DE2037926B2

DE2037926B2 - Porcelain electrical insulator and process for its manufacture

Info

Publication number: DE2037926B2
Application number: DE19702037926
Authority: DE
Inventors: Noboru Higuchi; Yutaka Ogawa; Soji Takeuchi
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1969-10-16
Filing date: 1970-07-30
Publication date: 1975-04-24
Also published as: JPS5328446B1; DK150980C; DE2037926A1; DK150980B; FR2056867A5; GB1254097A; CA930943A

Description

jedoch den Nachteil, daß seine mechanische Festigkeit steht.however, the disadvantage that its mechanical strength stands.

nicht sehr hcch ist, so daß es nicht für elektrische Bei einem solchen Porzellangegenstand wird dieis not very high, so that it is not suitable for electrical use

Porzellanisolatoren verwendet werden kann, die eine 65 mechanische Festigkeit durch den Zusatz des MullitsPorcelain insulators can be used, which have a 65 mechanical strength through the addition of the mullite

hohe mechanische Beanspruchung aushalten müssen. verbessert, die beim Brennen wegen des Mullitzusatzeshave to withstand high mechanical stress. Improved that when burning because of the mullite addition

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 Zusatzes2. The porcelain containing aluminum oxide was deformed by the addition of aluminum, the mechanical strength of the feldspar miniature oxide is prevented, and because of the additive

3 * 43 * 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.The decrease in mullite and aluminum oxide is from 1: 9 to 1: 1, and the above-mentioned thermal expansion compensates for such a grain size distribution on crystallite due to the addition of quartz material. So the mechanical shows that no more than 20 percent by weight of the partial strength of the above-mentioned porcelain object, an effective diameter of more than 10 μΐη can be increased to a value above the top 5. The mass A is with the help of a Pulveri limit of the mechanical strength of the usual sators, z. B. a grinding drum, finely ground.
Porcelain lies. However, the mechanical strength of this porcelain is reduced if the surface, ie made of powdered, calcined aluminum oxide, is externally damaged. which has been produced by the Bayer process, the object of the invention is to provide an electrical io or from pulverized, calcined bauxite, porcelain isoluU'i- with an improved mechanical this bauxite is produced by having raw strength and a method for Manufacture of the same bauxite that creates a loss on ignition of 11.0 to 33.0 Gezu. The subject of the invention is an electrical high percentage SiO ₂ , 53.0 to 80.0 percent by weight Al ₂ O ₃ , solid porcelain insulator, in particular solid core insulator, 15 0.7 to 4 , 0 percent by weight Fe ₂ O ₃ , 0.5 to 10.0, with a high flexural strength according to external damage weight percent TiO ₂ , not more than 1 percent by weight, the mullite, crystallite, quartz and corundum contain CaO, not more than 0 , 5 weight percent MgO, which is characterized in that it consists of a more than 1.0 weight percent K ₂ O and no longer formed mixture of 65 to 90 weight percent than 1.0 weight percent Na ₂ O, crushed, a mass A and 10 to 35 percent by weight of a 20 on this is fired to a particle size in the order of magnitude B so that the porcelain body voltage of less than 30 mm comminuted product contains 25 to 40 percent by weight Kristobalit, wherein in a furnace, for. B. in a rotary kiln, at a temperature essentially consisting of feldspar, quartz and clay temperature of 1350 to 1600 ⁰ C calcined. The calcined material existing mass A in mineralogical bauxite clinker is comminuted again, namely from 10 to 20 percent by weight feldspar, 30 to 25 for example by an edge mill, and finally 60 percent by weight quartz and 20 to 50 percent by weight borrowed. Pulverizer, e.g. B. a milling drum, percent clay and from a chemical point of view finely ground.

