DE19940939C1 - Überspannungsableiter mit einem Verspannelement - Google Patents

Abstract

Bei einem Überspannungsableiter für Hoch- oder Mittelspannung ist vorgesehen, daß der aus Ableitelementen (1, 2, 3) und Endarmaturen (4, 5) bestehende Stapel mittels Verspannelementen (6, 7, 8) in Form von Epoxidharzstangen axial zusammengehalten wird. Die Verspannelemente (6, 7, 8) sind in den Endarmaturen mittels konischer Verspannhülsen (9, 10, 11, 12, 13, 14) selbsttätig gehalten, die sich durch das Aufbringen von Zugspannung in konischen Bohrungen der Endarmaturen auf den Verspannelementen (6, 7, 8) arretieren.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter mit wenigstens einem Ableitelement, das zwischen zwei elek­ trisch leitenden Endarmaturen angeordnet ist, und mit wenig­ stens einem Verspannelement, das an beiden Endarmaturen befe­ stigt ist und den aus dem Ableitelement und den Endarmaturen gebildeten Stapel in Axialrichtung zusammenhält.

Ein derartiger Überspannungsableiter ist beispielsweise aus der japanischen Patentanmeldung JP 63-312602 A bekannt.

Dort sind mehrere Ableitelemente zu einem zylindrischen Sta­ pel zusammengefaßt, der an den Enden jeweils auch eine Endar­ matur aufweist, wobei die Endarmaturen Ausnehmungen für stan­ genförmige Verspannelemente aufweisen. Die Verspannelemente sind mittels Schraubenmuttern zwischen den Endarmaturen ver­ spannt, wobei die Schraubenmuttern auf den Rändern der Aus­ nehmungen der Endarmaturen aufliegen.

Bei der Montage eines derartigen Überspannungsableiters müs­ sen die einzelnen Muttern unter Druck verschraubt werden. Es sollte auch eine gleichmäßige Druckverteilung am Umfang der Endarmaturen gewährleistet sein.

Des weiteren ist aus dem Gebrauchsmuster DE 299 05 311 U1 ein Überspannungsableiter bekannt, bei dem ein Stapel aus mehreren Ableitelementen zwischen zwei Endarmaturen angeordnet sind. Die Endarmaturen weisen zur Aufnahme stangenförmiger Verspannelemente Ausnehmungen auf. Die Verspannelemente sind mittels Crimphülsen, die auf den Rändern der Ausnehmungen der Endarmaturen aufliegen, ver­ spannt.

Der CD-ROM Patent Abstracts of Japan JP 08.213211 A ist ein Überspannungsableiter entnehmbar, dessen Ableitelemente zwischen zwei Endarmaturen verspannt sind. Zum Verspannen ist ein zentrisch angeordnetes stangenförmiges Verspannelement vorgesehen. Die Endarmaturen sind konisch ausgebildet.

Weiterhin ist aus der Offenlegungsschrift DE 196 33 720 A1 eine Spann- und Isolationsvorrichtung für Leitungselemente bekannt. Ein Ende eines Leitungselementes ist dabei mit einer inneren Konusspannhülse versehen. Mittels einer äußeren Konusspannhülse ist das Leitungselement in der inneren Konusspannhülse festklemmbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten Art die Montage zu vereinfachen und eine zuverlässige Verspannung des Stapels zu erreichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ver­ spannelement in wenigstens einer Endarmatur in einer Ver­ spannhülse gehalten ist, daß die Außenkontur der Verspann­ hülse in Axialrichtung zur Mitte des Stapels hin in einem ko­ nischen Bereich konisch zuläuft, daß die Verspannhülse zur Aufnahme eines Verspannelementes eine Bohrung aufweist, deren Begrenzungswände wenigstens in dem konischen Bereich zum Boh­ rungsinneren hin beweglich sind, und daß die Endarmatur zur Aufnahme je einer Verspannhülse eine durchgehende Ausnehmung aufweist, in die die jeweilige Verspannhülse unter Verformung des konischen Bereichs wenigstens teilweise einschiebbar ist.

Das Verspannelement kann zur Befestigung an der Endarmatur in die Verspannhülse eingeschoben und diese darauf in die durch­ gehende Ausnehmung innerhalb der Endarmatur eingeführt wer­ den. Der vormontierte Stapel wird dann fixiert und auf das Verspannelement wird eine Zugspannung aufgebracht. Das Ver­ spannelement wird dadurch elastisch gelängt. Die Federspan­ nung des Verspannelementes wird dadurch gespeichert, daß we­ nigstens ein Abstandshalter in dem Stapel den Verspannweg ausgleicht. Ein solcher Abstandshalter kann beispielsweise durch eine zwischen einer Endarmatur und den Ableitelementen bewegliche Abstandsschraube realisiert sein. Die Verspann­ hülse kann soweit in die durchgehende Ausnehmung der Endarma­ tur eingeschoben werden, daß der konische Bereich der Ver­ spannhülse an die Wände der durchgehenden Ausnehmung der Endarmatur anstößt, so daß die Begrenzungswände beginnen, sich radial zum Bohrungsinneren auf das Verspannelement zuzu­ bewegen.

Dadurch wird der konische Bereich der Verspannhülse weiter verformt und die Begrenzungswände werden radial nach innen auf das Verspannelement gedrückt. Somit wird durch Kraftschluß das Verspannelement in der Verspannhülse gehalten. Hierzu sind die Abmessungen und Formen der durchgehenden Aus­ nehmung in der Endarmatur und der Verspannhülse entsprechend aufeinander abzustimmen. Die Konizität der Verspannhülse ist ebenfalls geeignet auszubilden.

Das Verspannelement besteht vorteilhaft aus einem faserver­ stärkten Epoxidharz. Durch die radiale Krafteinleitung in das Verspannelement mittels des Kraftschlusses zu der Verspann­ hülse entsteht einerseits keine Kerbwirkung auf das Verspan­ nelement, andererseits wird nahezu der gesamte Querschnitt des Verspannelementes zur Übertragung der Axialkraft genutzt. Durch die axiale Verspannung des Stapels hält sich das Ver­ spannelement in der Verspannhülse selbsttätig.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, daß die durchgehende Aus­ nehmung in der Endarmatur zu dem konischen Bereich der Ver­ spannhülse komplementär ausgebildet ist.

Auf diese Weise läßt sich besonders einfach verwirklichen, daß die Verspannhülse sich in der gewünschten Weise bei Aus­ übung eines Axialzuges auf das Verspannelement hin kompri­ miert.

Außerdem kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Verspann­ hülse in dem konischen Bereich geschlitzt ist, so daß die Be­ grenzungswände der Bohrung in dem konischen Bereich radial federnd beweglich sind.

Durch die Schlitzung der Verspannhülse ist eine radiale Be­ weglichkeit der Begrenzungswände der Bohrung in der Ver­ spannhülse besonders einfach realisierbar.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Verspannelement in jeder der Endarmaturen mit­ tels einer Verspannhülse gehalten ist.

Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß achsparal­ lel zu dem Stapel an dessen äußerem Umfang mehrere Verspan­ nelemente vorgesehen sind.

Auf diese Weise sind die großen axialen Kräfte in dem Ablei­ terstapel günstig auf mehrere Verspannelemente verteilbar. Die gleichmäßige Verteilung der Zugkräfte auf die verschiede­ nen Verspannelemente stellt sich selbsttätig ein. Durch eine Mehrzahl von Verspannelementen ist außerdem eine größere me­ chanische Festigkeit erreicht.

Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Endar­ maturen radial über die Ableitelemente überstehen und in dem überstehenden Bereich konische Bohrungen zur Aufnahme der je­ weiligen Verspannhülsen aufweisen.

Auf diese Weise kann aus den Verspannelementen ein die Ablei­ telemente umgebender Käfig gebildet werden, der im Zuge der Fertigstellung des Ableiters beispielsweise mit einem Sili­ konelastomer gemeinsam mit den Ableitelementen vergossen wer­ den kann.

Außerdem kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß jede Verspann­ hülse eine Bohrung aufweist, deren Form paßgenau an die Au­ ßenkontur des jeweiligen Verspannelementes angepaßt ist.

Auf diese Weise läßt sich ein besonders effektiver Kraft­ schluß zwischen der jeweiligen Vespannhülse und dem Verspan­ nelement erzielen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrie­ ben.

Dabei zeigt

Fig. 1 schematisch eine Ansicht eines Überspannungsableiters

Fig. 2 die Ansicht einer Verpsannhülse.

Fig. 1 zeigt schematisch den Überspannungsableiter mit einem Stapel, der aus den Ableitelementen 1, 2, 3 und den Endarmatu­ ren 4, 5 besteht. Die Ableitelemente bestehen beispielsweise aus Zinkoxyd. Jedes Ableitelement ist an seinen Stirnflächen metallisiert, so daß durch axiale Kompression der Endarmatu­ ren 4, 5 und der Ableitelemente 1, 2, 3 eine leitende Verbindung zwischen den Ableitelementen besteht. Im Ableitfall, d. h. wenn die am Überspannungsableiter anliegende Spannung einen kritischen Wert übersteigt, kann dann ein Ableitstrom von der einen Endarmatur 4 über die Ableitelemente 1, 2, 3 zu der ande­ ren Endarmatur fließen.

Zur Verspannung des Stapels sind die Verspannelemente 6, 7, 8 vorgesehen, die als im Querschnitt kreisförmige Stäbe aus fa­ serverstärktem Epoxidharz ausgebildet sind. Die Verstärkungs­ fasern können beispielsweise Glasfasern sein.

An ihren Enden sind die Verspannelemente 6, 7, 8 jeweils in ei­ ner Verspannhülse 9, 10, 11, 12, 13, 14 gehalten.

Wie Fig. 2 zeigt, ist jede Verspannhülse hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen konischen Bereich 15 auf, der axial zur Mitte des Stapels hin konisch zuläuft.

Die Verspannhülse 9 weist in ihrem Inneren eine Bohrung 20 auf, die paßgenau an die Außenkontur eines Spannelementes 6 angepaßt ist.

In dem konischen Bereich 15 sind durchgehende Schlitze 16, 17, 18, 19 in der Verspannhülse 9 vorgesehen, durch die die Begrenzungswände 21, 22, 23, 24 der durchgehenden Bohrung 20 in dem konischen Bereich 15 radial in Bezug auf die Längsachse der Verspannhülse 9 federnd beweglich sind.

Jede der Endarmaturen 4, 5 weist Ausnehmungen in Form von ko­ nischen Bohrungen auf, von denen jede eine Verspannhülse 9, 10, 11, 12, 13, 14 aufnimmt.

Beim Aufbringen von Zugkräften auf die Verspannelemente 6, 7, 8 werden die Verspannhülsen 9, 10, 11, 12, 13, 14 in die konischen Bohrungen der Endarmaturen hineingezogen, so daß die Begren­ zungswände 21, 22, 23, 24 nach innen auf das jeweils in der Ver­ spannhülse 9, 10, 11, 12, 13, 14 gehaltene Verspannelement 6, 7, 8 gedrückt werden und dieses kraftschlüssig fixieren.

Durch diese kraftschlüssige Verbindung zwischen dem jeweili­ gen Verspannelement 6, 7, 8 und der Verspannhülse wird eine op­ timale Krafteinleitung der Zugkraft in die Verspannelemente 6, 7, 8 erreicht wobei deren gesamter Querschnitt gleichmäßig belastet wird.

Die Montage eines solchen Überspannungsableiters geht derart vor sich, daß zunächst der Stapel 1, 2, 3, 4, 5 vormontiert wird, daß die Verspannelemente 6, 7, 8 und die entsprechenden Ver­ spannhülsen eingeschoben werden und daß danach die Ver­ spannelemente axial gelängt werden. Die Verlängerung wird durch Eindrehen einer Kontaktschraube, die sich an einem Ableitelement oder an einer diesem benachbarten Metallplatte abstützt und in einem Gewinde einer Endarmatur geführt ist, ausgeglichen. Die dabei gespeicherte Federkraft in den Verspannelementen bewirkt somit dauerhaft eine axiale Kompression der Ableitelemente.

Claims (7)

1. Überspannungsableiter mit wenigstens einem Ableitelement (1, 2, 3), das zwischen zwei elektrisch leitenden Endarmaturen (4, 5) angeordnet ist, und mit wenigstens einem Verspannelement (6, 7, 8), das an beiden Endarmaturen (4, 5) befestigt ist und den aus dem Ableitelement (6, 7, 8) und den Endarmaturen (4, 5) gebildeten Stapel in Axialrichtung zusammenhält, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verspannelement (6, 7, 8) in wenigstens einer Endarma­ tur (4, 5) in einer Verspannhülse (9, 10, 11, 12, 13, 14) gehalten ist,
daß die Außenkontur der Verspannhülse (9, 10, 11, 12, 13, 14) in Axialrichtung zur Mitte des Stapels hin in einem konischen Bereich (15) konisch zuläuft,
daß die Verspannhülse (9, 10, 11, 12, 13, 14) zur Aufnahme eines Verspannelementes (6, 7, 8) eine Bohrung (20) aufweist, deren Begrenzungswände (21, 22, 23, 24) wenigstens in dem konischen Bereich (15) zum Bohrungssinneren hin beweglich sind, und
daß die Endarmatur (4, 5) zur Aufnahme je einer Verspannhülse (9, 10, 11, 12, 13, 14) eine durchgehende Ausnehmung (25) auf­ weist, in die die jeweilige Verspannhülse (9, 10, 11, 12, 13, 14) unter Verformung des konischen Bereichs (15) wenigstens teil­ weise einschiebbar ist.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehende Ausnehmung (25) in der Endarmatur zu dem konischen Bereich (15) der Verspannhülse (9, 10, 11, 12, 13, 14) komplementär ausgebildet ist.

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannhülse (9, 10, 11, 12, 13, 14) in dem konischen Be­ reich (15) geschlitzt ist, so daß die Begrenzungswände (21, 22, 23, 24) der Bohrung (20) in dem konischen Bereich (15) radial federnd beweglich sind.

4. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannelement (6, 7, 8) in jeder der Endarmaturen (4, 5) mittels einer Verspannhülse (9, 10, 11, 12, 13, 14) gehalten ist.

5. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder einem der fol­ genden, dadurch gekennzeichnet, daß achsparallel zu dem Stapel (1, 2, 3, 4, 5) an dessen äußerem Umfang mehrere Verspannelemente (6, 7, 8) vorgesehen sind.

6. Überspannungsableiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endarmaturen (4, 5) radial über die Ableitelemente (1, 2, 3) überstehen und in dem überstehenden Bereich konische Bohrungen (25) zur Aufnahme der jeweiligen Verspannhülsen (9, 10, 11, 12, 13, 14) aufweisen.

7. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder einem der fol­ genden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verspannhülse (9, 10, 11, 12, 13, 14) eine Bohrung (20) aufweist, deren Form paßgenau an die Außenkontur des jewei­ ligen Verspannelementes (6, 7, 8) angepaßt ist.