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Mehrfachdurchführung für gasdicht abgeschlossene elektrische Geräte
und Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrfachdurchführung für elektrische
Geräte und Maschinen, insbesondere für Hochspannungsgeräte und -maschinen, die in
gasdicht verschlossenen Gehäusen eingesetzt sind, z. B. Transformatoren, wasserstoffgekühlten
Generatoren usw. Wenn man die in die elektrischen Maschinen und Geräte ein- und
wieder herauszuführenden Anschluß- und Erdungsleiter jeweils an gesonderte Einzelklemmen
anschließt, so ergibt dies umständliche und platzraubende Konstruktionen, die insbesondere
bei gasdichten Gehäusen Schwierigkeiten beim Einbau bereiten. Unangenehm ist dabei
noch, daß durch den in der Umgebung der Klemmen fließenden magnetischen Fluß unerwünschte
Erwärmungen in der Klemmennähe am betreffenden Gehäuse und Wirbelströme in den benachbarten
Durchführungsleitern hervorgerufen werden. Es wurde vielfach unmagnetisches Material
an der Klemmenstelle eingefügt, um die vorgenannten Nachteile zu beheben. Dies bedeutet
aber bei Hochspannungsgeräten und Maschinen schwierig herstellbare Ausführungsformen,
denen noch insbesondere wegen des zu fordernden Spannungsabstandes der Nachteil
der Platzverschwendung anhaftete. Bekannt sind bereits Mehrfachdurchführungen, bei
denen rohrförmige, konzentrisch zueinander liegende und voneinander isolierte Durchführungsleiter
durch das Isolatorgehäuse geführt sind, wobei die Längen der einzelnen Durchführungsleiter
nach außen in der Weise abgestuft sind, daß jeweils der radial weiter innen liegende
Leiter mit seinen Enden den ihn umschließenden benachbarten außenliegenden Leiter
überragt und an den Durchführungsleiterenden j e ein Anschlußstück in Form eines
Ringflansches angebracht war. Diese bekannten Mehrfachdurchführungen genügten in
der Praxis deshalb nicht, weil sie bei den betriebsmäßig auftretenden Längsdehnungen
der Durchführungsleiter nicht gasdicht blieben. Dieser Nachteil läßt sich mit der
Mehrfachdurchführung nach der Erfindung vermeiden.
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Gemäß der Erfindung ist von den Endanschlußstücken, die mit dem innersten
Leiter z. B. durch Verschrauben leitend verbunden sind und die die dazwischen befindlichen
Isolierkörperteile nebst Dichtungsteilen und weiteren Zwischenanschlußstücken gasdicht
zusammenpressen, das an der Außenluft befindliche Anschlußstück als gasdichte Abschlußkappe
ausgebildet und wenigstens an einer Stelle der Durchführung, vorzugsweise dort,
wo sich ein Zwischenanschlußstück befindet, ein als nachgiebige federnde Dichtung
ausgebildetes Dichtungsglied zwischen den Isolierkörperteilen eingeschaltet, so
daß die Gasdichtigkeit der Durchführung auch bei allen betriebsmäßig auftretenden
Ausdehnungsänderungen der einzelnen Teile der Durchführung gewährleistet ist. Wird
die erfindungsgemäße Durchführungsklemme mit zwei Durchführungsleitern ausgeführt,
dann ist damit ohne weiteres ein Stromwandler verbindbar, indem über der Klemme
die Wicklung eines Durchführungsstromwandlers angebracht wird.
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Die erfindungsgemäße Mehrfachdurchführung ist hinsichtlich des Platzbedarfs
und Materialaufwandes vorteilhaft, und es lassen sich mit ihr übermäßige Erwärmungen
im benachbarten Gehäuse in Klemmennähe sowie Wirbelstromverluste in den Durchführungsleitern
vermeiden, wobei vor allem aber die Gasdichtigkeit trotz Verwendung von Stoffen
mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten zum Klemmenaufbau durch Anbringung wenigstens
einer nachgiebig ausgebildeten Dichtungsstelle bei allen vorkommenden Betriebsverhältnissen
aufrechterhaltbar ist.
