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Die
Erfindung betrifft eine Endarmatur eines Überspannungsableiters
mit mindestens einer Halterung zur Aufnahme mindestens eines Halterungselementes
und einer Bohrung zur Einbringung eins Polymers in den Überspannungsableiter.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Überspannungsableiter mit
zwei Endarmaturen, die mittels einer Halterung und Halterungselementen
verbindbar sind, wobei zwischen den Endarmaturen mindestens ein
Varistorelement angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsableiters.
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Überspannungsableiter
sind wesentliche Element in einem Spannungsübertragungsnetz.
Bei entstehenden Überspannungen werden, insbesondere bei
Anwendungen in Hochspannungsnetzen, die Varistoren innerhalb der Überspannungsableiter elektrisch
leitend und können die Überspannungen gegen die
elektrische Erde ableiten. Die aufgrund der thermischen Ausdehnung
dabei entstehenden mechanischen Belastungen der Varistorelemente
erfordern eine Konstruktion, die einen permanenten Kontakt der Varistorelemente
untereinander gewährleistet. Dies wird herkömmlicherweise
dadurch erreicht, dass zwischen zwei um die Varistorelemente angeordnete
Endarmaturen eine permanente Druckbelastung der Varistorelemente
aufgrund unter Spannung stehender glasfaserverstärkter
Stäbe oder Bänder erzeugt wird.
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Damit
eine permanente Druckbelastung auf die Varistorelemente ausgeübt
werden kann, werden bisher im Rahmen der Herstellung eines Überspannungsableiters
die Endarmaturen mit den dazwischen angeordneten Varistorelementen
mechanisch vorgespannt, dann die zumeist glasfaserverstärkten Stäbe
eingesetzt und anschließend unter dieser Vorspannung innerhalb
einer Gießform mit einem Silikon versiegelt. Herkömmlicherweise
wird das Silikon durch Bohrungen in der Endarmatur bzw. durch Aufnahmeöffnungen
innerhalb der Endarmatur für die glasfaserverstärkten
Stäbe in das Innere des Überspannungsableiters
eingebracht.
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So
beschreibt die
DE 99
40 939 C1 einen Überspannungsableiter mit einem
Verspannelement. Innerhalb der Endarmatur des dort beschriebenen Überspannungsableiters
werden konische Verspannungshülsen eingesetzt, die zum
einen eine allseitige Arretierung der Halterungsstangen innerhalb
der Endarmatur gewährleisten. Gleichzeitig kann durch die konische
Form das Silikon in das Innere des Überspannungsableiters
eingepresst werden.
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Des
Weiteren beschreibt die
DE 10 2006 003 579 A1 einen Überspannungsableiter
und ein Herstellungsverfahren für diesen. Innerhalb einer
Endarmatur ist eine Nut ausgebildet, in der Durchgangslöcher
in das Innere des Überspannungsableiters gebohrt sind und
durch die – in Verbindung mit den Aufnahmeöffnungen
für die glasfaserverstärkten Stäbe – das
Silikon in das Innere des Überspannungsableiters eingebracht
werden kann.
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Nachteilig
an allen bisherigen Verfahren ist, dass in die Endarmatur zusätzliche
Aussparungen und Bohrungen für die Einbringung des Silikons
vorgenommen werden müssen, die zum einen die mechanische
Stabilität der Endarmatur verringern und gleichzeitig einen
zusätzlichen kostenträchtigen Arbeitsschritt innerhalb
des Herstellungsverfahrens eines Überspannungsableiters
erfordern.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfache und mechanisch
stabile Endarmatur für einen Überspannungsableiter
bereitzustellen, die eine schnelle und einfache Herstellung eines Überspannungsableiters
erlaubt.
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Gelöst
wird die Aufgabe durch eine Endarmatur gemäß den
Merkmalen des Patentanspruches 1.
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Des
Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch einen Überspannungsableiter
gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 5.
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Des
Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur
Herstellung eines Überspannungsableiters gemäß den
Merkmalen des Patentanspruches 9.
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Erfindungsgemäß ist
eine Endarmatur eines Überspannungsableiters vorgesehen,
wobei ein Schraubgewinde zur axialen Aufnahme eines hohlförmigen
Gewindebolzens dient, und der Gewindebolzen in radialer Richtung
Radialbohrungen aufweist. Die axiale Richtung im Sinne der vorliegenden Erfindung
bezieht sich auf die Längsachse des Gewindebolzens. Die
radiale Richtung ist hierzu entsprechend senkrecht angeordnet.
