DE102016110506A1

DE102016110506A1 - Isolator für flüssigkeitsgekühlte Elektrobauteile

Info

Publication number: DE102016110506A1
Application number: DE102016110506.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Müller
Original assignee: Dielektra GmbH
Current assignee: Von Roll Isola GmbH
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2017-12-07

Abstract

Ein Isolator für flüssigkeitsgekühlte Elektrobauteile, insbesondere für ölgekühlte Transformatoren, hat wenigstens einen Isolierkörper (11), der wenigstens einen Isolierstoffkern (12) und wenigstens einen den Isolierstoffkern (12) einhausenden Schutzmantel (13) aufweist. Der Isolierstoffkern (12) und der Schutzmantel (13) sind jeweils aus einem Fasermaterial verpresst, wobei das Fasermaterial des Isolierstoffkerns (12) zu dem des Schutzmantels (13) unterschiedlich ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Isolator für flüssigkeitsgekühlte Elektrobauteile, insbesondere für ölgekühlte Transformatoren, mit wenigstens einem Isolierkörper.
Bekannte Isolatoren sind vornehmlich aus miteinander verpressten Papier- oder Meta-Aramidfasern hergestellt und dienen der Vermeidung elektrischer Spannungsdurchschläge an Elektrogeräten durch Ausbildung einer möglichst hohen Durchschlagfestigkeit. Diese ist maßgeblich abhängig von der Materialstärke des Isolierkörpers. Dem Erreichen möglichst hoher Durchschlagfestigkeiten sind jedoch dahingehend Grenzen gesetzt, als dass eine Materialverstärkung der Isolierkörper mit einem verringerten Wärmeübergang und folglich mit Überhitzungsproblemen an den Elektrobauteilen einhergeht. Auch führt eine Verstärkung der Isolierkörper nachteilig zu einer Mehrbeanspruchung von Bauraum und damit zu Elektrogeräten mit vergrößerten Abmessungen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Isolator der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, dessen Materialstärke bei ausreichender Durchschlagfestigkeit maßgeblich herabgesetzt ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Isolator der eingangs genannten Gattung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Isolator zeichnet sich dadurch aus, dass der Isolierkörper wenigstens einen Isolierstoffkern und wenigstens einen den Isolierstoffkern einhausenden Schutzmantel aufweist. Der Schutzmantel dient dem Schutz des Isolierstoffkerns vor Erosionsverschleiß und Anhaftungen, so dass sich mit der Ausbildung des Schutzmantels die Möglichkeit erschließt, für den Isolierstoffkern ein Material mit hoher Durchschlagfestigkeit ungeachtet seiner Verschleißfestigkeit und Adhäsionsneigung auszuwählen. Materialien mit hohen Durchschlagfestigkeiten ermöglichen vorteilhaft die Ausbildung besonders dünnwandiger Isolierkörper, mit denen die baulichen Abmessungen reduziert sind und gleichzeitig auch der Wärmeübergang verbessert ist. Die mit dem Schutzmantel hergestellte Einhausung ist vorzugsweise nach Art einer Schutzhülle gänzlich geschlossen ausgebildet. In Abhängigkeit der dem Isolierkörper zukommenden Einbaulagen kann der Schutzmantel an erosiv unbeanspruchten Stellen durchaus auch Öffnungen haben oder unvollständig ausgebildet sein.
Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung sind der Isolierstoffkern und der Schutzmantel jeweils aus einem Fasermaterial verpresst, wobei das Fasermaterial des Isolierstoffkerns zu dem des Schutzmantels unterschiedlich ist. Für den erfindungsgemäßen Isolator bedeutsames Fasermaterial sind Kunstfasern, die sich insbesondere durch ihre Temperaturbeständigkeit, Durchschlagfestigkeit, erosive Verschleißfestigkeit und chemische Beständigkeit auszeichnen. Die Paarung unterschiedlicher Fasermaterialien innerhalb desselben Isolierkörpers ermöglicht vorteilhaft die Herstellung eines Isolators, dessen Materialstärke bei gleicher Durchschlagfestigkeit maßgeblich herabgesetzt ist.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist der Isolierstoffkern ein aus Para-Armidfasern verpresstes Formteil. Aus Para-Aramidfasern verpresste Formteile weisen bei hoher Temperaturbeständigkeit eine überaus hohe Durchschlagfestigkeit auf. Die bei Para-Aramidfasern vergleichsweise niedrige erosive Verschleißfestigkeit in Form von Faserbrüchen generiert hingegen keinen Nachteil, da mit dem den Isolierstoffkern einhausenden Schutzmantel ein erosiver Abtrag von gebrochenen Faserteilen, abtransportiert über den Kühlmittelstrom, zuverlässig verhindert ist.
Für den mechanischen Zusammenhalt des aus den Para-Aramidfasern verpressten Formteiles sind die Para-Aramidfasern des Isolierstoffkerns von wenigstens einem Bindemittel zusammengehalten. Als Bindemittel eignet sich insbesondere eine Aramidpulpe, deren Fibrillen die Para-Aramidfasern in ihrer zu dem Formteil verpressten Lage miteinander verhaken.
Die Ausbildung des Schutzmantels betreffend ist dieser vorzugsweise ein aus Meta-Aramidfasern verpresstes Formteil. Aus Meta-Aramidfasern verpresste Formteile weisen, verglichen mit Para-Aramidfasern, bei einer ebenfalls hohen Temperaturbeständigkeit eine weniger hohe Durchschlagfestigkeit auf. Dafür weisen die aus Meta-Aramidfasern verpressten Formteile die für einen wirkungsvollen Erosionsschutz unabdingbare Verschleißfestigkeit auf. Die bei Formteilen aus Meta-Aramidfasern vergleichsweise niedrige elektrische Durchschlagfestigkeit generiert bei dem erfindungsgemäßen Isolator ebenfalls keinen Nachteil, da die niedrige Durchschlagfestigkeit des Schutzmantels mit der höheren Durchschlagfestigkeit des vom Schutzmantel eingehausten Isolierstoffkerns kompensiert ist. Eine Ausbildung des Schutzmantels aus anderen zu einem Formteil verpressten Kunstfasern oder eine Ausbildung aus natürlichen Fasern, wie beispielsweise aus Papierfasern, liegt durchaus im Rahmen dieser Erfindung.
Für den mechanischen Zusammenhalt des aus den Meta-Aramidfasern verpressten Formteiles sind die Meta-Aramidfasern des Schutzmantels ebenfalls von wenigstens einem Bindemittel zusammengehalten. Als Bindemittel eignet sich hier insbesondere ein Aramid-Fibrid, dessen filmartige Teilchen die Meta-Aramidfasern in ihrer zu dem Formteil verpressten Lage miteinander verkleben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1 einen perspektivischen Halbschnitt eines erfindungsgemäßen Isolators in einem ersten Ausführungsbeispiel; und
2 einem perspektivischen Vollschnitt eines erfindungsgemäßen Isolators in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die 1 zeigt einen perspektivischen Halbschnitt eines erfindungsgemäßen Isolators für flüssigkeitsgekühlte Elektrobauteile in einem ersten Ausführungsbeispiel. Der zu einem drei viertel dargestellte Isolator bildet eine Bundbuchse aus und besteht aus einem Isolierkörper 1 mit einem Isolierstoffkern 2 sowie aus einem den Isolierstoffkern 2 einhausenden Schutzmantel 3. Während der Isolierstoffkern 2 ein aus Para-Aramidfasern 4 verpresstes Formteil ist, bildet der Schutzmantel 3 ein aus Meta-Aramidfasern 5 verpresstes Formteil aus. Der Schutzmantel 3 ist zu einer geschlossenen, die Oberfläche des Isolierstoffkerns 2 lückenlos bedeckenden Hülle ausgebildet.
2 zeigt einen perspektivischen Vollschnitt eines erfindungsgemäßen Isolators für flüssigkeitsgekühlte Elektrobauteile in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der zu einer Hälfte dargestellte Isolator weist eine zu einem Radkranzsegment gekrümmte Abdeckschiene 6 mit an ihren freien Enden 7 ausgebildeten Klemmschlitzen 8 auf. Außerdem weist der Isolator eine in der Abdeckschiene 6 ausgebildete und von einem Kragen 9 umrandete Durchlassöffnung 10 auf. Die Abdeckschiene 6 und der Kragen 9 bilden gemeinsam einen Isolierkörper 11 aus, der aus einem Isolierstoffkern 12 sowie einem den Isolierstoffkern 12 einhausenden Schutzmantel 13 besteht. Während der Isolierstoffkern 12 ein aus Para-Aramidfasern 4 verpresstes Formteil ist, bildet der Schutzmantel 13 ein aus Meta-Aramidfasern 5 verpresstes Formteil aus. Der Schutzmantel 13 ist zu einer geschlossenen, die Oberfläche des Isolierstoffkerns 12 lückenlos bedeckenden Hülle ausgebildet.
Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.

