DE1515766A1 - Elektrischer Isolator - Google Patents

Description

Patentanmeldung

Anmelder: General Electric Company Schenectady, H. T., USA

Elektrischer Isolator

Die Erfindung besieht sich auf einen elektrischen Isolator und insbesondere auf einen in %>annaufhängung im freien verwendbaren elektrischen Isolator und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen. * /

Die überwiegende Mehrheit derartiger Isolatoren wurde in der Vergangenheit aus Einzelbauteilen aus Porzellan hergestellt» die susammengekettet wurden, us die gewünschte

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Nennspannung zu erreichen· Heuerdings ist bereits vongeschlagen worden, diese aus; vergleichsweise langen, schma— len Zugaufnahmeβtaben herzustellen, die aus durch Kunstharz verbundenen fasern aus isolierendem Material bestehen und duroh ein Gehäuse aus einem «tromsperrenden, polymeren Isolationsmaterial abgedeckt sind·

Die Erfindung bezieht sieh auf ein· Verbesserung der letztgenannten Ausführungsart eines Isolators und auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Isolatoren«

Der Erfindung liegt einmal die Aufgab· zugrunde, eine Befestigung der Zugaufnahmestangen mittels Zndbefe8tlgungsstüoken zu schaffen, durch welche die räumlichen Abmessungen und die Kosten des Isolators bei gleicher festigkeit verringert werden oder umgekehrt bei gleichen Abmessungen und Kosten eine erhöbt· festigkeit ersielt wird« Bei der erfindungsgemäSea Ausfiihrungsform wird ebenfalls die Verwendung von Zement vermieden, da die mechanische Belastung unmittelbar in die Zugaufnahmeteile eingeleitet wird·

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgab· zugrunde, die Lange eines Isolators bei gleicher Oberscnlagspannung zu verringern oder umgekehrt eine vergrößerte übersehe! g-

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spannung bei gleicher Länge zu erzielen, indem ein Isoliermaterial mit einer Dielektrizitätskonstante verwen— det wird, die naher bei der von Luft liegt, als die ron Porzellanmaterialien liegen.

Erfindungsgemäß wird ein elektrischer Isolator vorgesehen, der ein Paar τοη Befestigungsstücken aufweist, die durch einen Zwischenkörper miteinander verbunden sind, welcher eine Ummantelung aus; einem Übersohlag-und Kriech— strom widerstehenden organischen Isoliermaterial in Form einer geraden Bohre mit einer Mehrzahl von Integralen, quergerichteten Ereisflansohen umfaßt.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig· 1 in Seitenansicht, teilweise geschnitten und teilweise in Aufsicht, eine bevorzugte Aus— fiihrungaform der Erfindung,

* Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 und 4

in vergrößerter Sarstellung eine Seiten-und Vorderansicht auf den zentralen Zugaufnahmeteil des Isolators nach Fig. 1,

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Pig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie 5-5 ia. cLen Fig· 3 und 4 und

Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie 6-6 in Fig. 3 und 4.

Wie insbesondere aus Flg. 1 zu ersehen, umfaßt der Isolator Endbefestigungsstücke 1, die vorzugsweise doppelt vorliegen und die aus irgendeinem geeigneten Material wie geschmiedetem Stahl oder schmiedbarem Eisenguß herge— stellt sind. Die Endbefestigungsstücke 1 sind durch einen zentralen Zugaufnahmekern 2 miteinander verbunden, der die Form einer verhältnismäßig dichten im Querschnitt kreis» förmigen zentralen Stange 3 aufweist, die mit einer Mehrzahl von integralen Endschleifen 4 versehen ist, wie klarer in Fig. 4 gezeigt.

