DE2037926B2 - Elektrischer Porzellanisolator und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Elektrischer Porzellanisolator und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
- Publication number
- DE2037926B2 DE2037926B2 DE19702037926 DE2037926A DE2037926B2 DE 2037926 B2 DE2037926 B2 DE 2037926B2 DE 19702037926 DE19702037926 DE 19702037926 DE 2037926 A DE2037926 A DE 2037926A DE 2037926 B2 DE2037926 B2 DE 2037926B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- porcelain
- weight
- percent
- quartz
- feldspar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 title claims description 87
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 7
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 title 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 40
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 30
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 28
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 claims description 27
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 2
- 230000005476 size effect Effects 0.000 claims 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 claims 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 2
- 238000004131 Bayer process Methods 0.000 description 1
- 241000158147 Sator Species 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- -1 crystallite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/24—Manufacture of porcelain or white ware
- C04B33/26—Manufacture of porcelain or white ware of porcelain for electrical insulation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
jedoch den Nachteil, daß seine mechanische Festigkeit steht.
nicht sehr hcch ist, so daß es nicht für elektrische Bei einem solchen Porzellangegenstand wird die
Porzellanisolatoren verwendet werden kann, die eine 65 mechanische Festigkeit durch den Zusatz des Mullits
hohe mechanische Beanspruchung aushalten müssen. verbessert, die beim Brennen wegen des Mullitzusatzes
2. Das aluminiumoxidhaltige Porzellan wurde ent- auftretende Verformung durch den Zusatz von AIuwickelt,
um die mechanische Festigkeit des Feldspat- miniurnoxid verhindert, und die wegen des Zusatzes
3 * 4
von Mullit und Aluminiumoxid auftretende Abnahme von 1:9 bis 1:1 liegt und wobei das obenerwähnte
der thermischen Ausdehnung durch den Zusatz von Quarzmaterial eine solche Korngrößenverteilung auf-Kristobalit
kompensiert. So kann also die mechanische weist, daß nicht mehr als 20 Gewichtsprozent der Teil-Festigkeit
des obenerwähnten Porzellangegenstandes chen einen effektiven Durchmesser von mehr als 10 μΐη
auf einen Wert erhöht werden, der über der obersten 5 aufweisen. Die Masse A wird mit Hilfe eines Pulveri-Grenze
der mechanischen Festigkeit des üblichen sators, z. B. einer Mahltrommel, feingemahlen.
Porzellans liegt. Jedoch wird die mechanische Festig- Die Masse B besteht aus Aluminiumoxidmaterial, keit dieses Porzellans verringert, wenn die Oberfläche d. h. aus pulverisiertem, kalziniertem Aluminiumoxid, äußerlich beschädigt wird. das durch das Bayer-Verfahren hergestellt worden ist, Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen io oder aus pulverisiertem, kalziniertem Bauxit, wobei PorzellanisoluU'i- mit einer verbesserten mechanischen dieser Bauxit dadurch hergestellt wird, daß man Roh-Festigkeit und ein Verfahren zur Herstellung desselben bauxit, der einen Glühverlust von 11,0 bis 33,0 Gezu schaffen. wichtsprozent aufweist und aus 0,5 bis 8,0 Gewichts-Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer hoch- prozent SiO2, 53,0 bis 80,0 Gewichtsprozent Al2O3, festei Porzellanisolator, insbesondere Vollkernisolator, 15 0,7 bis 4,0 Gewichtsprozent Fe2O3, 0,5 bis 10,0 Gemit einer hohen Biegefestigkeit nach äußerer Beschädi- wichtsprozent TiO2, nicht mehr als 1 Gewichtsprozent gung, der Mullit, Kristobalit, Quarz und Korund ent- CaO, nicht mehr als 0,5 Gewichtsprozent MgO, nicht hält, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus einer mehr als 1,0 Gewichtsprozent K2O und nicht mehr geformten Mischung aus 65 bis 90 Gewichtsprozent als 1,0 Gewichtsprozent Na2O besteht, zerkleinert, einer Masse A und 10 bis 35 Gewichtsprozent einer 20 hierauf das auf eine Teilchengröße in der Größenord-Masse B so gebrannt ist, daß der Porzellankörper nung von weniger als 30 mm zerkleinerte Produkt 25 bis 40 Gewichtsprozent Kristobalit enthält, worin in einem Ofen, z. B. in einem Drehofen, bei einer Temdie im wesentlichen aus Feldspat-, Quarz- und Ton- peratur von 1350 bis 16000C kalziniert. Der kalzinierte material bestehende Masse A in mineralogischer Hin- Bauxitklinker wird wieder zerkleinert, und zwar beisicht aus 10 bis 20 Gewichtsprozent Feldspat, 30 bis 25 spielsweise durch eine Kantenläufermühle, und schließ-60 Gewichtsprozent Quarz und 20 bis 50 Gewichts- lieh durch einen. Pulverisator, z. B. eine Mahltrommel, prozent Tonsubstanz sowie in chemischer Hinsicht aus feingemahlen.
