DE1802913C3 - Strangfönniger Verbundstab, bestehend aus einem Traggerüst aus kunstharzimprägnierten Glasfasern und einem Mantel aus Kunstharz zur Verwendung als Hochspannungsisolator für Freileitungen, Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen strangförmigen Verbundstab, bestehend aus einem Traggerüst aus kunstharzimprägnierten Glasfasern und einem Mantel aus Kunstharz zur Verwendung als Hochspannungsisolator für Freileitungen, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Herstellung und eine Vorrichtung zur

Durchführung des Verfahrens.

Durch die US-PS 3249481 und 3216876 sind geschichtete Profile oder Rohre mit hoher mechanischei Widerstandsfähigkeit zur Verwendung als allgemeine Bau- und Konstruktionselemente sowie Verfahren ϊ und Vorrichtungen zu deren Herstellung bekanntgeworden, die über einem Kern einen glasfaserverstärkten Kunststoff aufweisen. Die Verwendung solcher Bau- und Konstruktionselemente als Hochspannungsisolatoren für Freileitungen ist bisher nicht be- hi kanntgeworden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugi unde, ausgehend von den bekannten Bau- und Konstruktionselementen einen strangförmigen Verbundstab, bestehend aus einem Traggerüst aus kunstharzimprägnierten Glasfasern und einem Mantel aus Kunstharz zur Verwendung als Hochspannungsisolator für Freileitungen auszubilden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Herstellung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzusehen. 2»

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der strangförmige Verbundstab erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Seele des Verbundstabes aus zelligem Kunststoffschaum besteht, der Mantel des Verbundstabes ein glattes zylinderförmiges oder gewelltes Profil aufweist oder der Mantel mit Isolatorschirmen ausgerüstet ist und daß an den Enden des Verbundstabes Profile angeformt sind, die der Verankerung mit Befestigungsarmaturen dienen.

Der erfindungsgemäße Verbundstab hat den Vor- in teil einer großen mechanischen Widerstandsfähigkeit. Ferner ergeben sich aus der Verwendung von synthetischem Harz vorteilhafte elektrische Eigenschaften. Außerdem ist der erfindungsgemäße Verbundstab durch kontinuierliche Fabrikation günstig herzustel- r> len.

Vorteilhafte Ausführungsarten und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 4 beschrieben. Vorteilhafte Arten des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sind in den Ansprüchen 5 bis 10 beschrieben. Vorteilhafte Arten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 11 bis 14 beschrieben.

Gemäß Anspruch 2 ist es vorteilhaft, daß die Oberfläche der Seele offene Zellen aufweist. Hierdurch π wird die Verankerung des Traggerüstes mit der Seele günstig durch Verbesserung der Verbindung zwischen der Seele und den Fasern oder Fäden, die das Traggerüst bilden.

Gemäß Anspruch 3 besteht eine vorteilhafte Ausführungsart darin, daß das Traggerüst aus kunstharzimprägnierten Glasfasern besteht, die längsgerichtet, ringförmig oder schraubenförmig verlaufend und von einer Hülle aus gewebten Glasfasern bedeckt sind.

Gemäß Anspruch 4 ist eine vorteilhafte Ausführungsart dadurch gegeben, daß das Traggerüst aus längsgerichteten, kunstharzimprägnierten Glasfasern, aus Matten, Filzen, Vliesen oder Bändern besteht, die von einer äußeren Hülle aus gewebten Glasfasern oder durch Bänder oder ein Vlies aus Glas bedeckt ao sind.

Diese Arten des Traggerüstes des erfindungsgemäßen Verbundstabes sind in ganz besonderem Maße tragfähig und widerstandsfähig.

Gemäß Anspruch 5 besteht das erfindungsgemäße es Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundstäbe darin, daß

a) eine Seele aus zeitigem Kunststoffschaum zugeführt und die Imprägnierung der Oberfläche der Seele mit Kunstharz unter Vakuum vorgenommen wird;

b) das Traggerüst aus mehreren Lagen auf die Seele wie folgt aufgebracht wird,

eine Lage aus kunstharzimprägnierten Glasfasern längsgerichtet zur Seelenachse verlaufend, eine Lage aus kunstharzimprägnierten, unter Spannung aufgebrachten Glasfasern ring- oder wendelförmig zur Seelenachse verlaufend,
eine äußere Lage aus gewebten Glasfasern;

c) dieses Traggerüst mit Kunstharz imprägniert und eine Profilierung und Gelierung des Harzes vorgenommen wird;

d) vor der vollständigen Aushärtung des Harzes eine weitere dicke Harzschicht aufgebracht wird, um der Manteloberfläche ein glattes oder gewelltes Profil zu geben oder den Mantel mit Isolatorschirmen zu versehen;

e) die Aushärtung in einem Ofen vollzogen wird. Zweckmäßig verwendet man einen zelligen Schaum

für die Seele, dessen Expansionsagens (Treibmittel) ein isolierendes Glas ist wie Freon (FCl₃). Der Mantel ist zweckmäßig von verhältnismäßig großer Dicke.

Gemäß Anspruch 6 besteht das Verfahren zweckmäßig weiterhin darin, daß die Oberfläche der Seele mit dem gleichen Kunstharz imprägniert wird wie das Traggerüst. Hierdurch wird ein besonders guter Zusammenhalt erzielt.

Nach Anspruch 7 besteht eine vorteilhafte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß vor dem Aufbringen des Traggerüstes auf die Seele eine von der Vorschubgeschwindigkeit der Glasfasern und der Viskosität des Harzes abhängige Länge der Traggerüst-Lagen aus Glasfasern vorbereitet wird, um das Kunstharz durch Kapillarität auf den Fasern vollständig zu verteilen. Diese Maßnahme dient der Vergleichmäßigung der Struktur des erfindungsgemäßen Verbundstabes, aber auch der Erzielung eines besonders guten Zusammenhalts der verschiedenen Schichten.

