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Die Erfindung betrifft eine Kühl- und Bremseinrichtung für explosionsartig auftretende, heisse Gasströme, vorzugsweise von Störlichtbögen in elektrischen Anlagen, beispielsweise Trafostatio- nen.
In elektrischen Anlagen, beispielsweise in Trafostationen kann es durch Störfälle aber auch bei Umschaltvorgängen zum Auftreten von Störlichtbögen kommen, welche die umgebende Luft erhitzen, was zu einem explosionsartigen Druckanstieg führt und ein hohes Gefährdungspotential für die Anlage, sowie für die sich im Bereich der Anlage aufhaltenden Personen aufweist.
So kann es beispielsweise in Trafostationen trotz aller Vorkehrungen im Bereich der Hoch- spannungskabel bei deren Einbindung in die Hochspannungsschaltanlage zu derartigen Störungen kommen, welche beispielsweise durch schadhafte Endverschlüsse oder durch Blitzschlag (bei fehlendem Kathodenfallableiter) auftreten können.
Im Schadensfall muss dafür gesorgt werden, dass im Bedienbereich bzw. im Aussenbereich derartiger Anlagen ein plötzlicher Druckanstieg sowie das Austreten heisser Gase vermieden wird, so dass gleichzeitig für einen ausreichenden Druckabbau und eine Kühlung der entstehenden Gase gesorgt werden muss. Weiters muss versucht werden, die Druckbelastung im Inneren der elektrischen Anlagen in Grenzen zu halten, um Zerstörungen der Anlage und eine damit verbunde- ne Gefährdung durch wegfliegende Teile der Anlage (Türen, Jalousien, u.ä.) bzw. Verbrennungen durch austretende heisse Gase zu vermeiden.
In diesem Zusammenhang ist aus der WO 02/075884 A1 eine elektrische Anlage mit einem Druckentlastungskanal bekannt geworden. Bei einem Lichtbogenüberschlag in einem von mehre- ren Funktionsmodulen wird der sich darin befindlichen Luft eine hohe Wärmeenergie zugeführt, so dass sich diese explosionsartig ausdehnt. Die entstehende Druckwelle wird über ein Klappensys- tem in einen oberhalb der Funktionsmodule angeordneten Druckentlastungskanal abgeleitet.
Weiters ist ein Kaminsystem bzw. ein Absorptionselement vorgesehen, in dem eine Verringerung von Druck und Temperatur soweit stattfindet, dass die Gase gefahrlos in den die Anlage umge- benden Raum abgeführt werden können. Das Absorptionselement weist ein Füllmaterial auf, in welchem eine starke Streuung, Verwirbelung, Abkühlung und Neutralisierung der Gase stattfindet.
Nachteilig dabei ist das relativ grosse Bauvolumen der Sicherheitseinrichtungen, das einer kompak- ten, kostengünstigen Ausführung entgegensteht.
Weiters ist es aus der DE 91 02 514 U1 bekannt, bei einer metallgekapselten Mittelspan- nungsumschaltanlage für Innenraumaufstellung den Lichtbogenauswurf in eine ungefährliche Richtung zu lenken und möglichst vorzukühlen. Dazu ist ein Expansionskanal sowie ein weiterer Auspuffkanal vorgesehen, in dem die Lichtbogengase über wenigsten eine Verbindungsöffnung umgeleitet werden, wobei in mindestens einem Auspuffende ein Metallgittergeflecht eingesetzt ist, um eine entsprechende Abkühlung und Verwirbelung der Gase zu bewerkstelligen.
Schliesslich wird in der DE 695 11 046 T2 die Schaltkammer eines Lastschalters beschrieben, welche mindestens einen Kühler umfasst, der aus Platten oder Rohren ausgebildet sein kann und zur Kühlung der bei einem Lichtbogen entstehenden Gase dient.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühl- und Bremseinrichtung für explosionsartig auftretende heisse Gasströme vorzuschlagen, mit welcher für eine ausreichende Kühlung der Gase und einen entsprechenden Druckabbau gesorgt werden kann, wobei eine kompakte, kostengünstige Einrich- tung geschaffen werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Kühl- und Bremseinrichtung zumindest eine erste Gruppe den Gasstrom in zumindest eine erste Richtung ablenkende, lammel- lenartig angeordnete Kühlbleche aufweist, deren Längsachsen im Wesentlichen normal auf den Gasstrom stehen.
