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PATENTANSPRÜCHE
1. Hochspannungsdurchführung mit einem zentralen Leiter; einem an diesem befestigten und ihn umgebenden zylindrischen Porzellan-Isolationskörper, dessen innere Fläche von der äusseren Fläche des Leiters beabstandet ist und einen abgeschlossenen, ringförmigen Raum umschliesst; je einem Ende des Leiters verbundene und aus dem Isolationskörper heraustretende Anschluss-Stücke; einem unter Druck stehenden Gas, welches den ringförmigen Raum füllt, gekennzeichnet durch eine an der Innenfläche des Porzellankörpers haftende elastomere Membrane, um die Zerstreuung des Porzellans bei einem allfälligen Bruch desselben zu verringern.
2. Hochspannungsdurchführung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit dem Porzellankörper verbundenen Flansch zur Befestigung der Durchführung auf ein gegen über dem Stift isoliertes Gerät.
3. Hochspannungsdurchführung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel, die den Porzellankörper zwischen seinen entgegengesetzten Enden einspannen.
4. Hochspannungsdurchführung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Gas aus Schwefelhexafluorid besteht, welches unter einem zwischen 1 und 8 at liegenden Druck steht.
5. Hochspannungsdurchführung, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomere Membrane an die Innenfläche des Porzellankörpers geklebt ist.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Durchführung, welche verwendet wird, um eine elektrische Leitung durch eine Gehäusewand hindurchzuführen, insbesondere bei Verwendung von Druckgas-isolierten Vorrichtungen.
Es sind Druckgas-isolierte elektrische Durchführungen bekannt, und beispielsweise in der US-PS 3 566 001 beschrieben. Solche Durchführungen werden üblicherweise zum Abschluss von Druckgas-isolierten elektrischen Geräten, wie etwa Unterbrecher oder gasgefüllte elektrische Leitungen bei einer Druckgas-isolierten elektrischen Leitung, verwendet.
Diese Druckgas-isolierten Durchführungen sind oft mit einem Gas, wie etwa Schwefelhexafiuorid, gefüllt, dessen Druck 8 at erreichen kann. Das äussere Gehäuse dieser Durchführungen besteht gewöhnlich aus einer unter Druck gehaltenen Porzellanverschalung. Wenn also dieses Porzellan aus irgend einem Grunde bricht, so führt der innerhalb der Porzellanverschalung bestehende hohe Druck zu einer explosionsartigen Verstreuung des Porzellans, dessen Bruchstücke über grössere Strecken geschleudert werden und somit eine Gefahrenquelle für in der Nähe der Durchführung befindliche Personen bilden.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochspannungsdurchführung gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die erfindungsgemässe Durchführung ist gekennzeichnet durch eine an der Innenfläche des Porzellankörpers haftende elastomere Membrane, um die Zerstreuung des Porzellans bei einem allfälligen Bruch desselben zu verringern.
Dieses elastomere Futter haftet zäh an der ganzen inneren Fläche des Gehäuses und ist dick genug, um bei einem etwaigen Bruch der Durchführung zu gewährleisten, dass einzelne Porzellanstücke sich dank ihrer Haftung am elastomeren Futter nicht vom Hauptteil des Porzellankörpers trennen. Dadurch wird die explosionsartige Zerstreuung des Porzellans eingedämmt, und es werden Porzellanstücke und Scherben nicht so explosionsartig von der Durchführung weggeschleudert, wie es ohne innere Membrane der Fall wäre. Wo es erwünscht ist, kann das elastomere innere Futter mit Fasern verstärkt werden, um im Falle eines Porzellanbruches dem inneren Druck besser standzuhalten, wobei die Fasereinlage eine genaue Anpassung des Futters an die Innenfläche des Porzellangehäuses gestattet.