Porzellans liegt. Jedoch wird die mechanische Festig- Die Masse B besteht aus Aluminiumoxidmaterial, keit dieses Porzellans verringert, wenn die Oberfläche d. h. aus pulverisiertem, kalziniertem Aluminiumoxid, äußerlich beschädigt wird. das durch das Bayer-Verfahren hergestellt worden ist, Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen io oder aus pulverisiertem, kalziniertem Bauxit, wobei PorzellanisoluU'i- mit einer verbesserten mechanischen dieser Bauxit dadurch hergestellt wird, daß man Roh-Festigkeit und ein Verfahren zur Herstellung desselben bauxit, der einen Glühverlust von 11,0 bis 33,0 Gezu schaffen. wichtsprozent aufweist und aus 0,5 bis 8,0 Gewichts-Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer hoch- prozent SiO2, 53,0 bis 80,0 Gewichtsprozent Al2O3, festei Porzellanisolator, insbesondere Vollkernisolator, 15 0,7 bis 4,0 Gewichtsprozent Fe2O3, 0,5 bis 10,0 Gemit einer hohen Biegefestigkeit nach äußerer Beschädi- wichtsprozent TiO2, nicht mehr als 1 Gewichtsprozent gung, der Mullit, Kristobalit, Quarz und Korund ent- CaO, nicht mehr als 0,5 Gewichtsprozent MgO, nicht hält, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus einer mehr als 1,0 Gewichtsprozent K2O und nicht mehr geformten Mischung aus 65 bis 90 Gewichtsprozent als 1,0 Gewichtsprozent Na2O besteht, zerkleinert, einer Masse A und 10 bis 35 Gewichtsprozent einer 20 hierauf das auf eine Teilchengröße in der Größenord-Masse B so gebrannt ist, daß der Porzellankörper nung von weniger als 30 mm zerkleinerte Produkt 25 bis 40 Gewichtsprozent Kristobalit enthält, worin in einem Ofen, z. B. in einem Drehofen, bei einer Temdie im wesentlichen aus Feldspat-, Quarz- und Ton- peratur von 1350 bis 16000C kalziniert. Der kalzinierte material bestehende Masse A in mineralogischer Hin- Bauxitklinker wird wieder zerkleinert, und zwar beisicht aus 10 bis 20 Gewichtsprozent Feldspat, 30 bis 25 spielsweise durch eine Kantenläufermühle, und schließ-60 Gewichtsprozent Quarz und 20 bis 50 Gewichts- lieh durch einen. Pulverisator, z. B. eine Mahltrommel, prozent Tonsubstanz sowie in chemischer Hinsicht aus feingemahlen.
65 bis 83 Gewichtsprozent SiO2, 15 bis 28 Gewichts- 65 bis 90 Gewichtsprozent der Masse A und 10 bis
prozent Al2O3, 2,0 bis 4,5 Gewichtsprozent Na2O 35 Gewichtsprozent der Masse B werden in einem Mi-
+ K2O und unvermeidlichen Verunreinigungen zu- 30 scher, z. B. in einer Trommel, gemischt. Die auf diese
sammengesetzt ist, wobei das Verhältnis von K2O zu Weise hergestellte Mischung wird entwässert und zu
Na2O zwischen 1: 9 und 1:1 liegt, und das Quarzma- einen Körper verformt. Der Körper wird dann ge-
terial eine Korngrößenverteilung aufweist, daß nicht trocknet, und der getrocknete Körper wird bei einer
mehr als 20 Gewichtsprozent der Teilchen mit einem Temperatur von 1200 bis 135O°C gebrannt, um einen
effektiven Durchmesser von mehr als 10 μηι vorliegen, 35 Porzellankörpei herzustellen, dessen kristalline Phase
und worin die Masse B aus einem Aluminiumoxid- aus Korund, Kristobalit, Mullit und Quarz besieht und
matrial besteht. der 25 bis AQ Gewichtsprozent Kristobalit ent-
D ie Erfindung wird in der folgenden Beschreibung hält.
