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Die
Erfindung betrifft eine Kapselungsgehäuseanordnung einer
Elektroenergieübertragungsanordnung mit einer äußeren
Oberfläche, welche eine zu einer Rotationsachse koaxial
ausgerichtete Mantelfläche aufweist und mit einem Kühlelement,
welches an der äußeren Oberfläche angeordnet
ist.
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Ein
derartiges Kapselungsgehäuse ist beispielsweise aus der
Offenlegungsschrift
DE
103 50 578 A1 bekannt. Dort ist ein Kapselungsgehäuse
eines elektrischen Schaltgerätes beschrieben, welches in
seinem Inneren eine Vakuumschaltröhre aufweist. Zur Ableitung
von beispielsweise durch Lichtbögen erzeugte thermische
Energie im Innern des Kapselungsgehäuses ist bei der bekannten
Anordnung vorgesehen, Kühlrippen an einem stirnseitigen
Verschlussdeckel des Kapselungsgehäuses anzuordnen.
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Insbesondere
an gasisolierten Schaltanlagen, welche mehrere miteinander gekoppelte
Kapselungsgehäuse aufweisen, steht nur eine begrenzte Anzahl
von stirnseitigen Verschlussdeckeln zur Verfügung, welche
mit Kühlrippen versehbar sind. Dadurch ist die über
die Kühlrippen abgebbare Kühlleistung begrenzt.
Weiterhin sind Öffnungen, welche durch Verschlussdeckel
stirnseitig verschließbar sind, liegen an Positionen die
unabhängig von der Lage der im Innern der Kapselungsgehäuse
angeordneten Wärmequellen sind. Im Regelfall sind stirnseitige Öffnungen,
welche durch Verschlussdeckel zu verschließen sind, Montageöffnungen,
um in das Innere des Kapselungsgehäuses Baugruppen einzubringen
oder im Innern des Kapselungsgehäuses Montagearbeiten durchführen
zu können.
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Somit
ergibt sich als Aufgabe der Erfindung eine Kapselungsgehäuseanordnung
der eingangs genannten Art anzugeben, welche in verbesserter Art und
Weise Wärme abgeben kann.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe bei einer Kapselungsgehäuseanordnung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, dass das Kühlelement
im Bereich der Mantelfläche koaxial zu der Rotationsachse
ausgerichtet um die Rotationsachse umläuft.
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Innerhalb
einer Kapselungsgehäuseanordnung sind verschiedenste Aktivelemente
angeordnet. Aktivelemente sind beispielsweise elektrische Leiterzüge,
Kondensatoren, Widerstandselemente, Schaltgeräte usw. Diese
sind im Innern eines Kapselungsgehäuses gegenüber
dem Kapselungsgehäuse beabstandet angeordnet. Zur Erhöhung
der Isolationsfestigkeit ist das Innere von Kapselungsgehäusen, insbesondere
im Mittel- und Hochspannungsbereich mit einem elektronegativen Gas
befüllt, welches mit einem erhöhten Druck beaufschlagt
ist. Um ein Entweichen des elektronegativen Gases zu verhindern, ist
die Kapselungsgehäuseanordnung als gasdichte Umhüllung
ausgebildet. Als elektronegative Gase sind beispielsweise Schwefelhexafluorid
oder Stickstoff oder Gemische mit diesen Gasen einsetzbar.
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Da
die Aktivelemente im Innern je nach zu erfüllenden Aufgaben
angeordnet werden, können sich Wärmequellen im
Innern der Kapselungsgehäuseanordnung je nach Konstruktion
an verschiedensten Positionen befinden. Diese Positionen sind dabei häufig
von stirnseitigen Verschlussdeckeln entfernt zu finden. Wärme
kann nur in einem begrenzten Umfang über die auf den Verschlussdeckeln
angeordneten Kühlrippen abgegeben werden. Daher ist eine Anordnung
von Kühlrippen im Bereich von stirnseitigen Verschlussdeckeln,
wie aus dem Stand der Technik bekannt, problematisch. Im Gegensatz
dazu ist es bei einer erfindungsgemäßen Anordnung
möglich, das Kühlelement im Bereich einer Mantelfläche
anzuordnen. Die Mantelfläche kann sich dabei an vielfältigen
Orten des Kapselungsgehäuses befinden. So ist es möglich,
gezielt ein Kühlelement in die Nähe von Wärmequellen
zu bringen und dort die Wärme möglichst direkt
aus dem Innern des Kapselungsgehäuses herauszutransportieren
und in die Umgebung abzugeben. Durch die Nutzung einer umlaufenden Gestalt
des Kühlelementes kann die Wärme in vielfältige
Richtungen um das Kapselungsgehäuse herum abgeleitet werden.
