DE614110C - Haengeisolator der Kappen- und Bolzenbauart - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
I.JUNI 1935

. REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE. 21c GRUPPE 13 oi

L'Electro-Verre in Paris Hängeisolator der Kappen- und Bolzenbauart

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Juni 1932 ab

Die Erfindung betrifft Hängeisolatoren der Kappen- und Bolzenbauart mit durch Kitt oder ähnlichem Materialbefestigten Armatur en für elektrische Leitungen. Sie ermöglicht die Herstellung von' Isolatoren, die einerseits eine genügende elektrische Festigkeit aufweisen, andererseits aber auch eine beträchtliche mechanische Festigkeit besitzen. Außerdem ermöglicht es die Erfindung, Erzeugnisse zu erhalten, die in ihren Eigenschaften untereinander außerordentlich übereinstimmen, d. h. die elektrischen und mechanischen Konstanten von Isolatoren der gleichen Type weichen nur sehr wenig voneinander ab. Insbesondere aber ermöglicht die neue Konstruktion die weitgehende Verwendung von Glas. Die elektrischen Eigenschaften von Glas sind ungefähr doppelt so günstig wie die von Porzellan, jedoch beträgt die Zerreißfestigkeit des Glases nur die Hälfte der des Porzellans.

Bekanntlich besteht ein Isolator der in Rede

stehenden Bauart aus einem Isolierkörper 2 aus Porzellan, Glas ο. dgl.., 'dessen Kopf in eine metallische Kappe 1 und in dessen Höhlung ein Bolzen 3 eingekittet ist (vgl. Fig. 1). Bei derartigen Isolatoren wird die in Richtung der Isolatorachse verlaufende Zugbeanspruchung durch die Verkittung von der Kappe auf den Isolierkörper in Form von Tangentialkräften übertragen und in derselben Weise auch von dem Isolierkörper auf den Bolzen. Diese Tangentialkräfte verursachen Schubspannungen bzw. Scherkräfte im. Isolierkörper, die auf den ringförmigen Teil zwischen den beiden Verkittungen (s. den schraffierten Teil der Fig. 1) beschränkt sind.

Bisher war es üblich, diesem ringförmigen Teil des Isolierkörpers 2 im Verhältnis zum Halbmesser seiner inneren zylindrischen Fläche eine bedeutende Wandstärke zu geben. Wenn e diese Wandstärke bedeutet, r den Halbmesser der inneren zylindrischen Fläche, R den Halbmesser der äußeren zylindrischen Fläche, so liegt das Verhältnis

dieser Größen bei den bekannten Hängeisolatoren zwischen 1,25 und 1,6, mit anderen 50' Worten, bei diesen Isolatoren ist die Wandstärke e stets bedeutend größer als der innere Halbmesser r, weil bisher die Ansicht herrschte, daß je größer die Wandstärke bei einerbestimmten Größe von R desto schwächer die im Material des Schirmes durch einen bestimmten Zug verursachten Beanspruchungen seien.

Infolgedessen ist die Wandstärke e auch viel größer, als vom rein elektrischen Standpunkt aus erforderlich gewesen wäre. Daher ist der Weg des geringsten elektrischen Widerstandes stets, wie sich aus Trocken- und Naßversuchen ergibt, ein Weg, der vollständig in der umgebenden Luft liegt und sich von der Kappe nach dem Bolzen oder. Klöppel erstreckt, indem er sich um den Schirm herumzieht. Dies zeigt sich dadurch, daß der Lichtbogen beim Entstehen immer diesen Weg vor dem Durchschlag des Isoliermaterials im ringförmigen Teil (schraffiert) nimmt.

Es wurde nun durch Berechnungen fest-

gestellt, und spätere Versuche haben dieses Resultat bestätigt, daß es zur Erzielung der besten mechanischen Festigkeit vorteilhaft ist, den Wert von λ auf ein Minimum zu reduzieren. Dieses Minimum ergibt sich aus Erwägungen vom elektrischen Standpunkt aus, denn nach der Gleichung

R-

zieht die Verminderung von λ die von e nach sich, da R sich kaum verändern kann, und die Wandstärke e darf natürlich bei bestimmten Betriebsbedingungen und bei einer gegebenen Qualität des Isoliermaterials einen bestimmten Wert nicht unterschreiten. Die größtmögliche Verminderung des Wertes λ ist der wichtigste Gegenstand der Erfindung.

