DE102008000494A1

DE102008000494A1 - Gasdichte elektrische Durchführung durch eine Gehäusewand, insbesondere für einen gasgekühlten Generator

Info

Publication number: DE102008000494A1
Application number: DE102008000494A
Authority: DE
Inventors: Hossein Safari Zadeh
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2009-09-10

Abstract

Beschrieben wird eine elektrische Durchführung durch eine Generatorwand, die ein inneres, gasgefülltes Generatorvolumen von einer äußeren Umgebung trennt, mit wenigstens einem elektrischen Leiter, der die Generatorwand durch eine Generatorwandöffnung durchragt, mittels einer Isolatoranordnung gegenüber der Generatorwand elektrisch isoliert ist und mittels wenigstens einem Dichtmittel eine gasdichte Verbindung zur Isolatoranordnung eingeht. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Tragstruktur mit einer die Generatorwandöffnung umgebbaren Ausnehmung vorgesehen ist, die an die Gehäusewand gasdicht fügbar ist, dass der elektrische Leiter mittels einer in die Ausnehmung der Tragstruktur einbringbaren Buchse zentrisch zur Ausnehmung der Tragstruktur gelagert ist und die Buchse als Hohlbuchse ausgebildet ist, die einen inneren Durchführungskanal aufweist, der den elektrischen Leiter zumindest abschnittsweise peripher umfasst, dass die Buchse wenigstens zwei axial gegenüberliegende Endbereiche, einen äußeren und einen inneren Endbereich, aufweist, die die Tragstruktur jeweils axial überragen, dass der in die äußere Umgebung ragende äußere Endbereich der Buchse wenigstens abschnittsweise eine strukturierte Umfangskontur aufweist, dass an der strukturierten Umfangskontur der Buchse zumindest abschnittsweise axial und vollständig radial umfassend ein trichterförmig ausgebildetes Element vorgesehen ist, mit einer der Tragstruktur zugewandten, im Durchmesser kleiner ...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Durchführung durch eine Gehäusewand, insbesondere eine solche eines gasgekühlten Generators, die ein inneres gasgefülltes Volumen von einer äußeren Umgebung trennt, mit wenigstens einem elektrischen Leiter, der die Wand durch eine Wandöffnung hindurch durchdringt. Der elektrische Leiter ist mittels einer Isolatoranordnung gegenüber der Wand elektrisch isoliert und geht mittels wenigstens einem Dichtmittel eine gasdichte Verbindung zu der Isolatoranordnung ein.
Stand der Technik
Generatoren zur elektrischen Stromversorgung werden zumeist zu Zwecken einer effektiven Kühlung mit einem Gas gespült, vorzugsweise Wasserstoff, um die an den Statorwicklungen entstehende Verlustwärme möglichst effektiv abführen zu können. Dies erfordert einen gasdichten Generatorgehäuseabschluß gegenüber der den Generator umgebenden Atmosphäre, um einerseits Lekageverluste und damit verbundene Bereitstellungskosten für die zu Kühlzwecken eingesetzten technischen Gase zu minimieren, andererseits dafür Sorge zu tragen, dass, insbesondere bei Verwendung von Wasserstoff als Kühlgas, ein mögliches Entweichen desselben keinerlei Gefahren für die Umgebung darstellt. Die hierbei vorhandenen Problemstellen betreffen in erster Linie die Gasdichtheit der Durchführung der Antriebswelle des Generators durch die Gehäusewand sowie der elektrischen Durchführungen für den Abgriff der im Generator erzeugten Hochspannung mittels durch die Gehäusewand geführter elektrischer Leiterstrukturen. Neben dem Erfordernis der Gasdichtheit gilt es hierbei gleichsam, auch den Aspekt der Hochspannungsfestigkeit der elektrischen Durchführung zu beachten. So werden hohe Anforderungen sowohl an die Dimensionierung als auch an die Materialwahl aller beteiligten Komponenten für die Realisierung einer entsprechenden elektrischen Durchführung gestellt, letztlich aus Gründen, elektrische Durch- oder Überschläge zwischen den stromführenden und den elektrisch isolierenden Komponenten zu vermeiden.
Ein probates Mittel zur Optimierung der Hochspannungsfestigkeit derartiger elektrischer Durchführungen besteht darin, die beteiligten Isolierkörper möglichst groß dimensioniert auszubilden, um den Kriechweg von sich längs der Oberfläche derartiger Isolierkörper ausbildenden Kriechströmen zu vergrößeren und dadurch die Durchschlagsfestigkeit zu verbessern. Dies führt in der Praxis zu groß bauenden elektrischen Durchführungen, die neben ihrer großen Bauform und dem damit einhergehenden, konstruktiv nicht zu vernachlässigenden Platzbedarf, auch bedingt durch einen beachtlichen Materialeinsatz einen hohen Kostenaufwand verursachen.
Zudem gilt es auch, genormte Forderungen an die Auslegung derartig elektrischer Durchführungen einzuhalten, so sei in diesem Zusammenhang auf die DIN-Vorschrift DIN 48124 Teil 3 bezüglich der Auslegung von Durchführungen für wasserstoffgekühlte Generatoren verwiesen, sowie die damit in Verbindung stehenden Richtlinien. Beispielsweise gilt es in diesem Zusammenhang, bei elektrischen Durchführungen Kriechwegelängen nach IEC 60137 von wenigstens ca. 16 mm/kV einzuhalten.
Darstellung der Erfindung
Es besteht die Aufgabe, eine elektrische Durchführung durch eine Gehäusewand, insbesondere eine solche eines wasserstoffgekühlten elektrischen Generators, die ein inneres, gasgefülltes Volumen von einer äußeren Umgebung trennt, mit wenigstens einem elektrischen Leiter, der die Gehäusewand durch eine Wandöffnung durchragt, und der mittels einer Isolatoranordnung gegenüber der Wand elektrisch isoliert ist und mittels wenigstens einem Dichtmittel eine gasdichte Verbindung zur Isolatoranordnung eingeht, derart weiterzubilden, dass eine möglichst kompakte und kurze Bauart realisiert wird, die einen geringen Bauraum erfordert und insbesondere durch einen geringeren Materialeinsatz geringere Herstellungskosten aufwirft. Ein weiterer Aspekt gilt der Schaffung möglichst einfacher und schnell durchzuführender Montageschritte, durch die der Einbau sowie die Wartung und gegebenenfalls der Austausch von elektrischen Durchführungen rasch und komplikationslos durchführbar sind.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Den Lösungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Ausführungsarten sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und darüber hinaus der weiteren Beschreibung, insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele, zu entnehmen.
Die lösungsgemäße elektrische Durchführung, umfassend die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1, weist eine Tragstruktur mit einer an die Gehäusewandöffnung in Form und Größe angepasste Ausnehmung auf, die an die Gehäusewand gasdicht, vorzugsweise im Wege einer Schweißverbindung, derart fügbar ist, dass die Ausnehmung der Tragstruktur die Wandöffnung wenigstens einseitig oder voll umfänglich umgibt. In die Ausnehmung der Tragstruktur ist eine Buchse in Form einer Hohlbuchse eingepasst, die längs ihrer axialen Erstreckung wenigstens einen mittleren Abschnitt vorsieht, der vorzugsweise passgenau an die in der Tragstruktur vorgesehene Ausnehmung angepasst ist, so dass die Hohlbuchse im wesentlich zentrisch zur Ausnehmung innerhalb der Tragstruktur platzierbar ist. Die Hohlbuchse selbst sieht einen inneren Durchführungskanal vor, der den elektrischen Leiter zumindest abschnittsweise peripher umfasst, so dass der elektrische Leiter gleichfalls zentrisch zur Ausnehmung der Tragstruktur angeordnet ist. Die als Hohlbuchse ausgebildete Buchse weist ihrerseits zwei axial gegenüberliegende Endbereiche auf, einen sogenannten äußeren und einen sogenannten inneren Endbereich, die die Tragstruktur jeweils axial einander entgegengesetzt überragen. Der in die äußere Umgebung ragende äußere Endbereich der Buchse weist wenigstens abschnittsweise eine strukturierte Umfangskontur, vorzugsweise in Art eines Trapezgewindes, auf, längs dem zumindest abschnittsweise axial und vollständig radial umfassend ein trichterförmig ausgebildetes Element mit einer entsprechend gegenkonturiert ausgebildeten Innenkontur gefügt wird, wobei das trichterförmig ausgebildete Element mit einer, den kleineren Trichterdurchmesser aufweisenden Seite der Tragstruktur zugewandt längs der Buchse angeordnet ist.
An dem dem äußeren Endbereich der Buchse relativ zur Gehäusewand gegenüberliegenden in das Innere des Gehäusevolumens hineinragenden inneren Endbereich ist eine faltenbalgartig ausgebildete, aus elastischem Material bestehende Manschette gasdicht angefügt, die den elektrischen Leiter wenigstens abschnittsweise mit einem radialen Abstand zu diesem umgibt und über eine lose endende, den elektrischen Leiter umgebende Stirnseite verfügt.
Die Hohlbuchse, das trichterförmig ausgebildete Element sowie die vorstehend beschriebene, faltenbalgartig ausgebildete Manschette sind jeweils aus elektrisch isolierendem Material gefertigt. Durch die innenliegend zur Gehäusewand vorgesehene, vorzugsweise aus Silikon- oder gummiartigem Material gefertigte faltenbalgartig ausgebildete Manschette sowie das außerhalb der Gehäusewand vorgesehene trichterförmig ausgebildete Element wird der die Hochspannungsfestigkeit der elektrischen Durchführung charakterisierende Kriechweg entscheidend vergrößert und damit die Hochspannungsfestigkeit der lösungsgemäß ausgebildeten elektrischen Durchführung wesentlich verbessert. Um der zusätzlichen Forderung bezüglich der Gasdichtheit der elektrischen Durchführung zu entsprechen, sind insbesondere zwischen der Buchse und dem Tragring sowie dem elektrischen Leiter und der Buchse geeignete Dichtmittel, vorzugsweise in Form von O-Ringen, vorgesehen, die es bei der Montage innerhalb geeigneter Nuten längs der im weiteren im Detail zu beschreibenden jeweiligen Komponenten vorzusehen gilt.
Die lösungsgemäß ausgebildete elektrische Durchführung zeichnet sich neben ihrer kompakten Bauweise sowie dem geringen Materialbedarf und einer damit verbundenen preisgünstigen Herstellungsmöglichkeit insbesondere durch ihre Robustheit und die niedrigen elektrischen Verluste aus, die durch eine verkürzte Ausführung des elektrischen Leiters herrühren. Ferner kann die Konstruktion höhere Kräfte aufnehmen, da der Hebelarm kürzer ist (Anforderung nach o. g. DIN). Durch Verwendung temperaturbeständiger Isolationsmaterialien, vorzugsweise Polytetrafluorethen (PTFE) oder darauf basierender, insbesondere faserverstärkter Materialzusammensetzungen, können Arbeitstemperaturen von bis zu 250°C schadlos überdauert werden.
Die lösungsgemäß ausgebildete elektrische Durchführung wird zur Illustration anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die im weiteren dargestellten Figuren näher beschrieben, ohne dabei das allgemeine erfinderische Konzept, das der lösungsgemäß ausgebildeten elektrischen Durchführung zugrunde liegt, einzuschränken. Es zeigen:
1 perspektivische Darstellung einer lösungsgemäß ausgebildeten elektrischen Durchführung,
2a–d Sequenzbilddarstellungen zur Illustration des Aufbaues der in 1 dargestellten elektrischen Durchführung,
3 Längsschnittdarstellung durch eine Buchse sowie
4a–f Teilschnittdarstellungen zur Illustration der Montage einer lösungsgemäß ausgebildeten elektrischen Durchführung an einer Generatorgehäusewandöffnung.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
1 zeigt in perspektivischer Gesamtdarstellung eine lösungsgemäß ausgebildete elektrische Durchführung für einen gasdichten Spannungsabgriff an einem gasgekühlten Generator, der in 1 nicht weiter dargestellt ist. Im einzelnen weist die elektrische Durchführung eine vorzugsweise aus Edelstahl gefertigte, ringförmig ausgebildete Tragstruktur 1 auf, die es gilt, gasdicht an eine lediglich stark schematisiert angedeutete Generatorgehäusewand 20 im Bereich einer Gehäusewandöffnung, vorzugsweise im Wege einer Schweißverbindung zu fügen. In der Bilddarstellung gemäß 1 sei davon auszugehen, dass die die Tragstruktur 1 rechtsseitig überstehenden Komponenten in das gasdicht, vorzugsweise mit Wasserstoff (H₂) gefüllte, abgeschlossene Generatorvolumen einmünden, wohingegen sämtliche linksseitig der Tragstruktur 1 vorgesehenen Komponenten außerhalb des Generatorsangeordnet sind. Die Tragstruktur 1 mittig durchsetzend ist ein einstückig ausgebildeter elektrischer Leiter 2, vorzugsweise ein Kupferleiter, angeordnet, der eine äußere Anschlusskontur 2a für einen externen Spannungsabgriff, sowie eine innere Anschlussstruktur 2i für eine elektrische Kontaktierung mit den im inneren des Generators vorgesehenen Statorwicklungen vorsieht. Der elektrische Leiter 2 ist mittels einer nicht in 1 ersichtlichen Buchse zentrisch zu einer in der ringförmigen Tragstruktur 1 vorgesehenen Ausnehmung gelagert. Zu Zwecken einer Kriechwegverlängerung sind mit der vorstehend zitierten Buchse einerseits innerhalb des Generators eine faltenbalgartig ausgebildete Manschette 4, die den elektrischen Leiter 2 mit radialem Abstand zumindest abschnittsweise axial umgibt, sowie andererseits außerhalb des Gehäuses ein trichterförmig ausgebildetes Element 5, dessen kleinster Trichterdurchmesser der Tragstruktur 1 zugewandt ist, verbunden.
Die den Kriechweg verlängernde faltenbalgartig ausgebildete Manschette 4 besteht vorzugsweise aus einem elastischen Silikon- oder gummiartigen Material, das trichterförmig ausgebildete Element 5 sowie die nicht in 1 ersichtliche Buchse sind vorzugsweise aus einem zumindest PTFE enthaltenden Materialgemisch gefertigt, das vorzugsweise faserverstärkt ist. Es ist jedoch auch grundsätzlich möglich, die vorstehenden Komponenten aus einem beliebigen Isolationsmaterial, wie glasfaserverstärkte Kunststoffe (GfK) oder Keramik, zu fertigen.
Zur axialen Fixierung des elektrischen Leiters 2 relativ zur ringförmig ausgebildeten Tragstruktur 1 dient letztlich ein ringförmiges Befestigungselement 6, das die nicht weiter in 1 dargestellte Buchse mit Hilfe einer Vielzahl von Schraubverbindungen 7 fest und gasdicht gegen die ringförmige Tragstruktur 1 zu pressen vermag. Überdies ist ein Fixierring 8 vorgesehen, der sowohl im festen Eingriff zum elektrischen Leiter 2 als auch über Schraubverbindungen 9 mit der innenliegenden Buchse verbunden ist.
Zur elektrischen Isolation des hochspannungsführenden elektrischen Leiters 2 gegenüber der mit der Generatorgehäusewand 20 verbundenen Tragstruktur 1 bestehen die Buchse, die faltenbalgartig ausgebildete Manschette 4, das trichterförmig ausgebildete Element 5, das ringförmige Befestigungselement 6 sowie der Fixierring 8 jeweils aus elektrisch isolierendem Material.
Insbesondere durch die lösungsgemäße Formgebung der Manschette 4 sowie das trichterförmig ausgebildete Element 5 ist es möglich, eine elektrische Durchführung für einen gasdichten Spannungsabgriff von wenigstens 20 kV räumlich kompakt und mit einem minimalen Materialeinsatz zu realisieren. Typischerweise weist die in 1 dargestellte elektrische Durchführung eine Baulänge auf, die halb so groß ist wie handelsübliche Durchführungen.
Zur Illustration des inneren Aufbaus der in 1 in perspektivischer Darstellung gezeigten elektrischen Durchführung sei im Weiteren auf die Sequenzbilddarstellung gemäß 2a bis 2b verwiesen. 2a zeigt die ringförmig ausgebildete, vorzugsweise aus Edelstahl bestehende Tragstruktur 1 mit einem durch die ringförmige Ausnehmung der Tragstruktur 1 geführten elektrischen Leiter 2. Grundsätzlich ist der elektrische Leiter 2 aus einem rechteckförmigen Flachmaterial gefertigt und weist die äußere Anschlussstruktur 2a sowie die innere Anschlussstruktur 2i auf. Der Mittenbereich des elektrischen Leiters 2 ist von einem, über eine glatte Oberfläche verfügenden dreidimensionalen Formkörper 10 umgeben, der vorzugsweise aus dem gleichen Leitermaterial wie der elektrische Leiter 2 besteht und mit diesem beispielsweise im Wege einer Löt- oder Schweißverbindung verbunden ist. Wie im weiteren, insbesondere unter Bezugnahme auf die 3b und c, ausgeführt wird, sieht der vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildete dreidimensionale Formkörper 10 einen gasdichten Abschluß an dem der freien Luftumgebung zugewandten Ende auf, wohingegen die dem Generatorinnenraum zugewandte Stirnseite des dreidimensionalen Formkörpers 10 nicht notwendigerweise gasdicht, sondern offen ausgebildet ist. Der dreidimensionale Formkörper 10 des elektrischen Leiters 2 trägt letztlich zu einer verbesserten Wärmeabgabe bei und dient zudem auch der besseren und einfacheren Zentrierung des elektrischen Leiters 2 relativ zur Ausnehmung der Tragstruktur 1.
Zur Halterung des elektrischen Leiters 2 relativ zur Tragstruktur 1 dient eine vorzugsweise aus glasfaserverstärktem PTFE gefertigte Buchse 3, die in 2b und in einer Längsschnittdarstellung in 3 gezeigt ist. Die vorzugsweise aus PTFE gefertigte Buchse 3 weist zur passgenauen Aufnahme des hohlzylinderförmig ausgebildeten Formkörpers 10 des elektrischen Leiters 2 einen Durchführungskanal 12 auf, dessen Innenkontur an die Außenkontur des dreidimensionalen Formkörpers des elektrischen Leiters 2 angepasst ist. Nicht in 3 dargestellt, sind innenliegend zum Durchführungskanal 12 der Buchse 3 nutförmige Ausnehmungen vorgesehen, in die den Formkörper 10 des elektrischen Leiters 2 radial umfassende O-Ring als Dichtmittel eingebracht werden können, so dass nach Einfügen des elektrischen Leiters 2 in den Durchführungskanal 12 ein gasdichter Abschluss zwischen dem elektrischen Leiter 2 und der Buchse 3 gewährleistet ist.
Die als Hohlbuchse ausgebildete Buchse 3 weist im Ausführungsbeispiel gemäß 3 sowie 2b, c, d drei axiale Abschnitte auf. Ein äußerer axialer Endbereich 13, der die Tragstruktur 1 in Richtung der freien Luftumgebung überragt und an seinem Umfangsrand eine strukturierte Umfangskontur 14 vorzugsweise in Form eines Rechteck- oder eines Trapezgewindes aufweist. An den äußeren Endabschnitt 13 schließt ein mittlerer Buchsenabschnitt 15 an, dessen Außenumfang bzw. Außenkontur passgenau an die Ausnehmung der Tragstruktur 1 angepaßt ist. Auch hier gilt es, für eine gasdichte Abdichtung zwischen der Buchse 3 und der Ausnehmung der Tragstruktur 1 entsprechende Dichtmittel vorzusehen, vorzugsweise in Form wenigstens eines O-Ringes, der längs des mittleren Buchsenabschnittes 15 diesen radial umlaufend umgibt. Letztlich sieht die Buchse 5 einen inneren Endbereich 16 vor, der nach entsprechender Montage in das gasgefüllte Innere des Generators hineinragt. Vorteilhafterweise weist der innere Endbereich 16 einen gegenüber der Ausnehmung der Tragstruktur 1 kleineren Querschnitt auf und weist einen Umfangsrand 17 auf, um den wenigstens teilweise die in 2b dargestellte, aus elastischem Gummimaterial, bevorzugt Silikon, gefertigte faltenbalgartig ausgebildete Manschette 4 eng anliegend und gasdicht gefügt ist. Die faltenbalgartig ausgebildete Manschette 4 erstreckt sich koaxial zum elektrischen Leiter 2 in Richtung des Generatorinneren und endet stirnseitig mit einem freien losen Ende 18. Aus Gründen einer Sicherung gegen Abrutschen der Manschette 4 vom Umfangsrand 17 der Buchse 3 ist eine umlaufende Haltenut 19 vorgesehen, in die von außen auf die Manschette ein entsprechender O-Ring einsetzbar ist. Selbstverständlich können auch mehrere O-Ringausnehmungen längs des Umfangsrandes 17 vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Manschette 4 mit dem Umfangsrand 17 der Buchse 5 verklebt werden.
Zur Fixierung des elektrischen Leiters 2 relativ zur Buchse 3 sieht das in 2c dargestellte Ausführungsbeispiel einen Fixierring 8 vor, der einerseits mit dem elektrischen Leiter 2 in fester Fügeverbindung steht und andererseits über eine Vielzahl einzelner Schraubverbindungen 9 mit der Buchse 3 fest verschraubt ist.
Zur Fixierung der Buchse 3 relativ zur Tragstruktur 1 dient ein ringförmig ausgebildetes Befestigungselement 6, das gleichsam über eine Vielzahl von Schraubverbindungen 7 mit der Tragstruktur 1 in lösbar fester Verbindung steht.
