EP0642141A1 - Überspannungsableiter - Google Patents

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EP0642141A1
EP0642141A1 EP94112705A EP94112705A EP0642141A1 EP 0642141 A1 EP0642141 A1 EP 0642141A1 EP 94112705 A EP94112705 A EP 94112705A EP 94112705 A EP94112705 A EP 94112705A EP 0642141 A1 EP0642141 A1 EP 0642141A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frame
surge arrester
arrester according
block
connection fittings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP94112705A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0642141B1 (de
Inventor
Walter Schmidt
Christoph Schüpbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Management AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Management AG filed Critical ABB Management AG
Priority to SI9430058T priority Critical patent/SI0642141T1/xx
Publication of EP0642141A1 publication Critical patent/EP0642141A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0642141B1 publication Critical patent/EP0642141B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors

Definitions

  • the invention is based on a surge arrester according to the preamble of claim 1.
  • a surge arrester is known with two fittings braced against one another by axially slightly resilient plastic strips. The plastic strips are positively guided in the fittings.
  • the surge arrester has cylindrical varistor elements which are layered into a stack. A spacer plate is provided between the stack and the respective connection fitting, which is pressed against the stack by means of a threaded bolt screwed into the fitting. The fittings limit the stack of varistor elements. Grooved washers are located between the varistor elements and between the varistor elements and the electrically conductive spacer plates provided to improve contact.
  • the arrangement described is encapsulated with insulating material.
  • the invention solves the problem of creating a surge arrester which can be produced from parts which are simple and inexpensive to produce with comparatively few steps.
  • the surge arrester has at least two connection fittings held by a frame, with at least one block of varistor material clamped between the connection fittings.
  • the frame, the at least one block and partially the connection fittings are cast with an insulating plastic material to form a monolithic body.
  • the frame is made in one piece and is made of an insulating material. Means are also provided which maintain the contact force between the connection fittings and the at least one block of varistor material.
  • Either at least one electrically conductive, resilient element, for example a wave washer, or an axially resilient frame is provided as the means which maintains the contact force between the connection fittings and the at least one block of varistor material. This ensures that there is sufficient contact force throughout the life of the surge arrester.
  • the insulating material of the frame is fiber-reinforced, in particular glass-fiber reinforced, so that the frame can withstand high mechanical loads.
  • a particularly highly resilient frame results if tangled fibers are used for the fiber reinforcement of the frame.
  • 10 to 80 percent by weight of fibers are introduced.
  • glass fibers When using glass fibers as reinforcement, a proportion of 30 to 50 percent by weight of glass fibers has proven to be favorable.
  • the frame can be produced particularly inexpensively if it is injection molded or pressed from polymer material or cast from epoxy resin.
  • the frame can optionally also be wound from at least one fiber-reinforced strand soaked in epoxy resin.
  • the connection fittings are advantageously designed as threaded pins. It has proven to be particularly advantageous to rigidly connect one of the grub screws to the frame.
  • the grooved washers ensure that a large number of contact points are formed for a perfect current transfer.
  • these soft grooved washers advantageously compensate for any unevenness in the block surface, so that these unevenness cannot reduce the current carrying capacity. It proves to be particularly advantageous that the grooved washers also simultaneously the current transition zones of the surge arrester against the Seal the penetration of insulating material during the casting process to apply the jacket.
  • FIG. 1 and 2 show a schematic illustration of a longitudinal section through an overvoltage arrester according to the invention, the overvoltage arrester according to FIG. 2 being rotated by 90 ° about its longitudinal axis in relation to that of FIG. 1.
  • the surge arrester has a closed, one-piece frame 1 made of an insulating material which can spring somewhat in the axial direction. If the frame 1 does not spring or does not spring sufficiently, at least one resilient, electrically conductive element, for example a wave washer 1a, is provided.
  • the frame 1 has an elliptical or cylindrical end piece 2 at its ends facing the two connection sides of the surge arrester.
  • the two end pieces 2 are held together here by two integrally formed and symmetrically opposite connecting parts 3.
  • An axially extended threaded pin 4 is screwed into each of the elliptical or cylindrical end pieces 2.
  • the set screws 4 serve as connection fittings for the electrical connections of the surge arrester.
  • metallic threaded inserts 5 are inserted into the end pieces 2, which guide the threaded pins 4 in a threaded bore, but a number of other possibilities are known for how permanently stable threads can be introduced into plastic parts.
  • the threads can also be cut directly into the plastic of the frame 1.
  • a shoulder 6 is formed on each end of the end pieces 2.
  • a cylindrically shaped recess 7 is made, in which a metallic pressure plate 8 is guided with play.
  • the set screw 4 acts directly on this pressure plate 8 when the frame 1 has resilient connecting parts 3. If the connecting parts 3 do not spring or do not spring sufficiently, then electrically conductive, resilient elements are introduced between the pressure plate 8 and the threaded pin 4.
  • the use of wave washers 1a has proven to be particularly favorable here. These wave washers 1a can only be installed on one side of the surge arrester or, if greater forces are required, on both sides of the surge arrester. Disc springs or coiled springs can also be used as resilient elements.
  • Blocks 9 made of varistor material, such as ZnO, are clamped between the two pressure plates 8.
  • the blocks 9 are generally cylindrical. Between the pressure plates 8 and the next block 9, a cylindrically shaped grooved disk 10 is inserted, which has a central bore, and a grooved disk 10 is also always inserted between adjacent blocks 9.
  • the set screws 4 act, possibly via the wave washers 1a, on the pressure plates 8.
  • a sealing washer 11 is pushed onto each of the set screws 4, the cross section of which is adapted to the end piece 2 and here is elliptical or cylindrical is trained.
  • the sealing disc 11 is preferably made of a weather-resistant aluminum alloy, such as AlMg3.
  • the sealing disc 11 can also be made of stainless steel, brass or bronze.
  • the sealing disk 11 is pressed against the end face of the frame 1 by means of a nut 12 screwed onto the respective threaded pin 4.
  • the sealing washer 11 is intended to seal the finished surge arrester against environmental influences. Together with the paragraph 6, the sealing disk 11 forms a groove which is filled with electrically insulating plastic when cast around.
  • the assembly thus preassembled is placed in a mold and cast without a gap or voids up to the sealing disk 11 with a jacket 13 made of electrically insulating plastic.
  • a suitable plastic here is, for example, silicone rubber.
  • insulating shields 14 are molded onto the jacket 13 at the same time.
  • the set screws 4, which are required for the electrical connections of the surge arrester, remain shiny metallic.
  • the frame 1 of the surge arrester is preferably produced from a glass fiber reinforced polyamide 6.6 in an injection molding process, the glass fiber content being in a range from 30 to 50 percent by weight.
  • a particularly stable frame 1 is obtained if the glass fibers are introduced as tangled fibers.
  • the polyamide 610, the polyamide 11 and also the polyamide 12 can also be used for the production of the frame 1.
  • recycling products based on the polyamides mentioned in particular if there are no major demands on the resistance to breakage of the surge arresters.
  • the frame 1 can also be machined from a corresponding solid material. It is also possible to frame 1 with the help of a resin-soaked To wrap glass fiber thread or ribbon.
  • the frame 1 is normally manufactured in the size adapted to the respective size of the surge arrester, so that no additional adjustment work on the frame 1 is necessary. In small series, however, it may prove necessary for economic reasons to adapt the frame 1 to different sizes of the surge arrester. For this purpose, it is possible to separate the connecting parts 3 and to lengthen them with appropriate intermediate pieces. However, these intermediate pieces must be inserted absolutely firmly.
  • the section AA is entered in FIG. 3 to 6 show the section AA, as it could look in different possible embodiments of the invention.
  • 3 shows, for example, an elliptical jacket 13 which surrounds the blocks 9.
  • the cross sections of the connecting parts 3 are adapted to the shape of the jacket 13.
  • 4 shows a cylindrical jacket 13 which surrounds the blocks 9.
