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Die Erfindung geht aus von einer Elektrodenanordnung für eine Leitung einer Elektroenergieübertragungseinrichtung aufweisend einen rohrförmigen ersten Elektrodenkörper und einen rohrförmigen zweiten Elektrodenkörper, welche einander überlappend relativ zueinander teleskopierbar sind.
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Aus der gattungsbildenden Offenlegungsschrift
DE 10 2010 063 979 A1 geht eine Elektrodenanordnung hervor, welche einen ersten Elektrodenkörper aufweist, der einen zweiten Elektrodenkörper überlappt. Die beiden Elektrodenkörper sind zueinander teleskopierbar angeordnet. Dabei dient der zweite Elektrodenkörper einer Überbrückung eines Stoßes zwischen einem ersten Elektrodenkörper und einem gleichartig dimensionierten weiteren Elektrodenkörper. Dadurch wird zwar eine dielektrisch stabile Elektrodenanordnung geschaffen, jedoch ist eine Vielzahl von Barrieren notwendig, um eine verlässliche elektrische Isolation sicherzustellen. Weiter wird der innerhalb der Elektrodenanordnung zur Verfügung stehende Raum für die Leitungsführung im Bereich des Stoßes durch den zweien Elektrodenkörper im Querschnitt reduziert.
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Beim Einsatz der bekannten Elektrodenanordnung im Höchstspannungsbereich ergeben sich große Aufwendungen, um die dielektrische Stabilität sicherzustellen. Insbesondere wird der benötigte Bauraum überproportional vergrößert.
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Aus dem Dokument
DE 10 2006 008 922 A1 sowie dem Dokument
DE 10 2011 008 461 A1 geht jeweils eine Elektroanordnung für eine Leitung hervor, wobei Elektrodenkörper von Barrieren umgeben sind. Aus der
WO 2013 / 110 548 A1 geht eine Abschirmeinrichtung für ein Verbindungselement hervor. Dort sind Ringelemente vorgesehen, welche jeweils um 90° nach innen gebogen sind, so dass jeweils ein Endabschnitt einer Elektrode von unten bzw. von oben isoliert ist. Dem Dokument
CH 514 923 A ist ein Ringkernstromwandler mit isolierstoffgedichteten Kapselungsrohren entnehmbar. Dem Dokument
DE 25 49 018 C3 ist eine Durchführung entnehmbar, deren metallene Endflansche federkraftbelastet aneinander gezogen werden.
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Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Elektrodenanordnung anzugeben, welche bei hoher dielektrischer Verlässlichkeit bauraumsparend ausgestaltet ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Elektrodenanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass ein zwischen erstem Elektrodenkörper und zweitem Elektrodenkörper angeordneter Teleskopierspalt durch eine elektrisch isolierende erste Manschette dielektrisch stabilisiert ist und eine elektrisch isolierende zweite Manschette die erste Manschette unter Freilassung eines Spaltes umgreift, wobei stirnseitig eine elektrisch isolierende Barriere in den Spalt hineinragt und die Manschetten jeweils eine Schulter aufweisen, welche stufend einen Übergang zwischen einem durchmessergrößeren zu einem durchmesserkleineren hohlzylindrischen Abschnitt der jeweiligen Manschetten bewirkt.
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Eine Elektrodenanordnung dient einer elektrischen Schirmung einer elektrischen Leitung. Eine Leitung kann beispielsweise durch einen elektrischen Leiter (Phasenleiter), insbesondere einen flexibel verformbaren elektrischen Leiter realisiert sein. Die Elektrodenanordnung kann dabei die Leitung zumindest teilweise schirmen, so dass eine homogenisierende Wirkung auf von der Leitung ausgehende elektrische Felder erzielt wird. Vorzugsweise kann im Innern der rohrförmigen Elektrodenkörper die Leitung, beispielsweise in Form eines flexibel verformbaren Phasenleiters angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine leichtgängige Teleskopierbarkeit des ersten sowie des zweiten Elektrodenkörpers sichergestellt werden soll. In diesem Falle können beispielsweise mittels der Elektrodenanordnung Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden. Weiterhin kann die Elektrodenanordnung auch dazu dienen, thermisch bedingte Längenänderungen auszugleichen und Kräfte zu entspannen. Ein rohrförmiger Elektrodenkörper kann bevorzugt zumindest eine elektrisch leitende Schicht aufweisen. Mittels der elektrisch leitenden Schicht kann eine Feldbeeinflussung erfolgen. Die elektrisch leitende Schicht weist dabei bevorzugt das gleiche elektrische Potential auf, wie die durch die Elektrodenanordnung dielektrisch zu stabilisierende Leitung. Beispielsweise können als elektrisch leitende Schicht metallische Rohre Verwendung finden, welche beispielsweise die Funktion eines Tragrohres übernehmen. Ein Elektrodenkörper kann beispielsweise auch mit einer elektrisch isolierenden Schicht ausgestattet sein. Diese elektrisch isolierende Schicht kann beispielsweise mantelseitig, insbesondere außenmantelseitig, auf einen rohrförmigen Tragkörper aufgebracht sein.
