182655. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy hosszirányú határréteg-átütőszilárdságú villamos műanyagszigetelők előállítására
1 182655 2 A találmány tárgya eljárás nagy hosszirányú határréteg-átütőszilárdságú villamos műanyagszigetelők előállítására erőbevezető szelvényekkel ellátott szigetelőanyagú tartórúdra rugalmas szigetelő vagy félvezető szerkezeti anyagból álló egy- vagy többrészes ernyőelem-együttes felfűzésével és ezt követően hosszirányú terhelőerő kifejtésével. Az ilyen műanyagszigetelők energiaellátó berendezésekhez, különösen szabadvezetékekhez, mint kirögzítő- vagy tartószigetelők alkalmazhatók előnyösen. Ismeretes, hogy a szokványos üveg- és porcelánanyagú szigetelők helyett újabban műanyagszigetelőket alkalmaznak. Az ilyen műanyagszigetelőket többnyire húzó- és hajlítóigénybevételre méretezett rúdszigetelőkként képezik ki, amelyek üvegszállal erősített, hőre keményedő műanyagból előállított tartórúdból, hőre keményedő műanyag vagy elasztomer szerkezeti anyagú ernyőelemekből és erőbevezető szerelvényekből állnak. A különböző ismert műanyagszigetelők egymástól az alkalmazott szerkezeti anyagok megválasztásában, a szerkezeti kialakításban és az előállításukhoz szükséges eljárásokban különböznek. Tipikus ismert megoldások ismertetései megtalálhatók az 530 702 sz. német birodalmi leírásban, a 2 618 693 sz. NSZK-beli nyilvánosságrahozatali iratban és a 3 898 372 sz. USA-beli szabadalmi leírásban. A kívánt funkcionális hatás szempontjából az ilyen műanyagszigetelők esetében meghatározó jelentőséggel bír a mechanikailag terhelt tartórúd és a szigetelést adó külső emyőelem-együttes közötti határréteg hosszirányú villamos átütőszilárdságának kézbentartása és biztosítása. Ennek érdekében több megoldási változat ismeretes. Egyik ismert megoldás szerint az ernyőelemeket olyan szerkezeti anyagból állítják elő, amely a szükséges kúszóáramszilárdság biztosítása mellett alkalmas a tartórúddal hézagmentes ragasztásos vagy kémiai kötés kialakítására. (Ilyen megoldást javasol az 530 702 sz. német birodalmi szabadalmi leírás.) Hátránya, hogy mechanikai igénybevétel vagy hőmérséklet-változások hatására az ilyen műanyagszigetelők a mindenkori alkalmazott anyagkombinációtól és előállítási eljárástól függően repedezésre vagy nem kielégítő adhéziós kötésre hajlamosak. A helyzet némiképpen orvosolható az ernyőelemek szerkezeti anyagaként elasztomerek alkalmazásával és az ernyőelem-együttes, valamint a tartórúd között egy hosszirányú villamos átütőfeszültség tekintetében befolyásolható rés alkalmazásával, amely adott esetben valamely cseppfolyós szigetelőközeggel is kitöltött lehet. Ilyen műanyagszigetelő és az előállítására szolgáló eljárás ismertetése megtalálható a 3 898 372 sz. USA-beli szabadalmi leírásban. Az ernyőelemeket eszerint a hosszirányú villamos átütőfeszültség növelése céljából a rúdátmérőnél kisebb átmérőjű belső furattal alakítják ki, így az ernyőelemek felsajtolásuk során radiális irányban rugalmas tágulást szenvednek, és tengelyirányú nyomófeszültség ébred bennük. Ezáltal a hézag mentén fokozott felületi nyomás biztosított és a hosszirányú átütőszilárdság fokozódik. Ehhez járulékosan javasolják az ernyőelemek belső furatában körbefutó hornyok kialakítását, ezzel tömítőelemek képzését, amelyek hatása zsír bevitelével tovább fokozható. A fenti ismert megoldás hátránya, hogy a sugárirányú húzó- és tengelyirányú igénybevétel alkalmazása miatt különösen a szigetelő hossziránya mentén szükséges anyagvastagság-változások tartományaiban az ernyőelemek tartós alakváltozást szenvednek. A találmány révén elérni kívánt célunk az ismert megoldások hiányosságaitól és hátrányaitól mentes műanyagszigetelők előállítására alkalmas eljárás kialakítása, amellyel tehát olyan műanyagszigetelők állíthatók elő, amelyek a tartórúd és az emyőelemegyüttes közötti illesztőfelület mentén jelentős hőmérséklet-ingadozások és jelentős mechanikai igénybevételek esetén is minden üzemi állapotban kiváló hosszirányú villamos határréteg-átütőszilárdsággal rendelkeznek. A kitűzött célt találmányunk szerint olyan eljárás kialakításával és alkalmazásával érjük el, amely szerint egy nagy mechanikai terhelhetőségű szigetelőanyagú tartórúdra rugalmas dielektrikumból vagy félvezető szerkezeti anyagból álló olyan ernyőelemegyüttest fűzünk fel, amelynek belső furatátmérője a tartórúd átmérőjénél nagyobb, majd azt hosszirányban mégnyújtva a tartórúd és az emyőelemegyüttes között sugárirányú, befelé irányított, az ernyőelem-együttes szelvénykiképzésétől függő felületi nyomást hozunk létre, és az emyőelem-együttes végtartományai, valamint a tartórúd és/vagy a szerelvények között ezen megnyújtott állapotban mechanikailag szilárd és tömített erő- és/vagy alakzáró kötést hozunk létre. Az emyőelem-együttest képező egyes ernyőelemeket egymással szilárdan és tömi tetten összeragasztjuk, vulkanizáljuk vagy összehegesztjük. Az emyőelem-együttes végtartományait a tartórúdhoz ragasztással, hegesztéssel vagy alakzáró rögzítőfészekbe történő bepattintással, besajtolással, tehát alakzáró beágyazással rögzíthetjük. Ugyanilyen rögzítésmódokat alkalmazhatunk az emyőelem-együttes végtartományai és a szerelvények közötti tartós kapcsolat létrehozására is, a hegesztéses kötést kivéve. A végtartományok megnyújtás utáni rögzítését a találmány szerinti eljárás előnyös foganatosítási módja esetében a felhelyezett armatúrák deformálásával, különösen izosztatikus sajtolással végezzük, amikoris erő- és alakzáró kötést állítunk elő és esetenként az emyőelem-együttes végtartományait egy rugalmas betétréteg részét képező elemekként alkalmazzuk. A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi igen különböző, eltérő ernyőelem-együttesek alkalmazását. A rugalmas anyagú emyőelem-együttes és a tartórúd közötti, nagyfeszültségű tömítésként viselkedő felületi nyomás létrehozásával és fenntartásával igen nagy hosszirányú határréteg-átütőszilárdságú villamos műanyagszigetelők előállíthatósága biztosított. Az alkalmazott rögzítési, kötési módok ezen állapot fenntartását minden üzemi körülmények mellett, beleértve mechanikai húzóigénybevételeket is, a tartórúd ilyenekkel együtt járó hosszirányú megnyúlását is, tar-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
