DE2539623A1

DE2539623A1 - Elektrisch isolierendes bauteil

Info

Publication number: DE2539623A1
Application number: DE19752539623
Authority: DE
Inventors: Laurent Pargamin
Original assignee: Ceraver SA
Current assignee: Ceraver SA
Priority date: 1974-09-12
Filing date: 1975-09-05
Publication date: 1976-04-01
Also published as: JPS5828691B2; NL7510744A; CH600511A5; SE7510228L; LU73324A1; ES440917A1; GB1505875A; JPS5154288A

Description

5. Sep. 1975

DipL-infl. Jörgen WEINMILUER PATENT ASSESSOR

SOSPI GmbH

8OOO München 80 tr. 63

CERAVER 12, rue de la Baume 75008 PARIS Frankreich

ELEKTRISCH ISOLIERENDES BAUTEIL

Die Erfindung betrifft ein elektrisch isolierendes Bauteil mit einem isolierenden zylindrischen Rohr, das mit seinen Enden auf zwei Metallarmaturen geschoben ist, die jeweils an ihrem dem Isolierrohr zugewandten Ende eine Schulter und am anderen Ende ein Aufhängeorgan aufweisen. Derartige isolierende Bauteile, die insbesondere als Leitungsisolatoren oder Isolatoren für Rundfunkantennen Verwendung finden, können hohen mechanischen Anforderungen gerecht werden. Im Falle von Leitungsisolatoren sind sie, wie z.B. in der FR-PS 1 390 beschrieben, mit aufgeklebten oder in einem Formverfahren hergestellten Rippen versehen bzw. in einer rohrförmigen, mit

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Rippen versehenen Umhüllung untergebracht.

Diese isolierenden Bauteile erfordern große Abmessungen und ein relativ hohes Gewicht, wenn sie großen mechanischen und elektrischen Beanspruchungen ausgesetzt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisch isolierendes Bauteil zu schaffen, insbesondere für Rundfunkantennen oder Stromleitungsisolatoren, dessen Abmessungen und Gewicht unter Beibehaltung hoher mechanischer und elektrischer Beanspruohbarkeit relativ gering sind.

Das erfindungsgemäße elektrisch isolierende Bauteil der eingangs erwähnten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des zylindrischen Teils des Rohrs kleiner als der Durchmesser des größten Querschnitts des Schulterstücks der Armaturen ist, und daß der Anschluß des zylindrischen Teils an diese Schulterstücke über eine Oberfläche erfolgt, die ähnlich wie ein Hyperboloid geformt ist.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der beiliegenden sieben Figuren näher erläutert.

Es zeigen :

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch einen bekannten Spulenträgert

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Bauteils, das als Spulenträger verwendet wird;

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch einen Leitungsisolator gemäß einer Variante der Erfindung; Fig. 4 in Vergrößerung eine Einzelheit aus Fig. 3;

Fig. 5 einen Isolator der in Fig. 3 dargestellten Bauweise mit elektrischen Schutzorganen;

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Fig. 6 eine Ausführungsvariante der Verbindung zwischen Rohr und Armatur gemäß Fig. 3;

Fig. 7 einen Isolator gemäß der Erfindung, bei dem der mittlere Teil des Rohrs die Form eines homogenen Doms aufweist.

Im hier gewählten Beispiel werden die Armaturen symmetrisch aufgebaut, obwohl hierzu kein zwingender Grund vorliegt; die gleichartigen Bauteile auf beiden Seiten sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Der aus der erwähnten FR-PT bekannte Spulenträger gemäß Fig. 1 besteht aus eineiTi Isolierrohr 1, das auf zwei Auflcgeflachen 2 vo~ zwei Armaturen 3 gesteckt ist, von denen iece ersrj Hals 4 und ein Aufhängeorgan 5 aufweist. Di^ Hal.sstücke 4 «?-:hli3ße?n über eiae Kugel- oder Ellipsenkalottenform oder eine zwischen diesen beider* liegende Forr an die Armaturer, an. Der r-ur.j'-im^sser des Fohrs 1 und der Durchmesser des größten Querschnitts der Armaturen 3 sind gleich.

