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Die Erfindung betrifft eine Messwandlergehäuseanordnung aufweisend eine hohlvolumige Gehäusebaugruppe mit einem ersten und einem zweiten Ende, zwischen welchen eine Längsachse verläuft und welche einen Primärraum und einen Sekundärraum aufweist, die zumindest Teilweise von einem ersten Gehäuseabschnitt und einem zweiten Gehäuseabschnitt begrenzt sind und über eine fluiddichte Wand voneinander separiert sind.
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Eine derartige Messwandlergehäuseanordnung ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung
EP 0 666 578 A1 bekannt. Die dortige Messwandlergehäuseanordnung ist mit einer Gehäusebaugruppe ausgestattet, die sich zwischen einem ersten und einem zweiten Ende erstreckt. Die Gehäusebaugruppe ist von einer Längsachse durchsetzt. Weiterhin ist die Gehäusebaugruppe mit einem Primärraum und einem Sekundärraum ausgestattet. Primärraum und Sekundärraum sind über eine fluiddichte Wand voneinander separiert.
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Bei der bekannten Messwandlergehäuseanordnung sind die beiden Gehäuseabschnitte über Verschraubungen miteinander verschraubt. Ein Verschrauben erfolgt dabei an einem ersten Ende der Gehäusebaugruppe, wobei an einem zweiten Ende der Gehäusebaugruppe die Ausbildung des Fügespaltes vorgesehen ist.
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Insofern erfolgen ein Verschrauben der Gehäusebaugruppe an einem Ende und ein Ineinandersetzen der Gehäuseabschnitte am entgegengesetzten Ende. Kräfte zum Verspannen und Abstützen müssen zwischen den Enden übertragen und geleitet werden.
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Um eine entsprechende Kraftwirkung zu erzeugen, sind die bekannten Gehäusebaugruppen entsprechend massiv ausgebildet, um eine ausreichende Verwindungssteifigkeit zu erreichen.
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Somit ergibt sich als Aufgabe der Erfindung eine Messwandlergehäuseanordnung anzugeben, welche bei geringer Masse eine verwindungssteife Gehäusebaugruppe aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Messwandlergehäuseanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zumindest ein, insbesondere beide Gehäuseabschnitte eine Tasche zur Ausformung des Sekundärraumes aufweisen.
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Eine Messwandlergehäuseanordnung dient der Aufnahme und Positionierung eines Messwandlers, welcher einen Primärteil sowie einen Sekundärteil aufweist. Der Primärteil ist dabei innerhalb des Primärraumes der Messwandlergehäuseanordnung angeordnet. Der Sekundärteil ist innerhalb des Sekundärraumes der Messwandlergehäuseanordnung positioniert. Primärraum und Sekundärraum können jeweils in sich geschlossene Räume darstellen, wobei ein Austausch eines Fluids zwischen dem Primärraum und dem Sekundärraum in direkter Weise durch die fluiddichte Wand verhindert ist. Der Primärraum und der Sekundärraum können zur Ausbildung einer geschotteten Kapselung mit weiteren Baugruppen vervollständigt sein. So können beispielsweise Verschlussdeckel oder ähnliches eingesetzt werden, um eine Kapselung von Primärraum bzw. Sekundärraum auszubilden. Als Messwandler kann beispielsweise die Verwendung einer Stromwandleranordnung vorgesehen sein, wobei sich im Innern des Primärraumes beispielsweise ein Phasenleiter oder mehrere Phasenleiter als Primärteil befinden, die von einem Strom durchflossen sein können. Über das in dem Sekundärraum angeordneten Sekundärteil kann ein von einem stromdurchflossenen Phasenleiter ausgehendes Feld erfasst werden. Beispielsweise kann dieses Feld als Abbild eines den Phasenleiter durchfließenden Stromes dienen, um Aussagen über die Strombelastung des Phasenleiters treffen zu können. Beispielsweise kann ein von einem Stromfluss bewirktes Magnetfeld von dem Sekundärteil erfasst werden. Das Sekundärteil kann den Stromfluss abbildende Messsignale abgeben.
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Die Gehäuseanordnung kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass in den Sekundärraum die Anordnung von Wicklungen eines Sekundärteils vorgesehen ist, so dass ein Stromwandler auf Basis eines transformatorischen Prinzips Verwendung findet. Beispielsweise kann eine Sekundärwicklungen auch als Rogowskispule ausgestaltet sein. Darüber hinaus können als Sekundärteil alternativ oder zusätzlich weitere Bauteile Verwendung finden. So können beispielsweise Hallsensoren oder anderweitig geeignete Sensoren zur Erfassung einer Größe des stromdurchflossenen Leiters innerhalb des Sekundärraums angeordnet sein. Darüber hinaus kann auch eine Erfassung einer Spannungsbelastung des Phasenleiters an der Messwandlergehäuseanordnung vorgesehen sein. Beispielsweise können kapazitive Beläge innerhalb des Sekundärraumes angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass weitere Spannungsmesssensoren im Sekundärraum angeordnet sind.
