RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 2228804 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 02.03.2010 10155229.7 (13) (51) T3 Int.Cl. H01B 3/14 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 16.05.2012 Europejski Biuletyn Patentowy 2012/20 EP 2228804 B1 (54) Tytuł wynalazku: Sposób wytwarzania izolatora wysokiego napięcia ze szkła lub z porcelany poprzez wiązanie metalowych części wymienionego izolatora za pomocą zaprawy wiążącej (30) Pierwszeństwo: 10.03.2009 FR 0951490 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 15.09.2010 w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2010/37 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 31.10.2012 Wiadomości Urzędu Patentowego 2012/10 (73) Uprawniony z patentu: Sediver Société Europeenne d'isolateurs en Verre et Composite, Nanterre, FR (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP 2228804 T3 SANDRINE PRAT, Mariol, FR (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Agnieszka Jakobsche PRZEDSIĘBIORSTWO RZECZNIKÓW PATENTOWYCH PATPOL SP. Z O.O. ul. Nowoursynowska 162 J 02-776 Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
1 EP 2 228 804 B1 Opis [0001] Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania izolatora wysokiego napięcia zawierającego osłonę ze szkła lub porcelany, metalowy klosz i metalowy pręt, w którym klosz i pręt są odpowiednio wiązane na wymienionej osłonie izolatora za pomocą zaprawy wiążącej, przy czym zaprawę wiążącą uzyskano poprzez wymieszanie na sucho cementu glinowego i piasku, następnie poprzez wyrobienie uzyskanej mieszaniny z wodą. [0002] W szczególności, wynalazek dotyczy izolatorów wiszących i odciągowych, bardziej szczegółowo izolatorów zwanych izolatorami z kloszem i prętem, zawierających osłonę izolującą z materiału dielektryka takiego jak szkło hartowane lub porcelana, posiadającą część górną zamocowaną w metalowym kloszu za pomocą spoiwa lub zaprawy wiążącej na bazie cementu glinowego i w której zamocowano metalowy pręt za pomocą tej samej zaprawy wiążącej. [0003] Po zmontowaniu, takie izolatory wiszące są przeznaczone do połączenia ze sobą mocując pręt jednego izolatora z kloszem sąsiedniego izolatora w celu utworzenia łańcucha izolatorów wykorzystywanego jako podpora dla linii elektrycznych wysokiego i średniego napięcia. Te izolatory można poddać bardzo surowym warunkom klimatycznym i mechanicznym wymagającym dobrego wiązania z jednej strony między osłoną a prętem i z drugiej strony między osłoną a kloszem. [0004] Na przykład z dokumentu patentowego FR 2031985 znany jest izolator elektryczny zawierający metalowy klosz i pręt, jak również dzwon i miseczkę ze szkła lub porcelany. Z jednej strony, pręt jest wiązany w dzwonie za pomocą zaprawy cementowej i z drugiej strony, klosz jest wkładany na miseczkę. A zatem konieczne jest ponadto połączenie dzwonu i miseczki za pomocą zaprawy cementowej w celu uzyskania izolatora. [0005] W celu wykonania zaprawy wiążącej, klasycznie miesza się piasek z cementem glinowym. Następnie wyrabia się uzyskaną mieszaninę z wodą w celu uzyskania zaprawy wiążącej, która jest nakładana po jednej i drugiej stronie osłony w celu związania jej z jednej strony w kloszu i z drugiej strony na pręcie. [0006] Znane są sposoby wytwarzania zaprawy, w których miesza się na sucho cement, piasek i pył krzemionkowy, następnie wyrabia się uzyskaną mieszaninę z wodą, do której dodaje się środek pomocniczy. Na przykład, w dokumencie patentowym US 2007/0228612 dodaje się do wody środek zmniejszający zawartość wody typu polikarboksylanu, i w dokumencie patentowym US 5466289, dodaje się środek dyspergujący typu kopolimeru winylowego. Jednakże, uzyskane zaprawy są na bazie cementu portlandzkiego i nie mają jakości wystarczającej do wiązania izolatora elektrycznego. 1
2 [0007] Celem wynalazku jest zaproponowanie sposobu wytwarzania izolatora wysokiego napięcia takiego jak powyżej opisany, w którym wykorzystuje się zaprawę wiążącą o bardzo ograniczonej porowatości zapewniającej bardzo dobrą wytrzymałość mechaniczną. [0008] W tym celu, przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania izolatora wysokiego napięcia zawierającego osłonę ze szkła lub porcelany, metalowy klosz i metalowy pręt, w którym klosz i pręt są odpowiednio wiązane na wymienionej osłonie izolatora za pomocą zaprawy wiążącej, przy czym zaprawę wiążącą uzyskano poprzez wymieszanie na sucho cementu glinowego i piasku, następnie poprzez wyrabianie uzyskanej mieszaniny z wodą, charakteryzujący się tym, że pył krzemionkowy miesza się ponadto na sucho z cementem i piaskiem, i tym, że przed wyrabianiem, dodaje się do wymienionej wody wodny roztwór zawierający rozpuszczalny w wodzie środek rozpraszający zawierający karboksylowe grupy funkcyjne i łańcuchy polieterowe. [0009] Wymieniony pył krzemionkowy pozwala korzystnie na zwiększenie stopnia zagęszczenia zaprawy, i wymieniony wodny roztwór zawierający rozpuszczalny w wodzie środek dyspergujący zawierający karboksylowe grupy funkcyjne i łańcuchy polieterowe, zwany również "wodnym roztworem glukozowym", pozwala na poprawę zdolności zwilżającej wody w taki sposób, że można zmniejszyć ilość wody dodawanej do zaprawy i zmniejszyć w ten sposób porowatość zaprawy. W ten sposób, połączenie lepszego stopnia zagęszczenia z mniejszą porowatością zaprawy uzyskanej sposobem według wynalazku dodatkowo zapewnia zwiększenie mechanicznej wytrzymałości zaprawy. [0010] Przeprowadzono wiele testów wytwarzania zaprawy wiążącej, które doprowadziły do zaprawy wiążącej o bardzo dobrej wytrzymałości mechanicznej, bardzo dobrego stopnia zagęszczenia i bardzo małej porowatości w stosunku do zapraw wiążących o innym składzie. W szczególności przeprowadzono testy ze składem zbliżonym, lecz bez pyłu krzemionkowego lub bez wodnego roztworu, które nie dały satysfakcjonujących wyników. [0011] Sposób wytwarzania izolatora wysokiego napięcia według wynalazku może posiadać następujące cechy: - masa cementu glinowego stanowi około 50 % do 80 % w przeliczeniu na całkowitą masę mieszaniny piasku i cementu, masa piasku stanowi około 20 % do 50 % w przeliczeniu na całkowitą masę mieszaniny piasku i cementu, masa pyłu krzemionkowego stanowi około 2 % do 10 % w przeliczeniu na masę wyłącznie wymienionego cementu w zaprawie, masa wody stanowi około 17 % do 27 % w przeliczeniu na masę wyłącznie wymienionego cementu w zaprawie i masa wodnego roztworu stanowi około 0,2 % do 0,5 % w przeliczeniu na masę wyłącznie wymienionego cementu w zaprawie; - w przeliczeniu na masę wyłącznie wymienionego cementu w zaprawie, masa pyłu krzemionkowego stanowi korzystnie około 6 %, masa wody stanowi korzystnie około 22 % i masa wodnego roztworu stanowi korzystnie około 0,25 %; 2
3 - wymieniony cement ma zawartość tlenku glinowego wynoszącą między 30 % a 75 %; - wymieniony piasek ma granulometrię wyśrodkowaną między około 200 mikrometrów a 300 mikrometrów. [0012] Wynalazek obejmuje izolator wysokiego napięcia zawierający osłonę ze szkła lub porcelany, metalowy klosz i metalowy pręt, w którym klosz i pręt są odpowiednio wiązane na wymienionej osłonie izolatora za pomocą zaprawy wiążącej wytwarzanej powyższym sposobem. [0013] Wynalazek zostanie opisany bardziej szczegółowo w odniesieniu do załączonego rysunku, który ilustruje nieograniczający przykład. [0014] Jedyna figura schematycznie przedstawia izolator wysokiego napięcia. [0015] Na jedynej figurze, przedstawiono izolator wysokiego napięcia 1 zawierający osłonę 2 ze szkła lub z porcelany, metalowy klosz 4 połączony z jednej strony z górną częścią 3 osłony 2 za pomocą zaprawy 5 i pręt metalowy 6 połączony we wnęce 7 osłony 2 wewnątrz wymienionej górnej części 3 osłony 2 za pomocą zaprawy 5 takiej samej jak zaprawa w kloszu 4. [0016] W celu wykonania zaprawy 5 według wynalazku, najpierw na sucho miesza się z cementem glinowym piasek i pył krzemionki