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Bei einem teleskopierbaren Überlappen der Elektrodenkörper bildet sich zwischen erstem Elektrodenkörper und zweitem Elektrodenkörper ein Teleskopierspalt. Dieser Teleskopierspalt sollte bevorzugt derart ausgebildet sein, dass eine Berührung der Elektrodenkörper nahezu möglich erscheint. Jedoch sollte zwischen den Elektrodenkörpern ein Teleskopierspalt verbleiben, welcher von einem Fluid durchströmbar ist. Der Teleskopierspalt kann beispielsweise ringspaltförmig ausgebildet sein. Eine Verwendung von hohlzylindrischen Elektrodenkörpern mit bevorzugt kreisringförmigen Querschnitten kann vorteilhaft vorgesehen sein. Dabei kann die Wandungsstärke der Elektrodenkörper in ihrem Verlauf durchaus variieren. Eine Variation kann beispielsweise durch eine variierende Dicke einer elektrisch isolierenden Schicht vorgenommen werden. Durch die Verwendung einer elektrisch isolierenden Manschette kann der Isolierspalt dielektrisch stabilisiert werden, da einem Durchschlagen, beispielsweise in Folge von Teilentladungen oder Feldüberhöhungen, entgegengewirkt ist. Die Manschette kann als elektrisch isolierende Barriere dienen. Vorteilhaft ist der Teleskopierspalt von der Manschette umgriffen. Für die Manschette sind beispielsweise zellulosebasierte Materialien einsetzbar, wobei bevorzugt eine aus Holzfaser geformte Manschette zum Einsatz kommt. Insbesondere bei einer Nutzung eines elektrisch isolierenden Fluides in Form einer Flüssigkeit können zellulosehaltige Isolationsmaterialien die elektrisch isolierende Flüssigkeit vorteilhaft aufnehmen. So kann die Isolationsfestigkeit der Manschette zusätzlich verbessert werden. Die Manschette schützt weiterhin einen Eintauchbereich am zweiten Elektrodenkörper, welcher wechselweise einer Überdeckung durch bzw. Freigabe von dem ersten Elektrodenkörper bei einer Relativbewegung der beiden Elektrodenkörper zueinander ausgesetzt ist. Insbesondere bei einer Bewegung, d. h. bei einer Dynamik der Elektrodenanordnung kann die Manschette vor einer Überbelastung des Teleskopierspaltes schützen. Die Manschette sollte dabei derart bemessen sein, dass diese einerseits eine Abdeckung der teleskopierenden Abschnitte zwischen dem ersten sowie dem zweiten Elektrodenkörper ermöglicht, jedoch sollte die Manschette nicht die Funktion einer Abstreifeinrichtung übernehmen, d. h. auch bei einer Bewegung bzw. in Ruhelage der Elektrodenkörper zueinander verbleibt zwischen der Manschette und dem zweiten Rohrkörper ein Spalt, welcher fluiddurchströmt ist. Mittels der Manschette wird eine Überdeckung/Überbrückung vom ersten Elektrodenkörper und zweiten Elektrodenkörper bewirkt. Dabei verspringt die Manschette von dem ersten Elektrodenkörper zu dem zweiten Elektrodenkörper. Die Manschette kann als Übergangsmuffe fungieren, welche z. B. hohlzylindrische Abschnitte mit abweichenden Querschnitten aufweist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die erste Manschette eine Abschrankung in Form einer Schulter vor einer Stirnseite des ersten Elektrodenkörpers bildet.
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Durch eine Abschrankung wird eine mechanische Barriere an dem ersten Elektrodenkörper gebildet. Insbesondere eine Stirnseite des ersten Elektrodenkörpers kann von der ersten Manschette zumindest teilweise überdeckt sein, so dass zusätzlich vor einer dielektrisch geeigneten Ausbildung einer Stirnseite des rohrförmigen ersten Elektrodenkörpers eine elektrisch isolierende Barriere aufgespannt ist. Der erste Elektrodenkörper kann an seinem stirnseitigen Ende eine Verdickung aufweisen, um einer stirnseitigen Feldstärkeüberhöhung entgegenzuwirken. Beispielsweise kann ein Tragrohr, beispielsweise ein metallisches Tragrohr, stirnseitig eine verstärkte Wandung aufweisen, wodurch eine stirnseitige Rundung des ersten Elektrodenkörpers unterstützt wird. Bevorzugt kann so die Stirnseite kreisringförmig mit einer toroidartigen Wölbung ausgeformt sein. Zusätzlich zu einer Überdeckung mit der ersten Manschette kann die Stirnseite des ersten Elektrodenkörpers auch stirnseitig von einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt sein. Die erste Manschette kann auf der elektrisch isolierenden Schicht aufsitzen. Diese elektrisch isolierende Schicht erstreckt sich bevorzugt im Bereich der Stirnseite des ersten Elektrodenkörpers von einer Außenmantelfläche über die Stirnfläche in die Innenmantelfläche eines rohrförmigen ersten Elektrodenkörpers hinein. Bevorzugt kann dabei der erste Elektrodenkörper den zweiten Elektrodenkörper umgreifen (zweiter Elektrodenkörper taucht in ersten Elektrodenkörper ein), so dass zwischen der Außenmantelfläche des zweiten Elektrodenkörpers sowie der Innenmantelfläche des ersten Elektrodenkörpers der Teleskopierspalt angeordnet ist.
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Die Verwendung einer Schulter vor der Stirnseite des ersten Elektrodenkörpers weist den Vorteil auf, dass dem Verlauf des ersten Elektrodenkörper an seiner Stirnseite, an welcher die erste Manschette angeordnet ist, durch die erste Manschette gefolgt werden kann. Die erste Manschette weist in ihrem axialen Verlauf eine Verjüngung auf, um einen Übergang zwischen erstem Elektrodenkörper und zweiten Elektrodenkörper zu bewirken. Die erste Manschette weist eine Stufung auf, wobei an der Stufung eine Schulter gebildet ist, deren Schulterinnenkante sich der Stirnseite des ersten Elektrodenkörpers entgegenreckt. Die erste Manschette weist einen ersten Durchmesser sowie einen zweiten Durchmesser auf, wobei der erste Durchmesser gegenüber dem zweiten Durchmesser vergrößert ausgebildet ist. Ein Übergang vom ersten zum zweiten Durchmesser ist durch eine entsprechende Schulter bzw. Stufe im axialen Verlauf der ersten Manschette ausgebildet.
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Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass die erste Manschette ein auf dem ersten Elektrodenkörper aufsitzendes Passstück ist.
