DE2547260C3 - Hochspannungsisolator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsisolator, bestehend aus einer Anzahl von koaxial verschachtelten, miteinander verbundenen Isolatorelementen aus Metall, die sich von ihrem unteren Ende zu ihrem oberen Ende verjüngen, die mindestens eine Wellung aufweisen und die dicht in ein bzw. auf ein benachbartes Isolatorelement ein- bzw. aufsteckbar sind, so daß jedes Isolatorelement mit Ausnahme des unteren und des oberen zur Kraftübertragung jeweils ein benachbartes Isolatorelement überlappend und von einem anderen benachbarten Isolatorelement überlappt mit diesen gekoppelt ist, wobei zwischen benachbarten Isolatorelementen eine Isolierschicht vorgesehen ist

Bei einem bekannten Hochspannungsisolator dieser Art (GB-PS 1113 247) hat jedes der aus Metall aufgebauten und vollständig von einer Schicht aus Isoliermaterial umgebenen Isolatorelemenie eine im wesentlichen zylindrische Form, wobei der Durchmesser im oberen Bereich geringer ist als im unteren Bereich, so daß im Obergangsbereich zwischen dem oberen und dem unteren Bereich eine Wellung in Form einer abgeflachten Ringschulter gebildet ist. Die einzelnen Isolatorelemente lassen sich ineinander itecken und durch Klebstoffschichten miteinander verbinden, wobei jedes Isolatorelement mit Ausnahme des unteren und des oberen Isolatorelementes jeweils ein benachbartes Isolatorelement überlappt und von einem anderen benachbarten Isolatorelement überlappt wird.

Abgesehen davon, daß dieser bekannte Hochspannungsisolator zur Verbindung seiner einzelnen Isolatorelemente einen Klebstoff benötigt, so daß also die Herstellung verhältnismäßig arbeitsaufwendig ist sowie wegen der notwendigen Aushärtzeit einen großen Zeitaufwand erfordert, läßt sich mit dem vorbebekannten Aufbau keine sehr große Festigkeit erreichen, da sich jeweils nur unmittelbar benachbarte Isolatorelemente über die Klebstoff-Zwischenschicht ineinander abstützen. Darüber hinaus bestehen die so gebildeten Abstützbereiche im wesentlichen aus zylindrischen Flächen gleichen Durchmessers, so daß in axialer Richtung des Isolators wirkende Kräfte praktisch nur von dem die einzelnen Isolatorelemente verbindenden Klebstoff aufgenommen werden.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, einen Hochspannungsisolator zu schaffen, der sich auf einfache Weise aus einzelnen Isolatorelementen zusammensetzen läßt, große Festigkeit ha' yp.d insbesondere auch Biegebelastungen aufnehmen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Hochspannungsisolator der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß die Isolatorelemente jeweils mehrere in axialer Richtung im wesentlichen in gleichem Abstand angeordnete Wellungen aufweisen, deren äußere konvexe Bereiche zum unteren Ende hin größer und deren äußere konkave Bereiche dementsprechend kleiner werden, und daß von einem äußeren Isolatorelement überrappte Bereiche eines Isolatorelementes auch Bereiche eines in dieses eingesetzten Isolatorelementes direkt mechanisch koppelnd überlappen.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Hochspannungsisolators wird erreicht, daß sich die einzelnen in Eingriff miteinander stehenden Wellungen benachbarter Isolatorelemente gegen Belastungen abstützen, wobei sich eine besonders große Festigkeit dadurch ergibt, daß die an einem Isolatorelement vorgesehenen Kopplungsbereiche für das außen liegende, benachbarte Isolatorelement und für das innen liegende, benachbarte Isolatorelement auf gleicher Höhe liegen, so daß also bei einem Isolatorelement benachbarte Isolatorelcmente mit einem gemeinsamen Wandungsbereich des einen Isolatorelementes in Eingriff stehen. Dies führt zu einer besonders guten Festigkeit der einzelnen Isolatorelemente in den Kopplungsbereichcn und zu einer wirksamen Belastungsverteilung auf jeweils drei Isolatorelemente, so daß einerseits Biegebelastungen und

andererseits Isolatorelemente, so daß einerseits Biegebelastungen und andererseits axiale Kräfte aufgenommen werden können, ohne daß Schaden am Isolator zu befürchten wären.

