugen Jeweils benachbarter Schirmkörper austreten. Gleichzeitig
werden durch die schrumpfenden Schirmkörper noch bestehende Lufteinschlüsse zwischen
ihnen und dem Kunststoffstab 2 beseitigt. Die Ringvorspannung ist so groß, daß die
Kautschukschicht 5 verformt wird und hier durch Gegendruck die Innenfläche der als
Mantelkörper dienenden Schirmkörper 3 erzeugt.
-
Damit wlrd die Haftreibung zwischen den Schirmkörpern 3 und dem beschichteten
glasfaserverstärkten Kunststoffstab erhöht und ein sicherer fester Sitz der Schirmkörper
auf dem Kunststoffstab 2 gesichert.
-
Wie Figur 2 zeigt, besteht die Möglichkeit, den glasfaserverstärkten
Kunststoffstab 2 auch in anderer Weise zu beschichten. Anstelle der in Figur 1 gezeigten
ungleichmäßigen Beschichtung des Kunststoffstabes 2 mit Kautschukmaterial kann auch
eine gleichmäßige Beschichtung vorgenommen werden. Hierzu werden um die zylindrischen
Außenflächen des glasfaserverstärkten Kunststoffstabes 2 ring-oder spiralförmige
Oberflächen-Erhebungen 5 aus Silikonkautschuk oder ähnlichem kautschukartigen synthetischen
Material aufgetragen. Auch bei ringförmiger Anordnung der Oberflächenerhebungen
5 werden die Ringe im Abstand voneinander aufgetragen. Das Aufbringen der Oberflächenerhebungen
5 auf die zylindrischen Oberflächen des glasfaserverstärkten
Kunststoffstabes
2 erfolgt wieder unter Zuhilfenahme eines Haftvermittlers. Dabei wird die Form der
Oberflächenerhebungen 5 so gewählt, daß sich diese unter der Ringvorspannung der
Schirmkörper 9 verformen und fest an die Innenwandungen der Schirmkörper anpressen
können.
-
Damit wird für den nötigen Sitz der Schirmkörper auf dem beschichteten
Kunststoffstab 2 Sorge getragen. Die Zwischenräume zwischen den Oberflächenerhebungen
5 werden mit plastischem synthetischem Fett 6 ausgefüllt, welches einer einwandfreien
Versiegelung des Innenraumes zwischen dem Kunststoffstab 2 und den über ihn geschobenen
Schirmkörpern 3 dient. ttber diesen so beschichteten Kunststoffstab können, wie
bereits oben angedeutet, wieder Schirmkörper mit glatten Bohrungen wie bei dedi
in Figur 1 gezeigten Kunststoffstab 2 geschoben werden. Die Schirmkörper 3 werden
vor dem Aufschieben auf den Kunststoffstab 2 ebenso wie die in Figur 1 gezeigten
Schirmkörper 3 behandelt.
-
Es besteht auch die Möglichkeit, daß auf eine Beschichtung des Kunststoffstabes
2 mit einer Silikonkautschukschicht verzichtet wird. In diesem Fall werden in die
zylindrischen Oberflächen des Kunststoffstabes 2 in gleichmäßigen Abständen ring-
oder spiralförmige Vertiefungen in geringer Ausdehnung eingeschürft, die dann wieder
mit plastischem, synthetischem Fett 6 ausgefüllt werden. Das Aufbringen der Schirmkörper
auf diesen in Figur 2a gezeigten Kunststoffstab erfolgt in gleicher Weise,wie es
in der Beschreibung zu Figur 1 erläutert wurde.
-
Es besteht auch die Möglichkeit, in die Begrenzungsflächen der Bohrungen
7 der Schirmkörper 3 ringförmige Vertiefungen einzubringen, die dann ebenfalls mit
Fett ausgefüllt werden.
-
Das zusNtzliche Beschichten des glasfaserverstärkten tunststoffstabes
2 mit synthetischem Fett, nachdem er bereits mit einer Silikonkautschukschicht versehen
wurde, ist notwendig, um mit Sicherheit das Eindringen von Feuchtigkeit oder Luft
in den Zwischenraum zwischen dem beschichteten glasfaserverstärkten gunststoffstab
und den Schirskörperinnenflächen zu verhindern. Selbst wenn die Oberfläche des beschichteten
oder unbeschichteten glasfaserverstärkten Kunststoffstabes und die Innenflächen
der Schirmkörper völlig glatt wären, mußte eine solche Fettung vorgenommen werden,
um mikroskopisch kleine Oberflächenhohlräume hiermit aussufUllen und so das Eindringen
von Feuchtigkeit und Luft zu verhindern.
-
In Figur 3 ist auf den glasfaservetstärkten Eunststoffstab 2 ein Schirmkörper
3 aufgeschoben, dessen parallel zu seiner Längsachse verlaufende Bohrung 7 eine
Kontur aufweist, die einem Doppelkonus entspricht. Durch eine solche Innenkontur
der Schirmkörperbohrungen wird erreicht, daß beim Abkühlungsprozeß die auf den Kunststoffstab
2 aufgeschobenen Schirmkörper 3 zunächst auf einer Ringfläche ihrer inneren Mantelfläche
und dann allmählich auf die gesamte innere Mantelfläche aufsetzen. Hierbei wird
das Fett nach außen gedrückt und gleichzeitig auch die evtl. noch vorhandenen Lufteinschlüsse
beseitigt. Bei Ausgestaltung der Innenkontur in Form eines einfachen Konus werden
entsprechende Effekte erzielt. Der für den Konus und den Doppelkonus gewählte Winde
liegt zwischen O,1° und 20.
-
Beim Abkühlen der Schirmkörper 3 auf dem glasfaserverstärkten Kunststoffstab
ziehen sich diese zusammen, Es bei der Verbindung der Schirmkörper 3 über Nut und
Feder 9a, 9b zu einer kleinen Spaltbildung zwischen Nut und Feder zweier
benachbarter
Schirmkörper führen kann. Zur Vermeidung einer solchen Spaltbildung werden die Stoßstellen
eines Jeden Schirmkörpers nach außen hin abgeschrägt. Wie Figur 4 zeigt, wird damit
an der Stoßstelle mreier benachbarter Schirmkörper eine V-förmige Ringnut 11 gebildet.
In diese Nut 11 wird bei der Montage des Hochspannungsverbundisolators ein entsprechend
ausgebildeter erhitzter Dichtring 12 eingesizt. Dieser ist vorzugsweise aus dem
gleichen Material wie die Schirmkörper 3 hergestellt. Die Montage der Schirmkörper
3 erfolgt in diesem Fall unter Vorspannung gegeneinander, so daß der erhitzte Dichtring
12 durch diese Vorspannung nach außen gedrückt wird. Nach dem Abkühlen von Schirmkörpern
3 und Dichtring 12 ziehen sich diese wieder zusammen. Der Dichtring schließt dann
die zwischen zwei Schirmkörpern 3 gebildete Ringnut 11 vollständig.
-
L e e r s e i t e