mikrometrycznej w znormalizowanej mieszarce (na przykład, według normy NF EN 196-1) przez czas wynoszący między 1 minutą a 10 minutami. W tej suchej mieszaninie, cement stanowi między około 50 % a 80 % całkowitej masy mieszaniny piasku i cementu, piasek stanowi między około 20 % a 50 % całkowitej masy mieszaniny piasku i cementu i masa pyłu krzemionkowego lub mikrokrzemionki stanowi od około 2 do 10 % masy wyłącznie cementu i korzystnie około 6 %. Korzystnie, cement wybiera się spośród cementów glinowych zwanych również cementami topionymi, o zawartości tlenku glinowego wynoszącej między około 30 % a 75 %. Piasek jest korzystnie piaskiem drobnym o kontrolowanej granulometrii wyśrodkowanej na wartość wynoszącą między około 200 mikrometrów a 300 mikrometrów. Pył krzemionkowy, o rozmiarze znacznie mniejszym niż cząstki cementu i ziaren piasku, pozwala na kolmatację międzywęźli utrzymujących się między cząstkami cementu i ziarnami piasku, w sposób zbliżony do cementu który poddaje kolmatacji, w sposób znany, międzywęźla między ziarnami piasku, co pozwala na znaczne zwiększenie stopnia zagęszczenia zaprawy. [0017] Następnie, do suchej mieszaniny dodaje się wodę zawierającą wodny roztwór glukozowy i przeprowadza się wyrabianie przez czas wynoszący od 1 minuty do 15 minut. Korzystnie, wodny roztwór glukozowy jest wodnym roztworem zawierającym rozpuszczalny w wodzie środek dyspergujący zawierający karboksylowe grupy funkcyjne i łańcuchy polieterowe z zawartością suchej masy wynoszącą około 30 %. Takie rozwiązanie opisano na przykład w dokumencie patentowym FR 2 776 285. W sposobie według wynalazku, wodny roztwór glukozowy pełni rolę plastyfikatora i pozwala na poprawę zwilżającej zdolności wody. W ten sposób, można zmniejszyć ilość wody dodawanej do zaprawy i można również zmniejszyć porowatość zaprawy, co zwiększa jej wytrzymałość mechaniczną. 3
4 [0018] Korzystnie, stosunek masowy wody do masy cementu wynosi między około 17 % a 27 % i korzystnie wynosi około 22 %. Wodny roztwór glukozowy dodaje się do wody w proporcji wynoszącej między około 0,2 % a 0,5 % masy samego cementu, i korzystnie około 0,25 %. [0019] Na wyjściu z mieszarki uzyskano wilgotną pastę zaprawy, która jest dozowana przed wprowadzeniem do osłony 2 izolatora 1. Jest zrozumiałe, że ilość zaprawy dozuje się z precyzją zależną od rozmiaru izolatora. [0020] W celu zmontowania izolatora 1 według wynalazku, wykonuje się zaprawę taką jak opisana powyżej, i najpierw wprowadza się dozę zaprawy 5 do wnęki 7 górnej części 3 osłony 2. Otóż pręt 6 wprowadza się do zaprawy 5 poprzez przyłożenie drgań do zespołu, w taki sposób, aby pręt 6 zagłębił się w zaprawie aż oprze się o dno wnęki 7. Następnie drugą dozę zaprawy 5 nakłada się do klosza 4 i wprowadza się część górną 3 osłony 2 do klosza 4 również poprzez przyłożenie drgań w celu ułatwienia umieszczania osłony 2 w kloszu 4. Jest zrozumiałe, że można najpierw umieścić klosz 4 na osłonie 2, a następnie pręt 6 w osłonie 2. Operacje montażu metalowego pręta 6 i klosza 4 na osłonie 2 mogą być również jednoczesne. [0021] W końcu, zestalanie zaprawy przeprowadza się poprzez zanurzenie zespołu utworzonego przez osłonę 2, klosz 4 i pręt 6 w kąpieli wodnej, korzystnie w gorącej wodzie o temperaturze wynoszącej między około 50 C a 70 C na czas wynoszący między około 60 a 120 minut. Można również zanurzyć zaprawę w kąpieli wodnej o temperaturze otoczenia na czas wynoszący między 8 a 24 godziny. Zaprawa zostaje w ten sposób utwardzona, następnie pozostawia się ją do ostudzenia na wolnym powietrzu o temperaturze otoczenia. [0022] Przykład: [0023] Testy wytrzymałości mechanicznej przeprowadzono na zaprawach na bazie cementu glinowego wykonanych według następującego protokołu: - wyrabianie na sucho cementu z piaskiem, i ewentualnie z krzemionką, przez jedną minutę, - dodanie wody zarobowej, i ewentualnie roztworu glukozowego, następnie wyrabianie przez 4 minuty. [0024] Testy