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Die Erfindung betrifft eine Stützisolatoranordnung aufweisend einen elektrisch isolierenden Isolierkörper sowie einen ersten Stützbereich und einen zweiten Stützbereich, welche über den Isolierkörper relativ zueinander beabstandet sind.
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Eine derartige Stützisolatoranordnung ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
DE 44 18 797 A1 bekannt. Die Stützisolatoranordnung weist einen elektrisch isolierenden Isolierkörper sowie einen ersten und einen zweiten Stützbereich auf. Die beiden Stützbereiche sind über den Isolierkörper voneinander beabstandet. Über die Stützisolatoranordnung ist ein elektrisch isoliertes Abstützen von Baugruppen eines elektrischen Hochspannungsleistungsschalters vorgesehen. Stützisolatoranordnungen sind dazu eingesetzt, ein Tragen und Positionieren von Baugruppen sicherzustellen. Bei der Verwendung einer Stützisolatoranordnung im Hochspannungsbereich wird insbesondere dessen Isolierkörper aufgrund hoher Potentialdifferenzen einem erhöhten dielektrischen Stress unterzogen. Ein derartiger Stress kann zu einer Schwächung der Struktur des Isolierkörpers führen. Es besteht somit die Gefahr, dass mit andauernder Belastung durch elektrische Felder die mechanische Stabilität des Isolierkörpers nachteilig beeinflusst wird, so dass er seine Stütz- und Haltefunktion nicht mehr voll wahrnehmen kann und es zu mechanischen Problemen an dem bekannten elektrischen Hochspannungsleistungsschalter kommen kann.
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Somit ergibt sich als Aufgabe der Erfindung eine Stützisolatoranordnung anzugeben, welche zum einen eine ausreichende elektrische Isolationsfestigkeit gewährleistet und zum anderen möglichst dauerhaft eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Stützisolatoranordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zumindest der erste Stützbereich einen zumindest teilweise in den Isolierkörper eingebetteten ersten Armaturkörper aufweist.
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Eine Stützisolatoranordnung dient einem Beabstanden und Halten zweier Baugruppen relativ zueinander. Die beiden voneinander zu separierenden Baugruppen können verschiedene elektrische Potentiale führen. So kann ein elektrischer Phasenleiter an einem Tragelement unter Zwischenlage der Stützisolatoranordnung abgestützt und relativ zu diesem positioniert sein. Entsprechend muss das Isolationsvermögen des Isolierkörpers zwischen den beiden Stützbereichen derart groß sein, dass eine dauerhaft sichere Separation der Potentiale der an den Stützbereichen gehalterten Baugruppen erfolgt. Durch eine Einbettung eines ersten Armaturkörpers im ersten Stützbereich wird der Isolierkörper im Stützbereich selbst durch den Armaturkörper mechanisch stabilisiert. Weiterhin kann durch einen Armaturkörper eine Beeinflussung eines elektrischen Feldes erfolgen, so dass dieses beispielsweise homogenisiert wird. Damit sind Feldstärkenspitzen reduziert und eine Alterung des Isolierkörpers durch dielektrischen Stress ist begrenzt. Entsprechend kann der Armaturkörper beispielsweise ein metallischer Gusskörper, beispielsweise ein Eisenmetallgusskörper oder ein Nichteisenmetallgusskörper sein. Der Armaturkörper kann dasselbe elektrische Potential aufweisen wie die am jeweiligen Stützbereich gehaltene Baugruppe.
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Eine Einbettung des Armaturkörpers in den Isolierkörper gibt die Möglichkeit, zur Kraftübertragung Oberflächenbereiche von Isolierkörper und Armaturkörper aneinander anliegen zu lassen und zu verbinden, um einen winkelstarren Verbund zwischen Armaturkörper und Isolierkörper zu gewährleisten. Beispielsweise kann zwischen dem Isolierkörper und dem Armaturkörper ein stoffschlüssiger Verbund vorgesehen sein. Zur Erzielung eines stoffschlüssigen Verbundes kann beispielsweise ein Verkleben des Armaturkörpers in einer Ausnehmung des Isolierkörpers erfolgen, so dass der Armaturkörper zumindest teilweise innerhalb des Isolierkörpers eingebettet ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Armaturkörper von dem Isolierkörper zumindest teilweise umgossen ist, so dass ein Gussverbund zwischen Isolierkörper und Armaturkörper gegeben ist. Der Armaturkörper kann vollständig in den Isolierkörper eingebettet sein, so dass der Armaturkörper allseitig von Isoliermaterial des Isolierkörpers umgeben ist. Der Stützbereich kann beispielsweise zumindest teilweise oder vollständig durch den Armaturkörper ausgebildet sein. So können beispielsweise Stützflächen an der Stützisolatoranordnung vorgesehen sein, um die voneinander zu separierenden Baugruppen bzw. zumindest eine dieser Baugruppen an einer jeweiligen Stützfläche anliegen zu lassen. Die zu halternde Baugruppe kann entsprechend mit der Stützfläche verbunden werden, so dass beispielsweise ein winkelstarrer oder ein begrenzt elastischer Verbund zwischen der Stützisolatoranordnung und der abzustützenden Baugruppe gegeben ist. Ein Stützbereich kann beispielsweise Flächen, Bolzen, Gewindebohrungen oder anderweitig geeignete Halbzeugformen aufweisen, um die zu halternde Baugruppe mit der Stützisolatoranordnung zu verbinden. So kann die Baugruppe beispielsweise im Stützbereich verschraubt sein oder durch eine Verpressung, Verschweißung, Verklebung, Verklemmung usw. festgelegt sein. Der Stützbereich kann auch teilweise oder vollständig durch den Isolierkörper ausgebildet sein. Eine Ausbildung eines Stützbereiches in einem Verbund von Armaturkörper und Isolierkörper ist besonders vorteilhaft.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der zweite Stützbereich einen zumindest teilweise in den Isolierkörper eingebetteten zweiten Armaturkörper aufweist.