näh;r erläutert, in welcher auch auf due Zeichnungen Es wurde festgestellt, daß, wenn der gebrannte Porzel-Bezjg
genommen wird. 40 lankörper 25 bis 4Q Gewichtsprozent Kristobalit entin
den Zeichnungen zeigt hält, die mechanische Festigkeit eines äußerlich be-P i g. 1 Kurven, welche die Wirkung der Kristobalit- schädigten Porzellans beträchtlich verbessert ist, und
menge auf db Biegefestigkeit von Porzellantestprobcn zwar aus den folgenden Gründen:
erläutern, und F i g. 1 zeigt charakteristische Kurven von Porzellan-F i g. 2 graphische Darstellungen, welche einen Ver- 45 testkörpern, welche bei 12800C aus Mischungen gegleich der Biegefestigkeit von erfindungsgemäßen elek- brannt wurden, die aus 100 Gewichtsprozent einer Irischen Porzellanisolatoren mit denjenigen von her- Masse undO Gewichtsprozent Aluminiumoxidmaterial, kömmlichen elektrischen Porzellanisolatoren zeigen. aus 90 Gewichtsprozent einer Masse und 10 Gewichts-Zunächst wird jedoch eine bevorzugte Arbeitsweise prozent Aluminiumoxidmaterial bzw. aus 75 Gezui Herstellung der erfindungsgemäßen Porzellaniso- 50 wichtsprozent einer Masse und 25 Gewichtsprozent latoren angegeben. Aluminiumoxidmaterial bestanden, wobei die Masse Zunächst werden die Massen A und B hergestellt. aus verschiedenen Arten Quarzmaterial, welches auf Die Masse A besteht im wesentlichen aus Feldspat- verschiedene Korngrößenverteilungen zerkleinert war, material, das mehr als 40 Gewichtsprozent Feldspat und aus verschiedenen Arten Feldspatmaterial und und Quarz und gegebenenfalls eine kleinere Menge 55 Tonmaterial hergestellt worden war. In F i g. 1 zeigt Serizit enthält, aus Quarzmaterial, das mehr als 50 Ge- die Abszisse die Menge des gebrannten Kristobalits, wichtsprozent Quarz, Kaolinit und Serizit und gege- während die Ordinate die Biegefestigkeit angibt,
benenfalls eine kleinere Menge Feldspat enthält, und Die Biegefestigkeit von unbeschädigten stangenföraus Tonmaterial, das mehr als 80 Gewichtsprozent migen Porzellantestkörpern, von denen jeder einen Kaolinit und eine kleinere Menge Quarz und gegebc- 60 Durchmesser von 80 mm und eine Länge von 800 mm nenfalls eine kleinere Menge Feldspat enthält, wobei aufwies, wurde mit Hilfe eines Verfahrens gemessen, die Masse mineralogisch gesehen 10 bis 20 Gewichts- bei dem der Mittelpunkt belastet wird. Die Biegefestigprozent Feldspat, 30 bis 60 Gewichtsprozent Quarz kcit von äußerlich beschädigten Porzcllantestkörpern und 20 bis 50 Gewichtsprozent Ton enthält und ehe- wurde gemessen, nachdem derjenige Teil des Porzellanmisch gesehen 65 bis 83 Gewichtsprozent SiO2, 15 bis 65 tcstkörpers, auf den die maximale Zugfestigkeit bei 28 Gewichtsprozent Al2O3, 2,0 bis 4,5 Gewichtspro- diesem Verfahren auftrat, mit Hilfe eines Meißels bis zent K2O + Na2O und unvermeidbare Verunreini- zu einer Tiefe von ungefähr 2 mm eingeschnitten worgungen enthält, wobei das Verhältnis von K2O zu Ka2O den war.
erläutern, und F i g. 1 zeigt charakteristische Kurven von Porzellan-F i g. 2 graphische Darstellungen, welche einen Ver- 45 testkörpern, welche bei 12800C aus Mischungen gegleich der Biegefestigkeit von erfindungsgemäßen elek- brannt wurden, die aus 100 Gewichtsprozent einer Irischen Porzellanisolatoren mit denjenigen von her- Masse undO Gewichtsprozent Aluminiumoxidmaterial, kömmlichen elektrischen Porzellanisolatoren zeigen. aus 90 Gewichtsprozent einer Masse und 10 Gewichts-Zunächst wird jedoch eine bevorzugte Arbeitsweise prozent Aluminiumoxidmaterial bzw. aus 75 Gezui Herstellung der erfindungsgemäßen Porzellaniso- 50 wichtsprozent einer Masse und 25 Gewichtsprozent latoren angegeben. Aluminiumoxidmaterial bestanden, wobei die Masse Zunächst werden die Massen A und B hergestellt. aus verschiedenen Arten Quarzmaterial, welches auf Die Masse A besteht im wesentlichen aus Feldspat- verschiedene Korngrößenverteilungen zerkleinert war, material, das mehr als 40 Gewichtsprozent Feldspat und aus verschiedenen Arten Feldspatmaterial und und Quarz und gegebenenfalls eine kleinere Menge 55 Tonmaterial hergestellt worden war. In F i g. 1 zeigt Serizit enthält, aus Quarzmaterial, das mehr als 50 Ge- die Abszisse die Menge des gebrannten Kristobalits, wichtsprozent Quarz, Kaolinit und Serizit und gege- während die Ordinate die Biegefestigkeit angibt,
benenfalls eine kleinere Menge Feldspat enthält, und Die Biegefestigkeit von unbeschädigten stangenföraus Tonmaterial, das mehr als 80 Gewichtsprozent migen Porzellantestkörpern, von denen jeder einen Kaolinit und eine kleinere Menge Quarz und gegebc- 60 Durchmesser von 80 mm und eine Länge von 800 mm nenfalls eine kleinere Menge Feldspat enthält, wobei aufwies, wurde mit Hilfe eines Verfahrens gemessen, die Masse mineralogisch gesehen 10 bis 20 Gewichts- bei dem der Mittelpunkt belastet wird. Die Biegefestigprozent Feldspat, 30 bis 60 Gewichtsprozent Quarz kcit von äußerlich beschädigten Porzcllantestkörpern und 20 bis 50 Gewichtsprozent Ton enthält und ehe- wurde gemessen, nachdem derjenige Teil des Porzellanmisch gesehen 65 bis 83 Gewichtsprozent SiO2, 15 bis 65 tcstkörpers, auf den die maximale Zugfestigkeit bei 28 Gewichtsprozent Al2O3, 2,0 bis 4,5 Gewichtspro- diesem Verfahren auftrat, mit Hilfe eines Meißels bis zent K2O + Na2O und unvermeidbare Verunreini- zu einer Tiefe von ungefähr 2 mm eingeschnitten worgungen enthält, wobei das Verhältnis von K2O zu Ka2O den war.
