Verfahren zum Verbinden von Körpern, insbesondere von Hochspannungsgeräten, miteinander. Beim Bau von Hochspannungsgeräten, namentlich elektrischen Leistungsschaltern; sind häufig rohrförmige Isolierteile, insbe sondere solche aus Faserstoff oder aus ke ramischem Werkstoff, mit Flanschen oder Deckeln zu' verbinden. Dabei muss die Ver bindungsstelle gute mechanische Festigkeits eigenschaften besitzen. Vor allem bei Schalt kammern von Leistungsschaltern muss sie höhen Drücken vom Innern der Schaltkammer her gewachsen sein und starke stossweise Be anspruchungen auf Schub in Achsrichtung der Rundkörper aushalten, ohne dass die Ver bindung sich lockert.
Man hat bisher im allgemeinen derartige Rundkörper dadurch miteinander verbunden, dass man den Isolator mit seinen Enden bei spielsweise genau zentrisch in einen Flansch stellte, der den Isolator mit verhältnismässig ,,rossem Spiel umgab und darnach den Zwi schenraum zwischen den beiden Rundkörpern mit einer Kittmasse ausfüllte, Dabei versah man, um einen möglichst guten Halt des Ver bindungsmittels an den zu verbindenden Tei len zu bekommen,
die dem Verbindungsmittel benachbarten Wandungen der Rundkörper mit Vertiefungen. Auf diese Weise lässt sich jedoch nicht ohne*weiteres die erforderliche Festigkeit der Verbindungsstelle erzielen. Um die Festigkeit derartiger Verbindungen noch zu erhöhen; ist man dazu übergegangen, an Stelle von Kitt als Verbindungsmittel eine Metallegierung zu verwenden, mit der die Zwischenräume zwischen den genau zentrisch ineinandergestellten Teilen ausgegossen wur den. Bei diesem Verfahren ist jedoch eine verhältnismässig grosse Menge an flüssigem Metall erforderlich.
Der Isolator wird des halb infolge der starken örtlichen Erhitzung sehr leicht in Mitleidenschaft gezogen. Diese Gefahr wird um so @ grösser, je fester die Verbindung sein soll, da die Metalle mit
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hoher <SEP> Festigkeit <SEP> im <SEP> allgemeinen <SEP> einen <SEP> ver hältnismässig <SEP> hohen <SEP> Schmelzpunkt <SEP> besitzen
<tb> und <SEP> bei <SEP> der <SEP> für <SEP> die <SEP> bekannte <SEP> Verbindungs weise <SEP> erforderlichen <SEP> grossen <SEP> 3Tetallmeiine <SEP> nur
<tb> langsam <SEP> abkühlen. <SEP> Für <SEP> die <SEP> Verwendung <SEP> bei
<tb> Faserstoffisolierkörpern <SEP> ist.
<SEP> eine <SEP> solche <SEP> Ver bindungsweise <SEP> überhaupt <SEP> nicht <SEP> braucliba.r, <SEP> da
<tb> solche <SEP> Stoffe <SEP> beim <SEP> Vergiessen <SEP> in <SEP> der <SEP> bisher
<tb> üblichen <SEP> Art <SEP> mit <SEP> Metall <SEP> von <SEP> hoher <SEP> Festigkeit
<tb> und <SEP> hohem <SEP> Schmelzpunkt <SEP> verkohlen, <SEP> so <SEP> dass
<tb> sieh <SEP> ihre <SEP> Verbindung <SEP> mit <SEP> dem <SEP> erstrarrenden
<tb> 3Zetall <SEP> in <SEP> "efährlichem <SEP> Masse <SEP> lockert.
<tb> Diese <SEP> Nachteile <SEP> lassen <SEP> sich <SEP> gemäss <SEP> dem
<tb> Verfahren <SEP> nach <SEP> der <SEP> Erfinduny <SEP> vermeiden.
<tb> Die <SEP> Erfindung <SEP> besteht <SEP> darin, <SEP> dass <SEP> die <SEP> unter einander <SEP> zu <SEP> verbindenden <SEP> Körper <SEP> an <SEP> Begren zungsflächen,
<SEP> die <SEP> bei <SEP> verbundenen <SEP> Körpern
<tb> einander <SEP> gegenüberliegen <SEP> und <SEP> zweckmässiger weise <SEP> genau <SEP> oder <SEP> mit <SEP> geringem <SEP> Spiel <SEP> aufein andern <SEP> passen, <SEP> mit <SEP> Rillen <SEP> versehen <SEP> werden,
<tb> die <SEP> bei <SEP> verbundenen <SEP> Körpern <SEP> einander <SEP> wenig stens <SEP> zu <SEP> einem <SEP> Kanal <SEP> ergänzen.