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Eine Ausbildung der Manschette als Passstück ermöglicht es, die Manschette separat von den Elektrodenkörpern zu formen und die Manschette als Passstück auf den ersten Elektrodenkörper aufzusetzen. Beispielsweise kann ein Innenquerschnitt der ersten Manschette einem Außenquerschnitt des ersten Elektrodenkörpers entsprechen, so dass ein formkomplementäres Aufsitzen der ersten Manschette auf dem ersten Elektrodenkörper erfolgen kann. Die Manschette kann beispielsweise spielfrei auf den ersten Elektrodenkörper aufgepasst werden. Je nach zu erwartender mechanischer Belastung kann eine Übergangspassung oder eine Presspassung gewählt werden, um einen stabilen Verbund zwischen erster Manschette und erstem Elektrodenkörper zu erzielen. Durch die Verwendung eines Passstückes ist ein modularer Aufbau einer Elektrodenanordnung unterstützt, da bedarfsweise verschiedenartige Manschetten in Länge, Wandstärke, Schulterausbildung, usw. vorgehalten werden können, welche je nach Ausführungsvariante der Elektrodenanordnung dem ersten Elektrodenkörper zugeordnet werden können. Insbesondere bei einer Ausführung der ersten Manschette in Pressspan kann kostengünstig eine diskrete Ausformung der ersten Manschette vorgenommen werden.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die erste Manschette bündig mit dem ersten Elektrodenkörper verbunden ist.
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Ein bündiger Verbund zwischen erster Manschette und erstem Elektrodenkörper führt zu einem Fügespalt zwischen demselben, welcher in einem Idealfall gegen Null tendiert. Je nach Materialpaarung von erstem Elektrodenkörper und der ersten Manschette können unterschiedliche Reibverhältnisse zwischen erster Manschette und erstem Elektrodenkörper eingestellt werden. Dementsprechend kann die Passung zwischen Manschette und Elektrodenkörper unterschiedlich gewählt werden. Manschette und Elektrodenkörper sollen nahezu fügespaltfrei bündig miteinander verbunden sein, wobei die erste Manschette bevorzugt spielfrei auf dem ersten Elektrodenkörper aufsitzt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die erste Manschette zum zweiten Elektrodenkörper beabstandet angeordnet ist, insbesondere unter insbesondere fluchtender Fortführung des Teleskopierspaltes.
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Durch eine Bebstandung von zweitem Elektrodenkörper und erster Manschette ist zwischen erster Manschette und zweitem Elektrodenkörper ein Kanal gebildet, welcher von einem Fluid durchtströmbar ist. Bevorzugt kann der Kanal, welcher sich zwischen erster Manschette und zweitem Elektrodenkörper befindet, den Querschnitt des Teleskopierspaltes zwischen erstem und zweitem Elektrodenkörper fortführen (verlängern). Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Querschnitt des Teleskopierspalts von dem Kanal zwischen erster Manschette und zweitem Elektrodenkörper im Wesentlichen aufgenommen und fluchtend fortgeführt wird. Dadurch kann eine stirnseitige Abschrankung des ersten Elektrodenkörpers durch die erste Manschette vorgenommen werden. Weiterhin kann mittels der ersten Manschette der zum Ineinanderschieben vorgesehene Bereich zwischen den beiden Elektrodenkörpern, insbesondere am zweiten Elektrodenkörper, ebenfalls von der Manschette außenmantelseitig umgriffen bzw. überdeckt sein. Dies fördert die Stabilität an der Elektrodenanordnung, da eine elektrisch isolierende Barriere gebildet ist, welche einem Ausbilden von Entladungskanälen durch ein Fluid hindurch entgegenwirkt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest einer der Elektrodenkörper, insbesondere der erste Elektrodenkörper und der zweite Elektrodenkörper, eine elektrisch isolierende Schicht aufweist.
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Zumindest einer der Elektrodenkörper, insbesondere der erste sowie der zweite Elektrodenkörper können eine elektrisch isolierende Schicht aufweisen. Diese elektrisch isolierende Schicht kann beispielsweise insbesondere außenmantelseitig an einem zylindrischen, insbesondere hohlzylindrischen Elektrodenkörper angeordnet sein. Diese elektrisch isolierende Schicht kann sich jedoch auch stirnseitig bzw. innenmantelseitig an einem Elektrodenkörper fortsetzen. Insbesondere im Teleskopierbereich zwischen dem ersten sowie dem zweiten Elektrodenkörper kann ein Mündungsbereich eines Teleskopierspaltes innenmantelseitig sowie außenmantelseitig von einer elektrisch isolierenden Schicht begrenzt sein. Beispielsweise kann die elektrisch isolierende Schicht im Verlauf eines rohrförmigen Elektrodenkörpers in der Dicke variieren. Beispielsweise kann der Abschnitt, in welchem ein Überlappen bzw. Teleskopieren der beiden Elektrodenkörper erfolgt, mit einer Wandungsreduktion einer elektrisch isolierenden Schicht versehen sein. Insbesondere der zweite Elektrodenkörper, d. h. der Elektrodenkörper, welcher unter Freilassung eines Kanals von der ersten Manschette umgriffen ist, kann im Bereich seines Eintauchens eine Querschnittsreduktion der elektrisch isolierenden Schicht aufweisen. Eine so gebildete Querschnittsverringerung kann genutzt werden, um einen Aufnahmeraum für einen Abschnitt der ersten Manschette zur Verfügung zu stellen. Bevorzugt kann in einem querschnittsreduzierten Abschnitt der elektrisch isolierenden Schicht die erste Manschette derart hineinragen, dass deren Außenmantelfläche fluchtend zur Außenmantelfläche eines verdickten Abschnittes einer elektrisch isolierenden Schicht am Elektrodenkörper angeordnet ist.
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Auf eine Anordnung einer elektrisch isolierenden Schicht kann beispielsweise in einem stabil geschirmten Raum verzichtet werden. Beispielsweise können bei einem Ineinanderragen der beiden Elektrodenkörper zueinander innerhalb eines dielektrisch geschützten Abschnittes verbleibende Bereiche insbesondere des zweiten Elektrodenkörpers von einer elektrisch isolierenden Schicht freigehalten sein. Diese Abschnitte können beispielsweise dazu dienen, um eine Potentialübertragung vom ersten Elektrodenkörper zum zweiten Elektrodenkörper vorzunehmen oder Anschläge zur mechanischen Stabilisierung auszubilden.
