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Isolierkörper für Druckgasschalter Die Erfindung bezieht sich auf
einen Isolierkörper, der unter innerem Überdruck steht, wie er bei Schaltern mit
Lichtbogenlöschung durch strömendes Druckgas zur Leitung und Führung 4es Druckgasstromes
an die Unterbrechungsstelle verwendet wird. Bei der Ausbildung derartiger Isolierkörper
ergeben sich gewisse Schwierigkeiten, da die Isolierkörper verschiedenen Bedingungen
genügen müssen. Einerseits müssen sie in der Lage sein, den starken inneren Überdruck
des mit Wucht . einströmenden und durchströmenden Druckgases auszuhalten.
Andererseits sind'sie durch das Gewicht der von ihnen getragenen Kontaktteile sowie
die Schaltstöße starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, und schließlich
müssen die Isolierkörper so ausgebildet sein, daß an ihnen keine Kriechstrecken
entstehen, welche Spannungsüberschläge zur Folge haben können.
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Um diesen einander zum Teil wiedersprechenden Anforderungen gerecht
zu werden, wird erfindungsgemäß der Isolierkörper aus zwei konzentrischen, mittelbar
oder unmittelbar miteinander verbundenen Isolierteilen hergestellt, von welchen
der innere -nur der Leitung des Druckgases dient und den beim Durchströmen des Druckgäses
entstehenden Überdruck aufnimmt, während -der äußere Isoliermantel vom Druckgas
nicht beansprucht wird und zur Aufnahme der sonstigen Beanspruchungen (Tiagen, Stoß,
Biegung u. dgl.) dient.
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Hierdurch wird in einfacher Weise ein allen-Anforderungenentsprecherider
Isoherkörper zur Führung des Druckgasstromes bei Druckga:sschaltern geschaffen.
Es ist zwar bekannt, Löschkammern für Ölschaltet* mit metallenen Verstärkungen
zu versehen. Hierbei liegen jedoch völlig andere Verhältnisse vor als beim Gegenstand
der Erfindung, da Löschkammern von Ölschaltern dauernd in eine Isolierflüssigkeit
eingetaucht sind, so daß auf die Vermeidung von Kriechstrecken, die bei in Luft
angeordneten Isolierkörpem für Druckgasschalter erhebliche Schwierigkeiten bereitet,
keine Rücksicht genommen zu werden braucht. Aus diesem Grunde sieht auch die Erfindung
im Gegensatz zu den bekannten Löschkammern von metallenen Armierungen ab.
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Die Ausbildung des kompensierten Isolier--körpers nach der Erfiiidung
kann in verschiedener Weise erfolgen. Man kann entweder beide Isolierteile aus keramischem
Material herstellen, oder es kaim auch der inrie#e Isolierkörper aus besonders zugfestem
zähem Isoliermaterial, z. B. Hartpapier, bestehen und nur der äußere Isolierkörper
aus keramischem Material hergestellt werden. Wenn man zwei einander umgebende Hohlstützer
aus keramischein Material verwendet, so ist es vorteilhaft, in den ringförinigen
Zwischenraum zwischen den beiden Stützern ein Papierrohr o. dgl. einzuschieben,
das dem inneren Stützer so eng anliegt, daß es dessen Beanspruchung aufnimmt. Man
kann die Einrichtung auch so treffen, daß ein einziger Stützer mit hohlen Wandungen,
verwendet wird und in diese hohlen Wandungen die Verstärkung aus zähem Isolierstoff
eingesetztwird. Um dabei ein sicheres Anlieger), der Isolierstoffverstärkung an
den Wandungen des Stützers zu erreichen, kann der Zwischenraum durch
Masse
ausgegossen werden. Es müssen dann Einrichtungen getroffen werden, die der MassE
bei Temperaturänderungen die Ausdehnung gestatten. Statt in den Ringraum zwischen
zwei Stützern oder in die hohlen Wandungen eines Hohlstützers geschichteten Isolierstoff
zur Verstärkung einzubringen, kann man diesen auch mit gießbarem Isolierstoff, z.
B. Kunstharz, ausgießen. Eine sehr zweckmäßige Ausführungsform ergibt sich auch,
wenn man den innerhalb des tragenden Hohlstützers angeordneten zweiten Hohlstützer
einfach durch Bewicklung mit Hanfkordel o. dgl. gegen Zerstörung schützt. Der innere
Stützer wird hierbei beweglich über Wellrohre o. dgl. von den Armaturen des feststehenden
Stützers getragen, so daß er sich den Wärmespannungen unabhängig vom äußeren Stützer
anpassen kann. Auch hier kann der Zwischenraum zwischen den beiden Hohlstützern
durch Masse o. dgl. ausgegossen werden.
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Man kann die Beanspruchung des keramischen Isolierstoffes eines Stützers
auch dadurch herabsetzen, daß man frei innerhalb dieses Stützers ein Isolierrohr
aus zähem Isolierstoff vorsieht, durch welches das Druckgas strömt. Dieses Isolierrohr
wird so hoch in dem Stützer hinaufgeführt, daß es beispielsweise in der Höhe der
oberen Stützerarmatur endigt. Durch dieses Rohr strömt nun das Druckgas gerichtet
durch. Der Teil des Druckgases, der etwa oberhalb des Isolierrohres durch den Zwischenraum
zwischen diesem und dem äußeren Hohlstützer nach der inneren Wandung des Hohlstützers
abströmt, kann im unteren Flansch des keramischen Hohlstützers entweichen und sich
mit der Atmosphäre ausgleichen. Eine Beanspruchung der Stützerwandung tritt also
nicht auf.
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Statt, wie oben beschrieben, einen keramischen Stützer als Tragstützer
zu verwenden, kann man auch den Stützer aus zähem Isolierstoff, z. B. Papier, in
mehreren Teilen herstellen, die durch Verbindungsstücke aus keramischem Material,
wie Porzellan, zusammengehalten werden, so daß auf diese Weise in den Kriechweg
, des Stützers Teile hoher Oberflächenisolation geschaltet sind. Man kann
durch Vorsprünge, Rippen oder Nasen erreichen, daß der Kriechweg auf dem keramischen
Material so lang wird, daß das ganze Stück den elektrischen Anforderungen genügt.
Die Befestigung der Isolierrohre (Hartpapier) an den keramischen Teilen kann durch
Kitten o. dgl. erfolgen.
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Wenn als Tragstützer ein Stützer aus keramischem Material verwendet
werden muß, so kann, inan, diesen auch durch ein eingesetztes Hartpapierrohr verstärken,
welches aber nicht bis an die untere Befestigungsstelle des Stützers reichen darf,
sondern schon ein Stück oberhalb dieser Stelle endigen muß. Der Pörzellanstützer
erhält dann im Innern eine Reihe von Rillen, die den Kriechweg vom unteren Ende
des. Papierrohres bis zur unteren Befestigungsstelle (Erde) vergrößern. Außer den
Rillen im unteren Teil des Stützers können 'auch solche *im Kopf des Stützers vorgesehen
werden, die ebenfalls zur Erhöhung der inneren Oberflächenisolation dienen. Das
eingeschobene Papierrohr muß so bemessen sein, daß es sich fest auf Vorsprünge des
keramischen Hohlstützers anlegt, wobei der Zwischenraum zwischen Papierrohr und
Stützer ausgegossen werden kann. Neben der Erhöhung der elektrischen Festigkeit
hat diese Füllmasse noch den Zweck, das Splittern eines etwa zerstörten Isolators
zu verhindern.