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An Hand der Zeichnung, die verschiedene Ausführungsbeispiele nach
der Erfindung zeigt, soll diese näher erläutert werden.
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Fig. 1 veranschaulicht einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß
ausgeführte Klemme, Fig. 2 und 3 bringen stark schematisch gehaltene Längsschnitte
von Klemmen, und zwar jeweils nur die rechte Klemmenseite bzw. Teile davon.
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In Fig.1 ist die erfindungsgemäße Mehrfachdurchführungsklemme bei
einem Wechselstromgerät mit Gehäuse 4, von dem nur die Gehäusewand 7 angedeutet
ist, verwendet. Mit 5 und 6 sind die Zuführungsleiter innerhalb des Gerätes angegeben,
die nach dem Herausführen durch die Gehäuseöffnung 8 die Bezeichnung 9 und 10 tragen.
Im fehlerfreien Betrieb führen die beiden Leiter 5 und 6 gleichen Strom. Das Gerätegehäuse
4, beispielsweise das Gehäuse einer elektrischen Maschine,
kann
mit Wasserstoff gefüllt sein. Dieser steht gewöhnlich unter einem höheren Druck
als die äußere Atmosphäre. Um zu verhindern, daß die Gasfüllung aus dem Gehäuse
4 entweicht, ist der Öffnung 8 eine besondere Kapsel 12 vorgeschaltet, die dicht
an der Gehäusewand 7 befestigt ist. In der Kapsel 12 ist eine Öffnung 13 angebracht,
und in dieser ist die erfindungsgemäße Mehrfachdurchführung 14 teilweise hindurchgesteckt
und mittels geeigneter Halteflansche an der Kapsel befestigt. Diese Durchführung
14, die im vorliegenden Beispiel eine Zweifachdurchführung ist, besitzt die beiden
konzentrisch übereinander angeordneten Durchführungsleiter 15 und 16, die voneinander
durch eine über dem Leiter 15 angebrachte Isolationsauflage 19, die aus imprägniertem
Papier, Preßspan u. dgl. bestehen kann, isoliert sind. Der innere Leiter 15 ist
länger als der äußere Leiter 16, und zwar überragt er beidseitig mit seinen Enden
151 bzw. 152 den Leiter 16. Wenn die Klemme vollkommen gasdicht sein muß, ist es
nötig, daß der innere Leiter 15, sofern er, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt,
als Rohr ausgeführt ist, durch irgendwelche Mittel luftdicht verschlossen ist. Im
Ausführungsbeispiel ist dies durch den am unteren Ende 152 gasdicht eingesetzten
Stopfen 17 erreicht. Auf diese Weise kann etwaiges Gas aus dem Maschinengehäuse
durch den hohlen Leiter 15 nicht nach außen entweichen. Auf den beiden Leitern 15
und 16 sind an ihren Enden Ringflansche aufgesetzt. Diese Flansche dienen zum Anschluß
der Zuleitungen, z. B. 9 und 10, und sind mit 153, 161, 22 und 18 bezeichnet. Die
Flansche 153 und 161, also die der Gehäusewand 7 zugekehrten Flansche, die in die
Kapsel 12 hineinragen, sind fest und vor allem dicht auf ihren zugehörigen Leitern,
beispielsweise durch Hartlöten, aufgesetzt. Am unteren Ende der Durchführung 14,
das für gewöhnlich aus dem Gehäuse 4 bzw. deren Kapsel 12 in die freie Luft ragt,
sind die Ringflansche 22 bzw. 18 von ihren zugehörigen Leiterenden abnehmbar ausgeführt.
Der Flansch 18 ist dabei als Kappenflansch ausgeführt, der mit dem inneren Leiterende
152 bei 181 verschraubt ist. Diese Verschraubung braucht nicht unbedingt gasdicht
zu sein. Dafür muß aber der Boden 182 der Kappe 18 das Klemmenende gasdicht verschließen.