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Als elektrisch isolierende Schicht eignen sich insbesondere zellulosehaltige Isolierstoffe. Beispielsweise können Papierwerkstoffe genutzt werden, um eine elektrisch isolierende Schicht an einem Elektrodenkörper auszuformen. Beispielsweise kann durch ein Wickeln von Bändern aus Papier eine gezielte Ausrichtung von Zellulosefasern erzeugt werden, wodurch eine hohe Isolationsfestigkeit bei geringer Materialstärke erzielt werden kann. Alternativ kann eine elektrisch isolierende Schicht aus Pressspan geformt werden.
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Eine zweite Manschette umgreift die erste Manschette unter Freilassung eines Spaltes.
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Die erste Manschette wird von einer zweiten Manschette umgriffen. Die erste Manschette sowie die zweite Manschette können einander ähnelnd ausgebildet sein. Beide Manschetten weisen eine Schulter auf, welche stufend einen Übergang einem durchmessergrößeren zu einem durchmesserkleineren Abschnitt der jeweiligen Manschette bewirken. Die beiden Manschetten können aus ähnlichen elektrisch isolierenden Materialien gebildet sein. Insbesondere bei einer rotationssymmetrischen Ausgestaltung der Elektrodenanordnung können erste sowie zweite Manschette koaxial zueinander ausgerichtet sein. Die Schultern sind in Achsrichtung versetzt zueinander angeordnet, so dass zwischen den beiden Manschetten ein Spalt, insbesondere auch im Bereich der Schultern gebildet ist. In den Spalt können bedarfsweise weitere Einbauten hineinragen. So ragt beispielsweise eine elektrisch isolierende Barriere stirnseitig in einen zwischen den Manschetten gebildeten Spalt hinein. Dadurch kann eine Überlappung gebildet werden, welche auch bei einer Relativbewegbarkeit der Elektrodenkörper zueinander eine ausreichende Barrierewirkung im Umfeld der Elektrodenkörper sicherstellt. Die Anzahl der einander umgreifenden Manschetten kann variieren.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die zweite Manschette von einer den ersten Elektrodenkörper und/oder den zweiten Elektrodenkörper umgebenden elektrisch isolierenden Barriere gestützt ist.
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Die zweite Manschette kann sich bevorzugt an einer Barriere abstützen, welche den ersten und/oder den zweiten Elektrodenkörper umgibt. Dadurch kann in einfacher Weise eine Distanzierung von erster und zweiter Manschette zueinander sichergestellt werden. Bevorzugt können die erste sowie die zweite Manschette relativ zueinander ortsfest positioniert sein, so dass ein zwischen den beiden Manschetten gebildeter Spalt dauerhaft in seiner Dimension erhalten bleibt und der Aufnahme bzw. einem Hineinragen von Barrieren dienen kann.
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Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass die zweite Manschette die erste Manschette zumindest an einer Stirnseite überragt.
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Die zweite Manschette kann die erste Manschette zumindest an einer Stirnseite überragen. Bevorzugt kann die axiale Erstreckung der zweiten Manschette größer sein als die axiale Erstreckung der ersten Manschette. Dabei kann die Relativlage von erster und zweiter Manschette vorteilhaft derart gewählt sein, dass sowohl in radialer als auch in axialer Richtung die erste Manschette von der zweiten Manschette überdeckt wird. Dadurch ist eine Möglichkeit gegeben, mit einer vergleichsweise kurzbauenden ersten Manschette einen Teleskopierspalt zwischen den beiden Elektrodenkörpern vorteilhaft zu beeinflussen und dabei den Teleskopierspalt möglichst eng auszubilden. Die zweite Manschette bildet eine Begrenzung außerhalb der ersten Manschette, um ein Einkoppeln der zweiten Manschette in ein Barrierensystem, welches zumindest einen der beiden Elektrodenkörper umgibt, vorzunehmen. Ein Barrierensystem weist dabei bevorzugt eine Vielzahl von beabstandeten zueinander angeordneten elektrisch isolierenden Barrieren auf. Mittels der zweiten Manschette kann eine Überbrückung einer Stoßstelle zwischen Barrieren vorgesehen sein, indem die zweite Manschette einseitig, insbesondere beidseitig jeweils stirnseitig zwischen Barrieren ragt.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zumindest eine der Manschetten eine im Wesentlichen gleichbleibende Wandungsstärke, insbesondere im Bereich einer Schulter aufweist.
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Eine gleichbleibende Wandungsstärke einer Manschette ermöglicht eine Herstellung von isoliermaterialarmen, leichtbauenden Manschetten. Eine annähernd gleichbleibende Wandungsstärke kann beispielsweise realisiert werden, indem die Manschette beispielsweise nach Art eines hohlzylindrischen Reduzierstückes einen Übergang von einem durchmessergrößeren Querschnitt auf einen durchmesserkleineren Querschnitt ermöglicht. Der Übergang sollte dabei bevorzugt stufenartig erfolgen. Dabei weist der Bereich der Stufe eine bevorzugt annähernd gleichbleibende Wandungsstärke (insbesondere in Bezug auf hohlzylindrische Wandungsabschnitte der Manschette) auf. Durch die im Wesentlichen gleichartige Wandungsstärke lassen sich vereinfachte Fertigungsverfahren anwenden, um der Manschette eine bestimmte Form zu geben. Insbesondere kann bei einer gleichbleibenden Wandungsstärke bei einer Verwendung von zellulosehaltigen Isolierstoffen eine bevorzugte Faserrichtung in der Wandung angestrebt werden, wodurch die elektrische Isolationsfestigkeit der Manschette positiv beeinflusst wird. Besonders vorteilhaft kann ein „Verzahnen“ von Fasern vorgesehen sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest eine der Manschetten in einen Spalt zwischen elektrisch isolierenden Barrieren hineinragt.
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Die Elektrodenkörper können zur Erhöhung einer elektrischen Isolationsfestigkeit von elektrisch isolierenden Barrieren umgeben sein. Die Barrieren sind dabei bevorzugt beabstandet zueinander angeordnet und umgreifen zumindest einen Elektrodenkörper bevorzugt vollständig. Die Barrieren können dabei derart zueinander beabstandet angeordnet sein, dass zwischen ihnen jeweils ein fluidbefüllter Spalt verbleibt. In ihrem Verlauf können die Barrieren eine Unterbrechung aufweisen bzw. aneinander stoßen, so dass stirnseitig ein Zugang zu einem zwischen Barrieren gebildeten Spalt gegeben ist. In einen Spalt kann beispielsweise eine der Manschetten, insbesondere in axialer Richtung, hineinragen. Ein derartiger Spalt kann beispielsweise stirnseitig zwischen mehreren Barrieren angeordnet sein und in Form eines Ringspaltes ausgeführt sein, in welchen die Manschette hineinragt. Die den Spalt begrenzenden Barrieren können dabei relativ zu dem Abschnitt der Manschette bewegbar sein, welcher in den Spalt hineinragt.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die zweite Manschette von einer elektrisch isolierenden Barriere umgeben ist, welche stirnseitig im Wesentlichen korrespondierend zur zweiten Manschette endet.
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Die zweite Manschette kann außenmantelseitig von einer elektrisch isolierenden Barriere umgeben sein. Die zweite Manschette kann relativ zu der umgebenden Barriere ortsfest angeordnet sein, wobei das freie Ende der Barriere bündig mit einem freien stirnseitigen Ende der zweiten Manschette abschließt. Dadurch ist zwischen der zweiten Manschette außenmantelseitig sowie der elektrisch isolierenden Barriere innenmantelseitig ein Bereich gegeben, in welchen zumindest eine weitere Barriere hineinragen kann, welche relativ zur zweiten Manschette bzw. relativ zur ersten Manschette bzw. relativ zur elektrisch isolierenden Barriere, welche die zweite Manschette umgibt, bewegbar angeordnet ist.
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Relativ zueinander bewegbare Barrieren bzw. Manschetten sind ineinander gefächert. Dadurch wird an einer Stoßstelle mehrerer radial zueinander angeordneter Barrieren ein meandrierendes Überlappen bzw. Eintauchen von Barrieren bzw. zwischen den Barrieren angeordneter Manschetten erzeugt, wodurch die Isolationsfestigkeit des Barrierensystems auch im Bereich einer relativen Verschiebbarkeit der Elektroden zueinander gewährleistet ist.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Anwendungsbereich für eine erfindungsgemäße Elektrodenanordnung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Elektroenergieübertragungseinrichtung aufweisend eine elektrische Wicklung sowie eine Leitung zur Kontaktierung der elektrischen Wicklung derart ausgebildet ist, dass die Leitung durch eine Elektrodenanordnung nach einer der vorstehenden Ausführungsvarianten geschirmt ist.
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Eine Elektroenergieübertragungseinrichtung dient einem Übertragen elektrischer Leistung. Dazu wird elektrische Energie in Form eines elektrischen Stromes durch eine Leitung getrieben. Ein Treiben erfolgt durch eine elektrische Potentialdifferenz. Eine Elektroenergieübertragungseinrichtung mit einer elektrischen Wicklung ist beispielsweise eine Drosselspule oder ein Transformator mit mehreren Wicklungen, welche aufgrund ihrer Induktivität einer Beeinflussung einer elektrischen Spannung dient. Zur Einbindung der elektrischen Wicklung in ein Elektroenergieübertragungssystem wird eine Leitung verwendet, welche die elektrische Wicklung kontaktiert. Die Leitung ist beispielsweise Teil einer Ausleitung eines Transformators oder einer Drossel, wobei der Transformator beispielweise einen Transformatorenkessel aufweist, in dessen Inneren ein elektrisch isolierendes Fluid angeordnet ist. Das elektrisch isolierende Fluid liegt beispielsweise in flüssiger Form oder in Gasform vor. Bevorzugt kann als flüssiges Isoliermedium ein Isolieröl oder ein Isolierester eingesetzt werden. Innerhalb des Transformatorenkessels ist die elektrische Wicklung angeordnet, welche von dem elektrisch isolierenden Fluid bevorzugt vollständig umspült ist. Mittels der Leitung ist die im Innern des Transformatorenkessels befindliche elektrische Wicklung elektrisch kontaktierbar. Dazu erstreckt sich die Leitung von der elektrischen Wicklung durch das elektrisch isolierende Fluid im Innern des Transformatorenkessels bis zu einer Wandung des Transformatorenkessels, wobei die Leitung die Wandung des Transformatorenkessels passiert. Zum Hindurchführen der Leitung durch den Transformatorenkessel können beispielsweise sogenannte Durchführungen verwendet werden, welche einer dielektrisch stabilen und fluiddichten Hindurchführung der Leitung durch eine Wandung des Transformatorenkessels dient. Entsprechend dichtet die Durchführung das Innere des Transformatorenkessels vor dem Äußeren des Transformatorenkessels ab, so dass das elektrisch isolierenden Fluid aus dem Innern des Transformatorenkessels nicht über die Durchführung nach außen treten kann. Bevorzugt sind dazu Freiluftdurchführungen einzusetzen, mittels welcher eine Einbindung eines Transformators in ein Freileitungssystem vorgenommen werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann dabei vorsehen, dass die Elektrodenanordnung zwischen einer ersten Wicklung und einer zweiten Wicklung angeordnet ist.