5 6
Die Menge des Kristobalits wurde durch quantita- effektiven Durchmesser von mehr als 10 μτη aufweisen,
tive Röntgenstrahlenbeugungsanalyse ermittelt. ist der folgende. Die nach dem Brennen vorhandene
Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die Biegefestigkeit Kristobalitmenge hängt von der Menge des SiO2, der
von äußerlich beschädigten Porzellantestkörpern un- Menge des K2O + Na2O und dem Verhältnis von
gefahr 50% der Biegefestigkeit von unbeschädigten 5 K2O zu Na2O ab, die in der gebildeten Glasphase vor-Porzellantestkörpern
beträgt, wenn die Menge des liegen, wenn der Porzellankörper bei der höchsten kristobalits mehr als 25% beträgt, daß sie aber auf Temperatur gebrannt wird. Mehr als 83 Gewichtsproweniger
als 40% der unbeschädigten Porzellantestkör- zent SiO8 und weniger als 2 Gewichtsprozent K2O
per verringert ist, wenn die Kristobalitmenge nicht ) Na2O führen zu einem Anstieg der Verglasungstemmehr
als 25 Gewichtsprozent beträgt. Es ist also offen- io peratur, wodurch es in der Praxis unmöglich wird, eine
sichtlich, daß die Widerstandsfähigkeit von elektri- vollständige Sinterung zu bewirken, um einen elektrischen
Porzellanisolatoren, die äußerlich beschädigt sehen Porzellanisolator mit einem großen Durchmesser
sind, größer wird, wenn der Porzellankörper mehr als und mit einem massiven Kern herzustellen.
25 Gewichtsprozent Kristobalit enthält. F i g. 1 zeigt Der Grund, warum die Menge des Al2O3 in der
auch, daß die Biegefestigkeit mit der Zunahme der 15 Masse A auf 15 bis 28 Gewichtsprozent beschränkt ist,
Menge des Aluminiumoxidmaterials steigt und daß die ist der folgende. Wenn das SiO2 65 bis 83 Gewichtspro-Biegefestigkeit
eines äußerlich beschädigten Isolators, zent beträgt, das K2O -|- Na2O 2,0 bis 4,5 Gewichtsdessen
Aluminiumoxidmaterialgehalt O Gewichtspro- prozent ausmacht und das Verhältnis von K2O zu Na2O
zent beträgt, in der gleichen Größenordnung liegt wie 1: 9 bis 1: 1 beträgt, dann fällt die Menge des Al2O3
diejenige von Porzellankörpern, die 10 Gewichtspro- 20 natürlich in einen Bereich von 15 bis 28 Gewichtsprozent
und 25 Gewichtsprozent Aluminiumoxidmaterial zent.
enthalten, wenn die Menge des Kristobalits kleiner als Der Grund, warum die Korngrößenverteilung des
25 Gewichtsprozent ist, was zur Folge hat, daß die Quarzmaterials auf nicht mehr als 20 Gewichtsprozent
Biegefestigkeit von äußerlich beschädigten Isolatoren Teilchen mit einem effektiven Durchmesser von mehr
einen geringen absoluten Wert aufweist. 25 als 10 |j.m beschränkt ist, ist der folgende. Diese Be-
Es ist also ersichtlich, daß die Menge des Alumini- schränkung stellt eine Zunahme der SiO2-Komponente
umoxidmaterials mehr als 10 Gewichtsprozent betra- sicher, die sich während des Brennens in der Glasgen
sollte und daß die Menge des Kristobalits nach phase auflöst, so daß mehr als 25 Gewichtsprozent
dem Brennen nicht kleiner als 25 Gewichtsprozent sein Kristobalit kristallisieren,
sollte. 30 Der Grund, warum das Aluminiumoxidmaterial der
Wie bereits erwähnt, ist es erwünscht, daß der Por- Masse B auf 10 bis 35 Gewichtsprozent beschränkt ist,
zellankörper eine große Menge Kristobalit enthält. ist der folgende. Je mehr Aluminiumoxidmateria! im
Die maximale Menge des Kristobalits in Porzellan- Gemisch anwesend ist, aus dem der Porzellankörper
körpern, die bei 1200 bis 1350"C aus Mischungen ge- gebrannt wird, desto höher wird die mechanische
brannt sind, welche aus den Massen A und B bestehen, 35 Festigkeit des Isolators. Andererseits machen mehr
sollte jedoch 40 Gewichtsprozent nicht überschreiten. als 35 Gewichtsprozent Aluminiumoxidmaterial eine
Wenn der Prozellankörper mehr als 40 Gewichtspro- höhere Brenntemperatur zum Sintern des Porzellan-
zent Kristobalit enthält, dann nimmt der Feldspat ab körper; nötig, während weniger als 10 Gewichtspro-
und der Quarz zu, was zur Folge hat, daß die Vergla- zent Aluminiumoxidmaterial eine Abnahme der
sungstemperatur beträchtlich steigt. 40 mechanischen Festigkeit des Isolators zur Folge haben,
Der Grund, warum die Masse A im wesentlichen so daß die Ziele der vorliegenden Erfindung nicht er-
aus Feldspatmaterial, Quarzmaterial und Tonmaterial reicht werden.
