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Vakuum- und feuchtigkeitsdichte sowie gegen Angriffe aggressiver Gase
widerstandsfähige elektrische Durchführung Gegenstand der Erfindung ist eine vakuum-
und feuchtigkeitsdichte sowie gegen Angriffe aggressiver Gase widerstandsfähige
elektrische Durchführung mit einem Isolierkörper aus Polytetrafluoräthylen, der
einerseits gegenüber dem Durchführungsleiter, anderseits gegenüber einer Fassung
bzw. der Gehäusewand eines elektrischen Apparates entsprechend abgedichtet ist,
wobei der elektrische Apparat häufig wechselnden Temperaturbeanspruchungen, vorzugsweise
in den Grenzen zwischen -30 und +200'C ausgesetzt ist.
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Es ist bekannt, für solche Durchführungen keramisches Material zu
verwenden, um zugleich Dichtheit und Isolierung zu erzielen. Derartige Durchführungen
weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. Eine vollkommene Abdichtung der Durchführung
kann nämlich nur dadurch erreicht werden, daß das keramische Material metallisiert
und damit lötfähig wird, so daß die erforderliche Bindung durch Verlöten zwischen
diesem und dem Leiter hergestellt werden kann. Die hierzu erforderlichen Verfahren
zur Keramik-Metall-Verbindung sind schwierig durchzuführen und erhöhen spürbar den
Gestehungspreis der Durchführung. Ferner besteht bei Verwendung eines keramischen
Materials mit den bekannten sehr guten Isoliereigenschaften die Gefahr der sogenannten
Verkohlung, sobald unvorhergesehene Lichtbögen auftreten. Außerdem ist keramisches
Material in jedem Falle wenig bruchsicher, so daß die Isolierkörper der Durchführungen,
wenn sie wiederholt mechanischen oder thermischen Beanspruchungen ausgesetzt sind,
schnell zu Bruch gehen.
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Um Durchführungen zu erhalten, die hinsichtlich Dichtheit, Isolierung
und Widerstandsfähigkeit gegen thermische und mechanische Beanspruchungen befriedigen,
wurden bereits an Stelle von keramischem Material Isolierkörper aus Kunststoffen
benutzt. Sobald elektrische Apparate die mit solchen Durchführungen versehen sind,
häufig wechselnden Temperaturbeanspruchungen ausgesetzt sind, z. B. zwischen -30
und +200° C, treten bei Isolierkörpern aus den bekannten und in diesem Temperaturbereich
beständigen Kunstharzen wesentliche und unregelmäßige Deformationen auf, die nicht
durch wohldefinierte Gesetze erfaßt werden können. Insbesondere die Dichtheit kann
infolgedessen nicht sichergestellt werden. Auch bei Kunststoffisolierkörpern wurden
diese daher an der den Leiter berührenden Stelle vorher metallisiert, um dann durch
Verschweißung mit dem Leiter eine vollkommen dichte Verbindung herstellen zu können.
Diesen Verfahren stehen jedoch die hohen Kosten entgegen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine von den vorgenannten Nachteilen
freie Durchführung eines isolierten elektrischen Leiters zu erhalten, bei der als
Isoliermaterial Polytetrafluoräthylen verwendet ist. Polytetrafluoräthylen hat über
einen weiten Temperaturbereich hervorragende elektrische Isoliereigenschaften und
ist außerdem gegen chemische Angriffe außerordentlich beständig. Bei wiederholten
Temperaturänderungen in dem vorerwähnten Temperaturbereich zeigt dieser Kunststoff
ein ungeregeltes und unübersichtliches Verhalten, d. h., es treten schwer erfaßbare
wesentliche, aber unregelmäßige Kontraktionen oder Dilatationen sowie ein Fließen
des Kunststoffes auf.
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Wegen seiner guten elektrischen Eigenschaften ist Polytetrafluoräthylen
in Verbindung mit einer keramischen Hülse bereits als Isoliermaterial für Durchführungen
bekannt. Wegen des vorgenannten Verhaltens dieses Kunststoffes und der entstehenden
Schwierigkeiten war es jedoch nicht möglich, bei Apparaten mit häufig wechselnder
Temperaturbeanspruchung unter Benutzung von Polytetrafluoräthylen als Material für
den Isolierkörper eine vollkommene Dichtheit gegen Druck oder Vakuum zu erreichen.
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Bei der Durchführung, wie sie Gegenstand der Erfindung ist, ist also
Bedingung, daß sie vakuum- und feuchtigkeitsdicht sowie gegen Angriffe aggressiver
Gase widerstandsfähig ist. Sie besitzt einen Isolierkörper
aus
Polytetrafluoräthylen, der einerseits gegenüber dem Durchführungsleiter, anderseits
gegenüber einer Fassung bzw. der Gehäusewand eines elektrischen Apparates entsprechend
abgedichtet ist, wobei der elektrische Apparat häufig wechselnden Temperaturbeanspruchungen,
vorzugsweise in den Grenzen zwischen -30 und -I-200° C ausgesetzt ist. Zur Kompensation
der Formänderungen des Isolierkörpers bei der wechselnden thermischen Beanspruchung
desselben sind für die Abdichtung gegenüber dem Durchführungsleiter und gegenüber
der Fassung bzw. der Gehäusewand erfindungsgemäß voneinander unabhängige Druckmittel
und auch entsprechend unabhängige Abdichtungsmittel aus wärmebeständigem, auch bei
den maximalen Temperaturen noch ausreichend elastischem Material, insbesondere Silieongummi,
vorgesehen, die durch ihr Zusammenwirken den Isolierkörper in axialer Richtung unter
Druckspannung halten.