65 bis 83 Gewichtsprozent SiO₂, 15 bis 28 Gewichts- 65 bis 90 Gewichtsprozent der Masse A und 10 bis65 to 83 percent by weight SiO ₂ , 15 to 28 percent by weight 65 to 90 percent by weight of the mass A and 10 to

prozent Al₂O₃, 2,0 bis 4,5 Gewichtsprozent Na₂O 35 Gewichtsprozent der Masse B werden in einem Mi-percent Al ₂ O ₃ , 2.0 to 4.5 percent by weight Na ₂ O 35 percent by weight of the mass B are in a mi

+ K₂O und unvermeidlichen Verunreinigungen zu- 30 scher, z. B. in einer Trommel, gemischt. Die auf diese+ K ₂ O and unavoidable impurities, e.g. B. in a drum mixed. The on this

sammengesetzt ist, wobei das Verhältnis von K₂O zu Weise hergestellte Mischung wird entwässert und zuis composed, the ratio of K ₂ O to manner produced mixture is dehydrated and too

Na₂O zwischen 1: 9 und 1:1 liegt, und das Quarzma- einen Körper verformt. Der Körper wird dann ge-Na ₂ O is between 1: 9 and 1: 1, and the quartz unit deforms a body. The body is then

terial eine Korngrößenverteilung aufweist, daß nicht trocknet, und der getrocknete Körper wird bei einermaterial has a grain size distribution that does not dry, and the dried body is at a

mehr als 20 Gewichtsprozent der Teilchen mit einem Temperatur von 1200 bis 135O°C gebrannt, um einenmore than 20 percent by weight of the particles fired at a temperature of 1200 to 135O ° C to produce a

effektiven Durchmesser von mehr als 10 μηι vorliegen, 35 Porzellankörpei herzustellen, dessen kristalline Phaseeffective diameter of more than 10 μm exist to produce 35 porcelain bodies whose crystalline phase

und worin die Masse B aus einem Aluminiumoxid- aus Korund, Kristobalit, Mullit und Quarz besieht undand wherein the mass B consists of an aluminum oxide composed of corundum, crystals, mullite and quartz and

matrial besteht. der 25 bis AQ Gewichtsprozent Kristobalit ent-matrial exists. the 25 to AQ percent by weight of Kristobalit

D ie Erfindung wird in der folgenden Beschreibung hält.The invention is kept in the following description.

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.closer; r explained, in which also on the drawings it was found that when the fired porcelain reference is taken. 40 long bodies 25 to 40 percent by weight Kristobalit ent in the drawings shows the mechanical strength of an externally be-P i g. 1 curves, which the effect of the cristobalite-damaged porcelain is considerably improved, and amount on the flexural strength of porcelain test specimens for the following reasons:
explain, and F i g. Fig. 1 shows characteristic curves of porcelain figs. 2 are graphs showing test specimens a comparison 45 that the bending strength were gegleich at 1280 ⁰ C from mixtures elec- burned according to the invention, composed of 100 weight percent of an Irish porcelain insulators with those of manufacturing mass and O show per cent by weight alumina material, conventional electric porcelain insulators. From 90 percent by weight of a mass and 10 percent by weight, however, a preferred method of working percent aluminum oxide material or from 75 Gezui production of the porcelain iso according to the invention 50 percent by weight of a mass and 25 percent by weight is given. Alumina material passed, taking the mass First, masses A and B are made. from different types of quartz material, which was crushed to The mass A consists essentially of feldspar different grain size distributions, material that was more than 40 percent by weight feldspar and from different types of feldspar material and and quartz and possibly a smaller amount of clay material. In Fig. 1 shows sericite, made of quartz material that contains more than 50 gs, the abscissa the amount of fired Kristobalite, weight percent quartz, kaolinite and sericite and while the ordinate shows the flexural strength,
if necessary contains a smaller amount of feldspar, and the flexural strength of undamaged rod-shaped clay material, the more than 80 percent by weight of porcelain test bodies, each of which contains a kaolinite and a smaller amount of quartz and possibly a smaller diameter of 80 mm and a length of 800 mm Amount of feldspar contains, with the help of a method, the mass was measured from a mineralogical point of view 10 to 20 weight - at which the center is loaded. The flexural strength percentage feldspar, 30 to 60 percent by weight quartz kcit of externally damaged porcelain test bodies and 20 to 50 percent by weight clay and before was measured after that part of the porcelain _{mixture, seen 65 to 83 percent by weight SiO 2} , 15 to 65 tcst body on which the maximum tensile strength at 28 percent by weight Al ₂ O ₃ , 2.0 to 4.5 percent by weight of this method occurred, with the aid of a chisel up to cent K ₂ O + Na ₂ O and unavoidable impurities were cut to a depth of about 2 mm, whereby the ratio of K ₂ O to Ka ₂ O was den.

