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Die Erfindung betrifft einen Langstabisolator, bestehend aus einem
glasfaserverstärkten Kunstharzstab als Kern und aus einer den Kern umgebenden Schutzhülle
aus einem kriechstromfesten Kunststoff.
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Langstabisolatoren dieser Art sind gewichtsmäßig leicht, besitzen
eine außergewöhnlich große Zugfestigkeit und sind mechanisch robust und stoßfest.
Sie eignen sich hervorragend als Zugisolatoren und sind, wenn die Stäbe einen hohlen
Querschnitt haben, auch da geeignet, wo als mechanische Belastung in Längsrichtung
wirkende Druckkräfte vorliegen. Das leichte Gewicht und die Stärke dieser Langstabisolatoren
zusammen mit ihren offensichtlich ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften scheinen
sie zu idealen Isolatoren für Freileitungen und für Fahrdrähte von elektrischen
Beförderungsmitteln zu machen. Wenn jedoch derartige Isolatoren in der Atmosphäre
elektrisch beansprucht werden, treten nach verhältnismäßig kurzer Benutzungsdauer
Kriechspuren auf, die zu einem vollkommenen Verfall der Isolatoren führen. Die Entstehung
der Kriechspuren ist unterschiedlich und hängt sowohl von der Art des Kunstharzes,
der für die Herstellung des Isolators verwandt wurde als auch von den Wetterbedingungen
und dem Grad der Luftverschmutzung ab.
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Durch die britische Patentschrift 821101 ist es bereits bekanntgeworden,
einen aus einem glasfaserverstärkten Kunstharzstab bestehenden Langstabisolator
mit einer Schutzhülle aus Porzellan oder aus einem anderen Isoliermaterial zu umgeben,
wobei der Innendurchmesser der Schutzhülle geringfügig größer sein sollte als der
Außendurchmesser des Stabes, und den zwischen Stab und Hülle verbleibenden Raum
mit einem Isoliermaterial auszufüllen. Porzellan und die anderen Materialien, aus
denen die Schutzhülle bestehen soll, sind jedoch nicht kriechstromfest.
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Die deutsche Patentschrift 344 623 beschreibt einen Langstabisolator,
der aus einem mit Außengewinde versehenen Stab aus Isoliermaterial besteht, mit
einer Schutzhülle zu umgeben, die aus einer Vielzahl mit Innengewinde versehener
Rohrstücke besteht, wobei letztere aus einem vom Isoliermaterial des Stabes verschiedenen
Isoliermaterial hergestellt sind, wie z. B. Porzellan, Glas, Ton oder einem gegossenen
Kunststoff. Die Rohrstücke sind auf den Isolierstab aufgeschraubt und miteinander
verklebt. Aber genau wie bei der vorgenannten Patentschrift sind die Isolierstoffe,
aus denen die mit Gewinde versehenen Rohrstücke bestehen, nicht kriechstromfest.
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Zur Vermeidung von Kriechströmen auf der äußeren Oberfläche eines
röhrenförmigen Isolators ist in der britischen Patentschrift 914 552 vorgeschlagen
worden, Butylgummi auf die äußere Oberfläche glasfaserverstärkter, ringförmiger
Kunstharzkörper aufzubringen, die aufeinander aufgesteckt sind und so einen röhrenförmigen,
unterteilten Isolator bilden.
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In der britischen Patentschrift 915 052 ist auch früher schon vorgeschlagen
worden; Kriechströme auf der Oberfläche glasfaserverstärkter Langstabisolatoren
dadurch zu beseitigen, daß der Stab mit einer genau passenden durchgehenden Hülse
oder Ummantelung aus einem kriechstromfesten Kunststoff umgeben wird. Als Beispiele
geeigneten Isoliermaterials sind dort Neopren-, Butylgummi- und Silikongummi-Zusammensetzungen
oder -Verbindungen angegeben, und weiterhin Polytetrafluoräthylen und andere Fluorkohlenstoff-Polymere
und Mischpolymere. Die Kriechstromfestigkeit der elastomeren, synthetischen Gummis
werden vorzugsweise durch Zumischung von einem oder mehreren Spezialfüllstoffen
verbessert, wie z. B. durch Aluminiumhydroxyd; Glimmermehl und Kieselerdehydrat.
Von den vorgenannten kriechstromfesten Materialien ist Polytetrafluoräthylen wegen
seiner hohen Temperaturbeständigkeit, seiner physikalisch-chemischen Stabilität
und vor allem deshalb besonders geeignet, weil durch das Auftreten von elektrischen
Entladungen keine Kohlenstoffspuren gebildet werden, sondern nur eine Oberflächenerosion
stattfindet.
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Da nunmehr gefordert wird, glasfaserverstärkte Langstabisoiatoren
bei noch höheren Betriebsspannungen als bisher zu verwenden, besteht das Problem,
die Länge der Kriechwege zwischen d; n Anschlußklemmen in einfacher und wirksamer
Weise auf einen Wert zu vergrößern, der den Sicherheitsanforderungen bei diesen
höheren Betriebsspannungen genügt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
verbesserten elektrischen Langstabisolator zu schaffen, der mit einer Schützhülle
versehen ist, die vermöge ihrer Form in einfacher Weise mit dem Stab verbunden werden
kann, und die ohne notwendige Vergrößerung der Gesamtlänge des Isolators einen verlängerten
Kriechweg zwischen den Anschlußklemmen des Isolators schafft.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Schutzhülle
aus einer Anzahl koaxial hintereinander angeordneter Rohrstücke besteht, deren Innendurchmesser
an dem einen, zylinderförmigen Ende dem Außendurchmesser des Kunstharzstabes entspricht,
am anderen Ende aber stetig zunimmt, so daß dieses Ende eine konisch bis trompetenförmig
aufgeweitete Muffe mit größerem Innendurchmesser besitzt, und daß das zylinderförmige
Ende jedes Rohrstückes in die Muffe des benachbarten Rohrstückes eingeführt und
mit diesem steck- oder schraubbar verbunden ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der übergang vom Rohrstück
zur Muffe stark konisch, im weiteren Verlauf der Muffe trichterförmig und am Ende
der Muffe trompetenförmig mit einem sich radial nach außen erstreckenden Rand ausgebildet,
um den Kriechweg besonders lang zu machen.
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Um die Verbindung benachbarter Rohrstücke miteinander zu bewirken,
ist daran gedacht, das mit der Muffe versehene Ende des einen Rohrstückes mit dem
zylinderförmigen Ende des folgenden Rohrstückes derart zusammenzustecken und mittels
einer kalt härtenden Kunstharzverbindung so zu verkleben, daß die Rohrstücke feuchtigkeitsdicht
verbunden sind.
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Eine weitere Möglichkeit der Verbindung benachbarter Rohrstücke besteht
darin, die Rohrstücke der Schutzhülle miteinander zu verschrauben, wobei jedes Rohrstück
an dem zylinderförmigen Ende ein Außengewinde und an dem anderen, mit der Muffe
versehenen Ende ein Innengewinde aufweist. In diesem Falle wird vorgeschlagen, die
Muffe jedes Rohrstückes im Bereich des Innengewindes derart konisch zu machen, daß
beim Einschrauben des zylinderförmigen Endes in die Muffe der Durchmesser des zylindrischen
Teils des Rohrstückes so
verkleinert wird, däß er den glasfaserverstärkten
Kunstharzstab festklemmt. Zusätzlich kann die Schraubverbindung der Rohrstücke noch
durch einen Klebstoff gesichert und dadurch auch gegen Feuchtigkeit abgedichtet
sein.
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Wenn der Langstabisolator im Betrieb sehr hohen elektrischen Beanspruchungen
ausgesetzt wird, oder wenn zwischen dem Kunstharzstab und den Rohrstücken Zwischenräume
verbleiben, so wird vorgeschlagen, diese Zwischenräume mit einem Isoliermaterial
auszufüllen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen F i g. 1 und 2 Längsschnitte
von zwei Ausführungsbeispielen eines kurzen, zur Bildung einer Schutzhülle auf einem
aus einem glasfaserverstärkten Kunstharzstab bestehenden Langstabisolator verwendbaren
Rohrstückes, F i g. 3 eine Teilansicht eines teilweise im Schnitt und teilweise
im Aufriß dargestellten Langstabisolators, der mit einer aus einer Anzahl von axial
hintereinander angeordneten kurzen Rohrstücken gebildeten Schutzhülle versehen ist,
F i g. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines kurzen Rohrstückes im Längsschnitt,
während F i g. 5 eine Teilansicht, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß,
eines Langstabisolators wiedergibt, der mit einer Schutzhülle versehen ist, die
aus einer Anzahl der in F i g. 4 dargestellten kurzen Rohrstücke gebildet ist.
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Das in F i g. 1 dargestellte kurze Rohrstück 1 besteht aus Polytetrafluoräthylen
und hat über den größeren Teil seiner Länge einen gleichmäßigen Querschnitt, der
sich an dem einen Ende des Rohrstückes unter Bildung einer Muffe 5 erweitert, die
in einen, sich nach außen erstreckenden umgebogenen Rand 6 ausmündet, wobei die
gesamte Muffe etwa trompetenförmig ist. Die Muffe 5 ist in zwei Teile unterteilt,
von denen das erste Teilstück 5' einen verhältnismäßig steilen Konus und das zweite,
längere, trichterförmige Teilstück 5" nur eine geringe Konizität aufweist. Benachbarte
Rohrstücke einer aus einer Anzahl von Rohrstücken 1 gebildeten Schutzhülle können
axial hintereinanderliegend miteinander verbunden werden, indem das zylinderförmige,
ohne Muffe versehene Ende eines Rohrstückes in das mit einer Muffe versehene Ende
des benachbarten Rohrstückes eingesetzt wird, wobei die zusammenstoßenden Enden
mittels eines geeigneten Klebemittels verleimt werden.
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Das in F i g. 2 dargestellte Rohrstück 11 besteht aus dem gleichen
Material und weist auch die gleiche Form auf wie das in F i g. 1 dargestellte Rohrstück.
Der einzige Unterschied dieses Rohrstückes besteht noch darin, daß sein ohne Muffe
ausgebildetes Ende mit einem Außengewinde 17 von sehr feiner Gewindesteigung und
das mit geringer Konizität ausgebildete Teilstück 15" des mit der Muffe versehenen
Endes 15 mit einem Innengewinde gleicher Gewindesteigung wie das Außengewinde 17
versehen ist.
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Der Langstabisolator, von dem ein Teil in F i g. 3 dargestellt ist,
besteht aus einem glasfaserverstärkten Kunstharzstab 14, von dem ein Teil zwischen
seinen nicht dargestellten Anschlußklemmen in eine Schutzhülle eingebettet ist,
die aus einer Anzahl axial hintereinander angeordneter, kurzer Rohrstücke 11 aus
Polytetrafluoräthylen gebildet ist. Einander benachbarte Rohrstücke 11 der Schutzhülle
sind dadurch miteinander verbunden, daß das mit Außengewinde versehene, keine Muffe
aufweisende Ende 17 des einen Rohrstückes in das mit Innengewinde versehene, eine
Muffe aufweisende Ende 15 des benachbarten Rohrstückes eingesetzt ist, und daß die
beiden Rohrstücke miteinander verschraubt werden. Das gering konische, mit Innengewinde
versehene Teilstück 15" ist derart ausgebildet, daß, wenn das mit der Muffe 15 versehene
Ende auf das mit Außengewinde versehene Ende 17 eines benachbarten Rohrstückes aufgeschraubt
wird, das mit Außengewinde versehene, zylinderförmige Ende den Stab 14 einklemmt,
wodurch ein Klemmsitz entsteht. Dabei kann das mit Außengewinde versehene Ende 17
und/oder das mit Innengewinde versehene Teilstück 15", kurz bevor die beiden Rohrstücke
miteinander verschraubt werden, mit einem kalt härtenden Kunststoff 18 versehen
werden, um die beiden Rohrstücke durch diesen Klebstoff zu sichern und die Schraubverbindungen
auch gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abzudichten.
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Das in F i g. 4 dargestellte Rohrstück 21 besteht ebenfalls aus Polytetrafluoräthylen,
es ist jedoch weniger als halb so lang wie die in den F i g. 1 und 2 dargestellten
Rohrstücke. Der Querschnitt dieses Rohrstückes nimmt zum Rohrende hin über den größeren
Teil seiner Länge stetig zu, wodurch eine Muffe 25 gebildet wird, die in einen nach
außen umgebogenen Rand 26 ausläuft. Die Muffe 25 besteht aus drei Teilen, und zwar
einem ersten Teilstück 25' mit einer verhältnismäßig steilen Konizität, einem zweiten,
längeren, trichterförmigen Teilstück 25" mit einer nur geringen Konizität und einem
dritten, trompetenförmigen Teilstück 25"' mit einer kontinuierlich zum umgebogenen
Rand 26 bin exponentiell anwachsenden Konizität. Das keine Muffe aufweisende Ende
des Rohrstückes ist mit einem Außengewinde 27 von sehr feiner Gewindesteigung versehen,
während der nur geringfügig konische Teil 25" der Muffe 25 ein Innengewinde gleicher
Gewindesteigung aufweist.
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Der Langstabisolator, von dem ein Teil in F i g. 5 gezeigt ist, besteht
aus einem glasfaserverstärkten Kunstharzstab 24, von dem ein zwischen den nicht
dargestellten Anschlußklemmen liegender Teil in eine Schutzhülle eingebettet ist,
die aus einer Anzahl axial hintereinander angeordneter kurzer Rohrstücke 21 aufgebaut
ist. Benachbarte Rohrstücke 21 sind durch Einschrauben des mit Außengewinde versehenen
Endes 27 des einen Rohrstückes in das mit Innengewinde versehene Teilstück 25" des
die Muffe aufweisenden Endes 25 eines benachbarten Rohrstückes miteinander verbunden.
Wie bei dem in F i g. 3 dargestellten Isolator kann das mit Außengewinde versehene
Ende 27 und/oder das mit Innengewinde versehene Teilstück 25" mit einem kalt härtenden
Kunstharz 28 versehen werden, bevor die beiden Teile miteinander verschraubt werden.
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Für die Herstellung eines am einen Ende eine Muffe aufweisenden kurzen
Rohrstückes kann ein Rohr geeigneter Länge aus warmhärtbarem Kunstharzmaterial verwendet
werden, von dem das eine Ende auf eine geeignete Temperatur erhitzt wird. Unter
Verwendung eines Werkzeuges mit einem, der gewünschten Muffe entsprechenden Profil
wird das erhitzte Ende des Rohres in einem Gesenk gestaucht, das anschließend ebenfalls
erhitzt und auf einer
Drehbank so gedreht wird, daß ein sich nach
außen erstreckender umgebogener Rand gleichmäßiger Dicke entsteht. Andererseits
kann aber auch das mit der Muffe versehene Ende durch direktes Formen eines Rohrendes
gebildet werden oder auch dadurch, daß eine geeignet geformte Matrize mit Polytetrafluoräthylenpulver
gefüllt wird und das ganze Rohrstück in einem Arbeitsgang geformt wird.