Verfahren zur Herstellung eines hohlen Verbundisolators

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Verbundisolators für Mittel- und Hochspannung, bei welchem ein Kunststoffrohr, insbesondere ein glasfaserverstärktes Epoxidrohr, mit einer Beschirmung aus Silikon versehen wird.

[0002] Verbundisolatoren der obengenannten Art sind bekannt. Zu deren Herstellung wird das auf herkömmliche Weise mit metallischen Endstücken, z.B. Flanschen aus Aluminium, versehene Kunststoffrohr mit Silikonkautschuk umgossen, um die Silikonbeschirmung des Verbundisolators zu bilden. Dabei werden flüssige, kalthärtende Silikonkautschukmassen (RTV = Room Temperature Vulcanizing oder LSR = Liquid Silicone Rubber) verwendet. Das Eingiessen oder Einspritzen der RTV-Silikonkautschukkomponenten in die die Gestalt der Beschirmung bestimmende, das Rohr umgebende Form kann aufgrund der flüssigen RTV-Silikonkautschukkomponenten mit geringem Druck erfolgen und die Polymerisation erfolgt bei Raumptemperatur oder unter nur geringer Wärmezufuhr, so dass keine Gefahr besteht, dass die für den Isolator massgebenden Eigenschaften des Kunststoffrohres, welches in der Regel ein glasfaserverstärktes Epoxidrohr ist, durch den Aufbringprozess der Beschirmung verschlechtert werden. Nachteilig an diesem Herstellverfahren ist die lange Vulkanisationszeit bzw. die lange Dauer bis zur Entformung. DE-A-197 38 338 zeigt das Erwärmen eines hohlen Kernelementes eines Isolators, wenn mit RTV Gummitypen oder bei tiefen Temperaturen härtenden LTV Gummitypen gearbeitet wird.

[0003] Es ist daher schon vorgeschlagen worden (DE-U-29 609 229), Beschirmungsteile für solche Hohlisolatoren aus heissvulkanisierendem Silikonkautschuk bzw. HTV-Silikonkautschuk (HTV = High Temperature Vulcanizing) separat herzustellen und diese fertigen Teile, z.B. als ringförmige Teile, auf das Rohr aufzuschieben oder als bandförmige Teile auf das Rohr aufzuwickeln. Die Herstellung der Teile kann dabei aus dem hochviskosen HTV-Silikonkautschuk bei hohen Drükken und hoher Temperatur in Spritzgussmaschinen mit hoher Kadenz erfolgen, da eine genügende Vulkanisation bzw. Aushärtung bis zur Entformung nur sehr kurze Zeit erfordert. Das Aufbringen der fertigen, erkalteten Teile auf das Rohr ist hingegen arbeitsintensiv und die aus mehreren Teilen zusammengesetzte Beschirmung bzw. die Beschirmung mit Fugen birgt die Gefahr von Undichtigkeiten, so dass die, neben der Verlängerung des Kriechstromweges, weitere wichtige Funktion der Beschirmung als Schutz des Isolators vor Feuchtigkeit nicht so sicher zu gewährleisten ist, wie bei einem direkt umgossenen oder umspritzten Rohr.

[0004] Bei Langstabisolatoren mit einem vollen Kern aus Glasfasern und Epoxidharz, der aufgrund des vollen Querschnittes hohen Druck aufnehmen kann, ist schon HTV-Silikonkautschukmasse zur Bildung der Beschirmung im Spritzgussverfahren eingesetzt worden; bei Hohlisolatoren hingegen ist dies aufgrund der Druck- und kombinierten Druck/Temperaturempfindlichkeit des Glasfaser/Epoxidrohres nicht möglich.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellverfahren für einen Hohlisolator mit einer Silikonkautschukbeschirmung zu schaffen, welches einfach und rasch und damit kostengünstig durchführbar ist.

[0006] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines hohlen Verbundisolators der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Silikonkautschukbeschirmung durch Spritzgiessen von heissvulkanisierendem Silikonkautschuk gebildet wird, wobei mindestens während eines Teils des Spritzgiessvorganges mindestens ein Bereich des Kunststoffrohres gegen den Druck des Silikonkautschukmaterials abgestützt wird.

[0007] Durch die Abstützung kann das druckempfindliche Kunststoffrohr beim Einspritzen des HTV-Silikonkautschuks gegen schädliche Druck- bzw. kombinierte Druck- und Temperatureinflüsse geschützt werden. Bevorzugterweise wird das Kunststoffrohr auf seiner ganzen umspritzten Länge abgestützt, vorzugsweise durch ein Metallrohr, welches mit geringem Spiel in das Kunststoffrohr eingesetzt ist und nach dem Spritzvorgang wieder entnommen wird. Bevorzugterweise wird ferner ein HTV-Silikonkautschuk verwendet, dessen Vulkanisationstemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Kunststoff- bzw. Epoxidrohres liegt und vorzugsweise bei höchstens ca. 130°C liegt.

[0008] Dadurch, dass der Verbundisolator eine HTV-Silikonkautschukbeschirmung aufweist, ist er rascher und damit kostengünstiger herstellbar, da einerseits das HTV-Rohmaterial kostengünstiger ist und andererseits infolge der sehr kurzen Vulkanisationszeit eine hohe Herstellkadenz möglich ist.

[0009] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1 eine Schnittansicht eines hohlen Verbundisolators;

Figur 2 eine Schnittansicht des in eine Hälfte einer Spritzgussform eingebetteten hohlen Verbundisolators noch ohne Silikonkautschukbeschirmung;

Figur 3 grob schematisch den ersten Schritt eines zweistufigen Spritzgussverfahrens; und

Figur 4 den an den ersten Schritt von Figur 3 anschliessenden zweiten Schritt zur Herstellung der Beschirmung.

[0010] Figur 1 zeigt schematisch einen hohlen Verbundisolator 1 im Vertikalquerschnitt. Der Verbundisolator weist ein Tragrohr 2 auf, welches in der Regel ein glasfaserverstärktes Epoxidrohr ist. Das Rohr 2 ist in der Regel beidseits mit metallischen Befestigungselementen 3 und 4 versehen, welche z.B. aus Aluminium bestehen können und bildet den Hohlraum 7 des Isolators. Zwischen den Befestigungselementen 3 und 4 ist der Isolator mit einer Beschirmung 5 versehen, welche von einem Silikonkautschukmaterial gebildet wird. Diese Beschirmung verlängert die Kriechstromstrecke zwischen den Befestigungselementen 3 und 4 und dient insbesondere als hydrophober Schutz gegen Feuchtigkeit. Der grob schematisch dargestellte Verbundisolator 1 ist dabei nur als Beispiel für eine spezielle Ausführungsform eines solchen Isolators gezeigt. Der Isolator 1 könnte auch mit einem darin gehaltenen Leiter 6 ausgestaltet sein, wie er in Figur 1 mit unterbrochenen Linien angedeutet ist. Derartige Isolatoren können in verschiedensten Grössen und Ausführungen und für die verschiedensten elektrischen Mittel- und Hochspannungsanlagen ausgeführt sein, was, da bekannt, hier nicht weiter ausgeführt wird. Unter Mittel- und Hochspannung sollen dabei vorliegend elektrische Spannungen von grösser als ca. 1000 Volt verstanden werden. Die Form der Beschirmung 5 kann dabei sehr verschieden sein und ist hier nur als Beispiel im Schnitt wellenförmig dargestellt. Wie bereits erwähnt, wird ein solcher Verbundisolator mit Hohlraum 7 nach Stand der Technik mit einer Beschirmung 5 aus RTV-Silikonkautschukmaterial gebildet. Dabei werden dessen zwei Komponenten in eine entsprechende Form gegossen, welche das Epoxidrohr 2 umgibt und das RTV-Silikonkautschukmaterial vernetzt bei Raumtemperatur und allenfalls geringfügiger Wärmezufuhr z.B. innerhalb einer Stunde.

[0011] Gemäss der Erfindung wird nun anders vorgegangen, indem ein Umspritzen des Rohres 2 unter hohem Druck mit HTV-Silikonkautschukmaterial erfolgt. Figur 2 zeigt das bereits mit den Flanschen 3 und 4 versehene glasfaserverstärkte Epoxidrohr 2 eines Isolators gemäss Figur 1, welches Rohr mit den Flanschen im unteren Teil 8 einer Spritzgussform angeordnet ist. Die obere Formhälfte 8' ist in der Figur 2 nur teilweise angedeutet, würde aber entsprechend der unteren Hälfte 8 den in der Figur oberen Bereich des Rohres 2 und der Flansche 3 und 4 abdecken. Die Form 8, 8' bildet um das Rohr 2 herum einen Hohlraum 9, welcher in seiner Form der aufzubringenden Beschirmung 5 entspricht. Gemäss der Erfindung wird nun das Epoxidrohr 2 mindestens teilweise abgestützt, um den beim Spritzgiessen mit HTV-Silikonkautschukmaterial notwendigen hohen Drücken zu widerstehen. Im gezeigten Beispiel ist zur Abstützung ein Rohr 10, z.B. aus Metall, in das Rohr 2 hineingeschoben. Das Rohr 10 sitzt dabei nicht mit einem Passsitz im Rohr 2, sondern weist in diesem ein geringes Spiel von z.B. 0.1 - 1 mm auf. Das Rohr 10 kann somit einfach in das Rohr 2 eingeschoben und auch wieder aus diesem entfernt werden. In der Figur 2 ist dargestellt, dass das Rohr 10 nur einen Teil der Länge des Rohres 2 abdeckt, im gezeigten Beispiel im wesentlichen nur die Teile, die nicht von den Flanschen abgedeckt sind. Das Rohr 10 könnte aber durchaus auch länger sein und z.B. noch einen Abschnitt 11 aufweisen, was in der Figur 2 mit unterbrochenen Linien dargestellt ist, wobei sich dieser Abschnitt bis an das in der Figur linke Ende des Rohres 2 erstreckt. Auch am rechten Ende des Rohres 2 könnte ein Abschnitt 12 des Metallrohres 10 vorgesehen sein, welcher sich bis ganz nach hinten erstreckt. Das Rohr 10 könnte auch mit einem Flansch 13 versehen sein, welcher dann auch in der Form 8, 8' eingebettet wäre. Vorzugsweise hat das Rohr 10 eine vollständige Aussenfläche und liegt mit dieser an der Innenfläche des Rohres 2 an, es können aber auch Ausnehmungen im Rohr 10 vorhanden sein, so dass das Epoxidrohr nur teilweise abgestützt wird.

[0012] Zum Umspritzen des Rohres 2 wird nun auf bekannte Weise in einer Spritzgussmaschine durch nicht dargestellte Öffnungen in der geschlossenen, also mit beiden Hälften versehenen Form das HTV-Silikonkautschukmaterial unter hohem Druck in den Hohlraum 9 der Form eingebracht. Der Spritzdruck kann dabei z.B. im Bereich von 300 - 1'000 bar liegen, was für das Rohr 2 dank der Abstützung 10 keine Gefahr eines Defektes ergibt. Das verwendete HTV-Silikonkautschukmaterial ist ein handelsübliches Material, welches aber so ausgewählt ist, dass die Vulkanisationstemperatur niedrig liegt, z.B. im Bereich von 100°C bis 160°C. Bevorzugt ist z.B. ein HTV-Silikonkautschukmaterial der Firma Wacker Chemie, mit der Bezeichnung Powersil 310, welches eine Vulkanisationstemperatur von ca. 130°C aufweist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die maximale für das glasfaserverstärkte Epoxidrohr zulässige Temperatur, welche z.B. bei 180°C liegen kann, nicht überschritten wird. Die Vulkanisationstemperatur des HTV-Materials kann natürlich auch anders 5 als 130°C gewählt werden, liegt aber für HTV-Materialien in der Regel höher als 100°C und sollte, wie gesagt, einen Sicherheitsabstand zu der Erweichungstemperatur des Kunststoffrohres bzw. Epoxidrohres 2 bzw. zu der für das Rohr 2 als zulässig erachteten Temperatur von z.B. 180°C einhalten. Der Spritzgiessprozess unterscheidet sich ansonsten nicht von bekannten Spritzgiessprozessen. Die Form 8, 8' kann beheizt sein, um eine gleichmässige und rasche Vulkanisation zu ergeben. Eine Isolatorbeschirmung 5 kann auf diese Weise innert wenigen Minuten fertiggestellt werden und der Isolator aus der Form entnommen werden. Nach der Entnahme aus der Form wird das Rohr 10 aus dem Isolator entnommen und dieser ist zur Weiterbearbeitung bereit. Das Abstützrohr 10 kann in das nächste Epoxidrohr 2 eingeführt werden, welches danach in die Form eingebracht wird, worauf ein erneuter Spritzgussvorgang stattfinden kann. Die Spritzgussform kann somit unmittelbar, ohne lange Wartezeit, erneut verwendet werden.

[0013] Anstelle der beschriebenen bevorzugten Abstützung mittels eines Rohres 10 sind natürlich auch andere Möglichkeiten zur Abstützung des Rohres 2 möglich, so kann z.B. das Rohr 2 mit einer Flüssigkeit, z.B. einem Öl, gefüllt und dicht verschlossen werden, so dass die inkompressible Flüssigkeit im Innern des Rohrs 2 die Abstützung bildet.

[0014] Auch in Figur 2 ist natürlich die Form des Isolators 1 nur als Beispiel zu verstehen. Der Isolator könnte auch auch einen Leiter 6, wie in Figur 1, aufweisen, für welche in den beiden Formhälften 8, 8' entsprechende Ausnehmungen vorgesehen sein müssen.

[0015] Bei grösseren Isolatoren, welche durchaus Längen von mehreren Metern erreichen können, kann das Umspritzen mit dem HTV-Silikonkautschukmaterial auch in mehreren Schritten erfolgen. Figur 3 zeigt als Beispiel grob schematisch ein glasfaserverstärktes Epoxidrohr 2, welches wiederum mit Flanschen 3 und 4 versehen ist, und mit seinem vorderen Teil in den Formhälften 8 und 8' eingebettet ist. Der entstehende Isolator 1 ist dabei mit einem Leiter 6 ausgestattet. Der Hohlraum 9 in den Formhälften 8 und 8' wird wie erläutert mit HTV-Material unter hohem Druck gefüllt. Auf diese Weise wird die vordere Hälfte des Rohres 2 mit der Beschirmung 5 versehen, welcher nach der Entformung in Figur 4 ersichtlich ist. Mit zwei weiteren Formhälften 18 und 18' mit dem Hohlraum 19 wird dann gemäss Figur 4 der hintere Teil der Beschirmung 5 angefügt. Auf diese Weise können mit gleichen oder verschiedenen Formstücken auch sehr lange Isolatoren hergestellt werden. Die Anzahl der Spritzgussschritte ist dabei nicht auf zwei beschränkt, sondern kann auch noch mehr Schritte umfassen. Es ist natürlich auch möglich, nur einen Teil des Epoxidrohres 2 mit HTV-Material zu umspritzen und die restlichen Bereiche z.B. mit vorgefertigten Beschirmungsteilen zu versehen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines hohlen Verbundisolators (1) für Mittel- und Hochspannung, bei welchem ein Kunststoffrohr (2), insbesondere ein glasfaserverstärktes Kunststoff-, vorzugsweise Epoxidrohr, mit einer Silikonkautschukbeschirmung (5) versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschirmung (5) durch Spritzgiessen von heissvulkanisierendem (HTV-) Silikonkautschuk gebildet wird, wobei mindestens während eines Teils des Spritzgiessvorganges mindestens ein Abschnitt des Kunststoffrohres gegen den Druck des Silikonkautschukmaterials abgestützt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung von einem in das Kunststoffrohr (2) eingeschobenem weiteren Rohr (10), insbesondere einem Metallrohr, gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein HTV-Silikonkautschuk verwendet wird, der eine Vulkanisationstemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Kunststoffrohres (2) aufweist, insbesondere im Bereich von 100°C bis 160°C und insbesondere eine Vulkanisationstemperatur von ca. 130°C.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschirmung (5) in mehreren Abschnitten entlang der Länge des Rohres (2) aufgebracht wird.

Claims

1. Method for producing a hollow compound insulator (1) for medium and high voltages, wherein a plastic pipe (2), in particular a fibre-glass reinforced plastic pipe, preferably an epoxide pipe, is provided with a screening (5) of silicone rubber, characterised in that the screening (5) is formed by injection molding of high temperature vulcanizing (HTV) silicon rubber, wherein at least a section of the plastic pipe is supported against the pressure of the silicone rubber material at least during a part of the injection molding process.

2. Method according to Claim 1, characterised in that the support is formed by a further pipe (10), in particular a metal pipe, inserted into the plastic pipe (2).

3. Method according to Claim 1, characterised in that an HTV silicon rubber is used, which has a vulcanization temperature below the softening temperature of the plastic pipe (2), in particular in the range of 100 °C to 160°C, and in particular a vulcanization temperature of about 130°C.

4. Method according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the screening (5) is applied in several sections along the length of the pipe (2).

Revendications

1. Procédé pour fabriquer un isolateur composite creux (1) pour moyenne et haute tension, selon lequel un tube en matière plastique (2), en particulier un tube en matière plastique renforcée par des fibres de verre, de préférence en époxy, est doté d'un blindage en caoutchouc silicone (5), caractérisé en ce que le blindage (5) est formé par injection de caoutchouc silicone à vulcanisation à chaud (HTV), étant précisé que pendant une partie au moins de l'injection, au moins une section du tube en matière plastique est en appui pour résister à la pression de la matière en caoutchouc silicone.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appui est formé par un tube supplémentaire (10), en particulier un tube métallique, qui est inséré dans le tube en matière plastique (2).

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un caoutchouc silicone HTV qui présente une température de vulcanisation inférieure à la température de ramollissement du tube en matière plastique (2) et située en particulier dans la plage de 100°C à 160°C, et en particulier une température de vulcanisation d'environ 130°.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le blindage (5) est appliqué en plusieurs sections sur la longueur du tube (2).

Zeichnung