5 65 6

Die Menge des Kristobalits wurde durch quantita- effektiven Durchmesser von mehr als 10 μτη aufweisen,The amount of Kristobalite was determined by quantitatively effective diameters of more than 10 μτη,

tive Röntgenstrahlenbeugungsanalyse ermittelt. ist der folgende. Die nach dem Brennen vorhandenetive X-ray diffraction analysis determined. is the following. The one present after firing

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.From Fig. 1 it can be seen that the flexural strength of Kristobalit depends on the amount of SiO ₂ , the amount of K ₂ O + Na ₂ O from externally damaged porcelain test bodies and the ratio of 50% of the flexural strength of undamaged 5 K ₂ O to Na ₂ O ab, which is pre-porcelain test pieces in the glass phase formed when the amount is when the porcelain body at the highest crystallite is more than 25%, but that it is fired at temperature. More than 83 percent by weight of less than 40% of the undamaged porcelain test grains SiO ₈ and less than 2 percent by weight of K ₂ O per is reduced if the amount of crystallite is not Na ₂ O lead to an increase in the vitrification point of more than 25 percent by weight. It is also open temperature, which in practice makes it impossible to visibly cause the resistance of electrical complete sintering to increase when an electrical porcelain insulator which is externally damaged is a porcelain insulator with a large diameter the porcelain body more than and with a solid core to manufacture. Contains 25 percent by weight of Kristobalit. F i g. Fig. 1 shows the reason why the amount of Al ₂ O ₃ in the amount of alumina material also increases in that the flexural strength is limited to 15 to 28% by weight as the 15 mass A increases, and that it is as follows. If the SiO _{2 is} 65 to 83 weight per cent flexural strength of an externally damaged insulator, the K ₂ O - | - Na ₂ O is 2.0 to 4.5 weight percent of its alumina material content is O weight percent and the ratio of K ₂ O increases Na ₂ O is in the same order of magnitude as 1: 9 to 1: 1, then the amount of Al ₂ O ₃ falls that of porcelain bodies, the 10 percent by weight - 20 of course in a range of 15 to 28 percent by weight and 25 Weight percent alumina material cent.

enthalten, wenn die Menge des Kristobalits kleiner als Der Grund, warum die Korngrößenverteilung desincluded when the amount of the Kristobalite is less than The reason why the grain size distribution of the

25 Gewichtsprozent ist, was zur Folge hat, daß die Quarzmaterials auf nicht mehr als 20 Gewichtsprozent25 percent by weight is, with the result that the quartz material is no more than 20 percent by weight

Biegefestigkeit von äußerlich beschädigten Isolatoren Teilchen mit einem effektiven Durchmesser von mehrFlexural strength of externally damaged insulators Particles with an effective diameter greater than

einen geringen absoluten Wert aufweist. 25 als 10 |j.m beschränkt ist, ist der folgende. Diese Be-has a low absolute value. 25 is bounded as 10 | j.m is the following. This loading

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 derIt can thus be seen that the amount of aluminum additive ensures an increase in the SiO ₂ component of oxide material by more than 10 percent by weight, which should be in the glass during firing, and that the amount of crystals dissolves after phase, so that more than 25 percent by weight of the firing should not be less than 25 percent by weight of Kristobalite crystallize. 30 The reason why the alumina material is the

