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Innenraumstützisolator Es sind bereits aus Porzellan oder anderem
Isoliermaterial bestehende Isolatoren für Freiluft angegeben worden, die einen zylindrischen
Strunk mit mehreren gleichen Rippen aufweisen. Die Rippen sollen die elektrische
Festigkeit des Isolators vergrößern. Solche Isolatoren konnten sich aber nicht durchsetzen,
weil bei Freiluftisolatoren zu berücksichtigen ist, daß bei Regen eine zusammenhängende
leitende Schicht auf dem Isolator entsteht, sofern nicht durch Schirme dafür gesorgt
ist, daß die Schicht unterbrochen wird. In der Praxis findet man deshalb nur Freiluftisolatoren,
an deren zylindrischem Strunk Schirme, d. h. nach unten geneigte Vorsprünge,
vorgesehen sind, die eine Tropfkante aufweisen. Mithin sind die angegebenen Freiluftisolatoren
mit Rippen für die technische Entwicklung bedeutungslos geblieben.
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Es ist ferner bekannt, Stützisolatoren für Innenräume aus Gießharz
herzustellen. Solche Isolatoren hat man entweder mit einer glatten Oberfläche ausgeführt
oder mit einer Wulst am Kopf des Isolators versehen, wie dies von den genormten
Innenraumstützisolatoren aus Porzellan bekannt ist. Außerdem hat man aus Gießharz
bestehende Innenraumstützisolatoren ebenso wie Porzellanisolatoren mit einer Mehrzahl
von Rillen versehen, um die überschlagsgefahr bei gleicher Bauhöhe zu verringern.
Bei diesen sogenannten Rillenstützem sind der Rillengrund und auch die, Wülste im
Querschnitt ungefähr halbkreisförmig. Der Stützer erhält dadurch eine Form, wie
sie aus der Fig. 1 der Zeichnung zu ersehen ist, die einen Rillenstützer
aus Porzellan zeigt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein aus Gießharz bestehender Innnenraumstützisolator.
Zum Unterschied von den bekannten Innenraumstützisolatoren besitzt der Isolator
erfindungsgenfäß mehrere gleiche, vorzugsweise symmetrische Rippen, deren Seitenflanken
einen spitzen Winkel von 30' oder weniger miteinander einschließen, und einen
im Querschnitt geradlinigen Rillengrund. Ferner verhält sich erfindungsgemäß die
Länge des Rillengrundes zum geradlinigen Teil der Seitenflanke einer Rippe im Querschnitt
0,5 bis 1,5, und die Rippen sind am übergang zum zylindrischen Strunk
und an ihrer Außenkante mit einem kleinen Radius von etwa 1 mm gerundet.
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Der neue Isolator hat sich in elektrischer wie auch mechanischer Hinsicht
ausgezeichnet bewährt. Er ist insbesondere bei Verschmutzung in seinem Isoliervermögen
allen bekannten Innenraumstützisolatoren überlegen, wie im folgenden näher erläutert
wird: Wie bekannt, lagern sich im Betrieb bei verunreinigter Luft auf dem Stützer
Fremdteilchen (Staub, Salz u. dgl.) ab, die gelegentlich feucht werden (betauen).
Durch die Feuchtigkeit werden die auf der Stützeroberfläche angesammelten Salze
gelöst. Es bildet sich eine elektrolytisch leitende Fremdschicht. Wird an einem
solchen Stützer mit einer leitenden Fremdschicht Spannung angelegt, so fließt über
die Fremdschicht ein Strom. Obwohl der Strom nur verhältnismäßig klein ist, weil
die Fremdschicht einen hohen Widerstand besitzt, erwärmt er die Frerndschicht durch
die ohmschen Verluste in der -Schicht. Dadurch trocknet die Schicht ab, weil das
Wasser durch die Wärme verdampft wird. Die Erwärmung ist abhän-gig von der
Stromdichte, die ihrerseits wieder durch den für den Strom zur Verfügung stehenden
Umfang des Isolators beistimmt ist. Je kleiner der Umfang, also der Durchmesser
des Isolators ist, um so größer ist die Stromdichte in der Schicht und damit die
entwickelte Wärme.