<SEP> und <SEP> dass <SEP> die
<tb> so <SEP> ausgebildeten <SEP> Körper <SEP> ineinaudergesteckt
<tb> und <SEP> darnach <SEP> durch <SEP> Einbringen <SEP> eines <SEP> in <SEP> war mem, <SEP> nicht <SEP> festem <SEP> Zustand <SEP> befindlichen, <SEP> beim
<tb> Erkalten <SEP> erhärtenden <SEP> ylittels, <SEP> insbesondere
<tb> einer <SEP> Metallegierung, <SEP> beispielsweise <SEP> Zink
<tb> oder <SEP> einer <SEP> Zinklegierung <SEP> in <SEP> den <SEP> Kanal <SEP> an einander <SEP> befestigt <SEP> werden.
<SEP> Dadurch, <SEP> dass <SEP> das
<tb> Mittel <SEP> nicht <SEP> in <SEP> die <SEP> ganzen <SEP> Zwischenräume
<tb> z\vischen <SEP> den <SEP> Körpern, <SEP> sondern <SEP> mir <SEP> in <SEP> den
<tb> oder <SEP> die <SEP> Kanäle <SEP> eingebracht <SEP> wird, <SEP> kann <SEP> die
<tb> Menge <SEP> dieses <SEP> Mittels <SEP> viel <SEP> geringer <SEP> sein <SEP> als
<tb> bisher. <SEP> Dadurch <SEP> lässt <SEP> sich <SEP> eine <SEP> wesentliche
<tb> Verbesserung <SEP> der <SEP> mechanischen <SEP> Eigenschaf ten <SEP> der <SEP> Verbindung <SEP> erzielen. <SEP> Da <SEP> das <SEP> warm
<tb> eingebrachte <SEP> Mittel <SEP> infolge <SEP> seiner <SEP> relativ <SEP> ne ringeren <SEP> Menge <SEP> rascher <SEP> abkühlt, <SEP> lässt <SEP> sich <SEP> die
<tb> Gefahr <SEP> des <SEP> Verkohlens <SEP> von <SEP> Faserstoffen
<tb> bezw.
<SEP> des <SEP> Zerspringens <SEP> von <SEP> keramischen <SEP> Kör pern <SEP> trotz <SEP> hoher <SEP> Temperatur <SEP> des <SEP> eingebrach ten <SEP> Verbindungsmittels <SEP> bei <SEP> diesem <SEP> Verfahren
<tb> praktisch <SEP> ausschalten.
<tb> Einige <SEP> Anwendungsbeispiele <SEP> des <SEP> Erfin dungs-egenstandes <SEP> sind <SEP> in <SEP> den <SEP> Abbildungen
<tb> dargestellt. <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> zeigt <SEP> die <SEP> Verbindung <SEP> eines
<tb> Isolierrohres <SEP> 1.
<SEP> mit <SEP> einem <SEP> Deckelflansch <SEP> 2.
<tb> Beide <SEP> zu <SEP> verbindenden <SEP> Teile <SEP> sind <SEP> mit <SEP> Rillen 3, 4 versehen, die zusammen zwischen den ineinaridergesteekten Teilen 1, ? einen Ring kanal von etwa quadratischem Querschnitt bilden. Dieser Ringkanal 3, 4 ist mit einer Metallegierung 5 ausgefüllt, die durch eine Öffnung 6 hindurch eingebracht ist.
Wie er sichtlich, geiiiigt eine verhältnismässig kleine T#letallnienne#, um die beiden Rundkörper sicher und fest miteinander zu verbinden. Eine besonders gute Abdichtung hisst sich durch Einfügung eines Dichtungsringes 7 aus Gummi oder dergleichen zwischen dein Ende des Rohres 1 und dem Deckelflansch 2 er reichen.
Eine andere Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens gemäss der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist in das untere Ende eines Isolierrohres 1 ein Rundkörper 8 eingesetzt. Der Kanalquerschnitt ist hier ebenfalls reehtec@kig gewä h11, zur Erhöhung der Scherfestigkeit der Verbindung.