Wie bereits erwähnt, ist es erwünscht, daß der Por- Masse B auf 10 bis 35 Gewichtsprozent beschränkt ist,As already mentioned, it is desirable that the por mass B is limited to 10 to 35 percent by weight,

zellankörper eine große Menge Kristobalit enthält. ist der folgende. Je mehr Aluminiumoxidmateria! imcell body contains a large amount of Kristobalite. is the following. The more alumina material! in the

Die maximale Menge des Kristobalits in Porzellan- Gemisch anwesend ist, aus dem der PorzellankörperThe maximum amount of Kristobalite is present in the porcelain mix that makes up the porcelain body

körpern, die bei 1200 bis 1350"C aus Mischungen ge- gebrannt wird, desto höher wird die mechanischebodies that are fired from mixtures at 1200 to 1350 "C, the higher the mechanical

brannt sind, welche aus den Massen A und B bestehen, 35 Festigkeit des Isolators. Andererseits machen mehrare burning, which consist of the masses A and B, 35 strength of the insulator. On the other hand, do more

sollte jedoch 40 Gewichtsprozent nicht überschreiten. als 35 Gewichtsprozent Aluminiumoxidmaterial einehowever, should not exceed 40 percent by weight. than 35 weight percent alumina material

Wenn der Prozellankörper mehr als 40 Gewichtspro- höhere Brenntemperatur zum Sintern des Porzellan-If the porcelain body is more than 40 percent by weight, higher firing temperature for sintering the porcelain

zent Kristobalit enthält, dann nimmt der Feldspat ab körper; nötig, während weniger als 10 Gewichtspro-cent of Kristobalit contains, then the feldspar decreases body; necessary, while less than 10 weight percent

und der Quarz zu, was zur Folge hat, daß die Vergla- zent Aluminiumoxidmaterial eine Abnahme derand the quartz too, with the result that the glazed alumina material has a decrease in the

sungstemperatur beträchtlich steigt. 40 mechanischen Festigkeit des Isolators zur Folge haben,solution temperature increases considerably. 40 result in the mechanical strength of the isolator,

Der Grund, warum die Masse A im wesentlichen so daß die Ziele der vorliegenden Erfindung nicht er-The reason why the mass A is essentially not so that the objects of the present invention

aus Feldspatmaterial, Quarzmaterial und Tonmaterial reicht werden.feldspar material, quartz material and clay material are sufficient.

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 Neiis the following. First the quartz mate- The reason why the firing temperature is set to 1200 Rial dissolved in the feldspar glass, which means that Kristobalit is limited to 1350 C, is the following. If your is crystallized. Furthermore, the feldspar material - porcelain bodies at a temperature below 1200 ° C is required, to produce feldspar glass. Finally there is a fire, then the glazing of the porcelain results the clay material, which plastic property is incomplete, while if the porcelain ten has good processability of the porcelain body at temperatures of more than 135O "C ge body. is burning, the porcelain body an unfavorable Nei

Der Grund, warum die Mineralzusammensetzung der 50 gung zur Abnahme der mechanischen Festigkeit zeigtThe reason why the mineral composition of 50 shows tendency to decrease in mechanical strength

Masse A auf 10 bis 20 Gewichtsprozent Feldspat, 30 Kalziniertes Aluminiumoxid oder kalzinier BauMass A to 10 to 20 percent by weight feldspar, 30% calcined aluminum oxide or calcined construction

bis 60 Gewichtsprozent Quarz und 20 bis 50 Gewichts- xit. wie sie auf dem Markt zur Verfugung stehen, könup to 60 percent by weight quartz and 20 to 50 percent by weight xite. as they are available on the market, can

prozent Ton beschränkt ist, ist der folgende. Die obige nen als Aluminiumoxidmaterial verwendet werdenpercent tone is the following. The above can be used as the alumina material

Beschränkung ermöglicht es, das erfindungsgemäße Die Verwendung von kalziniertem Bauxit ergibt ein The use of calcined bauxite results in a limitation

