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WO2011023721A1 - Spritzgussisolator - Google Patents

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Publication number
WO2011023721A1
WO2011023721A1 PCT/EP2010/062389 EP2010062389W WO2011023721A1 WO 2011023721 A1 WO2011023721 A1 WO 2011023721A1 EP 2010062389 W EP2010062389 W EP 2010062389W WO 2011023721 A1 WO2011023721 A1 WO 2011023721A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
insulator
sleeve
threaded
insulator according
insulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2010/062389
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Vorlicek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuvag & Co KG GmbH
Original Assignee
Kuvag & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuvag & Co KG GmbH filed Critical Kuvag & Co KG GmbH
Publication of WO2011023721A1 publication Critical patent/WO2011023721A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/14—Supporting insulators
    • H01B17/16—Fastening of insulators to support, to conductor, or to adjoining insulator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/32—Single insulators consisting of two or more dissimilar insulating bodies
    • H01B17/325—Single insulators consisting of two or more dissimilar insulating bodies comprising a fibre-reinforced insulating core member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/36—Insulators having evacuated or gas-filled spaces

Definitions

  • the invention relates to an insulator, comprising a substantially cylindrical and preferably provided with insulating ribs insulator of injection molding material, which consists of an inner part and a surrounding jacket, wherein on the end faces of the inner part in each case a threaded insert is provided made of metal.
  • Isolators are used in medium-voltage technology for insulated cable routing in cubicles and switch cells. For decades, components made of epoxy material, made of porcelain, glass or as a composite insulator consisting of a glass fiber core, which is coated with silicone or elastomers, proven.
  • duroplastic epoxy insulators which are produced by casting, are preferably used.
  • a mixture of bisphenol A / F epoxy resin with anhydride hardeners, fillers - preferably quartz powder and possibly other additives cast in a mold.
  • DE 7802360 Ul describes an interior support insulator made of polypropylene by injection molding.
  • a molded outer cone bushing is shown by the insulator according to DE 10 2005 059754, which has a conical plastic jacket and a cylindrical plastic inner jacket, which are connected by axially extending stiffeners.
  • An insulating separation plane normal to the axis is not present, so that only small torsional moments due to the upper and lower screw can be recorded.
  • WO03 / 107360 describes a composite insulator having a solid core enclosed by an injection molded finished part. By the solid part no material savings are possible, Furthermore, at the continuous cylinder surface boundary surfaces between the inner part and outer insulating part interfacial discharges occur until the breakdown.
  • US 6031186 shows an insulator consisting of a co-injected inner and outer body. Again, the solid part does not allow weight reduction, as in the solution proposed here. Furthermore, the execution can be performed with solid, injection-molded plastic core only for very small diameters, since the flow paths of sprayable plastic compositions at layer thicknesses greater than about 6 mm very limited and accompanied by the formation of inhomogeneities and voids, which reduce the electrical resistance of the molding extremely.
  • the object of the present invention was therefore a construction of insulators in order to make them more stable and yet easier and more economical.
  • FIG. 2 a is a longitudinal section through an insulator according to the invention
  • FIG. 2 b shows a section along the line BB of FIG. 2 c
  • FIG. 2 c is a bottom view with respect to FIG 2a and 2b
  • Fig. 2d is a top view with respect to Figs. 2a and 2b
  • Fig. 3 shows a further sectional view through the insulator according to the invention of Fig. 2a to 2d
  • Fig. 4 shows 5 shows a further embodiment of a bushing to be used
  • FIG. 6 is a longitudinal section through a bush to be used in the insulator according to the invention
  • FIG. 7 is a longitudinal section by another embodiment of a socket to be used in the insulator according to the invention
  • FIG. 8 shows a longitudinal section through another embodiment of an inventive in the s insulator to be inserted socket
  • Fig. 9 is a cross section through one end of another embodiment of the insulator according to the invention
  • Fig. 10 shows a longitudinal section through yet another embodiment of an insulator of the invention.
  • thermosets or thermosets can be used for the production of the insulators, which allow short cycle times by means of injection molding or with the aid of an extruder.
  • the cycle time compared to the epoxy-ADG process with about 10 minutes mold occupancy time (plus possibly required post-curing time) can be reduced to about 2 minutes total cycle time.
  • the production of an insulator by injection molding requires a fundamentally different construction of the component compared to a component such as that of FIG. 1, which is produced by the casting process.
  • the G cleverharzbauteil is performed according to the prior art as a solidly cast component with almost any dimensions, the mounting sleeves or other inserts are wrapped in the ADG process by the casting resin.
  • the insulator according to the invention is expediently carried out with ribs or struts in order to ensure the mechanical strength.
  • the isolators standardized according to series must be able to withstand defined breaking forces. In the Umbruchskraftstage the insulator is screwed to the bottom (or on the cylinder base) with a base plate of the tester, while at the other end of the insulator a defined test load is applied perpendicular to the cylinder axis. This test load or test torque must at least withstand the insulator.