Der Kern 2 wird von einem sich zwischen den Endbe— festigungsstücken 1 erstreckenden Gehäuse oder einer Ummantelung 5 aus formbaren oder gießbaren, nicht keramischen Isoliermaterial umgeben, welche einen zentralen feil besltit, der aus Abschnitten 6 gleichen Durchmessers und

bei sich erweiternden Endabschnitten 7 besteht, denen der

Durchmesser in Richtung auf die Endbefestigungestücke hin

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anwächst. Die Abschnitte 6 und 7 sind durch integrale Flansche 8 gleichen Durchmessers (diese können auch ungleich sein) getrennt, die vorzugsweise in gleichen Axialabständen angeordnet sind und deren Dicke von einem Minimum an ihrer Peripherie zu einem Maximum an ihrer Übergangsstelle zu den Abschnitten 6 und 7 zunimmt, wobei die Dickenzunahme an beiden Seiten gleich ist; oder in anderen Worten-sind die Plansche axialsymmetrisch, so daß der Isolator umkehrbar ist und es keinen Unterschied macht, welches Ende über dem anderen liegt, wenn der Isolator im Freien bei nassem Wetter verwendet wird.

Wie klarer aus den Fig. 3 und 4- zu ersehen, weisen die Endbefestigungsstücke 1 angeformte sattelförmige Haken 9 auf, in denen die Schleifen 4 liegen, so daß sie an diesen festgebunden oder eingehakt sind. Der Grund für die Verwendung von zwei Schleifen 4 an jedem Ende der zentral len Stange 3 liegt darin, daß hierdurch die Weite des Isolators an dessen Enden verringert und dementsprechend die zur Herstellung des Isolators benötigten Materialmengen verringert werden, was insbesondere für die Endabschnitte 7 der äußeren Ummantelung 5 zutrifft. Wenn lediglich eine Schleife verwendet würde, so wäre deren Querschnitt dijppelt so groß als der Querschnitt einer der beiden Schleifen; bei einem gegebenen Zug ist die Zugebeanspruchung in den

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,Schleifen bei Verwendung von zwei Schleifen nur halb so groß wie bei Verwendung von einer Schleife bei gleichem Krümmungsradius der sattelförmigen Haken 9· Infolgedessen kann durch Verwendung von zwei Schleifen der Krümmungsradius wesentlich geringer gehalten werden, als dies bei einer Schleife und gleicher Zugfestigkeit erforderlich wäre, wenn ein Überschreiten der maximal zulässigen Zugbeanspruchung des Schleifenmaterials nicht erfolgen soll· Es ist ersichtlich, daß der Krümmungsradius der sattelförmigen Haken 9 der bestimmende Faktor für die Abmessungen der Endabschnitte 7 ist. Beim dargestellten Ausführungsbei— spiel ist der Krümmungsradius der sattelförmigen Haken ungefähr viermal größer als der Hadius der bei Linie 5-5 in den Fig. 3 und 4- geschnittenen und in Fig. 5 gezeigten Schleifen.

Das Zugaufnahmeteil 2 kann hergestellt werden, indem zwei ähnliche Schleifen aus soviel Lagen oder Windungen von Glasfibersträhnen mit einer Mehrzahl von Fasern oder Litzen gewickelt werden, wie zur Erzielung des gewünschten Querschnittes für das die Schleifen bildende Material erforderlich ist. Während des Wickelvorganges wird die Glas— fibersträhne durch ein Bad mit einer aushartbaren Imprägnierflüssigkeit geführt oder mit der Flüssigkeit vorim— prägniert·

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Bei der zur Verwirklichung der Erfindung verwendeten aushärtbaren Imprägnierflüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um eine vollständig reagierende, Hiesige, polymerisierbare Verbindung· Solche Verbindungen können irgendein flüssiges, polymeriaierbares Material enthalten, das bei Erwärmung, gewöhnlich unter Verwendung eines Polymerisationskatalysators, in einen duroplastischen, verhältnismäßig harten Kunstharzfestkörper polymerisiert. Ein m Beispiel für sdblie Kunstharze sind die sogenannten unlösbaren Lacke oder Firnisse, die Polyester-oder Epoxydkunstharze enthalten, die durch eine Mischung aus einem -ungesättigten JDcydkunstharz und einem Vinylmonomer gebildet werden.

Eine weitere Gruppe organischer Kunstharze,' die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, stellen die Bpoxydkunstharze dar, die Verbindungen sind, die zwei oder mehr Epoxydgruppen enthalten, die durch Kondensation * Ton Polyhydroxydverbindungen, wie polyhydrische (mehrwertige) Phenole und polyhydrische Alkohole, mit Epiohloroaydrin oder durch Behandlung von ungesättigten Verbindungen mit ;

Ferazetylsäuren hergestellt werden können·

Beispiele für verwendbare polyhydrische Verbindungen sind Glyzerol, Diphenylolpropan. Ein Beispiel-für tin im

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Bahnen der Erfindung verwendbares Epoxydkunstharz ist das Kondensationsprodukt von Epichloroliydrin und 2,2' Biphenylolpropan. Solche Epoxydkunstharze können durch irgendeine der "bekannten, eine Querverbindung bewirkenden Säuren wie Amine, Amine erzeugende Verbindungen, diabasische Säureanhydride und andere Aushärtagenzien in bekannter Weise ausgehärtet werden.

Die gegenüberliegenden Teile der Schleife werden dann auf einer vorbestimmten Länge zusammengefaßt, so daß sie einen Isolator mit der erforderlichen dielektrischen Durchschlagfestigkeit ergeben. Dies kann vorgenommen werden, indem diese mit einem porösen Band 10 umwickelt werden, welches ein Auspressen von Luft und/oder Imprägnierflüssig— keit zuläßt- Das Band kenn aus jedem geeigneten porösen Isolationsmaterial bestehen, das vorzugsweise durch Fasern verstärkt ist, um die gewünschte Festigkeit zu erzielen. Beispielsweise kann ein handelsübliches verstärktes Poly— esterband verwendet werden.

Die umwickelten Schleifen werden dann an den Endbefestigungsstücken festgehakt und die zentralen Teile werden duroll eine Schnur 11 aus: irgendeinem geeigneten Isoliermaterial nahe der Stelle, wo das Umwickelungsband 10 endet, zusammengebunden. Der zentrale Teil zwischen den Verbin—

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dungsschüren 11 wird dann dicht zusammengepreßt in einer geeigneten Klemmvorrichtung und zwar in der Form einer kompakten Stange, deren Querschnitt in Fig. 6 gezeigt ist. Die Anordnung wird dann in einem Ofen gebacken, um das Imprägniermittel zu trocknen und auszuhärten.

Diese Anordnung wird dann in die Mitte einer geeigneten länglichen Form gelegt, die danach mit einem überschlagsicheren und nicht kriechstromleitenden, hitzehärtbaren flüssigen Isolationsmaterial gefüllt wird, beispielsweise mit einem Epoxydmaterial; vorzugsweise beträgt der Anteil des Aluminiumhydrat-Füllstoffes fünfzig bis siebzig Gewichtsteile des eingefüllten Materiales. Das Material wird dann ausgehärtet oder polymerisiert, so daß der fertige in Fig. 1 gezeigte Isolator erhalten wird.

Es wurde festgestellt, daß ein solcher Isolator eine wesentlich höhere Überschlagspannung zwischen seinen Endbefestigungsstücken 1 aufweist als ein Porzellanisolator gleicher Länge. Es wird angenommen, daß dieses Ergebnis auf zwei Faktoren beruht, die beide auf die Verteilung des elektrischen Feldes zwischen den Endbefestigungastücken einwirken. Ein Faktor besteht in der Abwesenheit von dazwischen angeordneten metallischen Bauteilen, wie diese bei Porzellanisolatorketten vorliegen· Der andere Faktor

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*/besteht darin, daß die wirksame dielektrische Konstante des Isoliermateriales beim erfindungsgemäßen Isolator ungefähr 4,6 beträgt, während diese bei Porzellan zwischen 5„75 und 6,00 liegt. Da die Dielektrizitätskonstante bei der Luft 1 ist, ist der Unterschied zwischen der Dielektrizitätskonstante beim erfindungsgemäßen Isolator und der Luft wesentlich geringer als zwischen der Dielektrizitätskonstante von Porzellan und Luft, so daß hier eine geringere Verzerrung des elektrischen Feldes im Isolator vorliegt und dementsprechend dieser eine größere Überschlagspannung bei gegebener Länge besitzt als ein Porzellanisolator oder dieser kurzer als ein Porzellanisolator gestaltet werden kann und doch noch die gleiche Überschlagspannung aufweist.

