Beschreibung

Spritzgussgeformte Außenkonusdurchführung

Die Erfindung betrifft eine Durchführung für die Energieverteilung und -übertragung mit einem Isolierkörper, in den zumindest teilweise ein Hochspannungskontaktbolzen eingebettet ist, und einem mit dem Isolierkörper verbundenen Flansch zum Befestigen der Durchführung in einer Durchgangsöffnung einer Behälterwand auf Erdpotenzial.

Die Erfindung betrifft ferner einen gasdichten Behälter zur Aufnahme elektrischer Bauteile aus dem Bereich der Energie ^¬ verteilung und -übertragung mit einer solchen Durchführung.

Eine solche Durchführung und ein solcher Behälter sind aus der DE 93 00 777.9 bereits bekannt. Die dort offenbarte Durchführung weist einen massiven Isolierkörper aus Gießharz auf, in dem ein Hochspannungskontaktbolzen eingebettet ist. Der Isolierkörper ist mit einem Flansch verbunden, der in einer Draufsicht kreisförmig ausgebildet ist. Die Durchführung ist zur Montage in einer Durchgangsöffnung eines Gehäuses einer Mittelspannungsschaltanlage vorgesehen, wobei der Flansch einen im Vergleich zum Durchmesser der Durchgangsöffnung grö- ßeren Durchmesser aufweist, so dass dieser auf einfache Art und Weise an der Gehäusewand befestigt werden kann. Vom Flansch erstrecken sich zwei konusförmige Abschnitte des Iso ^¬ lierkörpers in eine Vorwärtsrichtung sowie in eine Rückwärts ^¬ richtung. Zur Spannungsprüfung ist eine ebenfalls in dem Iso- lierkörper eingebettete Koppelelektrode sowie ein Stecker ^¬ stift vorgesehen, der leitend mit der Koppelelektrode verbun ^¬ den ist.

Die DE 101 64 563 Cl beschreibt eine Durchführung mit einem Halteabschnitt und einem Flanschabschnitt, wobei der Halteab ^¬ schnitt zur Aufnahme eines Kontaktbolzens und der Flanschab ^¬ schnitt zur Befestigung an einer Gehäusewandung auf Erdpoten- zial eingerichtet sind. Dabei ist der Halteabschnitt ledig ^¬ lich durch einen U-förmigen Faltungsabschnitt mit dem Flanschabschnitt verbunden. Im Betrieb kommt es zwischen dem Hochspannungskontaktbolzen und der Gehäusewand auf Erdpotenzial zu Kriechströmen. Da ein Kontakt zwischen Faltungsab- schnitt und Kontaktbolzen vermieden ist, ist der Kriechstrom gezwungen über den U-förmigen Faltungsabschnitt zu fließen. Durch die U-förmige Ausgestaltung ist eine Vergrößerung des Kriechweges erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Durchführung und einen Behälter der eingangs genannten Art bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar ist und gleichzeitig die notwendige Spannungsfestigkeit bereitstellt .

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Isolierkörper einen durch Spritzgussformung flächig an dem Hochspannungskontaktbolzen anliegenden Innenwandbereich und einen mit dem Flansch verbundenen Außenwandbereich aufweist, der über einen Verbindungsabschnitt mit dem Innenwandbereich verbunden ist, wobei sich der Außenwandbereich von dem Flanschabschnitt zum Verbindungsabschnitt in einer Vorwärtsrichtung und wobei sich der Innenwandbereich vom Verbindungsabschnitt zum Flansch in einer Rückwärtsrichtung erstreckt, so dass ein von dem Innenwandbereich, dem Außenwandbereich und dem Verbin- dungsabschnitt begrenzter Hohlraum ausgebildet ist, der zum Flansch hin einseitig geöffnet ist.

