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Langstabisolator aus keramischem Baustoff mit über seine Länge zwischen
den konisch .verdickten Einspannköpfen gleichmäßig verteilten Schirmen Als Hänge-
oder Abspannisolatoren sind solche in Form von Stäben aus keramischem Stoff bekannt,
die zwischen den meist konisch verdickten Einspannköpfen über ihre ganze Länge gleichmäßig
verteilt mit Schirmen versehen sind. Man kann derartige Isolatoren im Wege des Ziehens
oder Pressens oder auch auf sonstige Art und Weise herstellen und dabei die Schirme
mit dem Isolierstab aus einem Stück anfertigen oder nachträglich aufbringen und
befestigen.
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Bei der Berechnung derartiger Stabisolatoren in elektrischer und in
mechanischer Beziehung spielen vor allem zwei Momente, nämlich der Überschlagsweg
und die- Überschlagslänge, eine Rolle. Zur Verdeutlichung wird auf Abb. i und 2
verwiesen. Die erstere zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Langstabisolators, Abb.2
in größerem Maßstabe einen Teil eines solchen Isolators. Die Überschlagslänge, kurz
ik genannt, ist die Strecke von einem Ende des Isolierstabes zum anderen an den
Porzellanschirmen entlang gemessen (Abb. i). Demgegenüber steht der tatsächliche
Überschlagsweg, kurz iü genannt, der nicht mit einem Kriechweg verwechselt werden
darf. Die Ermittlung des Überschlagsweges erfolgt nach der für die betreffende Isolatortype
geforderten elektrischen Überschlagsspannung bei Regen. Bei den üblichen mit. Schirmen
versehenen Stabisolatoren trifft der Regen, dessen Einfallsrichtung unter q.5° angenommen
wird, den Strunk des Isolators, wie Abb. 2 zeigt, im Punkte A. Die Strecke bis zum
nächstfolgenden Schirmansatz B, also die Strecke A-B, kommt für die Berechnung des
Regenüberschlagswertes nicht in Betracht, ebenso wird die beregnete obere Seite
der
Porzellanschifme nicht in die Berechnung einbezogen. Die Strecke
A-B stellt somit eine tote Strunklänge dar. Die Summe aller Strecken C-A = e, vervielfacht
um die Anzahl der Schirme (Abb. i), ergibt den gesuchten Überschlagsweg i;i.
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Es ist das Ziel der Erfindung, einen Langstabisolator, also einen
solchen, der aus einem einzigen Isolierkörper ohne Metallteile im elektrischen Feld
besteht, zu schaffen, der für mittlere und höchste Spannungen geeignet ist und dabei
größte Überschlagsfestigkeit bei geringster Baulänge erzielt. Man könnte verleitet
sein anzunehmen, daß es zur Erreichung dieses Zieles genügt, die tote Strunklänge
durch entsprechende Verkürzung des Isolierstabes zu beseitigen. Das würde aber auch
zu einer Verkürzung der Überschlagslänge und vor allem auch dazu führen, daß die
Stoßschlagweite zu klein, also die Überschlagsstoßspannung nicht mehr ausreichend
wäre. Ebenso muß eine Vergrößerung des Schirmdurchmessers, die (nach Abb. z) eine
Annäherung des Punktes A an den Punkt B zur Folge haben müßte, versagen. Man erreichte
zwar auf diese Weise unter Beibehaltung der Überschlagslänge einen größeren Überschlagsweg,
der aber in vielen Fällen gar nicht erforderlich ist und sich auf diese Weise nur
unwirtschaftlich erzielen ließe. Denn die Vergrößerung des Schirmdurchmessers bedeutet
eine Erschwerung bei der Herstellung des Isolators, zumal ein weiter ausladender
Schirm auch starkwandiger gehalten werden müßte, wodurch also doch wieder die Stablänge
und damit auch das ganze Gewicht des Isolators vergrößert wäre. Versuche haben nun
ergeben, daß -in dem X"erhältnis zwischen Überschlagsweg zur LTherschlagslänge,
in denen zugleich auch der Durchmesser der Schirme, ihre Anzahl, Durchmesser des
Strunkes usw. enthalten sind, eine bestimmte Gesetzmäßigkeit vorliegt und bei richtiger
Auswahl der Verhältnisgrüßen Langstabisolatoren entstehen, die in einfacher Weise
z. B. durch Pressen oder Ziehen auch auf große Länge herstellbar sind' und in elektrischer
Beziehung höchsten Anforderungen gerecht werden.