  • the cross sections of the connecting parts 3 are adapted to the shape of the jacket 13.
  • 5 shows an essentially rectangular jacket 13 which surrounds the blocks 9.
  • the cross sections of the connecting parts 3 are adapted to the shape of the jacket 13. 6 shows an arrangement which has not yet been provided with a jacket.
  • the connecting parts 3 are arranged asymmetrically, but in such a way that the frame 1 has an opening 15 on one side, which allows the mounting of the blocks 9.
  • This frame 1 is provided with a cylindrical jacket 13, which is why the cross sections of the connecting parts 3 are adapted to the shape of the jacket 13.
  • Such a frame 1 is particularly torsion-resistant and is used for surge arresters
  • the pulley 10 has a central bore. A multitude of grooves concentrically surround this hole.
  • the grooved disc is made of soft annealed aluminum.
  • the outermost edge of the outermost grooves serves as a sealing edge against plastic that penetrates during potting.
  • a large number of groove shapes is conceivable, but a sufficient sealing edge must always be formed on the outside, and it must also be ensured that a sufficient number of contact points for the electrical contact can be formed when the groove disks 10 are installed.
  • This grub screw 4 has a shaped piece 16 which is rigidly connected to it, for example a nut glued to it, the hexagon of which prevents the grub screw 4 from rotating in the frame 1. In this case, the contact force is generated solely by the opposite threaded pin 4.
  • the contact force which is applied to the arrangement by the threaded pins 4 ensures that the edges of the grooved disks 10 deform locally, which results in defined point contacts which allow a particularly good current transfer in the surge arrester.
  • the best current transfer is achieved when there are a large number of such point contacts, which are evenly distributed over an area.
  • the grooved disks 10 enable this large number of point contacts. In this way it is ensured that the comparatively very high current flowing when the surge arrester responds is always safely dissipated through the active part of the surge arrester without the occasional overloading of current transitions and the associated braising that causes defects.
  • the operational safety of the arrester is significantly increased in this way.
  • the monolithic body to which the finished surge arrester is designed has a high mechanical stability, in particular also with regard to resistance to breakage, and it is also insensitive to decomposing climatic influences, so that it can be used advantageously in all climatic zones.

Landscapes

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Abstract

Dieser Überspannungsableiter weist mindestens zwei durch einen Rahmen (1) gehaltene Anschlussarmaturen, mit mindestens einem zwischen den Anschlussarmaturen eingespannten Block (9) aus Varistormaterial auf.Dabei sind der Rahmen (1), der mindestens eine Block (9) und teilweise die Anschlussarmaturen mit einem isolierenden Kunststoffmaterial zu einem monolithischen Körper vergossen. Es soll ein Überspannungsableiter geschaffen werden, der aus einfach und kostengünstig zu fertigenden Teilen mit vergleichsweise wenigen Arbeitsschritten herzustellen ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Rahmen (1) einstückig ausgebildet ist und aus einem Isoliermaterial gefertigt ist. Zudem sind Mittel vorgesehen, welche die Kontaktkraft zwischen den Anschlussarmaturen und dem mindestens einen Block (9) aufrechterhalten. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Überspannungsableiter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    • STAND DER TECHNIK
  • Aus der EP-A1-0 545 038 ist ein Überspannungsableiter bekannt mit zwei durch axial leicht federnde Kunststoffleisten gegeneinander verspannten Armaturen. Die Kunststoffleisten werden in den Armaturen formschlüssig geführt. Der Überspannungsableiter weist zylinderförmig ausgebildete, zu einem Stapel geschichtete Varistorelemente auf. Zwischen dem Stapel und der jeweiligen Anschlussarmatur ist eine Distanzplatte vorgesehen, die mittels eines in die Armatur eingeschraubten Gewindebolzen gegen den Stapel gedrückt wird. Die Armaturen begrenzen den Stapel von Varistorelementen. Zwischen den Varistorelementen und zwischen den Varistorelementen und den elektrisch leitenden Distanzplatten sind Rillenscheiben zur Verbesserung der Kontaktgabe vorgesehen. Die beschriebene Anordung wird mit Isoliermaterial umgossen.