Das Futter kann auf verschiedene Weise mit dem Porzellan verbunden werden, etwa durch zentrifugiertes Giessen, Formen, Ausdehnung eines Schlauches mit kleinem Durchmesser bis zum inneren Durchmesser des Porzellangehäuses, und dergleichen mehr. Es wird das elastomere Futtermaterial so gewählt werden, dass es mit der Gasfüllung des Isolators verträglich ist.
Ist das dielektrische Gas beispielsweise Schwefelhexafluorid, dann kann das elastomere Material aus irgendeinem Neoprenkautchuk, EPM-Gummi oder EPDM-Gummi, Butyl-, Nitril-, Polyurethan-, oder sonst einem passendem Elastomer bestehen.
Wie auch immer das Material gewählt wird, muss es gut zum Haften an die innere Porzellanfläche gebracht werden können, etwa durch Leimen und dergleichen, um das Zersplittern von Porzellanfragmenten zu verhindern, und zu vermeiden, dass diese bei einem Bruch des Porzellans nach Aussen wegfliegen.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine Aufsicht der Durchführung der Fig. 1, verbunden mit dem Oberteil der Durchführungsleitung,
Fig. 3 eine Ausschnittvergrösserung des eingekreisten Teils der Fig. 1, zur Veranschaulichung der Haftung des Elastomers am Porzellan mittels eines Haftmittels.
Fig. 1 zeigt eine aus zwei Isolierzylindern 10 und 11 bestehende Durchführung, wobei diese, irgend eine der üblichen Formen aufweisende Zylinder endseitig durch einen Ringflansch 12 verbunden sind. Der grundsätzliche Aufbau der Isolierung der Fig. 1 ist in erwähnter US-PS 3 566 001 beschrieben. Der Ringflansch 12 ist eine Standardausführung und weist eine Reihe von Bolzendurchführungen, wie etwa die Löcher 13 und 14 auf, dergestalt, dass der Isolator auf jedes passende Gefäss montiert werden kann, wie etwa das unter 15 teilweise gezeigte. Dieses kann beispielsweise das hermetische Gehäuse eines Druckgasleistungsschalters des in der US-PS 3 903 388 gezeigten Typs sein. Demnach wird sich der ganze Teil 11 innerhalb dieses Gefässes befinden, welches selbst gasgefüllt sein kann.
Es können daher verhältnismässig harte, mechanisch belastbare Dichtungen 16 und 40 zwischen den Flanschen 12 und 32 und dem isolierenden Teil 11 vorgesehen sein, um den Isolator vor Beschädigungen durch Kontakte mit diesen Metallplatten zu schützen. Es ist nämlich an dieser Dichtstelle eine gewisse Undichtigkeit zulässig, da sowohl das Innere des Gefässes 15 wie auch das Innere des Isolationszylinders mit unter demselben Druck stehendem Gas gefüllt sein können. Der Isolierteil 10 liegt jedoch ober- und ausserhalb des Gefässes 15, so dass zwischen dem Flansch 12 und dem Isolator 10 eine ausserordentlich gute Abdichtung gewährleistet sein muss. Beim Beispiel der Fig. 1 besteht die Dichtung aus einem verhältnismässig harten, auf Kompression beanspruchbaren Ring 20, welcher zwischen passenden, weichen Dichtungsringen 21 und 22 liegt.
Die Isolationsdurchführung der Fig. 1 weist einen langgestreckten Hauptleiter 30 auf, welcher in ein leitendes Anpassungsstück 31 eingeschraubt ist, dass selbst in der leitendenEndplatte 32 eingepasst ist. Im Gefäss 15 befindliche elektrische Leiter, welche mit dem Leiter 30 verbunden werden sollen, werden etwa mittels eines passenden Gewindes im Anpassungsstück 31 angeschlossen.
Es sei noch erwähnt, dass das Ende des leitenden Rohres 30 mit einer Filterscheibe 33 versehen ist, welche zwischen den in das innere des Rohres eingeschraubten Halterringen 34 und 35 gehalten wird, und dazu dient Gase zu filtern, die zum Spülen des Inneren der Durchführung verwendet werden.