Zur Vervollständigung der lösungsgemäß ausgebildeten elektrischen Durchführung gilt es lediglich, das in 1 dargestellte trichterförmig ausgebildete Element 5 auf die als Trapezgewinde strukturierte Umfangskontur 14 aufzuschrauben. Hierzu sieht das trichterförmig ausgebildete Element 5 ein entsprechend gegenkonturiertes Innengewinde vor.
Zur Erläuterung der Montagefreundlichkeit der lösungsgemäß ausgebildeten elektrischen Durchführung sei im Weiteren auf die 4a bis f verwiesen. 4a zeigt eine Außenansicht einer Generatorgehäusewand 20 mit einer Generatorwandöffnung, in der bereits die ringförmige Tragstruktur 1 im Wege einer umlaufenden Schweißverbindung 21 gasdicht und fest eingefügt ist. Anhand des in 4a dargestellten perspektivischen Einblickes ist ersichtlich, dass die Tragstruktur 1 eine radial innenliegende, axial orientierte Anschlagfläche 22 aufweist, längs der eine Aufnahmenut für einen O-Ring vorgesehen ist. Gegen die axiale Anschlagfläche 22, die auch angeschrägt sein kann, ist durch axiales Einschieben der Buchse 3 in die Ausnehmung der Tragstruktur 1 eine definierte Position der Buchse 3 innerhalb der Tragstruktur 1 gewährleistet.
In 4b ist in perspektivischer Darstellung der elektrische Leiter 2 mit dem als Hohlzylinder ausgeformten Formkörper 10 gezeigt. Der als Hohlzylinder ausgebildete Formkörper 10 besteht gleichsam dem übrigen elektrischen Leiter 2 vorzugsweise aus Kupfer und schließt gasdicht in Richtung der äußeren Umgebung ab, weist jedoch wenigstens eine Öffnung 23 zu Seiten des gasgefüllten Generatorvolumens (siehe hierzu Bilddarstellung in 4c) auf. Hierdurch wird die Wärmeabgabe des elektrischen Leiters 2 durch den zusätzlichen Beitrag der Innenkontaktfläche des Formkörpers 10 begünstigt. Aus Gründen einer vereinfachten weiteren Montage weist der Formkörper 10 an der der Umgebung zugewandten Mantelfläche ein Innengewinde 24 auf.
Zur Montage der elektrischen Durchführung wird der elektrische Leiter 2 am Formkörper 10 durch die fest mit der Gehäusewand 20 verbundene Tragstruktur 1 wenigstens teilweise durchgeführt gemäß Bilddarstellung in 4c und an der dem Generatorinneren zugewandten Seite mit entsprechenden elektrischen Verbindungen kontaktiert. Zudem werden gleichfalls auch O-Ringe zu Dichtzwecken in längs des Umfangsrandes des Formkörpers 10 eingebrachte Nuten 25 eingesetzt.
Als nächstes wird die Buchse 3 samt der mit ihr bereits stirnseitig verbundenen faltenbalgartig ausgebildeten Manschette 4 um den dreidimensionalen Formkörper 10 des elektrischen Leiters 2 geschoben. Hierbei gilt es, die aus elastischem Gummimaterial, vorzugsweise aus Silikon, gefertigte, faltenbalgartige Manschette 4 zusammenzudrücken und durch die Ausnehmung der Tragstruktur 1 hindurchzuschieben. Schlägt die Buchse 3 stirnseitig mit ihrem mittleren Buchsenbereich 15 gegen die in 4a ersichtliche axiale Anschlagfläche 22 an, so ist die korrekte Position der Buchse 3 innerhalb der Tragstruktur 1 erreicht. In dieser Position kann sich die aus elastischem Material gefertigte, faltenbalgartige Manschette 4 im Generatorinneren frei entfalten. Nur der guten Ordnung halber sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die faltenbalgartig ausgebildete Manschette 4 formschlüssig und/oder stoffschlüssig einseitig mit der Buchse 3 verbunden ist. In 4d ist der diesbezügliche Montagezustand dargestellt, bei dem es überdies zu beachten gilt, dass der elektrische Leiter 2 innerhalb der Buchse 3 derart axial positioniert wird, so dass das endseitige Außengewinde 24 die Buchse 3 in Richtung der freien Umgebung zumindest teilweise axial überragt. Zur axialen Fixierung des elektrischen Leiters 2 in Bezug zur Buchse 3 wird anschließend der Fixierring 8 auf das Außengewinde 24 des Formkörpers 10 mit einem definierten Anzugsmoment geschraubt und anschließend mittels einer Vielzahl von Schraubverbindungen 9 stirnseitig mit der Buchse 3 lösbar fest verschraubt und gesichert.