Gemäß Anspruch 8 ist eine vorteilhafte Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens darin gegeben, daß der Mantel aus Kunstharz mit Füllstoffen aus Kieselerde, Tonerde oder synthetischen Fasern versehen wird. Diese Maßnahme ergibt die folgenden vorteilhaften Eigenschaften:

a) gutes Verhalten beim Wandern von Lichtbogen ohne Verkohlung (Haupteigenschaft der Füllstoffe wie Tonerde, Kieselerde usw.);

b) ausgezeichnetes thermisches Verhalten unter der Wirkung von Leistungslichtbögen sehr hoher Spannung und sehr großer Stromstärke;

c) ausgezeichnetes Verhalten gegen Alterung; der Mantel aus mit Füllstoffen versehenem Harz bildet einen Schirm, der für Ultraviolettstrahlen undurchlässig ist. Das innere Traggerüst aus imprägnierten Fasern ist nicht mehr der Wirkung dieser Strahlen ausgesetzt, wodurch ein gutes mechanisches Verhalten der Konstruktion auf die Dauer bewirkt wird;

d) mechanischer Schutz gegen Stoß, wodurch das Schlechterwerden der dei Feuchtigkeit ausgesetzten Fasern vermieden wird.

Gemäß Anspruch 9 besteht eine vorteilhafte Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß die Glasfasern für die Umspinnung der Einzellagen des Traggerüstes die Flechtmaschine unimprä-

gniert verlassen und die Fasern bei der Verflechtung vor dem Aufbringen auf den Verbundstab imprägniert werden und die weitere Imprägnierung des Traggerüstes im Vakuum vorgenommen wird. Dadurch, daß die Fasern oder Fäden die Flechtmaschine unimprägniert verlassen, werden Störungen beim empfindlichen Mechanismus der Flechtmaschine vermieden.

Gemäß Anspruch 10 ist eine vorteilhafte Art des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen zur Verankerung der Befeütigupgsarmaturen in vorbestimmten Abständen in den strangförmigen Verbundstab eingefügt werden.

Gemäß Anspruch 11 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung des erfindungsgemäßen strangförmigen Verbundstabe"= oder zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Hersteilung dieses Stabes gekennzeichnet durch Steuermittel zur Beeinflussung der mechanischen Spannung und der Aufbringungsgeschwindigkeit der Glasfasern jeweils beim Aufbringen des Traggerüsts im Bereich der Verankerungshülsen. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß man das Traggerüst überall, also auch im Bereich der Verankerungshülsen, eng anschmiegend machen kann.

Gemäß Anspruch 12 weist diese Vorrichtung zweckmäßig die Merkmale auf, daß durch die Steuermittel beeinflußt sind ein beweglicher Kamm und ein Hebeorgan im Sinne einer jeweiligen Minderung und anschließenden Wiedererhöhung der mechanischen Spannung der längsgerichteten Glasfasern, ein durch einen Motor angetriebener drehbarer Wickelrahmen mit Spulen im Sinne einer jeweiligen Erhöhung und anschließenden Wiedererniedrigung der Wickelgeschwindigkeit beim Aufbringen der ringförmigen Glasfasern und Servobremsen für die Spulen zur jeweiligen Erhöhung und anschließenden Wiedererniedrigung der Wickelspannung.

Durch die Minderung der mechanischen Spannung der längsgerichteten Glasfasern wird unter der Wirkung des von der ringförmigen Bewehrung ausgeübten Druckes erreicht, daß die längsgerichteten Glasfasern sich vollkommen an das Oberflächenprofil der Verankerungshülsen anschmiegen. Durch die Erhöhung der Wickelgeschwindigkeit beim Aufbringen der ringförmigen Glasfasern werden die Hohlräume der Verankerungen, die eine gegenüber dem glatter. Verlauf auf der Seele größere Zahl von Glasfasern erfordern, ausgefüllt.

Gemäß Anspruch 13 ist eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegeben durch einen jeweils durch die Verankerungshülsen auf der Seele beeinflußten Abtaster zur Auslösung der Steuermittel.

Gemäß Anspruch 14 ist eine etwas andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gegeben, daß die Steuermittel auf einen definierten konstanten Schritt einstellbar sind, der abhängig ist von der gewünschten Länge der Abschnitte.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 bis 3 im Schnitt Verbundstäbe gemäß der Erfindung, mit Verankerung versehen und mit glattem, gewelltem und mit Isolatorschirmen versehenem Mantel,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung von einem ersten Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung vom zwei-

20

r>

45

50

55

60 ten Teil der Vorrichtung für die Fabrikation von Verbunij.-;äben mit glattem Mantel,

Fig. 6 in perspektivischer Darstellung analog derjenigen von Fig. 4 die Fabrikation der Verbundstäbe einschließlich dem Aufbringen der Verankerungshülse i:,

Fig. 7 eine Teilansicht in perspektivischer Darstellung analog derjenigen von Fig. 5, mit Darstellung der Fabrikation voi, Verbundstäben mit Mantel mit Iso'3*r^rschirmen,

Fig. 8 eine Teilansicht analog Fig. 7 von der Anordnung des Ofens für die Härtung der Verbundstäbe,

Fig. 9 eine Seitenansicht mit Darstellung der Mittel zur Bewirkung des Vorschubs der Halbformen, die der Endgestaltung des (dicken) Mantels des Verbundstabes dienen,

Fig. iü eine Teilansicht mit Darstellungeines vertikalen Schnittes der Mittel zur Imprägnierung der Glasfasern,

Fig. 11 eine Ansicht in größerem Maßstab zur Darstellung der Nachteile, die sich bei einer Imprägnierung der Fasern nach der Umspinnung ergeben,

Fig. 12 und 13 Teilansichten mit Darstellung der Art, gemäß welcher das Aufwickeln der Glasfasern zwischen den Verankerungen bzw. auf den Verankerungen ausgeführt werden kann.

Das Folgende bezieht sich auf die Fig. 1 bis 3. Ein Verbundstab gemäß der Erfindung besteht aus einer Seele 11 aus zelligem Kunststoffschaum (Plastikschaum) mit geschlossenen Zellen (z. B. Polyurethanoder Phenolschaum); die Oberfläche dieser Seele aus Schaum hat offene Zellen, um die Verankerung des Traggerüstes zu begünstigen durch Verbesserung der Verbindung zwischen der Seele aus Schaum und den Fasern oder Fäden, die das Traggerüst bilden. Zweckmäßig verwendet man eine Seele aus zelligem Schaum, dessen Treibmittel ein isolierendes Gas wie Freon ist.

Das Traggerüst besteht beim betrachteten Beispiel aus Fasern oder Fäden aus Glas, die mit Harz inprägniert sind, und längsgerichtet 12 und ringförmig verlaufend 13 sind. Man kann dieses Traggerüst auch mittels schraubenförmiger Fasern ausbilden oder auch mit Hilfe von Matten, Filzen, Vliesen oder Bändern.

Man kann auch ringförmig verlaufende und längsgerichtete Schichten verwenden in verschiedener Anzahl und Reihenfolge abhängig vom Verwendungszweck. Die Erfindung sieht insbesondere vor, ein Traggerüst auszuführen, das aus den nachstehend aufgeführten aufeinanderfolgenden Schichten besteht:

a) eine erste ringförmig verlaufende Schicht oder ein gewebtes Band,

b) eine zweite längsgerichtete Schicht,

c) eine dritte ringförmig verlaufende Schicht oder ein gewebtes Band,

d) eine vierte umflochtene oder umsponnene Schicht.

Der Verbundstab umfaßt schließlich einen Mantel 14 aus Harz von großer Dicke. Dieser Mantel kann zweckmäßig ein blank poliertes Aussehen haben, ei kann glatt sein (Fig. I) oder auch gewellt oder geriffelt (14^r von Fig. 2) oder Isolatorschirme 15 aufweisen (Fig. 3).

Als Beispiel sieht die Erfindung vor für einer Durchmesser von 30 mm der zelligen Seele einer Mantel von einer Dicke in der Größenordnung vor 2 bis 10 mm.

Zweckmäßig enthält das Harz des Mantels Füll stoffe wie z. B. Kieselerde, Tonerde oder Kunstfasern

Der äußere Mantel aus mit Füllstoffen versehenem Harz verleiht den erfindungsgemäßen Verbundstäben Lichtbogenfestigkeit und Wiui-istan.dsfähigkeit gegen Stoß, IJHraviülettstrahien und Feuchtigkeit, siehe auch weiier oben.

Es sind die Verbundstäbe an ihren F.iidcn mit Verankerungshohlrüumen versehen, die ihrer Verbindung mit äußeren Befestigungsarmaturen dienen. Jede dieser Verankerungen kann aus einer Hülse 16 bestehen, die beispielsweise geriffelt ist, und in dieser Hülse findet ein Endbolzen 17 Platz, der in der Hülse durch eine Verkittung 18 befestigt ist.

Die Verankerungshülsen können z. B. kreisförmige, trapezfömige, bikonische, unsymmetrische od. dgl. Riffclungen haben. Sie können gemäß den Fig. 1 bis 3 angefügt sein an Teile der zelligcn Sccic 11. Sie können auch auf die Seele aufgepreßt sein in Abständen, die durch die Verwendung gegeben sind.

Das Folgende bezieht sich auf die Fig. 4 und 5. Beschrieben wird eine Art der Ausführung einer Vorrichtung für die kontinuierliche Herstellung von geschichteten Verbundstäben gemäß den Fig. 1 bis 3.

Die Seele 11 aus zelligem Schaum ist aufgewickelt auf einer Haspel 19 oder ist auf sonstige Art gespeichert zur kontinuierlichen Speisung der Vorrichtung.

Die Fäden oder Fasern für das Traggerüst der Seele 11 sind gespeichert auf den Spulen eines Spulengatters 20, sie werden in Längsrichtung verteilt durch einen horizontalen Kamm 21, der in vertikaler Richtung bewegbar ist durch ein Hebeorgan 22, mit dem man die Spannung der Faserschicht 23 regulieren kan. Diese Schicht 23 wird mit Harz imprägniert beim Durchlauf durch den Behälter 24 od. dgl. mit eventueller Vorheizung der Fasern. Die Schicht aus Fasern oder Fäden, die im Behälter 24 mit Harz imprägniert worden ist, läuft durch zwei Fadenführer 25 und 26, dann durch ein Formgebungsgerät 27, das, wie nachstehend dargelegt wird, auf der Seele ein Traggerüst mit längsgerichteten Fasern bewirkt.

Die zellige Seele 11 wird kontinuierlich durch die Haspel 19 zugeliefert und wird mit Harz imprägniert an einer imprägnierungsstelle 28. Zweckmäßig kann diese Imprägnierung der Oberfläche der Seele mit demselben Harz erfolgen wie dasjenige, das im Behälter 24 enthalten ist und zum Imprägnieren der Fasern 23 des Traggerüsts dient. Vorzugsweise erfolgt diese Imprägnierung unter Vakuum.

Das Verbringen der Oberfläche der zelligen Seele unter Vakuum ermöglicht die Entfernung der Luft aus der unter der Harzbekleidung angrenzenden Schicht, was eine vollständige mechanische Verankerung der Schicht auf der äußeren Oberfläche der Seele 11 bewirkt und die Gefahr der Behinderung der Polymerisation des Harzes der Oberfläche durch Anwesenheit von Feuchtigkeit und Luft vermeidet, welch letztere sich in den offenen Zellen der Oberfläche dieser Seele befindet.

