SE504075C2 - Ventilavledare - Google Patents

Description

504 075 10 15 20 25 30 35 2 balansgång mellan att upprätthålla ett tillräckligt kontakttryck och att inte överskrida varistorblockens hållfasthet med avseende på kanttryck.

En ventilavledare av ovan nämnda slag kan ensam utgöra den aktiva delen i ventilavledare för mellanspänningssystem. Flera ventilavledare kan också likt moduler kopplas samman till en sammansatt (seriekoppling) ventilavle- dare avsedda för högre systemspärmingar. Vid en transversell belastning av en sådan av flera moduler sammansatt ventilavledare uppstår ett böjmoment över hela den sammansatta ventilavledaren. Varistorblocken i den nedersta avledarmodulen utsätts därvid för mycket stora tryckspänningar respektive dragavlastningar. En ytterligare svaghet vid dessa kända konstruktioner är därför att motståndet mot yttre transversella krafter kraftigt reduceras vid sammansättning av ventilavledarmoduler.

REooGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en ventilavledare av ovan- nämnda slag som bättre motstår yttre transversella laster än tidigare kända avledare. Detta åstadkommes enligt uppfinningen av att införa stroppforma- de förspänningselement förankrade i ändelektroderna samt mellan varistor- stapeln och den nedre ändelektroden införa en pivotanordning. Förspän- ningselementen anordnas så att ändelektroderna förbinds med varandra i minst tre punkter, så att i alla riktningar böjmoment orsakat av utböjriing upptas som drag- resp tryckkrafter i förspänningselementen. Även ett yttre vid den övre ändelektroden angripande böjmoment kommer att upptas som drag- och tryckkrafter i förspänningselementen. En av flera moduler sammansatt ventilavledare förmår därför motstå betydligt större yttre tvärkrafter än en motsvarande av den kända konstruktionen sammansatt avledare.

En avledarmodul med pivotanordning som belastas med en yttre transversell kraft ger upphov till ett böjmoment i den övre ändelektroden. Över det översta varistorblockets yta uppstår då en mekanisk spänningsfördelning, vilken är lika stor som vid fallet utan pivot men motsatt riktad. I den nedre änden hos varistorstapeln kan vid en ideell pivot inget moment överföras och således uppkommer ingen spänningsfördelning över det nedersta 10 15 20 25 30 35 504 075 3 varistorblocket. Genom att utföra pivotanordningen så, att den till en del förmår överföra böjmoment erhålls en ytterligare fördel. Härvid kan från den undre ändelektroden till den undre delen av varistorstapeln överföras ett böjmoment, vilket blir motsatt riktat momentet i den övre delen av varistor- stapeln. De på detta sätt uppkomna böjmomenten kan dimensioneras att utjämna varandra så att ett betydligt mindre kanttryck över varistorblockens yta uppkommer. Större yttre transversella laster kan därmed tålas.

Den ovan beskrivna lösningen kan åstadkommas genom att låta pivotanord- ningen bestå av en elastisk platta. Enligt uppfinningen kan den också åstad- kommas av en mot varistorstapeln vilande tryckplatta och mot denna anlig- gande pivot, varvid pivoten är utformad med en mot tryckplattan plan yta.

Härvid ernâs en ytterligare fördel genom att pivotpunkten vid utböjning av ventilavledaren förskjuts i den utböjda riktningen, varvid momentarmarna till förspänningselementen förändras. Den till det dragbelastade förspännings- elementet hörande momentarmen blir vid utböjningen längre, vilket resul- terar i en lägre dragbelastning i förspänningselementet. Ventilavledaren får på detta sätt även en initialstyvhet, vilket innebär att ett visst böjmoment måste övervinnas innan större utböjning sker.

Förspänningselementen kan med fördel utgöras av stroppar, kontinuerligt lindade av glasfibertråd och ingjutna i polymer. Stropparna uppspänns på från ändelektroderna utskjutande skuldror, t ex som visas i den icke förpubli- cerade tyska patentansökningen P 43 06 691. 7. Genom pivotanordningen kommer ventilavledaren att vid transversella krafter erhålla en större utböj- ningsamplitud än vid tidigare kända utföranden. Detta medför vid utböjning att de mot de från den undre ändelektroden utskjutande skuldrorna vilande stropparna i utböjningsriktningen utsätts för en ogynnsam kraftfördelning.

