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Ölgekühlter Transformator oder Drosselspule Die Erfindung bezieht
sich auf einen ölgekühlten Transformator oder eine Drosselspule, deren um einen
Magnetkern innerhalb eines Kessels angeordnete Wicklungen von einer flüssigkehsdichtenden
Ummantelung eingeschlossen sind, die durch einen Rohrstutzen mit einer am Kesselboden
angebrachten Kühlölzuleitung verbunden ist.
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Bekanntlich werden große Transformatoren durch zirkulierendes Öl od.
dgl. gekühlt, das von einem unter Druck stehenden Flüssigkeitssammler ausgeht. Dieser
Sammler befindet sich am unteren Teil des den Transformator enthaltenden Kessels.
Er steht außerdem mit einer Flüssigkeitsleitung in Verbindung. Die Verteilung vollzieht
sich am unteren Teil der Wicklungen durch Öffnungen, die durch den Wicklungsständer
gehen und die Flüssigkeit in das Innere eines die Wicklungen enthaltenden Mantels
führen.
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Diese Anordnung ist jedoch dann sehr schwer zu verwirklichen, wenn
der aktive Teil des Transformators in den unteren Teil eines Kessels hineingelassen
werden muß, dessen Boden mit den Seitenwänden ein einheitliches Ganzes bildet. Es
ist daher unmöglich, am Kesselboden eine Verbindung zwischen dem Sammler und einem
Verteilungsbehälter, der auf dem Ständer der Wicklungen angebracht ist, zu verwirklichen.
Man muß eine flüssigkeitsdichte Befestigung vorsehen, die sich einer direkten Strömung
der Flüssigkeit außerhalb der Wicklungsmäntel entgegensetzt, was die Montage des
Transformators erschwert.
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Bekanntlich geht nun die Tendenz bei der Herstellung von Transformatoren
heute dahin, die Wicklungen mit Wicklungsspannvorrichtung und eventuellen Ummantelungen
als ein Bauteil vorzufabrizieren und auf ein zweites Bauteil aus Sockel, Magnetkern
und Gehäuse aufzusetzen. In diesem Fall ist also nach dem Zusammensetzen der beiden
Teile zum Raum zwischen dem Gehäuseboden und dem unteren Ende der Ummantelung kein
Zugang mehr möglich. Die Kühlkreislaufverbindung kann nicht mehr vorgenommen werden.
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Bei einem Transformator mit nachträglich aufsetzbarem Glockengehäuse
ist es hingegen möglich, die Verbindung des Kühlkreislaufs nach dem Zusammenbau
der großen, vorfabrizierten Bauteile vorzunehmen, allerdings muß das in einem eigenen
Arbeitsgang geschehen. Vorher muß aber noch die Höhenjustierung der Wicklungen gegen
den Magnetkern vorgenommen werden, da diese Höhenverstellung Undichtigkeiten bei
schon fertiggestellten Kühlkreislaufverbindungen zur Folge haben kann. Auch später
eventuell notwendige Nachjustierungen würden Nacharbeiten an den Kühlkreislaufverbindungen
erforderlich machen. Es ist nun bereits bekannt (deutsche Patentschrift
551148), Kühlkreislaufverbindungen aus flexiblem oder isolierendem Material
herzustellen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Verbindungen nur mit kleinen
Querschnitten und als Druckleitungen nur in beschränktem Umfang eingesetzt werden
können, so daß sich mit ihnen nur geringe Kühlleistungen erzielen lassen. Entsprechend
dieser geringen Kühlleistung weisen auch die mit Kühlkreislaufverbindungen dieser
Art ausgerüsteten Transformatoren nur geringe Leistung auf.