Der erfindungsgemäße Hochspannungsisolator eignet sich für unterschiedliche Anwendungszwecke, beispielsweise für Spannungsdurchführungen von Hochspannungsgeräten oder Überspannungsableiter, für Überlandleitungen u. ä.

Die einzelnen Isolatorelemente können für die Montage bereits vollständig vorgefertigt sein, so daß beispielsweise die Weüungen mindestens eine sich verjüngende Schraubenlinie mit konstanter Steigung und sich gleichmäßig änderndem Querschnitt bilden, wodurch die einzelnen Isolatorelemente des Hochspannungsisolators durch »Verschraubung« miteinander zu verbinden sind. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, die Wellungen der Isolatorelemente in Umfangsrichtung unterbrochen auszubilden, also in Umfangsrichtung nur abschnittsweise Weilungen vorzusehen.

Es ist auch möglich, die Isolatorelemente ir. radialer Richtung dehnbar oder zusammendrückbar auszuführen, so daß ein Isolatorelement in ein oder über ein anderes Isolatorelement setzbar ist.

Vorzugsweise sind die einzelnen Isolatorelemente an ihren oberen Enden verschlossen, und sie können am unteren Ende jeweils einen sich nach außen erstreckenden Isolatorschirm aufweisen. Der obere und der untere Abschluß des Hochspannungsisolators wird vorzugsweise durch einen entsprechenden Endeinsatz gebildet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht und einen Schnitt durch ein Isolatorelement;

F i g. 2 eine Ansicht und einen Schnitt durch einen aus Isolatorelementen gemäß Fig. 1 aufgebauten Isolator;

Fig.3 ein das Zusammenwirken der einzelnen Isolaiorelemciitedarstellendes Diagramm.

Das in F i g. I dargestellte Isolatorelement besteht aus einem sich verjüngenden Metallmantel 10 i/nd einer diesen überdeckenden Isolierschicht 11. Der Metallmantel und die Isolierschicht haben in denjenigen Bereichen, die sich bei Montage zu einem Isolator gemäß Fig. 2 mit benachbarten Isoialorelementen überlappen, überall jeweils die gleichen Wandstärken.

Das obere Ende 12 des Isolatorelementes hat einen kleineren Umfang als das untere Ende 13 und ist geschlossen, während am unteren, offenen Ende 13 ein Isolatorschirm 14 vorgesehen ist.

Die wellet,förmige Oberfläche des Isolatorelementes wird von einer sich verjüngenden Schraubenlinie mit konstanter Steigung gebildet, wobei die Radien der äußeren konvexen Bereiche 15 der Wellungen vom oberen Ende 12 zum unteren Ende 13 gleichmäßig zunehmen, während die Radien der äußeren konkaven Bereiche 16 in gleichem Maße abnehmen.

Vor dem Montieren zu einem Isolator wird die äußere Fläche des Isolatorelementes mit einer Isolierschicht 11 überzogen, und gegebenenfalls kann auch auf die innere Fläche des Isolatorelementes eine Isolierschicht aufgebracht werden. Die Isolierschicht 11 kann getrennt hergestellt und anschließend um den Metallmantel 10 angeordnet werden oder sie kann bereits vor der Verformung des Metallmantels 10 auf diesen aufgebracht und zusammen mit ihm verformt werden. Die Isolierschicht 11 übernimmt im wesentlichen keine mechanischen Funktionen im Aufbau des Isolatorelementes bzw. innerhalb des aus Isolatorelementen zusammengesetzten Hochspannungsisolators.

Gemäß F i g. 1 aufgebaute Isolatorelemente lassen sich durch Zusammenschrauben einer gewünschten Anzahl von Elementen zu einem Hochspannungsisolator gemäß F i g. 2 zusammensetzen. Bei dem aus mehreren Isolatorelementen zusammengesetzten Hochspannungsisolator gemäß F i g. 2 ist in das untere offene Ende des unteren Isolatorelementes ein aus Metall bestehender Endeinsatz 17 eingeschraubt, während auf das obere Ende des oberen Isolatorelementes ein aus Metall bestehender Endeinsatz 18 aufgeschraubt ist, wobei die Mantelflächen der Endeinsätze entsprechend den Isolatorelementen p* formt sind.

Wie bereits erwähnt, brauchen die Weiiungen der Isolatorelemente nicht schraubenlinienförmig ausgebildet sein, sondern sie können beispielsweise auch Ringform haben und brauchen sich nicht entlang des gesamten Umfanges zu erstrecken. Die Form der Metallteile und der Isolierschicht kann in den einander nicht überlappenden Bereichen des montierten Hochspannungsisolators voneinander abweichen, und die Art der Montage hängt von der Form der Isolatorelemente ab. Beispielsweise haben Isolatorelemente mit ringförmigen oder unterbrochenen Wellungen eine Grundform, die mit dazwischen liegender Isolierschicht in ein oder über ein fertig geformtes Isolatorelement paßt, und zum Montieren wird das Isolatorelement erweiter· oder zusammengedrückt. Dieser Vorgang wird bis zur Montage aller Isolatorelemente wiederholt.

Der Metallmantel eines Isolatorelementes kann aus mehreren miteinander verbundenen, dünneren Metallmantel hergestellt sein, und die Isolation kann entsprechend aus mehreren Schichten aufgebaut werden.

In F i g. 3 ist schematisch ein Teil-Längsschnitt durch einen Hochspannungsisolator mit einem Endeinsatz F und mit Isolatorelementen 1 bis 6 dargestellt, wobei zu erkennen ist, daß jeweils ein Isolatorelement ein benachbartes Isolatorelement mit einem Kopplungsbereich überlappt und dieser Kopplungsbereich von einem anderen benachbarten Isolatorelement überlappt wird. Die Pfeile geben die vorherrschende Beanspruchungsrichtung zwischen den einzelnen Elementen bei einer angelegten Zugbelastung an.

Bei einer derartigen Belastung nehmen die Metallmäntel im wesentlichen die gesamte Zugbeanspruchung aut, während das Isoliermaterial nur geringen Druckkräften zwischen zueinander parallelen Flächen und in geringem Maße Scherkräften von unterschiedlichen Reibungskoeffizienten zwischen dem Isoliermaterial und dem Metallmantel ausgesetzt ist.

Bei Druck- und 3iegebeanspruchungen des Hochspannungsisclators ergeben sich die gleichen Kraftübertragungsverhältnisse, wobei bei einer Biegebeanspruchung eine Seite des Hochspinnungsisolators auf Zug und die andere auf Druck beansprucht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Hochspannungsisolator, bestehend aus einer Anzahl von koaxial verschachtelten, miteinander verbundenen Isolatorelementen aus Metall, die sich von ihrem unteren Ende zu ihrem oberen Ende verjüngen, die mindestens eine Wellung aufweisen und die dicht in ein bzw. auf ein benachbartes Isolatorelement ein- bzw. aufsteckbar sind, so daß jedes Isolatorelement mit Ausnahme des unteren und des oberen zur Kraftübertragung jeweils ein benachbartes Isolatorelement überlappend und von einem anderen benachbarten Isolatorelement überlappt mit diesen gekoppelt ist, wobei zwischen benachbarten Isolaorelementen eine Isolierschicht vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatorelemente (10,11) jeweils mehrere in axialer Richtung im wesentlichen in gleichen Abstand angeordnete Wellungen (15, 16) aufweisen, deren äußer.: konvexe Bereiche (15) zum unteren Ende hin grööer und deren äußere konkave Bereiche (16) dementsprechend kleiner werden, und daß von einem äußeren Isolatorelement (z. B. 4 in Fi g. 3) überlappte Bereiche eines Isolatorelementes (3) auch Bereiche eines in dieses eingesetzten Isolatorelementes (2) direkt mechanisch koppelnd überlappen.

2. Hochspannungsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen (15,16) mindestens eine sich verjüngende Schraubenlinie konstanter St-igerung und sich gleichmäßig änderndem Querschnitt bilden.

3. Hochspannungsisolator nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen der Isolatorelemente (10, 11) in Umfangsrichtung unterbrochen sind.

4. Hochspannungsisolator nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatorelemente (10, 11) in radialer Richtung dehnbar oder zusammendrückbar sind, so daß ein Isolatorelement (z. B. in Fig.3) in ein oder über ein anderes Isolatorelement (5;3) setzbar ist.

5. Hochspannungsisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatorelemente (10,11) an ihren oberen Enden (12) verschlossen sind.

6. Hochspannungsisolator nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatorelementc (10, 11) am unteren Ende jeweils einen sich nach außen erstreckenden Isolatorschirm (14) aufweisen.

7. Hochspnnnungsisolator nach einem der Ansprüche I bis 6, gekennzeichnet durch einen in das untere bzw. auf das obere Isolalorelement (z. B. 1 in F i g. 3) passenden Endeinsatz (17; 18).