  • Die Herstellung eines derartigen Ueberspannungsableiters aus vergleichsweise vielen Einzelteilen bedingt bei der Montage eine vergleichsweise grosse Anzahl Arbeitsschritte. Insbesondere müssen die Kunststoffleisten sehr genau in ihre Führungen in den Armaturen eingepasst werden.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung, wie sie im unabhängigen Anspruch 1 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Überspannungsableiter zu schaffen, der aus einfach und kostengünstig zu fertigenden Teilen mit vergleichsweise wenigen Arbeitsschritten herzustellen ist.
  • Der Überspannungsableiter weist mindestens zwei durch einen Rahmen gehaltene Anschlussarmaturen, mit mindestens einem zwischen den Anschlussarmaturen eingespannten Block aus Varistormaterial auf. Bei dem Überspannungsableiter sind der Rahmen, der mindestens eine Block und teilweise die Anschlussarmaturen mit einem isolierenden Kunststoffmaterial zu einem monolithischen Körper vergossen. Der Rahmen ist einstückig ausgebildet und ist aus einem Isoliermaterial gefertigt. Zudem sind Mittel vorgesehen, welche die Kontaktkraft zwischen den Anschlussarmaturen und dem mindestens einen Block aus Varistormaterial aufrechterhalten. Die durch diese Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass die Montage des Überspannungsableiters insbesondere der Einbau des Aktivteils wesentlich vereinfacht und verbilligt wird.
  • Als Mittel, welches die Kontaktkraft zwischen den Anschlussarmaturen und dem mindestens einen Block aus Varistormaterial aufrechterhält, ist entweder mindestens ein elektrisch leitendes, federndes Element, beispielsweise eine Wellenscheibe, oder ein in axialer Richtung federnder Rahmen vorgesehen. Auf diese Art wird sichergestellt, dass während der gesamten Lebensdauer des Überspannungsableiters eine ausreichende Kontaktkraft herrscht.
  • Das Isoliermaterial des Rahmens ist faserverstärkt insbesondere glasfaserverstärkt, sodass der Rahmen mechanisch hoch belastbar ist. Ein besonders hoch belastbarer Rahmen ergibt sich, wenn für die Faserverstärkung des Rahmens Wirrfasern eingesetzt werden. Für die Faserverstärkung des Rahmens werden 10 bis 80 Gewichtsprozent Fasern eingebracht. Bei der Verwendung von Glasfasern als Verstärkung hat sich ein Anteil von 30 bis 50 Gewichtsprozent Glasfasern als günstig herausgestellt.
  • Der Rahmen lässt besonders preisgünstig herstellen, wenn er aus Polymermaterial gespritzt oder gepresst oder aus Epoxydharz gegossen wird. Der Rahmen kann gegebenenfalls auch aus mindestens einem faserverstärkten, mit Epoxydharz getränkten Strang gewickelt werden. Die Anschlussarmaturen werden vorteilhaft als Gewindestifte ausgebildet. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, einen der Gewindestifte starr mit dem Rahmen zu verbinden.
  • Die Rillenscheiben stellen sicher, dass eine Vielzahl von Kontaktpunkten für einen einwandfreien Stromübergang gebildet wird. Zudem gleichen diese weichen Rillenscheiben etwaige Unebenheiten der Blockoberfläche vorteilhaft aus, sodass diese Unebenheiten die Stromtragfähigkeit nicht reduzieren können. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, dass die Rillenscheiben gleichzeitig auch die Stromübergangszonen des Ueberspannungsableiters gegen das Eindringen von Isolierstoff beim Giessvorgang zur Aufbringung des Mantels abdichten.
  • Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung, welche lediglich einen möglichen Ausführungsweg darstellt, näher erläutert.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Es zeigen:
    • Fig.1 einen ersten Teilschnitt längs durch eine erste Ausführungsform der Erfindung,
    • Fig.2 einen zweiten Teilschnitt längs durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung,
    • Fig.3 bis 6 zeigen jeweils einen Schnitt A-A, wie er in Fig.1 angegeben ist, durch verschiedene mögliche Ausführungsformen der Erfindung, und
    • Fig.7 zeigt einen Teilschnitt durch eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung.
  • Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
    • WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Überspannungsableiter, wobei der Überspannungsableiter nach Fig. 2 gegenüber demjenigen der Fig. 1 um 90° um seine Längsachse gedreht ist. Bei diesen Figuren ist jeweils die rechte Hälfte des Überspannungsableiters bereits mit einer Isoliermasse umgossen dargestellt. Der Ueberspannungsableiter weist einen geschlossenen, einstückig ausgebildeten Rahmen 1 aus einem Isoliermaterial auf, der in axialer Richtung etwas federn kann. Sollte der Rahmen 1 nicht federn oder nicht genügend federn, so wird mindestens ein federndes, elektrisch leitendes Element, beispielsweise eine Wellenscheibe 1a, vorgesehen. Der Rahmen 1 weist an seinen den beiden Anschlusseiten des Überspannungsableiters zugekehrten Enden jeweils ein elliptisch oder zylindrisch ausgebildetes Endstück 2 auf. Die beiden Endstücke 2 werden hier durch zwei angeformte und symmetrisch einander gegenüberliegende Verbindungssteile 3 zusammengehalten. In die elliptisch oder zylindrisch ausgebildeten Endstücke 2 ist jeweils ein axial erstreckter Gewindestift 4 eingeschraubt. Die Gewindestifte 4 dienen als Anschlussarmaturen für die elektrischen Anschlüsse des Überspannungsableiters. Hier sind beispielsweise in die Endstücke 2 metallische Gewindeeinsätze 5 eingelassen, welche die Gewindestifte 4 in einer Gewindebohrung führen, es sind jedoch eine Vielzahl anderer Möglichkeiten bekannt, wie dauerhaft standfeste Gewinde in Kunststoffteile eingebracht werden können. So können die Gewinde auch direkt in den Kunststoff des Rahmens 1 geschnitten werden. An die Endstücke 2 ist stirnseitig je ein Absatz 6 angeformt. Auf der der Stirnseite abgewandten Seite der Endstücke 2 ist im Bereich der Übergänge vom jeweiligen Endstück 2 zu den Verbindungssteilen 3 eine zylindrisch ausgebildete Ausnehmung 7 angebracht, in welcher eine metallische Druckplatte 8 mit Spiel geführt wird. Auf diese Druckplatte 8 wirkt jeweils der Gewindestift 4 direkt ein, wenn der Rahmen 1 federnde Verbindungssteile 3 aufweist. Falls die Verbindungssteile 3 nicht oder nicht stark genug federn, so werden zwischen die Druckplatte 8 und den Gewindestift 4 elektrisch leitende, federnde Elemente eingebracht. Als besonders günstig hat sich hier der Einsatz von Wellenscheiben 1a herausgestellt. Diese Wellenscheiben 1a können nur auf einer Seite des Überspannungsableiters oder, wenn grössere Kräfte verlangt werden, auch auf beiden Seiten des Überspannungsableiters eigebaut werden. Als federnde Elemente können auch Tellerfedern oder gewickelte Federn eingesetzt werden.
