DE2425076A1

DE2425076A1 - Verfahren zur herstellung von kunststoffisolatoren

Info

Publication number: DE2425076A1
Application number: DE19742425076
Authority: DE
Inventors: Jun Kurt Dr Draeger
Original assignee: RHEIN WESTFAEL ISOLATOREN
Current assignee: RHEIN WESTFAEL ISOLATOREN
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1974-05-24
Publication date: 1975-11-27

Description

Verfahren zur Herstellung von Kunststoffisolatoren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffisolatoren aus einem Kunststoff hoher Viskosität und im besonderen auf ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffverbundisolatoren für elektrische Freileitungen.
Kuflststoffisolatoren aus einem Kunststoff hoher Viskosität im Verarbeitungszustand sind bisher nur versuchsweise als Freileitungshängeisolatoren in Erscheinung getreten. Da vor allem rtir Innenraumisolatoren relativ gute, im Verarbeitungszustand niedrig viskose Kunststoffe, wie z. B. die Epoxidharze preiswert zur Verfuegung stehen, bestand fUr diesen Anwendungsfall bisher noch keine zwingende Notwendigkeit, technisch schwerer zu beherrschende hdher viskose Kunststoffe einzusetzen. Die technischen Schwierigkeiten liegen hauptsächlich darin begründet, daß hochviskose Kunststoffe in eine großvolumige, insbesondere aber lange und schlanke Form kaum blasen- und lunkerfrei eingefüllt werden können. Blasen oder sonstige Hohlräume fUhren jedoch bei Hochspannungsisolatoren zu Glimmerscheinungen, die schließlich den Isolator zerstören.
Da jedoch verschiedene hochviskose Kunststoffe, wie z. B. einige Kautschukarten, darunter insbesondere Silikonkautschuk, aufgrund ihrer für Freileitungshängeisolatoren günstigen Eigenschaften, wie guter Witterungsbeständigkeit und Kriechstromfestigkeit in Verbindung mit hoher Elastizität, zunehmend an Bedeutung gewinnen, folgt die Notwendigkeit, die gegenüber niedrig viskosen Kunststoffen zusätzlich auftretenden Verarbeitungsprobleme in einem geeigneten Herstellungsverfahren zu lösen.
Kunststoffisolatoren für elektrische Freileitungen werden zweckmäßig in Verbundbauweise ausgeführt, wobei an einem Strunk aus einem faserverstärkten, vor allem glasfaserverstärkten Kunststoffstab hoher mechanischer Festigkeit konzentrisch Regenschutzschirme aus einem witterungs- und kriechstromfesten Kunststoff angeformt werden. Die beiden Enden des Isolators werden mit Armaturen versehen.
Es gibt heute bereits mehrere Verfahren zur Herstellung derartig aufgebauter Kunststoffisolatoren.
Bei einem Verfahren wird der faserverstärkte Strunk in eine Form, die die endgültigen Schirmkonturen enthält, eingelegt und anschließend mit Kunststoff umgossen. Da für Freileitungsisolatoren meist relativ große Isolatorenlängen benötigt werden, können mit diesem Verfahren keine hochviskosen Kunststoffe durch nur eine einzige Einfüllöffnung blasen- und lunkerfrei eingefüllt werden. Auch mit Hilfe eines sehr hohen Druckes ist dies nicht erreichbar.
In einem anderen Verfahren werden die Regenschutzschirme einzeln in Formen hergestellt und anschließend auf den glasfaserverstärkten Strunk aufgereiht und mit diesem verklebt Dieses Verfahren weist zwar eine Reihe von Vorteilen, wie einfachen Formenbau sowie leichte Herstelltzg nahezu beliebiger Isolatorenlängen, auf, birgt jedoch die Gefahr von Spaltbildungen an den Klebefugen zwischen Strunk und Schirmen in sich, was die Ausbildung elektrischer Durchschläge begünstigen könnte Bei einem ähnlichen Verfahren werden einzeln gefertigte elastische Schirme mit Bohrungsuntermaß auf den Strunk geschoben und mit diesem verklebt. Die zwischen den Schi?#befindlichen Strunkteile müssen in zusätzlichen Arbeitsgängen ebenfalls mit einem witterungsbeständigen Material überzogen werden. Aufgrund der zahlreichen Klebefugen besteht auch bei diesem Verfahren die Gefahr von Spaltbildungen und somit der Entstehung elektrischer Durchschläge.
Ein anderes Verfahren beschreibt die Herstellung eines Kunststoffisolators in Gestalt eines rohrartigen Hohlisolators, in den der faserverstärkte Strunk eingelegt wird, wonach der Zwischenraum von Strunk und Innenwand mit Kunstharz oder auch Schaumstoff ausgegossen wird. Beim Aushärten des Harzes können auch bei diesem Verfahren kleine Spalte entstehen und dadurch die elektrische Festigkeit dieser Verbundkonstruktion stark beeinträchtigen, In einem weiteren Verfahren werden die Regenschutzschirme einzeln in der Weise angegossen, daß über den glasfaserverstärkten Strunk die mittige Bohrung einer oben offenen Gießform für einen Schirm geschoben und mit Kunstharz gefüllt wird.
Nach dem Aushärten eines Schirmes wird die Gießform weitergeschoben und der nächste Schirm in der gleichen Art aufgebracht usw. Von Vorteil sind bei diesem Verfahren der geringe Formenaufwand sowie die Möglichkeit, sehr lange Isolatoren herzustellen.