Erfindungsgemäß ist der Hochspannungskontaktbolzen nicht mehr in einem massiven gegossenen Isolierkörper beispielsweise aus

Gießharz eingebettet. Vielmehr ist es im Rahmen der Erfindung möglich, den Isolierkörper im Spritzgussverfahren an dem Hochspannungskontaktbolzen auszubilden. Dazu wird der Hochspannungskontaktbolzen in einen zweckmäßigen Formkern gelegt. Anschließend wird der Isolierstoff unter hohen Drücken in den Formkern eingespritzt. Nach dem Erkalten des Isolierstoffes unter Ausbildung des Isolierkörpers wird der Formkern in der besagten Rückwärtsrichtung entfernt. Die Absteuerung des e- lektrischen Feldes zwischen dem Flanschabschnitt, der im Be- trieb an einem auf Erdpotenzial liegenden Gehäuse befestigt ist und dem Hochspannungskontaktbolzen, der mit einem Hochspannungspotenzial beaufschlagbar ist, erfolgt im Rahmen der Erfindung nicht mehr allein in einem Festkörper. Vielmehr ist nunmehr neben dem Isolierkörper ein mit einem gasförmigen I- soliermedium befüllter Hohlraum zur Isolierung bereitgestellt. Das in dem Hohlraum vorgesehene Isoliergas ist von der jeweiligen Art der Anwendung der erfindungsgemäßen Durchführung abhängig.

Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gas ^¬ dicht an einer Gehäusewandung einer gasisolierten Schaltanlage angeordnet, wobei der Hohlraum mit einem mit Schutzgas be ^¬ füllten Gasraum der Schaltanlage kommuniziert. Mit anderen Worten ist der Hohlraum ebenfalls mit Isoliergas befüllt. Bei dem Isoliergas handelt es sich beispielsweise um Schwefelhe- xafluorid. Es können jedoch auch andere Isoliergase zum Ein ^¬ satz gelangen.

Vorteilhafterweise weist der Innenwandbereich eine in Rück- wärtsrichtung abnehmende Dicke auf. Die sich zum Flansch hin verringernde Wanddicke des Innenwandbereichs erleichtert ein Herausziehen eines Formkerns aus dem Isolierkörper, wenn dieser im Anschluss an das Spritzgießen aus dem Isolierkörper entfernt wird.

Vorteilhafterweise sind Verstärkungsrippen zwischen dem Innenwandbereich und dem Außenwandbereich vorgesehen. Die Verstärkungsrippen erhöhen die mechanische Festigkeit der Durchführung .

In einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung weisen die Verstärkungsrippen eine in Rückwärtsrichtung abnehmende Dicke auf. Wie bereits im Zusammenhang mit dem Innenwandbe ^¬ reich beschrieben, ist es zum sicheren Entfernen des Form- Werkzeuges nach dem Spritzgussverfahren erforderlich, dass auch die Verstärkungsrippen eine abnehmende Wanddicke in der Richtung aufweisen, in der das Formwerkzeug aus dem Isolierkörper entfernt wird.

Zweckmäßigerweise ist der Isolierkörper aus einem verstärkten Thermoplast im Spritzgussverfahren gefertigt. Thermoplasten haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Jedoch können auch andere Kunststoffe, wie beispielsweise Duroplasten, im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden.

Die Verstärkungsrippen erstrecken sich beispielsweise über die gesamte Länge zwischen des Isolierkörpers zwischen dem Außenwandbereich und dem Innenwandbereich. Selbstverständlich sind die Verstärkungsrippen vorteilhafterweise einstückig mit dem Außenwandbereich und dem Innenwandbereich ausgebildet und zweckmäßigerweise gleichmäßig um den Umfang des Innenwandbe ^¬ reichs verteilt, wobei sie sich radial vom Innenwandbereich zum Außenwandbereich hin erstrecken.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nimmt der radiale Abstand zwischen dem Innenwandbereich und dem Außenwandbereich in Vorwärtsrichtung ab, wobei eine konusförmige Außenkontur bereitgestellt ist.

Zweckmäßigerweise verfügt der Außenwandbereich über einen E- lektrodenabschnitt mit konstanter Dicke und zylinderförmiger Außenkontur .

Ein solcher Elektrodenabschnitt wird von einer Vielzahl von Normen gefordert. Insbesondere ist zweckmäßig, wenn der E- lektrodenabschnitt wenigstens eine Koppelelektrode aufweist. Die Koppelelektrode dient zur Absteuerung des elektrischen Feldes und zum kapazitiven Erfassen der Hochspannung, mit der der Hochspannungskontaktbolzen beaufschlagt ist. Hierzu ist die Koppelelektrode zweckmäßigerweise mit einem Steckerstift zum Anschluss eines Messgerätes und eines Unterkondensators verbunden .