Die zum Einbringen des Verbindunnsmit- tels in die Kanäle 3, 4 vorgesehenen ÜFfnun- g;en 6 liegen zweckintissig seitlich vom Kanal.
so dass sie auf den Aussenmantel des äussern Rundkörpers münden. Sie l.önneti radial oder acich, was für viele Fälle besonders zweck- mässig ist, tange ntial zu dem kreisringförmig verlaufenden Kanal, in den das verbindende Mittel eingeführt werden soll, angeordnet sein.
Die Rillen in den zii verbindenden Tei len brauchen sich nach dem Tneinanderstek- ken der Teile nicht gegenseitig genau zri decken.
Die Form des Querschnittes der Kanäle kann natürlich auch anders. als es bei den in den Abbildungen dargestellten Beispielen ge zeigt ist, gewählt werden, z. B. kreisrund oder oval. Durch Kanalquerschnitte, die mehr hoch als breit sind, ist eine besonders hohe Widerstandsfähigkeit der Verbindung; gegen Abscheren erzielbar.
Ferner ist die UTahl eines hohen, schmalen Querschnittes auch reit Rücksicht auf einen besonders spar- sainen Verbrauch an Verbindungsmitteln und besonders günstige Abkühlungsverhältnisse zi, empfehlen.
Eine besonders hohe Festigkeit der Ver bindung lässt sich dadurch erzielen, dass, wie es beispielsweise Fig. 3 zeigt, der Kanalquer schnitt rechteckig gewählt und der Kanal so angeordnet wird, dass die Fuge zwischen den zu verbindenden Teilen die Verlängerungen der Diagonale des Rechteckquerschnittes ausserhalb des Reckteckes bildet. Die Schub beanspruchung der Verbindungsstelle wird dann durch den den Kanal ausfüllenden Kör per besonders günstig aufgenommen.
Zweckmässig werden an den zu verbinden den Körpern Massnahmen zum Schutze gegen Verdrehung getroffen, indem Unregelmässig keiten in den auszufüllenden Kanälen, z. B. axiale Nuten, Kerben oder dergleichen vor gesehen werden.
Die Gefährdung insbesondere von Faser stoffkörpern durch die Erhitzungseinflüsse eines durch Giessen einzubringenden Metalles kann dadurch vermindert. werden, dass als Verbindungsmittel eine Zinn, Blei, Wismut imd/oder Antimon enthaltende Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet wird. Derartige Legierungen haben ihre Schmelz punkte nicht über etwa 200'; trotzdem sind ihre Festigkeitseigenschaften für die Anwen dung bei einer Verbindung von Rundkörpern nach der Erfindung vollkommen ausreichend.
Bei Metall als Verbindungsmittel hat sich als ganz besonders günstige Möglichkeit zum Einbringen desselben in die Kanäle das Ein bringen im Spritzgussverfahren erwiesen. Hierbei dringt das Verbindunsgmittel auch in die schmalsten Kanäle überall hinein. Die Kanalquerschnitte können dann besonders eng gewählt werden, so dass sich das Metall sehr rasch abkühlt und die Isolierteile nicht gefährdet werden.
Auch das Einpressen von Metall im knet baren Zustand hat grosse Vorzüge. Hierbei braucht die Metallegierung überhaupt nicht bis auf ihren Schmelzpunkt erhitzt zu wer den.
Durch das Einbringen von Metall im Spritzverfahren oder Einpressen im knet baren Zustand wird es ermöglicht, auch Me talle mit höherem Schmelzpunkt zu verwen- den, ohne dass ein mit ihnen in Berührung kommender Isolierkörper beschädigt wird. Dies ist ein besonders wichtiger Vorteil, da unter den Metallen bezw. Metallegierungen mit höherem Schmelzpunkt die Auswahl an Metallen bezw. 1VIetallegierungen mit geeig neter Festigkeit leichter zu treffen ist.
Die Verwendung von Zink und Zinklegie rungen hat sich als für das Verfahren beson ders vorteilhaft erwiesen. Zink- und Zink legierungen haben zwar einen verhältnis mässig hohen Schmelzpunkt, füllen aber in folge ihrer Dünnflüssigkeit im geschmol zenen bezw. ihrer Weichheit im knetbaren Zustande auch verhältnismässig schmale Querschnitte sehr gut aus und kühlen sehr rasch ab. Ihre Festigkeitseigenschaften sind für die Verbindungsweise von Körpern nach der Erfindung gut geeignet.
Die Erfindung ist, abgesehen von den ge nannten Anwendungsfällen, auch sonst über all da mit Vorteil anwendbar, wo Rundkör per, z. B. aus isolierendem Faserstoff, Metall, Isolierpressstoff, Holz oder keramischem Werkstoff miteinander verbunden werden sollen, ungeachtet dessen, aus welchem dieser Stoffe die beiden Rundkörper bestehen und ob sie aus dem gleichen oder aus ungleichen Stoffen bestehen. Sie lassen sich ausserdem ebenso wie bei Körpern kreisrunden. Quer- schnittes auch bei solchen von ovalem Quer schnitt und bei prismatischen Körpern an wenden.
Als Verbindungsmittel an Stelle bei spielsweise einer Metallegierung kann auch eine thermoplastische, nicht metallische Masse angewendet werden. Besonders geeignet sind hierfür Kunstharz und kunstharzähnliche Stoffe, wie Polystyrol, Polyakrylsäureester, Phenvlsäureester und ähnliche Kunststoffe. Eine besonders feste Verbindung kann durch die Anwendung von Polystyrol erreicht wer den.
Die thermoplastischen Massen können ebenso wie Metallegierungen in die Rillen bezw. Kanäle eingespritzt werden, wobei die Massen verhältnismässig dünnflüssig sind und im Vergleich zum Metall auch niedrigere Schmelzpunkte haben, wodurch ein einfacher Spritz- bezw. Giessvorgang ohne jede Be schädigung von Faserstoffkörpern oder kera mischen Körpern - unter Umständen auch ohne Anwärmung der Gegenstände - ermö-- licht wird.
Es ist hierbei ohne Sch-#viei-igheit die Möglichkeit gegeben, durch entsprechende \Vahl der Querschnitte der Rillen bezw. Ka näle unter Berüeksichtigung der spezifischen Belastbarkeit des ange-,vendeten. Materials die erforderliche Festigkeit zu erhalten.
Auch hat man es in der Hand, in Fällen, in denen eine gewisse Elastizität der Verbindung er wünscht ist, geeignete Sorten von derartigen Kunststoffen anzuwenden, wobei insbeson dere Polyakrvlsä.nreester, der sowohl weich- gummiartig wie auch hartgummiartig oder glashart erhältlich ist, in einer entsprechen den Sorte gewählt -erden kann. Mit beson derem Vorteil kann auch Poly viny l-Karb- azol als Verbindungsmittel angewendet wer den.
In vielen Fällen kann es zweckmässig sein, die thermoplastischen Massen mit einem Zusatz von Quarzsand oder Metallpulver zur Anwendung zu bringen.
Ein besonderer Vorteil einer solchen Ver bindungsart besteht. auch darin, dass zu ihrer Herstellung nur kleine Apparate bezw. Ar maturen und Einrichtungen erforderlich sind. Gegenüber Metall als Verl)iiidiingsmit:iel fällt bei Anwendung auf dem Gebiet: der Elektrotechnik häufig die isolierende Eigen schaft der thermoplastischen Massen weseni-- lieh ins Gewicht.
Es ist möglich, die Befestigung in den verschiedenen, an Hand der Abbildungen er läuterten Formen auszuführen, wobei ge- gebenenfalls mit Rücksicht auf die etwa ge- ringere Festigkeit der verwendeten Massen bei hoch beanspruchten Verbindungen grö ssere Querschnitte oder auch mehrere entspre- ehende Rillen angewendet werden können.
Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist aber nicht. auf diese @usführun@sbei- spiele beschränkt.
Insbesondere eignen sich die angegebenen Verfahren bez-,v. lnordiinngen '-Air @",iit fier die Hersielluiib der Verbindung zwischen Isolierrohren und Flanschen oder mit Flansch versehenen Deckeln beim Bau von Schalt kammern für Expansionsschalter und andern Idochleistungsschaltern.
Die Bauteile einer Scha,ltkaminer können mittels eines solleben Verfahrens in der Weise miteinander verbunden werden, da.ss der Flansch auf die Innenseite des Isolierrohre zii liegen kommt.
Dadurch wird es möglich, den äussern Durchmesser der Kammer über- haupt gegenüber Kammern- mit auf der Aussenseite des Rohres angeordneten Flan schen bei gleichbleibendem Rauminhalt zii verringern.
Dies ist von besonders grosser Bedeutung, wenn die Flanschteile aus Metall l:estehen. Iri diesem Falle ermöglicht die Er- finduug eine Verkleinerung der Abstände der Sehaltkainmer von benachbarten Schalter polen oder sonstigen spannungsführenden Teilen und damit eine beträchtliche Raum ersparnis.