Die Theorie der Elastizität zeigt tatsäch-Hch, daß die gefährlichste, durch einen gegebenen Zug P in dem ringförmigen Teil des Isolierkörpers hervorgerufene Beanspruchung, senkrecht zum Halbmesser gerichtet, auf die innere zylindrische Fläche wirkt. Ihr numerischer Wert σ ist

wobei h die Höhe der Verkittung bildet und / (2) eine zunehmende Funktion von λ darstellt.

Man sieht also, daß es tatsächlich vorteilhaft ist, den Wert von λ soweit als möglich zu verringern, natürlich unter Berücksichtigung der elektrischen Bedingungen, und daß diese Verringerung eine Erhöhung der Bruchlast des Isolators nach sich zieht, da der zu-, lässige Wert von σ nur von dem verwendeten Isolationsmaterial abhängt.

Die praktischen Erfahrungen haben diese theoretischen Berechnungen bestätigt. In dem besonderen Glasisolatoren betreffenden Falle wurden durch Versuche die Belastungen von Isolatoren von gegebenen Dimensionen bestimmt, wobei nur der Wert I variierte, während die anderen Werte streng beibehalten wurden (Höhe der Verkittung, Wert von R usw.) ebenso wie die Form der Stücke, die verwendeten Stoffe und die Art der Verkittung. Die beobachteten Bruchlasten richteten sich merklich nach demselben Gesetz wie f (X).

Ebenso ist durch Versuche erwiesen worden, daß unter sich gleiche Isolatoren von geringer isolierender Dicke Bruchlasten aufweisen, welche sehr wenig voneinander abweichen, während ' oftmals Isolatoren mit großer isolierender Dicke Bruchlasten aufweisen, die sehr stark voneinander abweichen.

Die besten Resultate sind erzielt worden, wenn Ä in der Nähe von o,6 liegt. Man erhält ' indessen eine gute mechanische Festigkeit, sobald der Wert von λ unter ι liegt, d. h. sobald die Dicke des isolierenden ringförmigen Teiles weniger als der Halbmesser des Bolzens oder Klöppels beträgt.

Da man bei der Verwendung der geringsten aus elektrischen Gründen zulässigen Dicke einen sehr dicken Klöppel benötigt, wird der Teil des Klöppels, der für die Verkittung in Frage kommt, zweckmäßig röhrenförmig ausgebildet, damit er nicht unnötig schwer wird. Fig. 2 stellt diese Ausführungsform dar. Man sieht darin die unveränderte Kappe 1, den Schirm 2 mit einem ringförmigen Teil von geringer Dicke und das zentrale Metallstück 4, das zum Zwecke der Verkittung rohrförmig ausgebildet ist und sich im unteren Teil verjüngt, um dann in einen Klöppel von normalem Durchschnitt überzugehen.

Die Erfindung ergibt besonders vorteilhafte Resultate bei Schirmen aus Glas, da bekannt- " lieh Glas, welches sonst ausgezeichnete Eigenschaften aufweist, eine relativ geringe Bruchlast besitzt.

Es ist bereits bekannt, in Hängeisolatoren die Beanspruchungen gleichmäßig auf die ganze Höhe der Zementschicht zwischen dem Isolierkörper und der Kappe einerseits und dem Bolzen andererseits zu verteilen bzw. unzulässig hohe Scherkräfte im Scherben des Isoliermaterials zu vermeiden. Zu diesem Zwecke wurde u. a. auch der Durchmesser der Innenarmatur vergrößert. Jedoch rühren die Beanspruchungen nicht nur von den genannten Scherkräften her, sondern auch von inneren Kräften, deren Beeinflussung durch die erwähnte Änderung des genannten Durchmessers nicht vorauszusehen war. Offenbar mit Hinblick darauf zeigen die früheren Vorschlage auch andere Maßnahmen, um die erwähnten Übelstände zu vermeiden, nicht aber die Vergrößerung des Durchmessers der Innenarmatur unter Verringerung der Dicke der Isolierschicht.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hängeisolator der Kappen- und Bolzenbauart mit durch Kitt o. dgl. befestigten Armaturen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung hoher mechanischer Festigkeit die Wandstärke des Kopfes des Isolatorkörpers zwischen Kappe und Bolzen kleiner ist als der Halbmesser des Bolzens.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen