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Topfwandler, insbesondere Spannungswandler Die Erfindung betrifft
einen Topfwandler, insbesondere Spannungswandler zur Verwendung auf Lokomotiven,
dessen aktive Teile in einen Kunststoffisolierkörper eingebettet sind, der einen
die Primärzuleitung umgebenden, durch eine Öffnung des die aktiven Wandlerteile
aufnehmenden Wandlergehäuses hindurchragenden, von einem Isolator aus Keramikstoff
(Porzellan) umgebenen schaftartigen Fortsatz aufweist.
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Derartige Wandler sind an sich bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Topfwandler
so auszubilden, daß er einfach zu montieren und sein Isolator leicht auszuwechseln
ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem derartigen Topfwandler erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Primärzuleitung als Bolzen ausgebildet in den schaftartigen
Fortsatz des Kunststoffisolierkörpers eingebettet ist, daß ferner der Isolator als
den Primärzuleitungsbolzen umfassender Überwurf ausgebildet, über den schaftartigen
Fortsatz gestülpt und unter Verwendung des Primärzuleitungsbolzens als Zugstange
mit dem die Öffnung aufweisenden Gehäuseteil unter dichter Abdeckung der Öffnung
zentrisch verspannt ist und daß der die aktiven Wandlerteile enthaltende Teil des
Kunststoffisolierkörpers eine Auflagefläche aufweist und über diese durch eine von
der Unterseite des Wandlergehäuses her erfolgende Verschraubung im Gehäuseinnern
gegen den die Öffnung aufweisenden Gehäuseteil gepreßt ist.
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Bei einem bekannten Topfwandler ist die Primärzuleitung stabförmig
ausgebildet und mit Spiel von dem Fortsatz des Isolierkörpers umgeben, der seinerseits
ebenfalls mit Abstand von einem Isolator umgeben ist. Dieser Isolator stützt sich
auf einem die aktiven Wandlerteile aufnehmenden Isoliertopf ab.
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Demgegenüber ist die Primärzuleitung bei der Erfindung als Bolzen
ausgebildet, der fest in dem schaftartigen Fortsatz des Kunststoffisolierkörpers
gelagert und als Zugstange verwendet ist, die eine Verspannung zwischen dem bei
der Erfindung als Überwurf ausgebildeten Isolator und dem Gehäuseteil vornimmt.
Der bekannte Wandler besitzt ferner keine Auflagefläche an dem vom Wandlergehäuse
aufgenommenen Teil des Kunststoffisolierkörpers, wie sie für die bei dem erfindungsgemäßen
Wandler vorgesehene Verspannung von wesentlicher Bedeutung ist.
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Bei einem weiteren bekannten Topfwandler ist die äußere Umhüllung,
also auch der Isolator, als Gießform für den Einguß einer polymerisierbaren Flüssigkeit
verwendet. Im Gegensatz zur Erfindung ist der Isolator nicht als Überwurf ausgebildet
und über den schaftartigen Fortsatz gestülpt. Auch bei diesem bekannten Wandler
ragt der Isolierkörper mit seinem die aktiven Wandlerteile aufnehmenden Bereich
in einen Isoliertopf hinein, und zwar stützt sich der Isolierkörper mittels eines
Flansches auf den nach oben offenen Isoliertopf ab. Der Primärzuleitungsbolzen hat
lediglich die Aufgabe, eine elektrische Verbindung mit der Wicklung zu schaffen
und ist nicht als Zugstange zur Verspannung eines übergestülpten Isolators mit dem
die Öffnung aufweisenden Gehäuseteil ausgebildet. Da ferner der Durchmesser des
Isolators bei dem bekannten Wandler erheblich kleiner als der Durchmesser der Öffnung
in dem Gehäuseteil ist, kann er die Öffnung in dem Gehäuseteil schon im Hinblick
auf seine Abmessungen nicht abdecken.
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Infolge dieser wesentlichen Unterschiede gegenüber der Erfindung ist
es bei dem entgegengehaltenen Wandler nicht möglich, wie bei der Erfindung den Wandler
einfach zu montieren und seinen Isolator leicht auszuwechseln, da bei dem bekannten
Wandler der Isolator eine am Wandler verbleibende (verlorene) Gießform bildet und
die eingegossene Isolierfüllung einen zähflüssigen, gummiartigen bis festen Zustand
aufweisen kann.
