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Kühlradiator für Transformatoren
Kühlradiatoren für Transformatoren erfordern eine auf einer einwandfreien physikalischen Funktion beruhende Leistungsfähigkeit. So ist es erforderlich, dass Turbulenzen und Toträume, in denen sich mit Gefahr örtlicher Überhitzungen Luft- bzw. Gasblasen ansammeln können, vermieden und damit einwandfreie Strömungsbedingungen gewährleistet sind. Bei den meisten bekannten Radiatoren ist die Bildung solcher Turbulenzen bzw. Toträume an den beim Zusammenschweissen der Glieder und Einschweissen der Sammelröhre entstehenden, in den Durchflussraum ragenden Vorsprüngen, überlappungen und Durchdringungen des Gliedkopfes, jedoch auch an Biegeradien, Ausstanzungen u. dgl. unvermeidlich.
Darüber hinaus treten im Transformatorenbetrieb Schwingungen auf, die sich im gesamten System ausbreiten und mechanische Beanspruchungen im Radiator hervorrufen, die vielfach zum Bruch des Radiators und zum Aufreissen der in grosser Zahl vorhandenen Schweissnähte führen.
Die Schwingungen und die durch sie verursachten Nachteile treten am Transformatorenradiator in besonders starkem Masse in Erscheinung, weil die Radiatoren freitragend am Transformatorengehäuse angebracht und darum den von den Schwingungen ausgehenden Beanspruchungen in besonderem Masse ausgesetzt sind. Man war aus diesem Grunde bisher bemüht, diesen Nachteilen durch sehr schwere Konstruktionen bzw. die Verwendung schwerer Materialien und durch Verstärkung der Schweissnähte bzw. des Schweissnahtbereiches zu begegnen.
Ziel der Erfindung ist ein Kühlradiator für ölgefüllte Transformatoren, der eine hohe Stabilität und einwandfreie Strömungseigenschaften besitzt und die Möglichkeit einer rationalen, mechanisierten Herstellung bietet.
Die Erfindung betrifft einen Kühlradiator für ölgefüllte Transformatoren, bestehend aus durch Schweissen miteinander verbundenen Radiatorgliedern, die aus senkrechte Kühlkanäle einschliessenden, ebenfalls durch Schweissen miteinander verbundenen Halbschalen mit aus den Gliedschalenkörpern herausgeprägten Naben zusammengefügt sind.
Erfindungsgemäss wird ausgegangen von einem Kühlradiator für Transformatoren, wie er aus der Schweizer Patentschrift Nr. 345701 bekanntgeworden ist, bei dem die oberen und unteren Begrenzungslinien der Rohrnaben eine geradlinig verlaufende obere bzw. untere Kammlinie bilden, die gleichzeitig die obere bzw. untere Begrenzungslinie der gegen die Rohrnaben hin ansteigenden Flüssigkeitsräume bildet, und der infolgedessen einwandfreie Strömungseigenschaften besitzt. Die Erfindung beruht weiterhin auf der überraschenden Feststellung, dass die im Transformatorenbetrieb auftretenden Schwingungen zu einer Spitzenbelastung nur im Bereich der den Radiator mit dem Transformator verbindenden Anschweissstutzen führen.
Demgemäss besteht die Erfindung darin, dass die oberen und unteren Begrenzungslinien der Rohrnaben des Radiators-in aus der Schweizer Patentschrift Nr. 345701 an sich bekannten Weise-eine geradlinig verlaufende Kammlinie bilden, die gleichzeitig die gegen die Rohrnaben hin ansteigenden Flüssigkeitsräume begrenzen, und dass in den dem Anschluss an den Transformatorenkessel dienenden Anschlussrohren je eine bis in den Bereich der ersten Radiatorenglieder, maximal bis in den Bereich der Hälfte der Radiatorenglieder reichende Längsprofilversteifung vorgesehen ist.