Die Vorteile des vorbeschriebenen Isolators gegenüber den üblichen Isolatoren sind:

1. Eine ungefähr 70 prozentige Gewichtsminderung, durch die die Herstellkosten und der Montageaufwand verringert werden.

2, Eine äußerst hohe mechanische Stoßfestigkeit, die die Bruchgefahr herabsetzt.

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5·. Eine hohe Widerstandsfestigkeit gegen -thermische Stoßbelastungen, wodurch eine Beschädigung durch Sfcromüberschlag reduziert wird.

4·· Ein offensichtlich druckschlagsicherer Isolator.

5· Eine GestaltungsJtoiheit, die in weitem Umfang eine Berücksichtigung τοη Festigkeitsanforderungen und ebenso eine Herabsetzung von Korrosion ermöglicht.

6· Die Oberfläche läßt sich leicht abwaschen und ver~" spricht ein verbessertes Arbeitsverhalten in verschmutzter Atmosphäre.

7· Eine sehr sichere Befestigungsart, die ohne Verwendung von ZementVerlULnduiigen auskommt·

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   1β Elektrischer Isolator mit einem Paar von Befestigungsstücken, die über einen Zwischenkörper, der eine Ummantelung aufweist, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Ummantelung (5) aus einem Lichtbogen-und Kriechstrom widerstehenden organischen Isolationsmaterial hergestellt ist und die Form einer geraden Röhre mit einer Mehrzahl von intepralen, quergerichteten Kreisflanschen (8) aufweist.
2. 2. Elektrischer Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkörper (2,5) aus einem Material niedrigerer Dielektrizitätskonstante als Porzellan besteht.
3. 3. Elektrischer Isolator nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Zwischenkörper (2,5) aus einem Material mit einer Dielektrizitätskonstanten zwischen der von Luft und der von Porzellan besteht.

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4. 4. Elektrischer Isolator nach den Ansprüchen 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet , daß die Kreisflansche (8) der Ummantelung (5) in gleichmäßigen Axialabständen voneinander angeordnet sind und sich an beiden Seiten gleichmäßig von einem Maximum an der Übergangsstelle zur röhrenförmigen Ummantelung bis zu einem Minimum an ihrer Peripherie in ihrer Dicke verjüngen.
5. 5. Elektrischer Isolator nach den Ansprüchen 1 b'is 4,

   mit einem doppelten Paar von metallischen Befestigungsstücken, die über einem Zwischenkörper miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Zwischenkörper einen zentralen Zugaufnahmekern (2) oder eine zentrale Zugaufnahmestange aus faserartigem, anorganischem Isolationsmaterial umfaßt, das von einer Ummantelung (5) aus einem organischen Isolationsmaterial umgeben ist, welche einen mittleren Abschnitt (bei 6) gleichförmigen Durchmessers und an den Befestigungs— stücken (1) gegenüberliegende Endabschnitte (bei 7) aufweist, welche im Durchmesser vom mittleren Teil zum Endteil der Stange hin zunehmen_e

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   '6. Elektrischer Isolator nach. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der zentrale Zugauf— nahmekem (2) an seinen Enden in einer Mehrzahl von Schleifen (4·) unterteilt ist und in einer entsprechenden Mehrzahl sattelförmiger Haken (9) vorbestimmten Krümmungsradius sitzt, welche Haken an den Endbefesti— gungsstücken (1) angeformt sind»

   7· Elektrischer Isdator nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, gekennz eiohnet durch eine zusammenhängende Ummantelung (5) aus gegossenem, in Hitze ausgehärtetem, organischen Kunststoffmaterial mit einem beträchtlichen Anteil eines Alluminiumhydrat-Eüllstoffes..

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