besteht, ist der folgende. Als erstes wird das Quarzmate- Der Grund, warum die Brenntemperatur auf 12O0
rial im Feldspatglas aufgelöst, wodurch Kristobalit aus- bis 1350 C beschränkt ist, ist der folgende. Wenn dei
kristallisiert wird. Weiter ist das Feldspatmaterial er- 45 Porzellankörper bei einer Temperatur unter 1200' C geforderlich,
um Feldspatglas zu erzeugen. Schließlich brannt wird, dann wird die Verglasung des Porzellanergibt
das Tonmaterial, welches plastische Eigenschaf- körpers unvollständig, während, wenn der Porzellan
ten aufweist, eine gute Verarbeitbarkeit des Porzellan- körper bei Temperaturen von mehr als 135O"C ge
körpers. brannt wird, der Porzellankörper eine ungünstige Nei
Der Grund, warum die Mineralzusammensetzung der 50 gung zur Abnahme der mechanischen Festigkeit zeigt
Masse A auf 10 bis 20 Gewichtsprozent Feldspat, 30 Kalziniertes Aluminiumoxid oder kalzinier Bau
bis 60 Gewichtsprozent Quarz und 20 bis 50 Gewichts- xit. wie sie auf dem Markt zur Verfugung stehen, kön
prozent Ton beschränkt ist, ist der folgende. Die obige nen als Aluminiumoxidmaterial verwendet werden
Beschränkung ermöglicht es, das erfindungsgemäße Die Verwendung von kalziniertem Bauxit ergibt ein
Verfahren zur Herstellung von elektrischen Porzellan- 55 niedrigere Verglasungstemperatur des Porzellankör
isolatoren praktisch zu realisieren, um elektrische pers als die Verwendung von auf dem Markt erhält
Porzellanisolatoren mit stabilen Eigenschaften und lichem kalziniertem Aluminiumoxid, und außerdem
mit gleichbleibender Qualität herzustellen. Das Ergeb- wird hierbei der Vorteil erhalten, daß ein elektrische
ms ist. daß der gebrannte Porzellankörper 25 bis 40 Ge- Porzellankörper mit massivem Kern, der einen große
wichtsprozent Kristobalit enthält. 60 Durchmesser aufweist, vergleichsweise leicht herg«
Der Grund, warum die Masse A chemisch gesehen stellt werden kann.
aus 65 bis 83 Gewichtsprozent SiO1,15 bis 28 Gewichts- Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Be
prozent Al2O3, 2.0 bis 4,5 Gewichtsprozent K2O spiele näher erläutert. In einem jeden der folgende
-- Na2O und unvermeidbaren Verunreinigungen be- Beispiele wurden Materialien verwendet, deren ch<
steht, warum das Verhältnis von K2O zu Na2O zwischen 55 mische Zusammensetzung und deren mineralogisch
1 : 9 und 1 : 1 liegt und warum das Quarzmaterial eine Zusammensetzung, welche durch Röntgenstrahlei
solche Teilchengrößen verteilung aufweist, daß nicht beugi-ng gemessen wurde, in der folgenden Tabelle
mehr als 20 (icwichtsprozent der Teilchen einen angegeben sind.
| Glühverlust | Auf dem | Kalzinierter Bauxit aus Demerata |
«Fukushima- Quarzit« |
»Kumamoto- Töpferstein« |
•Nagasaki- Feldspat· |
»Niigata- Feldspal« |
»Gifu- Gaerome- Ton« |
|
| SiO2 |
Markt
erhältliches Aluminium |
|||||||
| Al2O3 | oxid | 0,30 | 0,20 | 2,96 | 0,67 | 0,39 | 12,64 | |
| Chemische | Fe2O3 | 0,18 | 4,20 | 99,58 | 78,42 | 80,02 | 66,83 | 50,34 |
| Zusam | TiO2 | Spur | 91,23 | 0,02 | 14,35 | 12,56 | 17,72 | 33,87 |
| men | CaO | 99,74 | 1,07 | 0,04 | 0,75 | 0,08 | 0,10 | 1,32 |
| setzung | MgO | 0,02 | 2,90 | Spur | 0,15 | 0,04 | Spur | 0,63 |
| Gewichts | K2O | Spur | 0,14 | — | 0,10 | 0,57 | 0,18 | 0,06 |
| prozent | Na2O | 0,05 | 0,05 | — | 0,07 | 0,02 | Spur | 0,34 |
| Total | Spur | 0,04 | 3,08 | 0,43 | 10,99 | 0,78 | ||
| Quarz | 0,02 | 0,04 | — | 0,21 | 5,66 | 3,60 | 0,13 | |
| Kaolinit | 0,24 | 99,97 | 99,84 | 100,09 | 100,05 | 99,81 | 100,11 | |
| Serizit | 100,25 | 100,0 | 60,?. | 38,1 | 9,8 | 8,3 | ||
| Minera | Feldspat | __ | — | 7,6 | — | — | 87,1 | |
| logische | — | — | — | 30,5 | — | — | —· | |
| Zusam | — | — | _ | 0,5 | 46,0 | 89,7 | — | |
| menset | — | |||||||
| zung Ge | ||||||||
| wichts | ||||||||
| prozent | ||||||||
Es wurde ein Porzellan mit der in der folgenden Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung verwendet.