  • Zwischen den beiden Druckplatten 8 sind Blöcke 9 aus Varistormaterial, wie beispielsweise ZnO, eingespannt. Die Blöcke 9 sind in der Regel zylindrisch ausgebildet. Zwischen den Druckplatten 8 und dem jeweils nächsten Block 9 ist eine zylindrisch ausgebildete Rillenscheibe 10 eingelegt, die eine zentrale Bohrung aufweist, ebenso ist stets zwischen benachbarten Blöcken 9 eine Rillenscheibe 10 eingelegt. Die Gewindestifte 4 wirken, eventuell über die Wellenscheiben 1a, auf die Druckplatten 8 ein. Beim Einbringen der beschriebenen Teile in den Rahmen 1 ist darauf zu achten, dass keine Spalten zwischen den Teilen offenbleiben, in welche beim Vergiessen Isolierstoff eindringen könnte. Die eigentliche Kontaktkraft zwischen den Aktivteilen wird durch die Gewindestifte 4 erzeugt, die mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen und anschliessend auf eine der bekannten Arten gegen ein Verdrehen gesichert werden. Anschliessend wird auf jeden der Gewindestifte 4 eine Dichtscheibe 11 aufgeschoben, deren Querschnitt dem Endstück 2 angepasst ist und hier elliptisch beziehungsweise zylindrisch ausgebildet ist. Die Dichtscheibe 11 wird vorzugsweise aus einer witterungsbeständigen Aluminiumlegierung, wie beispielsweise AlMg3, hergestellt. Die Dichtscheibe 11 kann auch aus rostfreiem Stahl, Messing oder Bronze gefertigt werden. Mittels jeweils einer auf den jeweiligen Gewindestift 4 aufgeschraubten Mutter 12 wird die Dichtscheibe 11 gegen die Stirnseite des Rahmens 1 gedrückt. Die Dichtscheibe 11 soll den fertigen Überspannungsableiter gegen Umwelteinflüsse abdichten. Zusammen mit dem Absatz 6 bildet die Dichtscheibe 11 eine Rille, die beim Umgiessen mit elektrisch isolierendem Kunststoff aufgefüllt wird.
  • Die so vormontierte Anordnung wird in eine Form eingelegt und bis zur Dichtscheibe 11 spalt- und lunkerfrei mit einem Mantel 13 aus elektrisch isolierendem Kunststoff umgossen. Als geeigneter Kunststoff bietet sich hier beispielsweise Silikonkautschuk an. Beim Umgiessen werden gleichzeitig isolierende Schirme 14 an den Mantel 13 angeformt. Die Gewindestifte 4, die für die elektrischen Anschlüsse des Überspannungsableiters benötigt werden, bleiben metallisch blank.
  • Der Rahmen 1 des Überspannungsableiters wird vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Polyamid 6.6 in einem Spritzgussverfahren hergestellt, der Glasfaseranteil liegt dabei in einem Bereich von 30 bis 50 Gewichtsprozent. Einen besonders standfesten Rahmen 1 erhält man, wenn die Glasfasern als Wirrfasern eingebracht werden. Ausser dem erwähnten Polyamid 6.6 können auch das Polyamid 610, das Polyamid 11 und auch das Polyamid 12 für die Herstellung des Rahmens 1 verwendet werden. Ferner ist es möglich, auch Recyclingprodukte auf der Basis der erwähnten Polyamide einzusetzen, insbesondere dann, wenn keine grösseren Anforderungen an die Umbruchfestigkeit der Überspannungsableiter gestellt werden. Der Rahmen 1 kann jedoch auch spanabhebend aus einem entsprechenden Vollmaterial herausgearbeitet werden. Es ist ferner möglich, den Rahmen 1 mit Hilfe eines harzgetränkten Glasfaserfadens oder -bandes zu wickeln. Der Rahmen 1 wird im Normalfall in der der jeweiligen Baugrösse des Überspannungsableiters angepassten Grösse gefertigt, sodass keine zusätzlichen Anpassarbeiten am Rahmen 1 nötig sind. Bei Kleinserien kann es sich jedoch aus Wirtschaflichkeitsgründen als nötig erweisen, den Rahmen 1 an verschiedene Baugrössen des Überspannungsableiters anzupassen. Dafür ist es möglich, die Verbindungssteile 3 aufzutrennen und durch entsprechende Zwischenstücke zu verlängern. Allerdings müssen diese Zwischenstücke absolut fest eingefügt werden.