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Bei einer Anordnung nach Abb. 3 entsteht bei einer Regeneinfallsrichtung
von wiederum d.5° und einer Schirmneigung von gleichfalls d.5° ein gleichschenkliges,
rechtwinkeliges Dreieck C-AB-D, dessen Hypotenuse C-D die Überschlagslänge zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Schirmen bildet, dessen eine Kathete C-AB den Regenüberschlagsweg
je Schirm und dessen andere Kathete AB-D die Erzeugende für die Schirmoberfläche
darstellt. Es verhält sich demnach der Überschlagsweg C-AD zur Überschlagslänge
C-D (je Schirm) wie i : l.'2 = i : 1,41. Da nun jeder Schirm eine gewisse Scherbenstärke
aufweisen muß (veranschaulicht in Abb.3 durch die Strecken D-E und C-D'), ergibt
sich ein bester Verhältniswert von i : 1,5 des .Verhältnisses von Überschlagsweg
zu L'l)er-@schlagslänge.
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Aus dieser Erkenntnis heraus wird nun zwecksa Verbesserung der bekannten
Isolatoren auch in wirtschaftlicher und fabrikatorischer Hinsicht nach der Erfindung
vorgeschlagen, das Verhältnis der Isolierstablänge i" zum Strunkdurchmesser Ds wenigstens
7,5 : 1 zu wählen, zugleich den Schirmdurchmesser D, doppelt so groß als den Strunkdurchmesser
D., zu machen und ferner das Verhältnis des Überschlagsweges i,i zur Überschlagslänge
ik mindestens i : 1,5 zu wählen.
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Zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens wird auf Abb. i verwiesen.
Veranschaulicht ist ein mit Vollkern ausgestatteter Stabisolator für eine Betriebsspannung
von i oo kV mit verdickten Einspannköpfen an den Enden, auf welche metallene Kappen
b in bekannter Weise aufgekittet sind. Über die gesamte Länge i, des Isolierstabes
sind in gleichmäßigem Abstand. Schirme c verteilt. Der Überschlagsweg errechnet
sich aus der Entfernung e, vervielfacht mit der Anzahl der Schirme c, wobei bei
der tatsächlichen Berechnung zu beachten ist, daß am untersten Schirm in Richtung
gegen die untere Kappe b eine Verkürzung der Strecke e zu berücksichtigen ist.
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Bei der Berechnung des dargestellten Isolators ist von einem Verhältnis
von 15 : i der Stablänge ip zum Strunkdurchmesser D3 aust' Aus der Forderunz. daß
der Schirmdurchmesser mindestens doppelt so groß als der Strunkdurchmesser sein
muß, ergibt sich der Schirmdurchmesser D, Unter Zugrundelegung des günstigsten Verhältnisses
von Überschlagsweg zu Überschlagslänge wie t : i.5 errechnet sich an Hand der übrigen
gegebenen Größen die Anzahl der Schirme c, die bei dem dargestellten Isolator i
i beträgt. Eine Verminderung der Schirmzahl auch nur um einen einzigen würde bedeuten,
daß der Überschlagsweg i;i herabgesetzt wird. Dann aber würde ein Teil der Überschläge
nicht mehr zwischen den bei derartigen Isolatoren vor gesehenen Schutzringen, sondern
von Schutzring zu Kappe oder gar von Kappe zu Kappe erfolgen.
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Die Erfindung bietet die Möglichkeit, Langstabisolatoren auf sehr
große Länge herzustellen und dabei sowohl die elektrischen als auch _ die mechanischen
Festigkeiten und die Herstellung des Isolierstabes in günstiger Weise zu berücksichtigen.
Die Erfindung bietet vor allem die Möglichkeit, als Hänge-oder
Abspannisolatoren
solche mit nur einem einzigen Langstab zu verwenden, der also nur an seinen beiden
freien Enden mit metallenen Armaturen versehen zu werden braucht. Man erspart gegenüber
den bisher bekannten Isolierstabketten die Zwischenschaltung weiterer Armaturen
an den Enden der einzelnen aneinandergeketteten kürzeren Isolierstäbe, man vermindert
die Überschlagsgefahr, vermeidet einen höheren Metallverbrauch und beseitigt die
Schwierigkeiten, die mit dem genauen Einkitten derartiger Metallarmaturen bekanntlich
verbunden sind. Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß es auf die Art der an den
Enden des Langstabisolators angebrachten Armaturen und ihre Befestigung an dem Isolierkörper
beim Erfindungsgegenstande nicht ankommt. Auch ist es nicht unbedingt notwendig,
die Punkte A und B (vgl. Abb.3) zusammenfallen zu lassen und eine
Schirmneigung von q.5° zu wählen. Es ist z. B. auch eine Schirmneigung von 6o° zur
Senkrechten denkbar, in welchem Fall der Ansatz des nächstunteren Schirmes unterhalb
desjenigen Punktes an der Strunkoberfläche liegt, auf den der unter q.5° einfallende
Regen auftrifft, ohne daß dabei das günstigste Verhältnis von Überschlagsweg zur
Überschlagslänge geändert würde.