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Die Ausformung einer Tasche in einem der Gehäuseabschnitte ermöglicht es, einen Sekundärraum auszuformen, welcher vorzugsweise stirnseitig zu verschließen ist, so dass eine winkelsteife Formgebung des Sekundärraumes ermöglicht ist. Beispielsweise kann sich die Tasche innerhalb einer Wandung erstrecken, so dass zusätzliche Anformungen zur Ausbildung des Sekundärraumes verhindert sind. Beispielsweise kann eine Tasche nach Art eines Sackloches ausgebildet sein. Die Form der Mündungsöffnung der Tasche kann verschiedenartig ausgeformt sein. Zum Verschließen des Sekundärraumes ist lediglich eine Überspannung der Mündungsöffnung der Tasche in der Gehäusewand nötig. Es kann auch vorgesehen sein, dass in beiden der Gehäuseabschnitte jeweils eine Tasche angeordnet ist, deren Mündungsöffnungen gegengleich ausgeformt sind, wobei mit einem Zusammenfügen der Gehäuseabschnitte ein Sekundärraum durch die Verbindung der beiden Taschen begrenzt ist. Die Mündungsöffnung einer Tasche kann in einer Ebene liegen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Mündungsöffnung in einer beliebig ausgeformten Fläche münden zu lassen. Die Mündungsöffnung kann sich beispielsweise durch gestufte Flächen erstrecken. Vorteilhaft kann sich die Tasche in einer Wandung erstrecken, welche sich rohrförmig von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt. Die Wandung kann beispielsweise als im Wesentlichen hohler Rotationskörper ausgeformt sein. Diese Wandung kann beispielsweise stirnseitig eine Mündungsöffnung einer Tasche tragen. Die Mündungsöffnung kann beispielsweise in einer Draufsicht eine kreisringförmige Gestalt aufweisen. Die Tasche selbst kann entsprechend ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Volumen zur Verfügung stellen. Durch die Tasche kann aus der Wandung die fluiddichte Wand abgetrennt werden. Vorteilhaft sollten der Sekundärraum und der Primärraum unmittelbar an die fluiddichte Wand angrenzen, so dass die Wand Primärraum und Sekundärraum unmittelbar voneinander trennt.
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Die Wandung kann beispielsweise in sich geschlossen umlaufend die Längsachse umgreifen. Gleiches gilt für die Wandung. Die Wand kann eine Innenmantelfläche der Wandung tragen. Die Wandung kann aus verschiedenen Teilelementen zusammengefügt sein, welche selbst fluiddicht sind und untereinander fluiddicht verbunden sind. Eine Tasche ist zumindest teilweise mit einem Sekundärteil befüllt. Beispielsweise kann eine Sekundärwicklung in der Tasche angeordnet sein. Die Wand kann beispielsweise in Form eines hohlen Rotationskörpers ausgeführt sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Sekundärraum und der Primärraum abschnittsweise jeweils sowohl von dem ersten als auch von dem zweiten Gehäuseabschnitt begrenzt sind.
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Vorteilhaft ist es, wenn sowohl der Sekundärraum als auch der Primärraum sowohl von dem ersten als auch von dem zweiten Gehäuseabschnitt begrenzt sind. Somit kann eine winkelstarre Konstruktion gebildet werden, bei welcher die beiden Gehäuseabschnitte einander gegenseitig stabilisieren. Entsprechend können Verrippungen, versteifende Wülste, Vorsprünge, Einziehungen, Schultern usw. vorgesehen sein, so dass jeder der Gehäuseabschnitte für sich eine ausreichende Stabilität aufweist und die Gehäusebaugruppe eine Versteifung erfährt. Entsprechend kann die Wand, welche den Primärraum von dem Sekundärraum trennt, zumindest von dem ersten als auch von dem zweiten Gehäuseabschnitt gebildet sein, so dass sich beiderseits der Wand erstreckenden Sekundär- bzw. Primärräume jeweils sowohl von erstem als auch von zweitem Gehäuseabschnitt begrenzt sind. Darüber hinaus können die Gehäuseabschnitte auch weitere Wände zur Verfügung stellen, um beispielsweise den Sekundärraum oder auch den Primärraum zu begrenzen.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Primärraum von dem Sekundärraum umgriffen ist.
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Ein Umgriff des Primärraumes durch den Sekundärraum ist insbesondere bei einer koaxialen Anordnung von Primärraum und Sekundärraum von Vorteil. Insbesondere sollten sich Primärraum und Sekundärraum jeweils im Wesentlichen koaxial zu der Längsachse erstrecken, so dass bei einer derartigen Ausgestaltung der Primärraum und/oder der Sekundärraum als Rotationsvolumina ausgebildet sind, wobei der Primärraum als Vollvolumen und der Sekundärraum als den Primärraum umgreifendes Ringvolumen ausgeformt ist. Ein zwischen den Gehäuseabschnitten befindlicher Fügespalt kann in der Wandung liegend angeordnet sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Sekundärraum als Kaverne in einer Wandung der Gehäusebaugruppe ausgeformt ist.
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Eine Kaverne ist ein Hohlraum innerhalb einer Wandung, wobei ein Zugang zu der Kaverne möglich ist. Über den Zugang kann der Sekundärraum beispielsweise mit Messeinrichtungen befüllt werden. Die Kaverne kann sich dabei sowohl innerhalb des ersten als auch innerhalb des zweiten Gehäuseabschnittes erstrecken. Insbesondere kann die Kaverne durch einander ergänzende Taschen der beiden Gehäuseabschnitte ausgebildet werden. Die Kaverne kann beispielsweise ein Ringvolumen begrenzen, welches sich sowohl innerhalb des ersten als auch innerhalb des zweiten Gehäuseabschnittes erstreckt, wobei die Kaverne den Primärraum umgreift. Zumindest eine Wand der Kaverne dient als eine den Primärraum und den Sekundärraum fluiddicht separierende Wand. Die Wandung ist beispielsweise eine im Wesentlichen rohrförmige Wandung, welche die Längsachse umgreifend von dem ersten zu dem zweiten Ende verläuft. Die Wandung kann dabei unterschiedliche Wandstärken aufweisen.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Kaverne zumindest abschnittsweise von der Wand begrenzt ist.
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Die Kaverne kann sich sowohl innerhalb des ersten als auch innerhalb des zweiten Gehäuseabschnittes erstrecken. Somit kann sich die Kaverne beispielsweise rotationssymmetrisch zu der Längsachse um den Primärraum herum legen. Die Wand begrenzt die als Sekundärraum wirkende Kaverne einerseits und den an die Kaverne angrenzenden Primärraum andererseits. Die Wand kann aus einem Teil der Wandung gebildet sein.
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Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein zwischen den Gehäuseabschnitten ausgebildeter Fügespalt beabstandet zu eine axialen Erstreckung des Sekundärraumes begrenzenden Querwänden des Sekundärraumes in der Wand angeordnet ist.
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Der Fügespalt sollte in der Wand liegen, wobei sich auf der einen Seite der Wand der Primärraum und auf der anderen Seite der Wand der Sekundärraum befindet. Der Spalt verläuft so von der einen Seite der Wand durch die Wand auf die andere Seite der Wand. Um die Fluiddichtigkeit der Wand nicht zu beeinträchtigen, ist der Fügespalt fluiddicht ausgeführt und Teil einer durch die Wand gebildeten fluiddichten Barriere. Eine Anordnung des Fügespaltes im Wesentlichen quer zur Längsachse ermöglicht es, den Kraftverlauf zwischen den beiden Gehäuseabschnitte vorzugsweise in Richtung der Längsachse wirken zu lassen und ein Verspannen der beiden Gehäuseabschnitte vorzugsweise in Richtung der Längsachse wirken zu lassen. In axialer Richtung ist der Sekundärraum von Querwänden begrenzt. Eine Querwand ist beispielsweise durch einen Taschenboden einer Tasche in einer Wandung gebildet. Eine Anordnung eines Fügespaltes in einem zentralen Abschnitt zwischen den beiden Enden der Gehäusebaugruppe weist den Vorteil auf, dass die Enden der Gehäusebaugruppe von Unstetigkeitsstellen freigehalten werden. So ist es vereinfacht möglich, über die Enden beispielsweise Halte- und Stützkräfte in die Gehäusebaugruppe einzukoppeln. Somit können die Enden hinsichtlich ihrer mechanischen Stabilisierung ausgelegt werden. Der Fügespalt sollte beabstandet zu den Enden liegen, so dass dieser möglichst unkritisch, vorzugsweise in axialer Richtung der Längsachse, mechanisch belastet wird. Eine mechanische Belastung wird beispielsweise durch ein Verspannen der Gehäuseabschnitte miteinander bewirkt. Ist der Fügespalt in einem zentralen Abschnitt zwischen den Enden angeordnet, so kann jeweils von den Endseiten her eine annähernd gleichartige Krafteinkopplung über den jeweiligen Gehäuseabschnitt erzielt wird. Vorzugsweise kann der Fügespalt, bezogen auf die Längsachse, mittig zwischen den Enden der Gehäusebaugruppe liegen. In diesem Fall sind die Wege des Einleitens von Verspannkräften zu beiden Enden, bezogen auf die Längsachse, annähernd gleich lang, so dass keiner der Gehäuseabschnitte einer mechanischen Überdimensionierung bedarf. Ein Fügespalt zwischen den Gehäuseabschnitten sollte vorzugsweise zwischen stirnseitig gegeneinander gepressten Flächen der Gehäuseabschnitte angeordnet sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Fügespalt einen elektrisch isolierenden Isolierabschnitt aufweist.
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Ein Einbringen eines elektrisch isolierenden Isolierabschnittes in den Fügespalt ermöglicht es, eine Isolierstelle im Verlauf der separierenden Wand in Richtung der Längsachse auszubilden. Insbesondere bei elektrisch leitfähig ausgeformten Gehäuseabschnitten kann so eine Sperre für Störströme in der Wand ausgebildet werden. Die Gehäuseabschnitte können beispielsweise metallische, insbesondere gussmetallische Gehäuseabschnitte sein. Die Wand wird einerseits des Fügespaltes durch den ersten Gehäuseabschnitt und andererseits des Fügespaltes durch den zweiten Gehäuseabschnitt gebildet. Eine direkte elektrische Kontaktierung über den Fügespalt hinweg ist durch die Isolierstelle unterdrückt. Somit ist ein Strompfad in Richtung der Längsachse über die Wand im Bereich des Fügespaltes unterbrochen. Somit ist eine Leitung von Streuströmen zwischen den Enden durch die separierende Wand hindurch verhindert. Außerhalb von Sekundärraum und Primärraum kann ein Bypass angeordnet sein, welcher die beiden Gehäuseabschnitte untereinander kontaktiert. So können die beiden Gehäuseabschnitte stets dasselbe elektrische Potential aufweisen, wobei ein elektrischer Stromfluss zwischen den Enden durch die Wand verhindert ist. Die beiden Gehäuseabschnitte, ebenso wie die aus unterschiedlichen Gehäuseabschnitten gebildeten Teile der Wand, können dasselbe elektrische Potential aufweisen, d. h., miteinander elektrisch leitend kontaktiert sein. Des Weiteren kann der elektrisch isolierende Isolierabschnitt als Dichtmittel zwischen den gegeneinander verspannten Gehäuseabschnitten wirken. Beispielsweise können die Gehäuseabschnitte zur Ausbildung des Fügespaltes einander stirnseitig gegenüberliegende Flächen aufweisen, in welche jeweils eine Ringnut eingebracht ist. Die Ringnut dient einer Aufnahme eines elektrisch isolierenden Ringes, über welchen ein elektrisch isolierender Abschnitt zwischen erstem und zweitem Gehäuseabschnitt im Bereich des Fügespaltes der Wand ausgebildet ist. Ein elektrisch isolierender Ring kann radial formschlüssig in die Ringnut eingesetzt sein und in axialer Richtung kraftschlüssig zwischen den Gehäuseabschnitten eingeklemmt sein. Darüber hinaus können zusätzlich Dichtmittel eingesetzt werden, um einen fluiddichten Verbund zwischen dem elektrischen Isolierabschnitt und dem jeweiligen Gehäuseabschnitt sicherzustellen. Vorteilhafterweise sollte dabei der elektrisch isolierende Isolierabschnitt selbst fluiddicht ausgestaltet sein, sowie der Anschluss des Isolierabschnittes sowohl an den ersten als auch an den zweiten Gehäuseabschnitt fluiddicht ausgeführt sein, so dass die Wand sowohl im Bereich der beiden Gehäuseabschnitte als auch im Bereich des Fügespaltes fluiddicht ausgeführt ist. Damit ist sichergestellt, dass selbst bei einer Ausbildung eines Fügespaltes, in welchem ein elektrisch isolierender Isolierabschnitt angeordnet ist, die Fluiddichtigkeit der Wand weiterhin gewährleistet ist. Die Wand zwischen Primärraum und Sekundärraum kann über den elektrisch isolierenden Isolierabschnitt keine Streuströme führen. Streuströme können ein aus dem Primärraum stammendes elektrisches/magnetisches Feld beeinflussen. Somit ist eine Voraussetzung gegeben, um von dem Sekundärraum aus den Primärraum zu überwachen.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Wand eine die Längsachse umgreifende Hohlmantelfläche trägt.
