DE102013220179B4

DE102013220179B4 - Verfahren zur Herstellung von Behälterteilen für gekapselte Schaltanlagen und gekapselte Schaltanlage

Info

Publication number: DE102013220179B4
Application number: DE102013220179.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kern; Jörg Miethe
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2033-10-08
Also published as: DE102013220179A1; CN104550549B; CN104550549A

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Behälterteilen (6, 20, 21) für gekapselte Schaltanlagen vorgeschlagen, welches bei nahezu gleichbleibender Druckbelastbarkeit der Behälterteile kostengünstig ist, und folgende Schritte umfasst: – Ausbilden eines zylindrischen Rohres (2, 12) durch Aufrollen eines Bleches (1, 7) und Verschweißen entlang einer Stoßkante (3, 13) des aufgerollten Bleches (1, 7), – Anschwenken von Flanschen (5, 16, 17) an mindestens einem Rohrende (4) des zylindrischen Rohres (2, 12). Weiterhin wird eine gekapselte Schaltanlage vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Behälterteilen für gekapselte Schaltanlagen.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von Behälterteilen für gekapselte Schaltanlagen, beispielsweise mit SF6 als Isoliergas befüllte gasisolierte Mittelspannungsschaltanlagen, werden diese Behälterteile in der Regel durch ein Gussverfahren hergestellt, so dass die gekapselten Schaltanlagen zur Energieverteilung im Mittel- oder Hochspannungsbereich aus solchen Gussbehältern zusammengesetzt werden. Typischerweise wird als Material hierfür Aluminium verwendet. Derartige gekapselte Schaltanlagen aus solchen Aluminiumgussbehältern sind sowohl material- als auch kostenintensiv.
Die Schrift DE 196 06 213 beschreibt ein Schaltfeld mit einem zylinderförmigen Gehäuse aus einem Blech, das verschweißt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Behälterteilen für gekapselte Schaltanlagen anzugeben, welches bei nahezu gleichbleibender Druckbelastbarkeit der Behälterteile kostengünstig ist.
Erfindungsgemäß gelöst wird dies durch ein Verfahren zur Herstellung von Behälterteilen für gekapselte Schaltanlagen, umfassend die Schritte:

– Ausbilden eines zylindrischen Rohres durch Aufrollen eines Bleches und Verschweißen entlang einer Stoßkante des aufgerollten Bleches,
– Anschwenken von Flanschen an mindestens einem Rohrende des zylindrischen Rohres.

Durch ein derartiges Verfahren wird in einfacher Weise ein Behälterteil ausgebildet, welches mit anderen mit dem gleichen Verfahren hergestellten Behälterteilen zu einer gekapselten Schaltanlage zusammengefügt werden kann, in dem die an dem zylindrischen Rohr angeschwenkten Flansche mittels Dichtelementen aneinander befestigt werden oder derartige Behälterteile an anderen Behälterteilen an einem Ende ohne Flansch, beispielsweise an anderen Behälterteilen verschweißt werden können. Durch die Möglichkeit der Verwendung eines einfachen Bleches ist das erfindungsgemäße Verfahren verglichen mit Gussverfahren kostengünstig und es wird auch weniger Material benötigt, was ebenfalls zu Kostenvorteilen derartiger Behälterbauteile führt. Das Anschwenken von Flanschen im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist dabei ein Verfahren, bei dem mittels zwei Rollen an dem an einer Drehvorrichtung eingespannten zylindrischen Rohr, welches seinerseits in Drehung versetzt ist, zwei sich drehende Rollen an der Rohrwand angreifen derart, dass eine Rolle außerhalb und eine Rolle innerhalb der Rohrwand angeordnet sind, wobei die beiden sich drehenden Rollen gemeinsam um einen Drehpunkt verschwenkt werden, so dass ein Verbiegen oder auch als „Anschwenken” der Rohrwandung des zylindrischen Rohres erfolgt und ein Flansch gebildet wird, wenn die Rollenanordnung um 90° gegenüber ihrer ursprünglichen Position verschwenkt ist. Dieser Prozess des Anschwenkens kann dabei mehrfach oder auch mit verschiedenen Konturen der Rollen ausgeführt werden, so dass nach dem Anschwenken eines einfachen Flansches beispielsweise auch eine Materialverstärkung oder Verdickung des Flansches mittels der Anordnung mit den beiden Rollen ermöglicht ist. Ein derartiger Schwenkprozess gewährleistet damit in einfacher und kostengünstiger Weise vielfältige Ausgestaltungsmöglichkeiten von Flanschen an derartigen Rohren bzw. Behälterteilen für gekapselte Schaltanlagen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Blech vor oder nach dem Ausbilden des zylindrischen Rohres mit Öffnungen versehen, welche mittels Aushalsen zu Rohrstutzen umformt werden. Durch derartiges Vorsehen von Öffnungen, beispielsweise durch Stanzen oder durch Laserbearbeitung, im Blech vor oder nach dem Ausbilden des zylindrischen Rohres ist es in einfacher Weise möglich, nach dem Ausbilden des zylindrischen Rohres an diesen Öffnungen durch den Schritt des Aushalsens Rohrstutzen anzuformen, so dass dadurch auch kompakte T-förmige Behälterteile für gekapselte Schaltanlagen oder auch kreuzstückförmige Behälterteile für Schaltanlagen ausbildbar sind. Das Aushalsen zum Anformen von Rohrstutzen an den Behälterbauteilen findet dabei derart statt, dass durch die in zylindrischen Rohr vorhandene Öffnung ein im wesentlichen elliptisches Formstück gezogen oder gedrückt wird, wobei die große Halbachse der Ellipse größer ist als der Durchmesser der Öffnung, so dass durch diesen Zieh- oder Druckprozess ein Rohrstutzen entsteht. An einem derartigen Rohrstutzen ist dann in einfacher Weise ein weiteres Behälterteil, beispielsweise ein Rohr mit einem angeschwenkten Flansch, an seinem nicht mit einem Flansch versehenen Ende anschweißbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind weitere Öffnungen im Blech zum gasdichten Befestigen von Schaltanlagenbauteilen vorgesehen. Durch derartiges Vorsehen von weiteren Öffnungen im Blech, welches zum Behälterteil verarbeitet wird, ist es in einfacher Weise möglich, weitere Schaltanlagenbauteile, wie beispielsweise Durchführungen, Schaltkontakte oder dergleichen gasdicht an dem ausgeformten Behälterteil zu befestigen, beispielsweise durch Verschweißen, Verlöten oder Verkleben oder dergleichen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine gekapselte Schaltanlage mit mindestens zwei Behälterteilen, welche mit einem Verfahren gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Flanschen der beiden Behälterteile ein durch einen Stützring gehaltener O-Ring zur gasdichten Abdichtung vorgesehen ist.
Eine derartige gekapselte Schaltanlage ist einfach und kostengünstig in ihrer Herstellung, weil mit dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellten Behälterteile und die gasdichte Abdichtung zwischen Flanschen dieser Behälterteile mittels eines durch einen Stützring gehaltenen O-Ring kostengünstige Bauteile einsetzbar sind bei ausreichender Stabilität und Druckbeständigkeit der Schaltanlage.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung sowie eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren mehr erläutert. Es zeigen:
1 die Herstellung eines Behälterteiles für eine gekapselte Schaltanlage;
2 die Herstellung eines weiteren Behälterteiles für gekapselte Schaltanlagen; und
3 die Herstellung eines kreuzförmigen Behälterteiles für gekapselte Schaltanlagen.
1 zeigt ein Blech 1 zur Herstellung eines Behälterteiles für gekapselte Schaltanlagen, welches in einem ersten Verfahrensschritt zu einem zylindrischen Rohr 2 gerollt wird, welches an einer Stoßkante 3 verschweißt wird. An einem ersten Ende 4 wird anschließend ein Flansch 5 durch Anschwenken ausgebildet. Dazu wird das zylindrische Rohr 2 in einer Drehvorrichtung gehalten und um seine Mittenachse gedreht. Zwei sich ebenfalls um ihre Achse drehende Rollen werden derart an das zylindrische Rohr 2 angeordnet, dass eine der beiden Rollen außerhalb und die andere innerhalb des zylindrischen Rohres 2 anliegen. Die beiden Rollen sind dabei um einen gemeinsamen Drehpunkt verschwenkbar angeordnet und werden anschließend um 90° nach außen weggeschwenkt, so dass sich an dem ersten Ende 4 des zylindrischen Rohres 2 ein Flansch 5 ausbildet. Die Stärke und die Kontur des Flansches 5 sind dabei durch mehrmaliges Wiederholen oder entsprechende Änderung der Konturen der beiden Rollen veränderbar, so dass auch beispielsweise materialverstärkte Flansche durch das Verfahren des Anschwenkens ausbildbar sind.
2 zeigt ein weiteres Gehäusebauteil 6 in unterschiedlichen Verfahrensschritten. Ein Blech 7 weist Öffnungen 8, 9, 10 und 11 auf, welche vor dem Rollen des Bleches 7 zum zylindrischen Rohr 12 bereits im Blech 7 angebracht sind, beispielsweise durch einen Stanzprozess. Das Blech 7 wird zum zylindrischen Rohr 12 gerollt und an der Stoßkante 13 verschweißt. Im nächsten Verfahrensschritt werden Flansche 14 und 15 durch das oben bereits beschriebene Verfahren des Anschwenkens an Enden 16 bzw. 17 des zylindrischen Rohres 12 angebracht. Im nächsten Verfahrensschritt werden an den Öffnungen 8 bzw. 9 durch Aushalsen Rohrstutzen angeformt, in dem das zylindrische Rohr 12 in einer Vorrichtung eingespannt ist und ein rundes Formstück durch die Öffnungen 8 bzw. 9 gedrückt oder gezogen wird, so dass Rohrstutzen 18 bzw. 19 aus den Öffnungen 8 bzw. 9 ausgeformt werden. Das weitere Gehäusebauteil 6 ist somit als Grundkörper für ein kreuzförmiges Behälterteil einer gekapselten Schaltanlage einsetzbar, wobei, wie mit Bezug auf die 3 ersichtlich, wobei an den Rohrstutzen 18 bzw. 19 beispielsweise Behälterteile 20 bzw. 21 angeschweißt werden, und die Behälterteile 20 bzw. 21 beispielsweise wie mit Bezug auf die 1 beschrieben hergestellt werden. Weitere Behälterteile in Form eines weiteren Flanschrohres 22 oder in Form von Durchführungen 23 und 24 oder in Form eines Erdungskontaktes 25 können an dem weiteren Gehäusebauteil 6 gasdicht befestigt werden, beispielsweise durch Verschweißen, Verlöten oder Verkleben derart, dass die Anforderungen bezüglich einer Druckbelastung für gekapselte, gasisolierte Schaltanlagen erfüllt sind.
Mit dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren ist es in einfacher und kostengünstiger Weise möglich, kompakte Behälterteile für gekapselte Schaltanlagen, beispielsweise für gasisolierte Mittel- oder Hochspannungsschaltanlagen, welche typischerweise mit SF₆ als Isoliergas gefüllt sind, herzustellen, weil bei geringem Materialeinsatz kompakte und trotzdem gasdichte Behälter ausbildbar sind, welche an ihren Flanschen miteinander unter Abdichtung von durch Stützringe gehaltenen O-Ringen gasdicht verbindbar sind.
Bezugszeichenliste

