DE3046538A1

DE3046538A1 - "hochspannungs-leistungsschalter"

Info

Publication number: DE3046538A1
Application number: DE19803046538
Authority: DE
Inventors: Johann 5012 Schönenwerd Blatter; Walter 5036 Oberentfelden Schaad
Original assignee: Sprecher & Schuh Ag 5001 Aarau Aargau; Sprecher und Schuh AG
Current assignee: General Electric Switzerland GmbH
Priority date: 1980-07-02
Filing date: 1980-12-10
Publication date: 1982-01-28
Also published as: DE3046538C2; ATA165581A; CH649865A5; AT376835B

Description

Hochspannungs-Leistungsschalter
Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere einen solchen mit SF6 Druckgasisolierung, nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
In der GB-PS 1 077 015 wird die Herstellung eines Antriebsstangen-Rohres beschrieben, welches eingelegte Verstärkungsschichten und somit eine Durchmessererweiterung an den Endpartien aufweist. Damit soll einer durch das Gewindeschneiden entstehenden Schwächung entgegengewirkt werden. Davon abgesehen, dass Durchmessererweiterungen nicht ohne weiteres hinnehmbar sind, ist der Aufwand für die Verstärkung wirtschaftlich nicht vertretbar.
Nach der DE-OS 24 29 475 wird vorgeschlagen, eine besondere Oberflächenschicht am Rohr vorzusehen, in welche Schicht ein schraubenlinienartig gewundener Draht teilweise eingelegt ist, der in ein passendes Gewinde der Muffe eingreift. Auch diese Konstruktion ist sehr aufwendig und erbringt nicht zuverlässig hohe Festigkeitswerte. Der Draht deformiert die Rohroberflächenschicht z.B. bei Zugbeanspruchung der Rohr-Muffen-Verbindung und es kommt zu einem windungsweisen Steigern der Beanspruchung am Rohr, das dann schliesslich in einem stufenweisen knatternden Reissen endet. Davon abgesehen treten auch Toleranzschwierigkeiten bei dieser Verbindungsart vermehrt auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Kraftübertragungsstellen für die Uebertragung relativ grosser Kräfte und doch wirtschaftlich vorteilhaft auszubilden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 vorgeschlagen.
Ueberraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, dass ein derartiges asymmetrisches Trapezgewinde die Uebertragung von relativ grossen Kräften gestattet, ohne dass besondere Mittel Rohroberflächenschichten und/oder Endverstärkungen vorgesehen sein müssen. So kann man, insbesondere bei den noch zu besprechenden bevorzugten Ausführungsformen, eine Reisskraft in der Grössenordnung von 3 x 105 N erreichen.
Eine derartige Muffen-Rohr-Verbindung bewährt sich sowohl beim Zusammenschluss von zwei aufeinanderfolgenden Rohrabschnitten mittels einer gemeinsamen Muffe, als auch bei Endmuffen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Gewindegrund des Muffengewindes etwa doppelt so lang ist, wie der Gewindegrund des Rohrgewindes. Dies ergibt gute Schärfflächenverhältnisse.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Gewinde-Flankenwinkel 0 60 beträgt. Dabei wirken die erwähnten Zug- und Druckkräfte dann in einem Winkel von 30 zur Längsachse des Rohres.
Weiterhin wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei welcher die Ueberlappungshöhe des asymmetrischen Trapez gewindes etwa ein Viertel der Dreieckshöhe eines entsprechenden symmetrischen scharfgängigen Gewindes beträgt.
Das Rohr kann vorteilhaft aus einem mit Glasfasern verstärkten Material bestehen. Glasfasern aus einem von Bor und Borverbindungen freien alkaliarmen Glas sind besonders geeignet. Solche Fasern sind gegen Abbauprodukte des SF6 sehr widerstandsfähig. Es eignen sich somit Fasern aus einem handelsüblichen R-Glas sehr gut. Ein solches Glas kann z.B.
50-65 °Ó SiO2, 20-30 m Al203, 5-20 °Ó MgO und 2-10 m Ca0 enthalten, wobei die Summe der Gewichtsprozente von Ca0 und Mg mindestens 15 und höchstens 25 beträgt, der quotient der Division der Gewichtsprozente von SiO2 durch jene von Al 203 mindestens 2 und höchstens 2,8 beträgt, und der quotient der Division der Gewichtsprozente von MgO durch jene von SiO2 höchstens 0,3 ergibt.
Durch die Anwendung eines geeigneten Klebers, z.B. eines Epoxyd-Zweikomponentenklebers, kann das Spiel im Gewinde ganz oder teilweise gefüllt werden, wodurch diese Fuge auch gedichtet werden kann.
Das Gewinde kann durch Drehen am fertigen Rohr hergestellt werden, wobei man das Rohr anschliessend auf Toleranzmass abdrehen kann. Diese Fertigungsweise trägt den relativ heiklen Toleranzschwankungen solcher Rohre geeignet Rechnung und ist dabei doch sehr wirtschaftlich.
Die Erfindung eignet sich beispielsweise für Druckgasschalter, Vakuumschalter, flüssigkeitsarme Schalter, und die Verbindungsstelle von Rohr und Muffe kann in Druck- und/oder Isoliergas angesiedelt sein.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der rein schematischen Zeichnung beispielsweise besprochen werden. Es zeigen: Fig. 1 ein Schalterfragment, teilweise aufgebrochen, Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 vergrösserten Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 ein gegenüber Fig. 2 weiter vergrössertes Detail III aus dem Gewindebereich der Fig. 2, und Fig. 4 das Detail IV aus Fig. 1, teilweise geschnitten und etwa halb so stark wie Fig. 2 gegenüber Fig. 1 vergrössert.
Der Schalter 1 ist in Fig. 1 nur fragmentar dargestellt, da nur die in ihm enthaltene Antriebsstange 2 angedeutet werden soll. Der Schalter 1 kann sonst beliebig gebaut sein.
Die Antriebsstange 2 besteht aus zwei spiegelbildlich gleich angeordneten Rohren 3, deren einander zugewandten Enden durch die Mittelmuffe 4' zusammengehalten sind, während sie an ihren einander abgewandten Enden Endmuffen 4 tragen.
Vor allem die Endmuffe 4 nach Fig. 2 soll hier zusammen mit ihrem Detail nach Fig. 3 besprochen werden.
Die Endmuffe 4 ist aus geeignetem Metall, z.B. Aluminium gefertigt und greift mit ihrem Gewinde 40 in das Gegengewinde 30 des aus glasfaserarmiertem Kunststoff gefertigten Rohres 3.
Die Glasfaserarmierung kann dabei entsprechend den früheren Beschreibungsausführungen aus besondere Glas bestehen. Als Kunststoff kann ein an sich bekannter Mehrkomponentenkunststoff, wie Polyester und Epoxyd,vorgesehen sein.
Um die Einwärtskomponente der Kraftwirkung zwischen Muffe 4 und Rohr 3 aufzufangen, ist im Rohr 3 ein metallenes Stützrohr 5 vorgesehen.
Um die Muffe 4 mit anschliessenden Schalterteilen zu verbinden, hat sie Gewindebohrungen 6.
Man erkennt in Fig. 3, dass das Gewinde 30, 40 als asymmetrisches Trapezgewinde ausgeführt ist, wobei der Gewindegrund BM des Muffengewindes 40 etwa doppelt so lang ist wie der Gewindegrund BR des Rohrgewindes 30, was hier (zusammen mit den noch zu besprechenden Merkmalen) zu besonders vorteilhaften Bedingungen führt. An sich gewährleistet schon dies eine gegenüber dem Stand der Technik sicherere Kraftübertragung bei vergleichsweise grösserer Wirtschaftlichkeit.
Die Ueberlappungshöhe H der Gewinde 30 und 40 beträgt hier etwa ein Viertel der Dreieckshöhe HS eines symmetrischen scharfgängigen gleichartigen Gewindes 7. Auch dies ist für die Kraftübertragung von der Muffe 4 auf das Rohr 3 von Vorteil.
Das hier dargestellte, bevorzugte, assymetrische Trapezgewinde 30, 40 hat einen Flankenwinkel (A) von 600, wie er sonst bei scharfgängigen Normgewinden üblich ist, was wiederum der Kraftübertragung förderlich ist, weil die Längs-0 kräfte von Zug und Druck im Winkel von 30 zur Längsachse (nicht dargestellt) der Stange 3 wirken.
Analog wie in Fig. 3 dargestellt ist auch die Gewindeverbindung 30', 40' zwischen der Muffe 4' und den Rohren 3 in Fig. 4 aufgebaut und braucht daher nicht getrennt besprochen zu werden. Man erkennt auch in Fig. 3 Stützrohre, die hier mit 5' angegeben sind.
Sowohl in Fig. 2 als auch in Fig. 4 erkennt man die mit Epoxyd-Zweikomponentenharz ausgegossenen Fugen 8, wobei auch das in Fig. 3 allenfalls überdeutlich dargestellte Gewindespiel 9 ausgefüllt werden kann, so dass diese Hohlräume für Abbauprodukte des SF6 zumindest weniger gut zugänglich sind.
Hierdurch kann einer Korrosion noch weiter vorgebeugt werden, als dies durch die Verwendung der genannten Glasfasern ohnehin schon geschieht.

