DE1904389B2 - Stützisolator aus Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Stützisolatoren aus Kunststoff für elektrische, insbesondere Hochspannung iührende Leitungen und Geräte, deren sich zwischen den Stirnflächen erstreckender Teil (Strunk) einen gegenüber massiven Stützisolatoren verringerten Querschnitt hat.

Stützisolatoren stellen in elektrischen Verteiler- und Schaltanlagen in großer Anzahl vorhandene Bauelemente dar. Sie dienen im wesentlichen als Träger von Befestigungsmitteln für elektrische Leitungen, für die Enden von Kabeln und Kabeladern, sowie der Kontakle von Schaltern u. dgl. Sie haben die Aufgabe, von ihnen getragene Leitungs- und Geräteleile einerseits von anderen stromführenden oder geerdeten Bauelementen und Leitungen elektrisch zu isolieren und andererseits gegenüber auf sie einwirkenden — unter Umständen erheblichen — mechanischen Kräften in ihrer Lage /u halten. Form und Abmessungen von Slützisolatoren werden deshalb einerseits durch ihren Isolationsweri und andererseits durch ihren Widerstand gegenüber auf sie insbesondere quer zu ihrer Längsrichtung, wirkenden mechanischen Kräften (Umbruehfesiigkeit) bestimmt. Ihre Körpermaße, insbesondere ihre auf die

ίο jeweils anliegende Spannung bezogenen Höhen und ihre sich aus Höhe und Durchmesser ergebende minimale Umbruchfestigkeit sind durch Industrienormen festgelegt.

Bekannte Slützisolatoren bestehen aus Glas oder Porzellan, werden in neuerer Zeit jedoch in zunehmendem Maße aus Kunstharzen hergestellt. Während Glas- und Porzellanstützer durchweg - vornehmlich aus fertigungstechnischen Gründen — als Hohlkörper ausgebildet sind, sind die bekannten Kunsisiofhün/cr massive Körper, die durch Pressen aus Kunsiharz-Prcßmassen oder durch Gießen aus Gießharz (F.po\\dharz) hergestellt sind. Formkörper aus Kunstharz-Preßmassen und Gießharzen erhalten ihre Formbeständigkeit und ihre mechanische Festigkeit durch Aushärten in der Wärme oder unter dem Einfluß chemischer Zusätze und lasser, sicn danach durch Erwärmen nicht mehr in einen plastisch verformbaren Zustand zurückversetzen. Das Aushärten ist mit einem relativ hohen Aufwand an Zeit verbunden, der in Verbindung mit einem entsprechend hohen Aufwand an Formgebungswerkzeugen sowie mit dem hohen Werkstoffaufwand für die massiven Formkörper die Herstellung der aus aushänbaren Kunstharzen bestehenden Stützisolatoren beträchtlich verteuert. Die massiven Kunstharzstützer haben außerdem ein hohes Gewicht, das bei der Durchbildung der mit ihnen auszustattenden Tragelemente berücksichtig! werden muß und sich ungünstig auf die Transportkosten auswirkt.

Demgegenüber weisen in jüngster Zeit bekannterwordene Stützisolaioren aus Kunstharz, die als Hohlkörper ausgebildet sind, indem sie aus zwei mit Abstand ineinanderiiegenden, durch radiale Längssicge und eine Querwand verbundenen Rohren bestehen, bei gleicher Umbruchfestigkeit den Vorteil erheblich geringeren Gewichts auf. Wie die Erfahrung gelehrt hat. bringt jedoch ihre Herstellung aus den bisher für Stützisolatorcn verwendeten aushänbaren Kunstharzen trotz ihres geringeren Werkstoffgehal'.es wegen des erhöhten Werkzeugaufwandes und der langen Aushärtungszeiten kaum einen wirtschaftlichen Nutzen. Ihrer Herstellung aus thermoplastischen Kunststoffen, die sich wegen ihrer im schmelzflüssigen Zustand niedrigeren Viskosität mit Hilfe relativ einfacher und billiger Formgebungswerkzeuge in nahezu beliebige, auch komplizierte Formen bringen lassen und zum Erstarren nur kurzzeitiger Abkühlung bedürfen, standen bisher die — an sich berechtigten und von berufenen Seiten auch öffentlich erhobenen - Bedenken entgegen, daß aus organischen Stoffen bestehende Isolierkörper für Hochspannungsanlagen wegen der erhöhten Wärniebeanspruchung schlechthin ungeeignet seien. Thermoplaste schlechte elektrische Kennwerte hauen und ihr im Vergleich mit aushärtbaren Kunstharzen geringer Isolationswert infolge ihrer höheren Neigung zur Feuchtigkeitsaufnahmc noch weiterer Absenkung ausgesetzt sei. Trotz dieser crnsizunchmcnden Bedenken wurden in Versuche zur Lösung der Aufgabe, einen auch für Hochspannungszwecke geeigneten und hinsichtlich