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Der erfindungsgemäss ausgebildete Radiator lässt sich ausserordentlich rationell durch
Zusammenfügen beliebig vieler Teile von einheitlicher Gestalt herstellen, die durch Prägen in einem
Arbeitsgang gefertigt werden kann, während sich die weiteren Arbeiten auf die Verbindung jeweils zweier Gliedkörperhalbschalen durch Randverschweissung zu Radiatorengliedern und die Bildung des
Radiators durch Verschweissung der Naben der Radiatorenglieder beschränken. Beide Arbeiten können maschinell und gegebenenfalls sogar vollautomatisch ausgeführt werden. Es entstehen keine den
Strömungsquerschnitt beengende bzw. die Flüssigkeitsströmung beeinträchtigende Vorsprünge ; ebenso ist die Gefahr der Bildung von Lufträumen, in denen es zu örtlichen Überhitzungen kommen kann, praktisch ausgeschaltet.
Die Durchflusseigenschaften des Radiators werden auch nicht durch die maximal bis zur Hälfte der Radiatorenglieder, vorzugsweise bis zum zweiten oder dritten Glied in den
Radiator reichenden Längsversteifungen beeinträchtigt. Dagegen geben diese, was bei dem hohen
Gewicht eines ölgefüllten Transformators nicht zu erwarten war, dem Radiator überraschenderweise in Verbindung mit der erfindungsgemässen Form des Radiators eine den Schwingungsbeanspruchungen entgegenwirkende, ausreichende Stabilität. Es tritt nicht, wie angenommen werden musste, eine Verlagerung der Belastungsspitze auf eines der ausserhalb der Längsversteifungen gelegenen Glieder ein.
Die Versteifungskörper können die Querschnittsform eines Kreuzes, Dreiecks, Stegbleches oder eine andere Längsprofilform aufweisen. Die Form des Gliedkopfes und die Anlage der Schweissnähte bleibt in jedem Zeitpunkt der Herstellung unter vollständiger Kontrolle des Bedienungspersonals, so dass fertigungsbedingte, zu Beeinträchtigungen der Strömungseigenschaften Anlass gebende Ungenauigkeiten weitgehend ausgeschaltet sind. Zu ihrem vollständigen Ausschluss werden die Glieder zweckmässig durch an sich bekannte Abschmelzschweissung miteinander verbunden, zu welchem Zweck die Gliedhalbschalen als Vorform zweckmässig an ihren Nabenrändern mit nach innen ragenden Randkragen versehen sind, die nach Zusammenlegen der Glieder mit ihren Naben bis zum Durchbruch des Schmelzgutes nach aussen abgeschweisst werden.
Zur Herstellung eines Stufenradiators ist zweckmässig an dem innenliegenden Glied der Radiatorenglieder ausser der Anschlussnabe für das verkürzte Glied auch eine Kopfnabe vorgesehen, die der Einführung eines Schweissbrenners dient und später durch Auf- bzw. Einschweissen eines Deckels verschlossen wird.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. l die Ansicht eines erfindungsgemässen Kühlradiators, Fig. 2 einen Schnitt durch ein Radiatorglied, Fig. 3 eine Sicht von der Seite auf Fig. 2, Fig. 4 einen Teilschnitt durch Fig. l im Bereich des Anschlussstutzens gemäss Ausschnitt A, Fig. 5 einen Schnitt durch zwei erfmdungsgemäss miteinander verbundene Radiatorglieder, Fig. 6 einen Schnitt durch einen Stufenradiator, Fig. 7 und 8 verschiedene Versteifungskörper.
In den Zeichnungen sind mit die Radiatorglieder eines Kühlradiators für Transformatoren bezeichnet, die unter Bildung von oberen und unteren Sammelkanälen aus senkrechte Kühlkanäle einschliessenden, durch Schweissen miteinander verbundenen Halbschalen--la, lb--gebildet sind. Erfindungsgemäss ist der Radiator-s. Fig. 3-aus Halbschalen mit rohrförmig derart aus dem
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unteren Begrenzungslinien des Radiatorflüssigkeitsraumes bilden. In den dem Anschluss des Radiators an den Transformatorkessel dienenden Anschlussstutzen--4--ist-s.