Erfindungsgemäss ist weiters vorgesehen, dass die Kühl- und Bremseinrichtung eine zweite Gruppe den Gasstrom in zumindest eine zweite Richtung ablenkende, lamellenartig angeordnete Kühlbleche aufweist, deren Längsachsen im Wesentlichen normal auf den Gasstrom stehen. Durch die lamellenartig angeordneten Kühlbleche, welche den Gasstrom entsprechend ablenken, wird einerseits die Druckwelle gebrochen und andererseits durch eine Übertragung eines Teils der im Gasstrom enthaltenen Wärmemenge auf die Kühlbleche für eine entsprechende Abkühlung der Gasströme gesorgt.
Besonders gute Ergebnisse sind erzielbar, wenn beide Gruppen von Kühlblechen in Strö- mungsrichtung hintereinander angeordnet sind und die Kühlbleche der ersten Gruppe in den
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Bereich der Kühlbleche der zweiten Gruppe ragen. Dadurch werden entsprechend enge Durch- trittskanäle geschaffen und der Gasstrom mehrfach umgelenkt.
Erfindungsgemäss ist eine weitere Kühl- bzw. Bremswirkung erzielbar, wenn in Strömungsrich- tung vor der ersten Gruppe der Kühlbleche und/oder in Strömungsrichtung nach der zweiten Grup- pe von Kühlblechen ein Schlitzblech angeordnet ist, um die in Strömungsrichtung dahinter liegen- den Teile der Einrichtung vor der heissen Druckwelle zu schützen.
Zum äusseren Schutz der elektrischen Anlage, sowie um die Bremswirkung für die Gasströme zu erhöhen, kann an der Austrittsseite der Kühl- und Bremseinrichtung ein feinmaschiges Gitter, vorzugsweise ein Insektenschutzgitter aus Aluminium, angeordnet sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Kühl- und Bremseinrichtung für explosionsartig auftre- tende, heisse Gasströme in einer Schnittdarstellung gemäss Linie I -I in Fig. 2, Fig. 2 eine Vorder- ansicht der Kühl- und Bremseinrichtung gemäss Fig. 1 bei abgenommenen Schlitz- und Lochble- chen, die Fig. 3 bis 6 Ausführungsvarianten der Erfindung in einer Schnittdarstellung gemäss Fig. 1, sowie die Fig. 7 und 8 eine Trafostation in schematischer Darstellung mit einer Kühl- und Brems- einrichtung gemäss Fig. 1 bis Fig. 6 in einer Schnittdarstellung und einer Grundrissdarstellung.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kühl- und Bremseinrichtung 1 für explosionsartig auftreten- de, heisse Gasströme einer Trafostation weist eine in einem Rahmen 2 gehaltene, erste Gruppe von lamellenartig angeordneten Kühlblechen 3 auf, deren Längsachsen im Wesentlichen normal auf den durch die Pfeile 4 angedeuteten Gasstrom ausgerichtet sind. Die Kühlbleche 3 weisen einen abgewinkelten Querschnitt auf, wodurch der Gasstrom eine erste Richtungsänderung erfährt und auf eine zweite Gruppe von Kühlblechen 5 trifft, deren Längsachse ebenfalls im Wesentlichen normal auf den ursprünglichen Gasstrom ausgerichtet ist. Beide Gruppen von Kühlblechen 3,5 sind in Strömungsrichtung 4 leicht versetzt hintereinander jeweils in einer Normalebene zum Gas- strom angeordnet, so dass die Kühlbleche 3 der ersten Gruppe in den Bereich der Kühlbleche 5 der zweiten Gruppe ragen.
Durch diese Anordnung wird mit Hilfe einfacher Einzelelemente (abge- winkelte Profile bzw. abgewinkelte Blechstreifen) der Gasstrom mehrfach umgelenkt und dabei sowohl gekühlt als auch gebremst. Es ist auch möglich mehr als zwei Gruppen von Kühlblechen hintereinander anzuordnen.
Ein weiterer positiver Effekt kann dadurch erzielt werden, dass in Strömungsrichtung vor der ersten Gruppe der Kühlbleche 3, und/oder in Strömungsrichtung nach der zweiten Gruppe von Kühlblechen 5 jeweils Schlitzbleche 6 angeordnet sind. Zum Schutz der Kühleinrichtung vor den auftreffenden heissen Gasen kann eintrittsseitig die Kühl- und Bremseinrichtung 1 ein Lochblech 7 beispielsweise aus Stahl angeordnet sein, wobei dann beispielsweise die dahinterliegenden Schlitzbleche 6, sowie Kühlbleche 3 und 5 aus Aluminium hergestellt sein können. Je nach erwar- teter Hitze und Druckbelastung kann allerdings auch die gesamte Kühl- bzw. Bremseinrichtung aus Stahlblech oder aus Aluminiumblech bestehen.
