DE679220C

DE679220C - Zusammengesetzter elektrischer Isolierkoerper

Info

Publication number: DE679220C
Application number: DES103540D
Authority: DE
Inventors: Hans Ritter
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1932-03-04
Filing date: 1932-03-04
Publication date: 1939-08-01

Description

Das Patent 677718 bezieht sich auf aus für sich fertiggestellten Einzelteilen zusammengesetzte Isolierkörper, insbesondere aus keramischem Material, für elektrische Apparate, bei denen die Einzelteile an ihren Stoßflächen mit oder ohne Zuhilfenahme eines die Fugen ganz oder teilweise ausfüllenden Dielektrikums derart fein aufeinander abgestimmt sind, daß die elektrische Festigkeit der Stoßfugen, die wesentlich kürzer sind als die Überschlagshöhe des Isolators, in der Größenordnung derjenigen der Isolierteile selbst liegt.

Das Aufeinanderabstimmen geschieht in der Weise, daß man die Stoßflächen der Körper fein schleift, insbesondere in solchem Grade, daß die durchschnittliche Fugenstärke in der Größenordnung von 0,01 mm oder darunter liegt. Bei Isolierkörpern, deren Wandstärke nicht größer als 10 mm ist, ist diese Art der Abstimmung ohne weiteres -durchführbar. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch bei höheren Wandstärken, beispielsweise, in der Größenordnung von 20 bis 30 mm. So zeigt z. B., daß bei der Vereinigung von Porzellanrohren unter Zuhilfenahme eines die Fuge ausfüllenden Dielektrikums in der Nähe des inneren Umfanges mehr Dielektrikum angehäuft ist als in der Nähe des äußeren Umfanges, und zwar auch dann, wenn die Stoßflächen vollkommen plangeschliffen sind. Durch diese ungleichmäßige Verteilung oder Verdichtung des Dielektrikums wird sowohl die mechanische wie die elektrische Festigkeit der Fuge geschwächt. Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Mängel zu beseitigen.

Erfindungsgemäß werden durch entsprechende Vorbereitung wenigstens eines der beiden an die.Stoßflächen grenzenden Isolierkörperteile die Stoßflächen nicht über ihre ganze Ausdehnung in der angegebenen Weise fein aufeinander abgestimmt, sondern es werden gut abgestimmte Flächenelemente mit schlechter oder überhaupt nicht abgestimmten, aber mit Dielektrikum ausgefüllten Elementen durchsetzt. Am besten werden die abgestimmten Elemente derart ungleichmäßig über die Stoßflächen verteilt, daß an den Stellen, an denen erfahrungsgemäß Anhäufungen des Dielektrikums auftreten, ein kleinerer Pro-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Hans Ritter in Nürnberg.

zentsatz von abgestimmten Elementen vorhanden ist als an den übrigen Stellen.

Die Erfindung ist in der Weise einfach durchführbar, daß man eine oder beide Stoßflächen vor dem Zusammensetzen der Isolierkörperteile mit einem in die Stoßflächen eingegrabenen Rastermuster, mit Rinnen oder Kammern versieht, die mit Dielektrikum ausgefüllt werden, doch wird man immer darauf ίο ausgehen, daß die abgestimmten Flächenelemente senkrecht zum elektrischen Feld verlaufende zusammenhängende Flächenzüge ergeben, O'der daß doch wenigstens, falls sich Unterbrechungen nicht vermeiden lassen, die is Unterbrechungen des einen Flächenzuges gegen die des in der Richtung des Feldes folgenden Flächenzuges versetzt sind. Sollen Rohre zusammengesetzt werden, so kann man in der Stoßfläche des einen Teiles eine Spiralnut oder konzentrische Kreisrinnen anbringen. Von den Kreisrinnen kann man je zwei benachbarte durch ein radial- oder spiralförmig verlaufendes Rinnenelement miteinander verbinden, jedoch so, daß die Verbindungselemente längs des Umfanges der Kreisrinnen versetzt sind.

Damit beim Zusammensetzen der Isolierkörperteile aus den einzelnen abgestimmten Flächenelementen der Überschuß des beispielsweise durch Anstrich oder Eintauchen aufgebrachten Dielektrikums gleichmäßig abwandern kann oder damit den einzelnen Elementen gleichmäßig Dielektrikum zugeführt werden kann, gibt man den die Elemente trennenden Rinnen solchen Querschnitt, daß eine einigermaßen freie Strömung des Dielektrikums gesichert ist. Dies setzt natürlich voraus, daß die Rinnen ein· oder mehrere zusammenhängende Systeme bilden, die eine am inneren oder äußeren Umfang der Fuge liegende Mündung haben. Diese Ausführungsart bietet den besonderen Vorteil, daß der Druck des Dielektrikums innerhalb der Stoßfuge durch Anwendung entsprechender, Drücke an den Rinnenmündungen geregelt werden kann. Dies ist besonders für Dielektrika wichtig, die unter Anwendung von Druck und Hitze gehärtet werden sollen, also beispielsweise bei härtbarem Harz oder Kunstharz.

Fehlen für die die abgestimmten Flächenelemente durchsetzenden Rinnen, Kammern o. dgl. Abflußkanäle, ist z.B. die eine Stoßfläche siebartig an einzelnen Stellen ausgehöhlt, so macht man die einzelnen Kammern oder Höhlungen sogroß, daß die beim Härten des Dielektrikums auftretende Schwindung wenigstens annähernd gleich dem von den abgestimmten Elementen abgequetschten So Dielektrikumsüberschuß ist,

' Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt auch noch darin, daß sich durch die Gliederung der Stoßflächen in abgestimmte und nicht abgestimmte Elemente für die abgestimmten Elemente ein höherer spezifischer Druck ergibt, als wenn die Stoßfläche über ihre ganze Ausdehnung abgestimmt wäre, und zwar fällt der spezifische Druck um so höher aus, je geringer das Flächenverhältnis der abgestimmten zu den nicht abgestimmten. EIementen ist. Da die Fugendicke um so kleiner wird, je höher der spezifische Flächendruck ist, wird der Ausfall an abgestimmten Elementen durch höhere Festigkeit der Elemente ausgeglichen, es ergibt sich also trotz Verringerung der Abstimmfläche kein Nachlassen der elektrischen und mechanischen Festigkeit, sondern unter Umständen sogar noch eine Steigerung. Zwecks -Potentialsteuerung können unter Umständen die Rinnen oder Höhlungen der Stoßflächen mit leitenden Belägen, also z. B. mit Graphitüberzügen, versehen werden.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.

Fig. ι zeigt zwei zusammengesetzte Rohrstücke; das Rohrstück 1. hat eine vollkommen ebene Stoßfläche, in der Stoßfläche des Rohrstückes 2 dagegen ist ein System von Rinnen gemäß Fig. 2 angebracht. Die Rinnen bilden konzentrische Kreise; jeder Kreis ist durch einen Querkanal 3 mit dem benachbarten Kreis bzw. mit dem Umfang des Isolierkörpers verbunden. Die Kanäle 3 sind gegeneinander versetzt. Die Rinnen werden in den Isolierkörper 2 gleich mit eingeformt und die Stoßflächen überschliffen. Das Vorhandensein der Rinnen erleichtert auch das Planschleifen. Nach dem Schleifen werden die Stoßflächen der Körper 1 und 2 beispielsweise durch Tauchen mit härtbarem Harz oder Kunstharz benetzt. Dabei werden auch die Rinnen vollständig ausgefüllt. Hierauf werden die beiden Körper aufeinandergesetzt und durch das Eigengewicht oder in einer Presse gegenein- 10g andergedrückt. Das überschüssige Harz oder Kunstharz fließt durch die Rinnen 3 ab. Das Harz wird bei dieser Stellung der Körper unter Anwendung von Hitze durchgehärtet. Der Härtungsdruck kann in der Weise geregelt werden,daß man auf die Mündungen 4 der Rinnen je nach Bedarf einen größeren oder kleineren Gegendruck einwirken läßt, indem man z. B. den Härteraum unter bestimmten Überdruck, setzt.