So ist es beispielsweise möglich, die Kapselungsgehäuseanordnung
in verschiedenen Einbaulagen anzuordnen, wobei die Kühlleistung
des Kühlelementes davon vergleichsweise unabhängig ist,
da das Kühlelement allseitig von der Mantelfläche abstehend
angeordnet ist. So kann das Kühlelement beispielsweise
aus einer Vielzahl von der Mantelfläche fortragenden Bolzen
gebildet sein, wobei die Bolzen um die Rotationsachse umlaufend
angeordnet sind. Vorteilhaft kann das Kühlelement im Wesentlichen
senkrecht zu der Rotationsachse ausgerichtet sein. Es kann jedoch
auch anderweitig geformt um die Rotationsachse umlaufen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Kapselungsgehäuseanordnung einen
Flansch mit einer Flanschfläche und einer die Flanschfläche
begrenzenden Mantelfläche aufweist und das Kühlelement
an der die Flanschfläche begrenzenden Mantelfläche
angeordnet ist.
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Um
die Versorgungssicherheit von Elektroenergieübertragungsanlagen
zu erhöhen, ist es vorgesehen, dass eine Vielzahl von Kapselungsgehäusen miteinander
verbunden sind. Diese Kapselungsgehäuse können
dabei jedes für sich einen separaten Gasraum ausbilden;
es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mehrere Kapselungsgehäuse
zu einem gemeinsamen Gasraum verbunden sind. Dadurch ist es möglich,
in einer komplexen Struktur von miteinander verbundenen Kapselungsgehäusen,
bei spielsweise im Falle einer Störung lediglich einzelne Abschnitte
zu öffnen. Die weiteren nicht mit diesem Gasraum verbundenen
Abschnitte bleiben von den Montagearbeiten unbeeinflusst. Gegebenenfalls
können die ungestörten Kapselungsgehäuse
sowie die in ihrem Innern angeordneten Aktivteile weiterhin in elektrischem
Betrieb verbleiben.
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Typischerweise
wird eine Verbindung verschiedener Kapselungsgehäuse über
so genannte Flansche hergestellt. Diese Flansche sind oftmals gleichartig
konstruierte Flansche, so dass ein modularer Austausch und ein verschiedenartiges
Zusammenbauen verschiedenster Kapselungsgehäuse ermöglicht
wird. Somit ist es besonders vorteilhaft, wenn die an dem Flansch
die Flanschfläche begrenzende Mantelfläche dazu
genutzt wird, um ein Kühlelement anzuordnen. Weiterhin
können in Bereichen von Flanschen auch Aktivelemente, die
von einem Kapselungsgehäuse zu einem weiteren Kapselungsgehäuse übergehen
mit entsprechenden Kontaktierungs- bzw. Verbindungsstellen vorgesehen
sein. Aufgrund von erhöhten Übergangswiderständen
an Verbindungsstellen treten in diesen Bereichen auch vermehrte
Wärmeentwicklungen auf. Durch das Anordnen der Kühlelemente
in Nähe einer Wärmequelle kann die Wärme
auf einem vergleichsweise kurzen Weg direkt in die Umgebung abgegeben
werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, das Kühlelement
einstückig mit der Mantelfläche anzuformen. Dadurch
ist innerhalb des Kapselungsgehäusematerials eine gute
Wärmeleitung ermöglicht.
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Als
Kapselungsgehäusematerial können bei erfindungsgemäßen
Kapselungsgehäusen vorteilhaft Metalle Verwendung finden.
Als Metalle sind beispielsweise Kupfer, Aluminium oder auch Eisenmetalle
verwendbar. Im Innern anzuordnende Aktivelemente werden gegenüber
dem Kapselungsgehäuse elektrisch isoliert gehalten. Je
nach Fertigungsverfahren können beispielsweise Kapselungsgehäuse aus
verschweißten oder verlöteten Einzel teilen zusammengesetzt
werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Kapselungsgehäuse
rationell durch Gussverfahren herzustellen. Dabei kann vorgesehen sein,
dass während des Gusses das Kühlelement bereits
angeformt wird. So ist eine vorteilhafte Wärmeleitung innerhalb
des Kapselungsgehäusematerials ermöglicht.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann auch vorsehen, dass das
Kühlelement auf die Mantelfläche aufgesetzt ist.
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Das
Aufsetzen eines separaten Kühlelementes weist zwar wegen
eines schlechteren Wärmeübergangsverhaltens eine
geringere Leistungsfähigkeit auf als beispielsweise ein
einstückig angeformtes Kühlelement, jedoch ist
durch das separate Anordnen des Kühlelementes eine größere
Flexibilität hinsichtlich einer Bemessung der Kühlleistung
ermöglicht. Zum einen können Kühlelemente
verschiedener Gestalt ausgewählt und an der Mantelfläche angeordnet
werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Kühlelemente
auf die Mantelfläche aufgeklebt, aufgeschweißt,
aufgelötet oder aufgeschraubt oder anderweitig befestigt
werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, das Kühlelement
an verschiedenen Stellen auf der Mantelfläche anzuordnen.
So ist es beispielsweise möglich, axial zur Rotationsachse
ein Verschieben des Kühlelementes vorzusehen. Dies ist
insbesondere dann von Vorteil, wenn gleichartige Kapselungsgehäuse
verwendet werden, die mit verschiedenartigen Aktivelementen ausgerüstet
werden sollen. Durch das Verschieben des Kühlelementes
ist es möglich, das Kühlelement möglichst
nah an eine Wärmequelle zu bringen.
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Weiterhin
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Kühlelement
ein um die Mantelfläche umlaufender Kragen ist.
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Mit
einem umlaufenden Kragen ist es möglich, eine Wärmestrahlung
möglichst allseitig um das Kapselungsgehäuse herum
zu verteilen und von dort an die Umgebung abzugeben. Dadurch ist
es vermieden, dass an einem Kapselungsgehäuse bzw. an dem
Kühlelement selbst Wärmepunkte entstehen, die
wiederum auf in der Nähe befindliche Baugruppen der Elektroenergieübertragungsanordnung Rückwirkungen
hervorrufen. Der Kragen kann gegebenenfalls Ausnehmungen aufweisen.
Dadurch ist es beispielsweise möglich, die Erwärmung
des Kühlelementes innerhalb kritischer Grenzen zu halten.
Beispielsweise kann der Kragen aus einer Vielzahl von abstehenden
Bolzen gebildet sein, so dass ein Kühlelement mit einer
großen Oberfläche entsteht, welches innerhalb
eines kleinen Raumes angeordnet ist. Durch ein Begrenzen der Erwärmung
des Kühlelementes ist es möglich, das Kühlelement
selbst beispielsweise als Berührungsschutz an bestimmten Anlagenteilen
der Elektroenergieübertragungsanordnung einzusetzen. Es
ist bekannt, Kapselungsgehäuse aus elektrisch leitendem
Material zu fertigen. Um Aktivteile aus dem Innern des Kapselungsgehäuses beispielsweise
in Freiluft übergehen zu lassen, werden so genannte Freiluftdurchführungen
eingesetzt. Diese Freiluftdurchführungen stellen kritische
Baugruppen dar, da diese von Bedienpersonal nicht unmittelbar berührt
werden dürfen. Bei einer Berührung könnten
eine Schädigung des Bedienpersonals und auch Schädigungen
der Elektroenergieübertragungsanordnung erfolgen. Derartige
Freiluftdurchführungen sind beispielsweise auf Flansche
der Kapselungsgehäuseanordnung aufgesetzt. Wird nunmehr
ein Kühlelement an eine Mantelfläche des vorgesehenen
Flansches angeordnet, wobei das Kühlelement nach Art eines
Kragens ausgebildet ist, so kann eine Abschrankung geschaffen werden,
die eine Berührung der Durchführung erschwert.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Mantelflächefläche
einen Scheibenisolator umgibt.