Die Bewicklung des isolierenden Bauteils geschieht mit Hilfe von Draht oder mineralischen Fasern in Form von schraubenförmxgen Wicklungen auf dem zylindrischen Teil 1 und eventuell auf den Halsstücken 4.

Das in Fig. 2 gezeigte erfindungsgemäße Bauteil besteht aus einem Isolierrohr 6, dessen Enden 7 in ringförmigen Rillen 8 eingeführt sind, die in Armaturen 9 vorgesehen sind, welche über je eine Schulter 10 mit einem Aufhängeorgan 11 verbunden sind. Die Enden werden in den Rillen 8 mit Hilfe eines isolierenden Zements 12 befestigt.

Am Übergang vom Rohr 6 auf den größten Querschnitt der Armaturen wird eine Verbundmasse 13 ohne oder mit mineralischen

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Pasern wie beispielsweise Glasfasern angeordnet, so daß die äußere Fläche der Verbundmasse die Form eines Hyperboloidabschnitts oder eine ähnliche Form annimmt.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines isolierenden Bauteils gemäß der Erfindung in Form eines Leitungsisolators, bei dem weitere konstruktive Einzelheiten verdeutlicht werden, durch die die mechanischen und elektrischen Eigenschaften weiter verbessert werden.

Zu dem in Fig. 3 dargestellten Isolator gehört ein Spulenträger, der aus einem isolierenden Rohr 14 und zwei Metallarmaturen 15 besteht. Das isolierende Rohr ist innen über eine bestimmte Länge hinweg mit einem Isolierschaum 16 aus Kunstharz gefüllt, dessen dielektrische Konstante etwas über 1 liegt. Das elektrische Verhalten des isolierenden Bauteils gewinnt noch, wenn die dielektrische Konstante der Füllmasse zu den Enden des Rohrs 14 hin zunimmt.

Diese Bedingung wird in der hier beschriebenen Ausführungsform dadurch berücksichtigt, daß auf die Füllmasse 16 des Rohrs 14 an jedem Rohrende zwei Stopfen 17 und 18 aus Kunstharz gesetzt werden, die ein zusätzliches Material mit einem Dielektrikum hohen spezifischen Induktionsvermögens, beispielsweise TiO^ oder einem Titanat enthalten, so daß der Stopfen 17 eine Dielektrizitätskonstante von etwa 4 und der Stopfen 18 von etwa 10 aufweist.

Die Füllung aus Isolierschaum 16, die Stopfen 17 und bilden untereinander und mit dem Rohr 14 ein Ganzes; sie werden durch zwei je in eines der Rohrenden 14 gedrückte und mit diesem Rohr mit Hilfe einer isolierenden Harzfolie verklebte Metalleinlagen 19 gehalten.

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Besonders günstig für das elektrische Verhalten des isolierenden Bauteils ist es, wenn die Stopfen 18 und die Einlagen 19 in elektrischem Kontakt miteinander stehen; hierzu wird die der Einlage 19 gegenüberliegende Seite der Stopfen metallisiert oder mindestens aus einer Halbleiterschicht gebildet bzw. mit einer solchen versehen, damit schädliche innere Entladungen vermieden werden, falls sich der Stopfen und die Einlage voneinander lösen; die Einlage 19 kann auch eine Verjüngung aufweisen und im Stopfen 18 verankert werden (siehe Fig. 6).

Die beiden Armaturen/weisen eine Vertiefung 20 auf, in die die Enden des Rohrs 14 eingespannt sind; ein mit einem Ende in der Einlage 19 befestigter Bolzen 21 erlaubt mit dem anderen Ende die Befestigung des Rohrs 14 mit seiner Füllung an der Armatur 15 unter gleichzeitiger Herstellung einer einwandfreien elektrischen Verbindung zwischen der Einlage 19 und der Armatur 15.

Bemerkenswert ist, daß die dem Rohr 14 zugewandte Fläche 22 der Armatur 15 und die dem Stopfen 18 zugewandte Fläche 23 der Einlage 19 nach dem Zusammenbau auf einer gemeinsamen Kugelkalottenfläche liegen. Diese Anordnung trägt zu einer Verbesserung der elektrischen Eigenschaften des Isolators bei.

Die Armaturen 15 umfassen außerdem eine dem Rohr abgewandte Schulter 24, deren Oberfläche ellipsoidartig oder kugelabschnittartig ist, wobei der Krümmungsdurchmesser erheblich größer ist als der der Kugel, die den Flächen 22 und 23 entspricht. Die Fläche der Schulter 24 kann auch eine zwischen einem Ellipsoid und einer Kugelkalotte liegende Form aufweisen. Die Flächen 23 und 24 sind über einen kreisförmigen Abschnitt miteinander verbunden.

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Darüber hinaus umfaßt die Armatur 15 eine Stange 25 mit dem Durchmesser p, die einen Flansch 26 mit einer Nut 27 trägt und in einem Aufhängeorgan 28 ausläuft. Eine Füllung 2y aus isolierendem Harz und mit diesem Harz verbackene Fasern, deren Außenfläche erfindungsgemäß hyperboloidförmig ist, verbindet die Oberfläche des Rohrs 14 mit dem Durchmesser d mit der Oberfläche der Armaturen 15 in der Ebene, die den größten Querschnitt mit dem Durchmesser D aufweist. Auf dem so gebildeten Spulenträger wird eine Lage 30 aus harzgetränkten Glasfasern durch schraubenförmiges Aufwickeln gemäß einem an sich bekannten Verfahren aufgebracht. Ein optimales Ergebnis wird dann erzielt, wenn der Aufwicklungswinkel Oi der Fasern im Verhätlnis zur Achse des Trägers einem Wert entspricht, der sich aus sin OC = —— ergibt, insbesondere wenn & = 18 bis 22 ist.

Der Wicklungswinkel nimmt mit der Dicke der Wicklung zu, so daß man, damit er innerhalb der gewählten Grenzen bleibt, die Wicklung mit Hilfe von einzelnen Lagen herstellt, deren Stärke dadurch bestimmt ist, daß der anfänglich 18 betragende Wicklungswinkel den Wert von 22 erreicht. Anschließend wird wiederum mit einem Anfangswicklungswinkel von 18 eine neuen Lage hergestellt.

Um zu vermeiden, daß sich die einzelnen Windungen der Wxcklung lösen, verleiht man dem Winkel qC zu Beginn einen Wert, der etwas über dem des Winkels der Geraden der begradigten Oberfläche des Hyperboloids mit der Achse liegt.

Uta weiterhin zu vermeiden, daß die Fasern während des Aufwicklungsvorgangs auf der Stange 25 rutschen, sieht man die Verbindung dieser Stange an der Schulter 24 über einen Nut 31

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mit halbkreisförmigem Querschnitt vor, die tangential mit der Stange 25 in Verbindung tritt.

Das so hergestellte isolierende Bauteil wird mit einer Umhüllung 32 mit Rippen versehen, durch die der Kriechweg verlängert wird; diese Hülle wird durch Gießen von Isolierharz in eine Form erhalten, die in die Nuten 27 der Flansche 26 paßt und das soeben beschriebene isolierende Bauteil als Kern enthält.

Zur besseren Verankerung der Hülle 32 auf den Armaturen 15 können auf der Stange 25 und den Flanschen 26 vorspringende Abschnitte 33 un^ 34 vorgesehen werden (siehe Pig. 4).

