DE1934174U - Isolierkoerper. - Google Patents

Description

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Koch & Sterzel

Wandler- und Transformatoren-Fabrik GmbH, in Essen

Isolierkörper

In der elektrischen Hochspannungstechnik - insbesondere bei der Herstellung von elektrischen Durchführungen und von Trocken-Strom- oder Spannungswandlern - ist es oftmals erforderlich, einen gießharz-isolierten Apparat an den Schlagweiten-Strecken seiner Isolation mit einem Porzellan-Überwurf oder einer Porzellan-Umhüllung zu verig;;._:. sehen. Insbesondere bei der Herstellung von Hochpsannungs-

1%: apparaten für Freiluft-Aufstellung wird nach einer guten

Lösung für diese Aufgabe immer wieder gesucht, da man die guten Eigenschaften der Gießharz-Isolation - nämlich raumsparende Anordnung, hohe Isolationsgüte, explosionssicherer Betrieb, Maßgerechtigkeit der Werkstücke, geringe Wartungskosten - mit den guten Eigenschaften dieser Porzellan-Umhüllung an den Schlagweiten-Strecken - nämlich große Oberflächenhärte des Porzellan-Isolators, Beständigkeit gegen chemische Einflüsse der Atmosphäre, "Verschleißsicherheit auch bei Anwendung körniger Putzmittel usw. - miteinander vereinigen möchte. Hinderlich für die Durchführung dieser .;.;: Konstrukt ions aufgäbe ist es, daß Porzellan und Gießharz

unterschiedliche Wärmeausdehnungs-Koeffizienten aufweisen, so daß es in den meisten Fällen unmöglich ist, Porzellankörper unmittelbar mit Gießharzkörpern zu verbinden. Auch durch Anwendung von mineralischen Füllstoffen, die dem Gießharz vor dem Verguß beigemengt werden, wie beispielsweise Quarzmehl, Marmormehl, Porzellanmehl, kann eine genügende Angleichung der Ausdehnungs-Koeffizienten nicht erzielt werden. Hinzu kommt, daß bei der Herstellung der Gießharzkörper auch eine Polymerisationsschrumpfung auftritt. Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, solche Apparate mit einer gießharz-isolierten Durchführung zu versehen, die einen Porzellan-Überwurf größeren Durchmessers aufweist und zwischen Porzellan-Überwurf und Gießharzstumpf ein flüssiges Medium, Beispielsweise ein zähflüssiges

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Isolieröl, einzufüllen, Derartige Anordnungen haben den Nachteil, daß auf die sorgfältige Absichtung des für dieses flüssige Zwischenmedium vorgesehenen Raumes besonders geachtet werden muß. Will man es darüber hinaus vor den Einflüssen der Atmasphäre schützen, so ist ein Ausdehnungsbehälter erforderlich. Außerdem können derart aufgebaute Wandler streng genommen nicht mehr als Trocken-Typen bezeichnet werden. Weiterhin ist vorgeschlagen worden, den Porzellan-Überwurf in Einzelteile zu zerlegen und den aus Gießharz bestehenden Innenteil, beispielsweise einer Hochspannungsdurchführung, mit den Einzelteilen, beispielsweise einzelnen Rippenringen des Porzellan-Überwurfes zu umhüllen. Die einzelnen Rippenringe werden dabei durch elastische Isolierkitte oder Isolierharze miteinander und mit dem Gießharzstumpf verbunden. Bei dieser Konstruktion setzt man voraus, daß die Ausdehnungsunterschiede zwischen Gießharzstumpf und Porzellan von den elastischen Isolierfugen aufgenommen werden. Die Lösung hat den Nachteil, daß bei der Verwendung solcher Apparate im Preiluftbetrieb die an der Oberfläche des Porzellan-Überwurfes zutage tretenden Isolierfugen nicht dieselbe Oberflächengüte wie das Porzellar selbst aufweisen und daß diese Fugen zu Versehmierungen, zur Bildung von Halbleiterbahnen usw. neigen. Ferner machen derartige Konstruktionen mit einem mehrteiligen Porzellan-Überwurf einen ungünstigen Eindruck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei gießharz-isolierten elektrischen Apparaten, insbesondere Trockenwandlern, die Verwendung ganzteiliger Porzellan-Überwürfe bzw. Porzellan-Isolierkörper zu ermöglichen. Dabei wird eine Isolier-

§0 körper-Anordnung, bestehend aus einer Kombination von Gießharzisolation und Porzellanumhüllung mit einer Zwischenschicht benutzt. Erfindungsgemäß enthält die Zwischenschicht festes Material, das kompressibelelastisch ist und poren- oder kapillar- oder lamellenförmige Hohlräume endlicher Ausdehnung aufweist, die leitend umschlossen, d.h. elektrostatisch entlastet sind. Für Apparate, bei denen auf den