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Eine Hohlmantelfläche ist beispielsweise eine Innenmantelfläche eines Rotationshohlkörpers, wobei dessen Rotationsachse vorzugsweise auf der Längsachse liegen sollte. Eine Hohlmantelfläche, welche die Längsachse umgreift, ist vorteilhaft dazu eingerichtet, eine fluiddichte Barriere an der Wand auszubilden. Die Wand kann dazu verschiedenartig geformt sein. Die Hohlmantelfläche kann beispielsweise an einem zylindrischen Abschnitt der Wand liegen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Wand nahezu vollständig eine Zylindermantelfläche trägt. Vorteilhafterweise kann die Wand eine Vielzahl von aufeinander folgenden durchmesservariablen Abschnitten aufweisen. Es kann dabei vorgesehen sein, dass Abschnitte der Hohlmantelfläche konisch bzw. kegelförmig erweitert ausgeführt sind, so dass der durch die Wand begrenzte Primärraum sich beispielsweise zu einer zwischen den Enden liegenden Mitte hin in seinem Querschnitt verjüngt bzw. zu den Enden hin in seinem Querschnitt vergrößert. Der Querschnitt des Primärraumes kann sich in Richtung der Längsachse von jedem Ende zu dem zentralen Abschnitt hin verjüngen. So entsteht ein im Schnitt sanduhrförmiges Volumen des Primärraumes, welches im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu der Längsachse ausgestaltet ist. Im zentralen Abschnitt sollte der Fügespalt liegen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Fügespalt ein einen Primärphasenleiter umgreifender Ringspalt ist.
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Ein Primärphasenleiter, welcher von der Wand umgriffen ist, kann vorzugsweise auch einen Ringspalt durchsetzen. Insbesondere bei einer Ausgestaltung als elektrisch isolierend wirkender Ringspalt ist so eine Möglichkeit gegeben, im Bereich der Erfassung eines elektrischen Stromes oder einer elektrischen Spannung, d. h., im Bereich der Messwandlergehäuseanordnung eine Stromführung durch die Wand in Richtung der Längsachse zu unterbrechen. Somit sind die Messung gegebenenfalls verfälschende Streuströme, welche durch die Wand fließen könnten, vermieden. Diese Streuströme können über einen das Isolierelement überbrückenden Bypass geführt werden. Der Bypass ist beabstandet zu dem Primärraum und dem Sekundärraum geführt. Insbesondere bei der Verwendung von metallischen Gehäuseabschnitten, insbesondere von Nichteisenmetallen, ist so der Neigung einer Führung eines Streustromes in Richtung der Längsachse durch die Wand hindurch entgegengewirkt. Die Gehäuseabschnitte können beispielsweise als Gusskörper ausgeformt sein, insbesondere als Gusskörper aus Nichteisenmetallen wie Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen. Entsprechend ist durch die Verwendung von fluiddichten Metallgüssen in vereinfachter Weise die Ausgestaltung einer fluiddichten Wand zwischen Primärraum und Sekundärraum ermöglicht. Ergänzend können die weiteren Ausformungen der Gehäuseabschnitte ebenfalls fluiddicht ausgeführt sein. Aufgrund der Verwendung eines Metalls sind die Gehäusebaugruppen auch mechanisch belastbar, so dass die Gehäuseabschnitte als starres Chassis der Messwandlergehäuseanordnung Verwendung finden können.
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Der Primärphasenleiter kann beispielsweise den Ringspalt mittig durchsetzen, so dass sich die fluiddichte Wand koaxial zum einen zur Längsachse und zum anderen koaxial zum Primärphasenleiter erstrecken kann.
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Als Phasenleiter können beispielsweise Halbzeuge mit kreisförmigem Querschnitt, kreisringförmigem Querschnitt, ovalem Querschnitt usw. Verwendung finden.
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Eine Ausbildung des Fügespaltes als Ringspalt weist den Vorteil auf, dass der Spalt in sich geschlossen ist, wodurch ein Ringspalt mechanisch belastbar ist. Der Ringspalt kann sich beispielsweise innerhalb der Wand erstrecken, wobei die Wand vorzugsweise im Wesentlichen hohlzylindrisch bzw. als hohler Rotationskörper ausgestaltet sein sollte. Dabei wird im Sinne dieses Dokumentes unter einer hohlzylindrischen Ausgestaltung der Wand auch ein von einem idealen Zylinder abweichender Verlauf verstanden, so dass die Wandstärke/der Querschnitt des Hohlzylinders längs der Längsachse variieren kann.
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Der Ringspalt selbst kann von Verspannelementen zwischen den Gehäuseabschnitten freigehalten werden, so dass die Wand durch gegeneinander verspannte Stirnseiten der Gehäuseabschnitte gegebenenfalls unter Zwischenlagen eines Dichtungselementes im Bereich des Fügespaltes ausgebildet ist. Somit ist eine dünnwandige Ausgestaltung der Wand ermöglicht, wobei die Gehäuseabschnitte beispielsweise mittels eines Ringflansches miteinander verspannt sind. Der Flansch kann Abschnitte der Wandung, welche durch die Gehäuseabschnitte bereitgestellt werden, miteinander verflanschen. Ein Ringflansch kann die Wandung außenmantelseitig umgreifen. Dabei ist von Vorteil, wenn die Lage eines die Gehäuseabschnitte verspannenden Flansches beabstandet zu den Enden der Gehäusebaugruppe, insbesondere in der gleichen Ebene vorgesehen ist, wie die Lage des Ringspaltes in der Wand. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Ringspalt koaxial zur Längsachse ausgerichtet ist, wobei der Flansch der miteinander verflanschten Gehäuseabschnitte ebenfalls koaxial zur Längsachse ausgerichtet ist und die Ebene des ringförmigen Fügespaltes und die Ebene des Flanschspaltes zwischen den miteinander verflanschten Gehäuseabschnitte im Wesentlichen in derselben Ebene liegt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest eines der Enden als Flansch ausgeführt ist.