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Die Ausstattung zweier Stützbereiche mit jeweils einem Armaturkörper ermöglicht es, die beiden Stützbereiche beispielsweise in analoger Weise auszugestalten. Somit ist es möglich, die beiden über die Stützisolatoranordnung zu verbindenden Baugruppen in ähnlicher Weise mit der Stützisolatoranordnung zu verbinden. Je nach vorgesehener Lage der gegeneinander abzustützenden Baugruppen können die Stützbereiche verschiedenartig ausgerichtet an der Stützisolatoranordnung zueinander liegen. Beispielsweise können die Stützbereiche an entgegengesetzt zueinander ausgerichteten Enden des elektrisch isolierenden Körpers angeordnet sein. Die Stützbereiche können axial fluchtend angeordnet oder winklig zueinander verkippt ausgerichtet sein. Somit ist die Möglichkeit gegeben, verschiedene Abstützvarianten der Baugruppen an der Stützisolatoranordnung zu realisieren. Bei einem Einsatz von Armaturkörpern an dem ersten und dem zweiten Abstützbereich kann eine Beeinflussung eines elektrischen Feldes gemeinsam durch die Armaturkörper erfolgt. Somit ist es möglich, eine verbesserte Feldsteuerung an der Stützisolatoranordnung zu erzielen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann dabei vorsehen, dass ein Armaturkörper einen Grundkörper in Form zumindest eines Segments eines Ringes, insbesondere in Form eines Vollringes, aufweist.
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Ein Grundkörper des Armaturkörpers kann vorteilhafterweise zumindest die Form eines Segmentes eines Ringes, insbesondere die Form eines Vollringes aufweisen. Natürlich können auch Grundkörper der Armaturkörper von erstem und zweitem Stützbereich einander zumindest ähnelnd nach Art eines Segmentes oder eines Vollringes ausgeformt sein.
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Eine Ringstruktur eines Armaturkörpers gestattet es, einen gekrümmten Körper für den Armaturkörper auszuformen, so dass bei einer Einbettung des Armaturkörpers in den Isolierkörper eine vergrößerte Oberfläche entsteht, welche einen möglichst winkelstarren Verbund zwischen Armaturkörper und Isolierkörper fördert. Zwischen dem Armaturkörper und dem Isolierkörper wird die zur Kraftübertragung nutzbare Fläche vergrößert und ein Lockern des Armaturkörpers am Isolierkörper wird erschwert. Weiterhin ermöglicht ein ringförmig gekrümmter Abschnitt des Armaturkörpers eine entsprechend variable Formgebung des Isolierkörpers. Insbesondere bei der Ausformung von rotationssymmetrischen Isolierkörpern kann der Armaturkörper günstig in eine gekrümmte Mantelfläche des Isolierkörpers eingebettet werden. Der Ring kann beispielsweise als Toroid ausgeformt sein. Am Armaturkörper können beispielsweise drei Gewindebohrungen, welche einem Festlegen einer Baugruppe am Stützbereich dienen, auf einem Bogen eines Segmentes des Grundkörpers verteilt angeordnet sein, so dass ein definiertes regelmäßiges oder auch gleichschenkliges Dreieck gebildet ist und damit eine vereinfachte winkelstarre Festlegung einer Baugruppe am Stützbereich gegeben ist. Insbesondere bei einer Verwendung eines Vollringes für den Armaturkörper können Haltekräfte in den Armaturkörper eingeleitet werden und diese großflächig in den Isolierkörper eingeleitet werden. Ein Ring stellt dabei eine besonders verwindungssteife Konstruktion dar, welche vergleichsweise massearm ausgestaltet werden kann. Somit bewirkt ein Armaturkörper eine mechanische Stabilisierung der Stützisolatoranordnung. Weiterhin ist durch die Ausformung des Armaturkörpers zumindest als abschnittsweiser Ring, insbesondere als Vollring eine Möglichkeit gegeben, eine dielektrische Schirmung an der Stützisolatoranordnung sicherzustellen. So kann beispielsweise eine dielektrische Schirmung von Befestigungsmitteln durch den Armaturkörper vorgenommen werden. Beispielsweise können in den Armaturkörper eingeschraubte Bolzen durch den Armaturkörper dielektrisch geschirmt werden. Der Bereich um den Armaturkörper, insbesondere der jeweilige Stützbereich des Isolierkörpers, wird vor inhomogenen elektrischen Feldern geschützt, die punktuell überhöhte elektrische Potentiale in den Isolierkörper einleiten könnten, so dass dieser einem erhöhten dielektrischen Stress und einer vorzeitigen Alterung unterworfen wäre. Insbesondere ein Vollring für den Grundkörper verbindet günstige mechanische Eigenschaften mit einer guten Homogenisierung bzw. Glättung eines elektrischen Feldes. Ein Ring kann verschiedene Ringquerschnitte wie z. B. kreisförmige, ovale, mehreckig gerundete Querschnitte aufweisen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Armaturkörper zumindest eine zur Ringachse des Grundkörpers quer, insbesondere lotrecht ausgerichtete Stützfläche aufweist, welche eine Oberfläche des Isolierkörpers durchbricht.