Zusammensetzung (G ewichtsprozent) Testkörpern wurden mit dem gleichen Verfahren gemessen,
das oben beschrieben wurde.
| Erfindungs gemäßes Porzellan |
Herkömmliches aluminium- o\idhaltiges Porzellan |
|
| Aluminiumoxid .... Fukushima-Quarzit Nagasaki-Feldspat Niigata-Feldspat . . Gifu-Gaerome-Ton |
20 20 25 35 |
20 25 17 38 |
| Insgesamt | 100 | 100 |
Der Fukushima-Quarzit wurde vorher derart gemahlen, daß 15 Gewichtsprozent der Teilchen einen
effektiven Durchmesser von mehr als 10 μ aufwiesen.
Das fertige hergestellte Gemisch wurde derart gemahlen, daß 18 Gewichtsprozent der Teilchen einen
effektiven Durchmesser von mehr als 10 μ aufweisen.
Das Gemisch mit der in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzung wurde zu einem stabförmigen massiven
Testkörper verarbeitet, der einen Durchmesser von 120 mm aufwies. Der Testkörper wurde bei 1300 C
gebrannt, wobei ein Porzellan erhalten wurde, das die in der folgenden Tabelle 3 angegebenen Eigenschaften
besaß. Die Menge des im gebrannten Testkörper vorhandenen Kristobalits wurde mittels Röntgenstrahlenbeugung
quantitativ ermittelt. Die durchschnittlichen Fesligkeitswerte von unbeschädigten und beschädigten
| Erfindungs gemäßes Porzellan |
Herkömmliches Porzellan |
|
| Menge des Kristo | ||
| balits Gewichts- | ||
| nrozent | 29,4 | 0 |
| Biegefestigkeit von | ||
| unbeschädigtem | ||
| Porzellan δ 1 | 1340 kg/cm2 | 1150 kg/cm2 |
| Biegefestigkeit von | ||
| äußerlich beschä | ||
| digtem Porzellan | ||
| (2 mm tief);« ... | 700 kg/cm2 | 340 kg/cm2 |
| 02/Λ1 -\00(7o) .... | 52,2 | 29,6 |
25 Gewichtsprozent kalzinierter Bauxit, der als Aluminiumoxidmaterial verwendet wurde und der
derart pulverisiert war, daß 30"„ der Teilchen einen
effektiven Durchmesser von mehr als 10 μ aufwiesen, 22 Gewichtsprozent Kumamoto-Töpferstein, der derart
gemahlen war, daß 18 Gewichtsprozent der Teilchen einen effektiven Durchmesser von mehr als 10 μ aufwiesen,
23 Gewichtsprozent Nagasaki-Feldspat und 30 Gewichtsprozent Gifu-Gaerome-Ton wurden zusammengemischt.
Die auf diese Weise erhaltene Mischung wurde weiter gemahlen, und zwar derart, daß
20 Gewichtsprozent der Teilchen einen effektiven Durchmesser von mehr als 10 μ aufwiesen. Es wurde
ein Freileitungstsolator mit einem massiven Kern hergestellt,
dessen Dimensionen nach dem Brand wie
509 517/194
folgt waren: Zylinderdurchmesser 125mm, Schirmdurchmesser
220 mm und Gesamtlänge 1150 mm. Dieser Testisolator wurde bei 128OCC gebrannt. Die
Menge des im gebrannten Testisolator vorhandenen Kristobalits betrug 34,8 Gewichtsprozent (bestimmt
durch quantitative Röntgenstrahlenbeugungsanalyse). Der Durchschnittswert der Biegefestigkeit öl des unbeschädigten
Freileitungsisolators betrug 1280 kg/cm2. Der Durchschnittswert der Biegefestigkeit <52 des Tcstisolators,
bei dem die drei Schirme in der Nähe desjenigen Teils, der der maximalen Zugspannung ausgesetzt
ist, mit einem Hammer abgeschlagen worden waren, betrug 660 kg/cm2. Der Wert ό2/<51 ■ 100 betrug
somit 51,5%. Dagegen zeigte ein herkömmlicher elektrischer Kristobalitporzcllanisolator, der kein Alu-
10
minuimoxidmaterial enthielt, folgende Werte: öl =860 kg/cm2, 02 =410 kg/cm2 und 02/(51 -100% 47,6%.
Ein herkömmlicher elektrischer aluminiumoxidhaltiger Porzellanisolator, dessen Aluminiumoxidmaterialgehalt
25 Gewichtsprozent betrug, zeigte folgende Werte:
«Π = 1200 kg/cm2, Λ2 = 420 kg/cm2 und
<52/<51·1ΟΟ ■=35%. Die obenerwähnten Resultate sind in
F i g. 2 gezeigt.