  • the insulator for a given height must have a sufficient creepage distance between the attachment points: this is the insulator on the outside with a plurality of insulating ribs larger outer diameter than the outer sheath diameter, which are perpendicular to the axis provided. Height, outer diameter, creepage distance and operating voltage are specified in the standards.
  • An injection molded resin insulator must meet this specification as well as a molded insulator to ensure compatibility.
  • FIGS. 2a to 2d and 3 a first preferred embodiment of an insulator according to the invention, which can be produced by injection molding, will be described with reference to FIGS. 2a to 2d and 3.
  • the arranged in a cylinder axis AA, at the obe- ren and the lower cylinder base surface located metal threaded bushings 2 and threaded sleeves 3 are so injection-molded of injection-moldable insulating thermo- or duroplasten plastic material that they are covered by an approximately cylindrical, insulating sleeve 7 insulating material which runs continuously from upper to lower base surface, wherein the closed threaded bushing 2 is completely enveloped at its inside end with thermoplastic material, while the second, inside open threaded sleeve 3 is enclosed only at its outer edges and the circular portion-shaped bottom portion of insulating material.
  • the reinforcing ribs 5 continue into an outer jacket, which is provided with several rib stiffeners along its height. Since this variant of the insulator has an air-filled cavity between the electrodes, the air space should not be sealed tight. This would have a negative effect on the electrical partial discharge behavior.
  • the thread of the threaded sleeve 3 is not gas-tight, so that no increased load occurs. For increased requirements, a small air channel between the cavity and the atmosphere could possibly be provided, for example by a groove milling in the threaded bushing 2.
  • the insulator according to the invention has no closed base surfaces according to FIGS. 2a to 2d, but this does not impair its function in indoor use and still saves weight.
  • one or both sides preferably also thermo- or duroplastic cover plates 14 are provided, which are glued to the insulator or pressed into this.
  • the ribs and parts of the outer cylinder 1 may need to be recessed accordingly to allow a flush support.
  • the sockets 2, 3 can also be made protruding around the plate thickness of the cover plates 14.
  • the insulator in this embodiment, you can fill the volume portion 8 of the hollow cylinder 7 between the metal mounting parts 2, 3 wholly or partially through the open threaded bushing 3 with insulating material.
  • insulating material For example, silicone can be injected, but preferably a cold- or heat-curing epoxy or Poyurethanverguß is made.
  • This mandrel 8a which is needed for the production of the insulator is pushed through the threaded sleeve 3 and causes in the finished part of the cylindrical cavity 8 between the electrodes or threaded elements 2 and 3 and thus provides for uniform wall thickness of the insulating sleeve 7, which comprises the central inserts 2, 3.
  • the open socket 3 can also be "electrically" closed with a metallic disk 11 so that no field strength peaks can form on the thread edges (see FIG. 5)
  • the metal disc-itself already adhesively bonded, pressed or overmolded with the insulating piece 10- can be picked up by the correspondingly shaped and now shorter mandrel 8a and subsequently pressed in.
  • Duro or thermoplastic, cast, injection-molded or cut rod material can also be used as material Pulltrud jewes glass fiber reinforced material can be used.
  • FIG. 1 An even more stable solution is shown in FIG.
  • the mold core 8a for the hollow cylinder 7 is designed with a receptacle for a separate cylinder 10 of insulating material, so that this preassembled on the core insulating cylinder 10 in turn is also encapsulated in the actual manufacturing process.
  • the insulating cylinder 10 may be vorverbunden with a metallic shutter disk 11.
  • the electrical breakdown strength is increased even with otherwise unchanged design of the insulator in the region of the cylindrical hollow cylinder 7 with respect to the embodiments described above.
  • a further advantageous variant is proposed according to the invention in order to avoid the air space or the cavity between the threaded bushes. As shown in FIG.
  • a threaded end sleeve 12 which is offset at the end is used.
  • the insulating cylinder 10a can be made by partially overmolding the threaded sleeve in a separate, upstream manufacturing process.
  • the insulating cylinder 10a can also be pressed onto the bushing 12, which is preferably rounded at its lower end in order to avoid field strength peaks.
  • the upper sleeve 2 and the lower sleeve 13 is fixed with the pressed or injection-molded insulating cylinder 10 b in the mold and then carried out the actual injection molding process. Due to the at least partially double-molded bushing 13 and thus higher insulation thickness, the dielectric strength can be further increased.
  • the injection molding of the insulator according to the invention is carried out in the variants with filled volume 8, preferably by an upper bushing 14 exemplified as in FIG. 8, which is designed for this purpose with a bore.
  • the edges of the bore are preferably rounded to avoid field strength peaks.
  • the cover disks 14 exemplified in FIG. 9 can be attached to the upper or / and lower base surfaces of the insulator by gluing or pressing.
  • the ends of the shell 1 of the insulator are to be carried out accordingly, so that, for example, by lowering the lateral surfaces, these discs 14 are fixed stably with the insulator.
  • the metallic bushes 2, 3, 12, 13, 14 are positioned protruding to the lid thickness during the injection process.