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Durch
die Verwendung des bereits vorhandenen, zumeist mittig auf der Endarmatur
positionierten Gewindebolzens für die elektrische Verbindung mit
dem Hochspannungsnetz wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine bereits vorhandene Öffnung als Schraubgewinde
für die Einfügung der elektrischen Verbindung
in der Endarmatur dergestalt zusätzlich genutzt, dass ein
hohlförmiger Gewindebolzen in das Schraubgewinde einschraubbar
ist, der darüber hinaus Radialbohrungen aufweist. Hierdurch ergibt
sich der Vorteil, dass in der Endarmatur keine zusätzlichen
Bohrungen zur Einbringung eines Polymers benötigt werden.
Die Einbringung eines Polymers über die Endarmatur in das
Innere eines Überspannungsableiters kann daher vollständig über
den hohlförmigen Gewindebolzen erfolgen. Eine gleichmäßige
Verteilung des Polymers innerhalb des Überspannungsableiters
ist durch die Bereitstellung von Radialbohrungen an der Außenfläche
des Gewindebolzens gewährleistet.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Endarmatur ist vorgesehen,
dass die Radialbohrungen rotationssymmetrisch auf der Außenfläche
des Gewindebolzens angeordnet sind. Durch eine rotationssymmetrische
Verteilung der Radialbohrungen ist eine gleichmäßige
Verteilung des einströmenden Silikons in den Innenraum
eines Überspannungsableiters möglich. Darüber
hinaus kann durch die Anordnung und der Größe
der Bohrungen die Geschwindigkeit und räumliche Verteilung
des einströmenden Silikons innerhalb des Überspannungsableiters
gezielt und einfach gesteuert werden.
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Vorteilhafterweise
ist vorgesehen, dass der Gewindebolzen und die Halterung in einer
Vertiefung der Endarmatur angeordnet sind. Im Falle der Aufbringung
des einströmenden Polymers im unmittelbaren Kontakt mit
der Oberseite der Endarmatur kann das Polymer vollständig
innerhalb des Überspannungsableiters eingebracht werden.
Die an der Oberseite der Endarmatur angeordnete Vertiefung dient
dazu, einen einheitlichen und allseitigen Abschluss des Überspannungsableiters
zu gewährleisten. Mit der Auffüllung der Vertiefung
ist weiterhin sichergestellt, dass der Raum unterhalb der Endarmatur
vollständig mit dem einströmenden Polymer befüllt
ist und insofern praktisch einstückig und ohne Lufteinschlüsse
herstellbar ist. Vorteilhafterweise ist die Endarmatur als Aluminiumgussteil
ausgestaltet.
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Erfindungsgemäß ist
ebenfalls ein Überspannungsableiter mit zwei Endarmaturen
vorgesehen, wobei das Varistorelement mittels jeweils in den Endarmaturen
angeordneten Gewindebolzen verspannbar ist, wobei die Gewindebolzen
innerhalb von Schraubgewinden drehbar angeordnet sind und mindestens
ein Gewindebolzen einer axialen Bohrung und mindestens eine Radialbohrung
in radialer Richtung aufweist. Durch die Verwendung mindestens eines
Gewindebolzens mit einer axialen Bohrung und Radialbohrungen kann
einerseits die Einbringung eines einströmenden Polymers über
die so definierte Öffnung erfolgen. Andererseits ist eine
permanente Verspannung des Varistorelementes bzw. der Varistorelemente
aufgrund der gezielten Eindrehung des Gewindebolzens in das Schraubgewinde der
jeweiligen Endarmatur gewährleistet.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Überspannungsableiters
ist vorgesehen, dass in die axiale Bohrung des Gewindebolzens ein
einströmendes Polymer einbringbar ist. Des Weiteren ist
vorteilhafterweise vorgesehen, dass mindestens eine der Endarmaturen
eine außenseitige Vertiefung aufweist, in der das Schraubgewinde
und die Halterung angeordnet sind. Als Halterungselemente dienen
vorteilhafterweise glasfaserverstärkte Stäbe oder
Bänder.