Beispielsweise können die Kühlbleche 3,5 eine Dicke von 2,5 mm, und die Schlitzbleche eine Dicke von 1,5 mm aufweisen, wobei Schlitze mit einer Abmessung von 20X5 mm2 vorgesehen sind. Das Lochblech weist beispielsweise eine Stärke von 2 mm mit Bohrungen von 8 mm Durchmesser auf.
Zum Schutz der elektrischen Anlage vor Kleintieren und Insekten kann des weiteren an der Austrittsseite der Kühleinrichtung 1 ein feinmaschiges Gitter 8 angeordnet sein.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, können die einzelnen Kühlbleche 3,5 in einem Hilfsrahmen 9 gehal- ten sein, wobei deren Enden durch entsprechende Ausstanzungen im Hilfsrahmen 9 fixiert werden.
Die Kühlbleche 3 bzw. 5 weisen an beiden Enden Bohrungen bzw. Ausstanzungen 10 auf, durch welche zu deren Fixierung ein stabförmiges Element 11geführt ist.
In den Fig. 3 bis 6 sind alternative Querschnitte und Anordnungen der Kühlbleche 3,5 darge- stellt, wobei die Fig. 4 und 6 mehrfach abgewinkelte, beispielsweise U-förmige Profile zeigen. Die einzelnen Profilgruppen sind in Fig. 6 schräg in Bezug auf den Rahmen angeordnet. In Fig. 3 und 5 sind Varianten dargestellt, bei welchen die einzelnen Kühlbleche 3 bzw. 5 abgerundet sind und z.B. einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen. Es sind beliebige weitere Varianten vorstellbar, welche dafür sorgen, dass der Gasstrom entsprechend umgelenkt und gebremst wird, wobei die Wärmeenergie an die Kühlbleche 3,5 abgegeben wird.
Schliesslich ist in den Fig. 7 und 8 die Einbausituation der erfindungsgemässen Kühl- und Bremseinrichtung in einer Trafostation 12 dargestellt. Die Trafostation weist in der Mitte einen
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Traforaum 13 mit dem Transformator 14 auf, wobei auf einer Seite ein Hochspannungsteil 15 mit der Hochspannungsanlage 16 und auf der anderen Seite ein Niederspannungsteil 17 abgetrennt durch Zwischenwände anschliesst. In den Seitenwänden und/oder Türen 18 der Trafostation sind Zuluftjalousien 19 mit Druckklappen 20 angeordnet, welche bei explosionsartig auftretenden hei- #en Gasen schliessen.
Entstehen nun bei einem Störlichtbogen in der Hochspannungsanlage 16 heisse Gasströme (Pfeile 21) so gelangen diese durch die erfindungsgemässe Kühl- und Bremseinrichtung 1, wo sie gekühlt und gebremst werden, zunächst in den Traforaum 13. Die Kühl- und Bremseinrichtung 1 ist so konzipiert, dass die hohe Wärmebelastung in der ersten Phase durch das Lochblech 7 aus Stahl aufgenommen wird. Dahinter sind die Schlitzbleche und die Kühlbleche aus Aluminium angeordnet, wobei zur Abkühlung des Gases die hohe Leitfähigkeit von Aluminium ausgenützt wird.
Die in den Traforaum 13 eintretenden Gase (Pfeile 22) erhöhen den Druck im Innenraum, so- dass die Druckklappen 20 der Zuluftjalousien 19 schliessen und ein Entweichen heisser Gase aus den unteren Bereichen der Trafostation verhindern.
Die vorgekühlten und gebremsten Gase können schliesslich zeitverzögert und gefahrlos über eine Dachentlüftung (Pfeile 23) abgeführt werden.
ANSPRÜCHE :
1. Kühl- und Bremseinrichtung (1) für explosionsartig auftretende, heisse Gasströme, vor- zugsweise von Störlichtbögen in elektrischen Anlagen, beispielsweise Trafostationen, da- durch gekennzeichnet, dass die Kühl- und Bremseinrichtung (1) zumindest eine erste
Gruppe den Gasstrom in zumindest eine erste Richtung ablenkende, lammellenartig ange- ordnete Kühlbleche (3) aufweist, deren Längsachsen im Wesentlichen normal auf den
Gasstrom stehen.