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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter für eine Schaltanlage der Energieversorgung und
-verteilung.
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Ein
solcher Behälter
wird insbesondere in einer gasisolierten Schaltanlage eingesetzt.
In dem Behälter
werden verschiedene Komponenten der Schaltanlage angeordnet, wie
beispielsweise Leistungsschalter, Trennschalter, etc. Durch diese
Komponenten fließen
im Betrieb der Schaltanlage sehr hohe Ströme, so dass Wärme entsteht.
Per Normdefinition werden diesen Komponenten Grenztemperaturen vorgegeben,
die in entsprechenden Typprüfungen
nachgemessen werden müssen.
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Die
entstehende Wärme
kann passiv, also mittels freier Konvektion, oder aktiv, also mittels
erzwungener Konvektion an die Umgebung abgeführt werden. Die passive Konvektion
hat dabei gegenüber
der aktiven Konvektion den Vorteil, dass keine zusätzlichen
Komponenten, bspw. Lüfter,
Gebläse, etc.,
die Betriebssicherheit des Behälters
beeinträchtigen.
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Zum
Abführen
der Wärme
könne die
Behälter
neben einem Aufbewahrungsteil für
die verschiedenen Komponenten einen Dom aufweisen, der an den Aufbewahrungsbehälter angebunden
ist und über
dessen Außenwände Wärme an die
Umgebung abgegeben werden kann. Der Dom hat dazu eine längliche
Ausdehnung mit einer großen
Außenoberfläche zur
Umgebung hin.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gutes Kühlen und
Abführen
von Wärme
beim Betrieb einer Schaltanlage zu ermöglichen, insbesondere bei passiver
Kühlung.
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Diese
Aufgabe wird durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung können
den abhängigen Ansprüchen entnommen
werden.
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Erfindungsgemäß weist
der Behälter
für eine Schaltanlage
der Energieversorgung und -verteilung wenigstens ein Kühlrohr zum
Kühlen
auf, das insbesondere im Innern des Behälters ausgebildet ist. Der Behälter kann
vorteilhafterweise für
Mittelspannungsschaltanlagen eingesetzt werden. Aufgrund der vorliegenden
Erfindung können
eine besonders gute Kühlwirkung
und Wärmeabfuhr
durch einen Kamineffekt im Kühlrohr
gewährleistet
werden. Ferner trägt
das wenigstens eine Kühlrohr
dazu bei, eine besonders hohe Steifigkeit des Behälters zu
erreichen. Dies gewährleistet
eine gute Stabilität
des Behälters. Ferner
ist eine kompakte Bauweise des Behälters möglich, da die Dimensionierung
einer für
die Wärmeabfuhr
verwendeten Außenwand
klein gehalten werden kann. Des Weiteren sind die Herstellungskosten
besonders gering.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens
eine Kühlrohr
an wenigstens einer Außenwand
des Behälters
ausgebildet. Dadurch kann eine besonders gute Wärmeübertragung und -abfuhr von
dem Kühlrohr
zu der Außenwand
und von dieser an die Umgebung erreicht werden. Ferner gewährleistet
dies eine besonders kompakte Anordnung und Ausführung des Behälters. Das
wenigstens eine Kühlrohr
kann insbesondere in die wenigstens eine Außenwand integriert sein.
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In
einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken
sich mehrere Kühlrohre entlang
annähernd
der ge samten wenigstens einen Außenwand. Dadurch kann die von
der wenigstens einen Außenwand
zur Verfügung
gestellte Fläche
besonders effizient ausgenutzt werden, um an ihr Kühlrohre
auszubilden. Dies erhöht
weiter die Kühlwirkung.
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Insbesondere
kann das wenigstens eine Kühlrohr
ein eckiges Profil, bspw. ein rechteckiges Profil, aufweisen. Ein
solches eckiges Profil deckt in einem Querschnitt insbesondere eine
eckige Fläche ab.