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Scheibenisolatoren
werden an Elektroenergieübertragungsanordnungen eingesetzt,
um im Innern angeordnete Aktivelemente gegenüber dem Kapselungsgehäuse
isoliert zu lagern. Scheibenisolatoren weisen den Vorteil auf, dass
diese durch ihre flächige scheibenartige Struktur im Regelfall
am äußeren Umfang in einem größeren
Bereich zum Zwecke der Montage gehaltert werden können.
Zur Halterung weist der Scheibenisolator an seinem Randbereich entsprechende
Montageöffnungen oder ähnliches auf. Als vorteilhaft
hat sich erwiesen, den Scheibenisolator beispielsweise mit einem
Rahmen zu umgeben und den Scheibenisolator über den Rahmen
zu haltern. Als Rahmen sind dabei ringförmige Flansche
bekannt, welche mit entsprechenden Flanschflächen sowie
Mantelflächen versehen sind. In diese Rahmen sind die Scheibenisolatoren
möglichst gasdicht eingefügt. Durch den Rahmen
wird der Scheibenisolator, welcher aus einem entsprechenden Kunststoff,
der im Regelfall spröder als ein Metall ist, vor mechanischen Überbeanspruchungen
geschützt. Scheibenisolatoren können benutzt werden, um
Gasräume voneinander zu trennen. Es können auch
Ausnehmungen vorgesehen sein, durch welche benachbarte Gasräume
durch einen Scheibenisolator hindurch miteinander verbunden sind.
Im Bereich der Scheibenisolatoren ist eine Feststoffbrücke
von dem aktiven Element, beispielsweise einem elektrischen Leiter,
zu einer Wandung der Kapselungsgehäuseanordnung geschaffen.
Dort kann Wärme besonders effizient aus dem Innern des
Aktivelementes über die Feststoffbrücke in die
Wandung und von dort in das Kühlelement übergeleitet
werden. Im Vergleich dazu muss an anderen Stellen der Wandung im
Regelfall eine Gasstrecke überwunden werden, wobei eine
Gasstrecke im Regelfall eine geringere Wärmeleitfähigkeit
aufweist, als ein Feststoff.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Kühlelement
eine im Wesentlichen ringscheibenförmige Gestalt aufweist,
wobei die ringscheibenförmige Gestalt von dem Kapselungsgehäuse
durchsetzt ist.
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Ein
ringscheibenförmiges Kühlelement weist den Vorteil
auf, dass ein Gebilde geschaffen ist, welches von dem Kapselungsgehäuse
durchdringbar ist. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben,
die Mantelfläche des Kapselungsgehäuses innerhalb
eines kleinen Abschnittes an vielen Punkten zu kontaktieren und
so Wärme von dem Kapselungsgehäuse abzuleiten.
Insbesondere bei der Verwendung einer in sich geschlossenen Ringscheibe
wird die Möglichkeit geschaffen, eine Abschattung eines
Kapselungsgehäuses zu befördern. Dadurch wird
die Kühlwirkung des Kühlelementes zusätzlich
verbessert. Weiterhin kann das Kühlelement auch dazu benutzt
werden, beispielsweise eine Strömung zu lenken und zu leiten.
Dadurch wird die Kühlwirkung des Kühlelementes
zusätzlich unterstützt.
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Vorteilhafterweise
kann vorgesehen sein, dass das Kühlelement aus mehreren
Gleichteilen zusammengesetzt ist.
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Ein
aus Gleichteilen bestehendes Kühlelement kann leicht modifiziert
werden. So ist es möglich, eine verschieden große
Anzahl von Gleichteilen miteinander zu verbinden und so das Kühlelement variabel
an Umfänge verschiedener Kapselungsgehäuse anzupassen.
Somit ist es möglich, verschiede Kühlelemente
für verschieden große Kapselungsgehäuse
zu fertigen. Dabei kann auf dieselben Gleichteile zurückgegriffen
werden, welche zu einem Kühlelement zusammengesetzt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Gleichteile dabei nach Art eines in
sich geschlossenen Ringes miteinander verbunden werden, so dass über
die Ausbildung des Ringes ein Klemmsitz auf dem Kapselungsgehäuse
ermöglicht ist. So ist es möglich, auch an bestehenden Elektroenergieübertragungsanordnungen
ein Kühlelement nachzurüsten, da auf spezielle
Befestigungspunkte an dem Kapselungsgehäuse verzichtet
werden kann. Ein Klemmsitz ist auch vorteilhaft, um das Kühlelement
wiederholt montieren und demontieren zu können. So ist
es beispielsweise möglich, das Kühlelement während
des Auftretens von klimatisch kritischen Bedingungen beispielsweise
bei Hitze an dem Kapselungsgehäuse zu montieren und bei
Kälte das Kühlelement beispielsweise zu demontieren.
