CN103597553A - 用于中空圆柱形绝缘体外壳的安装凸缘的强化元件 - Google Patents

用于中空圆柱形绝缘体外壳的安装凸缘的强化元件 Download PDF

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Abstract

根据第一方面提供一种适合用于例如是电涌放电器、断路器或者套管等用于高电压电气产品的绝缘体外壳。该绝缘体外壳包括具有中空绝缘体主体的第一圆柱形端和第二圆柱形端。第一端和／或第二端设置有圆柱形凸缘，该凸缘用于在凸缘的第一端处将绝缘体外壳附接至外部设备。至少一个加强元件布置在凸缘的第二端处。

Description

用于中空圆柱形绝缘体外壳的安装凸缘的强化元件
技术领域
本发明涉及用于圆柱形绝缘体外壳的强化元件，该绝缘体外壳包括中空的绝缘体主体和至少一个凸缘。本发明还涉及包括布置在绝缘体外壳的凸缘处的强化元件的绝缘体外壳。
背景技术
绝缘体外壳包括由例如是陶瓷或聚合物复合材料等的绝缘材料的中空绝缘体主体，并且绝缘体主体的至少一端是例如附有铁或铝的金属凸缘。可以用不同方式将金属凸缘附接至中空绝缘体主体，例如用压装、卷边、上胶或者灌浆的方式。
绝缘体外壳被使用在各种用于高压的电气产品中，例如电涌放电器、断路器或套管。
绝缘体外壳通常通过附接至绝缘体的至少一端的凸缘来附接至外部设备。外部设备在绝缘体外壳是电涌放电器的一部分时例如是放电器基础结构，在绝缘体外壳是用于变压器的套管的一部分时则例如是第二绝缘体外壳或变压器外壳。取决于绝缘体外壳的设计和绝缘体外壳应承受的载荷，至外部设备的螺栓／固定点的数目可以变化。图1示出了根据现有技术的绝缘体外壳附接至外部设备的示例。
有时凸缘附接至诸如第二绝缘体外壳或基础结构之类的外部设备的凸缘部分由于机械超载或诸如冻裂之类的破裂而在使用期间被弱化。则有可能出现凸缘将不能够承受制造商所给定的初始指定的机械载荷。这可以通过拆卸包括绝缘体的设备并且将具有损坏的凸缘的绝缘体外壳换成具有未损坏的凸缘的新绝缘体外壳来克服。然而这会是复杂、昂贵和费时的。因此需要寻找增强绝缘体外壳的可替换方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于绝缘体外壳的加强元件。根据第一方面呈现有一种绝缘体外壳，该绝缘体外壳具有拥有中空绝缘体主体的第一圆柱形端和第二圆柱形端，其中第一端和／或第二端设置有圆柱形凸缘，该凸缘用于在凸缘的第一端处将绝缘体外壳附接至外部设备，其中至少一个加强元件布置在凸缘的第二端处。
根据实施例，绝缘体外壳的第一端通过压装、卷边、上胶、灌浆和／或粘附而牢固布置在凸缘中。
根据实施例，绝缘体外壳还包括布置在绝缘体主体与凸缘之间的接合剂以保持紧密配合。
根据实施例，提供有加强元件，使得施加在凸缘最靠近外部设备的第一端的部分应力被传导至凸缘的第二端，使得绝缘体外壳的机械强度由此增大。
根据实施例，加强元件在固定点设置有螺栓，所述螺栓将凸缘附接至外部设备。
根据实施例，利用与螺栓串接的弹性部件对螺栓变紧。
根据实施例，所述弹性部件包括管套或者弹簧。
根据实施例，弹性部件被布置使得施加在凸缘的第一端处的载荷的力分布在固定点与凸缘的第二端之间。
根据实施例，凸缘的第一端与凸缘的第二端之间的载荷分布由弹性部件的刚度确定。
根据实施例，加强元件被提供为夹具，所述夹具利用穿过夹具中的孔和布置在凸缘的第一端中的孔的螺栓来附接至外部设备。
根据实施例，加强元件被提供为环，所述环利用穿过环中的孔和布置在凸缘的第一端中的孔的螺栓来附接至外部设备。
根据实施例，环包括至少两个段。
根据实施例，所述至少两个段包括附接表面，并且其中所述至少两个段在它们的至少两个附接表面之一处附接在一起。
根据实施例，所述至少两个段在它们的附接表面之一处用铰链进行附接。
根据实施例，所述至少两个段在附接表面通过至少一个螺栓和螺母进行附接。
根据实施例，所述至少两个段在附接表面借助拼图钩进行附接。
根据实施例，所述至少两个段通过从环的圆周进入环并且穿过两个段的内六角螺丝进行附接。
根据实施例，外壳是包括硅胶伞裙的玻璃纤维加强的环氧树脂中空主体。
根据第二方面，呈现有一种包括至少两个根据第一方面的绝缘体外壳的电涌放电器，所述至少两个绝缘体外壳布置在彼此之上。
本发明的另一目标是提供一种包括加强元件的绝缘体外壳。根据第三方面呈现有用于绝缘体外壳的加强元件，该绝缘体外壳具有第一圆柱形端和第二圆柱形端，其中第一端和／或第二端设置有圆柱形凸缘，该凸缘用于在该凸缘的第一端处将绝缘体外壳附接至外部设备，其中加强元件适于在凸缘的第二端上施加压力使得凸缘的第一端上的应力得以减小。
要注意的是第一方面、第二方面和第三方面的任何特征可以被应用于无论任何适当的其他方面。同样地，第一方面的任何优点分别可以同样适用于第二方面和／或第三方面，反之亦然。所公开的实施例的其他目的、特征和优点将通过以下详细公开、所附的从属权利要求以及附图而变得显而易见。
一般而言，在权利要求书中所使用的所有术语除非在此另外明确定义，否则应当根据本技术领域中它们的通常含义来解释。所有对“一／一个／该／所述元件、设备、部件、装置、步骤等”的指代除非在此另外明确定义，否则应当广义解释为指代元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个实例。在此公开的任何方法的步骤除非明示则并不必须以所公开的确切顺序执行。
附图说明
将通过对示例性实施例的描述并且参照附图来更详细地描述本发明，其中
图1在截面图中示出了根据现有技术的绝缘体外壳，
图2a在截面图中示出了根据本发明的实施例的绝缘体外壳的一部分，
图2b在不同的视图中示意性地示出了图2a中的实施例，该视图部分位于图2a的截面A-A中，
图3a在截面图中示出了根据本发明的可替换实施例的绝缘体外壳的一部分，
图3b在不同的视图中示意性地示出了图3a中的实施例，该视图部分位于图3a的截面B-B中，
图4a示出了根据本发明的实施例的用于环强化元件的两个分段的附接布置，
图4b示出了图4a中的附接布置的可替换实施例，
图4c示出了图4a中的附接布置的可替换实施例，以及
图4d示出了图4a中的附接布置的可替换实施例。
具体实施方式
现将在下面参照附图、更完整地描述本发明，其中示出了本发明的特定实施例。然而本发明可以用许多不同形式实施而不应当被理解为局限于在此阐述的实施例；相反，通过示例方式提供这些实施例，使得这一公开会是彻底和完整的，并且会向本领域技术人员完整地传达本发明的范围。贯穿该说明书，相同的标号表示相同的元件。
图1在截面图中示出了根据现有技术的用于电涌放电器的绝缘体外壳。绝缘体外壳1包括具有中空内部4的绝缘体主体18，绝缘体主体具有两个开口端，即第一端2和第二端3。绝缘体主体18通常具有圆柱形并且在其外表面设置有一系列突出伞裙11。绝缘体主体18优选为刚性的并且例如由陶瓷、聚合物或聚合物复合物制成，比如是具有由诸如硅胶之类的聚合物制成的伞裙的环氧树脂管。具体而言，绝缘体主体18优选为具有硅胶伞裙的玻璃纤维加强的环氧树脂中空主体。绝缘体主体18的第一端2设置有第一凸缘5，并且绝缘体主体18的第二端3设置有第二凸缘9。第一凸缘在第一凸缘5的第一端8处设置有通孔，用于利用布置在第一凸缘5的第一端8处的至少一个紧固件7a、7b将绝缘体外壳1附接至外部设备6。紧固件例如是带螺母的螺栓或者螺丝。绝缘体外壳的第一端2例如通过压装、卷边、上胶、灌浆和／或粘附而牢固布置在第一凸缘5中。在图1中，在绝缘体18与凸缘5之间布置接合剂12以保持紧密配合。当在电涌放电器中使用绝缘体外壳时，在中空内部4中布置有可变电阻块和端电极。在电涌放电器中若干绝缘体外壳1可以在彼此之上布置。
图2a在截面图中示出了根据本发明的示例性实施例的绝缘体外壳1的一部分，其与图1相比区别在于绝缘体外壳1的第一凸缘5已经设置有布置在凸缘5的第二端10处的至少一个强化元件。该强化元件具有夹具13a-d的形式，该夹具13a-d利用穿过夹具中的孔和布置在凸缘5的第一端8中的孔的螺栓14a-14d来附接至外部设备6。由此，一般施加在凸缘5的第一端8(即该凸缘最靠近外部设备6的一端)的部分应力被传导至凸缘的第二端10。当将夹具13a-13d附接至已经在使用中的绝缘体外壳1时，可以依次附接夹具并且将现有的螺栓依次换成更长的螺栓。由此实现已经在使用中的绝缘体外壳的轻松维修和改善的机械强度。
图2b从不同的视图示意性地示出了图2a中的实施例，在该视图中四个夹具13a-d利用穿过每个夹具中的孔的一个螺栓14a-d来附接至第一凸缘5，并且利用该螺栓穿过凸缘中的孔来附接至外部设备。另外示出了图2中绝缘体主体18的截面A-A。
图3a在截面图中示出了根据本发明的示例性实施例的绝缘体外壳1的一部分，其与图1相比区别在于绝缘体外壳1的第一凸缘5已经设置有布置在凸缘5的第二端10处的至少一个强化元件。该强化元件具有环15的形式，该环15利用穿过环中的孔和布置在凸缘5的第一端8中的孔的螺栓16a-16d来附接至外部设备6。由此，施加在凸缘5的第一端8(即该凸缘最靠近外部设备6的一端)的部分应力被传导至凸缘的第二端10，并且绝缘体外壳1的机械强度得以增大。当将环5附接至已经在使用中的绝缘体外壳1时，优选地将该环拆分为如图3b所示的至少两个段15a、15b。这将有助于在已经在使用中的绝缘体外壳上进行安装。由此实现已经在使用中的绝缘体外壳的轻松维修和改善的机械强度。
图3b从不同的视图示意性地示出了在图3a中的本发明的实施例，其中所述环包括在附接表面17a、17b处附接在一起的第一段15a和第二段15b。环段15a、15b利用穿过每个环段15a、15b中的孔的至少一个螺栓16a-d来附接至第一凸缘5，并且利用穿过该凸缘中的孔来附接至外部设备。另外示出了图3a中绝缘体主体18的截面B-B。
当根据图3a和图3b所示的本发明的示例性实施例而使用环15作为的强化元件时，与如图2a和图2b中的本发明的示例实施例所示而在每个螺栓处使用单个夹具的情况相比，来自螺栓的拉应力得以分布在凸缘的更大段。当如图1所示不使用强化元件时，大部分拉应力将存在于在凸缘的第一端螺栓所附接处。
当使用根据以上示例性实施例的夹具或环作为强化元件时，绝缘体外壳起初的固定点——即凸缘利用螺栓附接至外部设备处——可以利用与螺栓串接的管套、弹簧或其他部件(未示出)变紧。以此方式载荷能够分布在起初的固定点与凸缘的第二端之间。起初的固定点(凸缘的第一端)与凸缘的第二端加强设备所附接处之间的载荷分布可以由弹性部件(管套、弹簧等)的刚度确定。
图4a-4d示出了图3b中的至少两个环段15a、15b可以如何在它们的至少两个附接表面17a、17b中的一个处附接在一起。图4a示出环段15a、15b在它们的附接表面之一17a处利用铰链19进行附接。图4b示出环段15a、15b通过做出重叠的附接表面进行附接并且使用至少一个螺栓20和螺母以将至少两个环段15a、15b保持在一起。图4c示出环段15a、15b通过在附接表面17做出“拼图”钩部21进行附接。两个环段之间的钩部只要在将环段保持在一起的情况下当然可以具有任何适合的配置。例如，每个环段可以在附接表面处配备将环段钩在一起的边缘。图4d示出至少两个环段15a、15b如何通过从环圆周进入环并且穿过两个环段15a、15b的两个内六角螺丝进行附接。当然还有可能让内六角螺丝从限定环的孔的表面进入。如果有将两个段保持在一起的两个内六角螺丝，则螺丝中的一个可以从环段中的一个15a的圆周进入环，穿过附接表面，并且进入另一环段15b，并且另一螺丝可以从另一环段15b的圆周进入环，穿过附接表面并且进入第一环段15a。由此环段得以互相紧固。
图1-3中的凸缘5例如由铝或钢制成。
夹具13a-d、环5或环的段5a、5b例如是铝、钢、不锈钢或复合材料的。然而，可以使用任何具有经受所需受力的所需特性的材料，只要适于制造该材料的环或夹具。
通过使用夹具13a-d、环或环段15a、15b，通常存在于凸缘的第一端8的固定点处的拉应力能够得以减小，而由于固定螺栓14a-d、16a-d在其顶部托住凸缘，凸缘5将代以受到压应力的影响。由此凸缘的预期破断载荷将会增大。
另外，通过使用夹具、环或环段作为加强元件，可以在未从其安装位置移除的情况下在现场维修绝缘体外壳。由于这使得有机会具有无需完全拆卸绝缘体外壳的简单而快速的维修，因而这是一个很大的优点。另一优点在于与必须拆卸绝缘体外壳将其维修的情况相比维修成本得以降低。一个额外的优点在于通过将夹具、环或环段附接至标准的绝缘体外壳，此绝缘体外壳所宣称的机械数据可能增加而无需重新设计凸缘。
本发明并不限于以上所示的实施例，但是本领域技术人员当然可以在如权利要求书所限定的本发明范围内按照多种方式修改它们。因而本发明并不限于在电涌放电器中使用的绝缘体外壳，而是例如还可以被应用于在断路器和套管中使用的绝缘体外壳。而且，加强元件当然可以在若干绝缘体外壳布置在彼此之上时来使用，例如在由多个绝缘体外壳构建的电涌放电器中使用。加强元件继而可以在所有凸缘处使用，或者仅在比其他凸缘经受更大应力的选定的凸缘处使用。

Claims (20)

1.一种绝缘体外壳(1)，具有拥有中空绝缘体主体(18)的第一圆柱形端(2)和第二圆柱形端(3)，其中第一端和／或第二端设置有圆柱形凸缘(5、9)，所述凸缘(5、9)用于在所述凸缘的第一端(8)处将所述绝缘体外壳附接至外部设备(6)，其中至少一个加强元件(13a-d、15、15a、15b)布置在所述凸缘(5、9)的第二端(10)处。
2.根据权利要求1所述的绝缘体外壳(1)，其中所述绝缘体外壳(1)的所述第一端(2)通过压装、卷边、上胶、灌浆和／或粘附而牢固布置在所述凸缘(5、9)中。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘体外壳(1)，还包括布置在所述绝缘体主体(18)与所述凸缘(5、9)之间的接合剂(12)以保持紧密配合。
4.根据任一项前述权利要求所述的绝缘体外壳(1)，其中提供所述加强元件(13a-d、15、15a、15b)，使得施加在所述凸缘(5、9)最靠近所述外部设备(6)的所述第一端(8)上的部分应力被传导至所述凸缘(5、9)的所述第二端(10)，使得所述绝缘体外壳(1)的机械强度由此增大。
5.根据任一项前述权利要求所述的绝缘体外壳(1)，其中所述加强元件(13a-d、15、15a、15b)在固定点处设置有螺栓(14a-14d、16a-16d)，所述螺栓(14a-14d、16a-16d)将所述凸缘(5、9)附接至所述外部设备(6)。
6.根据权利要求5所述的绝缘体外壳(1)，其中所述螺栓利用与所述螺栓串接的弹性部件变紧。
7.根据权利要求6所述的绝缘体外壳(1)，其中所述弹性部件包括管套或者弹簧。
8.根据权利要求6或7所述的绝缘体外壳(1)，其中所述弹性部件被布置使得施加在所述凸缘(5、9)的所述第一端(8)处的载荷的力分布在所述固定点与所述凸缘(5、9)的所述第二端(10)之间。
9.根据权利要求8所述的绝缘体外壳(1)，其中所述凸缘(5、9)的所述第一端(8)与所述凸缘(5、9)的所述第二端(10)之间的所述载荷分布由所述弹性部件的刚度确定。
10.根据任一项前述权利要求所述的绝缘体外壳(1)，其中所述加强元件被提供为夹具(13a-d)，所述夹具(13a-d)利用穿过所述夹具(13a-d)中的孔并穿过布置在所述凸缘(5、9)的所述第一端(8)中的孔的螺栓(14a-14d)来附接至所述外部设备(6)。
11.根据任一项前述权利要求所述的绝缘体外壳(1)，其中所述加强元件被提供为环(15)，所述环(15)利用穿过所述环中的孔和穿过布置在所述凸缘(5、9)的所述第一端(8)中的孔的螺栓(16a-16d)来附接至所述外部设备(6)。
12.根据权利要求11所述的绝缘体外壳(1)，其中所述环(15)包括至少两个段(15a、15b)。
13.根据权利要求12所述的绝缘体外壳(1)，其中所述至少两个段(15a、15b)包括附接表面(17a、17b)，并且其中所述至少两个段(15a、15b)在它们的至少两个附接表面(17a、17b)中的一个附接表面处附接在一起。
14.根据权利要求12所述的绝缘体外壳(1)，其中所述至少两个段(15a、15b)在它们的附接表面(17a)中的一个附接表面处利用铰链(19)进行附接。
15.根据权利要求12所述的绝缘体外壳(1)，其中所述至少两个段(15a、15b)在附接表面(17)处通过至少一个螺栓(20)和螺母进行附接。
16.根据权利要求12所述的绝缘体外壳(1)，其中所述至少两个段(15a、15b)在附接表面(17)处利用拼图钩(21)进行附接。
17.根据权利要求12所述的绝缘体外壳(1)，其中所述至少两个段(15a、15b)通过从所述环(15)的圆周进入所述环(15)并且穿过两个段(15a、15b)的两个内六角螺丝进行附接。
18.根据任一项前述权利要求所述的绝缘体外壳(1)，其中所述外壳(1)是包括硅胶伞裙的玻璃纤维加强的环氧树脂中空主体。
19.一种电涌放电器，包括至少两个根据任一项前述权利要求所述的绝缘体外壳(1)，所述至少两个绝缘体外壳(1)布置在彼此之上。
20.一种用于绝缘体外壳(1)的强化元件(13a-d、15、15a、15b)，所述绝缘体外壳具有第一圆柱形端(2)和第二圆柱形端(3)，其中第一端和／或第二端设置有圆柱形凸缘(5、9)，所述凸缘(5、9)用于在所述凸缘的第一端(8)处将所述绝缘体外壳附接至外部设备(6)，其中所述加强元件被适配为在所述凸缘的第二端上施加压力使得所述凸缘的所述第一端上的应力得以减小。
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