Die erfindungsgemäßen elektrischen Porzellanisolatoren, welche eine vorzügliche mechanische Festigkeit
und eine vorzügliche Biegefestigkeit nach einer äußerlichen Beschädigung aufweisen, stellen eine beträchtliche
Verbesserung der bisherigen hochfesten elektrischen Porzellanisolatoren für Hochspannungs-
und Ultrahochspannungsleitungen dar.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Elektrischer hochfester Porzellanisolator, ins- schung brennt, in welchem das Quarzmaterial teilweise
besondere Vollkernisolator, mit einer hohen Biege- oder vollständig sowie ein Teil des heldspatmatenals
festigkeit nach äußerer Beschädigung, der Mullit, 5 und ein Teil des Tonmaterial durch 20 bis 40 Ge-Kristobalit,
Quarz und Korund enthält, dadurch wichtsprozent Aluminiumoxid ersetzt ist. Die knstalg
e k e η η ζ e i c h η e t, daß er aus einer geformten line Phase dieses gebrannten Porzellans enthalt 20 bis
Mischung aus 65 bis 90 Gewichtsprozent einer 40 Gewichtsprozent Aluminiumoxid. Je mehr Alumini-Masse
A und 10 bis 35 Gewichtsprozent einer umoxid das Porzellan enthält, desto großer ist seine
Masse B so gebrannt ist, daß der Porzellankörper io mechanische Festigkeit.
25 bis 40 Gewichtsprozent Kristobalitenthält,worin Versuche haben gezeigt, daß die Biegefestigkeit einer
die im wesentlichen aus Feldspat-, Quarz- und glasierten Testprobe, die aus alumimumoxidhaltigem
Tonmaterial bestehende Masse A i.i mineralogi- Porzellan hergestellt worden ist, in der Größenordnung
scher Hinsicht aus 10 bis 20 Gewichtsprozent Feld- von 1200 bis 1700 lg/cm2 liegt. Das alumimumoxidspat,
30 bis 60 Gewichtsprozent Quarz und 20 bis 15 haltige Porzellan wird in der letzten Zeit häufig für
50 Gewichtsprozent Tonsubstanz sowie in chemi- elektrische Porzellanisolatoren verwendet, die eine
scher Hinsicht aus 65 bis 83 Gewichtsprozent SiO», vorzügliche mechanische Festigkeit besitzen. Das alu-15
bis 28 Gewichtsprozent Al2O3, 2,0 bis 4,5 Ge- miniumoxidhaltige Porzellan besitzt jedoch den Nachwichtsprozent
Na,0 + K2O und unvermeidlichen teil, daß man beim Entwurf eines elektrischen Porzel-Verunreinigungen'zusammengesetzt
ist, wobei das 20 lanisobtors trotz der vorzüglichen mechanischen Festig·
Verhältnis von K2O : Na„O zwischen 1: 9 und 1: 1 keit der Testprobe einen großen Sicherheitsfaktor in
liegt, und das Quarzmaterial eine Korngrößenver- Rechnung stellen muß, und zwar aus folgenden Grünteilung
aufweist, daß nicht mehr als 20 Gewichts- den: (a) Wenn der Durchmesser des Porzellankörpers
prozent der Teilchen mit einem effektiven Durch- zunimmt, dann wird die Verteilung von Rissen und
messer von mehr als 10 μηι vorliegen, und worin die 25 Fehlern größer, was zur Folge hat, daß die Homogeni-Masse
B aus einem Aluminiumoxidmaterial be- tat des Materials verlorengeht; in anderen Worten
steht. heißt das, die mechanische Festigkeit nimmt auf Grund
2. Elektrischer Porzellanisolator nach Anspruch 1, des Größeneffekts ab. (b) Die mechanische Festigkeit
dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumoxid- nimmt ab, wenn auf der Oberfläche des elektrischen
material aus calciniertem Aluminiumoxid besteht. 30 Porzellanisolators auf Grund einer groben Behandlung
3. Verfahren zur Herstellung eines Porzellaniso- während des Transports und während der Herstellung
lators nach einem der vorstehenden Ansprüche, da- Kratzer entstehen oder wenn auf der Oberfläche des
durch gekennzeichnet, daß man die Mischung der elektrischen Porzellanisolators Beschädigungen durch
Masse A und der Masse B unter Zusatz von Wasser Böswilligkeit, wie z. B. mit einem Gewehrschuß usw.
in einer Trommel herstellt, die Mischung entwässert 35 hervorgerufen werden.
und zu einem Körper verformt, den Körper trock- Das Kristobalitporzellan wird dadurch erhalten,
net und den getrockneten Körper bei einer Tempe- daß man eine Mischung brennt, deren chemische Zu-
ratur von 12LX) bis 135O0C brennt. sammelheizung im wesentlichen die gleiche wie diejenige
des Feldspatporzellans ist. Die kristalline Phase
40 des gebrannten Kristobalitporzellans enthält nicht nur
Mullit und Quarz, sondern auch Kristobalitkristalle,
Die Erfindung betrifft einen elektrischen hochfesten die bei einer thermischen Behandlung stark zum
Porzellanisolator, insbesondere Vollkernisolator, mit Wachsen neigen. Die Anwesenheit dieser Kristobalit-
einem Gehaltan Mullit, Kristobalit,QuarzundKorund kristalle macht die mechanische Festigkeit von unbe-
mit einer hohen Biegefestigkeit nach äußerer Beschädi- 45 schädigtem Kristobalitporzellan höher als diejenige von
gung. Feldspatporzellan. Die mechanische Festigkeit von
Bei elektrischen Porzellanisolatoren werden gegen- unbeschädigtem Kristobalitporzellan ist zwar niedriger
wärtig drei verschiedene Porzellane verwendet, näm- alsdiejenigevonaIuminiumoxidhaltigemPorzellan,aber
lieh 1. Feldspatporzellan, 2. aluminiumoxidhaltiges die Geschwindigkeit der Abnahme der mechanischen
Porzellan und 3. Kristobalitporzellan. 50 Festigkeit von unbeschädigtem Kristobalitporzellan
1. Das Feldspatporzellan wird dadurch erhalten, daß auf Grund des Größeneffekts ist kleiner als diejenige
man eine Mischung brennt, welche im wesentlichen aus des aluminiumoxidhalligen Porzellans. Außerdem ist
bis 30 Gewichtsprozent Quarzmaterial, 20 bis 40 die Biegefestigkeit von äußerlich beschädigtem Kristo-Gewichtsprozent
Feldspatmaterial und 40 bis 60 Ge- balitporzellan nicht ausreichend hoch, als daß es den
wichtsprozent Tonmaterial besteht. Die kristalline 55 besonders hoher. Biegebeanspruchungen standhalten
Phase dieses gebrannten Porzellans besteht aus 10 bis würde, die bei elektrischen Porzellanisolatoren auf-Gewichtsprozent
Quarz und 10 bis 20 Gewichts- treten.