Verfahren zur Herstellung von elektrischen Porzellan- 55 niedrigere Verglasungstemperatur des PorzellankörProcess for the manufacture of electrical porcelain 55 lower vitrification temperature of the porcelain body

isolatoren praktisch zu realisieren, um elektrische pers als die Verwendung von auf dem Markt erhältinsulators practical to realize to electrical pers as the use of gets on the market

Porzellanisolatoren mit stabilen Eigenschaften und lichem kalziniertem Aluminiumoxid, und außerdemPorcelain insulators with stable properties and light calcined alumina, and besides

mit gleichbleibender Qualität herzustellen. Das Ergeb- wird hierbei der Vorteil erhalten, daß ein elektrischewith consistent quality. The result here is the advantage that an electrical

ms ist. daß der gebrannte Porzellankörper 25 bis 40 Ge- Porzellankörper mit massivem Kern, der einen große ms is. that the fired porcelain body 25 to 40 Ge Porcelain body with a solid core, the one large

wichtsprozent Kristobalit enthält. 60 Durchmesser aufweist, vergleichsweise leicht herg«contains weight percent Kristobalit. 60 in diameter, comparatively easy to manufacture

Der Grund, warum die Masse A chemisch gesehen stellt werden kann.The reason why the mass A can be represented chemically.

aus 65 bis 83 Gewichtsprozent SiO₁,15 bis 28 Gewichts- Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Befrom 65 to 83 weight percent SiO ₁ , 15 to 28 weight percent The invention will now be based on the following Be

prozent Al₂O₃, 2.0 bis 4,5 Gewichtsprozent K₂O spiele näher erläutert. In einem jeden der folgendepercent Al ₂ O ₃ , 2.0 to 4.5 percent by weight K ₂ O play explained in more detail. In each of the following

-- Na₂O und unvermeidbaren Verunreinigungen be- Beispiele wurden Materialien verwendet, deren ch<- Na ₂ O and unavoidable impurities. Examples of materials were used whose ch <

steht, warum das Verhältnis von K₂O zu Na₂O zwischen 55 mische Zusammensetzung und deren mineralogischstands why the ratio of K ₂ O to Na ₂ O is between 55 mixed composition and its mineralogical

1 : 9 und 1 : 1 liegt und warum das Quarzmaterial eine Zusammensetzung, welche durch Röntgenstrahlei1: 9 and 1: 1 and why the quartz material has a composition which by X-rays

solche Teilchengrößen verteilung aufweist, daß nicht beugi-ng gemessen wurde, in der folgenden Tabellehas such a particle size distribution that diffraction was not measured, in the following table

mehr als 20 (icwichtsprozent der Teilchen einen angegeben sind.more than 20% by weight of the particles are specified.