  • In Fig.1 ist der Schnitt A-A eingetragen. Die Fig.3 bis 6 zeigen den Schnitt A-A, wie er bei verschiedenen möglichen Ausführungsformen der Erfindung aussehen könnte. In der Fig.3 ist beispielsweise ein ellipsenförmig ausgebildeter Mantel 13 dargestellt, der die Blöcke 9 umgibt. Dabei sind die Querschnitte der Verbindungssteile 3 der Form des Mantels 13 angepasst. In der Fig.4 ist ein zylindrisch ausgebildeter Mantel 13 dargestellt, der die Blöcke 9 umgibt. Dabei sind die Querschnitte der Verbindungssteile 3 der Form des Mantels 13 angepasst. In der Fig.5 ist ein im wesentlichen rechteckig ausgebildeter Mantel 13 dargestellt, der die Blöcke 9 umgibt. Dabei sind die Querschnitte der Verbindungssteile 3 der Form des Mantels 13 angepasst. In der Fig.6 ist eine noch nicht mit einem Mantel versehene Anordnung dargestellt. Dabei sind die Verbindungsteile 3 unsymmetrisch angeordnet, jedoch so, dass der Rahmen 1 auf der einen Seite eine Öffnung 15 aufweist, die die Montage der Blöcke 9 erlaubt. Dieser Rahmen 1 wird mit einem zylindrisch ausgebildeten Mantel 13 versehen, deshalb sind auch hier die Querschnitte der Verbindungssteile 3 der Form des Mantels 13 angepasst. Ein derartiger Rahmen 1 ist besonders verwindungssteif und wird für Überspannungsableiter eingesetzt, die für besonders hohe Biegebelastungen ausgelegt sind.
  • Die Rillenscheibe 10 weist eine zentrale Bohrung auf. Eine Vielzahl von Rillen umgibt diese Bohrung konzentrisch. Die Rillenscheibe ist aus weichgeglühtem Aluminium hergestellt. Jeweils die äusserste Kante der äussersten Rillen dient als Dichtkante gegen beim Vergiessen eindringenden Kunststoff. Eine Vielzahl von Rillenformen ist vorstellbar, jedoch muss aussen stets eine hinreichende Dichtkante gebildet werden, und zudem muss sichergestellt sein, dass sich bei der Montage der Rillenscheiben 10 eine genügende Anzahl von Kontaktpunkten für den elektrischen Kontakt ausbilden kann.
  • Es ist auch vorstellbar, dass für die Erzeugung der Kontaktkraft lediglich einer der Gewindestifte 4 eingesetzt wird, während der andere, wie in Fig.7 dargestellt, bereits bei der Herstellung des Rahmens 1 mit diesem fest vergossen wird. Dieser Gewindestift 4 weist ein Formstück 16 auf, welches starr mit ihm verbunden ist, dies kann beispielsweise eine mit ihm verklebte Mutter sein, deren Sechskant ein Verdrehen des Gewindestifts 4 im Rahmen 1 verunmöglicht. In diesem Fall wird die Kontaktkraft allein durch den gegenüberliegenden Gewindestift 4 erzeugt.
  • Zur Erläuterung der Wirkungsweise werden die beschriebenen Figuren etwas näher betrachtet. Die Kontaktkraft, die durch die Gewindestifte 4 auf die Anordnung aufgebracht wird, stellt sicher, dass sich die Kanten der Rillenscheiben 10 örtlich deformieren, wodurch definierte punktförmige Kontakte entstehen, die einen besonders guten Stromübergang im Überspannungsableiter erlauben. Der beste Stromübergang wird erreicht, wenn eine Vielzahl derartiger punktförmiger Kontakte, die gleichmässig über eine Fläche verteilt sind, vorliegt. Die Rillenscheiben 10 ermöglichen diese Vielzahl von punktförmigen Kontakten. Auf diese Art und Weise ist sichergestellt, dass der bei einem Ansprechen des Überspannungsableiters fliessende, vergleichsweise sehr hohe Strom, stets sicher durch den Aktivteil des Überspannungsableiters abgeführt wird, ohne dass eine stellenweise Überlastung von Stromübergängen und ein damit verbundenes Schmoren, welches Defekte verursacht, auftreten kann. Die Betriebssicherheit des Ableiters wird auf diese Weise deutlich erhöht.