Man kann auch in der Weise' verfahren, daß man, tun eine rasche Annäherung der abgestimmten Fläche der Körper 1 und 2 zu erzielen, die Körper nach dem Zusammensetzen zunächst in Vakuum bringt, um dadurch das überschüssige Dielektrikum noch vor Beginn der Härtung an den Mündungen 4 abzusau-

Claims

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gen, und erst während des Härtens bzw. nach erfolgtem Härten durch die Mündungen 4 Dielektrikum unter Druck zuführt.

Der Körper nach Fig. 1 und 2 ist innen und S außen mit leitenden Belägen versehen, die an verschiedenem Potential liegen. Da bei dieser Form des Isolierkörpers die elektrische Beanspruchung in der Nähe des Innenumfanges wesentlich größer ist als außen, sind in der to Nähe des Innenumfanges die Breiten b der abgestimmten Flächen größer gehalten als außen.

In Fig. 3 ist der eine Körper aus einzelnen ineinandergeschobenen Rohren 21 bis 23 zusammengesetzt. Die Rohre sind an ihrem inneren und äußeren Umfang mit leitenden Belägen versehen; die Zwischenräume der Rohre können mit leitendem Material oder auch mit Isoliermaterial ausgegossen werden. Hier kann überschüssiges Dielektrikum durch Zylinderspalte zwischen den einzelnen Rohren 21 bis 23 abfließen, oder es kann nach dem' Härten Dielektrikum zugeführt werden. Durch die Unterteilung des einen Körpers in konzentrische Rohre ergibt sich auch eine vorteilhafte Potentialverteilung.

In Fig. 4 ist in der Stoßfläche des einen Körpers eine Spiralrinne angebracht.

Fig. 5 zeigt mehrere Rastermuster für die Stoßflächen. Die Rastermuster können, wie die Muster 5 bis 7 zeigen, gleichmäßig verteilt sein, unter Umständen empfiehlt es sich jedoch, das Rastermuster wie bei 8 nach dem Innern des Rohres zu dichter zu machen. In Fig-6 sind beide Körper 9, 10 mit Kreisrinnen versehen, in die Rinne ist geschichtetes Dielektrikum 11 eingepackt.

In Fig. 7 bilden die Rinnen eine Ölkammer 12, die durch den Kanal 13 gefüllt werden kann.

In Fig. 8 ist nur der eine Körper mit einer Rinne versehen, deren Querschnitt durch einen Einsatzring 14 zum Teil ausgefüllt ist. Die Fig. 9 bis 12 zeigen verschiedene Mittel, um die Stauung des Dielektrikums beim Zusammensetzen der Isolierkörper zu verhüten. In Fig. 9 ist der Isolierkörper 15 an seinem inneren Umfang ganz schwach kegelig geschliffen, in Fig. 10 zeigt sowohl der innere wie der äußere Umfang einen schwach kegeligen Schliff, in Fig. 11 und 12 ist die Zone 16, in der sich erfahrungsgemäß am leichtesten das Dielektrikum staut, durch Abflußkanäle 17 mit dem äußeren Umfang des Isolierkörpers verbunden.

Die Erfindung gestattet auch Isolierkörper mit größeren Wandstärken leicht und bequem dielektrisch dicht miteinander zu verbinden, weil einerseits durch die teilweise Aussparung der Stoßflächen der zu schleifende Flächenanteil verkleinert wird und die Aussparungen so verteilt werden können, daß der spezifische Schleifdruck an allen Stellen gleich ist, und weil andererseits der in den Aussparungen vorhandene Fülldielektrikumsvorrat dafür sorgt, daß an allen fein geschliffenen Flächenelementen beim Zusammensetzen des Isolierkörpers genügend Binde- und Füllmittel zur Verfügung stehen.

PA TICNT Λ N SPRÜCHE:

i. Aus für sich fertiggestellten Einzelteilen zusammengesetzter Isolierkörper, insbesondere aus keramischem Material, für elektrische Apparate nach Patent 677718, bei dem die Isolierkörperteile an ihren Stoßflächen mit oder ohne Zuhilfenahme eines die Fuge ganz oder teilweise ausfüllenden Dielektrikums derart fein aufeinander abgestimmt sind, daß die elektrische Festigkeit der Stoßfugen, die wesentlich kürzer sind als die Überschlagshöhe des Isolators, in der Größenordnung derjenigen der Isolierteile selbst liegt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feinabstimmung der Isolierkörperteile nur auf Teile der Stoßflächen erstreckt und die nicht fein abgestimmten Teile mit Fülldielektrikum ausgefüllt! sind.
2. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Richtung des auf den Isolierkörper einwirkenden elektrischen Feldes fein abgestimmte und grob oder überhaupt nicht abgestimmte, aber mit Fülldielektrikum ausgefüllte Flächenelemente aufeinanderfolgen.
3. Isolierkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fein abgestimmten Teile der Stoßflächen senkrecht zur Feldrichtung zusammenhängende Züge bilden.
4. Isolierkörper nach Anspruch 1, bei dem die fein abgestimmten, in der Richtung des Feldes hintereinanderliegenden Flächenelemente Lücken aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das eine Element die Lücken zwischen den in der Feldrichtung folgenden Elementen überdeckt. ,
5. Rohrförmige Isolierkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stoßfuge eines der Isolierkörperteile ein Raster- oder Streifenmuster angebracht ist.
6. Rohrförmiger Isolierkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster gegen den inneren Umfang des Rohres zu dichter ist als in der Nähe des äußeren Umfanges.
7. Rohrförmiger Isolierkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die

Stoßfläche wenigstens eines Isolierkörpers mit konzentrischen Kreisrinnen versehen ist.
8. Rohrförmiger Isolierkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kreisrinne durch eine Querverbindung mit der benachbarten bzw. mit dem äußeren oder inneren Umfang des Isolierkörpers verbunden ist, und daß die Verbindungsrinnen gegeneinander versetzt sind.
9. Rohrförmiger Isolierkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßfläche wenigstens eines Isolierkörpers mit einer Spiralrinne versehen ist.
10. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der an die Stoßfuge grenzenden Isolierkörperteile aus quer zum Feld ver-

ao laufenden Schichten besteht.
11. Rohrförmiger Isolierkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der an die Stoßfuge grenzenden Isolierkörperteile aus ineinandergeschobenen Rohren besteht.
12. Rohrförmiger Isolierkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre an ihrem inneren und äußeren Umfang oder an beiden Umfangen mit leitenden Belägen versehen sind und die Zwischenräume zwischen den einzelnen Rohren durch leitendes oder isolierendes Material ausgefüllt sind.
13. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Isolierkörperteile an der Stoßfläche mit einer oder mehreren Kammern versehen ist, die vorzugsweise senkrecht zum elektrischen Feld verlaufen und mit Dielektrikum ausgefüllt sind. .
14. Isolierkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum quer zur Feldrichtung geschichtet ist.
15. Rohrförmiger Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßfläche wenigstens eines Isolierkörperteiles an ihrem inneren Umfang oder auch noch an ihrem äußeren Umfang schwach kegelförmig geschliffen ist, um Stauung des Dielektrikums bei der Vereinigung der Isolierkörperteile zu verhüten.
16. Rohrförmiger Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Stellen der Stoßflächen durch Kanäle niit dem Isolierkörperumfang verbunden sind.
17. Isolierkörper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle ungefähr in die innere Hälfte der Stoßfläche münden.
18. Verfahren zur Herstellung von Isolierkörpern nach Anspruch 1 bis 17, bei dem wenigstens einer der an die Stoßfuge grenzenden Isolierkörperteile an der Stoßfläche ein an den Isolierkörperumfang mündendes Rinnensystem hat, dadurch ge- . kennzeichnet, daß die Stoßflächen der Körperteile zunächst mit; härtbarem Harz oder Kunstharz benetzt, hierauf Vorzugsweise unter Vakuum aufeinandergedrückt werden, und daß dann während oder nach der Härtung unten Druck härtbares Harz oder Kunstharz in das Rinnensystem eingeleitet wird, worauf auch das eingeleitete Material durchgehärtet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen