DE19751621A1

DE19751621A1 - Flanschverbindung mit einem zwischen zwei Flanschen gasdicht gelagerten Montagekörper

Info

Publication number: DE19751621A1
Application number: DE19751621A
Authority: DE
Inventors: Hanspeter Moser; Ales Vrana
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Schweiz Holding AG; ABB AB
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-05-27
Also published as: HU9802701D0; JPH11218278A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Flanschverbindung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Eine derartige Flanschverbindung weist zwei Flansche auf sowie einen zwischen den beiden Flanschen gasdicht gelagerten Montagekörper mit zwei jeweils auf einem der beiden Flansche aufliegenden, ebenen Oberflächen. In eine dieser Oberflächen ist eine längs einer geschlossenen Kurve geführte Nut zur Aufnahme eines Dichtungsrings eingeformt. Bei der Montage wird der Dichtungsring in die Nut des Montagekörpers eingelegt, wird der Montagekörper zwischen den beiden Flanschen angeordnet, und werden sodann die beiden Flansche unter Bildung der gasdichten Flanschverbindung miteinander verspannt.

STAND DER TECHNIK

Die Erfindung nimmt auf einen Stand der Technik von Flanschverbindungen Bezug, wie er beispielsweise in EP 0 457 081 B1 angegeben ist. Ein in diesem Stand der Technik beschriebener, kreisscheibenförmig ausgebildeter Hochspannungsisolator einer gasisolierten, metallgekapselten Anlage weist einen Isolatorkörper aus einem füllstoffgefüllten Polymer auf. Im Zentrum des Isolatorkörpers ist eine Metalldurchführung für einen Hochspannungsleiter befestigt. Der ringförmige Außenrand des Isolatorkörpers dient als Montagekörper und weist zwei Stirnflächen auf, in welche jeweils eine die Durchführung konzentrisch umfassende, ringförmige Nut zur Aufnahme eines Dichtungsrings eingeformt ist.

Am Montageort der Anlage werden verschiedene durch Isolatoren abgeschlossene Projektierungseinheiten miteinander gekoppelt. Hierbei wird der Dichtungsring in eine Nut eingelegt, die auf der Außenfläche eines Isolators einer ersten Projektierungseinheit vorgesehen ist. Die erste Projektierungseinheit wird sodann mit einer zweiten Projektierungseinheit gekoppelt, indem ein den Isolator der ersten Projektierungseinheit haltender Flansch mit einem Flansch der zweiten Projektierungseinheit unter Bildung einer gasdichten Flanschverbindung verspannt wird. Da der Dichtungsring vor dem Verspannen mit Spiel in der Nut angeordnet ist, kann bei einer Überkopfmontage der Dichtungsring während der Montagearbeiten aus der Nut herausfallen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flanschverbindung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der bei einer Überkopfmontage das Herausfallen des Dichtungsrings aus der Nut mit einfachen Mitteln und mit großer Sicherheit vermieden werden kann.

Die Flanschverbindung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß bei einer Überkopfmontage das Herausfallen des Dichtungsringes ohne aufwendige zusätzliche Hilfsmittel vermieden wird. Es werden lediglich Engstellen in die Nut eingeformt, welche so bemessen sind, daß der Dichtungsring an diesen Stellen in die Nut eingeklemmt ist. Hierbei ist durch entsprechende Bemessung der lichten Weite jeder der Engstellen und des Durchmessers des Dichtungsrings sichergestellt, daß beim Verspannen der Flansche das Material des Dichtungsringes lediglich elastisch verformt und damit keinen Schaden nehmen wird. Zugleich ist die Gefahr behoben, daß durch Hilfsmittel, wie zusätzlich benötigte Klemm- und Halteelemente, unerwünschte Verunreinigungen in den isoliergasgefüllten Innenraum der Anlage gelangen, die die dielektrische Festigkeit der Anlage gegebenenfalls stark herabsetzen. Enthält der die Nut aufnehmende Montagekörper ein gießfähiges Polymer, so können die Engstellen beim Fertigen des Isolators ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand beim ohnehin notwendigen Vergießen des Polymers zusammen mit der Nut in den Montagekörper eingeformt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und die damit erzielbaren weiteren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht von unten auf eine Flanschverbindung nach der Erfindung, bei der der untere Flansch entfernt worden ist, und bei der als Montagekörper der Außenrand eines Isolators einer gasisolierten, metallgekapselten Anlage verwendet wird,

Fig. 2 eine Vergrößerung eines in Fig. 1 kreisförmig umrandeten Abschnitts des Isolatoraußenrandes, in der ein eine Engstelle enthaltender Abschnitt einer zur Aufnahme eines Dichtungsringes vorgesehenen Nut dargestellt ist,

Fig. 3 einen Schnitt längs III-III durch die Flanschverbindung gemäß Fig. 1, bei der der in Fig. 1 fehlende untere Flansch gestrichelt dargestellt ist, und

Fig. 4 einen Schnitt längs IV-IV durch die Flanschverbindung gemäß Fig. 1, bei der der in Fig. 1 fehlende untere Flansch gestrichelt dargestellt ist.

WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleichwirkende Teile. Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, weist die Flanschverbindung zwei Hohlflansche 1, 2 auf sowie einen als Außenrand eines kreisscheibenförmigen Isolators 3 (Fig. 1) ausgebildeten ringförmigen Montagekörper 4. Die beiden Hohlflansche 1 und 2 sind Teil einer mit einem Isoliergas, wie beispielsweise SF₆, von bis zu einigen Bar Druck gefüllten Metallkapselung 5 einer gasisolierten, metallgekapselten Hochspannungsanlage. Der Isolator 3 ist aus einem mit einem pulverförmigen, insbesondere mineralischen, Material, wie etwa Quarz und/oder Aluminiumoxid, gefüllten Polymer, wie vorzugsweise einem Duromer auf der Basis eines Epoxids oder Polyesters, gefertigt und trägt in seinem Zentrum eine als Durchführung für einen nicht dargestellten Hochspannungsleiter dienende Metallarmatur 6 (Fig. 1), an deren oberhalb und unterhalb der Zeichenebene liegenden freien Enden jeweils ein Abschnitt des Hochspannungsleiters angekoppelt werden kann. Der Montagekörper 4 weist zwei jeweils auf einem beider Flansche 1, 2 aufliegende, ebene Oberflächen von Ringform auf, in die jeweils eine als Kreis ausgeführte geführte Nut 7 bzw. 8 mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt zur Aufnahme eines Dichtungsringes 9 bzw. 10 eingeformt ist.

Der obere Hohlflansch 1 und der Isolator 3 gehören zu einer (beispielsweise einen Stromwandler enthaltenden) Projektierungseinheit 11. Diese Projektierungseinheit ist mit einer (beispielsweise einen Trennschalter enthaltenden) Projektierungseinheit 12 zusammengebaut, von der nur der gestrichelt dargestellte Hohlflansch 2 dargestellt ist. Beim Zusammenbau wird in die nach unten weisende Nut 8 der Dichtungsring 10 eingelegt und gegen die Wirkung der Schwerkraft in der Nut gehalten. Es wird sodann der Hohlflansch 2 der Projektierungseinheit 12 an den Hohlflansch 1 gebracht und mittels Spannschrauben 13 gegen den Hohlflansch 1 gepreßt wird. Hierbei wird der Montagekörper 4 gasdicht in der die beiden Hohlflansche 1 und 2 enthaltenden Metallkapselung 5 verflanscht.

Der Dichtungsring 10 wird durch Engstellen 14 gehalten, die in Umfangsrichtung (der Nut 8) voneinander beabstandet in die Nut 8 eingeformt sind (Fig. 1). Da der Montagekörper 4 des Isolators von einem gießfähigen, gefüllten Polymer gebildet ist, können die Engstellen 14 beim Fertigen des Isolators 3 während des sowieso erforderlichen Vergießens des Polymers hergestellt werden. Die Engstellen 14 weisen quer zur Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise jeweils eine lichte Weite auf, welche geringer ist als die Dicke des Dichtungsringes 10 quer zu seiner Umfangsrichtung. Beim Einlegen des Dichtungsringes 10 in die Nut 8 wird der Dichtungsring 10 in der Nut 8 verklemmt und fällt dann bei der Überkopfmontage nicht mehr aus der Nut 8 heraus (schmales Nutprofil bei den in Fig. 3 geschnitten dargestellten Nuten 7 und 8).

Die Engstellen 14 sind in Umfangsrichtung so lang erstreckt, daß sich beim Einlegen der Dichtungsring 10 nicht nur in der Nut 8 verklemmt, sondern daß beim nachfolgenden Verspannen der Hohlflansche 1, 2 mittels der Spannschrauben 13 (unter Bildung der gasdichten Lagerung des Montagekörper 4) in den Engstellen 14 komprimiertes Material des Dichtungsringes 10 lediglich einer elastischen Verformung ausgesetzt ist. Das an den Engstellen verformte Material fließt in den nicht verengten Bereich der Nut. Ein solcher nicht verengter Bereich ist bei den in den Fig. 4 geschnitten dargestellten Nuten 7 und 8 angegeben.