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Es ist ferner ein Stützerwandler bekannt, der in einem mit Öl gefüllten
Isolierstoffbehälter (Stützer) untergebracht ist. Der früher auf dem Isoliermantel
vorgesehene, aus Metall bestehende Ölkonservator ist bei dem bekannten Wandler dadurch
ersetzt, daß sein Boden und seine Seitenwand aus einem Stück mit dem keramischen
Isoliermantel hergestellt sind. Bei diesem Wandler ist es somit nicht möglich, wie
bei der Erfindung den Isolator leicht auszuwechseln. Infolge der Ölfüllung und der
unter Vakuum ölgetränkten, aktiven Wandlerteile kann der Isolator nicht einfach
abgehoben und an seiner Stelle ein
anderer Isolator übergestülpt
werden, wenn auch ein durch einen Isolierdeckel hindurchgeführter Bolzen vorhanden
ist.
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Es ist weiterhin auch ein Einleiterstromwandlei bekanntgeworden, bei
dem der als Bolzen ausgebildete Primärleiter an seinen Enden Gewinde trägt, so daß
das aus zwei Porzellanflanschen und einem zwischen diesen eingespannten Mantelteil
gebildete Gehäuse durch auf den Enden des Primärbolzens befindliche Muttern zusammengehalten
wird. In Abweichung von diesem Einleiterstromwandler betrifft die Erfindung einen
Topfwandler mit einem in bestimmter Weise ausgebildeten Isolierkörper, d. h. einen
Wandler, bei dem ganz andere konstruktive Verhältnisse vorliegen. Hieraus ergibt
sich bei der Erfindung die Notwendigkeit, bei verschiedenen Teilen des Wandlers
konstruktive Maßnahmen zu treffen, die für Topfwandler neu sind.
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Bei bekannten Wandlern in Trockenbauweise mit aushärtbaren Stoffen
als Isoliermaterial für die Wicklungen und mit einem den Schlagweitenteil bildenden
Porzellanisolator ist ein Auswechseln eines beschädigten Isolators nicht möglich,
da der Isolator in das Isoliermaterial miteingehärtet ist.
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Dagegen ist bei dem Wandler gemäß der Erfindung infolge der zentrischen
Verspannung unter Verwendung des Primärzuleitungsbolzens als Zugstange eine leichte
Auswechselbarkeit des Isolators möglich, und zwar kann, da ein Eingriff in das die
aktiven Wandlerteile aufnehmende Gehäuse nicht erforderlich ist, das Auswechseln
am Einsatzort des Wandlers erfolgen.
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Soweit bekannte elektrische Durchführungen einen auswechselbaren,
als Schlagweitenteil dienenden Porzellanisolator verwenden, ist sowohl der den Durchführungsbolzen
umfassende innere Isolierkörper, der durch die Deckelöffnung in das Innere des Gehäuses
eines elektrischen Gerätes hineinragt, durch einen auf einen Flansch dieses Isolierkörpers
aufgesetzten Ring als auch der als Schlagweitenteil dienende äußere Isolator durch
einen den Flansch des Isolators umfassenden Klemmenring auf den Deckel gepreßt.
Hierbei überdeckt der äußere Isolator die Verschraubung des inneren Isolierkörpers.
Demzufolge muß der Isolator nicht nur einen Flansch für seine Befestigung besitzen,
sondern auch auf der Seite seines Flansches einen erheblich größeren Durchmesser
zwecks überdeckung der Verschraubung des inneren Isolators aufweisen. Der Isolator
beim Wandler gemäß der Erfindung kann, da er infolge der zentrischen Verspannung
keines Flansches bedarf und infolge der auf der Unterseite des Deckels erfolgenden
Befestigung seiner aktiven Teile und seines Primärleiterbolzens auch keine Befestigungsmittel
abzudecken braucht, schlank sein. Auch das Auswechseln des Isolators beim Wandler
gemäß der Erfindung ist wesentlich leichter, weil nur die zentrische Verspannung
am Primärzuleitungsbolzen zu lösen ist.
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Es sind auch weitere Durchführungen bekannt, die einen mit einem Isolierstoffmantel
aus Gießharz dicht überzogenen Durchführungsbolzen und einen auswechselbaren Porzellanüberwurf
besitzen und bei denen im Bereich der Durchführungsstelle der Isolierstoffmantel
in einen Ringflansch übergeht. Hier erfolgt bei Verwendung einer zentralen Verspannung
des auswechselbaren Porzellanüberwurfes mit dem Gehäusedeckel die Verbindung des
Gießharzmantels des Durchführungsbolzens mit dem Deckel des Gehäuses durch Verkleben.