Fig. l und 4-je eine bis in den Bereich der ersten Radiatorglieder, im Beispielsfalle bis zur Nahtstelle zwischen dem zweiten und dritten Glied reichende Längsversteifung--5--vorgesehen. Sie besitzt im Beispielsfalle die in Fig. 7 in vergrösserter Darstellung wiedergegebene Form eines Kreuzes, kann jedoch auch Dreieckspolygonform --16-- (Fig. 8) oder eine andere Längsprofilform besitzen.
Trotz des Einragens der Versteifung in den Längskanal tritt eine Beeinträchtigung der Strömungseigenschaften des Radiators nicht ein, es erfolgt vielmehr im Zuführungskanal eine partielle Teilung des Flüssigkeitsstromes mit der Wirkung einer besseren Kühlmittelverteilung auf die Radiatorglieder. Anderseits hat sich überraschenderweise gezeigt, dass trotz Einragens der Versteifung lediglich bis in den Bereich der beiden ersten Glieder eine ausreichende Anschlussfestigkeit erzielt wird.
Die Verbindung der Halbschalen--la, lb--zum fertigen Radiator erfolgt durch Schweissen, zu welchem Zweck-s. Fig. 2 und 5-die Gliedhalbschalen als Vorform-wie an sich bekannt-mit
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Nahtschweissen erfolgt der Aufbau des Radiators durch Zusammenfügen der Glieder mit ihren Naben und Abschmelzen der Randkragen--2a--bis zum Durchbruch des Schmelzgutes nach aussen.
Die Schweissnaht ist mit--8--bezeichnet. Das Schmelzgut überdeckt die Trennaht zwischen den beiden
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Gliedköpfen innen und aussen in Form einer leicht gewölbten Schweissnaht, so dass einerseits der Innendurchmesser der vereinigten Gliedköpfe ohne überstehende Ansätze durchgehend gleich ist und anderseits die beim Aneinanderlegen der Kragen-2a-aussen gebildete ringförmige Kerbe ausgefüllt ist. Sich bildende Gas- oder Dampfblasen werden somit in jedem Fall aus dem Bereich des Flüssigkeitsraumes an der schräg nach oben verlaufenden Gliedoberkante-9--s. Fig. 3-in den Kanal--2-- gebracht und entlang der Kammlinie --3-- mit dem Flüssigkeitsstrom abgeführt.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Stufenradiator ist die Verbindung der Radiatorglieder in gleicher Weise bewirkt, wie dies an Hand der in Fig. 5 beschriebenen Ausführung wiedergegeben ist. Der Unterschied besteht hier lediglich darin, dass zum Zwecke der Verschweissung der Radiatorglieder - mit den verkürzten Radiatorgliedern--11--die gegen das verkürzte Glied weisende Gliedschale--lOa--ausser einer Anschlussnabe--lOb--auch eine Kopfnabe--10c--aufweist, die den Zutritt eines Schweissbrenners zu der Naht--12--zum Zwecke des automatischen Innenverschweissens erlaubt und die nach Fertigstellung der Naht--12--durch Auf-bzw.
Einschweissen eines Deckels--13--od. dgl. verschlossen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kühlradiator für ölgefüllte Transformatoren, bestehend aus durch Schweissen miteinander verbundenen Radiatorgliedern, die aus senkrechte Kühlkanäle einschliessenden, ebenfalls durch Schweissen miteinander verbundenen Halbschalen mit aus den Gliedschalenkörpern herausgeprägten Naben
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Begrenzungslinien (3) der Rohrnaben (2) eine geradlinig verlaufende obere bzw. untere Kammlinie bilden, die gleichzeitig die obere bzw. untere Begrenzungslinie der gegen die Rohrnaben (2) hin ansteigenden Flüssigkeitsräume (Gliedoberkante 9) bildet und dass in den dem Anschluss an den Transformatorkessel dienenden Anschlussrohrstutzen je eine bis in den Bereich der ersten Radiatorenglieder, maximal bis in den Bereich der Hälfte der Radiatorenglieder reichende Längsprofilversteifung vorgesehen ist.
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