  • Ferner dient es der Betriebssicherheit, dass die erwähnte Kontaktkraft über die gesamte Lebensdauer des Überspannungsableiters aufrecht erhalten wird, da entweder der Rahmen 1 in axialer Richtung etwas federt, sodass er sich beim Anziehen der Gewindestifte 4 etwas dehnt und diese Vorspannung aufrecht erhält, oder zusätzliche federnde Elemente wie die Wellenscheiben 1a die Vorspannung aufrecht erhalten. Es ist auch eine Wechselwirkung zwischen Rahmen 1 und diesen federnden Elementen möglich. Diese Vorspannung wird so gewählt, dass auch ein etwaiges Schwinden der Rillenscheiben 10 stets und sicher ausgeglichen wird.
  • Durch das Eingiessen der gesamten Anordnung in den Mantel 13 und durch die Dichtscheiben 11 wird vorteilhaft sichergestellt, dass sowohl die Blöcke 9 als auch der Rahmen 1 mit den Verbindungssteilen 3 keine Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft aufnehmen können, sodass deren Spannungsfestigkeit nicht reduziert wird. Der monolithische Körper zu dem der fertige Ueberspannungsableiter ausgebildet ist, weist eine hohe mechanische Stabilität auf, insbesondere auch im Hinblick auf die Umbruchfestigkeit, und zudem ist er unempfindlich gegen zersetzende Klimaeinflüsse, sodass er vorteilhaft in allen Klimazonen eingesetzt werden kann.
    • BEZEICHNUNGSLISTE
    • 1
    Rahmen
    1a
    Wellenscheiben
    2
    Endstück
    3
    Verbindungssteile
    4
    Gewindestift
    5
    Gewindeeinsatz
    6
    Absatz
    7
    Ausnehmung
    8
    Druckplatte
    9
    Block
    10
    Rillenscheibe
    11
    Dichtscheibe
    12
    Mutter
    13
    Mantel
    14
    Schirm
    15
    Öffnung
    16
    Formstück

Claims (10)

  1. Überspannungsableiter mit mindestens zwei durch einen Rahmen (1) gehaltenen Anschlussarmaturen, mit mindestens einem zwischen den Anschlussarmaturen eingespannten Block (9) aus Varistormaterial, bei dem der Rahmen (1), der mindestens eine Block (9) aus Varistormaterial und teilweise die Anschlussarmaturen mit einem isolierenden Kunststoffmaterial zu einem monolithischen Körper vergossen sind, dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Rahmen (1) einstückig ausgebildet ist und aus einem Isoliermaterial gefertigt ist, und
    - dass Mittel vorgesehen sind, welche die Kontaktkraft zwischen den Anschlussarmaturen und dem mindestens einen Block (9) aus Varistormaterial aufrechterhalten.
  2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - dass als Mittel, welches die Kontaktkraft zwischen den Anschlussarmaturen und dem mindestens einen Block (9) aus Varistormaterial aufrechterhält, entweder mindestens ein elektrisch leitendes, federndes Element oder ein in axialer Richtung federnder Rahmen (1) vorgesehen ist.
  3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Isoliermaterial des Rahmens (1) faserverstärkt insbesondere glasfaserverstärkt ist.
  4. Überspannungsableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    - dass für die Faserverstärkung des Rahmens (1) Wirrfasern eingesetzt werden.
  5. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Rahmen (1) aus Polymermaterial gespritzt oder gepresst oder aus Epoxydharz gegossen ist.
  6. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Anschlussarmaturen als Gewindestifte (4) ausgebildet sind.
  7. Überspannungsableiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
    - dass einer der Gewindestifte (4) starr mit dem Rahmen (1) verbunden ist.
  8. Überspannungsableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    - dass für die Faserverstärkung des Rahmens (1) 10 bis 80 Gewichtsprozent Fasern eingebracht werden.
  9. Überspannungsableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    - dass für die Glasfaserverstärkung des Rahmens (1) 30 bis 50 Gewichtsprozent Glasfasern eingebracht werden.
  10. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Rahmen (1) aus mindestens einem faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten, mit Epoxydharz getränkten Strang gewickelt wird.
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