Table 1

GlühverlustLoss on ignition Auf dem On the Kalzinierter
Bauxit aus
DemerataCalcined
Bauxite
Demerata «Fukushima-
Quarzit««Fukushima-
Quartzite " »Kumamoto-
Töpferstein«»Kumamoto-
Pottery stone " •Nagasaki-
Feldspat·• Nagasaki-
Feldspar »Niigata-
Feldspal«»Niigata-
Feldspal " »Gifu-
Gaerome-
Ton«»Gifu-
Gaerome
Volume" SiO₂ SiO ₂ Marktmarket
erhältlichesavailable
Aluminiumaluminum Al₂O₃ Al ₂ O ₃ oxidoxide 0,300.30 0,200.20 2,962.96 0,670.67 0,390.39 12,6412.64 ChemischeChemical Fe₂O₃ Fe ₂ O ₃ 0,180.18 4,204.20 99,5899.58 78,4278.42 80,0280.02 66,8366.83 50,3450.34 ZusamTogether TiO₂ TiO ₂ Spurtrack 91,2391.23 0,020.02 14,3514.35 12,5612.56 17,7217.72 33,8733.87 menmen CaOCaO 99,7499.74 1,071.07 0,040.04 0,750.75 0,080.08 0,100.10 1,321.32 setzungsettlement MgOMgO 0,020.02 2,902.90 Spurtrack 0,150.15 0,040.04 Spurtrack 0,630.63 GewichtsWeight K₂OK ₂ O Spurtrack 0,140.14 —- 0,100.10 0,570.57 0,180.18 0,060.06 prozentpercent Na₂ONa ₂ O 0,050.05 0,050.05 —- 0,070.07 0,020.02 Spurtrack 0,340.34 TotalTotal Spurtrack 0,040.04 3,083.08 0,430.43 10,9910.99 0,780.78 Quarzquartz 0,020.02 0,040.04 —- 0,210.21 5,665.66 3,603.60 0,130.13 KaolinitKaolinite 0,240.24 99,9799.97 99,8499.84 100,09100.09 100,05100.05 99,8199.81 100,11100.11 SerizitSerious 100,25100.25 100,0100.0 60,?.60,?. 38,138.1 9,89.8 8,38.3 MineraMinera FeldspatFeldspar ____ —- 7,67.6 —- —- 87,187.1 logischelogical —- —- —- 30,530.5 —- —- —·- · ZusamTogether —- —- __ 0,50.5 46,046.0 89,789.7 —- mensetmenset —- zung Getongue Ge wichtsweight prozentpercent

example 1

Es wurde ein Porzellan mit der in der folgenden Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung verwendet.A porcelain with the composition given in Table 2 below was used.

Table 2

Zusammensetzung (G ewichtsprozent) Testkörpern wurden mit dem gleichen Verfahren gemessen, das oben beschrieben wurde.Composition (weight percent) test specimens were measured using the same method, which was described above.

Erfindungs
gemäßes
PorzellanInvention
according to
porcelain Herkömmliches
aluminium-
o\idhaltiges
PorzellanConventional
aluminum-
o \ id containing
porcelain Aluminiumoxid ....
Fukushima-Quarzit
Nagasaki-Feldspat
Niigata-Feldspat . .
Gifu-Gaerome-TonAlumina ....
Fukushima quartzite
Nagasaki feldspar
Niigata feldspar. .
Gifu gaerome clay 20
20
25
3520th
20th
25th
35 20
25
17
3820th
25th
17th
38 Insgesamt All in all 100100 100100

Der Fukushima-Quarzit wurde vorher derart gemahlen, daß 15 Gewichtsprozent der Teilchen einen effektiven Durchmesser von mehr als 10 μ aufwiesen. The Fukushima quartzite was previously ground so that 15 percent by weight of the particles one had an effective diameter of more than 10 μ.

Das fertige hergestellte Gemisch wurde derart gemahlen, daß 18 Gewichtsprozent der Teilchen einen effektiven Durchmesser von mehr als 10 μ aufweisen.The final mixture produced was ground so that 18 percent by weight of the particles were one have an effective diameter of more than 10 μ.

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 beschädigtenThe mixture having the composition shown in Table 2 became a rod-shaped solid Test body processed, which had a diameter of 120 mm. The test body was at 1300 C fired to give a porcelain having the properties shown in Table 3 below owned. The amount of the Kristobalite present in the fired test body was determined by means of X-ray diffraction determined quantitatively. The average strength values of undamaged and damaged

Table 3

Erfindungs
gemäßes
PorzellanInvention
according to
porcelain Herkömmliches
PorzellanConventional
porcelain Menge des KristoAmount of Kristo balits Gewichts-balits weight nrozent percent 29,429.4 00 Biegefestigkeit vonFlexural strength of unbeschädigtemundamaged Porzellan δ 1 Porcelain δ 1 1340 kg/cm² 1340 kg / cm ² 1150 kg/cm² 1150 kg / cm ² Biegefestigkeit vonFlexural strength of äußerlich beschäexternally damaging digtem Porzellandigtem porcelain (2 mm tief);« ...(2 mm deep); «... 700 kg/cm² 700 kg / cm ² 340 kg/cm² 340 kg / cm ² 02/Λ1 -\00(7_o) ....02 / Λ1 - \ 00 (7 _o ) .... 52,252.2 29,629.6