Trennflächen zwischen Porzellan und Zwischenschicht bzw. zwischen Gießharz und Zwischenschicht keine elektrischen Potentialunterschiede auftreten sollen., sieht die Erfindung weiterhin vor, daß die Zwischenschicht in allen Richtungen leitend ist bzw. eine durchgehende leitfähige Umhüllung aufweist. Handelt es sich jedoch um Anordnungen, bei welchen an den genannten Trennflächen Potentialunterschiede betriebsmäßig und bei der Prüfung auftreten, so wird erfindungsgemäß die Zwischenschicht mit wechselnder Zusammensetzung ausgeführt, wobei das kompressibelelastische feste Material leitend umschlossen ist und räumlich abwechselt mit einem Isoliermaterial, beispielsweise Gießharz. Ferner ist es für viele Anordnungen gemäß der Erfindung vorteilhaft, wenn das kompressibelelastische feste Material mit den leitend umschlossenen Hohlräumen schichtartig angeordnet ist und mit Gießharzschichten abwechselt, wobei die Schichten selber etwa senkrecht auf der Trennfläche zwischen Porzellan und Zwischenschicht stehen. Diese Anordnungen sind besonders dann angebracht, wenn in Richtung der Porzellanoberfläche elektrische Potentialunterschiede auftreten, die von den Gießharzschichten aufzunehmen sind, während die Schichten aus kompressibelelastischem Material die mechanischen Spannungen, die durch Schrumpfungen bzw· Wärmeausdehnungen auftreten, auszugleichen haben. Bei allen diesen Anordnungen kann es angezeigt sein, beim eigentlichen Verguß der Gießharz-Zwischenschichten im Vakuum oder bei Druck die Hohlräume enthaltenden kompressibel elastischen Schichten mit einem Druckausgleich zu versehen, so daß in deren Inneren annähernd der gleiche Druck vorhanden ist, wie in den mit Gießharz aufzufüllenden Hohlräumen, damit unerwünschte Verformungen der elastischen Schichten beim Verguß vermieden werden. Am einfachsten wird zu diesem Zweck eine Druckausgleichsleitung vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist es ferner in vielen Fällen angebracht, die Hohlräume, welche die Kompressibilität der festen elastischen Schicht ergeben, einzeln leitend zu umschließen,

wobei die leitenden Umhüllungen der einzelnen Hohlräume voneinander isoliert sind und der Körper der Zwischenschicht aus Gießharz besteht. Eine solche Zwischenschicht kann beispielsweise so hergestellt sein, daß zunächst Isolierstoff» Hohlkügelchen mit leitender Innenoberfläche in die Zwischenschicht eingefüllt, und daß dann die zwischen den Kugelchen verbleibenden Hohlräume mit Gießharz ausgegossen werden.

In den Abbildungen sind Beispiele für Anordnungen gemäß der Erfindung dargestellt. Abbildung 1 zeigt im Schnitt einen einteiligen Porzellanisolierkörper 11 mit Querdurchgang, wie er für Wickelstromwandler gebräuchlich ist. Auf dem Wickelgrund dieses Porzellankörpers ist die Zwischenschicht 12 angebracht. Sie soll den Zwischenraum zwischen der Wicklung IJ und dem Querlochkörper 11 elektrisch und mechanischelastisch überbrücken. Sie ist leitfähig umschlossen und enthält festes Material, das kompressibel elastisch ist. Ferner ist sie durch geeignete Vorkehrungen nach außen hin gegen das Eindringen von Gießharz abgedichtet. Die auf die Zwischenschicht 12 gewickelte Primärwicklung IJ, deren Wickelenden sowie Ansohlußstücke nicht dargestellt sind, ist mit Gießharz imprägniert. Durch diese Gießharzimprägnierung wird erreicht, daß die einzelnen Windungen und Lagen der Wicklung IJ fest miteinander und mit der Zwischenschicht 12 verkleben, so daß ein weitgehend kurzschlußfester Ring bzw. Rahmen entsteht. Dabei wird die Gießharzimprägnierung der Wicklung IJ so vorgenommen, daß nach beendeter Tränkung der Isolator 11 vom überschüssigen Gießharz entleert wird, solange dieses noch genügend flüssig ist, so daß also die Wicklung IJ unmittelbar nur Berührung JO mit der Zwischenschicht hat, jedoch miöht mit dem Porzellankörper 11. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß die unterschiedliche Ausdehnung des gießharzimpi?ägnierten Wickelkörpers IJ gegenüber dem Porzellankörper 11 bei Erwärmung, insbesondere bei Auftreten von Kurzschluß-J5 strömen, nicht zum Zersprengen des Porzellankörpers 11 führen kann.

