DE4008421A1 - Durchfuehrungswandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchführungswand­ ler mit einem stabförmigen Durchführungsbolzen aus elek­ trisch leitfähigem Metall als Primärwicklung und einer ringförmig um den Durchführungsbolzen angeordneten Meß­ wicklung als Sekundärwicklung.

Ein solcher Durchführungswandler ist aus L. Merz, Grund­ kurs der Meßtechnik, Teil I, Das Messen elektrischer Größen, R. Oldenbourg Verlag, München, Wien 1968, Seite 158 bis 160 bekannt. Dabei wird ein Stromwandler darge­ stellt, bei dem ein Eisenkern zwischen Primär- und Se­ kundärwicklung angeordnet ist. Es kann sich um einen Stabwandler, einen Stabwandler mit Porzellan-Überwurf oder um einen Porzellan-Stabwandler handeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durch­ führungswandler der eingangs genannten Art anzugeben, der zur isolierten Durchführung einer stromführenden, potentialbehafteten elektrischen Verbindung aus einem elektrischen Gerät, insbesondere aus einem Stromrichter­ modul geeignet ist, und dabei einen elektrischen Meß­ wert, vorzugsweise die Stromanstiegsgeschwindigkeit, erfaßt und abgibt, wobei eine gas- und flüssigkeitsdich­ te Abdichtung zwischen elektrischem Gerät und Durchfüh­ rungswandler gewährleistet sein soll.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes dadurch gelöst, daß sowohl der Durchfüh­ rungsbolzen als auch die Meßwicklung allseitig in einen Isolierkörper aus Gießharz eingebettet sind, wobei je­ weils Durchbrüche für den elektrischen Anschluß der Meß­ wicklung und zum elektrischen Anschluß beider Enden des Durchführungsbolzens vorgesehen sind und daß der Iso­ lierkörper am Ort der Durchführung des einen Endes des Durchführungsbolzens ein abdichtbares planebenes Boden­ teil aufweist.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß der vorgeschlagene Durchführungs­ wandler relativ einfach und preiswert unter Verwendung allgemein bekannter Gießharztechniken herstellbar ist, daß er sehr robust, insbesondere rüttelfest ist, und daß er bezüglich seiner Abmessungen sehr kompakt aufgebaut ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen seitlichen Schnitt durch einen Durchfüh­ rungswandler,

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Durchführungswandler,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Durchführungswand­ lers,

Fig. 4 einen seitlichen Schnitt durch einen Wick­ lungsträger,

Fig. 5 eine Aufsicht auf einen Wicklungsträger,

Fig. 6 einen seitlichen Schnitt durch eine Durchfüh­ rung,

Fig. 7 eine Aufsicht auf eine Durchführung.

In Fig. 1 ist ein seitlicher Schnitt durch einen Durch­ führungswandler dargestellt. Dabei ist angedeutet, daß der Durchführungswandler 1 beispielsweise auf eine Ge­ häusewandung 2 eines Stromrichtermoduls aufgesetzt ist und teilweise eine Bohrung dieser Gehäusewandung durch­ dringt.

Der Durchführungswandler 1 weist einen Isolierkörper 3 aus einem Gießharz (beispielsweise Epoxydharz) auf und ist mit kreisringförmigen Rippen 4 zur Erhöhung der elektrischen Spannungsfestigkeit und zur elektrischen Kriechwegverlängerung versehen. Die kreisringförmigen Rippen 4 können durch Nuten 35 unterbrochen sein, um bei vertikalem Einbau des Durchführungswandlers 1 ein Ablau­ fen von Kondensat zu ermöglichen (siehe Fig. 2). Zweck­ mäßig werden mehrere Nuten vorgesehen, um den Durchfüh­ rungswandler lageunabhängig montieren zu können. Im Zen­ trum des Isolierkörpers 3 befindet sich ein stabförmiger Durchführungsbolzen 5 aus einem elektrisch leitfähigen Metall. Der Durchführungsbolzen 5 ist in seinem mittle­ ren Teil mit einer Einschnürung 14 versehen. Da der Iso­ lierkörper 3 in diese Einschnürung eingreift bzw. diese vollständig umschließt, ist sichergestellt, daß Durch­ führungsbolzen 5 und Isolierkörper 3 fest miteinander verbunden sind. Das über die Rippen 4 des Isolierkörpers 3 ragende Ende des Durchführungsbolzens ist mit einer Ausnehmung 37 versehen.