Claims

Patentansprüche W Hochspannungs-Leistungsschalter mit mindestens einem in seiner Längsrichtung auf Zug und/oder Druck beanspruchten, aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Antriebsstangen-Rohr, das wenigstens an seinem einen Ende eine äussere, gewindeartig angebrachte, kraftübertragende Muffe und ein inneres Stützrohr aufweist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dass das Rohr (3) mit der Muffe (4) durch ein asymmetrisches Trapezgewinde (30, 40), bei welchem der Gewindegrund (BM) des Muffengewindes (40) länger ist als der Gewindegrund (BR) des Rohrgewindes (30',verbunden ist.
2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindegrund (BM) des Muffengewindes (40) grössenordnungsmässig doppelt so lang ist wie der Gewindegrund (BR) des Rohrgewindes (30).
3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewinde-Flankenwinkel (A) 60 beträgt.
4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ueberlappungshöhe (H) des asymmetrischen Trapezgewindes (30, 40) etwa ein Viertel der Dreieckshöhe (HS) eines entsprechenden symmetrischen scharfgängigen Gewindes (7) beträgt.
5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (3) aus einem glasfaserverstärkten Material besteht.
6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfaserverstärkung aus einem von Bor und Borverbindungen freien alkaliarmen Glas besteht.
7. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfaserverstärkung aus einem handelsüblichen R-Glas besteht.
8. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Fuge (9) zwischen dem Rohr (3) und der Muffe (4) mit einem Zweikomponentenkleber gefüllt ist.