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Eine Einbettung des Armaturkörpers kann zum einen dadurch geschehen, dass dieser vollständig innerhalb des Isolierkörpers angeordnet ist und dort seine mechanisch versteifende, stabilisierende Wirkung nach Art einer Bewehrung sowie gegebenenfalls zusätzlich eine feldbeeinflussende Wirkung entfaltet. Des Weiteren kann ein derartig eingebetteter Armaturkörper einer Homogenisierung elektrischer Felder dienen. Nutzt man den Armaturkörper nunmehr, um eine Stützfläche, welche eine Oberfläche des Isolierkörpers durchbricht, auszuformen, so kann an der Stützisolatoranordnung ein mechanisch stabiler Anschlagpunkt ausgebildet werden, an welchem beispielsweise abzustützende Bauelemente festgelegt werden können. Die Stützfläche des Armaturkörpers schützt den Isolierkörper vor Beschädigungen, die beispielsweise durch ein Aufpressen von härteren Materialien als dem Isolierstoff des Isolierkörpers an dem Isolierkörper auftreten könnten. Beispielsweise könnten Aufpresskräfte die Oberfläche zerkratzen oder anderweitig beschädigen. Die Nutzung der Stützfläche des Armaturkörpers, welcher vorzugsweise aus einem metallischen Material bestehen sollte, bietet eine ausreichend widerstandsfähige Oberfläche zur Anlage einer zu halternden Baugruppe. Eine Ringachse ist eine Achse, um welche ein ringförmiger Grundkörper umläuft bzw. welche von dem Grundkörper umschlossen ist. Sofern der Grundkörper lediglich ein Segment eines Vollringes darstellt, bezieht sich die Lage der Ringachse auf einen vervollständigten Vollring. Durch eine Ausrichtung der Stützfläche quer zu der Ringachse, insbesondere eine lotrechte Ausrichtung einer insbesondere ebenen Stützfläche zu der Ringachse, ist eine Nutzung der Stützisolatoranordnung innerhalb eines kartesischen Koordinationssystems möglich. Damit kann die Stützisolatoranordnung modular auch in bestehende Konfigurationen integriert werden.
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Ein Durchbrechen der Oberfläche kann dabei derart erfolgen, dass die Stützfläche bündig annähernd spaltfrei die Oberfläche des Isolierkörpers durchsetzt und nahezu vorsprungsfrei in eine Oberfläche des Isolierkörpers übergeht. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass durch die Stützfläche an einer Schulter des Armaturkörpers angeordnet ist, welche die Stützfläche von der Oberfläche des Isolierkörpers beabstandet, so dass die Stützfläche die Oberfläche des Isolierkörpers überragt. Eine derartige Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass zwischen an der Stützfläche anliegenden Baugruppen und dem Isolierstoff des Isolierkörpers eine zusätzliche Distanz geschaffen wird und damit die Gefahr einer mechanischen Beeinträchtigung des Isolierkörpers weiter reduziert wird. Eine Stützfläche kann sich auch über verschiedene Abschnitte des Armaturkörpers erstrecken. Beispielsweise kann die Stützfläche von einer Schulter durchsetzt sein.
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Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Armaturkörper zumindest einen ersten und einen zweiten Anschlagpunkt aufweist, welche über den Grundkörper relativ zueinander winkelstarr festgesetzt sind.
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Die Verwendung eines ersten und eines zweiten Anschlagpunktes an dem Armaturkörper ermöglicht es, Kräfte möglichst großflächig in die Stützisolatoranordnung einzuleiten. Eine winkelstarre Festlegung zweier Anschlagpunkte über den Grundkörper ermöglicht es, standardisierte Positionen zur Befestigung eines Bauelementes an der Stützisolatoranordnung vorzugeben. So können die beiden Anschlagpunkte beispielsweise eine bestimmte Beabstandung zueinander aufweisen, wobei über den mechanisch stabilisierenden Grundkörper eine Veränderung dieser Beabstandung ausgeschlossen ist. Als Anschlagpunkt können beispielsweise Bolzen, Gewindebohrungen usw. zum Einsatz kommen. Eine Verbindung der Anschlagpunkte über den Grundkörper, ermöglicht Anschlagpunkte auch an verschiedenen Stützflächen anzuordnen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Armaturkörper zwei unabhängig voneinander eine Oberfläche des Isolierkörpers durchbrechende Stützflächen aufweist, welche durch den Grundkörper verbunden sind.
