DE69004484T2 - Dichte Umhüllung auf der Basis einer faserartigen Umwicklung und zusammengesetzter Blitzableiter als Anwendung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine dichte Hülle auf der Basis einer filamentartigen Wicklung für eine Einrichtung, die starken Wärmebelastungen oder Lichtbogenphänomenen ausgesetzt sind und daher innere Überdrücke aushalten können muß.
• Es kann sich zum Beispiel um einen Trennschalter, einen Blitzableiter usw. handeln.
• Eine dichte Hülle auf der Basis einer filamentartigen Wicklung aus harzgetränkten Glasfasern zum Schutz eines Blitzableiters ist zum Beispiel im französischen Patent Nº 2 619 244 beschrieben. Gemäß diesem Patent stellt man zuerst einen Stapel aus Pastillen eines Varistor-Materials mit Zwischenlagen, Endbeschlägen und Mitteln zur Erzeugung der elektrischen Kontinuität zwischen den Pastillen einerseits und den Pastillen und den beiden Endbeschlägen andererseits; dann umwickelt man diese Einheit mit einem Filament aus harzgetränkten Glasfasern derart, daß sich eine Haftung und eine radiale Bandagierung des Stapels ohne nennenswerten Längsdruck ergibt. Nach der Polymerisierung des Harzes der so gebildeten Hülle spritzt man auf sie eine Umhüllung aus Elastomermaterial des Typs E.P.D.M.
• Die Funktion dieser Wicklung ist es, die Pastillen untereinander fest zu verbinden, indem sie sehr stark auf ihrer Seitenfläche haftet und indem sie einen sehr hohen mechanischen Widerstand in radialer Richtung aufweist.
• Es kann vorkommen, daß ein innerer Kurzschluß von mehreren Kilo-Ampere ausgehend von dielektrisch geschwächten oder teilweise kurzgeschlossenen Pastillen ausgeht.
• Daraus ergeben sich eine übermäßige Erhitzung und ein sehr starker innerer Druckanstieg.
• Die Sicherheit erfordert, daß unter keinen Umständen ein Element der Einrichtung aus seiner Hülle hinausgeschleudert werden kann.
• Man kann aber keine Ventile verwenden, da diese Ventile viel zu komplex für Einrichtungen wären, welche als "Wegwerfprodukte" betrachtet werden.
• Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Art Hülle vorzuschlagen, die dieses Problem lösen kann.
• Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand eine dichte Hülle auf der Basis einer filamentartigen Wicklung von harzgetränkten Glasfasern für eine Einrichtung, die starken Wärmebelastungen ausgesetzt ist und innere Überdrücke aushalten muß, wobei die Wicklung auf der Außenfläche der Einrichtung haftet, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Wicklung versehene Außenfläche dieser Einrichtung nicht mit Fasern bedeckte Zonen aufweist, die harzgefüllte Wabenstrukturen bilden, wobei der Anteil der nicht mit Fasern bedeckten Oberfläche mindestens 15% beträgt. Dieser Anteil liegt vorzugsweise zwischen 15% und 35%.
• Wenn die Einrichtung eine Rotationssymmetrie aufweist und wenn man den Steigungswinkel der Wicklung in Bezug auf diese Achse definieren kann, wird dieser Winkel vorzugsweise zwischen 30º und 60º gewählt.
• Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls einen Verbund-Blitzableiter zum Gegenstand, der die obige Hülle verwendet und einen Stapel von Pastillen aus einem Varistor-Material mit Endbeschlägen, Mittel zur Herstellung der elektrischen Verbindung im ganzen Stapel und eine Hülle bestehend aus einer filamentartigen Wicklung von harzgetränkten Glasfasern aufweist, die eine Bandagierung des Stapels mit Haftung auf der Seitenfläche dieses Stapels bewirkt, wobei diese Hülle mit einem Rippenmantel aus Spritzguß-Elastomer versehen ist; dieser Blitzableiter ist dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche des Stapels nicht mit Fasern bedeckte Zonen aufweist in einem Anteil von mindestens 15%, wobei diese Zonen mit Harz gefüllte Waben bilden.
• Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen hervor, die beispielhaft aber nicht einschränkend zu verstehen sind. In der beiliegenden Zeichnung sind die Figuren 1 und 2 schematische Ansichten von erfindungsgemäßen Blitzableitern im Teilschnitt.
• Wie aus Figur 1 ersichtlich, geht man von zwei Endbeschlägen 3 und einer Anzahl von Pastillen 1 aus Zinkoxid aus, die entlang ihren flachen Seiten 6 metallisiert sind. Man stellt einen Stapel mit einer gemeinsame Achse 10 her, indem man zwischen den Pastillen 1 rohrförmige Zwischenlagen 2 anordnet, die metallisch oder isolierend sein können. Sie haben eine Schulter 12, die eine radiale Führung der Pastillen 1 erlaubt, und einen inneren Raum 13; ebenso weisen die Beschläge 3 eine Schulter 15 und einen Raum 14 auf.
• Um die elektrische Kontinuität zu sichern, ordnet man in den Räumen 13 und 14 Metallamellen 11 in Kontakt mit den metallisierten Flächen 6 der Pastillen 1 zusammen mit Federn 7 geringen Drucks an.
• Diese ganze Einheit wird in einer Vorrichtung zur Herstellung der filamentartigen Umwicklung angeordnet.
• Man umwickelt den Stapel mit Fasern 4 derart, daß sich Bänder ergeben, die ein Gitter bilden, das wabenförmige Zonen 16 freiläßt. Der Prozentsatz der von den Zonen 16 im Verhältnis zu der Gesamtoberfläche des Stapels 1 gebildeten Oberfläche beträgt 25%. Die Fasern werden mit Harz getränkt, und die Zonen 16 werden mit diesem Harz gefüllte. Der Steigungswinkel der Wicklung in Bezug auf die Achse 10 liegt zwischen 300 und 60º.
• Nach der Polymerisierung des Harzes haftet die gebildete Hülle perfekt auf den Seitenflächen der Beschläge 3, der Zwischenlagen 2 und der Pastillen 1.
• Man bewirkt so eine radiale Bandagierung ohne nennenswerten axialen Druck auf die Gesamtheit des Stapels.
• Zum Zeitpunkt des Wickelns haben die Zwischenlagen 2 eine Dichtungsfunktion und hindern das die Fasern 4 tränkende Harz daran, zwischen die Pastillen 1 zu sickern. Diese Zwischenlagen können aus einem Harz analog dem Imprägnierharz hergestellt werden, um die Haftung der Hülle noch zu verbessern.
• Nach der Polymerisierung dieser Hülle spritzt man auf sie einen Rippenmantel 5 aus Elastomer auf, z.B. aus E.P.D.M. oder einem anderen Isoliermaterial.
• Diese mechanische Verbindung zwischen der Hülle und dem Stapel ist völlig unabhängig von den Mitteln zur elektrischen Verbindung zwischen den Pastillen und zwischen den Pastillen und den beiden Endbeschlägen 3.
• Wenn sich ein innerer Kurzschluß in Höhe der Pastillen 1 ergibt, haben die Lichtbögen und die Gase die Neigung, vorzugsweise in Höhe der Zonen 16 zu entweichen, wo das nicht mit Filament bewehrte Harz zerstört werden kann. Dies beschädigt nicht die Fasern der Wicklung oder die globale Struktur des Blitzableiters. Es ergibt sich also keine Gefahr, daß die Pastillen 1 sich voneinander trennen oder daß ein Pastillenfragment nach außen geschleudert wird. Daraus entsteht ein bedeutender Sicherheitsvorteil.
• In der Variante der Figur 2 haben die Zwischenlagen 22 keine Schulter 12 mehr, sondern haben den gleichen Durchmesser wie die Pastillen 1 und sind auf die metallisierten Flächen 6 dieser Pastillen geklebt. Gleiches gilt für die Endbeschläge 23. Diese Anordnung verhindert, daß das Harz zwischen die Pastillen eindringt.
• Natürlich ist die Erfindung nicht auf die soeben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die gezeigte Wicklungsart kann durch jede andere Anordnung ersetzt werden, die auf der Fläche des Stapels eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten Zonen 16 freiläßt, deren Form beliebig sein kann, deren Gesamtoberfläche aber mindestens 15 bis 35% der Seitenfläche des Stapels beträgt.
• Außerdem ist die Erfindung anwendbar auf jeden Blitzableiter, der eine filamentartige Wicklung trägt, unabhängig von der inneren Struktur des Blitzableiters. Die Erfindung betrifft ebenfalls jede elektrische oder andere Einrichtung, die mit einer Hülle auf der Basis von filamentartigen Wicklungen versehen ist.

Claims (7)

1. Dichte Hülle auf der Basis einer filamentartigen Wicklung von harzgetränkten Glasfasern für eine Einrichtung, die starken Wärmebelastungen ausgesetzt ist und innere Überdrücke aushalten muß, wobei die Wicklung auf der Außenfläche der Einrichtung haftet, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Wicklung versehene Außenfläche dieser Einrichtung nicht mit Fasern bedeckte Zonen aufweist, die harzgefüllte Wabenstrukturen bilden, wobei der Anteil der nicht mit Fasern bedeckten Oberfläche mindestens 15% beträgt.

2. Dichte Hülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil zwischen 15% und 35% variiert.

3. Dichte Hülle nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Rotationssymmetrie aufweist und der Steigungswinkel der Wicklung in Bezug auf diese Achse zwischen 300 und 600 liegt.

4. Verbund-Blitzableiter mit einem Stapel von Pastillen (1) aus einem Varistor-Material mit Endbeschlägen (3, 23), mit Mitteln zur Herstellung der elektrischen Verbindung im ganzen Stapel und mit einer Hülle bestehend aus einer filamentartigen Wicklung von harzgetränkten Glasfasern (4) aufweist, die eine Bandagierung des Stapels mit Haftung auf der Seitenfläche dieses Stapels bewirkt, wobei diese Hülle mit einem Rippenmantel aus Spritzguß-Elastomer (5) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche des Stapels nicht mit Fasern bedeckte Zonen in einem Anteil von mindestens 15% aufweist, wobei diese Zonen mit Harz gefüllte Waben (16) bilden.

5. Verbund-Blitzableiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil zwischen 15% und 35% liegt.

6. Verbund-Blitzableiter nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel der filamentartigen Umwicklung in Bezug auf die Achse des Stapels (10) zwischen 30º und 60º liegt.

7. Blitzableiter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (6) der Pastillen (1) metallisiert sind, daß sie durch Zwischenlagen (22) voneinander getrennt sind, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem ihren ist und die auf die metallisierten Flächen geklebt sind, und daß die Mittel zur elektrischen Verbindung Federn (7) schwachen Drucks aufweisen, die Metallamellen (11) zugeordnet sind, welche je auf die metallisierten Flächen aufgelegt sind, wobei die Federn und die Lamellen in inneren Räumen der Zwischenlagen angeordnet sind.