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Außer den oben beschriebenen Vorrichtungen zur Verstärkung keramischer
Stützer gegen inneren Druck lassen sich nol eine ganze Reihe Maßnahmen treffen,
die dem gleichen Zweck dienen. So kann man z. B. schon bei der Herstellung der Stützer
zur Erhöhung ihrer Druckfestigkeit Bandagen oder andere Teile in die Stützerwandungen
einsetzen und dadurch die Festigkeit des fertigen Stützers steigern. Auch durch
Änderung der keramischen Zusammensetzung kann man die zulässige Druckbeanspruchung
der fertigen Stützer erhöhen. Die evtl. eintretende elektrische Verschlechterung
wird dann durch andere Mittel kompensiert.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt links einen zur Druckgasführung für einen Druckgasschalter
bestimmten einteiligen doppelwandigen Isolierkörper. In den Hohlraum der Stützerwandung
wird ein Isolierrohr 9 aus Hartpapier o. dgl. so eingesetzt, daß es auf der
inneren Stützerwandung 7 stramm anliegt. Nachdem das Isolierrohr
9 eingebracht ist, wird die obere Öffnung durch ein Verschluß- j stück io
aus keramischem Material verschlossen, auf welches sich dann die obere Stützerarmatur
ii aufsetzt. Der Hohlraum 8 kann vorher noch mit Masse o. dgl. ausgegossen
werden. Auf der rechten Seite der Abb. 3 ist gezeigt, wie an Stelle des einteiligen
Stützers mit hohlen Wandungen zwei konzentrische Stützer 12 und 13 verwendet werden
können, die bei 14 zusammengekittet werden. In den Hohlraum zwischen diesen beiden
Stützern wird auch hier ein Isolierrohr 9 eingebracht oder der Stützer 12
mit Kordel umwickelt. Der Zwischenraum wird mit Masse ausgegossen und an der Annatur
bzw. dem Verschlußstück io aus keramischem Material. ein Ausdehnungsraum für die.
Masse vorgesehen. Die Kittfugen sind durch die Stützerarinatur ii abgedeckt.
15 ist der Fußflansch zum Befestigen des Stützers.
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Abb. 2, stellt einen Hohlst ützer dar, der aus einem inneren
Mantel 12' und einem äußeren Mantel 13 aus keramischein Material besteht. Diese
beiden Rohre 12 und 13 werden am Fuß
durch das Verschlußstück
io zusammengehalten. Ein Fußflansch 15 überdeckt die Kittfugen. An der Oberseite
des Stützers ist die Stützerarmatur ii angebracht, und der Zwischenraum zwischen
den beiden Rohren 12 und 13 ist mit einem Gußisolierstoff, z. B. Kunstharz,
ausgefüllt. Da diese Stoffe die Eigenschaft haben, sich beim Erhäxten zusammenzuziehen,
so wird sich ein fester Mantel um das Rohr 12 legen und dessen Zerstörung durch
inneren Überdruck sicher verhindern. Da die Isoliergußmasse mit der Luft
nicht in Berührung kommt, ist eine Verschlechterung ihrer Oberflächenisolationnicht
,zu befürchten.
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Abb. 3 zeigt eine Anordnung, die ebenfalls aus zwei Isolierrohren
12 und 13 besteht, wobei um das innere Isolierrohr 12 ein Papierrohr 9
oder
eine Umwicklung aus getränkter Kordel zur Druckentlastung fest aufgebracht ist.
Das äußere Rohr 13 aus keramischem Isolierstoff umgreift diese Armierung und schützt
sie vor äußeren Einflüssen. Das Rohr 12 besitzt einen Schirm 16, der die Stoßstellen
der Rohre abdeckt und durch eine elastische Dichtung geschlossen sein kann.
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In Abb. 4 sind zwei rohrförmige Isolierkörper 12 und 13 konzentrisäh
zueinander angeordnet. Die Rohre werden durch die Armaturen 15 und ig und ii zusammengehalten,
wobei die Armaturen 15 und ig zu einem Fußflansch vereinigt sind. Der Zwischenraum
8 zwischen den Rohren 12 und 13 wird mit Masse aus-
gegossen. Der Kopfflansch
ii ist durch den Armaturteil 17 zu einem Ausdehnungsraum 18 vergrößert, in
welchen die Masse bei Temperaturänderung eintreten kann. Eine Bewicklung 22 dient
zur Erhöhung der Festigkeit des inneren Stüt7ers 12.