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Bei einem weiterhin bekannten Transformator geringer Leistung (deutsche
Patentschrift 885 887) umfaßt die Kühlölleitung ein Rohrstück, das einerseits in
einem an dem Kesselboden befestigten Rohr und andererseits in einem an einer Gehäusewand
des Transformators befestigten Rohr gleitend geführt ist. Damit diese Bewegung überhaupt
möglich ist, müssen die Achsen der beiden Rohre genau zusammenfallen, und überdies
müssen sie ein für alle Mal in dieser Stellung bleiben. Diese exakte Anordnung läßt
sich bei großen Transformatoren mit Gewichten bis zu 100 t beim Zusammenbau überhaupt
nicht erzielen. Die Befestigungen der beiden Rohre müßten also zumindest eine Justierung
gestatten. Eine Verstellbarkeit
ist jedoch nicht vorgesehen. Die
Einstellung muß also durch Verrücken des Transformators auf seinem Sockel erfolgen;
dies ist jedoch nur bei geringen Gewichten möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlölverteilung der
bekannten Transformatoren und Drosselspulen so weiter auszugestalten, daß die genannten
Nachteile herkömmlicher Konstruktion vermieden sind. Der Transformator bzw. die
Drosselspule nach der Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß
der Rohrstutzen mit einem Flansch unter Federeinwirkung eine Öffnung eines Kühlölsammelbehälters
abdichtend so umschließt und mit seinem anderen Ende eine Öffnung eines Kühlölverteilers
gleitend so durchsetzt, daß die durch den Rohrstutzen zu verbindenden Öffnungen
des Kühlölsammelbehälters gegenüber den Öffnungen des Kühlölverteilers relativ zueinander
sowohl in senkrechter als auch in waagerechter Richtung bei der Montage verschiebbar
sind.
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Die eingangs erwähnten Nachteile sind somit bei der Kühlkreislaufverbindung
nach der Erfindung wirksam vermieden. Die Verbindung ist für Transformatoren mit
Glockengehäuse ebenso anwendbar wie für Transformatoren mit fest am Sockel sitzendem
Gehäuse. Das Schließen des Kühlkreislaufs erfordert keinen eigenen Arbeitsgang,
da die Kühlkreislaufverbindung mit einem vorfabrizierten Bauteil verbunden ist und
der Kühlkreislauf beim Zusammenbau automatisch geschlossen wird. Auf Grund der hohen
horizontalen Montagetoleranzen sinkt der Querschnitt der Kühlölzuführung nicht ab,
wenn die Achsen des Rohrstutzens und der Öffnung des Kühlölsammelbehälters nicht
zusammenfallen.
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Weiterhin kann die Höhenjustierung der Wicklungen jederzeit und wiederholt
vorgenommen werden, ohne daß an der Kühlkreislaufverbindung eine Verstellung vorgenommen
zu werden braucht. Durch die fragliche Verbindung des Rohrstutzens einerseits mit
der Öffnung des Kühlölverteilers und andererseits über die Öffnung des Kühlölsammelbehälters
sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung auch hohe vertikale Toleranzen gegeben.
Die Verbindung nach der Erfindung läßt sich wegen dieser horizontalen und vertikalen
Toleranzen deshalb vor allem bei Transformatoren hoher Leistung mit Erfolg anwenden,
bei denen ein hochpräziser Zusammenbau der Bauteile wegen der hohen Gewichte nicht
möglich ist.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung.
Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht einer Transformatorensäule, deren Glockenbehälter
abgenommen wurde, F i g. 2 eine Schnittzeichnung in größerem Maßstab des unteren
Säulenteils nach F i g. 1 mit den Wicklungen und F i g. 3 eine Schnittzeichnung
entsprechend der nach F i g. 2 durch den unteren Teil eines Transformators, dessen
Kessel durch einen an die Seitenwände angeschweißten Boden geschlossen ist.
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In den Beispielen der F i g. 1 und 2 sind die Wicklungen
1 und 2 konzentrisch um einen Magnetkern 14 angebracht und befinden
sich je in einer isolierten Ummantelung, die durch konzentrische ringförmige Abschnitte
begrenzende Mäntel 3, 4 und 5 gebildet ist, wobei die Abschnitte an
ihrem Unterteil durch eine Isolierplatte 6 abgeschlossen sind. Die Wicklungen und
ihre Ummantelung werden von konzentrischen, auf zwei Ständern 12 aufliegenden Ringen
7 und 8 getragen, wobei sich die Ständer auf beiden Seiten des unteren Joches des
Magnetkreises befinden.