Der Leitungsanschluß an der Kappe 18 ist am Flansch 182 vorgenommen. Der Leiter
16; der die Isolationsauflage 19 umschließt, trägt an seinem unteren Ende den Flanschring
22, und zwar ist zu diesem Zweck auf dem unteren Leiterende eine Hülse 27 auf das
Gewinde 221 des Leiters 16 aufgeschraubt. Der Flanschring 22 ist fest mit der Hülse
27, beispielsweise durch Hartlöten od. dgl., verbunden. An dem Außenleiter 16 ist
unter Belassung eines Zwischenraumes 24 ein Isolatorkörper 23, der aus Porzellan
oder einem anderen geeigneten festen Isolierstoff bestehen kann, aufgebracht. Die
beiden den Außenleiter 16 überragenden Leiterenden 151 und 152 des inneren Leiters
15 ; dagegen werden j e von einem besonderen Hilfsisolator 231 bzw. 232, die aus
dem gleichen Material wie der Isolator 23 gefertigt sein können, unter Belassung
von Ringzwischenräumen 241 und 242 umschlossen. Die drei Isolatorgehäuse 231, 23,
232 sind mittels an ihren Stirnflächen aufgelegter Dichtungen 233, 234, 235, 236,
237, 238 gegenüber den zwischen sie hineinragenden bzw. anliegenden Flanschstücken
153, 161, 22 und 18 gasdicht abgedichtet. Der gasdichte Zusammenbau der Klemme läßt
sich infolge der an einer Durchführungsleiterseite abnehmbar aufgebrachten Ringflansche
22, 18 ohne weiteres durchführen. Um jedoch die durch die betriebsmäßig auftretenden
Wärmeschwankungen bedingten Längendehnungen der zum Klemmenaufbau verwendeten verschiedenen
Materialien ausgleichen zu können, ohne daß an einer Klemmenstelle eine Undichtheit
auftritt, wird zweckmäßig eine der in Luft liegenden Dichtungsstellen an einem Ringflansch,
z. B. dem Flansch 22, so nachgiebig ausgeführt, daß sämtliche Längsdehnungen von
dieser Dichtungsstelle aufgenommen werden können.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist dies durch das nachgiebige,
also dehnbare Federglied 26 erreicht; das mit dem Flansch 22 in Verbindung steht.
Dieses Federglied 26 kann selbstverständlich in verschiedenster Weise ausgebildet
sein. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist es also mit dem Ringflansch 22 verbunden
und besteht aus den beidseitig an der Hülse 27 aufgesetzten und damit dicht verbundenen
Balgteilen 281 und 282 und den beidseitig von dem Ringflansch 22 angeordneten Ringelementen
271 und 272, die mit den Balgteilen verbunden sind und die sich unter Zwischenlage
von Dichtungen 25 an den benachbarten Isolatorteilen 23 und 232 anlegen. Zwischen
den Ringteilen 271 und 272 sind Druckfedern 273 eingesetzt. Diese drücken die beiden
Ringteile 271 und 272 auseinander, also gegen die Dichtungen 25. Die Federn 273
sind vorzugsweise gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet und reichen gegebenenfalls
durch Öffnungen oder Ausnehmungen des Ringflansches 22. Um den Zusammenbau der Gesamtklemme
zu erleichtern, ist das Federglied 26 vermittels der die beiden Ringteile 271 und
272 verbindenden Schraubbolzen 29, die sich mit dem Kopf auf dem Teil
272 abstützen und in den Teil 271 eingeschraubt sind, auf ein kleines
Maß zusammenpreßbar. Während des Zusammenbaues ist also die Wirkung der Feder 273
aufhebbar. Damit wirkt das Federglied 26 während des Zusammenbaues als starres Glied.
Nach dem Zusammenbau werden die Bolzen 29 gelockert, und dadurch wirkt die Kraft
der Federn 273 über die Ringteile 271 und 272 auf die Dichtungen 25 und stellt somit
die gasdichte Verbindung her, die auch während des Betriebes bei den dabei vorkommenden
Längendehnungen der Klemme ständig aufrechterhalten bleibt. Der ringförmige Zwischenraum
241, 24 und 242 zwischen den Isolatorgliedern 231, 23 und 232 kann mit einem Gas,
z. B. Wasserstoff, oder mit Isolierflüssigkeit, z. B. Öl, oder erhärtenden Isoliermassen
ausgefüllt sein. Bei Verwendung von Isolierflüssigkeit ist im oberen Flanschteil
153 ein besonderer Ringraum 320 vorgesehen, der mit den Ringkanälen 241, 24, 242
über geeignete Öffnungen, Bohrungen usw. in Verbindung steht. In diesem Ringraum
320, der als Ausdehnungsgefäß dient, wird das flüssige Isoliermittel 32 eingefüllt,
das dann die freien Zwischenräume der Klemme ausfüllt.