Die Mittel zur Imprägnierung der Seele mit Harz sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Sie umfassen insbesondere einen Vorratsbehälter 29 für das Harz, der versehen ist mit einer Füllöffnung 30, einer Pumpe 31 für das Harz und einer Vakuumpumpe 32 und einer Rückschlagklappe 33 in der Leitung 34 zur Speisung der Stelle 28 für die Imprägnierung der Seele mit Harz.

Die Seele 11 wird nach der Imprägnierung bei 28 versehen mit einem Traggerüst aus impränierten Fasern mittels des Formgebungsgerätes 27. Dieses Trag-

gerüst kann gebildet werden durch längsgerichtete Fasern oder Fäden (das nicht der Fall beim betrachteten Beispiel), durch ringförmig vertaufende oder schraubenförmige Fasern oder auch mittels Matten, Filzen, Vliesen oder Bändern. Dieses Traggerüst kann auch vorfabriziert sein vor dem Aufbringen, oder es kann an Ort und Stelle konfektioniert werden. Zur Erzielung einer vollkommenen Verteilung des die Fasern imprägnierenden Harzes durch Kapillarität ist es vorteilhaft, von ihnen eine genügende freie Länge zu bereiten vor ihrer Zuführung zum Formgebungsgerät 27. Diese Länge kann insbesondere abhängen von der Vorschubgeschwindigkeit der Fasern und der Viskosität des Harzes.

Nach dem Aufbringen der längsgerichtete π imprägnierten Fasern an der Stelle 27 führt man eventuell eine Umfangsbewehrung durch. Hierzu kann man ausführen entweder cine trockene Bewicklung mit erneuter Harzimprägnierung in dem zwischengeschalteten Teil vor der Aufbringung auf die längsgerichtete Schicht oder Spulen mit vorimprägnierten Fasern verwenden. Eine oder mehrere übereinander angeordnete identische Schichten können vorgesehen sein.

In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Umfangsbewehrung ausgeführt mit Hilfe von vorimprägnierten Fasern, die auf den Spulen 35, 36 gespeichert sind, welche auf einem Rahmen 37 montiert sind, der durch einen Motor 38 in Umdrehung versetzt wird.

In diesem Stadium findet sich die zellige Seele 11 also mit dem Traggerüst versehen, das aus längsgerichteten harzimprägnierten Fasern besteht, die eventuell durch eine Umfangsbewehrung gehaltert sind.

Im folgenden Stadium (Fig. 5) bewirkt man eine Umspinnung der Anordnung von Seele und Traggerüst. Dieser Vorgang wird durchgeführt mit Hilfe von Fasern oder Fäden aus Glas, die auf einer klassischen Flechtmaschine 39 gewebt werden. Das so ausgebildete Traggerüst ermöglicht ein gutes Gleiten der Oberflächenschicht des so erhaltenen Verbundstabes im Innern einer Düse für gegebenes Profil, die sich an einer späteren Stelle befindet.

Zur Erzielung einer guten Imprägnierung der Fasern oder Fäden, die zur Herstellung der letzten Schicht des Traggerüstes des Verbundstabes dient, ist es nötig, eine Vorrichtung vorzusehen zur Imprägnierung der gewebten Fasern oder Fäden durch Berührung (Kontakt).

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung befindet sich in der Zone zwischen

dem Ausgang der Spindeln der Flechtmaschine 39, welchen eine Rotationsbewegung nach zwei entgegengesetzten sinusförmigen Bahnen erteilt wird, und

der Spitze des Konus, der von den verschiedenen Fasern im Augenblick der Endumwebung (Endumflechtung) auf dem in einer kontinuierlichen Translationsbewegung fortbewegten Verbundstab 40 gebildet wird.

Diese Vorrichtung (Fig. 5 und 10) umfaßt im wesentlichen eine Rotationsfläche 57 insbesondere von allgemein kegelstumpfförmiger oder allgemein hyperbolischer Form mit einer glatten inneren Fläche.

Diese glatte, als »Platine« bezeichnete innere Fläche hat an der Spitze einen Winkel, der angepaßt ist ■ an denjenigen, wie er durch die Fasern beim Weben definiert ist, derart, daß die Fasern dauernd in Berührung mit der inneren Fläche des Imprägnierungskonus bleiben.

Die Imprägnierung der Fasern vollzieht sich in der Zone der Berührung durch eine kontinuierliche Speisung mit Harz durch in dieser Oberfläche angebrachte Öffnungen 58. Das überschüssige Harz wird nach der Imprägnierung der von den Spindeln 56 zugeführten Fasern zurückgewonnen, dann in einen Klärbehälter (Dekantiergefäß) 59 geiührt und danach in einen Vorratsbehälter 60, von wo es zur erneuten Speisung der Platine 57 gepumpt wird.

Das Gleiten der Fasern auf dieser mit Harz überzogenen Oberfläche 57 ermöglicht eine ausgezeichnete Imprägnierung der Fasern bei ihrer Passage in dieser Zone. Das verwendete Harz kann identisch sein mit dein an den anderen Imprägnierungsstellen.

Zur Verbesserung der Imprägnierung der Fasern bei ihrer Passage in dem Imprägnierungskonus kann eine Vorrichtung 61 zur Heizung der Spulen mit den Fasern auf den Spindeln verwendet werden. Auf diese Weise sind die Glasfasern bei ihrem Verlassen der Spindel frei von Feuchtigkeit und haben eine angepaßte Temperatur, die ihre Benetzung begünstigt durch Minderung der Viskosität des Harzes (diese Temperatur ist begrenzt durch verschiedene Faktoren wie Reaktivität des Harzes, Geliertemperatur, Lebensdauer).