Somit ist es möglich, die Betriebsbedingungen an der Elektroenergieübertragungsanordnung
innerhalb zulässiger Grenzwerte zu halten.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Flansch
ein koaxial zu einer Kapselungsgehäuselängsachse
angeordneter Ringflansch ist.
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Bei
der Konstruktion von Kapselungsgehäusen ist man darauf
bedacht, eine geringe Anzahl von verschiedenartigen Kapselungsgehäusen
zu verwenden. Kapselungsgehäuse sind beispielsweise im Wesentlichen
hohlzylinderförmig ausgestaltet, wobei Ringflansche jeweils
an den Stirnseiten des Hohlzylinders angeordnet sind. Die Kapselungsgehäuselängsachse
fällt in diesem Falle mit der Hohlzylinderlängsachse
zusammen. Dadurch entsteht eine rohrartige Konstruktion, wobei mehrere
derartiger Kapselungsgehäuse miteinander verbunden eine
langgestreckte Rohrverbindung ermöglichen. Solche Kapselungsgehäuse
sind beispielsweise für Sammelschienenabschnitte oder gasisolierte
Rohrleitungen üblich, welche einen elektrischen Strom von
einem Anschlusspunkt A zu einem Anschlusspunkt B transportieren.
Anschlusspunkte A und B können beispielsweise elektrische
Schaltgeräte innerhalb von Elektroenergienetzen sein.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Kühlelement
bezüglich der Rotationsachse strahlenförmig angeordnete
Rippen aufweist.
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Strahlenförmige
Rippen gestatten es, eine große Anzahl von Kontaktierungspunkten
an der Oberfläche des Kapselungsgehäuses vorzusehen. Durch
die strahlenförmige Ausrichtung wird der Abstand zwischen
den Rippen mit zunehmender Entfernung von der Oberfläche
des Kapselungsgehäuses größer. Somit
ist es möglich, dass die Rippen beispielsweise von einer
Atmosphäre umflutet sind, so dass eine große Gasmenge über
die Rippen hinwegstreichen kann. Damit ist es möglich, über
die Rippen eine Wärmemenge von der Oberfläche
eines Kapselungsgehäuses aufzunehmen und diese über
die Rippen in von der Oberfläche beabstandete Regionen
zu verbringen und dort einen Wärmeübergang beispielsweise
zu atmosphärischem Gas sicherzustellen. Dadurch kann die
Kühlwirkung des Kühlelementes gesteigert werden.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
in Figuren gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei
zeigt die
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1 eine
Seitenansicht einer Elektroenergieübertragungsanordnung,
die
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2 eine
Seitenansicht eines Sammelschienenabschnittes mit Freiluftdurchführungen,
die
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3 eine
Explosionsdarstellung einer Elektroenergieübertragungsanordnung,
die
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4 die
in der 3 dargestellte Elektroenergieübertragungsanordnung
im zusammengesetzten Zustand und die
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5 eine
Variante eines Kühlelementes.
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Die 1 zeigt
eine Elektroenergieübertragungsanordnung in einer Seitenansicht.
Die Elektroenergieübertragungsanordnung weist ein erstes Kapselungsgehäuse 1,
ein zweites Kapselungsgehäuse 2, ein drittes Kapselungsgehäuse 3,
ein viertes Kapselungsgehäuse 4, ein fünftes
Kapselungsgehäuse 5 sowie ein sechstes Kapselungsgehäuse 6 auf.