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Die Befestigung der Gesamtdurchführung 14 an der Gehäusekapsel bzw.
Gehäusewand 7 ist am mittleren Isolatorstück 23 vorgenommen. Zu diesem Zweck ist
auf den Isolator 23 eine Muffe 33 gasdicht aufgesetzt, die wieder mit einem damit
gasdicht verbundenen Flanschteil 34 versehen ist. Mittels des Flansches 34 und geeigneter
Befestigungsmittel, z. B. in der Kapsel 12 eingebrachter Schrauben, ist unter Zwischenlage
einer Dichtung 35 die Durchführung 14 an den Flansch 34 der Kapsel 12 angeschraubt.
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Die zwei Durchführungsleiter enthaltende Klemme ermöglicht die ,#,nbringung
eines Durchführungsstromwandlers 36, dessen Wicklung, wie die Fig. 1 erkennen läßt,
zentrisch um die Durchführung 14 gelegt ist. Der Wandler 36 ist vorzugsweise auf
der in Luft liegenden Seite der Klemme angebracht. In der Fig.2 ist eine Dreifachdurchführungsklemme
in stark schematischer Darstellung der rechten Klemmenhälfte wiedergegeben. Der
innerste Leiter ist hier mit 41, der darüberliegende Leiter mit 42 und der äußerste
Leiter mit 43 bezeichnet. Alle Leiter sind voneinander isoliert, und die Längen
sind
so abgestuft, daß jeweils der weiter außen liegende Leiter
kürzer ist als der ihm benachbarte innere Leiter, der jeweils mit seinen Enden den
darüberliegenden Leiter überragt. Die Enden 411, 412 überragen somit den Leiter
42, und dessen Enden 421 und 422 überragen den Leiter 43. Die drei Leiter 41, 42,
43 sind an ihren Enden, wie dies bei der Fig. 1 beschrieben wurde, an ihrem oberen
Teil mit fest aufgebrachten Flanschteilen 413, 423, 433 versehen, während an den
unteren Enden der Durchführungsleiter lösbare Flanschteile 47, 57, 18 sitzen. Die
Flansche ragen unter Zwischenlage entsprechender Dichtungen zwischen die Klemmenisolatorstücke
414, 424, 430, 425, 415 hinein. An ihren außenliegenden Teilen erfolgt der Anschluß
der Anschlußleiter. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die Flansche 47 und
57 mittels Federglieder 46 bzw. 56, ähnlich wie dies in Fig. 1 beim Federglied 26
beschrieben wurde, ausgeführt. Der innerste Leiter 41 ist durch den als Kappe ausgebildeten
Flanschteil 18 dicht nach außen verschlossen. Die Befestigung der gesamten Klemme
am Maschinen- oder Apparategehäuse kann mittels am mittleren Klemmenisolatortei1430
angebrachter Bauteile, in ähnlicher Weise wie bei Fig. 1 gezeigt, vorgenommen werden.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, bei einer Dreifachdurchführungsklemme
zwischen jedem Durchführungsleiter ein besonderes Federglied 61, 62 bzw. 63 (s.
Fig. 3) vorzusehen. Diese Federglieder brauchen dabei nicht unbedingt nach Fig.
1 ausgeführt zu werden. Sie können vielmehr auch nach Fig. 3 ausgebildet sein, wo
beispielsweise jeweils der mit dem zugehörigen Leiter verbundene Ringflansch, z.
B. der Flansch 64 des Leiters 43, an dem ihm benachbarten Isolatorteil fest anliegt,
während das Federglied 67 mit einem Flansch 65, der unter der Wirkung von Federn
66 steht, gegen den anderen Isolatorteil unter Zwischenlage von Dichtungen drückt.