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gestattet die Verwendung von nichtimprägnierten Fasern oder Fäden am" i;en Spindeln der Flechtmaschine, deren Mechanismus sehr empfindlich ist. Die Verwendung von harzimprägnierten Fasern würde die Gefahr bergen, zahlreiche Störungen bei der Fabrikation zu verursachen. Darum ist es vorteilhaft, die Imprägnierung erst nach dem Verlassen der Flechtmaschine vorzunehmen.

Es ist zwar möglich, Spulen für vorimprägnierte Fasern zu benutzen, aber dies führt zu einem nennenswert höheren Gestehungspreis.

Die Imprägnierung vor der Fertigstellung der Endumwebung (Flechtung) sichert eine vollkommene Imprägnierung. Bei einer Imprägnierung nach der Webung würde man riskieren, Lufteinschlüsse in den Fasern (siehe Fig. 11) zu haben, und zwar insbesondere in den Zonen der Berührung durch Überlagerung der Fasern, die bei der Webung gekreuzt sind, zumal diese unter Spannung sind.

An Stelle einer gewebten Hülle kann man ein gewebtes Band oder ein Vlies aus Glas als Hülle aufbringen, welches die Beschädigung des querverlaufenden Traggerüstes durch Reibung an den Wandungen der genannten Düse vermeidet, wenn die Oberflächenschicht durch ein nichtlängsgerichtetes Aufwickeln hergestellt ist.

Der so mit seinem Traggerüst versehene Verbundstab 40 wird eingeführt in einen Behälter 41, der vorzugsweise unter Vakuum gesetzt ist und dasselbe Harz enthält wie dasjenige, das zum Imprägnieren der zelligen Seele an der Stelle 28 gedient hat. Die Mittel zum Speisen des Behälters 41 mit Harz, die im ganzen mit 42 bezeichnet sind, sind identisch mit denjenigen, die weiter oben hinsichtlich der Speisung der Stelle 28 beschreiben sind. Diese erneute Imprägnierung mit Harz gestattet,

den imprägnierten Verbundstab in einem flüssigen Medium zu halten, welches ihn gegen die Atmosphäre isoliert und so ein Eindringen zusätzlicher Luft verhindert;

die Evakuierung eingeschlossener Gase zu bewirken auf Grund der Temperatur.

Im Falle der Bildung von Blasen ist es möglich, diese zu entfernen durch künstliches Unter-Unterdruck-Setzen.

Nach der erneuten Imprägnierung unter Vakuum

' wird der so erhaltene Verbundstab in eine Konfektionierungsdüse 43 eingeführt, die eine Anpolymerisierung bewirkt, welche ihm sein vorgegebenes Profil verleiht und das Gelieren des Harzes ermöglicht.

Der gelierte und am Ausgang der Konfektionierungsdüsc 43 noch nicht gehärtete Verbundstab (Fig. 5 und 7) gelangt in eine Besprühungs- bzw. Einspritzvorrichtung 49 (Dosierpumpe), welche eine Mischung desselben Harzes schickt, wie es für die erneute Imprägnierung bei 41 gedient hat, das aber mit Füll-

i' stoffen versehen ist, vorzugsweise Kieselerde, Tonerde oder synthetische Fasern od. dgl., um auf dem armierten Verbundstab einen dichten und dicken Mantel zu bilden. Diese Bcsprühungsvorrichtung 49 hat ein ringförmiges Sprühansatzstück 50, durch wel-

-" ches der Verbundstab hindurchläuft.

Der erhaltene Verbundstab wird dann kontinuierlich herausgezogen durch eine Ziehvorrichtung, die den vollständigen Vorschub des ganzen Montagevorganges ermöglicht. Diese Vorrichtung ist derart aus-

2"> gelegt, daß sie dem erzeugten Verbundsia!> einen ausgezeichneten Oberflächoüzustand verleiht, der glatt und poliert ist und unmittelbar ohne einen ergänzenden nochmaligen 'V'veitsgang (Schleifen und Lackieren) und ohne Anwendung eines gesonderten Uber-

H) zuges (Trennüberzug, Trennfolie) entsteht im Gegensatz zu den bekannten Verfahren.

Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen eine Profilierungsvorrichtung (als dynamische Düse bezeichnet), die jegliches Gleiten zwischen dem imprägnier-

i^r) ten Verbundstab und der Wand der Düse vermeidet, ohne daß ein Trennüberzug zwischengefügt wird. Diese Ergebnis wird erhalten durch Bewirkung eines längsgerichteten Vorschubs der Wand der Düse, der mit derselben Geschwindigkeit erfolgt wie der Vorschub des imprägnierten Verbundstabes. Diese Wände haben ein Negativprofil vom gewünschten Querschnitt und werden auf eine Temperatur gebracht, die die Gelierung oder den Beginn der Härtung des Profils gestattet, so daß der Vorschub ohne

4> Deformierung des Profils erfolgen kann.

Diese Vorrichtung, die als Ausführungsbeispiel in den Fig. 5,7 bis 9 dargestellt ist, umfaßt im wesentlichen Raupenketten 45, die einander gegenüberstehen und deren Gelenke in einer vertikalen Ebene liegen und deren Schuhe als Halbschalen ausgebildet sind, die in der Arbeitsstellung (geradliniger Schnitt) aneinanderstoßend mit Gelenken verbunden sind; durch Rotation von Antriebsrädern für die Raupenketten erhält man eine kontinuierliche Translationsbewegung. Die Arbeitsoberfläche der Halbschalen ist aus nichtanhaftenden Materialien ausgeführt und hat eine polierte Oberfläche. Diese reproduziert diesen Oberflächenzustand auf den Verbundstab am Ende des Arbeitsganges.

Der hergestellte Verbundstab kann einen glatten Mantel haben (gemäß Fig. 1) oder einen gerillten oder gewellten oder einen mit Isolatorschirmeh versehenen Mantel (Fig. 2 und 3). Im letzteren Falle gibt man den aneinanderstoßenden Halbschalen, die die Raupenketten 45 bilden, eine geeignete Form. Bei der Ausführungsart gemäß den Fig. 7 bis 9 formen die Halbschalen der Raupenketten 45 am Mantel Isolatorschirme (das erhaltene Profil ist dasjenige, wie es

in Fig. 3 dargestellt ist). Wie vorher ermöglicht diese Raupenkette ebenfalls den vollständigen Vorschub des gesamten Montagevorganges.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel von einem Mechanismus zur Bewirkung des Vorschubs der > Halbsehalen der Raupen!;ei(eti 45. In Fig. 9 erkennt man das ringförmige Sprühansutzstück 50 der Besprühungsvorrichtung 49. Die Raupenketten umfassen eine Anzahl von Halbschalcn, wie 51a, 5i «', zwischen denen der Verbundstab und sein dicker und "' dichter Harzmantel durch das Ansatzstück 50 Ji ■ η durchlaufen.

Wenn man Verhundstäbe mit einem mit Isolatorschirmen versehenen Mante! herstellen viii, erfordert die Entformung diesel Stäbe einen zusätzlichen Me- r> chanisrnus, der die Entformung ermöglicht durch seitliches Abziehen, um den Rruch bei der Entformung des gehärteten Mantels zu vermeiden. Hierzu werden erfindursgsg.cmäß Miüci angewendet, die die Halbschalen 5IiT bzw. 51e' in einer Bewegung senkrecht -° zur Vorschubrichtung des erhaltenen Verbundstabes trennen. Beim betrnchteten Ausführune^beispiel ist jede Halbschale 51a, 51a' an ihrer Basis mit einer Nut 52 bzw. 52' od. dgl. versehen, in die für die Entformung ein Druckschieber 53 bzw. 53' od. dgl. in 2·> Eingriff kommt; die Halbschalen werden auf diese Weise in einer Bewegung senkrecht zur Achse des Verbundstabes getrennt.

Wenn man allein glatte oder gerillte Verbundstäbe erhalten will, kann man eine Vorrichtung mit Rau- in penbändern vorsehen, die das herzustellende Querschnittsprofil aufweist, Dieses kontinuierliche Band kann aus einem Elastomer mit textiler Armatur (Kautschuk, Silikon oder Fluor) hergestellt sein mit antihaftenden Eigenschaften und mit dem für diese Fabri- r> kation notwendigen thermischen Verhalten.

Am Ausgang der Raupenkette ist das Erzeugnis im gehärteten Zustand aber nicht vollständig polymerisiert. Es ist somit notwendig, es durch einen Ofen laufen zu lassen, um seine Härtung zu vollenden. w

Man kann

entweder diese Härtung bewirken (Fig. 8) nach dem Austritt des Verbunstabes aus der Raupenkette 45 in einem thermoregulierten Ofen 55; das Schneiden auf die gewünschte Länge wird dann beim Ausgang vorgenommen. Dies führt dazu, daß man am Ende des Montageganges das Erzeugnis in seinem endgültigen Zustand mit im wesentlichen den weiter oben beschriebenen Verankerungshohlräumen erhält,

oder das Schneiden des Verbundstabes auf die gewünschte Länge unmittelbar nach dem Austritt aus der Raupenkette (Fig. 5 und 7) in einem halbgehärteten Zustand ausführen und dann die einheitlichen Stücke in einen Ofen 55 bringen, wo sich die vollständige Härtung vollzieht. Diese zweite Lösung gestattet die Reduzierung der Länge des Fabrikationsbandes und bringt mehr Beweglichkeit in die Fabrikation hinein.

Die so hergestellten strangförmigen Verbundstäbe von hoher mechanischer Widerstandsfähigkeit gegen Zug und Biegung müssen bei ihrer Verwendung als Hochspannungsisolatoren an ihren Enden Mittel zur Verankerung mit Befestigungsarmaturen aufweisen.

Erfindungsgemäß kann man die beschriebenen und mit Hohlräumen zur Verankerung der Enden versehenen armierten Verbundstäbe kontinuierlich herstellen.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht analog derjenigen von Fig. 4 von der kontinuierlichen Herstellung der mit Verankerungshohlräumen versehenen Verbundstäbe.

Bei dem betrachteten Beispiel haben Verankeiungshülsen 51 die gewählte Form (mit kreisförmigen, trapezförmigen, bikonischen unsymmetrischen Riffeiungen) und werden auf die Seele 11 aus zelligem Schaum aufgepreßt im Abstand, wie er durch die Verwendung gegeben ist.

Die Verankerungshülsen können aus deformierbaren Materialien (elastisch, aber mit einer starren inneren Buchse) hergestellt sein oder aus einem schmelzbaren oder lösliehen Material (damit sie entfernt werden können, um die endgültige Form zu erzielen). Vorzugsweise bestehen sie aus einem metallischen Ring aus einer Nichteisenlegierung (Kupfer, Messing od. dgl.), dessen äußere Form in großer Serie hergestellt werden kann durch Ziehen, Treiben, Spritzguß; wenn sie im Verbundstab verbleibt, wird man ein Material wählen, das im wesentlichen Jenseiben Ausdehnungskoeffizienten hat wie das Material, das den Verbundstab bildet.

Diese Verankerungshülsen können sein

entweder verloren, das heißt, im Werkstück belassen, und sie bilden so das innere Profil des Verankerungshohlraumes des Verbundstabes. Dies vermeidet den unmittelbaren Kontakt zwischen dem Verbundstab und den Endbolzen 17 beim Verkitten zwecks Verankerung;

oder zerstört nach der Herstellung des Verankerungshohlraumes des Verbundstabes. Sie können dann hergestellt sein aus thermoplastischen Materialien, entweder der aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt oder aus Kupfer, Aluminium von geringer Dicke mit einer Neigung zum Reißen.