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Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung besitzt der
Isolierkörper sowohl in der Bohrung als auch am äußeren Umfang flanschartige Schultern,
die als Auflageflächen für die Abdicht- und Druckmittel dienen. Durch=-diese Unabhängigkeit
der einzelnen Abdichtstellen und der Möglichkeit der Anpassung der Abdichtdrücke
an die Bedürfnisse der einzelnen Abdichtstellen lassen sich die unterschiedlichen
Formänderungen des Isolierkörpers aus Polytetrafluoräthylen an den einzelnen Abdichtstellen
wirksam berücksichtigen und erfassen.
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Es ist bekannt, bei aus mehreren Isolierteilen bestehenden Durchführungen
unter Verwendung keramischen Materials Silicongummi als Dichtungsmaterial zu verwenden.
Es wurde jedoch mit diesem Dichtungsmaterial lediglich der metallische Leiter gegen
den Keramikisolator durch Axialdruck abgedichtet. Es wurde hierbei nicht der eigentliche
Isolierkörper unter Druckspannung gehalten.
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Es ist ferner bekannt, Isolatoren, welche einen Befestigungsbund aufweisen,
mittels eines geteilten Profilrings -unter Verwendung elastischer Zwischenlagen
durch Punktschweißung mit einer Behälterwand zu verbinden. Diese für Keramikisolatoren
zweckmäßige Befestigungsart ist für Isolierkörper aus Polyfetrafluoräthylen bei
Durchführungen mit den erwähnten Beanspruchungen nicht brauchbar, da wegen der genannten
Eigenschaften dieses Materials Dimensionsänderungen bzw. dem Fließen dieses Materials
nicht wirksam begegnet werden könnte und damit die Dichtheit nicht gewährleistet
wäre.
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Die Erfindung wird- in der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen
erläutert.
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Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Durchführung durch ein Transformatorgehäuse;
Fig.2 zeigt im Schnitt eine Durchführung durch ein Kondensatorgehäuse; Fig. 3 zeigt
im Schnitt eine Mehrfachdurchführung. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird
die elektrische Verbindung durch den elektrischen Leiter 1 hergestellt. Der Leiter
1 ist entsprechend den elektrischen (Stromdichte) oder mechanischen Bedingungen
des Apparates bemessen und ist durch die Gehäusewand 6 des Transformators geführt.
Die beiden Enden des Leiters 1 werden, z. B. durch Schweißung, mit den weiteren
Anschlußleitern verbunden. Der Leiter 1 ist von einem Isolierkörper 2 aus Polytetrafluoräthylen
umgeben. Der Isolierkörper 2 besitzt zwei flanschartige Schultern 2a und 2.b, auf
denen sich die am Leiter 1 angeordneten Bunde 1 a und 1 b abstützen.
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Ein elastisches Abdichtrilittel 5 ist zwischen dem kund 1 b und der
Stützfläche 2 b angeordnet. Dieses, schon beim Zusammenbau unter Druck gesetztes
Abdichtmittel 5 hat die Aufgabe, zwischen den Bunden 1 a und 1 b und den Stützflächen
2 a und 2 b einen ständigen Druck .zu erzeugen, und zwar bei allen eintretenden
Deformationen des Isolierkörpers 2. Hierdurch wird die absolute Dichtheit zwischen
Leiter 1 und Isolierkörper 2 sichergestellt. Bei dem beschriebenen Beispiel ist
das Abdichtmittel 5 aus bei hoher Temperatur beständigem Siliconkautschuk gefertigt.
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Der Isolierkörper 2 ist von der Fassung 3 gehalten. Zur Abdichtung
des Isolierkörpers 2 gegen die Fassung 3 ist das elastische Verbindungsmittel 4
vorgesehen, welches in der gleichen Weise wie das Verbindungsmittel 5 schon beim
Zusammenbau unter Druck steht. Die Fassung 3 ist mit der Gehäusewand 6 durch Schweißung,
Verschraubung od. dgl. verbunden.
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Die elastischen Verbindungsmittel 4 und 5 werden bereits beim Zusammenbau
der Durchführung zusammengedrückt und diese Druckdeformation nach Stärke und Richtung
so bemessen, daß die im Betrieb bei den wechselnden Temperaturbeanspruchungen auftretenden
Formänderungen sowohl des Isolierkörpers 2 als auch des Leiters 1 oder der Fassung
3 gegeneinander ausgeglichen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die-Druckbeanspruchung
in Längsrichtung parallel zur Achse des Leiters 1 vorgesehen. Die Stärke der Druckbeanspruchung
wird beim Aufpassen der Bunde 1 a und 1 b bzw. des Außenkörpers 3 auf einen vorherbestimmten
Wert festgelegt.
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Fig. 2 zeigt eine Durchführung durch ein Kondensatorgehäuse.
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Fig. 3 zeigt einen Deckel mit einer Mehrfachdurchführung. Die unteren
Enden der Durchführungsleiter 1 sind mit den Anschlußleitern verschweißt, während
die oberen Enden mit Gewinden versehen sind.
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Bei den Ausführungsbeispielen ist bei den elastischen Verbindungsmitteln
eine Druckbeanspruchung in Längsrichtung, parallel zum elektrischen Leiter, vorgesehen.
Hierdurch ist die Herstellung der Durchführung sehr vereinfacht. Man kann jedoch
bei ringförmigen elastischen Verbindungsmitteln auch eine radiale Druckbeanspruchung
vorsehen, z. B. dadurch, daß in dem zwischen dem den Leiter umgebenden Isolierkörper
und dem elastischen Verbindungsmittel ein dieses auch in radialer Richtung zusammendrückender
Ring vorgesehen wird.
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In bekannter Weise können die Durchführungen als bauliche Einheit
für sich fertiggestellt und so in die Gehäusewand des Apparates eingeschweißt oder
eingelötet werden.