Nachteilig erscheint die relativ langsame Arbeitsweise, da jeder folgende Schirm immer erst dann angegossen werden kann, wenn der vorhergehende ausgehärtet ist, da die Gießform nicht früher weitergeschoben werden kann. Dieses Verfahren bringt auch eine starke Einschränkung der Möglichkeiten mit sich, verschiedenartige Schirmanordnungen herzustellen, Zum Beispiel lassen sich so keine Isolatoren mit Groß-Kleinschirmkombinationen oder Schirm-Rippenkombinationen herstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kunststoffisolators mit einem Strunk aus einem faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoffstab hoher spezifischer Festigkeit und daran angebrachten Regenschutzschirmen aus einem witterungsbeständigen und kriechstromfesten aushärtbaren Kunststoff von im Verarbeitungszustand hoher Viskosität in einer Isolatorgieß- oder -spritzform zu entwickeln, das zu blasen- und lunkerfreien Isolatoren ohne Spaltbildung zwischen Strunk und Schirmen führt, eine wirtschaftlich vertretbare Arbeitsgeschwindigkeit zuläßt und vielseitig, d. h. auch auf Groß-Kleinschirm- bzw. Schirm-Rippenkombinationen anwendbar ist.
Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, eine Isolatorform mit darin eingelegtem faserverstärkten Kunststoffstab abschnittsweise über mehrere längs der Form verteilte Eingußöffnungen mit dem hochviskosen Kunststoff zu füllen, um so das direkte Umgießen des Strunks zu ermöglichen, ohne daß Blasen im Kunststoff oder Spalte zwischen den Schirmen und dem Strunk entstehen.
Die genannte Aufgabe wird dementsprechend erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Anbringen der Regenschutzschirme am faserverstärkten Kunststoffstab in der vorzugsweise senkrechtFtehenden Isolatorgieß-oder -spritzform der hochviskose, witterungsbeständige und kriechstromfeste Kunststoff unter Druck durch mehrere auf die Länge der Form verteilte und auf verschiedenen Höhen angeordnete Eingußöffnungen derart in die Form eingeführt wird, daß die Ausfüllung der Form durch die Eingußöffnungen nacheinander abschnittsweise von unten bis oben erfolgt, und daß die Aushärtung des eingeführten Kunststoffs anschließend durch eine Temperaturbehandlung vorgenommen wird.
In Abänderung dieser Verfahrensweise ist es erfindungsgemäß auch möglich, bereits vor Abschluß der Ausfüllung der gesamten Form mit dem hochviskosbn Kunststoff mit der Temperaturbehand lung derjenigen Abschnitte der Form zu beginnen, die bereits mit Kunststoff gefüllt sind, so daß die Aushärtung des Kunststoffs mit relativ geringem Zeitabstand dem fortschreitenden Füllvorgang nach folgt Eine andere Abänderung des erfindungsgemßen Verfahrens, die eine gute Evakuierung der Isolatorform oder eine Form mit guter Entlüftung vor~ au#setzt,;besteht darin, daß die Ausfüllung der Form durch die Eingußöffnungen nicht nacheinander, sondern gleichzeitig erfolgt.
Es ist zur Herstellung großer Stückzahlen solcher Kunststoffisolatoren zweckmäßig, die einzelnen beim Verfahren erforderlichen Vorgänge, wie z. B. Öffnen und Schließen der Form, Einlegen des faserverstärkten Kunststoffstabes, Dosieren und Füllen des hochviskosen Kunststoffes, Heizen und Abkühlen der Form, Entnehmen des fertigen Kunststoffisolators, in einer geeigneten Fertigungsstraße und/oder FertigungskarussetLanlage weitgehend zu automatisieren.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich ohne großen Aufwand nicht nur blasen- und lunkerfreie sowie keine Spaltbildung zwischen Strunk und Schirmen aufweisende Kunststoffisolatoren mit einheitlichem Schirmformat, sondern auch ebenso einwandfreie Isolatoren mit Groß-Kleinschirm- sowie Schirm-Ripp9nkombinationen u. dgl. mit wirtschaftlicher Arbeitsgeschwindigkeit herstellen.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführung sbeispie ls näher erläutert; darin zeigen: Fig. 1 einen bekannten Kunststoffisolatortyp für elektrische Freileitungen im Längsschnitt; und Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau einer erz in dungsgemäß zur Herstellung eines solchen Kunststoffisolators zu verwendenden Gießform im Längsschnitt.
Man erkennt in Fig. 1 einen faser-, vor allem glasfaserverstarkten Kunststoffstab 1 hoher mechanischer Festigkeit als Strunk, daran angebrachte konzentrische Regenschutzschirme 2 aus einem witterungsbeständigen und kriechstromfesten Kunststoff und die Armaturen 3 an beiden Enden des Isolators.