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Eine Elektroenergieübertragungseinrichtung kann der Übertragung von elektrischer Energie unter Nutzung einer Wicklung dienen. Mit zunehmenden Übertragungsleistungen ist die Leistungsfähigkeit einer einzelnen Wicklung eines Spannungssystems erschöpft. Um nunmehr die Übertragungsleistung der Elektroenergieübertragungseinrichtung zu erhöhen, kann eine zweite Wicklung, gegebenenfalls noch eine weitere Wicklung etc., elektrisch parallel zur ersten Wicklung geschaltet werden kann. Dadurch wird die zu übertragende Leistung auf mehrere Wicklungen verteilt, wodurch beispielsweise ein modularer Aufbau eines Transformators ermöglicht wird. Zur Parallelschaltung der beiden Wicklungen kann eine Leitung dienen, welche die beiden Wicklungen miteinander elektrisch kontaktiert. Die Elektrodenanordnung kann dabei in einem Zweig der Parallelschaltung angeordnet sein. Hier werden die Vorteile einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung besonders wirksam, da insbesondere bei masseintensiven Wicklungen eine Fertigungstoleranz zu verzeichnen ist, welche durch eine erfindungsgemäße Elektrodenanordnung dielektrisch stabil ausgeglichen werden kann.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigt die
- 1 einen Transformator schematisch im Schnitt sowie die
- 2 einen Schnitt durch eine Elektrodenanordnung.
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Die 1 zeigt einen Schnitt durch eine Elektroenergieübertragungseinrichtung in Form eines Transformators. Der Transformator weist einen Transformatorenkessel 1 auf. Der Transformatorenkessel 1 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Stahl gebildet und führt Erdpotential. Das Innere des Transformatorenkessels 1 ist mit einem elektrisch isolierenden Fluid, hier einer Flüssigkeit wie Isolieröl oder Isolierester, befüllt. Von dem elektrisch isolierenden Fluid umspült sind im Innern des Transformatorenkessels 1 primärseitig eine erste Wicklung 2 sowie eine zweite Wicklung 3 angeordnet. Die beiden Wicklungen 2, 3 sind dabei im Wesentlichen gleich. Die erste Wicklung 2 sowie die zweite Wicklung 3 sind elektrisch parallel verschaltet, um die Übertragungsleistung des Transformators zu erhöhen und dabei die Baugröße nicht überproportional zu vergrößern. Sekundärseitig können jeweils mehrere Sekundärwicklungen 2', 2'', 3', 3'' vorgesehen sein, um verschieden Spannungen abgeben zu können.
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Um eine primärseitige Kontaktierung der ersten Wicklung 2 sowie der zweiten Wicklung 3 vorzunehmen, sind Ausleitungen 4, 5 im Innern des Transformatorenkessels 1 angeordnet. Die Ausleitungen 4, 5 dienen einer Parallelschaltung von erster Wicklung 2 sowie zweiter Wicklung 3. Die Ausleitungen 4, 5 ihrerseits sind über eine Kontaktierungsanordnung 6, 7 mit Durchführungen 8a, 9a verbunden. Die Durchführungen 8a, 9a sitzen auf Stutzen am Transformatorenkessel 1 auf und begrenzen das Innere des Transformatorenkessels 1. Eine jeweils im Innern der Ausleitungen 4, 5 angeordnete Leitung passiert elektrisch isoliert und gedichtet eine Wandung des Transformatorenkessels 1 und kann außerhalb des Transformatorenkessels 1 an eine freiluftisolierte Übertragungsleitung angeschlossen werden.
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Bei den Wicklungen 2, 3 handelt es sich um masseintensive Anordnungen, welche elektrisch isoliert innerhalb des Transformatorenkessels 1 angeordnet sind. Um die Ausleitungen 4, 5 an Fertigungstoleranzen der Wicklungen 2, 3 anpassen zu können, sind zwischen der ersten Wicklung 2 sowie der zweiten Wicklung 3 in den beiden Ausleitungen 4, 5 jeweils Elektrodenanordnungen 8 angeordnet. Die Elektrodenanordnungen 8 sind in der 2 jeweils im Detail gezeigt.
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Die 2 zeigt eine Elektrodenanordnung 8 wie in der 1 gezeigt im Schnitt. Die Elektrodenanordnungen 8 sind jeweils innerhalb des elektrisch isolierenden Fluides angeordnet und von dem elektrisch isolierenden Fluid umspült und durchspült. Eine Elektrodenanordnung 8 weist jeweils einen rohrförmigen ersten Elektrodenkörper 9 sowie einen rohrförmigen zweiten Elektrodenkörper 10 auf. Die beiden Elektrodenkörper 9, 10 sind dabei im Wesentlichen hohlzylindrisch mit kreisringförmigem Querschnitt ausgeführt, wobei die Wandungsstärke der Elektrodenkörper 9, 10 im Verlauf variiert. Die Elektrodenkörper 9, 10 sind mit ihren Hohlzylinderlängsachsen jeweils koaxial zu einer Hauptachse 11 ausgerichtet. Der erste Elektrodenkörper 9 sowie der zweite Elektrodenkörper 10 sind dabei einander überlappend angeordnet, wobei die beiden Elektrodenkörper 9, 10 längs der Hauptachse 11 relativ zueinander bewegbar sind, so dass eine axiale Relativbewegung der Elektrodenkörper 9, 10 zueinander möglich ist. Zwischen den Elektrodenkörpern 9, 10 ist ein Teleskopierspalt 12 gebildet. Der Teleskopierspalt 12 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, wobei der Teleskopierspalt 12 derart dimensioniert ist, dass eine Durchflutung mit dem elektrisch isolierenden Fluid im Innern des Transformatorenkessels 1 weiterhin möglich ist. Weiter weist der Teleskopierspalt 12 eine ausreichende dielektrische Festigkeit auf, um erwarteten elektrischen Feldstärken widerstehen können. Die Stärke des Teleskopierspaltes 12 kann dabei im Verlauf der Überlappung von erstem und zweitem Elektrodenkörper 9, 10 variieren. Die beiden Elektrodenkörper 9, 10 weisen in ihrem Innern einen Schirmbereich auf, welcher sich kanalartig entlang der Hauptachse 11 erstreckt. Innerhalb der Elektrodenkörper 9, 10 ist ein Phasenleiter (Leitung) 13 angeordnet. Der Phasenleiter 13 weist vorliegend ein Bündel mehrerer flexibel verformbarer Leiterseile auf. Durch den Umgriff des Phasenleiters 13 mittels der beiden Elektrodenkörper 9, 10 ist der Phasenleiter 13 dielektrisch geschirmt und Feldstärkeüberhöhungen sind vermieden. Entsprechend ist der Phasenleiter 13 im Innern der beiden Elektrodenkörper 9, 10 vergleichsweise unregelmäßig verlegbar. Dadurch sind beispielsweise auch