Abbildung 2 zeigt im Schnitt ein Bandmaterial, das zum Herstellen beispielsweise der Zwischenschicht 12 dienen kann. Ein kompressibelelastisches Textilband oder Schäumstoffband 14 ist von einem Leitmaterial 15, Beispielsweise Halbleiterpapier, umhüllt. Darüber befindet sich eine dichtabschließende Umhüllung ΐβ, beispielsweise aus aufgeklebter Folie. Wird ein solches Bandmaterial als Lagengrund der Wicklung 13 in das Porzellan 11 gewickelt, so ergibt sich die dort akizzierte Zwischenschicht 12 (Abb.l). Es ist zweckmäßig, die leitende Umhüllung 15 mit der Wicklung 13 leitend zu verbinden.

In Abbildung 3 ist ein Band 17 aus leitfähigem porösen Schaumstoff, beispielsweise aus Schaumgummi oder dergl., im Schnitt dargestellt. Mit 16 ist eine dieses Band umgebende und abdichtende Umhüllung bezeichnet, beispielsweise aus aufgeklebter Folie. Die Umhüllung 1β ist nicht erforderlich, wenn es sich um Schaumstoff mit geschlossenen Poren handelt.

Abbildung 4 zeigt die Anwendung des Erfindungsgedankens auf eine Hochspannungsdurchführung. Mit l8 ist der Durchführungsbolzen, der beispielsweise aus Kupfer besteht, bezeichnet.

Der Isolatorteil 19 besteht aus Gießharz. Sein linksliegender Teil stellt die Ölseite bzw. Innenraumseite der Durchführung dar. Der rechtsliegende Außenteil weist einen einteiligen Porzellan-Überwurf 20 auf, während die Ausschwandung in üblicherweise mit Schirmen bzw. Rippen versehen ist. Der zwischen dem Gießharzkörper 19 und der Innenwand des Porzellan-Überwurfes 20 verbleibende Zwischenraum ist von dem elastischen Band 21 und der Gießharzmasse 22 ausgefüllt. Das Band 21 ist kompressibel elastisch und weist Hohlräume

JO endlicher Ausdehnung auf, die leitend umschlossen sind. Zwei im Schnitt nebeneinander liegende Bänder 21 sind jeweils durch dünne Gießharz-Zwischenschichten getrennt. Die Gesamtheit dieser Gießharz-Zwischenschichten muß für die Isolierung der Gesamtspannung bemessen sein.

Bei dem elastischen Band 21 kann es sich um solches gemäß Abb. 2 oder Abb. 3 handeln. In diesen Fällen gehören die Schnittflächen der Bänder 21 gemäß Abb. 4 einzeln voneinander isolierten Ringen an. Wird dagegen ein Band 21 gemäß Abb. und Abb. β verwendet, wie es im folgenden beschrieben ist, so kann das Band 21 gemäß Abb. 4 schraubenförmig gewickelt werden. Zweckmäßig verwendet man zum Verguß der Zwischenschicht ein Gießharz 22, das durch entsprechende Zusätze etwas gummi-elastische Eigenschaften aufweist, um im Zusammenwirken mit den kompressibel elastischen Bändern 21 den Ausgleich der mechanischen Spannungen zu fördern. Die in Abbildung 4 dargestellte Anordnung weist den Vorteil auf, daß der Innenteil 19 der Isolierkörper-Anordnung bereits aus vorher polymerisiertem Gießharz bestehen kann, so daß die beim Aufbringen und Vergießen des Porzellans auftretenden Polymerisations- und Abkühlungs-Schrumpfungen nur noch von der verhältnismäßig dünnen Zwischenschicht herrühren können. Bei entsprechender Wahl der Dicke und der elastischen Eigenschaften des Bandes 21 ist es jedoch auch möglich, die Gießharzschicht 22 und den eigentlichen Gießharzkern 19 der Durchführung in einem einzigen Guß aus demselben Material herzustellen.

Die Abbildungen 5 und 6 zeigen in der Ansicht und im Schnitt den Aufbau eines elastischen Bandes, wie es beispielsweise für Anordnungen gemäß Abbildung 4, insbesondere bei schraubenförmiger Anordnung des Bandes 21, verwendet werden kann. Die Bezugzahlten von Abb. 5 und 6 sind für den gleichen Teil gleichgewählt. 23 ist ein Kern aus porösem Band, beispielsweise Schaumgummi oder Kunststoffschaum, das elektrisch

JO nicht leitend ist. Dieses Band ist schraubenlinienförmig überlappend umwickelt von einem Isolierstoff-Klebeband 24, das in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise Leitbeläge 25 trägt. Dabei ist die Länge eines einzelnen Leitbelages 25 größer als der Umfang der ^uerschnittsfläche des Bandes

23. Zur Vermeidung von Glimmerscheinungen unter den

Schlitzen zwischen den Leitbelägen kann in nicht dargestellter Weise die Schlitzfläche auf der anderen Seite des Klebebandes durch weitere kleine Leitbelagsstückchen abgedeckt werden.