wytrzymałości mechanicznej przeprowadzono po traktowaniu zapraw w celu utwardzenia wodą o 55 C przez 1 h30, następnie chłodzeniu na powietrzu w 20 C przez 1 h. Wytrzymałość mechaniczną zmierzono na graniastosłupach o wymiarach 4 x 4 x 16 centymetrów wykonanych na stole uderzeniowym według normy NF EN 196-1. [0025] Tabela 1 podaje wyniki testów wytrzymałości mechanicznej na zginanie i na ściskanie dla zaprawy wykonanej sposobem według wynalazku, dla zaprawy klasycznej bez środka pomocniczego i dla innych testowanych zapraw. Jak widać z tabeli 1, skład zaprawy wiążącej według wynalazku (wiersz 2 tabeli 1) daje 4
5 dużo lepszą wytrzymałość mechaniczną zarówno na zginanie jak i na ściskanie niż skład kontrolny bez środków pomocniczych (wiersz 1) i niż składy wyłącznie z pyłem krzemionkowym (wiersz 3) lub wyłącznie z roztworem glukozowym (wiersz 4). Tabela 1 1 Skład Wytrzymałość mechaniczna na Wytrzymałość mechaniczna na zginanie ściskanie Cement: 1500g po 2h30: po 2h30: Piasek: 500g 5,8 MPa 54,0 MPa Woda: 350g 2 Cement: 1500g po 2h30: po 2h30: Piasek: 500g 9,8 MPa 67,3 MPa Pył krzemionkowy: 6% Woda: 325g po 28 dniach: po 28 dniach: 3 Roztwór glukozowy: 16,4 MPa 90,7 MPa 0,25% Cement: 1500g po 2h30: po 2h30: Piasek: 500g 9,5 MPa 51,7 MPa Pył krzemionkowy: 6% 4 Woda: 360g Cement: 1500g po 2h30: po 2h30: Piasek: 500g 6,1 MPa 57,0 MPa Woda: 325g Roztwór glukozowy: 0,2% Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania izolatora wysokiego napięcia (1) zawierającego osłonę (2) ze szkła lub porcelany, metalowy klosz (4) i metalowy pręt (6), w którym klosz (4) i pręt (6) są odpowiednio wiązane na wymienionej osłonie (2) izolatora (1) za pomocą zaprawy wiążącej, przy czym zaprawę wiążącą uzyskano poprzez wymieszanie na sucho cementu glinowego i piasku, następnie poprzez wyrobienie uzyskanej mieszaniny z wodą, znamienny tym, że pył krzemionkowy miesza się ponadto na sucho z cementem i piaskiem, i tym, że przed wyrobieniem, dodaje się do wymienionej wody wodny roztwór zawierający rozpuszczalny w wodzie środek rozpraszający zawierający karboksylowe grupy funkcyjne i łańcuchy polieterowe. 5
6 2. Sposób wytwarzania izolatora wysokiego napięcia (1) według zastrz. 1, w którym, masa cementu glinowego stanowi około 50 % do 80 % w przeliczeniu na całkowitą masę mieszaniny piasku i cementu, masa piasku stanowi około 20 % do 50 % w przeliczeniu na całkowitą masę mieszaniny piasku i cementu, masa pyłu krzemionkowego stanowi około 2 % do 10 % w przeliczeniu na masę wyłącznie wymienionego cementu w zaprawie, masa wody stanowi około 17 % do 27 % w przeliczeniu na masę wyłącznie wymienionego cementu w zaprawie i masa wymienionego wodnego roztworu stanowi około 0,2 % do 0,5 % w przeliczeniu na masę wyłącznie wymienionego cementu w zaprawie. 3. Sposób wytwarzania izolatora wysokiego napięcia (1) według zastrz. 1 albo 2, w którym, w przeliczeniu na masę wyłącznie wymienionego cementu w zaprawie, masa pyłu krzemionkowego stanowi korzystnie około 6 %, masa wody stanowi korzystnie około 22 % i masa wymienionego wodnego roztworu stanowi korzystnie około 0,25 %. 4. Sposób wytwarzania izolatora wysokiego napięcia (1) według jednego z poprzednich zastrz., w którym wymieniony cement ma zawartość tlenku glinowego wynoszącą między 30 % a 75 %. 5. Sposób wytwarzania izolatora wysokiego napięcia (1) według jednego z poprzednich zastrz., w którym wymieniony piasek ma granulometrię wyśrodkowaną między około 200 mikrometrów a 300 mikrometrów. 6
7 7
8 ODNOŚNIKI CYTOWANE W OPISIE Ta lista odnośników cytowanych przez zgłaszającego ma na celu wyłącznie pomoc dla czytającego i nie stanowi części dokumentu patentu europejskiego. Nawet jeżeli dołożono największej troski do jego ujęcia, nie można wykluczyć błędów i przeoczeń i OEB odrzuca wszelką odpowiedzialność pod tym względem. Dokumenty patentowe cytowane w opisie FR 2031985 [0004] US 20070228612 A [0006] US 5466289 A [0006] FR 2776285 [0017] 8