  • another embodiment of the insulator shown in FIG. 10 can also be designed with a plurality of possibly coaxial, rotationally symmetrical reinforcing cylinders 15, which are provided by the reinforcing ribs extending in the axial direction and a partition wall arranged preferably at half the height normal to the axis are connected to the mecanical symmetrical reinforcing cylinders 15, which are provided by the reinforcing ribs extending in the axial direction and a partition wall arranged preferably at half the height normal to the axis are connected to the êtisolierzylinder (or hollow cylinder) and the lateral surface of the insulator.
  • the inner diameter of the insulating sleeve 7 can also be stepped, and / or conical, as well as the radially extending in the axial plane stiffening ribs above and below the horizontal Kriechwegbarriere offset from each other.
  • the insulator may also be fabricated with multiple additional metal inserts 6 on one or both base surfaces, an exemplary embodiment of which is shown in Figs. 2b-2d. Care must be taken to appropriate support between inner insulating sleeve 7 and outer shell 1, since in this area the reinforcing ribs 4 omitted.
  • a base surface sockets 6 are electrically connected to a conductive element, for example with a wire hanger.
  • insulation elements as insulators, for example, feedthroughs can be produced.
  • the conductor of a bushing is then arranged inside the sleeve (7).
  • elastomers can also be used as a base material for the production.
  • UV-resistant - ideally hydrophobic - injection molding material these insulation elements can also be used for outdoor applications.

Landscapes

  • Insulators (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)

Abstract

Ein Isolator mit einem im wesentlichen zylindrischen und vorzugsweise mit Isolierrippen versehenen Isolierkörper aus Spritzgussmaterial besteht aus einem inneren Teil und einem umgebenden Mantel. An den Stirnseiten des inneren Teils ist jeweils ein Gewindeeinsatz aus Metall vorgesehen. Um eine einfach zu fertigende und dennoch stabile Ausführung zu erhalten, ist der innere Teil durch eine rohrförmige Hülse (7) gebildet, von welcher der äußere rohrförmige Mantel (1) beabstandet und mittels mehrerer vorzugsweise von Stirnseite zu Stirnseite reichende Verstärkungsrippen (4) verbunden ist. Auch verläuft durch zumindest einige der durch Hülse (7), Mantel (1) und Verstärkungsrippen (4) gebildeten Längsöffnungen eine normal auf die Längsachse des Isolators angeordnete Trennwand (9). Hülse (7), Mantel (1), Verstärkungsrippen (4) und alle Trennwände (9) sind einstückig als Spritzgussteil ausgeführt.

Description

Spritzgußisolator
Die Erfindung betrifft einen Isolator, mit einem im wesentlichen zylindrischen und vorzugsweise mit Isolierrippen versehenen Isolierkörper aus Spritzgussmaterial, der aus einem inneren Teil und einem umgebenden Mantel besteht, wobei an den Stirnseiten des inneren Teils jeweils ein Gewindeeinsatz aus Metall vorgesehen ist.
Isolatoren werden in der Mittelspannungstechnik zur isolierten Leitungsführung in Schaltfeldern und in Schaltzellen eingesetzt. Seit Jahrzehnten haben sich dabei Bauteile aus Epoxy-Material, aus Porzellan, Glas oder als Composite Isolator bestehend aus einem Glasfaserkern, der mit Silikon oder Elastomeren umhüllt ist, bewährt.
In der Innenraumanwendung werden bevorzugt duroplaste Epoxyisolatoren eingesetzt, die im Gießverfahren hergestellt werden. Dazu wird eine Mischung aus Bisphenol A/F Epoxyharz mit Anhydridhärtern, Füllstoffen - bevorzugt Quarzmehl und allenfalls weiteren Additiven in eine Form vergossen.
Diese Standardbauteile werden bevorzugt im ADG-Prozess (Automatisches Druckgelieren) hergestellt. Die Gießmasse wird unter Druckbeaufschlagung in die Form geleitet, wo die Gießmasse geliert. Danach wird der Teil aus der Form entnommen und anschließend (bei den meisten Gießharzsystemen) in einem Ofen ausgehärtet. Trotz automatisierten Herstellungsschritten sind weiterhin manuelle, kostenintensive Arbeitsschritte bis zur Fertigstellung des Bauteils erforderlich.