•einer mechanischen und elektrischen Eigenschaften mindestens den gleichen Anforderungen und Normbe-Angungen. wie bekannte Kunststoifsiüizer gleicher iußereV Gestaltung und Abmessungei entsprechenden Stützisolator aus einem KunststoF her/ustellen. der sich mit einfacheren Mitteln und schneller verarbeiten läßt. «|s bisher für den gleichen Zweck verwendete Kunststoffe, auch Thermoplaste höhere,- Festigkeit unJ Wärmebeständigkeit mit einbezogen.

Dabei hat sich ergeben, daß der Isolationsweri von aus Polyamiden oder aus Acethalhai/ hergestellten hohlen Stützisolatoren wegen ihres gegenüber massiven Stützern verringerten Querschnitts auch nach maximaler Feuchtigkeitsaufnahme mindestens demjenigen bekannter massiver Kunstharzstützer entspricht. Darüber hinaus hat sich überraschenderweise gezeigt, daß dieser Isolationswert sich durch künstlich herbeigeführte - auch mehrfach wiederholte — Überschläge anders als bei allen bekannten Stützisolatoren, einschließlich derjenigen aus Glas und Porzellan, nicht weiter herabsetzen läßt. Während die durch IJberschläge verursachten - vornehmlich aus Kohlenstoff bestehenden - Verbrennungsrückstände auf den Außenflächen bekannter Stützer mehr oder weniger gut leitende Strombrücken bilden, deren Leitfähigkeit durch Aufnahme von Feuchtigkeit aus der Luft noch wesentlich erhöht wird, bilden bei .Stützisolatoren aus den genannten thermoplastischen Kunststoffen die durch Überschläge verursachten Verbrennungsriiekstände keine stromleitenden Schichten. Sie nehmen auch keine Feuchtigkeit auf.

Di^se Erscheinung ist offenbar darauf zurückzuführen, daß die bei Überschlagen durch kurzzeitige starke Erhitzung erzeugten Rückstände örtlich begrenzter oberflächlicher Verbrennungen augenblicklich von in ihrer unmittelbaren Umgebung verflüssigten und alsbald wieder erstarrten Kunststoffteile!! umhüllt. auch elektrisch - isoliert und unschädlich gemacht werden.

Das Ergebnis der Versuche und damit Gegenstand der Erfindung ist danach ein Stützisolator aus Kunststoff für elektrische, insbesondere Hochspannung führende Leitungen und Geräte, dessen sich zwischen den Stirnflächen erstreckender Teil (Strunk) einen gegenüber massiven Stüizisolatoren verringerten Querschnitt hat, der sich dadurch auszeichnet, daß er aus einem Polyamid, aus Acethalharz oder einem anderen Thermoplast etwa gleichen Verhaltens gegenüber mechanischen, elektrischen und thermischen Beanspruchungen besteht, und der relativ niedrige geringste Isolationswert dieser Kunststoffe durch Verringerung des Strunkquerschnitts ausgeglichen ist.

Eine zur Anhebung des lsolationswerts allenfalls nötige weitergehende Verringerung des Strunkquerschnilts als sie bei den bekannten hohlen Stützern mit Mittclrohr und Radialstegen erreichbar ist. läßt sich dadurch bewirken, daß die in üblicher Weise mit eingelassenen Befestigungsmittel!! versehenen Stirnplatten des Stützers durch mindestens einen Steg mit wenigstens in einer Richtung kleinerem Querschnitt verbunden sind.

Mit den Mitteln der Erfindung ist es möglich. Stützisolatoren mit den bekannten normgerechten äußeren Abmessungen und Umbruchfestigkeiien zu schaffen, die unter minimalem Aufwand an teurem Werkstoff schnell - z. U. aiii bekannten Spritzmaschinen - und wirtschaftlich hergestellt weiden können, !inH nicht nur leichter sind, als die bekannten Kunstharzstützer, sondern bei mindestens gleichguten lsolaiionswerten praktisch unempfindlich gegen Überschläge sind. Da sie auch nach mehrfachen Überschlägen nicht ausgewechselt zu werden brauchen, tragen sie wesentlich zur Herabsetzung der Unterhaltungskosten von Verteiler- und ähnlichen elektrischen Hoehspannungsatilagen bei.