Bei Anordnungen nach den Abbildungen 2, 3* 5 und 6 könnte es hinderlich sein, wenn bei dem im Vakuum oder bei Überdruck erfolgenden Gießharzverguß der Innenraum des porösen Bandes 14, 17, 23 Normaldruck aufweist. Dies könnte nämlich zu unerwünschten Ausdehnungen des porösen Bandes führen, die unter Umständen die Dichtheit des Überzuges 1β bzw. 24 beeinträchtigen. Um derartige Erscheinungen zu vermeiden, kann man, wie Abbildung 7 zeigt, auch dafür sorgen, daß während des Gusses ein Druckausgleich durch eine Leitung 26 erfolgt, die zur Ermöglichung des Druckausgleiches mit den Poren des elastischen Bandes 23 durchlöchert ist, längs im porösen Band verläuft und außerhalb des Überwurf-Isolators 20 mit der Ofenatmasphäre verbunden ist.

Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, auf die Anordnungen insbesondere bandförmigen Polsterkörper, die nach außen abgeschlossen sind, zu verzichten und die Gießharz-Zwischenschicht ihrerseits mit voneinander isolierten, jedoch im einzelnen leitend überzogenen Hohlkörpern zu versehen.

Abbildung 8 zeigt eine derartige Anordnung im Teilschnitt. 19 ist der eigentliche Gießharzisolator, 20 der Porzellan-Überwurf, dessen Innenwandung zylindrisch gestaltet ist und dessen Außenwandung Rippen aufweist. Die Zwischenschicht 27 enthält einzelne gegeneinander isolierte kompressibel elastische Poren 28. Diese Poren werden dargestellt durch Hohlkörper, beispielsweise aus Folie, die innen oder außen einen leitenden Überzug aufweisen. Um zu vermeiden, daß beim Verguß durch den Auftrieb der Hohlkörper in der Vergußmasse eine unerwünschte Inhomogenität auftritt, können die Hohlkörper derart beschwert werden, daß sie etwa das gleiche spezifische Gewicht wie das die umgebende Gießharz aufweisen.

Man kann jedoch auch den natürlichen Auftrieb der unbeschwerten Hohlkörperchen dazu benutzen, um sie an bestimmten Stellen innerhalb des Gießlings anzureichern.

- 7 - Schutzansprüche;

Claims (7)

Schutzansprüche

1. Isolierkörper, bestehend aus einer Kombination von Gießharz-Isolation und Porzellan-Umhüllung mit einer Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht festes Material enthält, das kompressibel elastisch ist und poren- oder kapillar- oder Lamellenförmige Hohlräume endlicher Ausdehnung aufweist, die leitend umschlossen, das heißt elektrostatisch entlastet sind.

2. Isolierkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Leitfähigkeit der Zwischenschicht in allen Richtungen bzw. durchgehend leitfähige Umhüllung der Zwischenschicht, vorzugsweise angewendet in Anordnungen, bei denen auf den Trennflächen zwischen Porzellan und Zwischenschicht bzw. zwischen Gießharz und Zwischenschicht keine Potentialunterschiede auftreten sollen.

J3. Isolierkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wechselnde Zusammensetzung der Zwischenschicht, wobei das kompressibel elastische feste Material, dessen Hohlräume leitend umschlossen sind, räumlich abwechselt mit einem Isoliermaterial, beispielsweise Gießharz.

4. Isolierkörper nach Anspruch 3> gekennzeichnet durch eine schiachtartige Anordnung des kompressibel elastschen festen Materials mit den leitend umschlossenen Hohlräumen, wobei die Schichten etwa senkrecht auf den Trennflächen zwischen Porzellan und Zwischenschicht bzw. Gießharz und Zwischenschicht stehen und abwechselnd mit Gxeßharzschichten.

5. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckentlastung des kompressibel elastischen Materials während des -beispielsweise im Vakuum oder in einer Druckkammer erfolgenden- Vergusses des Gießharzes eine Ausgleichsleitung dient, die dort etwa den gleichen Druck wie innerhalb des Hohlraumes, der dann beispielsweise mit Gieharz beschickt wird, herstellt.

6. Isolierkörper nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume einzeln leitend umschlossen sind, wobei die leitenden Umhüllungen der einzelnen Hohlräume voneinander isoliert sind, und der Körper der Zwischenschicht
aus Gießharz besteht.

7. Isolierkörper nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht zumindest teilweise mit Isolierst off -Hohlkügelchen mit leitender Oberfläche, vorzugsweise Innenoberfläche, aufgefüllt ist, und daß die zwischen den Kügelchen verbleibenden Hohlräume mit Gießharz ausgegossen sind.

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