Die DE 7802360 Ul beschreibt einen Innenraum-Stützisolator, der aus Poypropylen im Spritzgußverfahren hergestellt wird. Eine gespritzte Außenkonusdurchführung zeigt der Isolator gemäß der DE 10 2005 059754, welcher über einen konischen Kunststoffmantel und einen zylindrischen Kunststoff-Innenmantel verfügt, welche durch axial verlaufende Versteifungen verbunden sind. Eine isolierende Trennebene normal zur Achse ist nicht vorhanden, so dass nur geringe Torsionsmomente aufgrund der oberen und unteren Verschraubung aufgenommen werden können. Die WO03/107360 beschreibt einen Compositeisolator mit einem massiven Kern, der von einem spritzgegossenen Fertigteil umschlossen ist. Durch den Massivteil sind keine Materialersparnisse möglich, Weiters können an den durchgehenden Zylindermantel-Grenzflächen zwischen Innenteil und äußerem Isolierteil Grenzflächen Entladungen bis zum Durchschlag auftreten. Schließlich zeigt US 6031186 einen Isolator , der aus zusammengespritztem Innen- und Außenkörper besteht. Auch hier ermöglicht der Massivteil keine Gewichtsreduktion, wie in der hier vorgeschlagenen Lösung. Weiters kann die Ausführung mit massivem , gespritztem Kunststoff kern nur für sehr kleine Durchmesser ausgeführt werden, da die Fließwege von spritzbaren Kunststoffmassen bei Schichtstärken größer als etwa 6 mm sehr begrenzt und mit der Ausbildung von Inhomogenitäten und Lunkern begleitet sind, welche die elektrische Belastbarkeit des Formteils extrem reduzieren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher eine Konstruktionsart für Isolatoren, um diese stabiler und dennoch einfacher und wirtschaftlicher herstellen zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Isolator wie eingangs beschrieben gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass der innere Teil durch eine rohrförmige Hülse gebildet ist, von welcher der äußere rohrförmige Mantel beabstandet und mittels mehrerer vorzugsweise von Stirnseite zu Stirnseite reichende Verstärkungsrippen verbunden ist, wobei durch zumindest einige der durch Hülse, Mantel und Verstärkungsrippen gebildeten Längsöffnungen eine normal auf die Längsachse des Isolators angeordnete Trennwand verläuft, vorzugsweise in halber Höhe - jedenfalls im Inneren - des Isolators, und wobei Hülse, Mantel, Verstärkungsrippen und alle Trennwände einstückig als Spritzgussteil ausgeführt sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Merkmale der nachgeordneten Unteransprüche gekennzeichnet.
In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.
Dabei zeigt die Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen herkömmlichen gegossenen Isolator, Fig. 2a ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Isolator, Fig. 2b zeigt einen Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 2c, Fig. 2c ist eine Ansicht von unten in Bezug auf die Fig. 2a bzw. 2b, Fig. 2d ist eine Ansicht von oben in Bezug auf die Fig. 2a bzw. 2b, Fig. 3 zeigt eine weitere Schnittansicht durch den erfindungsgemäßen Isolator der Fig. 2a bis 2d, Fig. 4 zeigt links eine Ansicht und rechts einen Längsschnitt durch eine für einen erfindungsgemäßen Isolator verwendeten Buchse auf einem Werkzeugkern, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform für eine einzusetzende Buchse, Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch eine im erfindungsgemäßen Isolator einzusetzende Buchse, Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer im erfindungsgemäßen Isolator einzusetzende Buchse, Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer im erfindungsgemäßen Isolator einzusetzende Buchse, Fig. 9 ist ein Querschnitt durch ein Ende einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Isolators, und Fig. 10 zeigt einen Längsschnitt durch noch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Isolators.
Bei einer Ausführung nach einer der Ausführungsformen der Erfindung können zur Herstellung der Isolatoren Thermo- oder Duroplaste eingesetzt werden, welche mittels Spritzguss bzw. mit Hilfe eines Extruders kurze Taktzeiten ermöglichen. Dabei kann die Taktzeit gegenüber dem Epoxy-ADG-Verfahren mit etwa 10 Minuten Formbelegungszeit (plus gegebenenfalls erforderliche Nachhärtezeit) auf etwa 2 Minuten gesamte Zykluszeit reduziert werden. Die Herstellung eines Isolators im Spritzgussverfahren erfordert jedoch eine grundsätzlich andere Konstruktion des Bauteils im Vergleich zu einem Bauteil wie jenem der Fig. 1, das im Gießverfahren hergestellt wird. Das Gießharzbauteil wird dem Stand der Technik entsprechend als massiv gegossenes Bauteil mit nahezu beliebigen Dimensionen ausgeführt, wobei die Befestigungshülsen oder sonstige Inserts im ADG-Prozess vom Gießharz umhüllt werden.
Beim Spritzgussverfahren müssen wegen der beschränkten Fließfähigkeit - insbesondere der Thermoplaste - dünne (maximal etwa 6mm starke) und vor allem ähnlich starke Wandstärken realisiert werden. Ein Isolator hergestellt mittels Spritzgussverfahren kann also nicht in einer massiven Zylinderform ausgeführt werden. Wegen der im Vergleich zu Duroplasten höheren Materialkosten von spritzbaren thermo- oder duroplasten Formmassen wird man ebenso bemüht sein, kleinstmögliche Wandstärken zu realisieren. Somit ließen sich die Vorteile geringer Taktzeiten mit möglichst geringem Materialeinsatz kombinieren. Es wird ein Isolator vorgeschlagen, der mittels Spritzgussverfahren hergestellt - trotz höherer spezifischer Materialkosten gegenüber gefülltem Epoxygießharzmassen - kostengünstiger hergestellt werden kann, und der gleichzeitig die bestehenden mechanischen und elektrischen Anforderungen erfüllt.
Der erfindungsgemäße Isolator wird zweckmäßigerweise mit Verrippungen bzw. Streben ausgeführt, um die mechanische Festigkeit zu gewährleisten. Die nach Baureihen genormten Isolatoren müssen definierten Umbruchkräften standhalten. Bei der Umbruchskraftprüfung wird der Isolator am Boden (bzw. an der Zylinderbasis) mit einer Grundplatte der Prüfeinrichtung verschraubt, während am anderen Ende des Isolators eine definierte Prüflast senkrecht zur Zylinderachse aufgebracht wird. Dieser Prüfkraft bzw. diesem Prüfmoment muss der Isolator mindestens standhalten.
Andererseits muss der Isolator bei vorgegebener Bauhöhe eine ausreichende Kriechstrecke zwischen den Befestigungspunkten aufweisen: dazu wird der Isolator an der Außenseite mit mehreren Isolierrippen größeren Außendurchmessers als der äußere Manteldurchmesser, die senkrecht zur Achse liegen, versehen. Höhe, Außendurchmesser, Kriechweg und Betriebsspannung sind in den Normen spezifiziert. Ein spritzgegossener Isolator aus Gießharz muss diese Spezifikation ebenso erfüllen, wie ein gegossener Isolator, um die Kompatibilität zu gewährleisten.
Nachfolgend wird eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Isolators, der mittels Spritzgussverfahren hergestellt werden kann, unter Bezug auf die Figuren 2a bis 2d und 3 beschrieben. Die in einer Zylinderachse A-A angeordneten, an der obe- ren und der unteren Zylinderbasisfläche befindlichen metallenen Gewindebuchsen 2 bzw. Gewindehülsen 3 sind solcherart von spritzgießbarem isolierendem thermo- oder duroplasten plastischen Material umspritzt, dass sie von einer annähernd zylindrischen, isolierenden Hülse 7 isolierenden Materials umfasst werden, die von oberer zu unterer Basisfläche durchgehend verläuft, wobei die geschlossene Gewindebuchse 2 an ihrem innenseitigen Ende mit thermoplastischen Material vollständig umhüllt ist, während die zweite, innenseitig offene Gewindehülse 3 nur an ihren äußeren Rändern und dem kreisabschnittsförmigen Bodenbereich von Isoliermaterial umschlossen ist. An diese Hülse 3 schließen außenseitig mehrere radial angeordnete, in Achsenrichtung des Isolators verlaufende Verstärkungsrippen 4 und eine vorzugsweise in halber Höhe normal zur Achse angeordnete Trennwand 9 an, welche sich in den äußeren Zylindermantel 1 fortsetzen, der mit mehreren untereinander angeordneten radialen Isolierrippen 5 versehen ist.
Damit ist eine hinreichende Krafteinleitung durch die metallenen Buchsen 2, 3 gewährleistet, ebenso wie Steifigkeit und Festigkeit durch die in Achsrichtung verlaufenden Rippen 4 gewährleistet ist. Die Isolation zwischen den elektrischen Potentialen der durch den Isolator getrennten Bauteile wird durch die axial durchgehende isolierende Hülse 7 gewährleistet, und durch die vollständige Umhüllung des geschlossenen Eingußteils 2 und durch die normal zur Achse angeordnete 360 Grad umlaufende Trennwand 9, die vorzugsweise in halber Zylinderhöhe - jedenfalls im Inneren des Isolators - angeordnet ist. Weiters wird die Durchschlagsfestigkeit durch die Luftstrecke des Volumens 8 vergrößert, welche zwischen den innersten Umhüllungen der Eingussteile 2, 3 gegeben ist, d.h. durch die Umhüllung des zylinderabschnittförmigen Endes der offenen Hülse 3 und Umhüllung des geschlossenen Ge- windeinserts 2.
Um einen hinreichenden Kriechweg zu realisieren, setzen sich die Verstärkungsrippen 5 in einen äußeren Mantel fort, der mit mehreren Rippenversteifungen entlang seiner Höhe versehen ist. Da diese Variante des Isolators zwischen den Elektroden einen luftgefüllten Hohlraum aufweist, sollte der Luftraum nicht dicht verschlossen sein. Dies würde sich negativ im elektrischen Teilentladungsverhalten auswirken. Das Gewinde der Gewindehülse 3 ist aber nicht gasdicht, so dass keine erhöhte Belastung auftritt. Bei erhöhten Anforderungen könnte gegebenenfalls ein kleiner Luftkanal zwischen Hohlraum und Atmosphäre, beispielsweise durch eine Nutfräsung in der Gewindebuchse 2 vorgesehen werden.
Im Vergleich zum gegossenen Isolator der Fig. 1 weist der erfindungsgemäße Isolator nach Figur 2a bis 2d keine geschlossenen Basisflächen auf, was aber bei Innenraumanwen- dung keinesfalls seine Funktion beeinträchtigt und dabei noch Gewicht spart. Für Außenanwendungen könnten, wie in Fig. 9 dargestellt ist, ein- oder beidseitig vorzugsweise ebenfalls thermo- oder duroplaste Deckelplatten 14 vorgesehen werden, die mit dem Isolator verklebt oder in diesen eingepresst werden. Die Rippen und Teile des Außenzylinders 1 müssen gegebenenfalls entsprechend ausgespart werden, um eine bündige Auflage zu ermöglichen. Umgekehrt können die Buchsen 2, 3 auch um die Plattenstärke der Deckelplatten 14 hervorstehend ausgeführt werden.
Will man die elektrische Festigkeit des Isolators in dieser Ausführung weiter erhöhen, kann man den Volumensabschnitt 8 des hohlen Zylinders 7 zwischen den metallischen Montageteilen 2, 3 ganz oder teilweise durch die offene Gewindebuchse 3 mit Isoliermaterial auffüllen. Dazu kann beispielsweise Silikon einspritzt werden, vorzugsweise wird jedoch ein kalt- oder heißhärtender Epoxy- oder Poyurethanverguß vorgenommen. Andererseits ist es auch möglich ein separates zylindrisches Isolierstück durch die offene Buchse 3 in den Hohl- zylinder 7 des bereits gespritzten Isolators einzupressen, da der Hohlzylinderinnendurchmes- ser bedingt durch den Werkzeugkern 8a - siehe dazu Fig. 4 - im Bereich innerhalb der Büchsen 2, 3 kleiner sein muss als das Gewinde der offenen Buchse 3. Dieser Formkern 8a welcher zur Herstellung des Isolators benötigt wird, wird durch die Gewindehülse 3 geschoben und bewirkt im fertigen Teil den zylindrischen Hohlraum 8 zwischen den Elektroden bzw. Gewindeelementen 2 und 3 und sorgt somit für gleichmäßige Wandstärken der Isolierhülse 7, welche die zentrischen Inserts 2, 3 umfasst.
Die offene Buchse 3 kann nach Einpressen des Isolierstückes 10 auch mit einer metallischen Scheibe 11„elektrisch" verschlossen werden, sodass sich an den Gewindekanten keine Feldstärkespitzen ausbilden können (siehe dazu Figur 5). Dementsprechend ist die Buchse 3 an ihrer Innenseite mit einer Presspassbohrung auszuführen. Alternativ kann die Metallscheibe - ihrerseits mit dem Isolierstück 10 bereits zuvor verklebt, verpresst oder umspritzt - vom entsprechend gestalteten und nun kürzeren Formkern 8a aufgenommen und nachfolgend eingepresst werden. Als Material können Duro- oder Thermoplast, gegossenes, gespritztes, oder zugeschnittenes Stangenmaterial aber auch pulltrudiertes glasfaserverstärktes Material eingesetzt werden.
Eine noch stabilere Lösung ist in Figur 5 dargestellt. Der Formenkern 8a für den Hohl- zylinder 7 ist mit einer Aufnahme für einen separaten Zylinder 10 isolierenden Materials ausgeführt, sodass dieser auf den Kern vormontierte Isolierzylinder 10 seinerseits beim eigentlichen Herstellungsvorgang ebenso umspritzt wird. Natürlich kann auch der Isolierzylinder 10 mit einer metallischen Verschlussscheibe 11 vorverbunden sein. Damit wird die elektrische Durchschlagsfestigkeit bei ansonsten unveränderter Ausführung des Isolators im Bereich des zylindrischen Hohlzylinders 7 gegenüber den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen noch gesteigert. Zur Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit durch Verbesserung der Isolation zwischen den Metalleinsätzen bzw. Gewindebüchsen 2, 3 wird erfindungsgemäß eine weitere vorteilhafte Variante vorgeschlagen, um den Luftraum bzw. den Hohlraum zwischen den Gewindebuchsen zu vermeiden. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, wird eine am Ende abgesetzte , verschlossene Gewindebüchse 12 verwendet. Um gleichmäßige Wandstärken der Isolierhülse 7 zu gewährleisten und das Volumen 8 zwischen oberen und unterem Gewindeeinsatz mit isolierendem Material auszufüllen, sitzt auf der Gewindehülse 12 formschlüssig ein zylindrisches Stück Isoliermaterial 10a auf, sodass ein Isolierzylinder vom Volumen 8 geschaffen wird. Der Isolierzylinder 10a kann durch teilweises Umspritzen der Gewindehülse in einem separaten, vorgelagerten Herstellungsprozeß gefertigt werden. Alternativ dazu kann der Isolierzylinder 10a auch auf die Buchse 12 aufgepresst werden, welche an ihrem unteren Ende vorzugsweise gerundet ausgeführt ist, um Feldstärkeüberhöhungen zu vermeiden.
