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Topfwandler, insbesondere Spannungswandler Die Hauptpatentanmeidung
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 Wandlergehäuse hindurchragenden, von einem Isolator aus Keramikstoff
(Porzellan) umgebenen schaftartigen Fortsatz aufweist.
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Bei einem derartigen Wandler ist gemäß der Hauptpatentanmeldung die
Primärzuleitung als Bolzen ausgebildet in dem schaftartigen Fortsatz des Kunststoffisolierkörpers
eingebettet; weiterhin ist 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 michter Abdeckung der Öffnung zentrisch verspannt, während 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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Um bei dem Topfwandler gemäß der Hauptpatentanmeldung an derjenigen
Stelle, an der der aus Keramik bestehende Isolator auf den die Öffnung für den schaftartigen
Fortsatz des Kunststoffisolierkörpers aufweisenden Gehäuseteil aufgesetzt ist, eine
Dichtung hoher elastischer Festigkeit zu erzielen, die auch bei Temperaturwechsel
und Reaktionsschwund der Dichtungsmittel einwandfrei ist, ist gemäß der Zusatzerfindung
der Keramikisolator mit dem schaftartigen Fortsatz des Kunststoffisolierkörpers
und dem Gehäuseteil durch Verguß mit einem in ausgehärteten Zustand gummielastischen
Gießharz dicht verbunden, in das der Keramikisolator mit seinem Unterteil hineinragt.
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Bei einem 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 bekannten 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 weiterhin bekannt, zwischen der Wulst von Steuerbelägen und
der Oberfläche eines Gießharzkörpers liegende Ringe aus elastisch eingestelltem
Gießharz vorzusehen. Dabei handelt es sich um kompressibel-elastisches Material,
welches die kapazitiven Steuerbeläge zum Schutz gegen Schrumpfspannungen umgeben
soll.
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Ebenso ist es bekannt, zwecks Vereinigung für sich hergestellter Ansatzteile
aus Gießharz mit einem weiteren Gießharzkörper der Gießharzmasse in dem an die Ansatzstelle
angrenzenden Teil einen verminderten Füllstoffgehalt zu geben. Hinweise über die
Verwendung eines elastischen Gießharzes zur Verwendung von Keramikteilen mit Kunststoffgehäuseteilen
werden nicht gegeben.
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Schließlich ist es auch bekannt, den Eisenkern eines Meßwandlers gegen
den Schrumpfdruck des
zu seiner Einbettung verwendeten Gießharzes
durch einen überzug aus einem Polymerisat von ungesättigtem fetten Öl zu schützen.
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Eine besonders hohe Festigkeit ist durch die Erfindung dann erzielbar,
wenn das Verhältnis zwischen Breite und Höhe des durch den Verguß entstandenen Ringes
zwischen dem Gehäuseteil und dem Isolator groß ist. Ist nämlich der Ring flach genug,
so haftet das gummielastische Gießharz, das einen erheblich größeren Ausdehnungskoeffizienten
als der Keramikisolator aufweist, auch bei größter Temperaturänderung fest auf der
Isolatoroberffäche.
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Zweckmäßig ist es, die Öffnung, an der der Primärzuleitungsbolzen
aus dem Keramikisolator austritt, ebenfalls mit gummielastischem Gießharz zu vergießen,
da hierdurch eine Kondensation von Wasser in dem Raum zwischen dem Keramikisolator
und dem schaftartigen Fortsatz des Kunststoffisolierkörpers ausgeschlossen wird.
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Ein weiterer Vorteil der Anwendung des gummielastischen Gießharzvergusses
ist die Möglichkeit, im Fall eines etwa infolge eines Bruches erforderlichen Austausches
des Keramikisolators seine Reste verhältnismäßig leicht mechanisch von den kunststoffisolierten
Wandlerteilen durch Zerreißen des gummielastischen Vergusses zu entfernen und einen
neuen Keramikisolator aufzusetzen und elektrisch sowie mechanisch genügend fest
zu verbinden.
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Ein. zur Erläuterung der Zusatzerfindung als Ausführungsbeispiel gewählter
Spannungswandler für Lokomotiven ist in der Zeichnung dargestellt. Der 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 eingeschaltet.
Die genannten Gehäuseteile und der Mantelkern 8 sind durch mehrere Schrauben 10
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. 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). Um eine dichte Verbindung , des Porzellanisolators 2 mit dem schaftartigen
Gießharzfortsatz 11 und dem Gehäuseteil (Flansch 1) zu erzielen, die auch bei Temperaturwechsel
und Reaktionsschwund der Dichtungsmittel einwandfrei ist, ist vor dem Aufsetzen
des Porzellanisolators 2 auf den oberen Gehäuseteil (Flansch 1) das gummielastische
Gießharz 19 in den Ringraum zwischen dem Kragen 20 des Flansches i und dem Gießharzfortsatz
11 so eingegossen, daß nach dem Aufsetzen des Porzellanisolators 2 dieser in dem
gummielastischen Gießharz 19 versenkt ist. Das Verhältnis zwischen der Breite des
Gießharzringes und seiner Höhe ist groß gewählt, damit das Gießharz in diesem Fall
auch bei größter Temperaturänderung fest auf der Oberfläche des Porzellanisolators
2 haftet.
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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, nachdem vorher an der Austrittsstelle des Primärzuleitungsbolzens
aus dem Porzellanisolator 2 ebenfalls gummielastisches Gießharz 21 zur Dichtung
eingegossen worden ist.
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Das Gewinde zwischen Abschlußkappe 15 und Primäranschluß
14 ist mit Lötzinn 18 gedichtet und dadurch ebenfalls gegen Selbstlockern
gesichert.
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Der zwischen Gießharzfortsatz 11 und Porzellanisolator 2 verbliebene
Hohlraum kann mit Luft, flüssigen oder festen, durch Wärmebehandlung entfernbaren
Isolierstoffen ganz oder teilweise ausgefüllt sein.
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Gummielastisch ist ein Gießharz dann, wenn sein Zugdehnungswert größer
als 100% der ursprünglichen Länge des dem Zerreißversuch unterworfenen Probestückes
ist. Genügend elastische Gießharze erhält man durch Kombination von Epoxydharzen
und Säureanhydrid- oder Aminhärtern, die außer ihren Funktionsgruppen mehr oder
weniger lange Kohlenstoffketten im Molekül aufweisen, die den Abstand der Vernetzungspunkte
des Makromoleküls vergrößern.