Anstatt daß man sie auf die Seele aus zelligem Schaum aufpreßt, können die Verankerungshülsen angefügt werden an die diesbezüglichen Enden von Teilen bestimmter Länge dieser Seele, wobei die erhaltene Anordnung auf eine Haspel od. dgl. aufgewikkelt wird.

Die so hergestellte kontinuierliche Anordnung, Seele aus zelligem Schaum und Hülsen mit Verankerungshohlräumen, folgt dem Gang der Fabrikation gemäß Fig. 4 und 5:

Passieren der Stelle zur Imprägnierung der Seele (28)

Durchgang durch das Formgebungsgerät 27.

Der Verbundstab mit seinem Traggerüst aus längsgeschichteten imprägnierten Fasern passiert dann die Stelle der ringförmigen Aufwicklung. Die Deformierung der längsgerichteten Fasern unter der Wirkung des Druckes der ausgeführten ringförmigen Bewehrung zwingt die längsgerichteten Fasern, sich vollkommen an die Form der Oberfläche anzulegen, die durch die Verankerungshülse bestimmt ist.

Jedoch ist diese Verformung schwierig zu bewirken, und sie erfordert die Maßnahmen gemäß dem Anspruch 12.

Der Vorgang der Spannungsminderung der längsgerichteten Fasern bei der Bewehrung über den Verankerungshülsen erfolgt durch eine Vorrichtung zwischen dem Spulengatter und dem Imprägnierungsbehälter. Diese Vorrichtung ist im betrachteten Beispiel einfach gebildet durch einen beweglichen Kamm 21, der durch ein Hebeorgan 22 gesteuert wird. Wenn dieses Hebeorgan 22 sich nach oben bewegt, erhöht sich die Spannung des längsgerichteten Mantels 23,

und umgekehrt vermindert seine Bewegung nach unten diese Spannung der Fasern entweder vollständig oder zum Teil.

Es kann eine Fernsteuerung für dieses Hebeorgan vorgesehen sein, die durch einen Abtaster, der beispielsweise durch eine metallische Masse, im vorliegenden Fall die Verankerungshülse, beeinflußt wird, ausgelöst bzw. gesteuert wird. Man kann auch eine Fernsteuerung für das Hebeorgan vorsehen durch Definierung bzw. Einstellungeines konstanten Schrittes abhängig von der gewünschten Länge der Abschnitte.

Diese Fernsteuerung wirkt auch auf die Vorrichtung zur ringförmigen Bewehrung (siehe auch Anspruch 12):

a) durch Veränderung der Geschwindigkeit des ringförmigen Aufwickeins um die Hohlräume der Verankerungen, die eine größere Zahl von Fasern erfordern, auszufüllen; man kann außerdem eine zweite ringförmige Aufwicklung (bei 52' Fig. 6) von entgegengesetztem Wickelsinn vorsehen;

b) durch Wirkung auf die Servobremsen der Spulen für die ringförmig verlaufenden Fasern, um ihre Spannung zu vergrößern zur Ermöglichung der Anschmiegung der längsgerichteten Fasern;

c) durch Reaktion des Abtasters im umgekehrten Sinn nach Passage der Verankerungshülse, wobei die normalen Bedingungen der Fertigstellung (Geschwindigkeit und Spannung reduziert) des ringförmigen Aufwickeins und des Unterspannungsetzens der längsgerichteten Fasern wieder eingerichtet werden.

Die Fig. 12 und 13 zeigen schematisch, wie sich das Aufwickeln zwischen den Verankerungen bzw. auf den Verankerungen abspielt.

In der Fig. 12 findet man die Seele 11, auf der in bestimmten Abständen die Verankerungshülsen 51 aufgepreßt sind, die hier gerillt ausgebildet sind. Wie weiter oben bezeichnet die Bezugsziffer 23 die längsgerichteten Fasern des Traggerüstes und 36 die Spulen, die der ringförmigen Bewehrung dieses Traggerüstes dienen.

Im Stadium der Fabrikation gemäß Fig. 12 führt man die ringförmige Bewehrung des Verbundstabes zwischen den Verankerungen aus. Gemäß den Ausführungen weiter oben sind die längsgerichteten Fasern normal gespannt, und die ringförmige Bewehrung wird ausgeführt unter geringer Spannung und reduzierter Geschwindigkeit (die Spulen 36 weisen Servobremsen wie 52 auf).

Wenn der Abtaster in Gegenwart der Verankerungshülse 51 (Fig. 13) reagiert, wirkt die Fernsteuerung auf das Hebeorgan 22 (siehe Fig. 6) zur Steuerung der Spannung der längsgerichteten Fasern, um diese längsgerichteten Fasern zu entspannen. Gleichzeitig wird eingewirkt auf die Servobremsen 52 zur Erhöhung der Spannung der Fäden oder Fasern für die ringförmig verlaufende Bewehrung. Darauf folgt eine Deformierung der längsgerichteten Fasern unter der Wirkung der Aufwicklung der ringförmig verlaufenden Fasern, die von den Spulen 36 unter großer Spannung und mit großer Geschwindigkeit geliefert werden, während die längsgerichteten Fasern sehr wenig gespannt sind. Auf diese Weise bringt die unter der Wirkung des von der ringförmigen Bewehrung ausgeübten Druckes erfolgende Deformierung dei längsgerichteten Fasern diese Fasern zum vollkommenen Anschmiegen an die Oberflächenform der Verankerungshülse.

Nach dem Härten werden die metallischen Verbindungsstücke in den Verankerungshohlräumen verkittet gemäß bekar. iten Verfahren.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen ermöglichen die vollkommen automatische und kontinuierliche Herstellung von strangförmigen Verbundstäber von hoher mechanischer Widerstandsfähigkeit, die vorgesehen sind zur Verwendung als elektromechani· sehe Konstruktionselemente, wobei diese Verbundstäbe mit Hohlräumen versehen sind zur Verankerung des Endes.

