DE2800208A1 - Keramischer huellisolator mit druckgasfuellung, insbesondere fuer elektrische anlagen und geraete - Google Patents

Description

Patentanwälte

Leinweber & Zimmermann

Rosenta^/ILAufg.

D-8000 München 2

a Jaa 1978

SPRECHER + SCHUH AG, CH-5001 Aarau

Keramischer Hüllisolator mit Druckgasfüllung, insbesondere für elektrische Anlagen und Geräte

P 483

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Die Erfindung betrifft einen keramischen Küllisülstor mit Druckgasfüllung, insbesondere für elektrische Anlagen und Geräte. Als Füllgas wird normalerweise SFg verwendet.

Porzellanhüllen dieser Art, z.B. bei Freiluft-Hochspannutogsdurchführungen, sind in der Regel mit SF,-gefüllt. Sie sind sicherheitstechnisch als Druekgefässe aufzufassen, die beim Explodieren Keusch und Material in der Umgebung gefährden.

Eine Explosion solcher Porzellanhüllen kann, trotz sorgfältiger Vorprüfungen, aus wenigstens einer der nachstehend beispielsweise aufgezählten Ursachen auftreten:

A. Druckerhöhung durch nicht rechtzeitig abgeschaltete innere Störlichtbogen.

B. Rissbildung im Porzellan, insbesondere

- durch Fabrikationsfehler, wie Porosität und innere Spannungen;

- durch übermässige Beanspruchung bei Temperaturwechsel und bei ungleichmässiger Temperaturverteilung;

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- durch Zersotaungsprodukte der Gasfüllung, die JJ.a^ur und Porzellan angreifen;

- durch häufigen Thermoschock.

C. Aeussere Beschädigung

- durch auftreffende Fremdkörper, wie Werkzeuge:

- durch Seilschläge bei Kurzschluss und dergleichen.

Um das Explodieren eines Ueberspannungsableiterε zu unterbinden, ist in der Schweizer Patentschrift ITr. 289 vorgeschlagen worden, eine besonders angeordnete Sollbruchstelle gegen Ueberdruck und eine innere thermische Isolationsschicht zum Schutz des Porzellankcrpers gegen thermische Einwirkungen A^orzusehen. Bei druckgasisolierten elektrischen Anlagen werden zwar vereinzelt Sollbruchstellen verwendet, eine allgemeine Verwendung ist aber wegen des damit verbundenen Risikos unerwünscht. Die genannte thermische Isolation würde nun aber beim Fehlen einer Sollbruchstelle an der Einführung nur zu einem erhöhten Explosionsdruck und somit zu einer umso heftigeren Explosion des Porzellankörpers führen.

In der Deutschen Offenlegungsschrift 26 27 653 ist eine Freiluft-Hochspannungsdurchführung für SFg-druckgasisolierte elektrische Anlagen vorgeschlagen, welche eine äussere, witterungsbeständige Porzellanhülle und in dieser

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eine den Leiter druckdicht umhüllende J!ruek~icdw hat, wobei zwischen Druckglocke und Porsellanhülle Haus mit geringem, vorzugsweise der Umgebung entsprechendem Druck herrscht. Diese Anordnung ist sehr kostspielig und bedingt eine besondere Drucküberwachung im Raum zwischen Druckglocke und Porzelianhülle,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen keramischen Hüllisolator mit Druckgasfüllung zu schaffen, der wirtschaftlich vorteilhaft ist und bei dem die Folgen eines allfälligen Berstens der Porzellanhülle möglichst gering gehalten werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein keramischer Hüllisolator der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass in seinem Inneren eine elektrisch isolierende gasdurchlässige Hülle vorgesehen ist.

Birst aus irgendeinem Grunde der Hüllisolator, so kann zwischen ihm und der gasdurchlässigen Hülle ein Druckabfall gegenüber dem Restdruck der Anlage entstehen, weil die gasdurchlässige Hülle das Gas teilweise

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am Ausströmen hindert. Der Behiriderungsc-ffekt ist abhängig von der (^durchlässigkeit und Elastizität der gasdurchlässigen Hülle und kann so optimiert werden, dass die Teile des berstenden Hüllisolators eine wesentlich kleinere Anfangsgeschwindigkeit erhalten und somit näher zu Boden fallen wurden, als wenn die gasdurchlässige Hülle fehlte. Die gasdurchlässige Hülle kann sich nach dem Bersten des Hüllisolators allmählich, vorteilhaft innert weniger als 5 Sekunden entleeren, wobei der Anlagedruck auf den Umgebungsdruck absinkt. Bei diesem Entleerungsvorgang erhalten die Bruchteile des Hüllisolators praktisch keine Beschleunigung.