Das erfordert nicht nur eine besondere Fertigung, sondern, sofern der Durchführungsbolzen
den Primärleiterbolzen eines Wandlers bildet, zusätzliche Befestigungen der Wandlerteile
im Gehäuse, da diese nicht mit dem Primärleiterbolzen an der Klebestelle unter dem
Gehäusedeckel aufgehängt werden können. Dieser Aufwand wird beim Wandler gemäß der
Erfindung dadurch vermieden, daß der Kunststoffkörper ohne Verklebung durch von
der Unterseite des Deckels her erfolgende Verschraubung angepreßt ist.
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Die besonderen Vorteile beim erfindungsgemäßen Wandler werden also
dadurch erzielt, daß das Wandlersystem durch Verspannen von der Unterseite des Deckels
her und der Isolator durch zentrische Verschraubung von oben her befestigt sind.
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In dem zur Erläuterung der Erfindung dienenden Ausführungsbeispiel
ist ein Spannungswandler für Lokomotiven teilweise im Schnitt gezeigt. Dieser in
einem zweiteiligen Gehäuse untergebrachte Spannungswandler wird so in das Dach einer
Lokomotive eingebaut, daß der Flansch 1 des oberen Gehäuseteiles mit dem als Schlagweitenteil
dienenden Porzellanisolator 2 außerhalb und die übrigen Teile 3 des Wandlergehäuses
mit dem hier nicht gezeigten Klemmenkasten innerhalb der Lokomotive angeordnet sind.
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Von den aktiven Wandlerteilen ist die Primärwicklung 4 auf das Hartpapierrohr
5 gewickelt und mit Gießharz umgossen, während die auf das Hartpapierrohr 6 aufgewickelte
Sekundärwicklung 7 getränkt und in das Hartpapierrohr 5 eingeschoben ist; in dieses
Wicklungssystem ist der Mantelkern 8 unter Verwendung von Füllstücken 9 eingeschachtelt.
Die genannten Gehäuseteile und der Mantelkern S sind durch mehrere Schrauben 1®
von unten her zu einer Einheit verspannt. Hierbei wird gleichzeitig der aus dem
die Primärwicklung 4 umgebenden Gießharz heraustretende schaftförmige Gießharzfortsatz
11, in den der Primärzuleitungsbolzen 12 eingebettet ist und der durch die Öffnung
des oberen Gehäuseteiles (Flansch 1) nach oben hindurchtritt, unter dichtem Abschluß
dieser Öffnung von innen gehalten. Eine um den schaftartigen Gießharzfortsatz umlaufende
Rille und die Oberfläche des Gießharzisolierkörpers sind mit einem Leitbelag versehen.
Über den eingebetteten Primärzuleitungsbolzen 12 ist der den Schlagweitenteil bildende
Porzellanisolator 2 gestülpt; er ist mittels der auf den Primärzuleitungsbolzen
12 aufgeschraubten Mutter 13 gegen den oberen Gehäuseteil (Flansch 1) über eine
Dichtung festgezogen.
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Der zwischen Gießharzfortsatz 11 und Porzellanisolator 2 vorhandene
Hohlraum ist mit flüssigen oder festen durch Wärmebehandlung entfernbaren Isolierstoffen
ganz oder teilweise ausgefüllt. Die Abdichtung des Hohlraumes zwischen Gießharzfortsatz
11 und Porzellanisolator 2 erfolgt nach außen durch den Primäranschluß 14 und die
Abschlußkappe 15 sowie nach innen durch die Dichtung 16 zwischen Gießharz und oberem
Gehäuseteil (Flansch 1). Der Primäranschluß 14 ist auf den aus dem Gießharzfortsatz
11 herausstehenden Primärzuleitungsbolzen 12 aufgeschraubt und durch den Gewindestift
17 gegen Selbstlockern gesichert. Auf den Primäranschluß wird die Abschlußkappe
15 geschraubt und damit die Dichtung zwischen Abschlußkappe 15 und Porzellanisolator
2 festgezogen. Das Gewinde zwischen Abschlußkappe
15 und
Primäranschluß 14 ist mit Lötzinn 18 gedichtet und dadurch ebenfalls
gegen Selbstlockern gesichert.