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Die erste und die zweite Stützfläche können jeweils zur Aufnahme eines oder mehrerer Anschlagpunkte eingerichtet sein. Durch den Verbund der Stützflächen über den Grundkörper sind diese winkelstarr zueinander ausgerichtet. Folglich sind auch die Positionen der Anschlagpunkte zueinander festgelegt.
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Zwei unabhängig voneinander die Oberfläche durchstoßende Stützflächen ermöglichen es, verschiedenartig geformte Stützflächen über ein und denselben Grundkörper zu verbinden. Durch die Verbindung der beiden Stützflächen über den Grundkörper sind die Stützflächen relativ zueinander festgelegt, so dass die Stützflächen in einer festgelegten Art und Weise aus der Oberfläche des Isolierkörpers heraustreten. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper ein Vollring ist, wobei die Stützflächen jeweils nur ringsegmentweise ausgeformt sind, so dass zwischen den Ringsegmenten der Stützflächen jeweils isolierstoffgefüllte Querstege verbleiben. Diese Querstege sind durch die Stützflächen und durch den Armaturkörper dielektrisch geschirmt, wodurch diese Bereiche geeignet sind, um dort beispielsweise Unstetigkeitsstellen des Isolierkörpers zu positionieren. Derartige Unstetigkeitsstellen können beispielsweise Angussreste, Gussnähte usw. sein. Entsprechend brauchen diese Inhomogenitäten an dem Isolierkörper nicht mit einer besonderen Sorgfalt verputzt zu werden, da eine ausreichende dielektrische Schirmung durch die voneinander beabstandeten Stützflächen, welche unabhängig voneinander den Isolierkörper durchbrechen, gegeben ist. Die Querstege können von einem insbesondere vollständig von Isolierstoff ummantelten Abschnitt des Grundkörpers überbrückt sein, so dass eine verbesserte dielektrische Schirmwirkung möglich ist.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Stützfläche zumindest einem Sektor eines Kreisringes, insbesondere einem vollen Kreisring, entspricht.
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Ein Sektor eines Kreisringes bzw. ein voller Kreisring gestattet es, innerhalb der Stützflächen angeordnete Anschlagpunkte symmetrisch zu einer Ringachse des Sektors des Kreisringes bzw. des vollen Kreisringes zu verteilen. Mehrere Anschlagpunkte, beispielsweise drei Stück, definieren eine Anlageposition an der Stützisolatoranordnung für eine abzustützende Baugruppe. Diese Anlageposition kann eine bestimmte Montagelage der Baugruppe erzwingen, so dass eine schnelle, fehlerfreie Montage möglich ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass eine einzelne Stützfläche als Kreisring bzw. als Abschnitt eines Kreisringes gebildet ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mehrere Segmente insbesondere beabstandet (unter Freilassung von Querstegen aus Isoliermaterial des Isolierkörpers) zueinander sich zu einer ringförmigen Stützfläche ergänzen. Stützflächen können im Allgemeinen vorteilhafterweise als ebene Flächen ausgebildet sein. Darüber hinaus können die Flächen jedoch auch uneben, z. B. kugelförmig gekrümmt, gestuft oder zylindermantelförmig ausgebildet sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass mehrere Stützflächen innerhalb einer Hüllkontur eines Kreisringes liegen.
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Unabhängig von der Form einer oder mehrerer Stützflächen können die Stützflächen gemeinsam innerhalb einer Hüllkontur eines Kreisringes liegen. Somit sind mehrere Stützflächen in einem Stützbereich gegeben, die gemeinsam innerhalb eines übergeordneten Kreisringes liegen. Die einzelnen Stützflächen sind dabei jedoch zueinander beabstandet, so dass jede Stützfläche unabhängig von einer anderen Stützfläche eine Oberfläche des Isolierkörpers durchbricht.
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Die zwischen den Stützflächen verbleibenden Querstege des Isolierkörpers sind mit elektrisch isolierendem Material befüllt, wobei ein Grundkörper eines Armaturkörpers innerhalb des Isolierkörpers eingebettet sein kann und Positionen mehrerer Stützflächen über den Grundkörper innerhalb der Hüllkontur eines Kreisringes festgelegt sein können.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Stützflächen voneinander beabstandet in einer Oberfläche des Isolierkörpers liegen.
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An der Stützisolatoranordnung befindliche Stützflächen können voneinander beabstandet in einer Oberfläche des Isolierkörpers liegen. Beispielsweise können mehrere Stützflächen gemeinsam innerhalb ein und desselben Stützbereiches angeordnet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Stützflächen beabstandet voneinander in einer Oberfläche des Isolierkörpers liegen, wobei die Stützflächen jeweils unterschiedlichen Stützbereichen zugeordnet sind. Unabhängig von der Lage der Stützflächen ist zwischen den Stützflächen jeweils ein ausreichender elektrisch isolierender Abschnitt des Isolierkörpers, beispielsweise in Form eines Quersteges gegeben, so dass zwischen den Stützflächen sich ein Abschnitt einer Oberfläche des Isolierkörpers erstreckt. Die Stützflächen eines gemeinsamen Stützbereiches können elektrisch leitend miteinander verbunden sein, beispielsweise über einen sie winkelstarr verbindenden und zumindest teilweise in den Isolierkörper eingebetteten Grundkörper.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Isolierkörper ein rotationssymmetrischer Körper, insbesondere ein Hohlkörper ist.
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Ein rotationssymmetrischer Körper weist zum einen bei geringem Materialeinsatz eine winkelsteife Struktur auf, zum anderen können rotationssymmetrische Körper von vorspringenden Kanten freigehalten werden so dass der Isolierkörper dielektrisch günstig gestaltet ist und Feldstärkeüberhöhungen eines elektrischen Feldes vermieden sind. Durch die Verwendung eines Hohlkörpers ist darüber hinaus eine zusätzliche Massereduktion möglich. Insbesondere bei einer koaxialen Anordnung eines Grundkörpers in Form eines Segmentes eines Ringes bzw. in Form eines Vollringes zur Rotationsachse des Isolierkörpers, kann eine zusätzliche Stabilisierung der Stützisolatoranordnung bewirkt werden. Weiterhin kann durch eine Ausnehmung an einem Hohlkörper die Zuführung von Baugruppen bzw. in der Ausnehmung eine Anordnung von Baugruppen vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Ausnehmung eines Hohlkörpers von einer relativ zur Stützisolatoranordnung bewegbaren Antriebsstange durchsetzt sein. Die Armaturkörper können insbesondere stirnseitig an einem rotationssymmetrischen Isolierkörper angeordnet sein, so dass erster und zweiter Stützbereich stirnseitig an zueinander entgegengesetzten Seiten eines rotationssymmetrischen Körpers angeordnet sind.
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Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass der Isolierkörper ein Kegelstumpf, insbesondere ein Hohlkegelstumpf ist.
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Kegelstumpfformen eignen sich insbesondere, um an ihren Stirnseiten Stützbereiche vorzusehen. An den Kegelstümpfen sind stirnseitig vorzugsweise ebene Stützbereiche auszubilden, zwischen denen in Richtung der Rotationsachse des Kegelstumpfes ein elektrisch isolierender Abschnitt angeordnet ist. Durch eine Kegelstumpfform wird zusätzlich die Kriechweglänge zwischen den beiden Stützbereichen auf der Oberfläche des Isolierkörpers gegenüber einer zylindrischen Gestalt des Isolierkörpers verlängert. Damit weist die Stützisolatoranordnung eine erhöhte dielektrische Belastbarkeit auf.
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Vorteilhafterweise kann dabei weiter vorgesehen sein, dass die beiden Stützbereiche stirnseitig am Isolierkörper angeordnet sind.
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Eine stirnseitige Anordnung der beiden Stützbereiche ermöglicht es, die Stützbereiche mit entgegengesetzt gerichteten Richtungssinn an dem Isolierkörper auszurichten. Bei der Verwendung eines rotationssymmetrischen Isolierkörpers können die Stützbereiche beispielsweise koaxial zueinander ausgerichtet sein, wobei die stirnseitigen Flächen beispielsweise bei der Verwendung eines kegelstumpfförmigen Isolierkörpers voneinander abweichende Querschnitte aufweisen, so dass in den Dimensionen voneinander abweichende Armaturkörper vorzusehen sind. Die Armaturkörper sind sich dabei jedoch ähnlich.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Grundkörper im Umlauf innenmantelseitig und/oder außenmantelseitig eine oberflächenvergrößernde Profilierung aufweist.
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Eine oberflächenvergrößerte Profilierung dient einer verbesserten Verbindung des Isolierkörpers mit dem Armaturkörper. So wird zum einen die für einen stoffschlüssigen Verbund zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert. Weiterhin kann zusätzlich ein Formschluss zwischen Isolierkörper und Armaturkörper bewirkt werden. Als Profilierung sind vor allem Gestaltungen von Vorteil, welche keine spitzen Körperkanten aufweisen, so dass die Gefahr von Feldstärkeüberhöhungen reduziert ist. Beispielsweise kann der Grundkörper wellenförmige Oberflächenbereiche aufweisen. Vorteilhaft erweist sich eine rotationssymmetrische Profilierung der Oberfläche des Grundkörpers. Der Grundkörper kann beispielsweise einen taillierten Ringquerschnitt aufweisen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, den Grundkörper mit in sich geschlossen umlaufenden Nuten innenmantelseitig und/oder außenmantelseitig auszustatten.
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Durch einen taillierten Ringquerschnitt wird der Querschnitt in seiner äußeren Oberfläche gegenüber einem kreisförmigen, rechteckigen etc. Ringquerschnitt zusätzlich vergrößert. Des Weiteren wird die Einbettung durch den größeren Oberflächenbereich in erleichterter Weise möglich, so dass ein Verkippen bzw. Herausbrechen des Grundkörpers aus seiner Einbettung erschwert ist. Eine Taillierung kann beispielsweise durch innenmantelseitig und außenmantelseitig am ringförmigen Grundkörper eingebrachte in sich geschlossen um die Ringachse umlaufende Nuten gebildet sein. Die Nuten können gegensinnig ausgerichtet sein, wobei die Nuten ähnliche Querschnitte aufweisen sollten. Beispielsweise kann eine Nut ein Rechteckprofil, ein Halbrundprofil, ein Schwalbenschwanzprofil usw. aufweisen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Stützfläche eine Stirnseite einer an dem Grundkörper angeformten Erhebung, insbesondere einem Zylinder, ist.
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Ein Grundkörper weist eine ringförmige Struktur bzw. ein Segment einer ringförmigen Struktur auf. Der Grundkörper weist einen entsprechenden Querschnitt auf, wobei an einer Oberfläche des Grundkörpers beispielsweise einer Erhebung, beispielsweise ein Zylinder angeformt sein kann, wobei der Zylinder sich von dem Grundkörper erhebt und stirnseitig an dem Zylinder eine Grundfläche gebildet ist. Eine Hochachse einer Erhebung, beispielsweise die Zylinderachse und die Ringachse, sollten zumindest annähernd parallel ausgerichtet sein. Die Erhebung kann verschiedenartige Deckflächen aufweisen. Beispielsweise können die Deckflächen ringförmig, halbringförmig, drittelringförmig, kreisförmig, rechteckförmig, nierenförmig usw. ausgeformt sein. Die Deckfläche kann zumindest Teil einer Stützfläche sein. Über die angeformte Erhebung ist es möglich, dass die Stützflächen nicht nur eine Oberfläche des Isolierkörpers durchbrechen, sondern diese Oberfläche auch durch Stützflächen überragen zu lassen. Die Erhebung bildet eine vorspringende Schulter in der Oberfläche des Isolierkörpers.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass über die Stützisolatorenanordnung eine Unterbrechereinheit eines elektrischen Schaltgerätes gegenüber einem Kapselungsgehäuses abgestützt ist.
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Ein Kapselungsgehäuse dient einem Berührungsschutz von elektrisch aktiven Phasenleitern eines elektrischen Schaltgerätes.
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Das Kapselungsgehäuse schützt das elektrische Schaltgerät weiterhin mechanisch. Insbesondere kann das Kapselungsgehäuse auch als druckfeste Kapselung ausgebildet sein, d. h., das Kapselungsgehäuse ist ein Druckbehälter, der in seinem Inneren mit einem unter Überdruck stehenden Fluid, insbesondere einem elektrisch isolierenden Gas befüllt ist. Innerhalb des Kapselungsgehäuses ist eine Unterbrechereinheit eines elektrischen Schaltgerätes angeordnet, wobei die Unterbrechereinheit von dem elektrisch isolierenden Fluid umspült ist. Um die Unterbrechereinheit bezüglich des Kapselungsgehäuses zu beabstanden, kann eine Stützisolatoranordnung eingesetzt werden, wobei die Stützisolatoranordnung einem elektrisch isolierten Haltern der Unterbrechereinheit des Leistungsschalters gegenüber dem Kapselungsgehäuse dient. Über die Stützisolatoranordnung sind Baugruppen, hier Unterbrechereinheit und Kapselungsgehäuse, winkelstarr zueinander positioniert und elektrisch isoliert voneinander beabstandet. Entsprechend ist die Stützisolatoranordnung im Innern des Kapselungsgehäuses einem elektrischen Feld ausgesetzt.
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Das Kapselungsgehäuse kann beispielsweise ein elektrisch isolierendes Gehäuse oder auch ein elektrisch leitfähiges Gehäuse, welches beispielsweise Erdpotential führt, sein. Somit sind die mit erhöhtem elektrischen Potential beaufschlagten Baugruppen eines elektrischen Schaltgerätes relativ zum Kapselungsgehäuse beabstandet positioniert, wobei ein Abbau der Potentialdifferenz längs eines Weges zwischen den Stützbereichen der Stützisolatoranordnung erfolgen kann. Entsprechend ist das elektrisch isolierende Material des Isolierkörpers einer elektrischen Beanspruchung ausgesetzt und ist darüber hinaus durch Umbruchkräfte belastet, die beispielsweise von der Gewichtskraft der Unterbrechereinheit des Leistungsschalters ausgehen können oder aber auch durch elektrodynamische Belastungen, beispielsweise in Folge von Kurzschlüssen entstehen können.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
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Die
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Stützisolatoranordnung, die
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2 zeigt einen Schnitt durch die aus der 1 bekannte Stützisolatoranordnung, die
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3 zeigt eine Verwendung der aus den 1 und 2 bekannten Stützisolatoranordnung innerhalb eines Kapselungsgehäuses.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Stützisolatoranordnung, welche sich koaxial zu einer Rotationsachse 1 erstreckt. Die Stützisolatoranordnung weist einen Isolierkörper 2 auf, der beispielsweise als Gießharzisolierkörper ausgeformt ist. Der Isolierkörper 2 weist eine rotationssymmetrische Formgebung auf, vorliegend in Form eines Hohlkegelstumpfes. Die Stützisolatoranordnung weist einen ersten Stützbereich 3 sowie einen zweiten Stützbereich 4 auf. Der erste Stützbereich 3 ist an einer ersten Stirnseite des Isolierkörpers 2 angeordnet. Der zweite Stützbereich 4 ist an einer zweiten Stirnseite des Isolierkörpers 2 angeordnet. Die beiden Stützbereiche 3, 4 sind entgegengesetzt zueinander gerichtet, wobei die beiden Stützbereiche 3, 4 im Wesentlichen kreisringförmige Oberflächen an dem Isolierkörper 2 ausbilden.
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Entsprechend der hohlkegelstumpfförmigen Gestalt des Isolierkörpers 2 weist der erste Stützbereich 3 einen geringeren Querschnitt auf, als der zweite Stützbereich 4, wobei die beiden Stützbereiche 3, 4 einander ähneln.
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In den ersten Stützbereich 3 ist ein erster Grundkörper 5 eines ersten Armaturkörpers eingesetzt. In den zweiten Stützbereich 4 des Isolierkörpers 2 ist ein zweiter Grundkörper 6 eines zweiten Armaturkörpers eingesetzt. Beide Grundkörper 5, 6 sind in den Isolierkörper 2 eingebettet und weisen die Struktur eines Vollringes auf. Die beiden Grundkörper 5, 6 sind Teil eines ersten sowie eines zweiten Armaturkörpers, wobei die Grundkörper 5, 6 jeweils mit angeformten Erhebungen in Form von Zylindern komplettiert sind, deren Zylinderachsen im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 1 ausgerichtet sind. Die Grundkörper 5, 6 sind mit ihren Ringachsen koaxial zur Rotationsachse 1 ausgerichtet.
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Beispielhaft wird die Ausgestaltung der angeformten Zylinder anhand des in der 1 in der Draufsicht erkennbaren ersten Stützbereiches 3 beschrieben. Der erste Grundkörper 5 mit seiner ringförmigen Struktur ist koaxial zur Rotationsachse 1 angeordnet. An den ersten Grundkörper 5 sind ein erster Zylinder 7 sowie ein zweiter Zylinder 8 angeformt. Die beiden Zylinder 7, 8 weisen jeweils Stirnflächen auf, welche die Form eines Segmente eines Kreisringes aufweisen. Dabei sind die Stirnflächen koaxial zu der Rotationsachse 1 ausgerichtet und wirken als innerhalb einer Hüllkontur eines Kreisringes angeordnete Stützflächen. So ist im ersten Stützbereich 3 der Stützisolatoranordnung ein erster Armaturkörper angeordnet, der eine erste sowie eine zweite Stützfläche aufweist, die unabhängig voneinander eine Oberfläche des Isolierkörpers 2 durchbrechen. Dabei ist an/in den beiden Stützflächen jeweils eine Stufe zu der sie umgebenden Oberfläche des Isolierkörpers 2 gegeben. Somit durchbrechen die Stützflächen nicht nur die Oberfläche des Isolierkörpers 2. Die Oberfläche des Isolierkörpers 2 wird von den Stützflächen sogar überragt.
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Die Zylinder 7, 8 mit ihren Stützflächen sind voneinander beabstandet angeordnet, so dass zwischen den Zylindern 7, 8 isolierstoffgefüllte Querstege verbleiben, welcher die beiden Stützflächen voneinander separiert, wobei die beiden Stützflächen gemeinsam innerhalb einer Hüllkontur eines Kreisringes liegen. Die Querstege sind im Wesentlichen radial, die kreisringförmige Hüllkontur der Stützflächen durchbrechend angeordnet.
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Der erste und der zweite Zylinder 7, 8 sind an ein und demselben ersten Grundkörper 5 fixiert, so dass die beiden Zylinder 7, 8 in ihrer Lage relativ zueinander festgelegt sind. Des Weiteren münden in den Stützflächen von erstem und zweitem Zylinder 7, 8 mehrere symmetrisch verteilte als Anschlagpunkte wirkende Gewindebohrungen. Die Gewindebohrungen erstrecken sich in die Zylinder sowie in den Grundkörper hinein, so dass hier eine Verschraubung der abzustützenden Baugruppen vorgenommen werden kann. Die Gewindebohrungen sind innerhalb des Armaturkörpers angeordnet und dielektrisch durch diesen geschirmt. Die Gewindebohrungen dienen als Anschlagpunkte, um eine Baugruppe an der Isolatoranordnung festzulegen.
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In analoger Weise ist die in der 1 verdeckte Stirnseite des Isolierkörpers 2 mit dem dort eingebetteten zweiten Armaturkörper ausgestaltet. Entsprechend dem vergrößerten Querschnitt des zweiten Stützbereiches 4 im Verhältnis zum ersten Stützbereich 3, ergeben sich größere Stützflächen am zweiten Grundkörper 6.
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Die 2 zeigt einen Schnitt durch die Rotationsachse 1, so dass der Querschnitt der Grundkörper 5, 6 erkennbar ist. Die ringförmigen Grundkörper 5, 6 weisen jeweils einen taillierten Querschnitt auf, wobei innen- und außenmantelseitig an den Grundkörpern 5, 6 gegengleich ausgerichtete in sich geschlossen umlaufende Nuten eingeformt sind. Damit wird die Oberfläche innerhalb der eingebetteten Abschnitte der Armaturkörper vergrößert, so dass die Armaturkörper innerhalb des Isolierkörpers 2 in verbesserter Art und Weise festgelegt sind. Zum Einbetten der Armaturkörper ist ein Umgießen der Armaturkörper mit dem Isoliermaterial des Isolierkörpers 2 im fluiden Zustand vorgesehen. Die Grundkörper sind vorteilhaft vollständig in den Isolierkörper 2 eingebettet. Die Zylinder 7, 8 der Armaturkörper ragen aus dem Isolierkörper heraus. Weiter ist in der 2 erkennbar, wie sich die Zylinder 7, 8 von dem ersten Grundkörper 5 erheben und eine Oberfläche des Isolierkörpers 2 durchbrechen. Es sind Stützflächen gebildet, die halbringförmige Strukturen aufweisen. Aufgrund der Lage der Schnittebene in der 2 sind in dem ersten Grundkörper 5 keine geschnittenen Gewindebohrungen erkennbar. Am zweiten Grundkörper 6 sind geschnittene Gewindebohrungen in den jeweiligen Zylindern dargestellt, welche die Stützflächen tragen und diese zu dem Isolierkörper 2 beabstanden. Die Gewindebohrungen erstrecken sich bis in den ringförmigen Grundkörper 6 hinein.
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Anhand der 3 wird die Verwendung einer erfindungsgemäßen Stützisolatoranordnung an einem elektrischen Schaltgerät näher beschrieben. Die 3 zeigt einen Schnitt durch ein elektrisches Schaltgerät, wobei das elektrische Schaltgerät eine Unterbrechereinheit 9 aufweist, welche im Innern eines Kapselungsgehäuses 10 angeordnet ist. Das Kapselungsgehäuse 10 ist vorliegend nur ausschnittsweise dargestellt, wobei das Kapselungsgehäuse 10 als Druckbehälter in Form eines metallischen Gehäuses ausgeformt ist. Das Innere des Kapselungsgehäuses 10 ist mit einem elektrisch isolierenden Gas, beispielsweise Schwefelhexafluorid, befüllt. Das Kapselungsgehäuse 10 kapselt das elektrisch isolierende Gas vorzugsweise hermetisch.
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Die Unterbrechereinheit 9 des elektrischen Schaltgerätes weist ein ortsfestes erstes Kontaktstück 11 sowie ein relativ zum ortsfesten ersten Kontaktstück 11 bewegliches zweites Kontaktstück 12 auf. Das ortsfeste erste Kontaktstück 11 ist bolzenförmig ausgeformt, wobei die Längsachse des bolzenförmig ersten Kontaktstückes 11 koaxial zu einer Rotationsachse 1 angeordnet ist. Das zweite Kontaktstück 12 ist hohlzylindrisch ausgeformt, so dass an seinem dem ersten Kontaktstück 11 zugewandten Ende eine Buchse geformt ist. Die Unterbrechereinheit weist ein Chassis 13 auf, innerhalb welchem das zweite Kontaktstück 12 längs einer Rotationsachse 1 der Unterbrechereinheit 9 verschiebbar ist. Das Chassis 13 ist winkelstarr an dem Kapselungsgehäuse 10 abgestützt und dient einer elektrischen Kontaktierung des zweiten Kontaktstückes 12. Zum winkelstarren Abstützen des Chassis 13 ist eine in den 1 und 2 gezeigte Stützisolatoranordnung 14 eingesetzt. Die Stützisolatoranordnung 14 ist mit ihrer Rotationsachse 1 koaxial zur Rotationsachse 1 der Unterbrechereinheit 9 gemäß der 3 ausgerichtet.
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Um eine lineare Bewegung auf das bewegbare zweite Kontaktstück 12 zu übertragen, ist eine Pleuelstange 15 an dem beweglichen zweiten Kontaktstück 12 angekoppelt. An dem von dem beweglichen Kontaktstück 12 abgewandten Ende der Pleuelstange 15 ist ein schwenkbarer Hebel 16 mit der Pleuelstange 15 verbunden, so dass eine Schwenkbewegung des Hebels 16 über die Pleuelstange 15 in eine lineare Bewegung des beweglichen zweiten Kontaktstückes 12 gewandelt werden kann.
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Die Pleuelstange 15 durchsetzt die Stützisolatoranordnung 14 zentrisch. Aufgrund der Ausgestaltung der Stützisolatoranordnung 14 mit einem Isolierkörper in Hohlkegelform ist die Möglichkeit gegeben, eine Auslenkung der Pleuelstange 15, welche von einem Überhub des Hebels 16 herrührt, innerhalb der Stützisolatoranordnung 14 zuzulassen, ohne dass die Pleuelstange 15 in unmittelbaren Kontakt mit dem Isolierkörper 2 der Stützisolatoranordnung 14 gelangt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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