Dies gewährleistet
einen besonders hohen Kühlungseffekt,
da das eckige Profilrohr eine große Oberfläche aufweist, die zum Abführen der
Wärme genutzt
werden kann. Des Weiteren ist ein solches eckiges Profilrohr handelsüblich und
daher besonders kostengünstig
einsetzbar. Grundsätzlich
können jedoch
auch Kühlrohre
mit nicht eckigen Profilen, etwa runden oder ovalen Profilen, zum
Einsatz kommen.
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Vorzugsweise
weist der erfindungsgemäße Behälter einen
Aufbewahrungsteil zum Aufbewahren und Anordnen von insbesondere
elektrischen und/oder elektronischen Komponenten der Schaltanlage
und einen mit dem Aufbewahrungsteil durchgängig verbundenen, insbesondere
länglichen
Dom auf, in dem das wenigstens eine Kühlrohr ausgebildet ist. Der
Dom kann für
das Kühlen
optimiert ausgestaltet und angeordnet werden, ohne dabei auf die
Anordnung der Komponenten Rücksicht
nehmen zu müssen.
Das Anordnen des wenigstens einen Kühlrohrs in dem Dom gewährleistet
somit eine besonders gute Kühlwirkung
und verbessert noch weiter die Zuverlässigkeit der in dem Aufbewahrungsteil vorhandenen
insbesondere elektrischen oder elektronischen Komponenten.
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Des
Weiteren vorzugsweise sind sowohl in dem Aufbewahrungsteil als auch
in dem Dom wenigstens ein Kühlrohr
ausgebildet.
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Dadurch
werden die Wärmeabfuhr
und Kühlwirkung
noch weiter verbessert.
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Besonders
bevorzugt ist der Behälter
so ausgestaltet, dass das wenigstens eine Kühlrohr von einer Wand des Behälters, insbesondere
an einer Bodenwand, bis zu einer gegenüber liegenden Wand, insbesondere
einer Deckenwand, verläuft.
Dabei sind in den beiden Wänden Öffnungen
für das
wenigstens eine Kühlrohr
vorhanden, die als Eintritts- und Austrittsöffnung zum Zu- bzw. Abführen eines Kühlmittels
dienen. Durch diese Ausgestaltung lässt sich das Kühlmittel
von außen
durch die Eintrittsöffnung
in das wenigstens eine Kühlrohr
einleiten. Das eingeleitete Kühlmittel
kann dann Wärme
aufnehmen und die aufgenommene Wärme
nach seinem Austritt durch die Austrittsöffnung aus dem Behälter abführen. Von
außen
kann somit kühles
Kühlmittel
zugeführt
und das aufgewärmte
Kühlmittel
wieder nach außen
abgeführt
werden. Dies gewährleistet
eine besonders effiziente Wärmeabfuhr
und Kühlung
des Behälters.
Durch Konvektion und Strahlung wird die von dem Kühlmittel
aufgenommene Wärme
nach außen
abtransportiert oder abgegeben.
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Als
Kühlmittel
eignen sich beliebige kompressible oder inkompressible Fluide. Bevorzugt
ist das Kühlmittel
Luft. Luft kann auf einfache Weise aus der Umgebung des Behälters in
das wenigstens eine Kühlrohr
zugeführt
werden.
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Nachfolgend
werden die Erfindung und ihre Vorteile anhand von Beispielen und
Ausführungsbeispielen
und der beigefügten
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Behälters, der
einen Aufbewahrungsteil und einen Dom aufweist,
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2 eine
schematische, geschnittene Darstellung des Behälters nach 1 mit
einer Ansicht einer Rückwand
des Doms mit an dieser angeordneten Kühlprofilrohren,
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3 eine
schematische, geschnittene Darstellung einer Seitenwand des Aufbewahrungsteils des
Behälters
nach 1 mit an der Seitenwand angeordneten Kühlprofilrohren
und
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4 eine
schematische, geschnittene Darstellung des Behälters nach 1 mit
einer Ansicht seines Bodens.