Der ""solarer >can~ durch ^inen Schutzring 25 vervollständigt werden, der mit Hilfe von Luschen 36 in der Hut 27 befestigt %/ird; ferner kann ein Feldregulierring in der Nähe der Fläche 22 der Armaturen 15 angeordnet werden.

Fig. 7 stellt einen erfindungsgemäßen Leitungsisolator mit einem isolierenden Dorn dar. Sie zeigt im Schnitt eins der Enden des Isolators, von denen die Bauteile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 den unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen entsprechen und daher hier nicht noch einmal erläutert werden.

Der Isolator umfaßt einen Wicklungsträger, der aus einem isolierenden Dorn 38 anstelle eines Rohrs gebildet wird, und aus zwei Metallarmaturen 15. Der Dorn kann beispielsweise aus mit Fasern ohne bestimmte Ausrichtung versetztem Kunstharz oaer aus in Längsrichtung zusammengelegten Glasfasern bestehen. An seinen Enden trägt er Metalleinlagen 19, die in diese Enden hineingedrückt und mit Hilfe einer Isolierharzfolie eingeklebt sind. Die Metalleinlage 19, die mit einem Bolzen 21 an der

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Armatur befestigt ist, sitzt vor einem Stopfen 18 aus einem Kunstharz, das ein Material mit einem Dielektrikum mit hohem spezifischen Induktionsvermögen, z.B. Titandioxyd oder Barium-Titanat, aufweist, wobei die Menge der Zusätze so gewählt wird, daß die Dielektrizitätskonstante des Stopfens bei etwa 6 liegt.

Die Dielektrizitätskonstante des Dornmaterials beträgt etwa 4 bis 5 und sein Ausdehnungskoeffizient und Elastizitätsmodul in einer beliebigen senkrecht zu seiner Achse verlaufenden Schnittfläche sind für zwei beliebige senkrecht zueinander stehende Durchmesser in dieser Schnittfläche wenig unterschiedlich.

Die Verbindung der Schulter 24 der Armatur mit dem Dorn 38 erfolgt über eine Glasfaserwicklung 29 mit geringem Schraubengang,die harzgetränkt ist und deren äußere Fläche einen Teil eines Hyperboloids bildet bzw. dieser Form nahekommt. Das Ganze wird durch Umwicklung mit einer Schicht 30 von harzgetränkten Glasfasern umgeben.

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Claims

_ 9 PATENTANSPRÜCHE

Elektrisch isolierendes Bauteil, insbesondere Leitungs-Antennenisolator, mit einem isolierenden zylindrischen Rohr, das mit seinen Enden in zwei Metallarmaturen gesteckt ist, von denen jede an ihrem rohrseitigen Ende eine Schulter und am anderen Ende ein Aufhängeorgan aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d) des zylindrischen Bereichs des Rohrs (6, 14, 38) kleiner als der Durchmesser (D) des größten Querschnitts der Armatur (10,15) ist u.iri daß die Verbindungsfläcne zwischen dem zylindrischen Bereich und diesen Schultern praktisch hyperboloidförmig verläuft.

2 - Isolierendes Bauteil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (7) des zylindrischen Rohrs in eine ringförmige Rille (8) gesteckt ist, die im Innern der Armatur vorhanden ist.

3 - Isolierendes Bauteil gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hyperboloidförmige Übergang vom zylindrischen Bereich des Rohrs (6, 14, 38) auf die Armatur (1O,15) über eine Verbundmasse erfolgt, die mineralische Fasern enthält.

4 - Isolierendes Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Rohr (14) innen mit einem Isolierschaum (16,17,18) aus Kunstharz gefüllt ist, dessen Dielektrizitätskonstante zum Ende des Rohrs hin zunimmt.

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5 - Isolierendes Bauteil gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des isolierenden Rohrs an jedem seiner Enden eine Metalleinlage (19), dann einen ersten Stopfen (18), weiter einen zweiten Stopfen (17) aus einem Kunstharz enthält, dem Zusatzmaterial mit einem Dielektrikum mit hohem spezifischen Induktionsvermögen zugesetzt ist, derart daß die Dielektrizitätskonstante des ersten Stopfens etwa 10, die des zweiten Stopfens etwa 4 und die des Isolierschaums etwas mehr als 1 beträgt.

