DE1271819B

DE1271819B - Topfwandler, insbesondere Spannungswandler

Info

Publication number: DE1271819B
Application number: DE19641271819
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz Gruess
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1964-02-28
Filing date: 1964-02-28
Publication date: 1968-07-04

Description

Topfwandler, insbesondere Spannungswandler Die Hauptpatentanmeidung betrifft einen Topfwandler, insbesondere Spannungswandler zur Verwendung auf Lokomotiven, dessen aktive Teile in einen Kunststoffisolierkörper eingebettet sind, der einen die Primärzuleitung umgebenden, durch eine Öffnung des die aktiven Wandlerteile aufnehmenden Wandlergehäuse hindurchragenden, von einem Isolator aus Keramikstoff (Porzellan) umgebenen schaftartigen Fortsatz aufweist.
Bei einem derartigen Wandler ist gemäß der Hauptpatentanmeldung die Primärzuleitung als Bolzen ausgebildet in dem schaftartigen Fortsatz des Kunststoffisolierkörpers eingebettet; weiterhin ist der Isolator als den Primärzuleitungsbolzen umfassender überwurf ausgebildet, über den schaftartigen Fortsatz gestülpt und unter Verwendung des Primärzuleitungsbolzens als Zugstange mit dem die Öffnung aufweisenden Gehäuseteil unter michter Abdeckung der Öffnung zentrisch verspannt, während der die aktiven Wandlerteile enthaltende Teil des Kunststoffisolierkörpers eine Auflagefläche aufweist und über diese durch eine von der Unterseite des Wandlergehäuses her erfolgende Verschraubung im Gehäuseinnern gegen den die Öffnung aufweisenden Gehäuseteil gepreßt ist.
Um bei dem Topfwandler gemäß der Hauptpatentanmeldung an derjenigen Stelle, an der der aus Keramik bestehende Isolator auf den die Öffnung für den schaftartigen Fortsatz des Kunststoffisolierkörpers aufweisenden Gehäuseteil aufgesetzt ist, eine Dichtung hoher elastischer Festigkeit zu erzielen, die auch bei Temperaturwechsel und Reaktionsschwund der Dichtungsmittel einwandfrei ist, ist gemäß der Zusatzerfindung der Keramikisolator mit dem schaftartigen Fortsatz des Kunststoffisolierkörpers und dem Gehäuseteil durch Verguß mit einem in ausgehärteten Zustand gummielastischen Gießharz dicht verbunden, in das der Keramikisolator mit seinem Unterteil hineinragt.
Bei einem bekannten Topfwandler ist die äußere Umhüllung, also auch der Isolator, als Gießform für den Einguß einer polymerisierbaren Flüssigkeit verwendet. Im Gegensatz zur Erfindung ist der Isolator nicht als Überwurf ausgebildet und über den schaftartigen Fortsatz gestülpt. Auch bei diesem bekannten Wandler ragt der Isolierkörper mit seinem die aktiven Wandlerteile aufnehmenden Bereich in einen Isoliertopf hinein, und zwar stützt sich der Isolierkörper mittels eines Flansches auf den nach oben offenen Isoliertopf ab. Der Primärzuleitungsbolzen hat lediglich die Aufgabe, eine elektrische Verbindung mit der Wicklung zu schaffen und ist nicht als Zugstange zur Verspannung eines übergestülpten Isolators mit dem die Öffnung aufweisenden Gehäuseteil ausgebildet. Da ferner der Durchmesser des Isolators bei dem bekannten Wandler erheblich kleiner als der Durchmesser der Öffnung in dem Gehäuseteil ist, kann er die Öffnung in dem Gehäuseteil schon im Hinblick auf seine Abmessungen nicht abdecken.
Infolge dieser wesentlichen Unterschiede gegenüber der Erfindung ist es bei dem bekannten Wandler nicht möglich, wie bei der Erfindung den Wandler einfach zu montieren und seinen Isolator leicht auszuwechseln, da bei dem bekannten Wandler der Isolator eine am Wandler verbleibende (verlorene) Gießform bildet und die eingegossene Isolierfüllung einen zähflüssigen, gummiartigen bis festen Zustand aufweisen kann.
Es ist weiterhin bekannt, zwischen der Wulst von Steuerbelägen und der Oberfläche eines Gießharzkörpers liegende Ringe aus elastisch eingestelltem Gießharz vorzusehen. Dabei handelt es sich um kompressibel-elastisches Material, welches die kapazitiven Steuerbeläge zum Schutz gegen Schrumpfspannungen umgeben soll.
Ebenso ist es bekannt, zwecks Vereinigung für sich hergestellter Ansatzteile aus Gießharz mit einem weiteren Gießharzkörper der Gießharzmasse in dem an die Ansatzstelle angrenzenden Teil einen verminderten Füllstoffgehalt zu geben. Hinweise über die Verwendung eines elastischen Gießharzes zur Verwendung von Keramikteilen mit Kunststoffgehäuseteilen werden nicht gegeben.
Schließlich ist es auch bekannt, den Eisenkern eines Meßwandlers gegen den Schrumpfdruck des zu seiner Einbettung verwendeten Gießharzes durch einen überzug aus einem Polymerisat von ungesättigtem fetten Öl zu schützen.
Eine besonders hohe Festigkeit ist durch die Erfindung dann erzielbar, wenn das Verhältnis zwischen Breite und Höhe des durch den Verguß entstandenen Ringes zwischen dem Gehäuseteil und dem Isolator groß ist. Ist nämlich der Ring flach genug, so haftet das gummielastische Gießharz, das einen erheblich größeren Ausdehnungskoeffizienten als der Keramikisolator aufweist, auch bei größter Temperaturänderung fest auf der Isolatoroberffäche.