Als weitere vorteilhafte Lösung zur Herstellung des mittigen, zu umspritzenden Isolierzylinders 10b wird - wie in Figur 7 dargestellt ist -die unten verschlossene Gewindebüchse 13 nun auch teilweise oder ganz längs ihres zylindrischen Mantels umspritzt. Dies erhöht die mechanische Festigkeit, sodass der Isolierzylinder 10b auch bei höchsten Spritzdrücken seine axiale Position beibehält. Das zylindrische Stück Isoliermaterial 10b kann aber auch auf die verschlossene Buchse aufgesteckt oder aufgepresst werden, sodass der Mantel der Buchse 13 teilweise oder ganz vom Isolierzylinder 10b umfasst wird. Beim Spritzvorgang des Isolators wird die obere Büchse 2 und die untere Buchse 13 mit dem aufgepressten bzw. angespritzten Isolierzylinder 10b in der Form fixiert und danach der eigentliche Spritzgußvorgang durchgeführt. Durch die zumindest abschnittsweise zweifach umspritzte Buchse 13 und die damit höhere Isolationsdicke kann die Durchschlagsfestigkeit weiter gesteigert werden.
Der Spritzgußvorgang des erfindungsgemäßen Isolators wird bei den Varianten mit ausgefülltem Volumen 8 vorzugsweise durch eine wie in Fig. 8 beispielhaft dargestellte obere Buchse 14 vorgenommen, welche zu diesem Zweck mit einer Bohrung ausgeführt ist. Die Ränder der Bohrung sind vorzugsweise gerundet, um Feldstärkeüberhöhungen zu vermeiden.
Zur Vermeidung von Kriechströmen können an den oberen oder/und unteren Basisflächen des Isolators die in Fig. 9 beispielhaft dargestellten Deckelscheiben 14 durch Klebung oder Verpressung angebracht werden. Die Enden des Mantels 1 des Isolators sind entsprechend auszuführen, sodass beispielsweise durch Senkung der Mantelflächen diese Scheiben 14 stabil mit dem Isolator fixiert sind. Weiters sind gegebenenfalls die metallischen Buchsen 2, 3, 12, 13, 14 beim Spritzvorgang um die Deckelstärke hervorstehend zu positionieren. Natürlich wäre es wünschenswert den Hohlraum 8 im Spritzgußvorgang komplett und in ei- nem Arbeitsschritt auszufüllen. Dies ist aber wegen der unterschiedlichen Wandstärken und der damit verbundenen Beeinträchtigung der Fließwege nicht möglich.
Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit kann eine weitere, in Fig. 10 dargestellte Aus- führungsform des Isolators auch mit mehreren, allenfalls koaxialen, rotationssymmetrischen Verstärkungszylindern 15 ausgeführt sein, welche durch die in Achsrichtung verlaufenden Verstärkungsrippen und einer vorzugsweise in halber Höhe normal zur Achse angeordneten Trennwand mit dem Innenisolierzylinder (oder Hohlzylinder) und der Mantelfläche des Isolators verbunden sind.
Der Innendurchmesser der Isolierhülse 7 kann natürlich auch gestuft, und/ oder konisch ausgeführt werden, ebenso können die radial in Achsenebene verlaufenden Versteifungsrippen oberhalb und unterhalb der horizontalen Kriechwegbarriere gegeneinander versetzt angeordnet sein.
Natürlich kann der Isolator auch mit mehreren zusätzlichen Metalleinsätzen 6 an einer oder beiden Basisflächen hergestellt werden, wofür eine beispielhafte Ausführungsform bereit in den Fig. 2b bis 2d dargestellt ist. Dabei muss auf entsprechende Abstützung zwischen innerer isolierender Hülse 7 und äußerem Mantel 1 geachtet werden, da in diesem Bereich die Verstärkungsrippen 4 entfallen. Vorzugsweise werden die auf einer Basisfläche befindlichen Buchsen 6 mit einem leitendem Element, beispielsweise mit einem Drahtbügel, elektrisch miteinander verbunden.
Selbstverständlich können nach diesen Vorschlägen auch andere Isolationselemente als Isolatoren, beispielsweise auch Durchführungen, hergestellt werden. Der Leiter einer Durchführung ist dann im Inneren der Hülse (7) angeordnet. Solange spritzgießfähiges Material eingesetzt wird, können auch Elastomere als Basismaterial für die Herstellung verwendet werden. Unter Verwendung von UV-beständigem - idealerweise hydrophobem - Spritzgußmaterial können diese Isolationselemente auch für Freiluftanwendungen eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Isolator, mit einem im wesentlichen zylindrischen und vorzugsweise mit Isolierrippen versehenen Isolierkörper aus Spritzgussmaterial, der aus einem inneren Teil und einem umgebenden Mantel besteht, wobei an den Stirnseiten des inneren Teils jeweils ein Gewindeeinsatz aus Metall vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Teil durch eine rohrförmige Hülse (7) gebildet ist, von welcher der äußere rohrförmige Mantel (1) beabstandet und mittels mehrerer vorzugsweise von Stirnseite zu Stirnseite reichende Verstärkungsrippen (4) verbunden ist, wobei durch zumindest einige der durch Hülse (7), Mantel (1) und Verstärkungsrippen (4) gebildeten Längsöffnungen eine normal auf die Längsachse des Isolators angeordnete Trennwand (9) verläuft, vorzugsweise in halber Höhe des Isolators, und wobei Hülse (7), Mantel (1), Verstärkungsrippen (4) und alle Trennwände (9) einstückig als Spritzgussteil ausgeführt sind.
2. Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Endbereich der rohr- förmigen Hülse (7) eine Trennwand derart vorgesehen ist, dass der an diesem Ende eingesetzte Gewindeeinsatz (2, 2a) vollständig von Isoliermaterial umschlossen ist, wobei dieser Gewindeeinsatz vorzugsweise durch eine zur Innenseite des Isolators hin geschlossene Gewindebuchse (2) gebildet ist.
3. Isolator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Endbereich der rohrförmigen Hülse (7) eine auch zur Innenseite des Isolators hin offene Gewindehülse (3) eingesetzt ist, welche durch das Isoliermaterial der Hülse (7) nur im Bereich ihrer äußeren Mantelfläche und des kreisringförmigen Bodens umschlossen ist.
4. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Endbereich der rohrförmigen Hülse (7) zumindest ein Gewindeeinsatz (6) in einem verbreiterten Endbereich einer Verstärkungsrippe (4) vorgesehen ist, vorzugsweise außerhalb der Achse des Isolators.
5. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Innenraum (8) der Hülse (7) zwischen dem innenliegenden offenen Ende einer Gewindehülse (3) und der gegenüberliegenden Trennwand im Inneren der Hülse (7) mit einer Vergußmasse, beispielsweise kalthärtendem Epoxy oder Polyurethan, Silikon oder heißhärtendem Vergußmaterial, ausgefüllt ist.
6. Isolator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das innenliegenden Ende der Gewindehülse (3) durch eine leitfähige, vorzugsweise metallische Scheibe (11) verschlossen ist, wobei die Scheibe (11) vorzugsweise eingepresst ist.
7. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgefertigtes Isolierstück (10, 10a, 10b), vorzugsweise aus einem faserverstärktem Thermo- oder Duroplast, in den Innenraum (8) der Hülse (7) zwischen dem innenliegenden offenen Ende einer Gewindehülse (3) und der gegenüberliegenden Trennwand eingepresst ist.
8. Isolator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierstück (10) mit einer leitfähigen, vorzugsweise metallischen Scheibe (11) ausgestattet ist und derart eingesetzt ist, dass die Scheibe (11) mit der Gewindehülse (3) durch Presspassung leitfähig verbunden ist.
9. Isolator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Endbereich der rohrförmigen Hülse (7) ein Gewindeeinsatz, vorzugsweise eine zur Innenseite des Isolators hin geschlossene Gewindebuchse (12), mit einem angespritzten Isolierstück (10a) eingesetzt ist, welches Isolierstück (10a) den zentralen Innenraum (8) der Hülse (7) bis hin zur gegenüberliegenden Trennwand komplett ausfüllt.
10. Isolator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierstück (10a) durch Spritzguss oder Pressen mit der unteren Buchse (12) an deren Ende verbunden ist, wobei die metallene Buchse (12) zum Formschluss mit Nuten, Randrierungen oder Verjüngungen ausgestattet ist.
11. Isolator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierstück (10b) auch Teile des Mantels der Gewindebuchse (13) überragt, dass also die Umspritzung bzw. Pressverbindung auch die Mantelflächen der Gewindebuchse (13) ganz oder teilweise umfasst.
12. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der inneren Hülse (7) und dem äußeren Mantel (1) zumindest ein weiterer, im wesentlichen zylindrischer Mantel (15) vorgesehen ist und vorzugsweise durchgehend zwischen den beiden Stirnseiten bzw. zumindest bis zur Unterkante der Gewindeeinsätze (2, 3, 12, 13) verläuft, wobei zwischen den jeweils benachbarten Elementen mehrere radial orientierte Verstärkungsrippen (4) und in jeder Längsöffnung zumindest eine vorzugsweise in halber Höhe angeordnete Trennwand (9) vorgesehen ist.
13. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzvorgang durch eine obere, offene Gewindebuchse (2a) erfolgt, wobei deren entsprechenden Bohrung vorzugsweise gerundet in die innenseitige Basisfläche übergeht.
14. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Stirnseiten durch eine Deckelscheibe (14) verschlossen ist, welche Deckelscheibe (14) mit dem Isolator vorzugsweise verpresst oder verklebt ist, wobei der zuvor gespritzte Isolator mit entsprechenden Senkungen bzw. Passungen an den Stirnfläche zur Aufnahme der Deckelscheibe (14) ausgeführt ist.
15. Isolator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Montageteile (2, 3, 12, 13) um die Höhe der Deckelscheibe (14) aus dem Isolatorkörper hervorragen.
16. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial mit Glas- oder Aramidfasern, allenfalls alternativ mit mineralischen Füllstoffen oder Flammhemmern, verstärkt ist oder UV-Blocker und Additive zur Hydrophobierung des Isolierkörpers enthalten kann.
17. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die auf ein und derselben Stirnfläche befindlichen Gewindeeinsätze (2, 2a, 6) durch Potentialausgleichselemente, etwa Drahtbügel, elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
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