6 - Isolierendes Bauteil gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit einem Dielektrikum mit hohem spezifischen Induktionsvermögen ein mineralischer Körper ist, der vorzugsweise aus Titandioxyd oder einem Titanat besteht.

7 - Isolierendes Bauteil gemäß Anspruch 5 ode.r 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Metalleinlagen (19) in die Enden des Rohrs gesteckt und mit diesem mit Hilfe einer isolierenden Harzfolie verklebt ist.

8 - Isolierendes Bauteil gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite des ersten Stopfen (18), die der Metalleinlage (19) gegenüberliegt, mit einer Metallschicht bedeckt ist.

9 - Isolierendes Bauteil gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite des ersten Stopfens (18), die der Metalleinlage (19) gegenüberliegt, mit einer Halbleiterschicht bedeckt ist.

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10 - Isolierendes Bauteil gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite der Metalleinlage (19) , die dem ersten Stopfen (18) gegenüberliegt, einen Bolzen (21) aufweist, mit dem das Rohr an der Armatur (15) befestigt ist.

11 - Isolierendes Bauteil gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rohr (14) zugewandte Fläche (22) der Armatur (15) und die dem ersten Stopfen (18) zugewandte Fläche (23) der Metalleinlage auf einer gemeinsamen Kugelkalotte liegen.

12 - Isolierendes Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallarma— türen zwischen dem Aufhängeorgan und der Schulter eine zylindrische Stange (25) aufweisen, die mit einem Flansch (26) versehen ist, der senkrecht zur Stange eine Nut (27) besitzt.

13 - Isolierendes Bauteil gemäß Anspruch 12,'da du r ch gekennzeichnet, daß Glasfasern schraubenförmig um das aus den Schultern und dem Rohr bestehende Gesamtgebilde unter einem Winkel &C zur Achse des Rohrs herumgewickelt werden, wobei sin 0i etwa ■ entspricht, und f³ der Durchmesser der zylindrischen Stange zwischen den beiden Enden einer Armatur und D der Durchmesser des größten Querschnitts der Schulter der Armatur ist.

14 - Isolierendes Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Glasfasern schraubenförmig um das aus den Schultern und dem Rohr bestehende Gesamtgebilde so herumgewickelt sind, daß der Winkel OC zwischen 18 und 22° beträgt.

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15 - Isolierendes Bauteil gemäß Anspruch 14,d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Umwicklung in Lagen vorgenommen wird, in denen der Winkel Ot vom Wert 18 zu Beginn zum Wert 22 am Ende jeder Lagenwicklung zunimmt.

16 - Isolierendes Bauteil gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schulterfläche (24) tangential zur Stange eine Ringnut (31) eingearbeitet wird.

17 - Isolierendes Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Rohr mit einem weichen Feststoff oder mit einem Gas gefüllt ist.

18 - Isolierendes Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,,daß das isolierende Rohr in seinem mittleren Bereich mit demselben Material gefüllt ist, aus dem es selbst besteht, so daß sich in diesem mittleren Bereich ein hcmojener Dorn (38) bildet.

19 - Isolierendes Bauteil gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in einem beliebigen Querschnitt seines mittleren Bereichs senkrecht zu seiner Achse der Dilatationskoeffizient und Elastizitätsmodul des Materials des Dorns auf zwei beliebigen senkrecht zueinander liegenden Durchmessern nur geringe Unterschiede aufweisen.

20 - Isolierendes Bauteil gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des zylindrischen Bereichs des Rohrs mit den Schultern (15) der Armaturen aus einer harzgetränkten Wicklung (29) mit sehr geringem Gang aus Glasfasern gebildet wird (Fig. 7).

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