Gemäß Fig.2 wird nun zur Herstellung eines solchen Isolators der faser-, insbesondere glasfaserverstärkte Kunststoffstab 1 in eine erfindungsgemäß zu verwendende Isolatorgieß-#oder -spritzform 4 eingesetzt, die so angeordnet ist, daß der Kunststoffstab 1 nicht liegt, sondern steht, insbesondere senkrecht steht. Diese Form 4 weist über ihre Länge und damit über die Länge des Kunststoffstabes 1 verteilt mehrere, im AusfUhrungsbeispiel 5 An- oder Eingu#ffnungen 5 bis 9 auf, die von der Fig. 2 abweichend auch an anderen Stellen über die Länge verteilt, z. B. in der Darstellung abwechselnd rechts und links, angebracht sein könnten.
Die Angußöffnungen wurden in dieser Mehrzahl vorgesehen, da die Erfahrungen gezeigt haben, daß ein lunker- und spaltfreies Umgießen des faserverstärkten Strunkes selbst mit evakuiertem Kunststoff und evakuierter Form auf größere Längen, vor allem in Anbetracht der oft hohen Viskosität des Umgußmaterials,scnst kaum möglich ist. Die Anzahl der Angußöffnungen hängt im wesentlichen von der Viskosität des verwendeten Umgußkunststoffs sowie vom Gießdruck ab. Der Gieß-bzw. Spritzdruck kann nicltbeliebig gesteigert werden, da sonst die Gefahr von Blasen- und Lunkerbildung besteht, abgesehen von einem erheblichen Anstieg der Kosten. Aus wirtschaftlichen Gründen sollte die Anzahl der Angußbffnungen andererseits nicht zu groß sein.
Zweckmäßig erscheint im übrigen die Verwendung einer in Achsrichtung zweigeteilten Isolatorform. Sofern man leichte oder stärker ausgebildete Schirmhinterschneidungen vorsehen will,müssen in Achsrichtung drei- oder auch viergeteilte Formen verwendet werden.
In der Gestaltung der Schirmprofile ergeben sich somit sehr viele Möglichkeiten.
Der Füllvorgang der Isolatorform 4 läuft, wie folgt, ab: Aus einem Vorratsbehälter mit evakuiertem witterungs und kriechstromfestem Kunststoff wird über eine geeignete Dosier- und Ventileinrichtung bei vorzugsweise senkrechter Lage der Isolatorform zunächst die Form über die unterste Angußöffnung 5 unter Druck bis zur nächsten darüber befindlichen Angußöffnung 6 gefüllt.
Hat der Kunststoff in der Isolatorform 4 diese Angußöffnung 6 erreicht, so wird von dieser Öffnung ausgehend wiederum eine dosierte Menge an Kunststoff in die Form gedrückt, bis der Kunststoff zur nächsten höher gelegenen Angußöffnung 7 gelangt ist, usw. bis zur vollständigen Füllung der Isolatofform, Diese Art des Füllvorgangs einer Isolatorform läßt sich-leicht über gesteuerte Ventil- und Dosiervorrichtungen automatisieren.
Eine besondere Zeitersparnis wird dadurch erreicht, daß der Füllvorgang nicht an die Geschwindigkeit der Aushärtung des Kunststoffs gebunden ist. Man kann also z. B, zuerst die ganze Isolatorform 4 mit Kunststoff füllen und diesen erst danach aushärten, oder aber man beginnt jeweils schon mit der Aushärtung in dem Bereich der Isolatorform, der bereits mit Kunststoff gefüllt ist, noch bevor die gesamte Isolatorform ganz gefüllt ist. Das Füllen der Form kann auch unter - Evakuierung der Form geschehen, was zur Verhinderung der Lunkerbildung zusätzlich beiträgt. Bei einer gut evakuierten Isolatorform oder einer Form mit guter Entlüftung kann die Füllung der Form auch gleichzeitig über alle Angußöffnungen erfolgen.
Nach dem Aushärten des Kunststoffs wird der faserverstärkte Kunststoffstab mit den angeformten Regenschutzschirmen aus der Form entnommen, anschließend armiert und geprüft.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch vorteilhaft auf eine Isolatorg.ieß- bzw. -spritzform angewandt werden, die aus mehreren hintereinander flüssigkeitsdicht zusammengesteckten Einzelsegmenten mit daran vorgesehenen Angußmöglichkeiten besteht. Die Länge der Einzelsegmente sowie die Anzahl der pro Segment ausgearbeiteten Schirme hängen wiederum hauptsächlich von der Viskosität des verwendeten Umgußmaterials sowie vom Gießdruck ab.
Das erfindungsgemäße Verfahren vereinigt neben zusätzlichen Vorteilen auch die Vorteile bisher bekannter Verfahren, ohne deren Nachteile in Kauf nehmen zu müssen: a) Lunker- und spaltfreies Anformen der Regenschutzschirme auf den faserverstärkten Strunk durch direktes Umgießen des Strunkes; b) Verwendungsmöglichkeit hochviskoser witterungs-und kriechstromfester Kunststoffe; c) der Gieß- bzw. Spritzdruck kann relativ niedrig gehalten werden; d) Herstellung nahezu beliebiger Isolatorlängen; e) es besteht die Möglichkeit, eine große Vielfalt an Schirmanordnungen zu verwirklichen; f) relativ hohe Fertigungsgeschwindigkeit; g) zur Herstellung größerer Stückzahlen an Kunststoffisolatoren lassen sich die einzelnen Arbeitsgänge, wie z. B. Öffnen und Schließen der Form, Einlegen des faserverstärkten Kunststoffstabes, Dosieren und Füllen, Heizen und Abkühlen, Entnehmen des fertig umhüllten Kunststoffisolators und gegebenenfalls anschließendes Armieren und Vorziehen in einer geeigneten Fertigungsstraße, weitgehend automatisieren.