Im Falle eines inneren Lichtbogens kann möglicherweise durch die gasdurchlässige Hülle ein Thermoschock etwas verspätet auf den Hüllisolator auftreffen, wodurch im Gefäss ein etwas höherer Druck entstehen könnte, als dies beim Fehlen der gasdurchlässigen Hülle der Fall wäre. Daher sollte die gasdurchlässige Hülle für einen ausreichend hohen Druck dimensioniert werden.

Eine gasdurchlässige Hülle könnte auch bei bestehenden Anlagen als Nachrüstung vorgesehen werden. Sie hat

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auch den Vorteil, dass sie gewünschtenfalls entfallen kann, wenn die durch sie verwirklichbare zusätzliche Sicherheit nicht erwünscht bzw. nicht benötigt wird, so dass bei der Konstruktion von Anlagen ohne und mit solcher gasdurchlässiger Hülle praktisch gleiche Teile verwendbar and dadurch die Kosten optimierbar sind.

Die gasdurchlässige Hülle soll so wenig wie möglich thermisch isolierend wirken, damit ein Wärmeschock möglichst direkt auf den Hüllisolator einwirken und ihn gegebenenfalls möglichst früh, d.h. bei relativ niederem Druck zum Bersten bringt, natürlich innerhalb der erforderlichen Grenzen des sicheren Anlagebetriebes.

Als gasdurchlässige Hülle eignen sich insbesondere textile Materialien, wie Netze, Vliese und Gewebe. Die gasdurchlässige Hülle kann aus einer den Erforderhissen entsprechenden Schichtzahl von Materialien bestehen, die aber höchstens punktweise verbunden sein sollen, damit die Gasdurchlässigkeit nicht unnötig reduziert wird.

Als Faserstoffe für solche gasdurchlässige Hüllen eignen sich Fasern, die von der Gasfüllung der Anlage und deren Abbauprodukten möglichst nicht angegriffen werden,

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wobei insbesondere auch die Bildung von elektrisch leitende;-. Produkten vermieden werden soll. Es können nach den derzeitigen Erkenntnissen Fasern aus Polyester, aus Polyvinylalkohol, aus Eeflar sowie aus Silizium- und borfreiea Glas verwendet werden.

Die gasdurchlässige Hülle ist vorteilhaft an den Anlage- bzw. Geräteteilen befestigt, die mit den Enden des Hüllisolators verbunden sind. Dabei soll die gasdurchlässige Hülle möglichst am Hüllisolator anliegen und so vorgespannt sein, dass bei Bersten des Hüllisolators nur eine geringe Umfangserweiterung der gasdurchlässigen Hülle eintritt.

Das Befestigen der gasdurchlässigen Hülle an der Innenfläche des Hüllisolators sollte unterbleiben, oder höchstens punktweise erfolgen, damit beim Bersten des Hüllisolators die gasdurchlässige Hülle nicht beschädigt wird.

Um der Gefahr des Aufbaus eines übermässigen Druckes, z.B. durch langsamen Druckanstieg, vorzubeugen, kann der Hüllisolator ein geeignetes Ueberdruckventil aufweisen. Um einen allfälligen Explosionsdruck zu begrenzen,kann eine Schwachstelle, d.h. eine Sollbruchstelle,am Hüllisolator vorgesehen sein.

Eine Schwachstelle wird nach einer Ausführungsform der 809844/0600

■: i

Erfindung bei einem aus mehreren rir^artig übereinander eingeordneten Teilen aufgebauten Hüllisolator an einem .-rittlero; Teil vorgesehen, wo in der Regel die hinsichtlich der Beanspruchung am wenigsten kritische Stelle zu liegen pflegt, wodurch die Wirksamkeit der gasdurchlässigen Hülle gesteigert werden kann.

Als Ueberdruckventil kann z.B. ein Deckel des Hüllisolators dienen, der mittels Feder von aussen an den Rüllisolator dichtend angepresst wird.

Ein erfindungsgemässer Hüllisolator kann für beliebige Zwecke bei elektrischen Anlagen und Geräten dienen, z.B. bei Leiterdurchführungen, bei Schaltern und dergleichen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher beschrieben werden, wobei die Dimensionen der Teile und ihre Formgebung aus Gründen der einfachen Darstellung frei gewählt wurden. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Hüllisolator einer Freiluft-Hochspannungseinführung, und

Fig.2 einen Querschnitt nach Linie II - II in Fig. 1

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BAD ORIGINAL

Vom Apparategehäuce if-λ; nur eine !latte 1 ersichtlich, an dor mittels eines SefeetigungsrInges 2 und durch Schrauben 3 eiia aus drei Teilen 41 , 42 und 43 bestehender Porzellanisolator gasdicht angeschlossen ist. Der mittlere Isolatorteil 42 ist dünnwandiger als Sollbruchstelle ausgebildet.

An der Platte 1 ist eine an sich bekannte Steuerelektrode 9 vorgesehen, durch die ein leiterstab 1 0 in das Gehäuse unterhalb der Platte 1 eintritt. Der Leiterstab 10 tritt oben durch eine Platte 11 , die eine am Leiterstab anschliessen.de Dichtung 12 aufweist, ins Freie.

Die Platte 11 ist mittels eines teilbaren Rings 11 ' und einer Feder 11 '' unter Zwischenschaltung einer Dichtung gasdicht mit dem Hüllisolator 4 verbunden. Sie dient dergestalt als Ueberdruckventil.

Eine aus mehreren Gewebelagen bestehende gasdurchlässige schlauchartige Hülle 14 ist mittels bei 15 bzw. 16 angedeuteter Befestigungsmittel mit den an die Enden des Hüllisolators 4 angrenzenden Teilen verbunden und höchstens punktweise an der Innenfläche des Hüllisolators befestigt, so dass die gasdurchlässige Hülle 14 auch im Ruhezustand

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gespannt ist. Sie soll wenigstens stellenweise innen am Isolator 4 anliegen.

Würde nun zufolge irgendeiner Störung oder Beschädigung der Isolator 4 im Bereich des Teiles 42 bersten, obschon das Ueberdruckventil vorhanden ist, so könnte zwar das zwischen ihm und der gasdurchlässigen Hülle 1 4 befindliche Isoliergas schlagartig ausströmen und die Splitter des Isolators noch kurz beschleunigen, die im Inneren der gasdurchlässigen Hülle 14 befindliche Hauptmenge des Gases könnte aber nur allmählich, beispielsweise innert weniger als 5 Sekunden durch die gasdurchlässige Hülle 14 ausströmen, so dass die Splitter des Isolators 4 nicht weiter beschleunigt werden können, wie dies sonst der Fall wäre.

Diese gasdurchlässige Hülle 1 4 sollte dabei nicht wesentlich an Umfang zunehmen, was sowohl durch ihre Ausbildung als auch durch ein Einspannen unterstützt werden kann.

Dergestalt ist auf einfachste Weise ein optimaler Schutz erreichbar, weil eine Sollbruchstelle bzw. ein Ueberdruckventil nur eventuell zur Begrenzung des Explosionsdruckes dienen und daher keine erheblichen Risikofaktoren darstellen.' Zum Beispiel kann ein geeignetes Polyestergewebe

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in hinsichtlich Dichte und La^jenzahl .freeignetör Ausführim™ als preiswerte gasdurchlässige Hüllο dienen_; die sogar nachträglich an bestehenden Anlagen vorgesehen werden kann.

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Claims (12)

1. A η 3 υ r ü c h e

   f 1 .) Keramischer Hüllisolator mit Druckgasfüllung, insbesondere für elektrische Anlagen und Geräte, dadurch gekennzeichnet , dass in seinem Inneren eine elektrische gasdurchlässige Hülle (14) vorgesehen ist.
2. 2. Keramischer Hüllisolator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Hülle (14) mindestens teilweise an der Innenwand des Hüllisolators (4) anliegend angeordnet ist.
3. 3. Keramischer Hüllisolator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Hülle (14) an beiden Enden des Hüllisolators (4) befestigt ist.
4. 4. Keramischer Hüllisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Hülle (14) gespannt angeordnet ist.
5. 5. Keramischer Hüllisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Hülle (14) mindestens eine Lage eines Netzes bzw. Gewebes enthält.

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6. 6. Keramischer Hüllisolatcr nach eine::i ο ei si· mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Hülle (14) Polyesterfasern enthält.
7. 7. Keramischer Hüllisolator nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Hülle (14) Polyvinylalkohole a.sern enthält .
8. 8. Keramischer Hüllisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Hülle (14) Calciumaluminat-G-lasfasern, die praktisch Silizium- und borfrei sind, enthält.
9. 9. Keramischer Hüllisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Hülle (14) Keflarfasern enthält.
10. 10. Keramischer Hüllisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er eine als Sollbruchstelle dienende Schwachstelle (42) aufweist.
11. 11. Keramischer Hüllisolator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere aneinanderschliessende ring-

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    artige Teile (41, 42, 43) vorgesehen sind, deren einer (42) die Sehwachstelle aufweist.
12. 12. Keramischer Hüllisolator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwaehstellenteil ein mittlerer Teil ist.

    13· Keramischer Hüllisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ueberdruckventil (ll¹ , 11") vorgesehen ist.'

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