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Bei dem Isolator nach der Erfindung trocknet zunächst der Rillengrund
zwischen den Rippen, weil dort die Stromdichte am größten ist. An den abgetrockneten
Stellen ira Rillengrund (Trockenzonen) entstehen Entladungen, die die Trockenzonen
überbrücken. Auf den Rippen können sich keine Entladungen ausbilden, solange die
Rippen wegen der im Vergleich zum Rillengrund geringeren Stromdichte noch feucht
und damit leitend sind. Deshalb sind die Entladungen durch die Rippen zwar elektrisch
verbunden, aber räumlich getrennt. Im Gegensatz zu glatten Isolatoren, bei denen
Entladungen in Richtung der Stützerachse weiterwachsen und zu Überschlägen
führen
können, sind die Entladungen beim Stützer nach der Erfindung, wie erwähnt, durch
die Rippen getrennt, so daß die Gefahr eines Überschlages wesentlich herabgesetzt
ist. Die beim Abtrocknen des Rillengrundes noch feuchte Fremdschicht auf den Rippen
bildet einen Vorwiderstand für die Entladungen. Der Widerstand begrenzt den Strom,
so daß die Stärke der Entladungen nur gering ist. Die Entladungen erlöschen bei
einer Erhöhung des Widerstandes der Fremdschicht auf den Rippen, die durch die allmähliche
Erwärmung hervorgerufen wird.
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Bei gegebener Rippenzahl und Bauhöhe beanspruchen die spitzwinkligen
Rippen nur einen geringen Teil der Stützerhöhe. Deshalb steht für die Entladungen
im Rillengrund ein großer Teil der Stützerhöhe zur Verfügung. Hierzu trägt auch
bei, daß an der Außenkante der Rippen sowie am Übergang zum Strunk nur kleine Abrundungsradien
von etwa 1 mm vorgesehen sind.
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Die für die Entladungen zur Verfügung stehende große Strunklänge ist
bei dem angegebenen Verhältnis der Länge des Rillengrundes zum geradlinigen Teil
der Seitenflanken der Rippen von 0,5 bis 1,5 in optimaler Weise durch
Rippen unterteilt. Deshalb entstehen bei dem erfindungsgemäßen Isolator viele über
die leitenden Schichten der Rippen in Reihe geschaltete Entladungen. Die Entladungen
entwickeln sich in allen Rillengründen des Isolators annähernd gleichzeitig, weil
der Strunk im Querschnitt parallel zur Stützerachse verläuft oder höchstens einen
Winkel von 51 mit ihr einschließt, so daß sich wegen der annähernd gleichmäßigen
Stromdichte eine gleichmäßige Abtrocknung ergibt. Dies ist deswegen vorteilhaft,
weil die vielen in Reihe geschalteten Entladungen wesentlich günstigere Voraussetzungen
für ein Erlöschen bieten, als wenn, wie bei glatten Isolatoren, nur eine einzige
Entladung gleicher Länge vorhanden wäre. Die gleichmäßige Abtrocknung hat ferner
zur Folge, daß die Trockenzonen schon nach kurzer Zeit eine große Länge in Richtung
der Stützerachse erreichen und nach dem Erlöschen der Entladungen die am Stützer
liegende Spannung tragen können.
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Der kleine Radius am Übergang zwischen Rippen und Strunk erfordert,
wie oben angegeben, nur wenig Raum in Richtung der Stätzerachse. Daneben ist er
auch deshalb vorteilhaft, weil sich bei einem kleinen Radius die Stromdichte zwischen
Strunk und Rippen stark ändert. Es ergeben sich daraus definierte Trokkenzonen im
Gegensatz zu den feuchten Schichten auf den Rippen, die als strombegrenzende Vorwiderstände
für die Entladungen wirken. Die starke Änderung der Stromdichte unterstützt die
Wirkung der Rippen hinsichtlich der Verhinderung des Fortschreitens der Entladungen
in Richtung der Stützerachse.
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Der kleine Radius an der Außenkante der Rippen hat neben dem Vorteil,
daß die Rippen nur einen geringen Teil der Bauhöhe beanspruchen, auch noch dadurch
Bedeutung, daß bei einem überschlag nur ein kleiner Teil der Isolatoroberfläche
durch den Lichtbogen beeinflußt wird. Der überschlagslichtbogen wirkt bei spitzen
Rippenaußenkanten im Gegensatz zu Rippen mit großen Abrundungsradien nur auf einen
kleinen Teil der Rippenoberfläche ein und wird von dem Strunk des Isolators ferngehalten.
Dagegen kann z. B. bei den bekannten Rillenisolatoren ein weitaus größerer Teil
der in den dargestellten Wellen verlaufenden Oberfläche vom Lichtbogen angegriffen
werden. Auch besitzt der Isolator gegenüber den Rillenisolatoren den Vorteil, daß
der Oberflächenwiderstand in betautem Zustand größer ist. Er kann wegen der Rippen
bei gegebener Bauhöhe eine größere Spannung aushalten.
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Den Durchmesser der Rippen wird man ungefähr 30 bis 50% größer machen
als den Durchmesser des Strunkes, weil man dann gute elektrische Eigenschaften mit
guten mechanischen Eigenschaften vereinigt. Zweckmäßig wird man die Rippen symmetrisch
ausbilden. Das hat unter anderem den Vorteil, daß der Stützer in jeder Einbaulage
annähernd die gleichen isolierenden Eigenschaften hat.
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In der Fig. 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargesteUt. Der Stützer aus Gießharz besitzt eine Mehrzahl von Rillen. Der Rillengrund
ist, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, im Querschnitt geradlinig und parallel zur
Stützerachse.
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er Strunk ist also zylindrisch. Die Rippen sind symmetrisch ausgebildet.
Die Flanken einer Rippe schließen im Querschnitt einen Winkel von 30' ein.
Zweckmäßig wird man ihn noch kleiner wählen. Die Länge (Höhe) a des geradlinigen
Rillengrundes verhält sich im Ausführungsbeispiel zur Länge b des geradlinigen
Teiles der Seitenflanke einer Rippe im Querschnitt ungefähr wie 1 : 1. Der
Übergang zwischen Rillengrund und Rippe soll möglichst scharf sein, damit sich an
dieser Stelle die Stromdichte plötzlich ändert. Man wird deshalb den Radius r, ungefähr
gleich 1 mm machen, auch der Radius r2 wird klein, z. B. zu 1 mm gewählt.
Bezeichnet man mit D
den Außendurchmesser, mit d den Durchmesser des
Strunkes, so ist das Verhältnis beider im Ausführungsbeispiel 1,3: 1. Mit
t ist die Rippenteilung bezeichnet. Sie beträgt mindestens 8 mm, weil sonst
eine Schmutzschicht in den Rillen nur schwer entfernt werden kann.
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Wird der verschmutzte Isolator im feuchten (betauten) Zustand an Spannung
gelegt, so fließt über die feuchte Fremdschicht ein Strom, und zwar im Rillengrund
mit gleichmäßiger Dichte, so daß dort ein gleichmäßiges Trocknen erfolgt. An diesen
Trokkenzonen entstehen nach der Abtrocknung Entladungen. Da diese aber durch die
Rippen voneinander getrennt sind, ist die Gefahr gering, daß sie sich vereinigen
und dadurch einen Überschlag herbeiführen.
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Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, ist der Durchmesser des Kopfes
und des Fußes größer als der Außendurchmesser der Rippen, so daß die Rippen beim
Umfallen des Isolators geschützt sind.