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist jede Koppelelektrode in einer vorgeformten Elektrodentasche angeordnet, die in dem Elektrodenabschnitt ausgebildet ist. Durch die zylinder ^¬ förmige Ausgestaltung ist die Elektrodentasche in einer Quer ^¬ schnittsansicht kreisförmig ausgestaltet. Dies hat eine eben- falls kreisförmige Ausgestaltung der Koppelelektrode zu Fol ^¬ ge, wobei der Hochspannungskontaktbolzen sich mittig durch die in einer Drauf sieht kreisförmige Koppelelektrode er ^¬ streckt. Die Koppelelektrode ist beispielsweise aus einem zweckmäßigen Leitermaterial, wie Aluminium, Stahl oder der- gleichen gefertigt und wird beispielsweise nachträglich in die Elektrodentasche eingesetzt.

Abweichend hiervon besteht wenigstens eine Koppelelektrode aus einem in Mehrkomponentenspritzgussverfahren gefertigten leitenden Polymer. Mit anderen Worten wird zunächst der Isolierkörper an dem Kontaktbolzen ausgebildet. Nach dem Aushärten des Isolierkörpers wird das halbleitende Polymer in die Elektrodentaschen eingespritzt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht der Isolierkörper aus glasfaserverstärktem Polyamid.

Vorteilhafterweise ist der Flansch ein metallischer Flansch, der in dem Isolierkörper eingebettet ist. Der Flansch ist beispielsweise in einer Draufsicht kreisförmig ausgebildet, wobei sein radial innen liegendes Ende in dem Isolierkörper eingebettet ist.

Abweichend hiervon ist der Flansch an den Außenwandbereich angeformt. Die Ausgestaltung des aus Kunststoff gefertigten Flansches entspricht ansonsten derjenigen des metallischen Flansches .

Gemäß einer diesbezüglichen Weiterentwicklung ist an dem Außenbereich ein Elektrodenabschnitt mit zylinderförmiger Außenkontur ausgebildet ist, wobei der Elektrodenabschnitt mit dem Flansch verbunden ist und ein Außengewinde und einen Dichtungsabschnitt aufweist. Eine solche Durchführung wird in ein Innengewinde, das an dem Gehäuse beispielsweise einer

Schaltanlage ausgebildet ist, eingeschraubt. Beim Einschrau ^¬ ben werden Gehäuseteile auf den Dichtungsabschnitt, der bei ^¬ spielsweise ein einfacher O-Ring ist gedrückt, bis eine aus ^¬ reichend hohe Gasdichtigkeit zwischen der Durchführung und dem Gehäuse bereitgestellt ist.

Ausgehend von dem eingangs genannten gasdichten Behälter löst die Erfindung die Aufgabe durch einen gasdichten Behälter mit einer Durchgangsöffnung, in der eine erfindungsgemäße Durch- führung gasdicht befestigt ist, wobei der Hohlraum mit einem Innenvolumen des gasdichten Behälters kommuniziert und sowohl der gasdichte Behälter als auch der Hohlraum mit einem Schutzgas befüllt sind. Wie bereits erwähnt, stellt das Schutzgas der Behälters, das zweite Isoliermedium der Durch-

führung dar und ist für die dielektrischen Eigenschaften der Durchführung von zentraler Bedeutung.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin- düng sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Durchführung in einer quer geschnittenen Ansicht,

Figur 2 die Durchführung gemäß Figur 1 von unten in der in Figur 1 mit x gekennzeichneten Vorwärtsrichtung,

Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Figur 4 noch ein anderes Ausführungsbeispiel der er ^¬ findungsgemäßen Durchführung zeigen.

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Durchführung 1 in einer quer geschnittenen Ansicht. Die Durchführung 1 umfasst einen Hochspannungskontaktbolzen 2 sowie einen Isolierkörper 3, der einen Innenwandbereich 4 und einen Außenwandbereich 5 umfasst. Der Innenwandbereich 4 ist über einen Verbindungsabschnitt 6 mit dem Außenwandbereich 5 verbunden. Der Außen- wandbereich 5 erstreckt sich im Wesentlichen von einem

Flansch 7 zum Verbindungsabschnitt 6 in einer Vorwärtsrichtung, die in Figur 1 durch den mit x gekennzeichneten Pfeil verdeutlicht ist. Der Innenwandbereich 4 erstreckt sich von dem Verbindungsabschnitt 6 zum Flanschabschnitt in einer der

Vorwärtsrichtung entgegen gesetzten Rückwärtsrichtung, so dass der Außenwandbereich 5, der Verbindungsabschnitt 6 sowie der Innenwandbereich 4 einen Hohlraum 8 begrenzen, der zum Flansch 7 hin einseitig geöffnet ist.

Für eine verbesserte mechanische Festigkeit weist der Iso ^¬ lierkörper 3 ferner Verstärkungsrippen 9 auf, die sich über die gesamte Länge des Isolierkörpers 3 hinweg zwischen dem Innenwandbereich 4 und dem Außenwandbereich 5 in radialer Richtung erstrecken. Der Hochspannungskontaktbolzen 2 und damit auch der Innenwandbereich 4 sind kreiszylinderförmig ausgebildet, wobei die Verstärkungsrippen 9 umfänglich um den Innenwandbereich 4 gleich verteilt sind.

Der Außenwandbereich 5 umfasst einen in der Nähe des Flansches 7 angeordneten Elektrodenabschnitt 10, der zylinderförmig ausgebildet ist und in dem Elektrodentaschen 11 ausgebildet sind. In den Elektrodentaschen 11 sind Koppelelektroden 12 vorgesehen, die mit einem Steckerstift 13 elektrisch lei- tend verbunden ist, der in eine Steckerbuchse 14 hineinragt. Mittels einer passenden Steckverbindung ist die Koppelelektrode daher mit einem Messgerät verbindbar.

Zur Befestigung von Anschlussleitern, wie Sammelschienen oder dergleichen, ist der Hochspannungskontaktbolzen 2 beidseitig mit Innengewinden 15 versehen.

Figur 2 zeigt die Durchführung gemäß Figur 1 von unten in der in Figur 1 durch den Pfeil angedeuteten x-Richtung. Insbeson- dere ist erkennbar, dass die Verstärkungsrippen 9 bezüglich des Mittelpunktes des Hochspannungskontaktbolzens 2 miteinan ^¬ der jeweils einen Winkel von 90° aufspannen. Ferner weisen auch die Verstärkungsrippen 9 eine in Rückwärtsrichtung abnehmende Dicke auf, so dass - wie bereits im Zusammenhang mit

dem Innenwandbereich 4 erläutert wurde - ein Formkern einfach aus dem Hohlraum 8 nach dem Spritzgießformen entfernt werden kann .

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin ^¬ dungsgemäßen Durchführung. Die Durchführung unterscheidet sich gegenüber der in Figur 1 gezeigten Durchführung lediglich dadurch, dass die Koppelelektrode 12 in einer Elektro ^¬ dentasche 11 angeordnet ist, die zum Hochspannungskontaktbol- zen 2 hin teilweise offen liegt. Auf diese Weise kann die Koppelelektrode 12 besser im Spritzwerkzeug zentriert und lagenbegrenzt werden.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Durchführung, die sich bezüglich der Ausgestaltung des Flansches 7 gegenüber den in Figur 1 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen unterscheidet. Der Flansch 7 ist in dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel an dem Elektrodenab ^¬ schnitt 10 angeformt und besteht somit ebenfalls aus einem faserverstärkten Kunststoff. Insbesondere weist der Elektro ^¬ denabschnitt 10 ein Außengewinde 16 auf, so dass die Durch ^¬ führung 1 in eine Durchgangsöffnung eines Gehäuses mit Innengewinde einschraubbar ist. Zum Abdichten weist der Flansch 7 eine Dichtungsfuge 17 auf, die mit einem Dichtungsmaterial wie beispielsweise einem O-Ring belegbar ist, so dass die notwendige Gasdichtigkeit zwischen der Durchführung und einem Gehäuse bereitgestellt ist.