Dabei haben Stützer mit S'.irnplatien. die durch einen Steg oder auch mehrere Stege mit wenigstens ii- einer ίο Richtung verkleinertem Querschnitt verbunden sind, nicht nur besonders hohe Isolationswerte und Überschlagfestigkeit, sondern sie lassen sich im Gegensatz zu massiven Stützern und Stutzern mit dickwandigen ι eilen leichter lunkerfrei unter Anwendung moderner Gießverfahren und -maschinen herstellen, und die zum Gießen verwendeten Kunststoffe erstarren wegen der im Verhältnis zum Querschnitt großen Oberfläche besonders schnell.

Sie biider, auch mit sie tragenden und von ihnen getragenen Bauteilen keine mit der Außenlult in Verbindung stehenden Hohlräume, die zusätzlicher Dichtungsmittel bedürfen, wenn sich darin nicht (■dichtigkeit sammeln soll, die dann nur schwer wieder verdunsten kann.

2« Ausfiihrungsbeispiele für Stützisolatoren nach der l.rlindung sind in der Zeichnung schemalisch dargestellt.

Dci in I⁷ i g. 1 in einem Längsschnitt und in K i g. 2 in Aufsicht gezeichnete Stutzer besteht in an sich bekannter Weise aus zwei mit Abstand ineinanderliegenden Rohrstücken 1 und 2, die durch zwei diametral gegenüberliegende radiale Längsstege 3 sowie eine Querwand 5 miteinander verbunden sind. Das innere Rohrstück 2 ist an beiden Enden mit Gewindebüchsen 4 versehen, die zum Befestigen des Stutzers auf einer Unterlage einerseits und zum Anbringen von Armaturen. Geräten u.dgl. anderseits dienen. Die Querwand 5 kann aus lesiigkeitsgründen an beliebiger Stelle angeordnet sein. )edoch empfiehlt es sich, sie an demjenigen Stüizerende anzuordnen, das beim im Gebrauch befindlichen Stü'.zerder ihn tragenden Fläche abgekehrt ist. Sie verhindert dann das Eindringen von Feuchtigkeit und Verunreinigungen von oben in das Innere des Stützers, und läßt sich besonders vorteilhaft zum Anbringen von zusätzlichen Befestigungsmittel!!, wie Schrauben. Bolzen. Gewindebuchse!! u. dgl. ausnutzen.

Eine in das untere offene Ende unter radialem Stauchdruck eingesetzte ringförmige elastische Dichuiiig 6 verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit von unten her.

Der in F 1 g. 3 in Seitenansicht und in F i g. 4 im Querschnitt dargestellte Stützer besteht aus zwei Stirnplatten 7 und 8 sowie zwei diese Stirnplattcn

verbindenden flachen Stegen 9 und 10, die sich in der Stützerachse senkrecht kreuzen und dort miteinander verbunden sind. In die obere Stirnplatte 7 sind drei in einer Reihe liegende Gewindebuchse!! b und in die Mitte der unteren Stirnplatte 8 ist eine Gewindebuchse

(><> c eingelassen. Anordnung und Abstände der Büchsen sowie die Höhe .1 des Stutzers entsprechen den Normmaßen. Anstelle des einen Sieges 10 oder neben diesem können mehrere strichpunktiert angedeutet, den Steg 9 senkrecht kreuzende Stege 10* vorgesehen sein.

ds Auch können zur Verlängerung des Kriechstromweges zwischen auf den Stirnflächen des Stutzers aufliegenden Metallteilen verschiedenen Potentials in der bei zylindrischen oder kegelstumpliörmigen Slüi-

bekannten Weise ringsum laufende Rippen 11 vorgesehen sein, die in F i g. 3 durch strichpunktierte Linien angedeutet sind.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen im prinzipiellen Aufbau dem Stützer nach den Fig. 3 und 4 entsprechende Stützer mit abgewandelten Stegformen und -anordnungen. Dabei ist ebenso wie bei dem Stutzer nach den F i g. 3 und 4 stets Bedacht darauf genommen, daß sie sich in zweiteiligen Formen mit geradlinig gegeneinander beweglichen Teilen herstellen lassen. Der Verlauf der jeweiligen Berührungsflächen solcher Formteile ist in den F i g. 3 bis 8 durch gestrichelte Linien angedeutet.

Bei dem Stutzer nach Fig. 5 sind beiderseits einer auch den Verlauf der Formteilungsflächc bestimmenden Achsebene und mit Abstand von dieser zwei Gruppen 12 und 13 von flachen Stegen mit im wesentlichen länglich-rechteckigem Querschnitt so angeordnet, daß die breiteren Seitenflächen der Stege senkrecht zu dieser Achsebene verlaufen, die Zwischenräume zwischen den Stegen jeder Gruppe gleich der Stegdicke sind und die Stege der einen Gruppe gegen die der anderen Gruppe um Stegdicke seillich versetzt sind.

Bei dem Stützer nach Fig. 6 sind die Stirnplatten 7 und 8 durch drei in der Stützerachse zusammenhängende radiale Stege 14 verbunden, die miteinander gleiche Winke! einschließen.

Der Stützer nach F i g. 7 enthält vier gleichmäßig um die Stützerachse verteilte zylindrische Stege 15.

Der in Fig.8 gleichfalls im Querschnitt dargestellte Stützer weist nur einen Steg 16 auf, der die Gestalt eines etwa halben dünnwandigen Hohlzylindcrs mit in der Siülzcrachse liegender Achse hat.

Die hier aufgezeigten Strunkqiierschnitiformen sind im wesentlichen bei Stützisolatoren aus Hartpapier oder Gießharz bekannt.

Zum Unterschied davon dienen jedoch die gewählten Querschnittformen nicht wie dort allein der Werkstolfund Gewichtsersparnis, sondern vor allem der Erhöhung des elektrischen Widerstandes. Dazu gehört auch die Vermeidung der bei thermoplastischen, im Spriizverfahren verarbeiteten Kunststoffen gegenüber den bekannten Stützcrwcrkstoffen erhöhten Gefahr der Entstehung von den Isolationswert durch Bildung von Übcrschlagsstrecken herabsetzenden Lunkern durch die bevorzugte Wahl dünnwandiger flacher Strunkstegc. Außerdem wurde im Interesse einfacher und rationeller Herstellung Wert darauf gelegt, daß die Stützisolatoren ausschließlich in einfachen zweiteiligen kernlosen Formen gegossen werden können.

Bei dem Stützisolator nach den F i g. 1 und 2 wurde der Gefahr der Herabsetzung des Isolationswerts durch Eindringen von Luftfeuchtigkeit in nach außen offene Hohlräume und etwaige Kondenswasserbildung durch deren gasdichten Abschluß gegen die Außenluft begegnet, eine Maßnahme die bei gasdichten Thermoplastcn im Gegensatz zu gasdurchlässigen Ha^tpapiercn zum vollen Erfolg führt.

Trotz dieser Unterschiede wird für die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen und die darauf bezüglichen Merkmale der Unteransprüche 2 bis 7 Schutz nur im Rahmen des Anspruchs 1 in Anspruch genommen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Stützisolator aus Kunststoff für elektrische. insbesondere Hochspannung führende Leitungen und Geräte, dessen sich zwischen den Stirnflächen erstreckender Teil (Strunk) einen gegenüber massiven Stützisolatoren verringerten Querschnitt hat, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Polyamid, aus Acelhalharz oder einen anderen Thermoplast etwa gleichen Verhallens gegenüber mechanischen, elektrischen und thermischen Beanspruchungen besteht, und der relativ niedrige geringste Isolationsweri dieser Kunststoffe durch Verringerung des Strunkquerschnittes ausgeglichen ist.

2. Stützisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß er in an sich bekannter Weise aus zwei mit Abstand ineinanderiiegenden. durch radiale Stege (3) und eine Querwand (5) verbundenen Rohren (1, 2) besteht, und daß seine Hohlräume gegen die Außenluft durch eine Dichtung (6) gasdicht abgeschlossen sind.

3. Stützisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei mit eingelassenen Befestigungsmitteln versehenen Stirnplatten (7, 8) und wenigstens einem sie verbindenden Steg (9, 10) mit wenigstens in einer Richtung kleinem Querschnitt besteht.

4. Stützisolator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits einer Achsebene und mit Abstand von dieser zwei Gruppen (12, 13) von flachen Stegen mit im wesentlichen länglich-rechteckigem Querschnitt so angeordnet sind, daß die breiteren Seitenflächen der Stege senkrecht zu dieser Achsebene verlaufen, die Zwischenräume zwischen den Stegen jeder Gruppe gleich der Stegdicke sind, und die Stege der einen Gruppe gegen die der anderen um Siegdicke seitlich versetzt sind.

5. Stützisolator nach Anspruch 3. gekennzeichnet durch drei ir der Stüizerachse zusammenhängende radiale Stege (14), die miteinander gleiche Winkel einschließen.

b. Stützisolator nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch vier gleichmäßig um die Stützerachse verteilte zylindrische Stege (15).

7. Stützisolator nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Steg (16) von der Form eines halben dünnwandigen Hohlzylinders mit in der Stützerachse liegender Achse.