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Abb. 5 zeigt ebenfalls eine Anordnung, bei welcher zwei konzentrische
Rohre aus keramischem Isolierstoff vorgesehen sind. Der äußere Hohlstützer 13 dient
hier als Tiagstützer und wird durch Druckgas nicht beansprucht. Der innere Hohlstützer
12, durch welchen das Druckgas geleitet wird, ist zur Erhöhung seiner Festigkeit
mit Hanfschnur 22 o. dgl. umwickelt und in gewissen Grenzen beweglich innerhalb
des Stützers 13 angeordnet. Der Hohlstützer iz ist all seinem unteren Ende in den
Armaturteil 23 eingekittet, welcher über einen beweglichen Teil 24, z. B.
ein Wellrohr, mit dem Fußflansch 15 des Stützers 13 in Verbindung steht. An seinem
oberen Ende besitzt der Hohlstützer i?, den Befestigungsrmg 2o, mit welchem er an
dem Zwischen flansch 21 befestigt werden kann. Der Flansch 21 ist auf dem Kopfflanschii
des StÜtzers 13 befestigt. Der Zwischenraum zwischen den beiden Hohistüii#ih-ii-üil=,3
wird auch 4#er--mit-Masse au#ge#ossga. Die bewegliche Befestigung 24, die auch'
ri beiden Enden angebracht sein kann, dient zur Aufnahme von Längenänderungen durch
Temperatureinflüsse. Bei 24 können größere bewegliche Flächen (Wellbleche) angebracht
werden, bzw. kann durch besondere Vorrichtungen die Masse so unter Druck gesetzt
werden, daß hoher innerer Druck einen Gegendruck, in der Masse hervorruft. Eine
zähe Armierung 22 gibt die Sicherheit, daß keine Stücke keramischen Materials von
dem Stützer 13 durch das Druckgas abgeschleudert werden. Außerdem kann bei
einer derartigen Anordnung die Wandstärke des Tragstützers und die des Gasleitungsstützers
der jeweiligen Beanspruchung angepaßt werden.
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Während bei den beschriebenen Austlihrungsformen als Tragstützer jeweils
ein Stützer aus keramischein Material vorgesehen ist, ist in Abb. 6 eine
Anordnung dargestellt, bei welcher der Stützer aus Papierrohr besteht. Da Papierrohr
eine kleinere Oberflächenisolation besitzt, sind Stücke keramischen Materials in
die Strombahn eingeschaltet. Dies wird zweckmäßig dadurch erreicht, daß zwei Rohre
26
und 3o durch ein keramisches Verbindungsstück 27 zusammengehalten
werden. Dieses Stück 27 besitzt einen Schirmring, dessen Oberfläche zur Erhöhung
der Oberflächenisolation des fertigen Hohlstützers dient. In den Rohren
26 und 30 sind zur Aufnahme des inneren Druckes die Rohre
28 und 29 vorgesehen, deren innerer Durchmesser dem des Verbindungs-Stückes
27 entspricht. ii und 15 sind die Befestigungsarrnaturen des Stützers. An
Stelle nur eines VerbindungSStÜCkeS 27 kann man auch mehrere Stücke
27 zur Verlängerung des Kriechweges vorsehen.
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Abb. 7 zeigt eine Anordnung, bei welcher in einen Stützer 13
aus keramischem Material ein Isolierrohr 9 aus Papier o. dgl. stramm einiesetzt
ist, welches sich gegen die Vorsprünge 36
und 38 des Stützers 13 legt
und nicht durch den ganzen Stützer hindurchgeführt ist. Der Stützer 13 bildet
dabei selbst einen Teil des Druckgasweges. Dieser Teil ist mit Rillen
37 versehen, so daß der Kriechweg über die innere Wand des Isolierrohres
9 mit dem Kriechweg über die Rillen 37 hintereinandergeschaltet ist.