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Erfindungsgemäß ist
ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsableiters
vorgesehen. Mit der Befestigung des Halterungselementes als beispielsweise
glasfaserverstärkter Stab in einer Halterung der ersten
Endarmatur mit einem Schraubgewinde werden anschließend
die Varistorelemente auf der ersten Endarmatur aufgesetzt bzw. innerhalb
der Halterungselemente angeordnet. Anschließend erfolgt
die Befestigung der Halterungselemente an einer entgegengesetzt
angeordneten zweiten Endarmatur, die die Varistorelemente nunmehr von
der gegenüberliegenden Seite umschließt, wobei die
zweite Endarmatur ebenfalls ein Schraubgewinde aufweist. Anschließend
wird in den Endarmaturen jeweils ein Gewindebolzen eingedreht, wobei
zumindest ein Gewindebolzen eine axiale Bohrung mit Radialbohrung
aufweist und anschließend über zumindest einer
dieser so gestalteten Öffnungen ein einströmendes
Polymer durch die axiale Bohrung des Gewindebolzens in den Überspannungsableiter
eingebracht wird.
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Vorteilhafterweise
sind die Endarmaturen von einer Gießform umschlossen, so
dass die Außenseite des Überspannungsableiters
bezüglich der vorgegebenen Form der Gießform ausgestaltet
werden können. Insbesondere die Ausgestaltung von Schirmringen
zur Verlängerung des elektrischen Kriechweges sind vorteilhafte
Formen der Gießformen im Sinne der vorliegenden Erfindung.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen,
dass in beiden Endarmaturen jeweils ein hohlförmiger Gewindebolzen
mit einer axialen Bohrung und Radialbohrungen einschraubbar ist
und das einströmende Polymer über beide hohlförmigen
Gewindebolzen in den Innenraum des Überspannungsableiters
eingebracht werden kann.
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Vorteilhafterweise
ist vorgesehen, dass die Gewindebolzen so in den Schraubgewinden
eindrehbar sind, dass auf die mittig angeordneten Varistorelemente
eine permanente Kraft ausgeübt wird. Vorteilhafterweise
ist das einströmende Polymer ein Silikon.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird anhand der folgenden
Figuren näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Schnittzeichnung einer Endarmatur;
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2 eine
Schnittzeichnung des Inneren eines Überspannungsableiters
mit zwei Endarmaturen und vier Varistorelementen;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Überspannungsableiters mit
einem obenseitig angeordneten hohlförmigen Gewindebolzen.
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Die 1 zeigt
eine Schnittzeichnung einer Endarmatur 1a mit einem mittigen
angeordneten Schraubgewinde 9. In der Endarmatur 1a sind
Halterungen 3 angeordnet, in die Halterungselemente 6 (nicht
dargestellt) einbringbar sind. Innerhalb des Schraubgewindes 9 ist
ein Gewindebolzen 2a einschraubbar, der eine axiale Bohrung 4 sowie
Radialbohrungen 5a, 5b aufweist, durch die ein
einströmendes Polymer (nicht dargestellt) einbringbar ist.
Die Oberseite der Endarmatur 1a weist eine Vertiefung 8 auf,
die sich nach einer vollständigen Befüllung des Inneren
der Endarmatur 1a aufgrund des zurück fließenden
Polymers auffüllt und somit einen einstückigen
Abschluss der Endarmatur 1a ermöglicht.
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Die 2 zeigt
als Seitenansicht das Innere eines Überspannungsableiters 10.
Zwischen den Endarmaturen 1a, 1b sind Varistorelemente 7 angeordnet,
die durch im gezeigten Beispiel der 2 mittels zwei
Gewindebolzen 2a, 2b gegeneinander verspannt sind.
Die Gewindebolzen 2a, 2b weisen jeweils eine axiale
Bohrung 4 sowie Radialbohrungen 5a, 5b, 5c, 5d auf,
durch die ein einströmendes Polymer (nicht dargestellt),
beispielsweise ein Silikon, in das Innere des Überspannungsableiters 10 einbringbar
ist. Die Endarmaturen 1a, 1b sind über
die Halterungselemente 6 miteinander verbunden und gewährleisten
eine permanente Einfassung und damit Druckbelastung der innen liegenden
Varistorelemente 7.
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Die 3 ist
eine schematische Seitenansicht eines Überspannungsableiters 10.
Die Endarmaturen 1a, 1b sind mittels der Halterungselemente 6 miteinander
verbunden. Innerhalb dieses Aufbaus sind die Varistorelemente 7 angeordnet.
An der Oberseite der ersten Endarmatur 1a des gezeigten
Beispiels der 3 ist ein hohlförmiger
Gewindebolzen 2a angeordnet, der unterhalb der Endarmatur 1a die radialen
Bohrungen 5a, 5b aufweist, durch die ein einströmendes
Polymer (nicht dargestellt) in das Innere des Überspannungsableiters 10 eingebracht werden
kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 9940939
C1 [0004]
- - DE 102006003579 A1 [0005]