Claims

Isolator für flüssigkeitsgekühlte Elektrobauteile, insbesondere für ölgekühlte Transformatoren, mit wenigstens einem Isolierkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (1, 11) wenigstens einen Isolierstoffkern (2, 12) und wenigstens einen den Isolierstoffkern (2, 12) einhausenden Schutzmantel (3, 13) aufweist.
Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierstoffkern (2, 12) und der Schutzmantel (3, 13) jeweils aus einem Fasermaterial verpresst sind, und dass das Fasermaterial des Isolierstoffkerns (2, 12) zu dem des Schutzmantels (3, 13) unterschiedlich ist.
Isolator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierstoffkern (2, 12) ein aus Para-Aramidfasern (4) verpresstes Formteil ist.
Isolator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Para-Aramidfasern (4) des Isolierstoffkerns (2, 12) von wenigstens einem Bindemittel zusammengehalten sind.
Isolator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel der Para-Aramidfasern (4) eine Aramidpulpe ist.
Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmantel (3, 13) ein aus Meta-Aramidfasern (5) verpresstes Formteil ist.
Isolator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Meta-Aramidfasern (5) des Schutzmantels (3, 13) von wenigstens einem Bindemittel zusammengehalten sind.
Isolator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel der Meta-Aramidfasern (5) wenigstens ein Aramid-Fibrid ist.