Um den mittleren Teil des Durchführungsbolzens 5 ist eine Meßwicklung 6 - beispielsweise zur Erfassung von Anstiegsgeschwindigkeiten des über den Durchführungsbol­ zen 5 geleiteten Stromes - angeordnet. Die Meßwicklung 6 ist um einen ringförmig um den Durchführungsbolzen 5 an­ geordneten Wicklungsträger 7 gewickelt und weist zwei elektrische Anschlußstifte 8 auf.

Zur Montage des Durchführungswandlers 1 auf eine Gehäu­ sewandung 2 (mit Durchführungsbohrung) ist die Rohrwan­ dung des Isolierkörpers 3 mit insgesamt vier Befesti­ gungsbohrungen 9 versehen, in die jeweils eine metalli­ sche Stützhülse (Rohrhülse) 10 eingelegt ist, die zum größten Teil die durch die durchgeführten, mit der Ge­ häusewandung (siehe Sacklochbohrung 26) verbundenen Be­ festigungsschrauben 25 aufgebrachte mechanische Spannung aufnehmen, damit keine unzulässig hohen Kräfte in den Isolierkörper 3 gelangen. Zur Abdichtung des Durchfüh­ rungswandlers 1 gegen das von der Gehäusewandung 2 abge­ schlossene Gehäuseinnere 15 - das beispielsweise Öl oder eine andere Flüssigkeit bzw. ein Gas enthält (z. B. zu Kühlungszwecken) - sind drei Dichtungsringe 11, 12, 13 vorgesehen. Ein erster Dichtungsring 11 ist in einer Ringnut im planebenen Bodenteil 16 des Isolierkörpers 3 eingelegt und dichtet den Isolierkörper 3 gegen das Ge­ häuseinnere 15 ab. Ein zweiter Dichtungsring 12 ist in eine Ringnut am im Gehäuseinneren 15 befindlichen Ende des Durchführungsbolzens 5 eingelegt und dichtet die Verbindung zwischen Durchführungsbolzen 5 und Isolier­ körper 3 gegen das Gehäuseinnere 15 ab. Ein dritter Dichtungsring 13 ist in eine Ringnut am dem Gehäuseinne­ ren 15 abgewandten Teilstück des Durchführungsbolzens eingelegt und dient ebenfalls zur zusätzlichen Abdich­ tung der Durchführungsbolzen 5/Isolierkörper 3-Verbin­ dung.

Für den elektrischen Anschluß der Meßwicklung 6 sind auf die Anschlußstifte 8 aufgesetzte Anschlußbuchsen 17 an der Außenwandung des Isolierkörpers 3 vorgesehen. In diese Anschlußbuchsen 17 können elektrische Kontakte von nicht dargestellten externen Anschlüssen greifen (z. B. mittels Gewindeverschraubung), wodurch eine elektrische Verbindung mit den Anschlußstiften 8 erzielt wird. Zum Schutz der externen Anschlüsse und zur Erzielung des notwendigen Kriechweges zwischen Durchführungsbolzen 5 und Anschlußbuchsen 17 ist an die seitliche Außenwandung des Isolierkörpers 3 ein bogenförmig um die Anschluß­ buchsen 17 greifender Wulst 18 angeformt, wodurch ein Anschlußraum 19 gebildet wird.

Der Durchführungsbolzen 5 ist mit einer durchgehenden zentrischen Bohrung 20 versehen. Das dem Gehäuseinneren 15 abgewandte Teilstück des Durchführungsbolzens 5 weist beispielsweise eine sechskantförmige Außenwandung 21 auf und wird vorzugsweise über einen externen Rollenkontakt elektrisch kontaktiert. Das im Gehäuseinneren 15 befind­ liche Ende des Durchführungsbolzens 5 ist mit einer Zahnprofilbohrung 24 versehen. Eine am Übergang der Zahnprofilbohrung 24 zur zentrischen Bohrung 20 befind­ liche Dichtung 23 dichtet das Gehäuseinnere 15 ab (siehe Fig. 3).

In Fig. 2 ist eine Aufsicht auf einen Durchführungswand­ ler 1 dargestellt. Es ist der Isolierkörper 3 mit Rippen 4, vier Befestigungsbohrungen 9 und Stützhülsen 10 zu erkennen. Eine durch die Befestigungsbohrung 9 greifende Befestigungsschraube 25 ist angedeutet. Der den An­ schlußraum 19 bildende Wulst 18 verdeckt die mit den Anschlußstiften 8 verbundenen Anschlußbuchsen 17. Ferner sind die sechskantförmige Außenwandung 21 und die zen­ trische Bohrung 20 des Durchführungsbolzens 5 ersicht­ lich. Die zum Kondensatablauf geeigneten Nuten 35 sind gestrichelt angedeutet. Die Nuten sind derart anzuord­ nen, daß der notwendige Kriechweg zwischen Durchfüh­ rungsbolzen 5 und Befestigungsschraube 25 erhalten bleibt.

In Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines Durchführungs­ wandlers 1 dargestellt. Im einzelnen ist der den An­ schlußraum 19 bildende Wulst 18 des Isolierkörpers 3 mit Anschlußbuchsen 17 und Anschlußstiften 8 zu erkennen. Die Stützhülsen 10 ragen geringfügig über die Rahmenwan­ dung des Isolierkörpers 3. In die Zahnprofilbohrung 24 des Durchführungsbolzens 5 ist eine Zahnprofilmutter 22 gesteckt und drückt seitlich gegen die Dichtung 23, wo­ durch die zentrische Bohrung 20 nach außen hin abgedich­ tet wird. Die Zahnprofilmutter 22 greift dabei durch eine Bohrung einer elektrischen Anschlußschiene 27 (Stromschiene, flexibles Band) und drückt diese An­ schlußschiene 27 elektrisch kontaktierend gegen den Durchführungsbolzen 5, indem ein durch die zentrische Bohrung 20 gesteckter Schraubbolzen 36 mit der Zahnpro­ filmutter 22 verschraubt wird. Die Ausnehmung 37 nimmt dabei den Schraubkopf des Schraubbolzens 36 auf. Da das äußere Zahnprofil der Mutter 22 in das Zahnprofil der Bohrung 24 eingreift (Kerbverzahnung), können sich die Zahnprofilmutter 22 und die Anschlußschiene 27 während der Verschraubung des Bolzens 36 vorteilhaft nicht ver­ drehen. Der Schraubbolzen 36 kann gleichzeitig einen zur externen elektrischen Kontaktierung dienenden Rollenkon­ takt halten. Die Rollenkontakte werden zweckmäßig in Schlitze 38 (siehe Fig. 1) gesteckt. Das weitere Ende des Durchführungsbolzens 5 mit der sechskantförmigen Außenwandung 21 und der Dichtungsring 13 sind ebenfalls erkennbar.

In Fig. 4 ist ein seitlicher Schnitt durch einen Wick­ lungsträger (aus Kunststoff) dargestellt. Der ringförmi­ ge Wicklungsträger 7 weist zwei Bohrungen 29 zur Aufnah­ me der Anschlußstifte 8 für die Meßwicklung auf. Beid­ seits jeder Bohrung 29 sind Stege 28 zur zusätzlichen mechanischen Halterung der Anschlußstifte 8 angeformt. Zwischen beiden Bohrungen 29 ist eine Tasche 30 zur Aufnahme von Beschaltungsbauelementen für die Meß­ wicklung 6 angeordnet. Von der Tasche 30 führt jeweils ein Spalt 31 zu jeder Sacklochbohrung 26, der einen Ver­ bindungsdraht von einem Beschaltungsbauelement zum An­ schlußstift 8 führt.

In Fig. 5 ist eine Aufsicht auf einen Wicklungsträger dargestellt. Es sind die beiden in die Bohrungen 29 des Wicklungsträgers 7 eingesteckten Anschlußstifte 8 mit Anschlußbuchsen 17 zu erkennen. Beidseits jeder Bohrung 29 befindet sich ein Steg 28. In der zwischen beiden Bohrungen 29 angeordneten Tasche 30 sind zwei Beschal­ tungsbauelemente 32 (Widerstand, Drossel) angeordnet und über Verbindungsdrähte mit den Anschlußstiften 8 verbun­ den.

In Fig. 6 ist ein seitlicher Schnitt durch eine Durch­ führung dargestellt. Die Durchführung 33 unterscheidet sich vom Durchführungswandler 1 im wesentlichen dadurch, daß die Meßwicklung inklusive elektrischer Anschlüsse entfällt. Der übrige Aufbau mit Isolierkörper inklusive Befestigungsbohrungen 9 und Stützhülsen 10, Durchfüh­ rungsbolzen 5 mit zentrischer Bohrung 20, sechskantför­ miger Außenwandung 21, Einschnürung 14 sowie Zahnprofil­ bohrung 24, Dichtungsringen 11, 12, 13 und Dichtung 23 ist wie unter Fig. 1 beschrieben. Aufgrund der insge­ samt schmaleren Ausbildung der Durchführung 33 im Ver­ gleich zum Durchführungswandler 1 können die Rippen 4 durch eine einzige kreisringförmige Vertiefung 34 er­ setzt sein.

In Fig. 7 ist eine Aufsicht auf eine Durchführung darge­ stellt. Es sind der Isolierkörper 3 mit ringförmiger Vertiefung 34 und Befestigungsbohrungen 9 mit Stützhül­ sen 10 zu erkennen. Desweiteren ist der Durchführungs­ bolzen 5 mit zentrischer Bohrung 20 und sechskantförmi­ ger Außenwandung 21 gezeigt.

Die Durchführung 33 wird insbesondere dann eingesetzt, wenn beispielsweise ein eigener externer Meßwandler zum Einsatz kommt und lediglich die Aufgabe besteht, eine elektrisch isolierte Durchführung - beispielsweise durch die Gehäusewandung eines Stromrichtermoduls - zu schaf­ fen.

Claims (13)

1. Durchführungswandler mit einem stabförmigen Durchführungsbolzen aus elektrisch leitfähigem Metall als Primärwicklung und einer ringförmig um den Durchfüh­ rungsbolzen angeordneten Meßwicklung als Sekundärwick­ lung, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Durchfüh­ rungsbolzen (5) als auch die Meßwicklung (6) allseitig in einen Isolierkörper (3) aus Gießharz eingebettet sind, wobei jeweils Durchbrüche für den elektrischen Anschluß der Meßwicklung (6) und zum elektrischen An­ schluß beider Enden des Durchführungsbolzens (5) vorge­ sehen sind und daß der Isolierkörper (3) am Ort der Durchführung des einen Endes des Durchführungsbolzens (5) ein abdichtbares, planebenes Bodenteil (16) auf­ weist.

2. Durchführungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (3) am Ort des planebenen Bodenteils (16) mehrere Befestigungsbohrungen (9) mit jeweils eingegossenen Stützhülsen (10) aufweist.

3. Durchführungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das planebene Bodenteil (16) mit einer Ringnut zur Aufnahme eines Dichtungsrings (11) versehen ist.

4. Durchführungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchführungsbolzen (5) mit Ringnuten zur Aufnahme von Dichtungsringen (12, 13) ver­ sehen ist, die eine Abdichtung der Verbindung zwischen Isolierkörper (3) und Durchführungsbolzen (5) gewährlei­ sten.

5. Durchführungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (4) mit Rippen (4) zur Verlängerung des elektrischen Kriechweges versehen ist.

6. Durchführungswandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (4) mit Nuten (35) für den Kondensatablauf versehen sind.

7. Durchführungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchführungsbolzen (5) an sei­ nem innerhalb des Isolierkörpers (3) angeordneten mitt­ leren Teilabschnitt mit einer Einschnürung (14) versehen ist.

8. Durchführungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwicklungen (6) um einen ring­ förmig um den Durchführungsbolzen (5) angeordneten Wick­ lungsträger (7) gewickelt ist.

9. Durchführungswandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsträger (7) mit einer Tasche (30) zur Aufnahme von Beschaltungsbauelementen (32) versehen ist.

10. Durchführungswandler nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsträger (7) mit Bohrungen (29) zur Aufnahme von Anschlußstiften (8) für den elektrischen Anschluß der Meßwicklung (6) verse­ hen ist.

11. Durchführungswandler nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (3) am Ort der Durchbrüche für den elek­ trischen Anschluß der Meßwicklung (6) mit einem Wulst (18) versehen ist, der einen Anschlußraum (19) für den elektrischen Anschluß bildet.

12. Durchführungswandler nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchführungsbolzen (5) mit einer zentrischen Bohrung (20) versehen ist, wobei ein durch diese Bohrung ge­ steckter Schraubbolzen (36) zur Halterung einer elek­ trisch mit dem Durchführungsbolzen (5) zu kontaktieren­ den Anschlußschiene (27) dient.

13. Durchführungswandler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubbolzen (36) mit einer Zahnprofilmutter (22) verschraubbar und die zentrische Bohrung (20) endseitig mit einer Zahnprofilbohrung (24) versehen sind, wobei die Zahnprofilmutter (22) verdre­ hungssicher in die Zahnprofilbohrung (24) eingreift.