Example 2

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 wie25 weight percent calcined bauxite that has been used as the alumina material and the was pulverized so that 30 "" of the particles were one effective diameter of more than 10 μ, 22 percent by weight Kumamoto pottery stone, the was ground so that 18 percent by weight of the particles had an effective diameter of more than 10 μ, 23 weight percent Nagasaki feldspar and 30 weight percent Gifu Gaerome clay were mixed together. The mixture thus obtained was further ground in such a way that 20 percent by weight of the particles had an effective diameter greater than 10 μ. It was manufactured an overhead line insulator with a solid core, its dimensions after the fire like

509 517/194509 517/194

folgt waren: Zylinderdurchmesser 125mm, Schirmdurchmesser 220 mm und Gesamtlänge 1150 mm. Dieser Testisolator wurde bei 128O^CC 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-The following were: cylinder diameter 125 mm, umbrella diameter 220 mm and total length 1150 mm. This test insulator was fired ^{at 128 ° C.} The amount of the Kristobalite present in the fired test insulator was 34.8% by weight (determined by quantitative X-ray diffraction analysis). The average value of the flexural strength oil of the undamaged overhead line insulator was 1280 kg / cm ² . The average flexural strength <52 of the Tcst insulator at which the three screens were knocked off with a hammer in the vicinity of the part exposed to the maximum tensile stress was 660 kg / cm ² . The value ό2 / <51 ■ 100 was therefore 51.5%. In contrast, a conventional electrical crystalline porcelain insulator, which does not contain any aluminum

1010

minuimoxidmaterial enthielt, folgende Werte: öl =860 kg/cm², 02 =410 kg/cm² und 02/(51 -100% 47,6%.minuimoxidmaterial contained the following values: oil = 860 kg / cm ² , 02 = 410 kg / cm ² and 02 / (51-100% 47.6%.

Ein herkömmlicher elektrischer aluminiumoxidhaltiger Porzellanisolator, dessen Aluminiumoxidmaterialgehalt 25 Gewichtsprozent betrug, zeigte folgende Werte:A conventional porcelain alumina electric insulator whose alumina material content 25 percent by weight showed the following values:

«Π = 1200 kg/cm², Λ2 = 420 kg/cm² und <52/<51·1ΟΟ ■=35%. Die obenerwähnten Resultate sind in F i g. 2 gezeigt.«Π = 1200 kg / cm ² , Λ2 = 420 kg / cm ² and <52 / <51 · 1ΟΟ ■ = 35%. The above-mentioned results are shown in FIG. 2 shown.

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.The electrical porcelain insulators according to the invention, which have excellent mechanical strength and have excellent flexural strength after external damage, represent a considerable Improvement of the previous high-strength electrical porcelain insulators for high-voltage and ultra-high voltage lines.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

ι 2 to improve porcelain. The aluminum oxide-containing patent claim: Porcelain is obtained by using a

1. Electric high-strength porcelain insulator, in which the quartz material partially burns special full core insulator, with a high bending or complete as well as part of the heldspatmatenals strength after external damage, the mullite, 5 and part of the clay material by 20 to 40 Ge-Kristobalit, Contains quartz and corundum, thereby replacing weight percent aluminum oxide. The art e k e η η ζ e i c h η e t that it consists of a shaped line phase of this fired porcelain contains 20 to Mixture of 65 to 90 weight percent of a 40 weight percent alumina. The more aluminum mass A and 10 to 35 percent by weight of an umoxid the porcelain contains, the larger its is Mass B is fired so that the porcelain body io mechanical strength.

25 to 40 percent by weight Kristobalit contains, in which tests have shown that the flexural strength of a mass A ii mineralogi porcelain, consisting essentially of feldspar, quartz and glazed test specimens consisting of clay material containing alumina, is of the order of magnitude of 10 up to 20 percent by weight field is from 1200 to 1700 lg / cm ² . The alumimumoxidspat, 30 to 60 percent by weight quartz and 20 to 15 percent porcelain has recently been used frequently for 50 percent by weight clay and in chemical-electrical porcelain insulators, which, from 65 to 83 percent by weight SiO », have excellent mechanical strength. The aluminum-15 to 28 percent by weight Al ₂ O ₃ , 2.0 to 4.5 mineral oxide-containing porcelain, however, has the residual weight percent Na, _{O + K 2} O and inevitably that one is composed of porcelain impurities in the design of an electrical porcelain , whereby the 20 lanisobtors, despite the excellent mechanical strength ratio of K ₂ O: Na “O between 1: 9 and 1: 1 of the test sample, is a large safety factor, and the quartz material has to calculate the grain size, namely from has the following green graduation that not more than 20 weight: (a) If the diameter of the porcelain body percentage of the particles increases with an effective diameter, then the distribution of cracks and knives of more than 10 μm is present, and in which the 25 Errors are greater, with the result that the homogenous mass B made of an aluminum oxide material is lost; in other words. this means that the mechanical strength decreases

2. Electrical porcelain insulator according to claim 1, from the size effect. (b) The mechanical strength characterized in that the alumina decreases when on the surface of the electrical material consists of calcined alumina. 30 porcelain insulator due to rough treatment

3. Method of making a porcelain iso- during transportation and during manufacture Lators according to one of the preceding claims, da- scratches arise or if on the surface of the characterized in that the mixture of the electrical porcelain insulator is damaged by Mass A and mass B with the addition of water malevolence, such as. B. with a rifle shot, etc. produced in a drum, the mixture dewatered 35 caused.

and formed into a body, the body dry- The Kristobalit porcelain is obtained by

net and the dried body at a temperature that a mixture is burned, the chemical

temperature of 12LX) to 135O ⁰ C burns. collective heating is essentially the same as that of feldspar porcelain. The crystalline phase

40 of the fired Kristobalitporzellans contains not only

Mullite and quartz, but also cristobalite crystals,

The invention relates to an electrical high-strength which is strong for a thermal treatment

Porcelain insulator, especially solid core insulator, tend to have waxes. The presence of this Kristobalit-

containing mullite, crystals, quartz and corundum crystals makes the mechanical strength of

with a high flexural strength after external damage, 45 damaged Kristobalitporcelain higher than that of

supply. Feldspar china. The mechanical strength of

In the case of electrical porcelain insulators, undamaged Kristobalit porcelain is lower

currently uses three different porcelains, namely those made from porcelain containing alumina, but

borrowed 1. feldspar china, 2. alumina the rate of decrease in mechanical

Porcelain and 3. Kristobalit porcelain. 50 Strength of undamaged Kristobalit porcelain

1. The feldspar porcelain is obtained in that due to the size effect is smaller than that a mixture is fired, which essentially consists of porcelain containing alumina. Also is up to 30 percent by weight quartz material, 20 to 40 percent the flexural strength of externally damaged Kristo percent by weight Feldspar material and 40 to 60 gebalite porcelain are not high enough to be weight percent clay material. The crystalline 55 is particularly higher. Withstand bending stresses This fired porcelain phase consists of 10 to 10 percent by weight, which in the case of electrical porcelain insulators Quartz and 10 to 20 weight steps.

percent mullite, and the rest consists of niclithomo- In DT-AS 12 81 917 is a porcelain object

suitable glass. The raw material for this feldspar is described, which essentially consists of 100 parts by weight

zellan is relatively cheap and has a large amount of common porcelain and an additional 3 to 15 genes.

easy processability, so that for electrical parts by weight of mullite, 3 to 36.5 parts by weight of crystal

Porcelain washers has been used. It has builds and loads 3 to 10 parts by weight of aluminum oxide