Способ и устройство для изготовления электрического пластмассового изолятора
Изобретение относится к области изготовления электрических пластмассовых изоляторов. Устройство для изготовления электрического пластмассового изолятора содержит литейную форму для изготовления изолирующих экранов, которая может быть установлена концентрично вокруг вертикально расположенного сердечника или полого сердечника. Литейная форма имеет расположенную внизу в осевом направлении область, прилегающую вокруг к сердечнику или полому сердечнику и расположенную вверху в осевом направлении область, которая расширяется радиально относительно расположенной внизу в осевом направлении области и приведена в соответствие с формой изготавливаемого изолирующего экрана. Между находящимся внизу концом, расположенной внизу в осевом направлении области и верхним концом литейной формы расположен, по меньшей мере, один впрыскивающий канал для впрыскивания жидкого синтетического материала под давлением. Способ изготовления электрического пластмассового изолятора предусматривает использование устройства. В способе а) устанавливают литейную форму в заданное осевое положение, б) создают уплотнительное соединение между сердечником и литейной формой, в) впрыскивают жидкий синтетический материал под повышенным давлением по сравнению с давлением окружающей среды, г) отверждают синтетический материала в литейной форме, д) удаляют уплотнительное соединение, е) перемещают литейную форму вниз на заданное расстояние, ж) повторяют этапы б) - е) до тех пор, пока не будет изготовлено требуемое число изолирующих экранов. Изобретение обеспечивает использовать материал для формования с более коротким временем отверждения, что сокращает время изготовления изоляторов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к способу и устройству для изготовления электрического пластмассового изолятора, содержащего расположенный в центре сердечник или полый сердечник, в частности из пластмассы, армированной стекловолокнами, а также несколько расположенных коаксиально вокруг сердечника или полого сердечника изолирующих экранов, которые установлены со смещением в осевом направлении сердечника или полого сердечника.
Способ, а также соответствующее устройство для изготовления такого пластмассового изолятора известны из выложенного описания изобретения к акцептованной заявке DE 2044179. Здесь открытая вверху литейная форма устанавливается коаксиально вокруг расположенного в центре и позиционированного вертикально сердечника. Затем литейная форма заполняется путем заливки жидкой силиконовой массой. При этом в отношении своей впадины форма имеет контур, который соответствует требуемому изолирующему экрану. После отверждения силиконовой массы литейная форма перемещается в осевом направлении вниз, в частности на величину, соответствующую требуемому осевому зазору между двумя изолирующими экранами. Таким образом отливаются отдельные изолирующие экраны.
Выявленный недостаток известного способа состоит в том, что силиконовая масса, из которой отливаются изолирующие экраны, должна иметь относительно низкую вязкость, в частности равную или ниже 25000 [мПа·с]. Для того чтобы получилась качественная изолирующая поверхность изолирующих экранов, можно ввести только весьма ограниченно в силиконовую массу наполнители. Это значительно повышает расходы на сырье и материалы для изолятора.
Поэтому в основу изобретения положена задача усовершенствования способа и соответствующего устройства вышеназванного вида таким образом, чтобы стало возможно использовать более дешевые синтетические материалы, в частности силиконовый материал, обладающие высокой вязкостью, и несмотря на это обеспечить высокое качество литых изолирующих экранов. Далее способом согласно изобретению должно быть реализовано сокращение времени изготовления изолятора.
Так ставится задача сокращения средней продолжительности заполнения формы по сравнению с известными способами на 60-80%.
Решение этой задачи согласно изобретению достигается способом, содержащим следующие этапы.
а) Сначала литейная форма для отливки изолирующих экранов устанавливается в заданной осевой позиции вертикально расположенного сердечника или полого сердечника. При этом внутри литейной формы находится сердечник или полый сердечник с коаксиальным отверстием, которое предусмотрено в расположенной внизу в осевом направлении области литейной формы; литейная форма имеет, кроме того, открытую вверху область, предназначенную для формирования изолирующего экрана.
б) Затем между сердечником или полым сердечником с одной стороны и литейной формой с другой стороны в расположенной внизу в осевом направлении области литейной формы создается уплотнительное соединение. Это осуществляется, например, путем активации уплотнения.
в) После этого жидкий синтетический материал под более высоким по сравнению с давлением окружающей среды давлением впрыскивается в расположенную в осевом направлении область литейной формы, которая находится в осевом направлении над уплотнительным соединением и в осевом направлении под верхним концом литейной формы. Это происходит до тех пор, пока литейная форма с заданным объемом не будет заполнена синтетическим материалом.
г) Затем синтетический материал отверждают в литейной форме.
д) После отверждения уплотнительное соединение между сердечником или полым сердечником и литейной формой опять удаляется. В частности, уплотнение в литейной форме деактивируется.
е) Затем литейная форма перемещается относительно сердечника или полого сердечника в осевом направлении вниз на заданное расстояние, которое соответствует осевому зазору между изолирующими экранами.
ж) Этапы б)-е) повторяют до тех пор, пока не будет изготовлено требуемое число изолирующих экранов.
Согласно усовершенствованному варианту впрыскивание синтетического материала осуществляется под давлением, которое соответствует, по меньшей мере, 5-кратному давлению окружающей среды. В литейной форме поддерживается равномерная температура, в частности она нагревается предпочтительно, по меньшей мере, на этапе отверждения. Этот нагрев, в частности при использовании силикона в качестве синтетического материала, осуществляется до температуры, по меньшей мере, 60°С.
Устройство для изготовления электрического пластмассового изолятора характеризуется согласно изобретению тем, что между находящимся внизу концом расположенной внизу в осевом направлении области литейной формы и верхним концом литейной формы предусмотрен, по меньшей мере, один впрыскивающий элемент или впрыскивающий канал для впрыскивания жидкого синтетического материала под давлением.
При этом впрыскивающий элемент или впрыскивающий канал расположен предпочтительно в прилегающей в осевом направлении области литейной формы, в которой сердечник или полый сердечник в коаксиальном отверстии литейной формы плотно прилегает к литейной форме. Экономичность изготовления может повышаться далее за счет того, что по периметру литейной формы равномерно распределяются несколько впрыскивающих элементов или впрыскивающих каналов, предпочтительно четыре, шесть или восемь.
Уплотнение для изолирования литейной формы от сердечника или полого сердечника расположено предпочтительно под осевой позицией впрыскивающих элементов или впрыскивающих каналов. Активация или деактивация уплотнения осуществляется предпочтительно управляемо, при этом имеется в виду, в частности, пневматическое или гидравлическое управление. Наконец, в открытой вверху области литейной формы установлены элементы для поддержания равномерной температуры, в частности нагревательные элементы.Сущность нового способа направлена на то, чтобы изготовление изолирующего экрана осуществлялось с помощью литейной формы таким образом, чтобы синтетический материал, в частности силиконовый материал, вводился под высоким давлением снизу в открытую вверху литейную форму. Тем самым в противоположность известному способу жидкий синтетический материал более не вводится сверху в открытую литейную форму под давлением окружающей среды.
Таким образом получаются значительные преимущества.
Прежде всего можно использовать более дешевый исходный материал. К материалу для формовки или силиконовому материалу можно добавлять в большем объеме наполнители, которые снижают затраты на сырье и материалы в целом.
Далее можно обрабатывать жидкий синтетический материал, имеющий более высокую вязкость, не снижая качество поверхности изолирующих экранов. За счет заливки под давлением можно обрабатывать синтетические массы, вязкость которых существенно выше 25000 [мПа·с], по меньшей мере до 85000 [мП·с]. Ранее использовавшийся материал для формовки или силиконовый материал должен был быть крайне маловязким с тем, чтобы можно было изготавливать высококачественные изолирующие экраны.
Тем самым предоставляется также возможность использования материала для формовки или силиконового материала с более коротким временем отверждения, что сокращает время изготовления пластмассового изолятора и соответственно повышает экономичность способа.
С помощью предложенного способа можно изготавливать изолирующие экраны без какого-либо литьевого шва, причем материал для формовки или силиконовый материал наносится непосредственно на центральный сердечник.
На чертеже изображен вариант выполнения изобретения.
Фиг. 1 показывает схематично пластмассовый изолятор в разрезе, фиг. 2 изображает устройство для литья в разрезе, причем его уплотнение не активировано, фиг. 3 показывает то же изображение, что и на фиг. 2, но с активированным уплотнением.
На фиг. 1 виден электрический пластмассовый изолятор 1. Он состоит из находящегося в центре полого сердечника 2, вокруг которого расположены коаксиально изолирующие экраны 3. При этом экраны 3 установлены соответственно на постоянном расстоянии s друг от друга, которое соответствует пути перемещения нижеописанной литейной формы 4 в осевом направлении.
На фиг. 2 опять виден расположенный в центре полый сердечник 2 пластмассового изолятора 1, ось которого установлена вертикально. Для изготовления отдельных изолирующих экранов 3 используется литейная форма 4. В литейной форме имеется коаксиальное отверстие 5, которое охватывает полый сердечник 2.
В литейной форме 4 имеется расположенная внизу в осевом направлении область 6, которая преимущественно коаксиальным отверстием 5 литейной формы 4 плотно прилегает к полому сердечнику 2. Над нижней областью 6 в осевом направлении проходит открытая сверху область 7 литейной формы 4. Эта область 7 формы имеет собственную впадину литейной формы 4, которая определяет форму отливаемого изолирующего экрана 3.
С помощью непоказанных подвижных элементов литейная форма 4 перемещается вниз при вертикальном положении полого сердечника 2 (двойная стрелка Р на фиг. 3). После того как изготовлен изолирующий экран 3, литейная форма 4 перемещается вниз в осевом направлении на показанное на фиг. 1 расстояние s. Как видно на фиг. 2, во время перемещения уплотнение 13, которое предназначено для создания прочного уплотнительного соединения 8 (фиг. 3) между литейной формой 4 и полым сердечником 2, деактивировано.
Если литейная форма 4 достигнет требуемое осевое положение, то предпочтительно за счет создания гидравлического или пневматического давления в уплотнении 13 оно будет прилегать к полому сердечнику 2. Тем самым создается уплотнительное соединение 8 (фиг. 3). При этом уплотнительное соединение 8 пролегает по расположенной в осевом направлении области 9, которая видна на фиг. 2 и фиг. 3.
Непосредственно над проходящей в осевом направлении областью 9 уплотнительного соединения 8 в расположенной в осевом направлении области 10 расположен впрыскивающий элемент или впрыскивающий канал 12. Эта область 10 лежит в той расположенной в осевом направлении области литейной формы 4, которая прилегает в основном плотно вокруг к полому сердечнику 2. Жидкая силиконовая масса, предпочтительно с наполнителями, впрыскивается в литейную форму 4 через впрыскивающий элемент или впрыскивающий канал 12. При этом масса может иметь вязкость, по меньшей мере, до 85000 [мПа·с], т.е. величину, которая значительно выше коэффициента вязкости 25000 [мПа·с], рассматривавшегося прежде в качестве предельного коэффициента. Таким образом, можно использовать так называемые LSR-силиконы (Liquid Silicon Rubber) (жидкий силиконовый каучук), что было невозможно в известных способах.
При этом впрыскивание силиконового материала осуществляется под давлением Ре, которое значительно выше давления Ро окружающей среды. Давление впрыска составляет, по меньшей мере, 5-кратное давление окружающей среды.
Согласно изобретению важно то, что область точки (точек) впрыскивания 10, т.е. осевая точка, в которой расположен впрыскивающий элемент или впрыскивающий канал 12, находится между нижним концом 15 расположенной внизу области 6 литейной формы 4 и ее верхним концом 11.
Для ускорения процесса отверждения силиконового материала в литейной форме 4 около стенки впадины установлены нагревательные элементы 14, которые поддерживают температуру при отверждении, по меньшей мере, 60°С.
По периметру литейной формы 4, что не видно на фиг. 1-3, расположены эквидистантно несколько впрыскивающих элементов или впрыскивающих каналов 12.
Предпочтительно применяются четыре, шесть или восемь впрыскивающих элементов или впрыскивающих каналов 12. При этом в отдельные впрыскивающие элементы или впрыскивающие каналы 12 силиконовый материал может поступать из коаксиально установленного кольцевого трубопровода.
Вращение литейной формы, как это известно в уровне техники, в способе согласно изобретению не требуется. Ввиду отсутствия вращения формы силикон беспрепятственно может подаваться в впрыскивающие элементы или впрыскивающие каналы 12. Равным образом возможен просто электрический нагрев литейной формы 4. За счет активируемого и деактивируемого уплотнения 13 возможно беспрепятственное перемещение литейной формы 4 в осевом направлении, т.к. во время этого перемещения уплотнение 13 не активировано.
Тракт подачи силикона от его источника до впрыскивающего(их) элемента(ов) или впрыскивающего(их) канала(ов) 12 может охлаждаться с тем, чтобы предотвратить в нем вулканизацию.
Над литейной формой 4 может или могут быть установлены один или несколько дополнительных температурных элементов 16. Подобный температурный элемент может быть, в частности, инфракрасной лампой.
Вместо описанных изолирующих экранов 4 из силиконовых синтетических материалов они, как общеизвестно, могут состоять из других, предпочтительно искусственных смол, устойчивых к атмосферному воздействию.
Перечень позиций
1 - электрический пластмассовый изолятор
2 - сердечник или полый сердечник
3 - изолирующие экраны
4 - литейная форма
5 - коаксиальное отверстие в литейной форме
6 - расположенная внизу в осевом направлении область литейной формы
7 - открытая сверху область литейной формы
8 - уплотнительное соединение
9 - область уплотнительного соединения
10 - область точек (точки) впрыскивания
11 - верхний конец литейной формы
12 - впрыскивающий канал
13 - уплотнение
14 - элементы для поддержания равномерной температуры
15 - нижний конец литейной формы
16 - дополнительный(ые) температурный(ые) элемент(ы)
Р - двойная стрелка
Ро - давление окружающей среды
Ре - давление впрыска
s - путь перемещения в осевом направлении
1. Устройство для изготовления электрического пластмассового изолятора, содержащее литейную форму для изготовления изолирующих экранов, которая может быть установлена концентрично вокруг вертикально расположенного сердечника или полого сердечника и имеет расположенную в осевом направлении область, прилегающую вокруг к сердечнику или полому сердечнику, а также расположенную вверху в осевом направлении область, которая расширяется радиально относительно расположенной внизу в осевом направлении и приведена в соответствие с формой изготавливаемого изолирующего экрана, отличающееся тем, что между находящимся внизу концом, расположенной внизу в осевом направлении области и верхним концом литейной формы расположен, по меньшей мере, один впрыскивающий канал для впрыскивания жидкого синтетического материала под давлением.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что впрыскивающий канал расположен в проходящей в осевом направлении области литейной формы, в которой сердечник или полый сердечник в коаксиальном отверстии литейной формы плотно прилегает к литейной форме.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что по периметру литейной формы равномерно распределено несколько впрыскивающих каналов, предпочтительно четыре, шесть или восемь впрыскивающих каналов.
4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что под осевой позицией впрыскивающего канала или впрыскивающих каналов расположено уплотнение для герметизации литейной формы от сердечника или полого сердечника.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что уплотнение выполнено с возможностью управляемого активирования или деактивирования.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что уплотнение выполнено с возможностью активирования, в частности надувания, пневматически или гидравлически.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в открытой сверху области литейной формы расположены элементы для поддержания равномерной температуры, в частности нагревательные элементы.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что над литейной формой расположен или один, или несколько дополнительных температурных элементов.
9. Способ изготовления электрического пластмассового изолятора, содержащего расположенный в центре сердечник или полый сердечник, в частности, из армированной стекловолокном пластмассы, а также несколько установленных коаксиально вокруг сердечника или полого сердечника изолирующих экранов, которые расположены со смещением в осевом направлении сердечника или полого сердечника, при котором применяют устройство по п.1, при этом осуществляют этапы: а) установки литейной формы в заданное осевое положение вокруг вертикально расположенного сердечника или полого сердечника, б) создания уплотнительного соединения между сердечником или полым сердечником и литейной формой в расположенной внизу в осевом направлении области литейной формы, в) впрыскивания жидкого синтетического материала, в частности силиконового материала, под повышенным по сравнению с давлением (ро) окружающей среды давлением (ре) в расположенную в осевом направлении область литейной формы, которая находится над уплотнительным соединением в осевом направлении и под верхним концом литейной формы в осевом направлении, до тех пор, пока литейная форма не будет заполнена заданным объемом синтетического материала, г) отверждения синтетического материала в литейной форме, д) удаления уплотнительного соединения между сердечником или полым сердечником и литейной формой, е) перемещения литейной формы относительно сердечника или полого сердечника вниз в осевом направлении на заданное расстояние (s), ж) повторения этапов б) - е) до тех пор, пока не будет изготовлено требуемое число изолирующих экранов.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что впрыскивание синтетического материала осуществляют согласно этапу в) п.9 под давлением (ре), которое соответствует, по меньшей мере, 5-кратному давлению (ро) окружающей среды.
11. Способ по п.9, отличающийся тем, что в литейной форме, по меньшей мере, во время этапа г) согласно п.9 поддерживают равномерную температуру, в частности подогревают.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что при использовании силикона в качестве синтетического материала осуществляют подогрев литейной формы, по меньшей мере, до 60°С.