Zur axialen Verpressung der Buchse 3 relativ zur Tragstruktur 1 wird schließlich ein ringförmiges Befestigungselement 6 über eine Vielzahl von Schraubverbindungen 7 mit der Tragstruktur 1 verbunden, wobei das ringförmige Befestigungselement 6 die Buchse 3 axial gegen die axiale Anschlagfläche 22 gemäß Bilddarstellung in 4a verpresst. Gegebenfalls kann auch an dieser Stelle ein O-Ring zwecks gasdichter Abdichtung eingesetzt werden.
Abschließend wird zu Zwecken der Verlängerung des Kriechweges das trichterförmige Element auf das an der Buchse 3 vorgesehenen Trapezgewinde 14 in der in 4f dargestellten Weise aufgeschraubt. Zudem kann eine elastische Dichtung hinter dem Trichter, zwischen der Trichterauflagefläche und der Tragstruktur zusätzlich vorgesehen werden. Gleichfalls wie die Buchse 3 besteht das trichterförmige Element aus PTFE, glasfaserverstärktem PTFE, Polyemit, Silikon oder ähnlichem.
Anhand der Sequenzbilddarstellungen in den 4a bis 4f kann ersehen werden, dass die Montage bzw. Demontage und ein damit möglicher Austausch elektrischer Durchführungen jeweils von außerhalb eines Generatorgehäuses erfolgen kann. Zumeist bedarf es bei Wartungsarbeiten nicht des Austausches des elektrischen Leiters, lediglich sind die O-Ringe bzw. die Kunststoffteile zu erneuern.

1: Tragstruktur
2: elektrischer Leiter
2a: äußerer Anschlusskontur
2i: innere Anschlusskontur
3: Buchse
4: faltenbalgartig ausgebildete Manschette
5: trichterförmig ausgebildetes Element
6: ringförmiges Befestigungselement
7: Schraubverbindungen
8: Fixierscheibe
9: Schraubverbindungen
10: dreidimensionaler Formkörper
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12: Durchführungskanal
13: äußerer Endbereich
14: strukturierte Umfangskontur, Trapezgewinde
15: mittlerer Buchsenbereich
16: äußerer Endbereich
17: Umfangsfläche
18: loses, stirnseitiges Ende der Manschette
19: umlaufende Nut
20: Generatorwand
21: Schweißverbindung
22: axiale Anschlagfläche
23: Öffnungen
24: Außengewinde
25: Umlaufende Nuten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 48124 Teil 3 [0004]
- IEC 60137 [0004]

Claims

Elektrische Durchführung durch eine Gehäusewand (20), insbesondere eine solche eines gasgekühlten elektrischen Generators, die ein inneres, gasgefülltes Gehäusevolumen von einer äußeren Umgebung trennt, mit wenigstens einem elektrischen Leiter (2), der die Gehäusewand (20) durch eine Wandöffnung durchdringt, mittels einer Isolatoranordnung gegenüber der Gehäusewand (20) elektrisch isoliert ist und mittels wenigstens einem Dichtmittel eine gasdichte Verbindung zur Isolatoranordnung eingeht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tragstruktur (1) mit einer Ausnehmung vorgesehen ist, die an die Gehäusewand (20) gasdicht angefügt ist, dass der elektrische Leiter (2) mittels einer in die Ausnehmung der Tragstruktur (1) einbringbaren Buchse (3) im wesentlichen zentrisch zur Ausnehmung der Tragstruktur (1) gelagert ist, und die Buchse (3) als Hohlbuchse ausgebildet ist, die einen inneren Durchführungskanal (12) aufweist, der den elektrischen Leiter (2) zumindest abschnittsweise peripher umfasst, dass die Buchse (3) wenigstens zwei axial gegenüberliegende Endbereiche (13, 16) aufweist, die über die Tragstruktur (1) beidenends hinausragen, dass der in die äußere Umgebung ragende äussere Endbereich (13) der Buchse (3) wenigstens abschnittsweise eine strukturierte Umfangskontur (14) aufweist, dass an der strukturierten Umfangskontur (14) der Buchse (3) zumindest abschnittsweise axial und vollständig radial umfassend ein trichterförmig ausgebildetes Element (5) vorhanden ist, mit einer der Tragstruktur (1) zugewandten, im Durchmesser kleiner bemessenen Trichterseite, dass eine den elektrischen Leiter (2) radial umgebende, faltenbalgartig ausgebildete Manschette (4) vorgesehen ist, die einerseits an den in das innere Gehäusevolumen hineinreichenden inneren Endbereich (16) der Buchse (3) angefügt ist und andererseits eine lose den elektrischen Leiter (2) mit radialem Abstand umgebende Stirnseite (18) besitzt, und dass die Buchse (3), das trichterförmig ausgebildete Element (5) und die Manschette (4) jeweils aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (1) ringförmig ausgebildet ist und eine axial orientierte Ringseitenfläche und/oder eine periphere Umfangsfläche besitzt, die an die Generatorgehäusewand (20) im Wege einer stoffschlüssigen Verbindung, beispielsweise einer Schweißverbindung (21), angefügt ist.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (3) und/oder das trichterförmig ausgebildete Element (5) aus Polytetrafluorethen (PTFE) oder aus einer auf PTFE basierenden, insbesondere faserverstärkten, Materialzusammensetzung besteht.
Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Umfangskontur (14) längs des äusseren Endbereiches (13) der Buchse (3) als Gewindekontur ausgebildet ist, welches mit einer komplementären Gewindekontur eines trichterförmig ausgebildeten Element (5) im Eingriff steht.
Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen dem äusseren und dem inneren Endbereich (13, 16) der Buchse (3) ein axialer mittlerer Buchsenabschnitt (15) vorgesehen ist, dessen Aussenumfang oder Aussenkontur passgenau an die Ausnehmung der Tragstruktur (1) angepasst ist.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Ausnehmung der Tragstruktur (1) ein axialer Anschlag (22) vorgesehen ist, gegen den wenigstens ein Bereich des mittleren Buchsenabschnittes (15) axial zur Anlage bringbar ist.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmiges Befestigungselement (6) vorgesehen ist, dass die Buchse (3) axial fest an die Tragstruktur (1) fügt.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Befestigungselement (6) im Wege einer Vielzahl von Schraubverbindungen (7) an die Tragstruktur (1) fügbar ist.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im Durchmesser kleiner bemessene Trichterseite des trichterförmig ausgebildeten Elements (5) unmittelbar axial an das Befestigungselement (6) angrenzt.
Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die faltenbalgartig ausgebildete Manschette (4) aus einem temperaturbeständigen und einem weitgehend chemisch inerten Kunststoff- oder Gummimaterial besteht, insbesondere aus einem auf Silicongummi basierenden Material.
Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die faltenbalgartig ausgebildete Manschette (4) mit dem inneren Endbereich (16) der Buchse (3) gasdicht verbunden ist und den elektrischen Leiter (2) längs eines axialen Abschnittes mit einem radialen Abstand und einem Manschettendurchmesser umgibt, der größer ist als der Manschettendurchmesser am Ort des inneren Endbereiches (16) der Buchse (3).
Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (2) plattenförmig, insbesondere in Form einer langgestreckten Rechtecksplatte ausgebildet ist und zumindest im axialen Bereich, der radial von der Tragstruktur (1), der Buchse (3) und der faltenbalgartig ausgebildeten Manschette (4) umgeben ist, einen dreidimensionalen elektrisch leitenden Formkörper (10) aufweist.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der dreidimensionale Formkörper (10) eine glatte Oberfläche aufweist und den innenliegenden plattenförmigen elektrischen Leiter (2) mit einer Formkörperwand umgibt.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der dreidimensionale Formkörper (10) als Hohlzylinder ausgebildet ist, und dass der Hohlzylinder eine den äusseren Endbereich der Buchse axial überragenden Hohlzylinderabschnitt aufweist, der gasdicht ausgebildet ist und eine Mantelfläche mit einer Gewindestruktur (24) vorsieht.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlzylinder eine die Oberfläche der Innenseite vergrößernde Struktur aufweist.
Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fixierring (8) in Eingriff mit der Gewindestruktur (24) des Hohlzylinderabschnittes bringbar ist, der den Hohlzylinder axial gegenüber der Buchse (3) positioniert, und dass der Fixierring (8) mit der Buchse (3) lösbar fest verbunden ist.
Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem elektrischen Leiter (2) und dem inneren Durchführungskanal (12) der Buchse (3) wenigstens ein radial umlaufendes Dichtelement vorgesehen ist.
Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Buchse (3) und der Tragstruktur (1) wenigstens ein radial umlaufendes Dichtelement vorgesehen ist