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In
den Figuren sind nachfolgend gleiche oder funktionsgleiche Elemente – sofern
nichts anderes angegeben ist – mit
denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
eine schematische, perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Behälters 1,
der insbesondere zur Energieversorgung und -verteilung in gasisolierten
Mittelspannungsschaltanlagen eingesetzt werden kann. Der Behälter 1 weist einen
Aufbewahrungsteil 2 auf, in dem im fertig montierten Zustand
der Schaltanlage verschiedene Komponenten der Schaltanlage untergebracht
sind. Solche Komponenten können
beispielsweise so genannte Dreistellungsschalter und/oder Komponenten eines
Leistungsschalters, etc., sein. An den Aufbewahrungsteil 2 schließt ein längliches
Kühlteil
an, ein so genannter Dom 3. Aufbewahrungsteil 2 und
Dom 3 sind durchgängig
miteinander verbunden. Der Dom 3 hat vorteilhafterweise
eine große
Außenfläche, über die
Wärme vom
Innern des Behälters 1 an
die Außenumgebung
abgegeben werden kann. Durch die in dem Aufbewahrungsteil 2 montierten
Komponenten der Schaltanlage fließen im Betrieb hohe Ströme. Dadurch
wird in den Komponenten Wärme erzeugt,
die abgeführt
werden soll, um eine zuverlässige
Funktion der Schaltanlage zu gewährleisten. Der
Behälter 1 an
sich ist gasdicht verschlossen und mit einem Isoliergas, das hier
Schwefelhexafluorid (SF6) ist, gefüllt. In
die Außenwände des
Behälters 1 sind
verschiedene Öffnungen
eingebracht, durch die Anschlüsse
und Verbindungen zu anderen, außerhalb
des Behälters 1 befindlichen
Komponenten der Schaltanlage geführt
werden können.
In einer vorderen Frontwand 4 des Aufbewahrungsteils 2 sind
hier runde Öffnungen 5 für einen
Antrieb des Leistungsschalters und runde Öffnungen 6 für einen
Antrieb der Dreistellungsschalter oder Trenner vorhanden. In einer
oberen Deckenwand 7 des Aufbewahrungsteils 2 sind
runde Öffnungen 8 für Durchführungen
zu einer Sammelschiene vorhanden. Die Öffnungen 5, 6, 8 und
die im montierten Zustand durch sie hindurch geführten Anschlüsse und
Verbindungen sind gegenüber
der Außenumgebung
abgedichtet.
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Erfindungsgemäß sind in
dem Behälter 1 Kühlrohre
oder Kühlkanäle ausgebildet,
die zum Kühlen
des Behälters 1 dienen.
Die Kühlrohre
verlaufen durchgängig,
in vertikaler Richtung durch den Behälter 1. Bei dem Behälter 1 gemäß der 1 sind mehrere
Kühlrohre 9 im
Innern des Aufbewahrungsteils 2 ausgebildet. Die Kühlrohre 9 sind
an zwei sich gegenüber
liegenden, seitlichen Außenwänden 10 und 11 des
Aufbewahrungsteils 2, und damit an dessen seitlichem Rand,
angeordnet. An beiden seitlichen Außenwänden 10, 11 sind
jeweils mehrere Kühlrohre 9,
im Ausführungsbeispiel
nach 1 acht Kühlrohre 9,
nebeneinander ausgebildet.
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Die
Kühlrohre 9 haben
hier rechteckige Profile. Dies ist besonders vorteilhaft, da der
rechteckige Rohrquerschnitt im Vergleich zu einem Kreisförmigen Rohrquerschnitt
eine größere Rohroberfläche bereit stellt
und dadurch der Wärmeübertrag
auf ein in den Rohren befindliches Kühlfluid verbessert wird. Auf diese
Weise lässt
sich eine besonders gute Kühlwirkung
erzielen. Es ist aber ebenso möglich,
Profile mit anderen Formen, z. B. quadratische oder runde Profile,
zu verwenden.
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Die
an den seitlichen Wänden 10, 11 ausgebildeten
Kühlrohre 9 sind
in geringem Abstand zueinander angeordnet und erstrecken sich nahezu über die
gesamte Breite der Wände 10, 11.