Von den Vorteilen des Erfindungsgegenslande: seien nachstehend die folgenden zitiert:
ι kontinuierliche Fabrikation

Vermeidungeines Trennüberzuges bzw. einer FoIu

glattes und poliertes Aussehen unmittelbar ohm nochmaligen Arbeitsgang

Möglichkeiten der Herstellung von Verbundstäbei ι mit glattem, gerillten oder mit Isolatorschirmen verse henem Mantel

Möglichkeit der Herstellung von dickem und dich tem Mantel aus mit Füllstoffen versehenem Harz

der aus mit Füllstoffen versehenem Harz herge i stellte Mantel hat eine ausgezeichnete Verbindung mi dem Traggerüst wegen der Verwendung identische Harze und einer beinahe gleichzeitigen Härtung, dii eine gute Verbindung zwischen den Schichten be wirkt.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Strangförmiger Verbundstab, bestehend aus einem Traggerüst aus kunstharzimprägnierten Glasfasern und einem Mantel aus Kunstharz zur Verwendung als Hochspannungsisolator für Freileitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Seele (11) des Verbundstabes aus zelligem Kunststoffschaum besteht, der Mantel (14) des Verbundstabes ein glattes zyliriderförmiges oder gewelltes (14') Profil aufweist oder der Mantel mit Isolatorschirmen (15) ausgerüstet ist und daß an den Enden des Verbundstabes Profile (16, 51) angeformt sind, die der Verankerung mit Befestigungsarmaturen dienen.

   2. Verbundstab nach Anspoich 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Seele (11) offene Zellen aufweist.

   3. Verbundstab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggerüst aus kunstharzimprägnierten Glasfasern besteht, die längsgerichtet (12), ringförmig (13) oder schraubenförmig verlaufend und von einer Hülle (F i g. 5) aus gewebten Glasfasern bedeckt sind.

   4. Verbundstab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggerüst aus längsgerichteten, kunstharzimprägnierten Glasfasern, aus Matten, Filzen, Vliesen oder Bändern besteht, die von einer äußeren Hülle (Fig. 5) aus gewebten Glasfasern oder durch Bänder oder ein Vlies aus Glas bedeckt sind.

   5. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von strangförmigen Verbundstäben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) eine Seele (11) aus zelligem Kunststoffschaum zugeführt und die Imprägnierung der Oberfläche der Seele (Ii) mit Kunstharz unter Vakuum vorgenommen wird;

   b) das Traggerüst aus mehreren Lagen auf die Seele (11) wie folgt aufgebracht wird,
   eine Lage (12) aus kunstharzimprägnierten Glasfasern längsgerichtet zur Seelenachse verlaufend,

   eine Lage (13) aus kunstharzimprägnierten, unter Spannung aufgebrachten Glasfasern ring- oder wendelförmig zur Seelenachse verlaufend,

   eine äußere Lage (Fig. 5) aus gewebten Glasfasern;

   c) dieses Traggerüst mit Kunstharz imprägniert und eine Profilierung und Gelierung des Harzes vorgenommen wird;

   d) vorder vollständigen Aushärtung des Harzes eine weitere dicke Harzschicht (14) aufgebracht wird, um der Manteloberfläche ein glattes oder gewelltes Profil (14') zu geben oder den Mantel mit Isolatorschirmen (15) zu versehen;

   e) die Aushärtung in einem Ofen (54, 55) vollzogen wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Seele (11) mit dem gleichen Kunstharz imprägniert wird wie das Traggerüst.

   7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen des

   Traggerüstes auf die Seele (11) eine von der Vorschubgeschwindigkeit der Glasfasern und der Viskosität des Harzes abhängige Lage der Traggerüst-Lagen aus Glasfasern vorbereitet wird, um das Kunstharz durch Kapillarität auf den Fasern vollständig zu verteilen.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis

   7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (14) aus Kunstharz mit Füllstoffen aus Kieselerde, Tonerde oder synthetischen Fasern versehen wird.

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis

   8, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern für die Umspinnung der Einzellagen des Traggerüstes die Flechtmaschine (39) unimjjirägniert verlassen und die Fasern bei der Verflechtung vor dem Aufbringen auf den Verbundstab imprägniert werden und die weitere Imprägnierung des Traggerüstes im Vakuum vorgenommen wird.

   K). Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis

   9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (16) zur Verankerung der Befestigungsarmaturen in vorbestimmten Abständen in den strangförmigen Verbundstab eingefügt werden.

   11. Vorrichtung zur Herstellung von strangförmigem Verbundstab nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und/oder zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, gekennzeichnet durch Steuermittel zur Beeinflussung der mechanischen Spannung und der Aufbringungsgeschwindigkeit der Glasfasern jeweils beim Aufbringen des- Traggerüstes im Bereich der Verankerungshülsen (16, 51).

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuermittel beeinflußt sind ein beweglicher Kamm (21) und ein Hebeorgan (22) im Sinne einer jeweiligen Minderung und anschließenden Wiedererhöhung der mechanischen Spannung der längsgerichteten Glasfasern (23), ein durch einen Motor (38) angetriebener drehbarer Wickelrahmen (37) mit Spulen (35, 36) im Sinne einer jeweiligen Erhöhung und anschließenden Wiedererniedrigung der Wikkelgeschwindigkeit beim Aufbringen der ringförmigen Glasfasern (13) und Servobremsen (52a) für die Spulen (35, 36) zur jeweiligen Erhöhung und anschließenden Wiedererniedrigung der Wikkelspannung.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch einen jeweils durch die Verankerungshülsen (51) auf der Seele (11) beeinflußten Abtaster zur Auslösung der Steuermittel.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel auf einen definierten konstanten Schritt einstellbar sind, der abhängig ist von der gewünschten Länge der Abschnitte.