Die Nut 8 weist eine innere 15 und eine äußere Nutwand 16 auf (Fig. 2). Diese beiden Wände sind im wesentlichen parallel zueinander und in Richtung der Achse des Isolators 3 ausgerichtet. Die Engstellen 14 sind jeweils durch eine in die äußere Nutwand 16 eingeformte und in die Nut 8 hineinragende Verdickung 17 gebildet. Durch das Einformen in die äußere Nutwand 16 wird das dielektrische Verhalten des Isolators 3 gegenüber einem Isolator ohne Engstellen nur geringfügig beeinflußt, da die Verdickung 17 dann relativ tief in dem von den Hohlflanschen 1 und 2 begrenzten Raum liegt und dann dielektrisch besonders gut abgeschirmt ist.

Die Verdickung 17 mindestens einer der Engstellen 14 weist eine im wesentlichen in Umfangsrichtung der Nut 8 ausgerichtete Auflagefläche 18 auf sowie zwei an den Enden dieser Fläche sich anschließende, überwiegend schräg (mit einem Neigungswinkel von typischerweise 30°) zur Auflagefläche 18 verlaufende Flächen 19, 20, welche kantenfrei auf die äußere Nutwand 16 geführt sind. Die Flächen 19, 20 schließen jeweils mit einem gerundeten Flächenabschnitt 21, 22 an die Auflagefläche 18 an. Mit einer derart ausgebildeten Verdickung 17 werden unerwünschte Überhöhungen des elektrischen Feldes in besonders vorteilhafter Weise vermieden.

Die Engstellen 14 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet und sind jeweils um ca. 45°, mindestens um 30° und höchstens um 60°, voneinander beabstandet. Weist der Dichtungsring 10 eine Dicke auf, welche kleiner als das 10fache seines Durchmesser ist, so werden wesentlich weniger Engstellen benötigt und genügen gegebenenfalls lediglich zwei um ca. 180° gegeneinander versetzt angeordnete Engstellen. Die Nut 8 muß nicht notwendigerweise kreisförmig ausgebildet sein. Es ist auch möglich, eine ellipsenförmige, ovale, im wesentlich rechteckige oder gemäß einer anderen geschlossenen Kurve erstreckte Nut 8 vorzusehen, in der der Dichtungsring 10 beschädigungsfrei untergebracht werden kann.

Bezugszeichenliste

1

,

2

Hohlflansche

3

Isolator

4

Montagekörper

5

Metallkapselung

6

Metallarmatur

7

,

8

Nuten

9

,

10

Dichtungsringe

11

,

12

Projektierungseinheiten

13

Spannschrauben

14

Engstellen

15

,

16

Nutwände

17

Verdickung

18

Auflagefläche

19

,

20

schräge Flächen

21

,

22

gerundete Flächenabschnitte

Claims

1. Flanschverbindung mit einem zwischen zwei Flanschen (1, 2) gasdicht gelagerten Montagekörper (4), welcher zwei jeweils auf einem beider Flansche (1, 2) aufliegende, ebene Oberflächen aufweist, von denen in mindestens eine eine längs einer geschlossenen Kurve geführte Nut (7, 8) zur Aufnahme eines Dichtungsringes (9, 10) eingeformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Nut (7, 8) mindestens zwei in Umfangsrichtung der Kurve voneinander beabstandete Engstellen (14) eingeformt sind, welche quer zur Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise jeweils eine lichte Weite aufweisen, welche geringer ist als die Dicke des Dichtungsringes (9, 10) quer zur Umfangsrichtung.

2. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Engstelle (14) in Umfangsrichtung so lang erstreckt ist, daß sich beim Einlegen der Dichtungsring (9, 10) in der Nut (7, 8) verklemmt, und daß bei der nachfolgenden Herstellung der gasdichten Lagerung in der Engstelle (14) komprimiertes Material des Dichtungsringes (7, 8) lediglich einer elastischen Verformung ausgesetzt ist.

3. Flanschverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit einem ringförmigen Montagekörper (4) und einer ringförmigen Nut (7, 8) mit einer inneren und einer äußeren Nutwand (15, 16), dadurch gekennzeichnet, daß die Engstellen (14) in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind und jeweils um mindestens 30° und höchstens 60° voneinander beabstandet sind.

4. Flanschverbindung nach Anspruch 3, bei dem der ringförmige Montagekörper (4) aus Isolierstoff besteht und der Außenrand eines Hochspannungsisolators (3) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Engstellen (14) jeweils durch eine in die äußere Nutwand (16) eingeformte und in die Nut (8) hineinragende Verdickung (17) gebildet sind.

5. Flanschverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (17) mindestens einer der Engstellen (14) eine in Umfangsrichtung der Nut (8) erstreckte Auflagefläche (18) aufweist sowie zwei an den Enden dieser Fläche sich anschließende und schräg zu dieser Fläche (18) verlaufende Flächen (19, 20), welche kantenfrei auf die äußere Nutwand (16) geführt sind.

6. Flanschverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geschrägten Flächen (19, 20) jeweils mit einem gerundeten Flächenabschnitt (21, 22) an die Auflagefläche (18) anschließen.