prozent Mullit, und der Rest besteht aus niclithomo- In der DT-AS 12 81 917 ist ein Porzellangegenstand
genem Glas. Das Rohmaterial für dieses Feldspatpor- beschrieben, der im wesentlichen aus 100 Gewichtstei-
zellan ist verhältnismäßig billig und besitzt eine vor- 60 len üblichem Porzellan und zusätzlich aus 3 bis 15 Ge-
zügliche Verarbeitbarkeit, so daß es für elektrische wichtsteilcn Mullit, 3 bis 36,5 Gewichtsteilen Kristo-
Porzellanisülatoren verwendet worden ist. Es besitzt baut und 3 bis 10 Gewichtsteilen Aluminiumoxid be-
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8265569A JPS5328446B1 (de) | 1969-10-16 | 1969-10-16 | |
| JP8265569 | 1969-10-16 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2037926A1 DE2037926A1 (de) | 1971-05-06 |
| DE2037926B2 true DE2037926B2 (de) | 1975-04-24 |
| DE2037926C3 DE2037926C3 (de) | 1977-07-07 |
Family
ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5328446B1 (de) | 1978-08-15 |
| DK150980C (da) | 1988-02-22 |
| DE2037926A1 (de) | 1971-05-06 |
| DK150980B (da) | 1987-10-05 |
| FR2056867A5 (de) | 1971-05-14 |
| GB1254097A (en) | 1971-11-17 |
| CA930943A (en) | 1973-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2850064B1 (de) | Hexagonale tafelfoermige alpha-Aluminiumoxid-Einkristalle und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE19942137C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Porzellans, Porzellan sowie Verwendung des Porzellans als keramischer Isolator | |
| DE2457579C2 (de) | Feuerfeste Masse | |
| DE1571364B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines hochaluminiumoxydhaltigen keramikkörpers | |
| DE2932914C2 (de) | Hochfeste Tonerdeporzellanmasse für elektrische Isolatoren | |
| DE2325100C3 (de) | Elektrisch isolierendes Erzeugnis aus Porzellan | |
| EP0243614B1 (de) | Feuerfestzusammensetzung und unter Verwendung derselben hergestellter Feuerfeststein | |
| DE2200002B2 (de) | Ungebrannte heterogenesclunelzei"le Mischung | |
| DE1646770A1 (de) | Isolierporzellan | |
| DE1571299B2 (de) | Verfahren zum Herstellen von Magnesiaspinellen | |
| DE2037926B2 (de) | Elektrischer Porzellanisolator und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE2037926C3 (de) | Elektrischer Porzellanisolator und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE1300858B (de) | Verfahren zur Herstellung einer luftabbindenden feuerfesten Masse auf der Grundlage von Siliciumdioxyd | |
| DE1571334A1 (de) | Verwendung von Metallboraten als Flussmittel fuer keramische Massen | |
| DE2717010C2 (de) | ||
| DE2450620A1 (de) | In der hitze abbindende feuerfeste moertelmassen | |
| DE1944937C3 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Zähigkeit und des Widerstandes gegen die Ausweitung von durch Beeschädigungen entstandenen Rissen von Isolatorporzellanen | |
| DE764964C (de) | Spannungsabhaengiger elektrischer Widerstandskoerper und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE601500C (de) | Verfahren zur Herstellung von Porzellanmassen aus Rohkaolin | |
| AT223996B (de) | Basische, feuerfeste Steine und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE1571299C (de) | Verfahren zum Herstellen von Mag nesiasprnellen | |
| DE661269C (de) | Verfahren zur Herstellung von Glaswannenbloecken und anderen feuerfesten Gegenstaenden, die dem Angriff von geschmolzenem Glas ausgesetzt sind | |
| DE1471013A1 (de) | Widerstandsfaehige Materialien | |
| DE1646770C3 (de) | Porzellan für elektrische Isolatoren | |
| DE1944937B2 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Zähigkeit und des Widerstandes gegen die Ausweitung von durch Beeschädigungen entstandenen Rissen von Isolatorporzellanen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |