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Die
Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung eines Isolierstoffteils,
insbesondere eines Schaltpolgehäuses für einen
Schaltpol der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegebenen Art. Des
Weiteren betrifft die Erfindung ein Werkzeug zur Herstellung eines
Isolierstoffteils der im Oberbegriff von Patentanspruch 8 angegebenen
Art.
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Ein
herkömmlicher Schaltpol ist z. B. in der
US 5729888 beschrieben, wobei die
Schalteinrichtung im Schaltpolgehäuse, das als Isolierstoffteil
ausgeführt ist, eine Vakuumschaltröhre ist. Diese
Vakuumschaltröhre ist in einer oberen Hohlkammer des in montiertem
Zustand stehend angeordneten Schaltpolgehäuses angebracht,
wobei die Festkontaktseite oben und die Bewegkontaktseite unten
liegt. Auf der Festkontaktseite ist der Festkontakt der Vakuumschaltröhre
leitend mit einem Eingangsanschlussstück verbunden, das
koaxial zur Mittellängsachse des Schaltpolgehäuses
verläuft und mit einem zum Leitungsanschluss dienenden
Gewindestück aus dem oberen Ende des Gehäuses
heraussteht. Am unteren Ende ragt aus der Vakuumschaltröhre
ein Führungsrohr heraus, das mit dem beweglichen Kontakt
der Schaltröhre gekoppelt ist und eine Mittelöffnung
in einem topfförmigen Sammelring eines seitlich aus dem
Gehäuse herausstehenden Abgangsanschlussstücks
durchsetzt. Der Bewegkontakt ist unter axialer Koppelung mit einer
isolierten Schaltstange verbunden, die im oberen Endbereich ständig leitend
mit dem Abgangsanschlussstück verbunden ist. Zum Ein- bzw.
Ausschalten der Schaltröhre lässt sich die Schaltstange
z. B. durch einen Nockenmechanismus nach oben bzw. unten verstellen,
wobei die Kontakte der Vakuumschaltröhre aufeinander gedrückt
bzw. auseinander bewegt werden. Zur laufenden Überwachung
des Schaltzustandes bzw. des Betriebs sind am Schaltpolgehäuse
ein Stromsensor und ein Spannungssensor angeordnet. Der ringförmige
Stromsensor umschließt das Eingangsanschlussstück
und ist somit im oberen Endbereich des Schaltpolgehäuses
angeordnet. Demgegenüber ist der stabförmige Spannungssensor
unterhalb des seitlich im Mittelbereich des Schaltpolgehäuses
angeordneten Abgangsanschlussstücks in die Rohrwand integriert,
welche den unteren Längenbereich der Hohlkammer an ihrem
Umfang begrenzt.
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Darüber
hinaus sind weitere verschiedenartige Schaltpole mit integrierten
Sensoren bekannt. Dabei weisen diese Schaltpole jeweils zugehörige,
feststoffisolierte Schaltpolgehäuse mit einem oder mehreren
integrierten Strom- und Spannungssensoren sowie verschiedenartigen
Anschlüssen auf. Üblicherweise werden die Schaltpolgehäuse
in Formgebungswerkzeugen, beispielsweise einem Gieß-, Spritz-
oder Presswerkzeug hergestellt, welche aufgrund ihres Volumens und
der komplexen Strukturen aufwändig und kostenintensiv sind.
Dabei ist für die verschiedenen Gehäusevarianten
jeweils ein entsprechendes Formgebungswerkzeug erforderlich. D. h.
bei Gehäusen mit integrierten Sensoren ist für
die verschiedenen Kombinationen von Sensorelementen und daraus resultierenden
unterschiedlichen Schaltpolgehäusevarianten jeweils ein
zugehöriges und entsprechend gehäuseformabhängiges
Werkzeug erforderlich. Um beispielsweise ein Schaltpolgehäuse
mit herkömmlichen Sensorkonfigurationen von einem Stromsensor
an einem Abgangsanschluss, einem Strom- und Spannungssensor an einem
Abgangsanschluss, einem Strom- und zwei Spannungssensoren, von denen
ein Strom- und Spannungssensor an einem Abgangsanschluss und ein Spannungssensor
an einem Eingangsanschluss angeordnet ist, oder je einen Strom-
und Spannungssensor an einem Eingangsanschluss, realisieren zu können,
ist je Ausführung ein separates Formgebungswerkzeug notwendig.
Insbesondere für Schaltpolgehäusevarianten mit
kleinen Stückzahlen sind bedingt durch die hohen Werkzeugkosten
diese sehr kostenintensiv.
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Ferner
ist es bekannt, ein Werkzeug mit Konturen zu verwenden, die je einen
Strom- und Spannungssensor am unteren Anschluss vorsehen. Dabei werden
die möglichen Varianten, z. B. kein Sensor, ein Stromsensor,
ein Spannungssensor oder beide Sensoren, durch die Verwendung von
Blindformgebungsteilen realisiert, welche den äußeren
Konturen der Sensoren entsprechen. Nachteilig dabei ist, dass der äußeren
Gehäusekontur des Schaltpolgehäuses somit von
außen nicht die Schaltpolvariante anzusehen ist. Darüber
hinaus ist stets der Materialeinsatz für eine voll bestückte
Variante erforderlich. Aufgrund eines derart hohen Materialeinsatzes
kann es zu inneren mechanischen Spannungen im Gehäuse kommen.
Ferner führt eine daraus resultierende zusätzliche
Materialübergangsfuge zu Feldstärkeproblemen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
eines Isolierstoffteils, insbesondere eines Schaltpolgehäuses
der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegebenen Art anzugeben,
welches einfach und kostengünstig ist. Darüber
hinaus ist ein besonders geeignetes Formgebungswerkzeug der im Oberbegriff
von Patentanspruch 8 angegebenen Art anzugeben.
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Die
Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen von
Patentanspruch 1 und 8.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines
Isolierstoffteils, insbesondere eines Schaltpolgehäuses
aus festem Isolierstoff für einen Schaltpol für
ein Hochspannungsnetz mittels eines eine innere Form aufweisenden
Formgebungswerkzeugs, umfassend mindestens zwei Formgebungsmodule
mit eine Außenkontur des herzustellenden Schaltpolgehäuses
bildenden Formhälften, werden in diese Formhälften
in Abhängigkeit von einer herzustellenden Gehäusevariante
des Schaltpolgehäuses zugehörige Adaptermodule
oder Formeinsätze zur Anpassung der Innengeometrie der
aus den beiden Formhälften gebildeten Form an die Außengeometrie
des Schaltpolgehäuses eingesetzt oder entnommen.
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Hierdurch
ist ein einziges, im Grundaufbau einheitliches, aber konturmäßig
variables Formgebungswerkzeug ermöglicht, durch das das
Schaltpolgehäuse in verschiedenen Gehäusevarianten
hergestellt werden kann. Dabei ist jede Schaltgeräte-/Schaltpolgehäusevariante
von außen eindeutig erkennbar. Darüber hinaus
ist für jede Schaltpolgehäusevariante nur die
für diese Variante erforderliche Materialmenge einzusetzen.
Ferner ist sichergestellt, dass das Schaltpolgehäuse mit
weitgehend gleicher Wandstärke hergestellt wird, wodurch
innere Spannungen im Schaltpolgehäuse vermieden werden.
Zudem können spezielle, in geringen Stückzahlen
zu fertigende Schaltpolgehäuse kostengünstig und
einfach in nur einem Formgebungswerkzeug für verschiedene
Schaltpolgehäusevarianten hergestellt werden.
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Vorzugsweise
weist die innere Form des Formgebungswerkzeugs eine einer äußeren
Grundkontur mehrerer oder verschiedener Varianten von Schaltpolgehäusen
entsprechende Innenkontur auf. Hierzu weist die Form in für
mehrere oder alle Gehäusevarianten übereinstimmenden
Konturenbereichen eine entsprechende Innenkontur auf und für nicht übereinstimmende
Konturenbereiche ein an den größten Konturenbereich
angepassten Innenkonturenbereich auf, so dass die Adaptermodule
einfach und sicher einsetzbar sind.
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Bevorzugt
weist das jeweilige Adaptermodul eine mindestens einer Teilekontur
des Schaltpolgehäuses entsprechenden Adapterinnenform oder
Adapterinnenkontur auf. Beispielsweise weist mindestens eines der
Adaptermodule als Adapterinnenkontur eine Sensorkontur auf. Somit
können verschiedene Sensorvarianten und -konturen in einfacher
Art und Weise in das Schaltpolgehäuse integriert werden.
Des Weiteren kann mindestens eines der Adaptermodule als Adapterinnenkontur
eine Anschlusskontur aufweisen. Hierdurch sind verschiedenartige Anschlüsse
realisierbar, die aufgrund des Aufbaus des Adaptermoduls und dessen
Einsatz im Grundmodul auch von außen beim gefertigten Schaltpolgehäuse
eindeutig hinsichtlich Art und Aufbau identifizierbar sind. Hierdurch
ist in einfacher Art und Weise von außen die Schaltgerätevariante
bzw. die Schaltpolgehäusevariante eindeutig erkennbar.
Mit anderen Worten: Die eingesetzten Adaptermodule sind keine Blindformgebungsmodule.
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In
einem nächsten Herstellungsschritt wird nach Einsetzen
der betreffenden Adaptermodule ein Formstoff über mindestens
eine Speiseeinrichtung zugeführt. Vorzugsweise wird als
Formstoff ein thermoplastisches oder duroplastisches Gieß-,
Spritz- oder ein Pressmaterial verwendet.
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Hinsichtlich
des Formgebungswerkzeugs wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass in Formhälften in Abhängigkeit
vom herzustellenden Gehäusetyp des Schaltpolgehäuses
zugehörige Adaptermodule zur Anpassung der Innengeometrie
der aus den Formhälften gebildeten Form an die Außengeometrie
des Schaltpolgehäuses einsetzbar oder entnehmbar sind.
Dabei sind die Formgebungsmodule (auch Grundmodule genannt) und
die Adaptermodule derart ausgelegt, dass das Schaltpolgehäuse
mit einer möglichst gleich bleibenden Wanddicke hergestellt
wird. Eine möglichst gleichmäßige Wanddicke
des Schaltpolgehäuses mit erhabener Einbettung von Sensoren
und gegebenenfalls Sensorleitungen wirkt sich vorteilhaft auf den
Materialverbrauch bei der Herstellung des Gehäuses aus.
Zudem kann die Wärmeabfuhr bei starker Wärmebelastung
des Schaltpols problemloser erfolgen.
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Weitere
zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter
Bezug auf die Figuren der Zeichnungen, wobei einander entsprechende
Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 und 2 jeweils
ein Formgebungsmodul eines Formgebungswerkzeugs mit in die Formgebungsmodule einsetzbaren,
Sensor- und Anschlusskonturen aufweisenden Adaptermodulen in Explosionsdarstellung,
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3 und 4 ein
Ausführungsbeispiel eines mit dem Formgebungswerkzeug gemäß 1 und 2 geformten
Schaltpolgehäuses in verschiedenen perspektivischen Schrägansichten,
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5 und 6 ein
weiteres Ausführungsbeispiel für das Formgebungswerkzeug
mit alternativen in die Formgebungsmodule einsetzbaren, Sensor-
und Anschlusskonturen aufweisenden Adaptermodulen in Explosionsdarstellung,
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7 und 8 ein
Ausführungsbeispiel eines mit dem Formgebungswerkzeug gemäß 5 und 6 geformten
Schaltpolgehäuses in verschiedenen perspektivischen Ansichten,
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9 bis 12 zwei
weitere Ausführungsbeispiele für ein Formgebungswerkzeug
mit alternativen in die Formgebungsmodule einsetzbaren, Anschlusskonturen
aufweisenden Adaptermodulen in Explosionsdarstellung, und
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13 und 14 mittels
des Formgebungswerkzeugs nach 9 bis 12 geformte Schaltpolgehäuse
in perspektivischen Schrägansichten.
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1 und 2 zeigen
jeweils ein Formgebungsmodul 1.1 und 1.2 eines
Formgebungswerkzeugs 1. Das Formgebungswerkzeug 1 ist
beispielsweise ein Gieß-, Press- oder Gusswerkzeug, wobei die
Formgebungsmodule 1.1 und 1.2 als Werkzeugschalen
oder – hälften mit jeweils zugehöriger
Formhälfte 2.1 bzw. 2.2 ausgebildet sind.
Auch kann das Formgebungswerkzeug 1 aus mehr als zwei Formgebungsmodulen 1.1 und 1.2 gebildet
sein.
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Im
zusammengesetzten, nicht dargestellten Zustand des Formgebungswerkzeugs 1 bilden
die beiden Formhälften 2.1 und 2.2 im
Inneren des Formgebungswerkzeugs 1 eine innere Form als
Hohlraum mit einer entsprechenden Innenkontur zur Herstellung eines
Formkörpers, wie einem Isolierstoffteils mit seinen Außenkonturen.
Zur Bildung eines inneren Hohlraums im Isolierstoffteil kann in
den Hohlraum oder die innere Form des Formgebungswerkzeugs 1 ein
Kern eingebracht sein (nicht näher dargestellt). Anschließend
wird in die Form ein insbesondere flüssiger Formstoff,
z. B. ein Gieß-, Spritz- oder Pressmaterial, über
mindestens eine nicht dargestellte Speiseeinrichtung, z. B. mindestens
einen Speisekanal, eingefüllt. Der flüssige Formstoff
härtet anschließend zum Formkörper gegebenenfalls
unter thermischer Beanspruchung aus. Dabei weist der Formkörper
oder das Isolierstoffteil eine der Innenkontur der Form und gegebenenfalls
des eingebrachten Kerns entsprechende Außenkontur bzw.
Innenkontur auf.
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Beim
erfindungsgemäßen Formgebungswerkzeug 1 sind
in das jeweilige Formgebungsmodul 1.1 und 1.2,
insbesondere in deren Formhälften 2.1 und 2.2 ein
oder mehrere Adaptermodule 3.1 bis 3.n oder Formeinsätze
einsetzbar, welche die Innenkontur (Grund- oder Basiskontur genannt)
der aus den zusammengesetzten Formgebungsmodulen 1.1 und 1.2 gebildeten
Form beschränken bzw. ändern. Dabei ist die Innen-
oder Grundkontur, d. h. die Innengeometrie oder -abmessungen, des
Formgebungswerkzeugs 1 derart gewählt, dass möglichst
für einen Formkörpertyp eine Vielzahl von Formkörpervarianten
dieses Typs in einem einzigen Formgebungswerkzeug herstellbar sind,
indem für die verschiedenen Formkörpervarianten
entsprechende Adaptermodule 3.1 bis 3.n in die
Formhälften 2.1 und 2.2 einsetzbar oder
entnehmbar sind. Dabei ist die innere Grundkontur des Formgebungswerkzeugs 1 derart gewählt,
dass dieses in für alle Varianten übereinstimmenden äußeren
Konturenbereichen des Formkörpers bereits einen diesem
Außenkonturenbereich des Formkörpers entsprechenden
inneren Grundkonturenbereich aufweist. In Konturenbereichen mit für
verschiedene Formkörpervarianten unterschiedlichen Konturen,
z. B. für Anschlüsse oder integrierte Teile, weist
die Grundkontur des Formgebungswerkzeugs 1 vorzugsweise
weitgehend rechteckförmige Aussparungen auf, in welche
die Adaptermodule 3.1 bis 3.n einfach und flächig
einführbar sind, ohne dass es zu Verkantungen beispielsweise
aufgrund von herausstehenden Konturen kommen kann. Die Adapterinnenkontur
entspricht dann der gewünschten Außenkontur der
betreffenden Formkörpervariante. Zur Bildung eines inneren
Hohlraums im mittels des zugehörigen Adaptermoduls 3.1 bis 3.n gefertigten
Teilemoduls kann in den Hohlraum des betreffenden Adaptermoduls 3.1 bis 3.n ein
Kern eingebracht sein (nicht näher dargestellt).
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Im
Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 wird
in dem betreffenden Formgebungswerkzeug 1 als Formkörper
oder Isolierstoffteil ein Schaltpolgehäuse 4 durch
Pressen, Gießen oder Spritzgießen hergestellt,
das in den 3 und 4 in verschiedenen
perspektivischen Ansichten dargestellt ist.
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Das
Schaltpolgehäuse 4 ist zur Aufnahme eines nicht
näher dargestellten Schaltpols vorgesehen, der als Schaltstelle
in einem üblichen Mittel- oder Hochspannungsnetz dienen
soll. Im Ausführungsbeispiel nach 1 bis 4 dient
das Schaltpolgehäuse 4 zur Aufnahme eines so genannten
Recloser-Schaltpols, der mit verschiedenen integrierten Sensoranordnungen
realisiert werden kann.
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Das
Schaltpolgehäuse 4 besteht aus festem Isolierstoff
und ist z. B. aus Kunstharz gegossen. Dieses Schaltpolgehäuse 2 ist
insgesamt rohrförmig ausgebildet und weist zumindest einen
Anschlussbereich 4.1 und mindestens einen Sensorbereich 4.2 auf.
Darüber hinaus weist das Schaltpolgehäuse 2 Stege 4.3 und
Verstärkungsrippen 4.4 auf.
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Zur
Realisierung der verschiedenen integrierten Sensoranordnungen des
Schaltpols sind in das jeweilige Formgebungsmodul 1.1 und 1.2 entsprechende
Adaptermodule 3.1 bis 3.n einsetzbar. Dabei weisen
die einsetzbaren Adaptermodule 3.1 bis 3.n eine
mindestens eine Teilekontur des Schaltpolgehäuses 4 entsprechende
Adapterinnenkontur 3.1.1 bis 3.n.1 auf. Beispielsweise
weisen die Adaptermodule 3.1 und 3.6 jeweils als
Adapterinnenkontur 3.1.1 bzw. 3.6.1 eine Teilekontur,
insbesondere eine Anschlusskontur für einen Anschlussbereich 4.1 auf. Das
Adaptermodul 3.2 weist als zugehörige Adapterinnenkontur 3.2.1 eine
Verbindungskontur, insbesondere für einen Gehäusesteg
auf. Die Adaptermodule 3.3 bis 3.5 weisen als
zugehörige Adapterinnenkonturen 3.3.1 bis 3.3.1 Sensorkonturen
oder andere vorgegebene Gehäusekonturen auf.
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Somit
ist es mit nur einem einzigen Formgebungswerkzeug 1 mit
einer Vielzahl von einsetzbaren Adaptermodulen 3.1 bis 3.n möglich,
eine Vielzahl von verschiedenen Varianten eines Schaltpolgehäuses 4 mit
einer oder mehreren ein- oder abgangsseitig angeordneten Sensoranordnungen
und verschiedenen Anschlüssen zu realisieren.
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5 und 6 zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Formgebungswerkzeug 1 mit alternativen
in die Formgebungsmodule 1.1 bis 1.2 einsetzbaren
und Sensor- und Anschlusskonturen aufweisenden Adaptermodulen 3.1 bis 3.6 in
Explosionsdarstellung. Die 7 und 8 zeigen
das mit diesem Formgebungswerkzeug 1 geformte Schaltpolgehäuse 4 in
verschiedenen perspektivischen Schrägansichten.
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Die 9 bis 12 zeigen
zwei weitere Ausführungsbeispiele für ein weiteres
alternatives Formgebungswerkzeug 1 zur Herstellung eines
isolierte Pole aufweisenden Schaltpol gehäuses 4 mit entsprechend
alternativen in die Formgebungsmodule 1.1 und 1.2 einsetzbaren
Adaptermodulen 3.1 und 3.2 in Explosionsdarstellung. 13 und 14 zeigen
die mittels dieses weiteren Formgebungswerkzeugs 1 nach 9 bis 12 geformten
Schaltpolgehäuse 4 in perspektivischen Ansichten.
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- 1
- Formgebungswerkzeug
- 1.1,
1.2
- Formgebungsmodule
- 2.1,
2.2
- Formhälften
- 3.1
bis 3.n
- Adaptermodule
- 3.1.1
bis 3.n.1
- Adapterinnenkontur
- 4
- Schaltpolgehäuse
- 4.1
- Anschlussbereich
- 4.2
- Sensorbereich
- 4.3
- Stege
- 4.4
- Verstärkungsrippen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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