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Zwei konzentrische Ringe 11 befinden sich jeweils auf den oberen
Stirnseiten einer der Wicklungen und stehen unter der Pressung von Winden
10, welche auf beiden Seiten des oberen Joches auf einem Befestigungsteil
9 angebracht sind. Der Abstand zwischen dem Ständer 12 und dem Befestigungsteil
9 wird durch eine gelenkige Zugstange 13 aufrechterhalten.
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Die Transformatorsäule des Ausführungsbeispiels enthält nur zwei Wicklungen,
könnte aber eine größere Anzahl davon besitzen, die jeweils in einer Ummantelung
liegen und durch die vorerwähnte Haltevorrichtung festgelegt sind.
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Die Transformatorsäule bildet mit ihren Wicklungen und den Haltevorrichtungen
eine Montageeinheit, deren Aufbau vor ihrer Montage auf dem Magnetkern erfolgt.
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Sie besitzt dieselbe Anzahl von durch die Mäntel hindurchgehenden
Kühlungskreisläufen wie Wicklungen. Ihre zwei unteren Ständer sind jeweils durch
ein Gestell gebildet, welches eine horizontale Stützplatte 17 für die Wicklungen
enthält, unter welcher sich zwei Kühlölverteiler 16 der unter Druck stehenden Kühlflüssigkeit
befinden.
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Jeder Kühlölverteiler steht einerseits durch die Öffnungen
18 und 19, die sich in der Stützplatte 17
des Gestells befinden,
mit den von runden Mänteln 3, 4, 5 begrenzten Wicklungsräumen in Verbindung,
andererseits mit dem zwischen dem Magnetkern 14
und den Wicklungen 1, 2 gebildeten
kreisförmigen Raum durch eine in der Innenwand des Kühlölverteilers befindliche
Öffnung 20.
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Diese Anordnung erlaubt es, die Verluste in jedem getrennt gekühlten
Teil zu lokalisieren, und zwar durch entsprechende Bemessung der Öffnungen
18,
19 und 20.
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Das Ausführungsbeispiel enthält Wicklungen, die aus flachen Spulen
bestehen, wobei Umlenkbleche 15 zwischen diesen flachen Spulen einer Wicklung angebracht
werden, um den Umlauf der Kühlflüssigkeit durch den Mantel der Wicklung zu vergrößern.
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Der Boden des Kessels enthält seiner ganzen Länge nach in der Mitte
eine Vertiefung, in der sich der Magnetkreis mit seinem unteren Joch abstützt. Zwei
Kühlölsammelbehälter 21, die mit der Speiseleitung der isolierenden, unter Druck
stehenden Flüssigkeit verbunden sind, befinden sich am Boden des Kessels, und zwar
auf beiden Seiten der Vertiefung.
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Die Kühlölverteiler 16 jeder Transformatorensäule befinden sich auf
dem Ständer 12 der Säule, so daß sie sich nach der Anbringung der Wicklungen
auf den Magnetkreis oberhalb eines Kühlölsammelbehälters 21 der Zuführungsflüssigkeit
befinden.
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Die Kühlölsammelbehälter 21 stehen mit jedem Kühlölverteiler 16 durch
eine kreisförmige Öffnung 28 in Verbindung, die koaxial zu einer senkrecht darüber
befindlichen Öffnung 27 in der Innenwand des Kühlölverteilers 16 mit dem gleichen
Durchmesser liegt.
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Ein Rohrstutzen 22, der im wesentlichen denselben Durchmesser wie
die Öffnungen 27 und 28 besitzt, gleitet an seinem einen Außenende
durch die Öffnung
27 des Kühlölverteilers 16 und besitzt
an seinem anderen Außenende einen Flansch 23, der sich auf dem Boden des Kessels
um die Öffnung 28 des Kühlölsammelbehälters 21 herum abstützt.