Die Kapselungsgehäuse 1, 2, 3, 4, 5, 6 sind über Flansche
miteinander gasdicht verbunden. Im Innern der Kapselungsgehäuse 1, 2, 3, 4, 5, 6 sind
verschiedene Aktivelemente angeordnet. Die Kapselungsgehäuse 1, 2, 3, 4, 5, 6 sind
aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt und schließen
den Innenraum gasdicht von der Umgebung ab. Das erste Kapselungsgehäuse 1 ist
im Wesentlichen rohrförmig aufgebaut und nimmt im Innern
als Aktivelement eine Unterbrechereinheit eines Hochspannungs-Leistungsschalters
auf. Das erste Kapselungsgehäuse 1 ist im Wesentlichen
koaxial zu einer Kapselungsgehäuselängsachse 7 ausgerichtet.
Stirnseitig ist das erste Kapselungsgehäuse 1 jeweils
mit Flanschen versehen. An die Flansche des ersten Kapselungsgehäuses 1 sind
jeweils Scheibenisolatoren angeflanscht, welche innerhalb eines
metallischen Rahmens, welcher ebenfalls als Kapselungsgehäuse wirkt,
angeordnet sind. Die metallischen Rahmen sind Teil der Verbindung
zwischen den jeweiligen Kapselungsgehäusen. Das zweite
und das dritte Kapselungsgehäuse 2, 3 sind
jeweils als Umlenkbaustein ausgebildet, d. h. in ihrem Innern werden
Aktivteile wie elektrische Leiter ausgehend von der Kapselungsgehäuselängsachse 7 um
90° umgelenkt. So ist an dem zweiten Kapselungsgehäuse 2 das
fünfte Kapselungsgehäuse 5 angeflanscht.
Das fünfte Kapse lungsgehäuse 5 ist mit
Freiluftdurchführungen 8a, 8b versehen.
Die Freiluftdurchführungen 8a, 8b dienen
jeweils dem Einleiten von elektrischen Leitern in das Innere der
Kapselungsgehäuse 1, 2, 3, 4, 5, 6. An
das dritte Kapselungsgehäuse 3 ist das sechste Kapselungsgehäuse 6 angeflanscht.
Das sechste Kapselungsgehäuse 6 ist gleichartig
wie das fünfte Kapselungsgehäuse 5 aufgebaut
und dient ebenfalls mit seinen Freiluftdurchführungen 9a, 9b dem
Einleiten von elektrischen Leitungen als Aktivelemente in das Innere
der Kapselungsgehäuse 1, 2, 3, 4, 5, 6. Das
vierte Kapselungsgehäuse 4 ist ebenfalls an das zweite
Kapselungsgehäuse 2 angeflanscht. Das vierte Kapselungsgehäuse 4 nimmt
in seinem Innern einen Spannungswandler auf, welcher der Erfassung von
Spannungen dient. Weiter können in den Kapselungsgehäusen
auch weitere Schaltgeräte wie Trennschalter, Erdungsschalter, Überwachungseinrichtungen,
Meldeeinrichtungen, Wandler usw. angeordnet sein.
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Bei
der in der 1 dargestellten Elektroenergieübertragungsanordnung
sind die einzelnen Kapselungsgehäuse über Flansche
miteinander verbunden. Die Flansche sind vorteilhaft als Ringflansche
ausgeführt, die koaxial zu einer Rotationsachse ausgerichtet
sind. Die Rotationsachsen sind beispielhaft mit den Bezugszeichen 7, 7a, 7b versehen.
Zwischen den Flanschen sind Kapselungsgehäuse angeordnet,
welche jeweils einen Scheibenisolator aufweisen. Diese Kapselungsgehäuse
dienen als Rahmen für die Scheibenisolatoren. Jene die
Scheibenisolatoren positionierenden Kapselungsgehäuse weisen
in Richtung ihrer Rotationsachsen mit einer vergleichsweise geringen
Stärke auf.
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In
der 1 sind mit Pfeilen jeweils verschiedene Positionen
markiert, an welchen ein sich um eine Rotationsachse erstreckendes
Kühlelement positionierbar ist. Dabei sind die Bereiche,
in welchen die Kapselungsgehäuse mit den Scheiben isolatoren angeordnet
sind bevorzugt zu verwenden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein,
wie bei dem ersten Kapselungsgehäuse 1 durch den
zugeordneten Pfeil symbolisiert, dass ein Kühlelement auf
eine äußere Oberfläche aufgesetzt wird,
wobei der Bereich entfernt von Flanschverbindungen liegt.
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In
der 2 ist eine weitere Variante einer Kapselungsgehäuseanordnung
gezeigt. Dabei ist ein siebentes Kapselungsgehäuse 10 an
ein achtes Kapselungsgehäuse 11 angeflanscht.
Das achte Kapselungsgehäuse 11 ist an ein neuntes
Kapselungsgehäuse 12 angeflanscht, wobei das neunte
Kapselungsgehäuse 12 nach Form und Funktion dem
fünften Kapselungsgehäuse 5 bzw. dem
sechsten Kapselungsgehäuse 6 entspricht. Das siebente
Kapselungsgehäuse 10 ist ein lang gestrecktes
rohrförmiges Gehäuse, welches in seinem Innern
einen elektrischen Leiter aufnimmt und sich koaxial um eine Kapselungsgehäuselängsachse 7 erstreckt.
Dieser elektrische Leiter wirkt als Aktivelement und ist eine so
genannte Sammelschiene, d. h. über eine längere Wegstrecke
wird von einem Punkt A zu einem Punkt B elektrische Energie über
die Sammelschiene geleitet. An der Flanschverbindung zwischen dem
siebenten Kapselungsgehäuse 10 und dem achten
Kapselungsgehäuse 11 bzw. zwischen dem achten
Kapselungsgehäuse 11 und dem neunten Kapselungsgehäuse 12 sind
jeweils Kapselungsgehäuse angeordnet, welche einen Scheibenisolator
umgeben. Die Kapselungsgehäuse mit dem Scheibenisolator
sind wiederum bevorzugte Stellen für die Anordnung eines
Kühlelementes (vgl. Pfeile im Bereich des achten Kapselungsgehäuses 11 und
des neunten Kapselungsgehäuses 12). Es kann jedoch
auch vorgesehen sein, dass ein Kühlelement beabstandet
zu Flanschverbindungen auf einer äußeren Oberfläche, welche
die Form einer Mantelfläche aufweist, angeordnet ist (vgl.
Pfeil am siebenten Kapselungsgehäuse 10).
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Nach
der Beschreibung des schematischen Aufbaues einer Kapselungsgehäuseanordnung
in den vorstehenden Absätzen bezüglich der 1 und 2 soll
nunmehr zu den 3 und 4 beispielhaft
ein konstruktiver Aufbau eines Kühlelementes detaillierter
beschrieben werden.
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Die 3 zeigt
ein zehntes Kapselungsgehäuse 13 sowie ein elftes
Kapselungsgehäuse 14. Die beiden Kapselungsgehäuse 13 und 14 sind
koaxial zu einer als Rotationsachse wirkenden Kapselungsgehäuselängsachse 15 ausgerichtet.
Bezüglich der Kapselungsgehäuselängsachse 15 sind
die Stirnseiten des zehnten und des elften Kapselungsgehäuses 13, 14 mit
Flanschen ausgestattet. An den einander zugewandten Flanschen ist
zwischen diesen ein weiteres Kapselungsgehäuse 16 angeordnet. Das
weitere Kapselungsgehäuse 16 weist einen ringförmigen äußeren
Rahmen auf, welcher einen Scheibenisolator 17 in seinem
Inneren aufnimmt. Über den Scheibenisolator 17 zu
dem Rahmen des weiteren Kapselungsgehäuses 16 elektrisch
isoliert, ist ein Aktivelement in Form eines Leiterabschnittes 18 angeordnet.
Der Scheibenisolator kann eine gasdichte Barriere zwischen den Innenräumen
des zehnten und elften Kapselungsgehäuses 13, 14 darstellen.
Es kann jedoch auch sein, dass entsprechende Kanäle vorgesehen
sind, über welche die Innenräume miteinander verbunden
sind. Des Weiteren weisen das zehnte Kapselungsgehäuse 13 und
das elfte Kapselungsgehäuse 14 jeweils mantelseitig
einen Anschlussstutzen 19 auf. Im Bereich der Verbindung zwischen
dem zehnten Kapselungsgehäuse 13 und dem weiteren
Kapselungsgehäuse 16 bzw. dem elften Kapselungsgehäuse 14 und
dem weiteren Kapselungsgehäuse 16 ist ein Kühlelement 20 angeordnet.
Das Kühlelement 20 ist im Wesentlichen aus zwei
segmentförmigen Teilelementen gebildet. Die beiden segmentförmigen
Teilelemente sind gegengleich ausgeformt und weisen im zusammengesetzten
Zustand eine ringscheibenförmige Gestalt auf, so dass das
weitere Kapselungsgehäuse 16 das Kühlelement 20 durchsetzt.
Die Abmessung des Kühlelementes 20 ist dabei derart
gewählt, dass der Innendurchmesser des zusammengesetzten
Kühlelementes 20 geringfügig kleiner
ist als der Außendurchmesser des weiteren Kapselungsgehäuses 16.
Dadurch ist es möglich, das Kühlelement 20 auf
das weitere Kapselungsgehäuse 16 aufzusetzen und
dieses dort winkelstarr mittels einer Presspassung zu sichern. Zur
Verbesserung der Kühlwirkung des Kühlelementes 20 ist
das Kühlelement mit einer Vielzahl von Rippen versehen.
Die Rippen sind dabei radial zu der Gehäuselängsachse 15 ausgerichtet.
Neben der Unterteilung des Kühlelementes 20 in
zwei halbringförmige Teilelemente kann vorgesehen sein,
eine kleinere Segmentteilung zu verwenden, so dass je nach Anzahl
der verwendeten Segmente innerhalb eines bestimmten Toleranzbandes
verschiedene Umfänge von Kapselungsgehäusen mit
von dem Kühlelement 20 umgriffen werden können.
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Die 4 zeigt
die zur 3 beschriebenen und dort gezeigten
Bauelemente im zusammengesetzten Zustand. Das Kühlelement 20 ist
auf das weitere Kapselungsgehäuse 16 aufgesetzt.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Breite des Kühlelementes 20 in
Richtung der Gehäuselängsachse 15 derart
gewählt ist, dass zwischen dem weiteren Kapselungsgehäuse 16 und
dem zehnten bzw. elften Kapselungsgehäuse 13, 14 gebildete
Flanschfugen überdeckt werden. Dadurch wird die Kontaktfläche
des Kühlelementes 20 vergrößert
und somit ist ein verbesserter Wärmeübergang von
einer äußeren Oberfläche eines Kapselungsgehäuses
auf das Kühlelement 20 ermöglicht. Es
kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Breite des Kühlelementes 20 an die
Breite des weiteren Kapselungsgehäuses 16 angepasst
ist, so dass beispielsweise zu Reparaturzwecken ein Lösen
der Flanschverbindung zwischen dem weiteren Kapselungsgehäuse 16 und
dem zehnten bzw. elften Kapselungsgehäuse 13, 14 möglich
ist und das weitere Kapselungsgehäuse 16 nebst daran befestigten
Kühlelement 20 quer zur Kapselungsgehäuselängsachse 15 herausschiebbar
ist.
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Neben
der in den 3, 4 gezeigten
Variante eines Kühlelementes 20 ist in der 5 eine weitere
Variante eines Kühlelementes 21 dargestellt. Die
weitere Variante des Kühlelementes 21 weist säulenartige
Rippen auf, die auf einer Mantelfläche eines Kapselungsgehäuses
befestigt sind. Die Rippen sind radial zu einer Gehäuselängsachse 15a ausgerichtet.
Dabei ist die Form der Rippen variabel. So können die Rippen
beispielsweise einen ovalen, einen kreisrunden oder einen vieleckigen
Querschnitt aufweisen. Die Rippen bilden einen umlaufenden Kragen
aus. Weiterhin können auch verschiedene Reihen axial zueinander
beabstandet sein, wobei die Rippen verschieden ausgestaltet sein
können. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Rippen unmittelbar auf
das Kapselungsgehäuse aufgebracht sind, wobei jede der
Rippen individuell mit dem Kapselungsgehäuse verbunden
ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Rippen auf einem
Tragelement befestigt sind, so dass mehrere Rippen gemeinsam an einer
Kapselungsgehäuseoberfläche befestigbar sind.
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Die
in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsvarianten sind
untereinander kombinierbar, d. h. verschiedene Rippenformen, verschiedene Positionen
von Kühlelementen, verschiedene Kapselungsgehäuseformen
etc. sind untereinander austauschbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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