Zweckmäßig ist es, die Öffnung, an der der Primärzuleitungsbolzen aus dem Keramikisolator austritt, ebenfalls mit gummielastischem Gießharz zu vergießen, da hierdurch eine Kondensation von Wasser in dem Raum zwischen dem Keramikisolator und dem schaftartigen Fortsatz des Kunststoffisolierkörpers ausgeschlossen wird.
Ein weiterer Vorteil der Anwendung des gummielastischen Gießharzvergusses ist die Möglichkeit, im Fall eines etwa infolge eines Bruches erforderlichen Austausches des Keramikisolators seine Reste verhältnismäßig leicht mechanisch von den kunststoffisolierten Wandlerteilen durch Zerreißen des gummielastischen Vergusses zu entfernen und einen neuen Keramikisolator aufzusetzen und elektrisch sowie mechanisch genügend fest zu verbinden.
Ein. zur Erläuterung der Zusatzerfindung als Ausführungsbeispiel gewählter Spannungswandler für Lokomotiven ist in der Zeichnung dargestellt. Der in einem zweiteiligen Gehäuse untergebrachte Spannungswandler wird so in das Dach einer Lokomotive eingebaut, daß der Flansch 1 des oberen Gehäuseteiles mit dem als Schlagweitenteil dienenden Porzellanisolator 2 außerhalb und die übrigen Teile 3 des Wandlergehäuses mit dem hier nicht gezeigten Klemmenkasten innerhalb der Lokomotive angeordnet sind.
Von den aktiven Wandlerteilen ist die Primärwicklung 4 auf das Hartpapierrohr 5 gewickelt und mit Gießharz umgossen, während die auf das Hartpapierrohr 6 aufgewickelte Sekundärwicklung 7 getränkt und in das Hartpapierrohr 5 ,eingeschoben ist; in dieses Wicklungssystem ist der Mantelkern 8 unter Verwendung von Füllstücken 9 eingeschaltet. Die genannten Gehäuseteile und der Mantelkern 8 sind durch mehrere Schrauben 10 von unten her zu einer Einheit verspannt. Hierbei wird gleichzeitig der aus dem die Primärwicklung 4 umgebenden Gießharz heraustretende schaftförmige Gießharzfortsatz 11, in den der Primärzuleitungsbolzen 12 eingebettet ist und der durch die Öffnung des oberen Gehäuseteiles (Flansch 1) nach oben hindurchtritt, unter dichtem Abschluß dieser Öffnung von innen gehalten. Eine um den schaftartigen Gießharzfortsatz umlaufende Rille und die Oberfläche des Gießharzisolierkörpers sind mit einem Leitbelag versehen. Über den eingebetteten Primärzuleitungsbolzen 12 ist der den Schlagweitenteil bildende Porzellanisolator 2 gestülpt; er ist mittels der auf den Primärzuleitungsbolzen 12 aufgeschraubten Mutter 13 gegen den oberen Gehäuseteil (Flansch 1) über eine Dichtung festgezogen. Die Abdichtung des Hohlraumes zwischen Gießharzfortsatz 11 und Porzellanisolator 2 erfolgt nach außen durch den Primäranschluß 14 und die Abschlußkappe 15 sowie nach innen durch die Dichtung 16 zwischen Gießharz und oberem Gehäuseteil (Flansch 1). Um eine dichte Verbindung , des Porzellanisolators 2 mit dem schaftartigen Gießharzfortsatz 11 und dem Gehäuseteil (Flansch 1) zu erzielen, die auch bei Temperaturwechsel und Reaktionsschwund der Dichtungsmittel einwandfrei ist, ist vor dem Aufsetzen des Porzellanisolators 2 auf den oberen Gehäuseteil (Flansch 1) das gummielastische Gießharz 19 in den Ringraum zwischen dem Kragen 20 des Flansches i und dem Gießharzfortsatz 11 so eingegossen, daß nach dem Aufsetzen des Porzellanisolators 2 dieser in dem gummielastischen Gießharz 19 versenkt ist. Das Verhältnis zwischen der Breite des Gießharzringes und seiner Höhe ist groß gewählt, damit das Gießharz in diesem Fall auch bei größter Temperaturänderung fest auf der Oberfläche des Porzellanisolators 2 haftet.
Der Primäranschluß 14 ist auf den aus dem Gießharzfortsatz 11 herausstehenden Primärzuleitungsbolzen 12 aufgeschraubt und durch den Gewindestift 17 gegen Selbstlockern gesichert. Auf den Primäranschluß wird die Abschlußkappe 15 geschraubt und damit die Dichtung zwischen Abschlußkappe 15 und Porzellanisolator 2 festgezogen, nachdem vorher an der Austrittsstelle des Primärzuleitungsbolzens aus dem Porzellanisolator 2 ebenfalls gummielastisches Gießharz 21 zur Dichtung eingegossen worden ist.
Das Gewinde zwischen Abschlußkappe 15 und Primäranschluß 14 ist mit Lötzinn 18 gedichtet und dadurch ebenfalls gegen Selbstlockern gesichert.
Der zwischen Gießharzfortsatz 11 und Porzellanisolator 2 verbliebene Hohlraum kann mit Luft, flüssigen oder festen, durch Wärmebehandlung entfernbaren Isolierstoffen ganz oder teilweise ausgefüllt sein.
Gummielastisch ist ein Gießharz dann, wenn sein Zugdehnungswert größer als 100% der ursprünglichen Länge des dem Zerreißversuch unterworfenen Probestückes ist. Genügend elastische Gießharze erhält man durch Kombination von Epoxydharzen und Säureanhydrid- oder Aminhärtern, die außer ihren Funktionsgruppen mehr oder weniger lange Kohlenstoffketten im Molekül aufweisen, die den Abstand der Vernetzungspunkte des Makromoleküls vergrößern.

Claims

Patentansprüche: 1. Topfwandler, insbesondere Spannungswandler zur Verwendung auf Lokomotiven, dessen aktive Teile in einen Kunststoffisolierkörper eingebettet sind, der einen die Primärzuleitung umgebenden, durch eine Öffnung des die aktiven Wandlerteile aufnehmenden Wandlergehäuses hindurchragenden, von einem Isolator aus Keramikstoff (Porzellan) umgebenen schaftartigen Fortsatz aufweist, wobei die Primärzuleitung als Bolzen ausgebildet in den schaftartigen Fortsatz des Kunststoffisolierkörpers eingebettet ist und ferner der Isolator als den Primärzuleitungsbolzen umfassenden überwurf ausgebildet, über den schaftartigen Fortsatz gestülpt und unter Verwendung des Primärzuleitungsbolzens als Zugstange mit dem die Öffnung aufweisenden Gehäuseteil unter dichter Abdeckung der Öffnung zentrisch verspannt ist, während der die aktiven Wandlerteile enthaltende Teil des Kunststoffisolierkörpers eine Auflagefläche aufweist und über diese durch eine von der Unterseite des Wandlergehäuses her erfolgende Verschraubung im Gehäuseinnern gegen den die Öffnung aufweisenden Gehäuseteil gepreßt ist, nach Patentanmeldung S 87433 VIII b/ 21d2 (deutsche Auslegeschrift 1259 455), dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikisolator (2) mit dem schaftartigen Fortsatz (11) des Kunststoffisolierkörpers und dem Gehäuseteil (1) durch Verguß mit einem im ausgehärteten Zustand gummielastischen Gießharz dicht verbunden ist, in das der Keramikisolator (2) mit seinem Unterteil hineinragt.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung, durch die der Primärzuleitungsbolzen (12) aus dem Isolator (2) austritt, mit gummielastischem Gießharz (21) vergossen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1120 003, 1057 220; deutsche Patentanmeldung R 7495 VIIId/21 d2 (bekanntgemacht am 11. 3.1954); schweizerische Patentschrift Nr. 343 989.