Dadurch kann ebenfalls eine besonders gute Kühlwirkung erzeugt werden. Die
Kühlrohre 9 sind
senkrecht verlaufend in dem Aufbewahrungsteil 2 ausgebildet.
In die obere Deckenwand 7 sind für die Kühlrohre 9 rechteckige Öffnungen 12 eingebracht.
Gleiches gilt für
die untere Bodenwand 13 des Aufbewahrungsteils 2.
In diese sind ebenfalls rechteckige Öffnungen für die Kühlrohre 9 eingebracht,
die in der 1 allerdings nicht zu sehen
sind. Die Öffnungen 12 an
der Deckenwand 7 und der Bodenwand 13 dienen als
Einlässe
bzw. Auslässe
für ein
Kühlfluid,
das in die Kühlrohre 9 eingeleitet
werden kann, um Wärme
im Aufbewahrungsteil 2 aufzunehmen und aus dem Aufbewahrungsteil 2 abzutransportieren.
Das Kühlfluid
kann insbesondere Luft sein, die aus der Außenumgebung in die Kühlrohre 9 eingebracht
werden kann. Auf diese Weise kann ein offener Kühlkreislauf erzeugt werden,
mit dem kühle
Luft in die Kühlrohre 9 eingeführt und
erwärmte
Luft aus den Kühlrohren 9 abgeführt wird.
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Bei
dem Behälter 1 gemäß der 1 sind ebenfalls
mehrere Kühlrohre 14 im
Innern des Doms 3 ausgebildet. Die Kühlrohre 14 sind an
einer hinteren Rückwand 15 des
Doms 3 angeordnet. Es sind mehrere Kühlrohre 14, im Ausführungsbeispiel
nach 1 vier Kühlrohre 14,
in geringem Abstand nebeneinander ausgebildet, die sich vorteilhafterweise über nahezu
die ge samte Breite der Rückwand 15 erstrecken.
Die Kühlrohre 14 haben
hier ebenfalls rechteckige Profile. Zusätzlich zu den Kühlrohren 14 sind zwei
Kühlrohre 16 an
den beiden sich gegenüber
liegenden, seitlichen Außenwänden 17 und 18 des Doms 3 ausgebildet.
Die Kühlrohre 14 haben
hier ebenfalls rechteckige Profile. Die Kühlrohre 14 und 16 verlaufen
in dem Dom 3 senkrecht von einer oberen Deckenwand 19 bis
zu einer unteren Bodenwand 20 des Doms 3. In die
oberen Deckenwand 19 sind für die Kühlrohre 14 und 16 rechteckige Öffnungen 21 bzw. 22 eingebracht.
Gleiches gilt für
die untere Bodenwand 20 des Doms 3. In diese sind
ebenfalls rechteckige Öffnungen
für die
Kühlrohre 14, 16 eingebracht,
die in der 1 allerdings nicht zu sehen sind.
Die Öffnungen 21, 22 an
der Deckenwand 19 und der Bodenwand 20 dienen
als Einlässe
bzw. Auslässe
für ein
Kühlfluid,
das in die Kühlrohre 14, 16 eingeleitet
werden kann, um Wärme
im Dom 3 aufzunehmen und aus dem Dom 3 abzutransportieren.
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Der
Behälter 1 und
seine verschiedenen Wände
sowie die in ihm angeordneten Kühlrohre 9, 14, 16 sind
hier vorteilhafterweise aus Edelstahl. Edelstahl ist besonders robust
und kann einfach verarbeitet werden. Ferner kann Edelstahl einfachheitshalber
mittels Laser geschnitten und/oder geschweißt werden. Dies kann vorteilhafterweise
automatisiert, besonders exakt und schnell geschehen.
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2 zeigt
eine schematische, geschnittene Darstellung des Behälters 1 nach 1 mit
einer Ansicht der Rückwand 15 und
der beiden seitlichen Außenwände 17, 18 des
Doms 3. Es sind die senkrecht, im Innern des Doms 3 entlang
der Rückwand 15 an dieser
angeordneten Kühlrohre 14 und
die senkrecht entlang der seitlichen Außenwände 17, 18 an
diesen angeordneten Kühlrohre 16 dargestellt.
Ferner sind die senkrecht verlaufenden, an den beiden seitlichen Außenwänden 10, 11 des
Aufbewahrungsteils 2 ausgebildeten Kühlrohre 9 zu sehen.
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3 zeigt
eine vergrößerte, schematische, geschnittene
Darstellung der seitlichen Wand 10 des Aufbewahrungsteils 2 mit
den an dieser seitlichen Wand 10 angeordneten Kühlrohren 9.
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4 zeigt
eine schematische, geschnittene Darstellung des Behälters 1 mit
einer Ansicht der horizontal verlaufenden Bodenwände 13 und 20 von Aufbewahrungsteil 2 bzw.
Dom 3. Die 4 zeigt eine perspektivische
Ansicht mit der Bodenwand 20 des Doms 3 im Vordergrund.
In die Bodenwand 20 sind entlang einer vorderen Kante 23 mehrere,
hier vier, rechteckige Öffnungen 24 und
an zwei sich gegenüber
liegenden seitlichen Kanten 25 und 26 rechteckige Öffnungen 27 für die Kühlrohre 14 bzw. 16 eingebracht.
Ferner weist die Bodenwand 20 eine runde Öffnung 28 für einen
Anschluss von Berstscheiben auf, die insbesondere zur Druckentlastung dienen.
An die Bodenwand 20 ist über eine vertikal verlaufende
Verbindungswand 29 die Bodenwand 13 des Aufnahmeteils 2 angebracht.
Die Bodenwand 13 ist gegenüber der Bodenwand 20 erhöht. An zwei sich
gegenüber
liegenden, seitlichen Kanten 30 und 31 der Bodenwand 13 sind
mehrere, hier jeweils acht, rechteckige Öffnungen 32 für die Kühlrohre 9 angeordnet.
Im linken Hintergrund der 4 schließt sich
an die Bodenwand 13 die vertikal verlaufende Frontwand 4 des
Aufbewahrungsteils 2 an. In der 4 sind ferner
zwei an der Unterseite der Bodenwand 13, an der unteren
Außenseite
der Verbindungswand 29 und an der Unterseite der Bodenwand 20 befestigte
Versteifungsbleche 33 und 34 angedeutet. Diese
Versteifungsbleche 33, 34 sind hier in der Durchsicht
durch die Bodenwände 13, 20 und
die Verbindungswand 29 dargestellt. Die Versteifungsbleche 33, 34 sind
pa rallel zueinander angeordnet und dienen dazu dem Behälter 1 eine
besonders gute Stabilität
zu geben.
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- 1
- Behälter
- 2
- Aufbewahrungsteil
- 3
- Dom
- 4
- vordere
Frontwand
- 5
- runde Öffnungen
- 6
- runde Öffnungen
- 7
- obere
Deckenwand
- 8
- runde Öffnungen
- 9
- Kühlrohre
- 10
- seitliche
Außenwand
- 11
- seitliche
Außenwand
- 12
- rechteckige Öffnungen
- 13
- Bodenwand
- 14
- Kühlrohre
- 15
- Rückwand
- 16
- Kühlrohre
- 17
- seitliche
Außenwand
- 18
- seitliche
Außenwand
- 19
- Deckenwand
- 20
- Bodenwand
- 21
- rechteckige Öffnungen
- 22
- rechteckige Öffnungen
- 23
- vorderen
Kante
- 24
- rechteckige Öffnungen
- 25
- seitliche
Kante
- 26
- seitliche
Kante
- 27
- rechteckige Öffnungen
- 28
- runde Öffnung
- 29
- Verbindungswand
- 30
- seitliche
Kante
- 31
- seitliche
Kante
- 32
- rechteckige Öffnungen
- 33
- Versteifungsblech
- 34
- Versteifungsblech