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Ein Ringstück 26 ist auf der Innenwand des Kühlölverteilers
16 um die Öffnung 27 herum angebracht. Dieses kann vorteilhaft vor
der Montage mit genügend Präzision hergestellt werden, so daß nur ein schwaches
Spiel zwischen dem Rohrstutzen 22 und dem Ringstück 26 verbleibt und
so mögliche Ausströmungen zwischen diesen beiden Teilen hindurch auf ein Minimum
verringert werden, dabei jedoch das Gleiten der beiden Teile aufeinander möglich
ist. Die Außenseite des Rohrstutzens 22 kann darüber hinaus demgemäß ebenfalls bearbeitet
werden. Die Öffnung 27 kann viel größer als der Außendurchmesser des Rohrstutzens
22 sein.
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Umsenkrecht gelagerte Zapfen, die entsprechend der Darstellung in
der Zeichnung auf dem Ringstück 26
oder auf dem Flansch 23 angebracht sind,
befinden sich Spiralfedern 25, die zwischen dem Ringstück 26 und dem Flansch 23
zusammengedrückt werden.
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Am Außenende des Rohrstutzens 22 gegenüber dem Flansch 23 sind ein
oder mehrere Anschläge 37 in Form von Bolzen od. dgl. in dargestellter Weise angebracht
und bilden auf der Außenseite des Rohrstutzens 22 Anschläge 37, um das Abgleiten
des Ringstückes 26 bei der Montage von dem Rohr zu verhindern.
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So kann man eine im voraus hergestellte Montageeinheit bilden, die
aus einem Rohrstutzen 22, den Spiralfedern 25 und dem Ringstück
26, der durch die Anschläge 37 festgelegt ist, besteht.
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Die Öffnung 27, die sich am Boden des Kühlölverteilers 16 befindet,
hat einen genügenden Durchmesser, um die Befestigung des Ringstückes 26 der vorhergenannten
Montageeinheit an dem Kühlölverteiler 16 zu erlauben, und zwar nachdem man
die Anschläge 37 durch die Öffnung 27 hindurchgeschoben hat.
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Diese Montageeinheit wird an dem Kühlölverteiler 16 angebracht,
indem man das Ringstück 26 am Boden des Kühlölverteilers um die Öffnung
27 herum z. B. durch Schweißen, wie dies dargestellt ist, oder durch Verschrauben
mittels Bolzen befestigt.
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Die Abdichtung der Verbindung zwischen dem Kühlölverteiler 16 und
dem Kühlölsammelbehälter 21 erfolgt einerseits zwischen dem Kühlölverteiler 16 und
dem Rohrstutzen 22 durch das beschränkte Gleitspiel zwischen dem Rohrstutzen 22
und dem Ringstück 26 und andererseits zwischen dem Rohrstutzen 22 und dem Kühlölsammelbehälter
21 durch die Spiralfedern 25, die den Flansch 23 gegen den Boden des
Kessels, und zwar um den Rand der Öffnung 28 herum andrücken. Dabei befindet sich
ein Abdichtungsring 24
zwischen dem Flansch 23 und dem Boden des Kessels.
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Jede Montageeinheit, die aus den Wicklungen einer Säule und den Einspannvorrichtungen
gebildet ist, wird dann am Magnetkern angebracht, wenn dieser zuvor am Boden des
Kessels in dessen Vertiefung gelagert wurde. Diese letztgenannte Arbeit wird mittels
einer schematisch dargestellten Verkeilvorrichtung 29 verwirklicht. Nach
der ausgeführten Verkeilung ist es daher notwendig, den Abstand zwischen den Wicklungen
und dem Kesselboden so einzustellen, daß sich die Wicklungen längs des Magnetkerns
in einer geeigneten Stellung befinden. Dank der gleitenden Verbindungsvorrichtung,
die aus dem Rohrstutzen 22 besteht, kann die Einstellung der Wicklungshöhe
ohne Schwierigkeiten mittels einstellbarer Befestigungen zwischen dem unteren Befestigungsteil
der Transformatorsäule und dem Kesselboden ausgeführt werden. Die in F i g. 1 dargestellten
Befestigungen bestehen aus senkrechten, mit dem Kesselboden ein Stück bildenden
Schrauben 30, die in die den unteren Ständer 12 der Säule bildenden Flacheisen eingeschraubt
sind.
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Eine solche gleitende Verbindung erlaubt es, die Kühlungsweise durch
erzwungenen Umlauf anzuwenden und dennoch ohne Schwierigkeiten den aktiven Teil
des Transformators in einem Kessel aufzustellen, der an seinem Unterteil durch einen
mit den Seitenwänden ein einziges Stück bildenden Boden geschlossen ist, wie in
F i g. 3 dargestellt.
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Der Kessel ist hier durch einen Boden 131 geschlossen, der an den
Seitenwänden 130 angeschweißt ist und der auf einem den Kühlölsammelbehälter
121 enthaltenden Fundamentrahmen 132 ruht. Der Kühlölsammelbehälter
121 steht einerseits durch im Boden 131 befindliche Öffnungen 128 mit dem
Kühlölverteiler 116 und andererseits mit der ölzufuhrleitung durch einen Flanschrohransatz
133 in Verbindung.
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Der aktive Teil des Transformators, der in den Kessel eingeführt werden
muß, besteht aus einem Magnetkern 114, der sich auf eine Verkeilung
129
am Boden des Behälters auflegt. Sein unteres Joch wird zwischen U-Eisen
134 festgehalten, die an einem Gerüst 135 befestigt und mit einer zwischenliegenden
Isolierfolie 136 versehen sind.
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Beiderseits des Joches sind auf dem U-Eisen 134 eine Tragplatte
117 für die Wicklungen und ein unter der Tragplatte liegender Kühlölverteiler
116 angeschweißt. Wie im zuvor beschriebenen Beispiel sind hier zwei Wicklungen
101 und 102 sowie Mäntel 103,
105, 104, die an
ihrem Unterteil durch eine ringförmige Isolierplatte 106 geschlossen sind,
mittels konzentrischer Ringe 107 und 108 auf der Platte
117
gelagert. Im Fall von flachspuligen Wicklungen erlauben auch hier Umlenkbleche
115, den Weg des Öls zu vergrößern.
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Ebenso bringen die Öffnungen 118, 119, 120 jeden Kühlölverteiler
116 mit den Abschnitten zwischen den Mänteln und dem vom Kern und den Wicklungen
gebildeten Raum in Verbindung.
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Wie im vorhergehenden Beispiel stehen die öffnungen 128, die sich
im Boden 131 des Kessels befinden, mit jedem Kühlölverteiler 116 in Verbindung,
und zwar über eine sich an der Unterseite des Kühlölverteilers befindliche Öffnung
127 gleichen Durchmessers. Dabei umfaßt die gleitende Verbindung ebenfalls
einen Rohrstutzen 122, der durch die öffnung 127 hindurchragt und an seinem
anderen Außenende einen Flansch 123 besitzt, der sich auf dem Boden
131 des Kessels im Bereich der Öffnung 128 über einen Dichtungsring
124 abstützt. Auch hier ist ein Ringstück 126 auf dem Behälter befestigt,
um die gleitende Oberfläche zu vergrößern, wobei auf dem Ringstück Zapfen angebracht
sind, um die Spiralfedern 125 zwischen dem Flansch 123 und dem Ringstück 126 festzuhalten
und um den Dichtungsring 124 zusammenzudrücken.
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Bei Nichtvorhandensein einer solchen Verbindungsweise wäre es nicht
möglich, den Kühlölverteiler 116 mit dem Kühlölsammelbehälter 121
nach dem Einsetzen des aktiven Teils in den Kessel unmittelbar
zu
verbinden. Die dargestellte Vorrichtung erlaubt es, den Rohrstutzen 122 mit
seinen Spiralfedern 125 vor dem Einsetzen des aktiven Teils in den Kessel
zu montieren. Dazu sind ein oder mehrere z. B. aus Bolzen bestehende Anschläge
137 am oberen Außenende des Rohrstutzens 122 angebracht, um es so
lange festzuhalten, bis es mit seinem unteren Teil auf dem schon im voraus um die
Öffnung 128 herumgelegten Dichtungsring 124 zur Auflage gelangt.