Bei den bisher bekannt gewordenen Bau formen für Schaltkammern ordnete man die Flansche als Bewehrung auf der Aussenseite der Isolierrohre an und verwendete zum Bei spiel Bleiglätte finit Glyzerin angerührt als Verbindungsmittel. Eine Anordnung des Flansches auf der Innenseite des Isolierroh- res, das regelmässig von geringerer Festigkeit ist als der Flansch,
konnte. hierbei nicht in Betracht kommen, da zu erwarten war, dass ein Verbindungsmittel dieser Art mit der Zeit infolge von Feuchtigkeitsaufnahme und son- sägen Einflüssen stark treiben und daher das Isolierrohr durch Druck nach aussen wenn nicht, zersprengen, so docb. verformen könnte.
Dieser Nachteil kann beim Verfah ren hach der Erfindung ausgeschaltet wer den. denn der Rin-, der das Isolierrohr mit dem Flansch verbindet, kann aus einem Stoff bestehen, wie Metall, der nicht treibt, sondern nach dem Erstarren seine Form dauernd im wesentlichen beibehält.
Fig. 4 zeigt ein entsprechendes Ausfüh rungsbeispiel. 11 ist das Isolierrohr, das die Aussenwanduizg einer im wesentlichen zylin- dri@chc@n Schaltkammer bildet, Es ist an sei: nem untern Ende mit einer mit Plansch 17 versehenen sogenannten Dampfkammer 13, an seinem obern Ende mit einem Flanschteil 1.4 verbunden. Die innern Enden der Flansch teile reichen in das Isolierrohr hinein.
Die Teile 11, 12 und 14 sind an ihren aueinan- derliegenden Begrenzungsflächen mit Rillen versehen, die sich gegenseitig zu verhältnis mässig schmalen rechteckigen Kanälen 15, 7.6 ergänzen. Diese Kanäle sind durch ein in flüssigem oder plastischem Zustand einge brachtes, beim Erkalten erhärtendes Mittel, insbesondere einer Metallegierung, ausge füllt, so dass die angeflanschten Teile mit dem Rohr fest und unlösbar miteinander ver bunden sind.
Der Flansch 12 der Dampf kammer 18 ist zum Schutze gegen Über- Schläge des Lichtbogens beim Schalten gegen das Innere der Schaltkammer durch ein Iso lierteil 17 abgedeckt, das gleichzeitig mit zur Lagerung elastischer Elemente, beispiels weise in Form von Gummiringen 18, 19 dient.
Hierbei übernehmen die elastischen Elemente die Abdichtung und elektrische Isolierung der Verbindungsstelle. Ausserdem können sie zum Ausgleich des Schwindens cies in fliessfähigem Zustand eingebrachten Verbindungsmittels dienen, so da,ss ein Lok- kerung der Verbindungsstelle nach Erkalten dieses Mittels verhindert ist. Es ist daher zweckmässig, die elastischen Beilagen minde stens um so viel vorzuspannen, als das Schwindmass, in der Höhe des die beiden Rundkörper verbindenden Ringes gerechnet, beträgt.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass der äussere Durchmesser der spannungführenden Teile 12, 18 und 14 wesentlich kleiner ge halten werden kann, als wenn die der Schalt kammer zugekehrten Enden der Flansche 12, 14 bei gleichem Rauminhalt der Schaltkam mer auf der Aussenseite des Rohres 11 an geordnet wären.
Es wurde gefunden, dass es durch die Verlegung der Flanschteile von der Aussen seite auf die Innenseite des Isolierrohres bei Anwendung eines der erwähnten Verfahren trotz einer Steigerung der Nennschaltleistung des Schalters von -100 auf 200 MVA und der dadurch bedingten Vergrösserung des Raum inhaltes der Schaltkammer möglich ist, mit den gleichen äussern Abmessungen der span nungführenden Teile an der Schaltkammer auszukommen, wie sie sich bei einer Schalt hammer mit aussen angeordneten Flansch teilen bei einer Schaltleistung von 100 MV <B>A</B> ergeben.
Es können also auch bei mehrpoli- gen Schaltern mit entsprechend gesteigerter Schaltleistung dieselben Gesamtabmessungen beibehalten werden, ohne dass zusätzliche Iso liertrennwände zwischen den einzelnen Schal terpolen eingebaut werden müssten.