Relativbewegungen der Elektrodenkörper 9, 10 längs der Hauptachse 11 begleitet von einem Verformen des Phasenleiters 13 unkritisch. Die beiden Elektrodenkörper 9, 10 weisen insbesondere außenmantelseitig, jedoch teilweise auch stirnseitig sowie innenmantelseitig eine elektrisch isolierende Schicht 14 auf. Die elektrisch isolierende Schicht 14 ist bevorzugt auf Zellulosebasis ausgebildet. Bevorzugt kann hier eine elektrische Isolation aus Pressspan oder Papier aufgebracht sein. Der erste Elektrodenkörper 9 weist einen gegenüber dem zweiten Elektrodenkörper 10 vergrößerten Durchmesser auf, so dass der zweite Elektrodenkörper 10 von dem ersten Elektrodenkörper 9 unter Bildung des Teleskopierspaltes 12 umgriffen ist. Der erste Elektrodenkörper 9 weist an seiner Außenmantelfläche eine elektrisch isolierende Schicht 14 auf. Ebenso ist die Stirnseite des ersten Elektrodenkörpers 9 mit einer elektrisch isolierenden Schicht 14 überdeckt. Der Mündungsbereich des Teleskopierspaltes 12 ist innenmantelseitig sowie außenmantelseitig von einer elektrisch isolierenden Schicht 14 begrenzt. Ein freies Ende des zweiten Elektrodenkörpers 10, welches sich umgriffen von dem ersten Elektrodenkörper 9 in einem dielektrisch stabil geschirmten Bereich befindet, ist von einer Beschichtung mit einer elektrisch isolierenden Schicht freigehalten. Um eine Stirnseite des ersten Elektrodenkörpers 9 dielektrisch gerundet auszubilden, weist der erste Elektrodenkörper 9 an seinem freien Ende, an welchem der Teleskopierspalt 12 mündet, eine Verdickung und Abrundung auf. Korrespondierend zur Rundung der Stirnseite des Tragrohres des ersten Elektrodenkörpers 9 ist auch die dielektrisch isolierende Schicht 14 abgerundet um die Stirnseite gelegt. Im Innern des ersten Elektrodenkörpers 9 sind zwei Rippen 15 in Ringform in eine Innenwand des ersten Elektrodenkörpers 9 eingeformt. Dabei bildet die Rippe 15, welche näher an der Mündungsöffnung des Teleskopierspaltes 12 angeordnet ist, eine Begrenzung des Übergangs von einem verstärkten Bereich des Elektrodenkörpers 9 zu einem querschnittsreduzierten Bereich des Elektrodenkörpers 9. Die Rippen 15 dienen als Anschläge, die einem Schwingen und damit einer zu starken Relativbewegung der beiden Elektrodenkörper 9, 10 quer zur Hauptachse 11 entgegenwirken sollen. Sowohl der erste Elektrodenkörper 9 als auch der zweite Elektrodenkörper 10 weisen jeweils metallische Tragrohre, bevorzugt aus Kupfer oder Aluminium, auf, welche einer mechanischen Versteifung der Elektrodenkörper 9, 10 dienen. Zur Variation der Wandstärke der Elektrodenkörper 9, 10 ist eine Variation der Dicke der elektrisch isolierenden Schicht 14 auf den metallischen Tragrohren von erstem sowie zweitem Elektrodenkörper 9, 10 vorgesehen. Bedarfsweise kann jedoch auch die Wanddicke der Tragrohre von erstem Elektrodenkörper 9 und/oder zweitem Elektrodenkörper 10 variieren.
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Außenmantelseitig ist auf den ersten Elektrodenkörper 9 eine erste Manschette 16 aufgesetzt. Die erste Manschette 16 ihrerseits ist von einer zweiter Manschette 17 umgriffen. Die Manschetten 16, 17 sind jeweils aus elektrisch isolierendem Material bevorzugt auf Zellulosebasis ausgebildet. Als geeignet haben sich Manschetten 16, 17 aus Pressspan erwiesen. Diese weisen eine ausreichende mechanische Steifigkeit bei guter elektrischer Isolationsfestigkeit auf. Die erste Manschette 16 weist einen durchmessergrößeren Abschnitt sowie einen durchmesserkleineren Abschnitt auf. Der durchmessergrößere Abschnitt sowie der durchmesserkleinere Abschnitt weisen jeweils im Wesentlichen eine Hohlzylinderform mit kreisringförmigem Querschnitt auf. Zwischen durchmessergrößerem und durchmesserkleinerem Abschnitt der ersten Manschette 16 ist ein sprungartiger Übergang gebildet, wodurch eine Schulter 18 gebildet ist. Die Schulter 18 bildet einen Übergang von der Außenmantelfläche des ersten Elektrodenkörpers 9 über die Stirnseite des ersten Elektrodenkörpers 9 zum durchmesserkleineren Abschnitt der ersten Manschette 16. Der durchmesserkleinere Abschnitt der ersten Manschette 16 ist dabei fluchtend zum Innendurchmesser der Stirnseite des ersten Elektrodenkörpers 9 angeordnet, so dass der Teleskopierspalt 12 mit seinem Querschnitt im Mündungsbereich zwischen dem durchmesserkleinen Abschnitt der ersten Manschette 16 und der Außenmantelfläche des zweiten Elektrodenkörpers 10 fluchtend fortgeführt (verlängert) ist. Die erste Manschette 16 sitzt bündig auf dem ersten Elektrodenkörper 9 auf. Zur Positionierung der ersten Manschette 16 ist im Bereich des Aufsitzes der ersten Manschette 16 die Stärke der elektrisch isolierenden Schicht 14 in etwa um den Betrag reduziert, welcher der Wandstärke des durchmessergrößeren Abschnittes der ersten Manschette 16 entspricht. Eine Querschnittsreduzierung der elektrisch isolierenden Schicht erfolgt dabei mit einer konischen Anschrägung der elektrisch isolierenden Schicht 14. Die erste Manschette 16 kann mittels einer spielfreien Passung auf dem ersten Elektrodenkörper 9 aufsitzen und gegebenenfalls stoffschlüssig, kraftschlüssig oder formschlüssig in ihrer Position gesichert sein. Dabei ist die Wandungsstärke der ersten Manschette 16 sowohl im durchmessergrößeren Bereich als auch im durchmesserkleineren Bereich als auch im Bereich der Schulter als annähernd gleich anzusehen. Um einen Aufnahmebereich für die erste Manschette 16 unter Ausbildung des verlängerten Teleskopierspaltes 12 zu dimensionieren, ist dort die Wandungstärke der dortigen elektrisch isolierenden Schicht 14 reduziert, so dass ein Eintauchbereich des zweiten Elektrodenkörpers 10 in den ersten Elektrodenkörper 9 gegeben ist. Die Außenmantelfläche der ersten Manschette 16 ist etwa fluchtend zur Oberfläche der sich anschließenden stärkeren elektrisch isolierenden Schicht 14 des zweiten Elektrodenkörpers 10 ausgerichtet. Bei einem zu tiefen Eintauchen des zweiten Elektrodenkörpers 10 in den ersten Elektrodenkörper 9 würde ein Anschlagen einer Stirnseite der ersten Manschette 16 an der elektrisch isolierenden Schicht 14 erfolgen.
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Um die zweite Manschette 17 zu positionieren ist die zweite Manschette 17 auf eine erste Barriere 19 aufgesetzt und umgreift diese. Die erste Barriere 19 ist ortsfest zum ersten Elektrodenkörper 9 beabstandet zu diesem angeordnet. Zum Beabstanden der Barrieren können Distanzelemente zwischen den Barrieren angeordnet werden. Die Distanzelemente können mit Barrieren stoffschlüssig verbunden sein. Die erste Barriere 19 umgreift dabei auch die erste Manschette 16. Hier insbesondere den durchmessergrößeren Abschnitt der ersten Manschette 16. Die erste Barriere 19 wiederum ist von einer zweiten Barriere 20 umgeben. Die zweite Manschette 17 ragt in einen Spalt zwischen erster Barriere 19 und zweiter Barriere 20 hinein, wobei der Spalt zwischen erster Barriere 19 und zweiter Barriere 20 durch die zweite Manschette 17 sowie eine die zweite Manschette 17 zusätzlich umgebende Zwischenbarriere 21 verdämmt ist. Die Zwischenbarriere 21 weist dabei die gleiche Länge in Richtung der Hauptachse 11 auf wie die zweite Manschette 17. Die erste Barriere 19, die zweite Barriere 20, ebenso wie die Zwischenbarriere 21 sind jeweils ortsfest zueinander angeordnet. Die zweite Barriere 20 erstreckt sich mit einem freien Ende ausgehend vom ersten Elektrodenkörper 9 in Richtung der Hauptachse 11. Ebenso erstreckt sich die Zwischenbarriere 21 parallel zur zweiten Barriere 20. Das freie Ende der zweiten Manschette 17 endet bündig mit den Enden der Zwischenbarriere 21 sowie der zweiten Barriere 20, so dass zwischen der zweiten Manschette 17 sowie der Innenwandung der Zwischenbarriere 21 bzw. der zweiten Barriere 20 ein stirnseitiger Spalt gebildet ist.
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Die zweite Manschette 17 umgreift die erste Manschette 16, wobei in axialer Richtung die erste Manschette 16 vollständig von der zweiten Manschette überragt ist. Dadurch ist das freie Ende der ersten Manschette 16 (durchmesserkleinerer Bereich) von der zweiten Manschette 17 radial und axial überdeckt. Zwischen dem freien Ende der ersten Manschette 16 sowie dem freien Ende der zweiten Manschette 17 ist ein Spalt begrenzt, in welchen stirnseitig eine dritte Barriere 22 hineinragt. Die dritte Barriere 22 ist koaxial von einer vierten Barriere 23 sowie einer fünften Barriere 24 umgeben. Die dritte Barriere 22, die vierte Barriere 23 sowie die fünfte Barriere 24 sind jeweils koaxial zueinander angeordnet und jeweils unter Freilassung eines Spaltes beabstandet zueinander angeordnet. Die dritte, vierte und fünfte Barriere 22, 23, 24 sind dabei ortsfest zum zweiten Elektrodenkörper 10 angeordnet. D. h. eine Relativbewegung des zweiten Elektrodenkörpers 10 zum ersten Elektrodenkörper 9 wird von einer Relativbewegung der dritten, vierten und fünften Barriere 22, 23, 24 zu der ersten Barriere 19, der zweiten Barriere 20 sowie der Zwischenbarriere 21 begleitet. Das freie Ende der ersten Manschette 16 ragt in einen Spalt zwischen der dritten Barriere 22 sowie dem zweiten Elektrodenkörper 10 hinein. Das freie Ende der zweiten Manschette 17 ragt stirnseitig in einen Spalt zwischen dritter Barriere 22 und vierter Barriere 23 hinein. Die vierte und fünfte Barriere 23, 24 ragen in einen stirnseitigen Spalt hinein, welcher von einer Außenmantelfläche der zweiten Manschette 17 und einer Innenmantelfläche der Zwischenbarriere 21 begrenzt ist.
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Um die Barrierewirkung (dielektrische Festigkeit der Anordnung) weiter zu verbessern sind durchmessergleiche Barrieren 25, 26 jeweils dem ersten Elektrodenkörper 9 bzw. dem zweiten Elektrodenkörper 10 ortsfest zugeordnet, so dass sich zwischen den durchmessergleichen Barrieren 25, 26 eine Stoßstelle bildet. Die Stoßstelle ihrerseits ist von einer weiteren Zwischenbarriere 27 umgriffen und überdeckt. Abschließend ist das Barrieresystem von einer Außenbarriere 28 umgriffen, welche ortsfest zum ersten Elektrodenkörper 9 angeordnet ist.