Vid en sådan utböjning inte bara parallellförskjuts ändelektroderna utan de står även i vinkel mot varandra. Förskjutningen och vinkelställningen innebär att ett tvärsnitt av en stropp i ett axialplan parallellt med utböjnings- riktningen kommer att utsättas för olika krafter vid tvärsnittets inre och yttre kant. Den sålunda uppkomna kantbelastningen blir dimensionerande för stroppens totala lastupptagande förmåga. Ett problem uppstår därvid genom att stroppens lastupptagande förmåga således reduceras om samtidigt utböj- ning skall tillåtas. 504 075 10 15 20 25 30 35 4 Enligt uppfinningen löses ovanstående problem genom att avleda en undre lastupptagande del av skuldran från en övre med ändelektroden integrerad del av skuldran medels en led i tangentiell riktning. Den del av skuldran som ligger an mot stroppen har då en mot stroppens tvärsnitt jämnt fördelad kraftöverföring. Kraften kan sedan momentfritt överföras till den fasta delen av skuldran genom leden, vilken kan bestå av en avrundning av den undre delen av skuldran .

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utförings- exempel under hänvisning till bifogade ritningar, där figl är en tredimensionell bild av en ventilavledare enligt uppfinningen med del av avledarens hölje bortskuret, fig 2 visar en sådan ventilavledare i axialsnitt, och fig 3 visar ett alternativt utförande av den nedre delen av denna avledare.

BESKRIVNING Av UTFÖRINGSEXEMPEL De i fig 1 och 2 visade ventilavledarmodulerna innehåller en stapel av ett antal varistorelement 10 i form av cirkulärcylindriska ZnO-block. Varistor- stapeln är inspänd mellan en övre ändelektrod 11 och en undre ändelektrod 12 med mellanliggande tryckplattor 13, 14. Ändelektroderna och tryckplat- torna kan lämpligen vara utförda i elektriskt ledande material, exempelvis aluminium. Den axiella hoppressningen av varistorstapeln åstadkommes med hjälp av fyra elektriskt isolerande stroppar 15, vilka är lindade av konti- nuerlig glasfibertråd med många varv samt ingjutna i härdplast. Stropparna är fastsatta mot ändelektroderna, vilka för detta ändamål är försedda med fyra radiellt utskjutande skuldror 16 med cirkulärcylindriska anliggningytor.

Stropparna kan förtillverkas och sedan fastspännas på den av varistorblock, brickor och elektroder uppbyggda stapeln genom åtdragning av en i den nedre 10 15 20 25 30 35 504 075 5 ändelektroden inskruvad skruv 17, vilken samtidigt fungerar som skarv- skruv eller ändanslutning.

Avledarmodulens övre ändelektrod är försedd med ett gängat hål 18 för en skruv för hopskruvning (seriekoppling) med en likadan modul eller för yttre anslutning. I vardera änden är ventilavledaren försedd med ett ändok 20 innefattande fyra på en bricka anordnade klackar 21, vilka överlappar var sin skuldra 16 och ligger an mot ett hos vardera skuldran utskjutande stöd 22.

Klackarna 21 har som uppgift att minska ventilavledarens utböjning samt att motverka tvärkontraktionskrafter i stropparna 15. Ändoken 20 är också avsedda att kunna överföra vridmoment vid hopskruvning av avledar- moduler eller ändanslutning. Ventilavledarmodulen är försedd med ett genom pågjutning anbringat hölje 19, företrädesvis en elast, exempelvis silikongummi eller etenpropenterpolymer (EPDM-gummi).

Figur 3 visar ett alternativt utförande av den nedre ändelektroden 12. De från ändelektroden utskjutande skuldrorna 16 innefattar vardera en övre med ändelektroden integrerad, fast del 16a och en undre avledad del 16b, vilken innefattar den mot stroppen 15 halvcirkulära anliggningsytan. Den fasta delen 16a har i ett normalplan till ventilavledaren i höjd med stödet 22 utformats med en plan anliggníngsyta 30. Den avledade nedre delen 16b av skuldran 16 har i samma plan utformats med en mot anliggníngsytan 30 vilande cylind- risk anliggníngsyta 31, vilken har en mot ett axialplan genom skuldrans mitt tangentíell riktning. Anliggningsytorna 30 och 31 bildar på detta sätt en led, genom vilken krafter från stroppen 15 momentfritt kan överföras till ändelektroden 12. Någon snedbelastning av stroppens tvärsnitt vid utböjning hos ventilavledaren uppstår därför ej. Den mot skruven 17 anliggande plattan 14 skiljer sig från föregående exempel genom att dess kanter utförts konkava.

Enligt en fördelaktig utveckling av uppfinningen utförs pivotanordningen så styv att den till en del kan överföra böjmoment. Det i den nedre änden av varistorstapeln uppkomna böjmomentet kan därvid dimensioneras att delvis motverka böjmomentet i den övre änden av varistorstapeln. Genom detta utförande kan ventilavledaren uppta betydligt större tvärkrafter än som i det kända fallet utan att tillåtet kanttryck i varistorblocken överskrids. Denna egenskap kan åstadkommas genom att ersätta pivotanordningen med en mellan tryckplattan 14 och ändelektroden 12 införd elastisk platta med en 504 075 10 6 elasticitetsmodul motsvarande några hundra MPa. Den elastiska plattan kan då man önskar en isolerad fot utföras i ett elektriskt isolerande, elastiskt material. I detta utförande kan den elektriska anslutningen kopplas till tryckplattan 14.

Egenskapen att till en del kunna överföra ett böjmoment kan också åstad- kommas genom att utforma den genom ändelektroden 12 anordnade skru- ven 17 med en plan anliggningsyta. Skruvens plana anliggningsyta måste därvid ges en tillräcklig diameter, så att till skruvens kant en liten moment- arm bildas, vilken kan överföra en del av det yttre böjmomentet till varistor- stapeln. Pivotpunkten blir på detta sätt justerad i sidled i utböjningsrikt- ningen, varvid rnomentarmarna till stropparna 15 gynnsamt påverkas så att mindre dragkrafter uppstår i stropparna 15.

Claims (11)

PATENTKRAV

1. Ventilavledare innefattande en stapel av ett flertal cylindriska, före- trädesvis av metalloxid utförda varistorblock (10), vilka är anordnade efter varandra i varistorblockens axelriktning mellan en övre ändelektrod (11) och en undre ändelektrod (12) och omslutna av ett långstråckt, elektriskt isoleran- de yttre hölje (19) av gummi eller annat polymert material, varvid ändelek- troderna (11, 12) är förbundna rnedels spännorgan (15) av isolerande material för att åstadkomma erforderligt kontakttryck mellan de olika elementen (10 - 14) i stapeln, k ä n n e t e c k n a d a v att spännorganen (15) innefattar minst tre stroppar av kontinuerligt lindad tråd och att mellan den undre ändelektro- den (12) och det understa blocket (10) i varistorstapeln anordnats en pivotan- ordning innefattande ett från den undre ändelektroden (12) uppskjutande centralt placerat pivotorgan (17) och en tryckplatta (14) som vilar mot nedersta blocket (10) i varistorstapeln, varvid nämnda pivotorgan (17) ligger an mot tryckplattan (14).

2. Ventilavledare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c kn a d a v att pivot- organet (17) innefattar en skruv för förspänning av varistorstapeln.

3. Ventilavledare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att pivot- organet (17) utgörs av minst ett mellanlägg (shims).

4. Ventilavledare enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e ck - n a d a v att tryckplattan (14) är utformad med sneda kanter.

5. Ventilavledare enligt patentkrav 1-3, k ä n n e t e c k n a d a v att tryck- plattan (14) är utformad med konkava kanter.

6. Ventilavledare enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k - n a d a v att pivotorganet (17) är utformat med en mot tryckplattan (14) anliggande plan yta.

7. Ventilavledare enligt något av patentkraven 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d a v att pivotorganet (17) eller tryckplattan (14) är utformad med kupig anliggningsyta. 504 075

8. Ventilavledare enligt något av patentkraven 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d a v att pivotanordningen innefattar en mellan tryckplattan (14) och ändelektroden (12) anordnad elastisk platta.

9. Ventilavledare enligt patentkrav 8, k ä n n e te c k n a d a v att den elastiska plattan är elektriskt isolerande och tryckplattan (14) är försedd med ett elektriskt anslutningsorgan.

10. Ventilavledare enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k - n a d a v att ändelektroderna är försedda med radiellt utskjutande skuldror (16), mot vilka spännorganen (15) anligger, varvid vardera från den nedre ändelektroden (12) radiellt utskjutande skuldran (16) innefattar en med ändelektroden (12) integrerad fast del (16a) och en mot denna avledad del (16b), varvid leden (30, 31) momentfritt kan överföra tryckpåkänningar från spännorganen (15) till ändelektroden (12) .

11. Ventilavledare enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k - n a d a v att vid vardera ändelektroden (11, 12) anordnats ett ändok (20) innefattande klackar (21), med vilka ventilavledarens utböjning kan minskas, spännorganens (15) tvärkontraktionsverkan motverkas samt vid skarvning av avledarmoduler vridmoment överföras.