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Eine Anordnung eines Flansches, insbesondere eines Ringflansches ermöglicht es, die Gehäusebaugruppe über die Enden mit weiteren Baugruppen zu verbinden. Beispielsweise kann zumindest an einem der Flansche ein den Primärraum fluiddicht abschließender Scheibenisolator positioniert werden. Über den Scheibenisolator ist es zum einen möglich, den Primärraum stirnseitig zu verschließen. Zum anderen kann über den Isolator auch die Lage eines Primärphasenleiters festgelegt werden. Der Phasenleiter durchsetzt den elektrischen Isolator dabei vorzugsweise in Richtung der Längsachse. Über den Isolator ist der Primärphasenleiter an der Gehäusebaugruppe gestützt. Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der Primärraum nicht unmittelbar an einem der Enden fluiddicht verschlossen ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass an einem der Enden, welches insbesondere als Flansch ausgeführt ist, beispielsweise ein weiteres Kapselungsgehäuse angesetzt wird, welches gemeinsam mit dem Primärraum ein fluiddichtes Volumen umfasst, so dass der Primärraum über das Kapselungsgehäuse fluiddicht verschlossen ist, wobei ein zusätzliches Aufnahmevolumen für ein Fluid innerhalb des Kapselungsgehäuses zur Verfügung gestellt ist.
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Über Enden mit Flanschen können Kräfte über die Gehäusebaugruppe hinweg übertragen werden, so dass die Messwandlergehäuseanordnung beispielsweise auch in eine gasisolierte Schaltanlage einfügbar ist. Eine gasisolierte Schaltanlage zeichnet sich dadurch aus, dass elektrisch aktive Primärphasenleiter von Gehäusen umgeben sind, wobei das Innere des Gehäuses mit einem unter Überdruck stehenden elektrisch isolierenden Fluid befüllt ist. Die Gehäusebaugruppe der Messwandlergehäuseanordnung sowie weitere Kapselungsgehäuse verhindern ein Verflüchtigen des elektrisch isolierenden Fluids. Unterschiedliche Kapselungsgehäuse können dabei miteinander verflanscht sein und gemeinsam einem Verflüchtigen eines elektrisch isolierenden Fluids entgegenwirken. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass jedes der Kapselungsgehäuse für sich eine separate Menge von elektrisch isolierendem Fluid umgibt und einkapselt.
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Als Flansche eignen sich beispielsweise Ringflansche, die mittels einer Verbolzung mit gegengleichen Flanschen verflanscht werden. Über die Flansche ist es weiterhin möglich, fluiddichte Verbindungen herzustellen, dass auch ein Entweichen eines elektrisch isolierenden Fluids über die Enden, welche dann entsprechend zu verflanschen sind, verhindert ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der erste und der zweite Gehäuseabschnitt Gleichteile sind.
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Durch die Verwendung von Gleichteilen für die beiden Gehäuseabschnitte ist der Aufwand der Auslegung der Gehäuseabschnitte reduziert. Entsprechend vermindert sich beispielsweise der Aufwand zur Herstellung von Gussformen, der Logistikaufwand usw. Weiterhin kann durch die Verwendung von Gleichteilen eine symmetrische Gehäusebaugruppe der Messwandlergehäuseanordnung ausgeformt werden. Zum Beispiel können die Gehäuseabschnitte im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Längsachse ausgebildet sein, wobei die Gehäuseabschnitte stirnseitig miteinander verbunden sind. Vorzugsweise können die Gehäuseabschnitte gegensinnig zusammengefügt werden. Weiter ist es beispielsweise möglich, dass sowohl im ersten als auch im zweiten Gehäuseabschnitt mantelseitige Zugangsöffnungen für den Sekundärraum zur Verfügung stehen, wobei die Zugangsöffnungen miteinander verbundener Gehäuseabschnitte beispielsweise entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sind.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei zeigt die
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1 eine perspektivische Ansicht einer Messwandlergehäuseanordnung, die
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2 einen Schnitt durch die in der 1 gezeigte Messwandlergehäuseanordnung und die
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3 eine Abwandlung der in der 2 gezeigte Messwandlergehäuseanordnung im Schnitt.
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Die in der 1 in perspektivischer Ansicht gezeigte Messwandlergehäuseanordnung weist eine Längsachse 1 auf. Die Messwandlergehäuseanordnung ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch und koaxial zur Längsachse 1 angeordnet. Weiterhin ist in der 1 eine hohlvolumige Gehäusebaugruppe 2 erkennbar. Die hohlvolumige Gehäusebaugruppe 2 weist einen ersten Gehäuseabschnitt 3 sowie einen zweiten Gehäuseabschnitt 4 auf. Stirnseitig ist die Gehäusebaugruppe 2 mit einem ersten Ende 5 sowie mit einem zweiten Ende 6 ausgestattet. Das erste Ende 5 ist an dem ersten Gehäuseabschnitt 3 angeordnet. Das zweite Ende 6 ist an dem zweiten Gehäuseabschnitt 4 angeordnet. Die Enden 5, 6 sind entgegengesetzt zueinander ausgerichtet. Die beiden Enden 5, 6 sind vorliegend als Flansche 7 ausgeführt. Die Flansche 7 sind als Ringflansche ausgebildet, wobei die Flansche 7 am ersten sowie am zweiten Ende 5, 6 jeweils gleichartig dimensioniert sind. Die Flansche 7 an den Enden 5, 6 sind mit entgegengesetztem Richtungssinn bezüglich der Längsachse 1 ausgerichtet. Die Flansche 7 sind dabei mit einer kreisringförmigen Flanschfläche ausgestattet, wobei die Flansche 7 mit ihren kreisringförmigen Flanschflächen koaxial zur Längsachse 1 ausgerichtet sind. Durch eine gleichartige Dimensionierung der Flansche 7 des ersten sowie des zweiten Endes 5, 6 der Gehäusebaugruppe 2 ist es möglich, die Gehäusebaugruppe beispielsweise in einen Rohrabschnitt einzufügen. Das erste Ende 5 ist vorliegend frei von einem Verschlussdeckel, wohingegen beispielhaft in der 1 das zweite Ende 6 mit einem Scheibenisolator 8 verschlossen ist. Der Scheibenisolator 8 ist an seinem Außenumfang mit einem metallischen Rahmen versehen, welcher einem Verflanschen mit dem Flansch 7 des zweiten Endes 6 dient. Der metallische Rahmen ist mit einem Isolierkörper befüllt, welcher im Wesentlichen hohlkegelförmig ausgeformt ist, wobei zur Kriechwegverlängerung auf Kegelmantelflächen eine Verrippung aufgebracht ist. Die Verrippung weist konzentrisch zur Längsachse 1 liegende Rippen auf. Zentrisch ist der Scheibenisolator 8 von einem Primärphasenleiter 9 durchsetzt. Der Primärphasenleiter 9 erstreckt sich auch innerhalb der Gehäusebaugruppe 2 (vgl. 2, 3). Der Primärphasenleiter 9 kann mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt von einem Strom durchflossen werden. Unter Nutzung der Messwandlergehäuseanordnung ist es möglich, den Zustand des Primärphasenleiters 9 zu detektieren. Dazu ist ein entsprechendes Sekundärteil innerhalb eines Sekundärraumes 10 (vgl. 2, 3) angeordnet. Ein Zugang zu dem Sekundärraum 10 ist über mantelseitig sowohl im ersten Gehäuseabschnitt 3 als auch im zweiten Gehäuseabschnitt 4 eingebrachte Zugangsflansche 11a, 11b möglich. Die Flanschöffnungen 11a, 11b können verschlossen werden und/oder zur Hindurchführung von Messleitungen oder ähnlichem aus dem Sekundärraum 10 genutzt werden.
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Die 2 zeigt die aus der 1 bekannte Messwandlergehäuseanordnung in einem Schnitt durch die Längsachse 1. Der Primärphasenleiter 9 ist vorliegend im Wesentlichen mit einem kreiszylindrischen Querschnitt versehen, wobei der Primärphasenleiter 9 koaxial zur Längsachse 1 angeordnet ist. Vorliegend ist der Primärphasenleiter 9 entlang der Längsachse 1 geteilt ausgeführt, so dass beispielsweise ein winkelstarrer Verbund mit dem Isolierkörper des Scheibenisolators 8 möglich ist. Die einzelnen Stücken des Primärphasenleiters 9 können beispielsweise ineinandergesteckt elektrisch leitend kontaktiert sein.
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Bei der Ausgestaltungsvariante der Messwandlergehäuseanordnung gemäß der 2 ist die Nutzung zweier Gehäuseabschnitte 3, 4 vorgesehen, welche als Gleichteile ausgeführt sind. Die beiden Gehäuseabschnitte 3, 4 sind jeweils gleichartig ausgebildet, wobei jeder der Gehäuseabschnitte 3, 4 im Wesentlichen koaxial zu der Längsachse 1 ausgerichtet ist. Die beiden Gehäuseabschnitte 3, 4 sind jedoch mit entgegengesetztem Richtungssinn zueinander ausgerichtet, so dass das erste Ende 5 sowie das zweite Ende 6 der Gehäusebaugruppe 2 jeweils gleichartig an den gleichartig ausgeformten Gehäuseabschnitten 3, 4 angeordnet sind. Beispielhaft soll nun anhand des ersten Gehäuseabschnittes 3 der Aufbau der beiden gleichartigen Gehäuseabschnitte 3, 4 beschrieben werden.
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Der erste Gehäuseabschnitt 3 ist im Wesentlichen als rotationssymmetrischer Körper ausgebildet, wobei der rotationssymmetrische Grundkörper des ersten Gehäuseabschnittes 3 einen bodenseitigen Flansch 12 sowie einen freien Flansch 13 aufweist. Der bodenseitige Flansch 12 sowie der freie Flansch 13 weisen unterschiedliche Dimensionen auf. Vorliegend weist der bodenseitige Flansch 12 einen größeren Umfang auf als der freie Flansch 13. Beide Flansche 12, 13 sind jeweils als Ringflansche ausgeführt, wobei die Flanschflächen der beiden Flansche 12, 13 entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sind. Die beiden Flansche 12, 13 sind dabei koaxial zu der Längsachse 1 ausgerichtet. Der freie Flansch 13 dient als Flansch 7 der Gehäusebaugruppe 2. Die beiden Flansche (bodenseitiger Flansch 12 und freier Flansch 13) sind über eine die Längsachse 1 umgreifende Wandung 14 verbunden. Die Wandung 14 weist stirnseitig den bodenseitigen Flansch 12 bzw. den freien Flansch 13 auf. Die Wandung 14 des ersten Gehäuseabschnittes 3 ist in der Stirnseite, welche von dem bodenseitigen Flansch 12 umgeben ist, mit einer kreisringförmigen Mündungsöffnung versehen, an welche sich eine Tasche 15 nach Art eines Sackloches in die Wandung 14 hinein erstreckt, so dass in der Wandung 14 eine kreisringförmige Tasche 15 eingebracht ist. Außenmantelseitig ist in der Wandung 14 der Zugangsflansch 11a angeordnet, über welchen die Tasche 15 außenmantelseitig zugänglich ist. Durch die ringförmig in sich geschlossen innerhalb der Wandung 14 umlaufende Tasche 15 ist innenmantelseitig aus der Wandung 14 eine Wand 17 gebildet. Die Wand 17 trägt innenmantelseitig zumindest abschnittsweise eine Hohlmantelfläche, welche koaxial zu der Längsachse 1 ausgerichtet ist und den Primärphasenleiter 9 außenmantelseitig umgreift. Vorliegend ist die Hohlmantelfläche mit einer Profilierung versehen, so dass die Hohlmantelfläche ausgehend von dem endseitigen Flansch 13 bis zu dem Ende, an welchem der bodenseitige Flansch 12 angeordnet ist, querschnittsreduziert verjüngt zuläuft. Stirnseitig dem bodenseitigen Flansch 12 zugewandt, weist die Wand 17 stirnseitig eine um die Längsachse 1 umlaufende Ringnut 18 auf. In die Ringnut 18 ist ein elektrisch isolierender Isolierabschnitt 19 eingebracht. Der Isolierabschnitt 19 ist vorliegend als hohlzylindrischer Isolierring ausgestaltet, welcher formschlüssig die Ringnut 18 einsetzbar ist. Die Wand 17 nebst Fügespalt ist fluiddicht und druckfest ausgebildet, so dass der Primärraum mit einem unter Überdruck stehenden Fluid befüllt werden kann. Als Fluid eignet sich SF6-Gas. Die Wand 17 bildet eine Barriere, die ein Übertreten eines Fluids aus dem Primärraum 20 in den Sekundärraum 10 verhindert.
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Der zweite Gehäuseabschnitt 4 ist gegengleich zum ersten Gehäuseabschnitt 3 ausgebildet, wobei der erste und der zweite Gehäuseabschnitt 3, 4 jeweils koaxial zueinander angeordnet, jedoch mit entgegengesetztem Richtungssinn zueinander ausgerichtet sind. Entsprechend sind die bodenseitige Flansche 12 von erstem und zweitem Gehäuseabschnitt 3, 4 einander zugewandt und miteinander verflanscht. Über die bodenseitigen Flansche 12 der Wandung 14 werden die beiden Gehäuseabschnitte 3, 4 zur Ausbildung einer hohlvolumigen Gehäusebaugruppe gegeneinander verspannt. Der Isolierabschnitt 19, welche in die einander gegenüberliegend angeordneten Ringnuten 18 von erstem und zweitem Gehäuseabschnitt 3, 4 eingesetzt ist, ist zum einen formschlüssig in den beiden Ringnuten gehalten, wobei der Isolierabschnitt 19 zwischen den Nutböden der Ringnuten 18 von erstem und zweitem Gehäuseabschnitt 3, 4 kraftschlüssig verspannt ist. Der Isolierabschnitt 19 kann dabei fluiddicht in den Ringnuten 18 von erstem und zweitem Gehäuseabschnitt 3, 4 einsitzen, so dass die Innenmantelflächen der Wandung 14 von erstem und zweitem Gehäuseabschnitt 3, 4 einen rotationssymmetrischern Primärraum 20 der Gehäusebaugruppe 2 begrenzen. Aufgrund der verjüngt zulaufenden Innenmantelflächen der Wand 17 und der gegensinnigen Ausrichtung der beiden Gehäuseabschnitte 3, 4 ist eine mittig zulaufende Querschnittsreduzierung des Primärraumes 20 zu verzeichnen. Beabstandet zu dem ersten Ende 5 sowie zu dem zweiten Ende 6 der hohlvolumigen Gehäusebaugruppe 2 ist in einem zentralen Abschnitt der Wand 17 ein Fügespalt unter Zwischenlage des Isolierabschnittes 19 ausgeformt.
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Die beiden Gehäuseabschnitte 3, 4 sind um die Längsachse 1 um 180° zueinander verdreht angeordnet, so dass die Zugangsflansche 11a, 11b von erstem und zweitem Gehäuseabschnitt 3, 4 entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sind.
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Die Taschen 15, welche sowohl im ersten Gehäuseabschnitt 3 als auch im zweiten Gehäuseabschnitt 4 angeordnet sind, bilden in der Wandung 14 eine Kaverne, welche nach einem Verbinden der beiden Gehäuseabschnitte 3, 4 miteinander über die mantelseitigen Zugangsflansche 11a, 11b zugänglich ist. Die Wand 17 verläuft zwischen Querwänden des Sekundärraumes 10, welche durch die Böden der Taschen 15 von erstem und zweitem Gehäuseabschnitt gebildet sind.
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Vorliegend ist die Lage des Ringspaltes mit dem Isolierabschnitt 19 derart gewählt, dass der Ringspalt lotrecht von der Längsachse 1 durchsetzt ist. Ebenso ist der zwischen den bodenseitigen Flanschen 12 von erstem und zweitem Gehäuseabschnitt 3, 4 gebildete Fügespalt lotrecht von der ersten Längsachse 1 durchsetzt. Zusätzlich sind die Fügespalte zwischen den bodenseitigen Flanschen 12 sowie der Ringspalt mit dem Isolierabschnitt 19 annähernd in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, so dass der Fügespalt zwischen den bodenseitigen Flanschen 12 den Ringspalt in der fluiddichten Wand 17 umgreift.
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Innerhalb des Sekundärraumes 10 sind mehrere ringförmige Sekundärwicklungen 21 angeordnet. Die ringförmigen Sekundärwicklungen 21 sind im Wesentlichen koaxial zur Längsachse ausgerichtet und sind an der fluiddichten Wand 17 abgestützt und umgreifen diese außenmantelseitig. Über die Sekundärwicklungen 21 ist ein den Primärphasenleiter 9 umgebendes elektrisches Feld erfassbar. Insbesondere kann ein elektromagnetisches Feld, welches von einem Stromfluss durch den Primärphasenleiter 9 erzeugt ist, mittels der Sekundärwicklungen 21 erfasst werden. Entsprechend kann über die Sekundärwicklungen 21 ein Abbild eines den Primärphasenleiter 9 durchfließenden Stromes gegeben werden. Beispielsweise kann über Messleitungen, welche zumindest einen der Zugangsflansche 11a, 11b durchsetzen, ein Messsignal aus dem Sekundärraum 10 herausgeleitet werden.