Es ist die leitende Platte 32 auch mit einer Öffnung 36 versehen, die durch einen Filter 37 verdeckt ist, der selbst durch
eine Schraube 38 und einen Ring 39 an Ort gehalten wird.
Dieser Aufbau ist zum Entfernen von innerhalb der Durchführung vorhandene Kondensationsflüssigkeit geeignet.
Wie auf der linken Seite der Fig. 1 gezeigt, ist der Isolationsteil durch eine wohlgerundete, leitende Platte 41 abgeschlossen, welche ein mit einem Gewinde versehenen Anschluss 42 aufweisen kann, um einen bequemen Anschluss an die Durchführung zu ermöglichen. Es ist der leitende Teil 41 mit dem linken Ende des hohlen Isolators 10 durch eine gute Druckisolation verbunden, welche aus dem harten, auf Druck beanspruchbaren Ring 43, sowie den zugehörigen verhältnismässig weichen Dichtungsringen 44 und 45 besteht. Es ist zu bemerken, dass das linke Ende des Leiters 30 einen gewissen Abstand vom leitenden Endstück 41 aufweist, so dass die Ausdehnung und Kontraktion des Leiters 30 infolge Temperaturschwankungen verschieden von denjenigen der isolierenden Teile 10 und 11 sein können.
Die Verbindung der Endplatte 41 mit dem Leiter 30 kann auf jede geeignete Weise geschehen. Eine Art von Verbindung umfasst eine Scheibe 50 und einen leitenden Flansch 51 welcher auf das linke Ende des Leiters 30 aufgeschraubt ist. Der Flansch 51 ist in Fig. 2 in Aufsicht gezeigt. Man sieht dass der Flansch 51 ein Innengewinde 52 aufweist, welches auf das Ende des leitenden Rohres 30 aufgeschraubt, und durch den Bolzen 53 in dieser Stellung festgehalten wird. Dieser Bolzen erstreckt sich durch eine in Fig. 2 mit 55 bezeichnete Öffnung in der Wandung 54 und verhindert eine nachträgliche Drehung des Flansches 51 bezüglich des Leiters 30, nach erfolgtem Zusammenbau der Durchführung.
Die elektrische Verbindung des leitenden Stückes 40 mit dem Flansch 51, und somit auch mit dem Leiter 30, geschieht mittels biegsamer, leitender Bänder. Diese flexiblen, leitenden Bänder können aus dünnen, aufeinandergestapelten Kupferblechen bestehen, beispielsweise aus 25 Schichten von Kupferblechen mit je einer Dicke von 0,25 mm. Ein biegsamer Leiter dieser Art ist in Fig. 1 als biegsames Leitungsstück 60 dargestellt. Es sind mehrere solche biegsamen Bänder entlang des Umfanges des Flansches 51 verteilt.
Ein Ende des biegsamen Leiters 60 ist mit Hilfe des Bolzens 61 an der Innenseite des leitenden Endstückes 41 angeschraubt, während das andere Ende aussen um den Flansch herum geht und unter einer Druckscheibe 62 zu liegen kommt. Es kann der Leiter 60 eine Öffnung aufweisen, durch welche ein isolierender, mit einem Gewinde versehener Stift 63 hindurchgeht, der als Führung für die parallelen Federn 64 und 65 dient. Ein Ende der Federn 64 und 65 stützt sich auf die Unterlagsscheiben 62 ab, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Leiter 60 und dem Flansch 51 zu gewährleisten. Das andere Ende der Federn 64 und 65 ruht auf isolierten Unterlagsscheiben 100, welche wie gezeigt durch die Scheibe 50 getragen werden. Es ist zu bemerken, dass die Teile 63,80 und 100 isoliert sind, damit sie keinen Strom führen und ein Funkenschlag zu den Teilen 50 und 51 vermieden wird.
Wie erwähnt sind mehrere solche Vorrichtungen um den Flansch 51 herum angebracht, und es zeigt die Fig. 2 eine Öffnung 70 in welche der Stift 63 eingeschraubt werden kann, so dass der ganze Aufbau, bestehend aus den Federn 64,65, dem Stift 63 und dem Leiter 61, als mit dem im Querschnitt gezeigten Teil verbunden zu denken ist.
In gleicher Weise sind 7 gleichartige Vorrichtungen mit den, in der Fig. 2 gezeigten, Gewindelöchern 71-77 verbunden, welche Gewindelöcher die Gewinde der entsprechenden Stifte aufnehmen.
Es wird dann der Ring 50 fest an das leitende Endstück 41 angeschraubt, etwa durch isolierende Bolzen 80, wie in Fig. 1 gezeigt. Der gezeigte Bolzen 80, sowie 7 andere gleichartige Bolzen treten in einer bevorzugten Ausführungsform durch passende Öffnungen im Flansch 51 hindurch, welche Öffnungen in der Fig. 2 mit 81-88 bezeichnet sind;
Es dienen die Federn, unter anderem die gezeigten Federn 64 und 65, dazu, die gesamte Durchführung ausgerichtet zu halten, wobei die Isolatorteile 10 und 11 zusammengedrückt werden. Es sind also die Federn 64 und 65 Druckfedern, welche die Teile 50 und 51 voneinander wegdrängen. Dies bewirkt das Zusammendrücken der leitenden Endteile 41 und 32 gegeneinander, so dass die auftretenden Kräfte die Durchführung zusammenhalten und ihre verschiedenen Dichtungen zusammendrükken.
Gleichzeitig werden der biegsame Leiter 60 und der Flansch 51 mit hohem Druck zusammengepresst, zur Herstellung einer guten elektrischen Verbindung für den vom leitenden Teil 41 durch den biegsamen Leiter zum leitenden Flansch 51, und von dort zum Leiter 30 und zum Anpassungsstück 31, fliessenden Strom. Bei gegenseitig verschiedenen Ausdehnungen des Leiters 30 und der isolierenden Gehäuseteile 10 und 11, können die auftretenden Unterschiede leicht von den biegsamen Leitern aufgefangen werden, ohne dass die Gefahr eines Bruches auftritt. Alle ausserhalb des Gefässes 15 befindliche Abdichtungen befinden sich dabei ständig unter einem genügenden Abdichtungsdruck. Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, ist die ganze innere Fläche des isolierenden Gehäuseteiles 10 mit einer elastomeren Schicht in Form einer zylindrischen Membran 100 bedeckt.
Dieses elastomere Futter 100 kann sich bis über die Ränder des isolierenden Teiles 10 erstrecken, welche gegen die Ringe 20 und 43 gedrückt werden.
Man sieht, dass der Porzellanisolator 11 nicht mit einem elastomeren Futter versehen ist, da dieser Porzellanisolator sich innerhalb des elektrischen Gerätes 15 befindet, wodurch die Gefahr bei Explosion des Porzellans weitgehend verringert wird. Bei gewissen Anwendungen kann es jedoch wünschenswert und von Vorteil sein, dass die Membran sowohl an der inneren Fläche des Teiles 11, wie auch an derjenigen des Teiles
10 haftet.
Es kann das elastomere Futtermaterial der Membran 100 durch irgend ein geeignetes Mittel 101 entlang an das Porzellan angeklebt sein, wie in Fig. 3 angedeutet.
In einem Ausführungsbeispiel hat die elastomere Membran
100, welche sich über die ganze Länge des Isolatorteiles 10 erstreckt, eine axiale Länge von 240 cm, und eine Dicke von 1,5 mm. Das dafür verwendete Material ist Neopren, welches mit einem Epoxikleber an das Innere des Porzellanisolators 10 angeklebt ist.