Claims

Patentansprüche

9 erfahren zur Herstellung eines elektrischen Kunststoffisolators mit einem Strunk aus einem faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoffstab hoher spezifischer Festigkeit und daran angebrachten Regenschutzschirmen aus einem witterungsbeständigen und kriechstromfesten aushärtbaren Kunststoff von im Verarbeitungszustand hoher Viskosität in einer Isolatorgieß- oder -spritzform, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zum Anbringen der Regenschutzschirme (2) am faserverstärkten Kunststoffstab (1) in der vorzugsweise senkrechijstehenden Isolatorgieß- oder -spritzform (4) -der hochviskose, witterungsbeständige und kriechstromfeste Kunststoff unter Druck durch mehrere auf die Länge der Form verteilte und auf verschiedenen Höhen angeordnete Eingußöffnungen (5 bis 9) derart in die Form eingeführt wird, daß die Ausfüllung der Form (4) durch die Eingußöffnungen (5 bis 9) nacheinander abschnittsweise von unten bis oben erfolgt, und daß die Aushärtung des eingeführten Kunststoffs anschließend durch eine Temperaturbehandlung vorgenommen wird.
2. Abgeändertes Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bereits vor Abschluß der Ausfüllung der gesamten Isolatorgieß- oder -spritzform (4) mit dem hochviskosen Kunststoff mit der#emperaturbehandlung derjenigen Abschnitte der Form begonnen wird, die bereits mit Kunststoff gefüllt sind.
5. Abgeändertes Verfahren nach Anspruch 1 mit Einführung des hochviskosen Kunststoffes in eine evakuierte Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfüllung der Form (4) durch die Eingußöffnungen (5 bis 9) gleichzeitig erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderlichen Vorgänge, wie z. D. Offnen und Schließen der Form (4),Einlegen des faserverstärkten Kunststoffstabes (1), Dosieren und Füllen des hochviskosen Kunststoffes, Heizen und Abkühlen der Form (~ ), Entnehmen des fertigen Kunststoffisolators, in einer Fertigungsstraße und/oder Fertigungskarusse#anlage weitgehend automatisiert ablaufen.