1: Blech
2: zylindrisches Rohr
3: Stoßkante
4: erstes Ende
5: Flansch
6: weiteres Gehäusebauteil
7: Blech
8 bis 11: Öffnungen
12: zylindrisches Rohr
13: Stoßkante
14, 15: Rohrenden
16, 17: Flansche
18, 19: Rohrstutzen
20, 21: Behälterteile
22: Flanschrohe
23, 24: Durchführungen
25: Erdungskontakt

Claims

Verfahren zur Herstellung von Behälterteilen (6, 20, 21) für gekapselte Schaltanlagen, umfassend die Schritte: – Ausbilden eines zylindrischen Rohres (2, 12) durch Aufrollen eines Bleches (1, 7) und Verschweißen entlang einer Stoßkante (3, 13) des aufgerollten Bleches (1, 7), – Anschwenken von Flanschen (5, 16, 17) an mindestens einem Rohrende (4) des zylindrischen Rohres (2, 12).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (1, 7) vor oder nach dem Ausbilden des zylindrischen Rohres (2, 12) mit Öffnungen (8, 9) versehen wird, welche mittels Aushalsen zu Rohrstutzen (18, 19) umformt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Öffnungen (10, 11) im Blech (1, 7) zum gasdichten Befestigen von Schaltanlagenbauteilen (23, 24, 25) vorgesehen sind.
Gekapselte Schaltanlage mit mindestens zwei Behälterteilen (6, 20, 21), welche mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Flanschen (16, 17) der beiden Behälterteile ein durch einen Stützring gehaltener O-Ring zur gasdichten Abdichtung vorgesehen ist.