Der Teil des Stützers 13, der dem inneren Überdruck ausgesetzt ist- nämlich die
Rillen 37, ist durch den umgelegten Fußflansch 15 vor Zerstörung geschützt,
während im übrigen durch das Isolierrohr 9 Bean.spruchungen durch den inneren
Überdruck von dem Stützer 13 ferngehalten werden. Das Isolierrohr 9 ist im
oberen Teil des Stützers 13 nicht besonders befestigt; etwaige Längenünderungen,
durch Temperatureinflüsse können ' sich dort ausgleichen. Die Rillen
37 sind so gewählt, daß ihr innerer Durchmesser dem des Isolierrohres
7 entspricht.
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'In Abb. 8 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher ein
Tragstützer 13 in seinem oberen
Teil durch das Isolierrohr
39 ausgekleidet ist. Die Druckgaszuführung erfolgt durch das Rohr 4o aus
geschichtetem Isolierstoff (Papier), welches frei innerhalb des Rohres
-39 endigt. Der Stützer 13 wird von einem Flansch 43 getragen, an welchem
auch das Isolierrohr 4o befestigt ist. Der Flansch.43 besitzt eine bzw. mehrere
Öffnungen 42, durch welche der Innenraum 41 des Stützers 13 mit der Atmosphäre in
Verbindung steht. Normalerweise durchströmt das Druckgas das Isolierrohr 4o und
das Isolierrohr 39 gerichtet und übt auf die Wandungen des Stützers
13 keinen unzulässigen Druck aus. Tritt aus irgendwelchen Gründen, ein innerer
Überdruck auf und teilt sich dieser durch den Ringquerschnitt 44 d#m inneren Hohlraum
41 des Stützers 13 mit, so kann sich dieser Überdruck durch die Öffnungen 42 nach
der Atmosphäre hin ausgleichen. Eine Zerstörung des Stützers 13 ist in diesem
Falle nicht zu befürchten. Im normalen Fall wird durch den Ringquerschnitt 44 und
die Öffnungen 42 kein Gasverhist auftreten, da das gerichtet durch den Stützer strömende
Druckgas eher eine Saugwirkung auf den inneren Stützerhohlrauin 41 ausübt.
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Abb. 9 zeigt schließlich eine Anordnung ähnlich Abb.
8; nur ist hier das Isolierrohr 39 aus Hartpapier o. dgl. weggelassen
und nur ein Isolierrohr 40 vorgesehen. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die
gleiche wie bei Abb. 8
beschrieben. Der innere Durchniesser des Isolierrohres
4o entspricht dem inneren Durchmesser des Kopfes des Stützers 13. Auch hier kann
ein etwa auftretender Überdruck, welcher die Stützerwandung beanspruchen könnte,
durch die Öffnungen 42 entweichen. Da der obere Teil des Stützers 13 mit zur Druckgasleitung
dient, könnte zu seiner Verstärkung die obere Stützerkappe ii heruntergezogen werden.
Die Anzahl und Größe der Öffnungen 42 kann- in Abhängigkeit von der Festigkeit des
Stützers variabel gestaltet werden. Bei Verwendung eines solchen Stützers bei Druckgasschaltern
kann die Öffnung 42 im eingeschalteten Zustand des Druckgasschalters (keine Beblasung)
zur Entlüftung der Schaltkammer bzw. des Stützers dieneit. Das Rohr 40 wird zweckmäßig
als Hartpapierrohr hergestellt. und kann ganz oder teilweise mit Kordel umwickelt
sein. In die Entlüftungsöffnungen können Reinigungssiebe für die Luft und Verschlußklappen,
eingebaut sein. Die Verschlußklappen können auch als Sicherheitsventile wirken.