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In der 3 ist eine Abwandlung der in der 2 gezeigten Messwandlergehäuseanordnung dargestellt. Abweichend von der 2 ist hier die Verwendung zweier voneinander abweichender Gehäusebaugruppen 3a, 4a vorgesehen. Im Folgenden wird lediglich auf die Abweichungen der in der 3 gezeigten Messwandlergehäuseanordnung gegenüber der in der 2 gezeigten Ausgestaltungsvariante beschrieben.
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Die Messwandlergehäuseanordnung gemäß 3 weist einen ersten Gehäuseabschnitt 3a sowie einen zweiten Gehäuseabschnitt 4a auf. Die beiden Gehäuseabschnitte 3a, 4a sind voneinander abweichend ausgeformt und jeder der beiden Gehäuseabschnitte 3a, 4a weist jeweils einen endseitigen Flansch 13a sowie einen bodenseitigen Flansch 12a auf. Die endseitigen Flansche 13a bilden ein erstes Ende 5 sowie ein zweites Ende 6 einer hohlvolumigen Gehäusebaugruppe 2a. Vorliegend weist der axiale Abstand von bodenseitigem Flansch 12a und endseitigem Flansch 13a sowohl am ersten Gehäuseabschnitt 3a als auch am zweiten Gehäuseabschnitt 4a den gleichen Betrag auf. Im montierten Zustand ergibt sich somit sowohl für die Ausgestaltungsvariante nach 2 als auch für die Ausgestaltungsvariante nach 3 die gleiche äußere Erscheinung wie in der 1 dargestellt. Abweichend zur Darstellung der 2 ist die Ausgestaltung der Wandung 14 nebst einander zugewandter Stirnseiten von erstem Gehäuseabschnitt 3a und zweitem Gehäuseabschnitt 4a ausgeführt. So ist am ersten Gehäuseabschnitt 3a vorgesehen, dass am stirnseitigen Ende der Wandung 14 die Stirnseite mit einer Stufe versehen ist, wobei in dieser Stufe eine Mündungsöffnung einer Tasche 15a eingebracht ist. Entsprechend gegengleich weist der zweite Gehäuseabschnitt 4a eine gegensinnig ausgeformte Stufe stirnseitig auf. Auch in diese Stirnseite ist eine Tasche 15b eingebracht, deren Mündungsöffnung von den Stufen begrenzt ist. Die beiden Taschen 15a, 15b ergänzen sich im zusammengesetzten, gegeneinander verspannten Zustand der beiden Gehäuseabschnitte 3a, 4a zu einer Kaverne in einer hohlvolumigen Wandung 14a, welche die beiden Enden 5, 6 der hohlvolumigen Gehäusebaugruppe 2 miteinander verbindet. Dadurch ergibt sich ein axialer Versatz des Fügespaltes mit einem Isolierabschnitt 19 längs der Längsachse 1 zu einem Fügespalt der miteinander verbundenen bodenseitigen Flansche 12a von erstem und zweitem Gehäuseabschnitt 3a, 4a. Die Ausdehnung der Kaverne, welche durch die Taschen 15a, 15b in der Wandung 14 gebildet ist, entspricht der Ausdehnung der Kaverne in der Wandung 14 gemäß Ausführungsvariante nach 2. Die Mündungsöffnung der Taschen 15a, 15b sind in einer stirnseitigen Projektion jeweils mit kreisringförmigen Querschnitten versehen, wobei die Begrenzungskanten von Innen- und Außenwandung der Mündungsöffnung in voneinander abweichenden Stufen liegen. Die Mündungsöffnungen weisen so die Kontur einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes bzw. einer gegengleichen Kontur zu einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes auf.
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Bei der Ausführungsvariante nach 3 wurde auf die Verwendung von Gleichteilen für die Ausbildung der dortigen Gehäuseabschnitte 3a, 4a verzichtet. Entsprechend sind zwei voneinander abweichende Gussformen zur Ausbildung der Gehäuseabschnitte 3a, 4a vorzusehen. Es ergeben sich jedoch bei einer Montage der Messwandlergehäuseanordnung Vorteile, da aufgrund des axialen Versatzes der Fügespalte ein vereinfachtes Führen und Aufsetzen des zweiten Gehäuseabschnittes 4a auf den ersten Gehäuseabschnitt 3a ermöglicht ist. Des Weiteren ergeben sich in demontiertem Zustand von erstem und zweitem Gehäuseabschnitt 3a, 4a durch die vergrößerten Mündungsöffnungen Möglichkeiten eines verbesserten Zugriffes auf die Taschen 15a, 15b.
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Selbst bei einer exzentrischen Anordnung des Fügespaltes in der Wand 14 verbleibt dieser in einem zentralen Abschnitt zwischen den beiden Enden 5, 6, beabstandet zu den Enden 5, 6 der Gehäusebaugruppe 2a der Messwandlergehäuseanordnung. Der Fügespalt ist beabstandet zu Querwandungen der Kaverne des Sekundärraumes 20. Der zentrale Abschnitt ist unabhängig von einer Ausgestaltung der Gehäuseabschnitte 3a, 3, 4a, 4 der Abschnitt, in welchem die Wandung 14 eine Wand 17 aufweist, die einen Primärraum 20 von einem Sekundärraum 10 fluiddicht separiert. Der Fügespalt mit dem Isolierabschnitt 19 ist Teil der Primärraum 20 und Sekundärraum 10 separierenden Wand 17 der Wandung 14.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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