DE2427643C3 - Anordnung bei ölgef üllten Geräten wie Transformatoren und Drosselspulen zur Erzeugung mechanischer Kräfte zum Verspannen von Wicklungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung bei ölgefüllten Geräten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Anordnung ist bekannt aus der GB-PS 5 37 945.

Um eine Verformung der Wicklungen in Starkstromtransformatoren infolge der bei Kurzschlüssen auftretenden sehr hohen Stromkräfte zu vermeiden, werden die Wicklungen in axialer Richtung zwischen den lochen des Kernes derart verspannt, daß sie eine Druckvorspannung erhalten. Dies erreicht man durch Einbauen einer permanenten Kigenspannung in das System aus Wicklung und Kern oder durch nachstellbare mechanische Elemente.

Der beste Schutz gegen eine Verformung wäre die radiale Abstützung der inneren Wicklung auf den Kernschenkel während der Kurzschlüsse; doch läßt sich dies nur sehr schwer verwirklichen.

Federnde Elemente im axialen und radialen Kraftfluß würden einen Teil der Eigenspannung aufrechterhalten. Bauteile aus Metall sind jedoch konstruktiv schwer zu beherrschen und aus isolationstechnischen Gründen oft nicht verwendbar.

Bei der aus der GB-PS 5 37 945 bekannten Anordnung werden elastisch verforrnbare Bauteile aus Nichtmetall, wie beispielsweise Kunstgummi, zwischen den Wicklungsteilen oder zwischen der gesamten Wicklung und dem Joch des Kerns eingelegt und mittels Spannvorrichtungen unter Vorspannung gesetzt. Jedoch verlieren diese Materialien im Laufe der Zeit infolge Alterung ihre Elastizität, so daß ihre wicklungsverspannende Wirkung verlorengeht. Ein weiterer Nachteil elastischer Elemente besteht darin, daß sie zur Erzeugung einer Kraft durch elastische Vorspannung eine gewisse Bauhöhe haben müssen, wodurch es schwer ist, sie unterzubringen.

Ähnlich sind die Verhältnisse bei Dichtungen, die auf dem Prinzip der Vorspannung eines Dichtungsstreifens aus elastischem Material beruhen. Auch hier geht die Dichtungswirkung im Laufe der Zeit durch Alterung verloren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die Gefahr des Verlustes der verspannenden Kraft infolge Materialalterung beseitigt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man Gummi und ähnliches Material anders als durch Formänderung verwenden kann, um elastische Elemente ohne plastische Entspannung zu erhalten. Gewisse Gummisorten sind dafür bekannt, daß sie Transformatorenöl in ihre Verbindung aufnehmen und dadurch schwellen. Das Schwellen ist temperaturabhängig, so daß es bei steigender Temperatur zunimmt, ist jedoch reversibel, was bedeutet, daß ein Teil des aufgenommenen Öls entweicht, wenn die Temperatur sinkt. Warmvulkanisiertes Kieselgummi zeigt ein deutliches Schwellen inTransformatoröl.

Der Gummityp und die Anzahl Querverbindungen pro Gummimolekül sind für das Schwellen ausschlaggebend. Bei richtigem Material wird das Gummi durch das Schwellen nicht zerstört.

Wenn ein Schwellkörper in ein begrenztes Volumen eingeschlossen wird und dort schwellen darf, baut er eine Eigenspannung auf, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Dieses ist dadurch charakterisiert, daß das chemische Potential des Öls im Gummi das chemische Potential des Öls in der freien Flüssigkeit erreicht.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele beziehen sich auf das Verspannen von Transformatorwicklungen bzw. auf die Abdichtung von Transformatorgehäusen. Es zeigt

F i g. 1 und 2 zwei verschiedene Anordnungen gemäß der Erfindung für die radiale Verspannung einer Wicklung,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch den oberen Teil einer Wicklung und eines Kernschenkels zur Darstellung der Erzeugung einer axialen Verspannkraft für die Wicklung,

Fig.4 einen Horizontalschnitt längs der Linie IV-IV in Fi g. 3,

F i g. 5 einen Querschnitt längs der Linie V-V in F i g. 4 durch einen Einspannklotz im oberen Stützring,

F i g. 6 und 7 die Anwendung der Erfindung bei einer Gehäusedichtung.

Fig. 1 zeigt einen Horizontalschnitt durch einen Schenkel 1 eines Transformatorkernes. Der Kernschenkel ist von einem Isolierzylinder 2 umgeben. Innerhalb der innersten Wicklung liegt noch ein Preßspanzylinder 4. Die Innenseite dieses Zylinders hat eine Schicht 5 aus einer Gummiart, die die Eigenschaft hat, Transformatoröl aufzunehmen und dabei zu schwellen. Die Schicht 5 stellt somit einen zylinderförmigen Schwellkörper dar. Während der Montage wird der Spalt zwischen der Gummischicht 5 und dem inneren Preßspanzylinder 2 mit leicht gebogenen vertikalen Scheiben 6 aus Preßspan gefüllt, die, bevor die Gummischicht angeschwollen ist, diese zwischen den Zylindern 2 und 4 eingespannt halten.

Wenn der Transformator mit öl gefüllt wird und die Gummischicht schwillt, werden die Preßspanscheiben in dem sich verkleinernden Spalt zwischen der Gummi-

schicht und dem Zylinder 2 zusammengepreßt

F i g. 2 zeigt eine Variante der Einspannanordnung gemäß Fig. 1. Der in Fig. 1 gezeigte hohlzylindrische Schwellkörper 5 ist gemäß F i g. 2 durch eine Anzahl in Längsrichtung des Kernschenkels verlaufender Schwellkörper 7 in Form von Rippen ersetzt, die zwischen den beiden Preßspanzvlindern 2 und 4 angebracht sind. Die Dicke der stabförmigen Schwcilkörper ist vorzugsweise so gewählt, daß sie im nicht geschwollenen Zustand etwas zusammengepreßt, sind ι ο und dachrch zwischen den Zylindern 2 und 4 festgehalten werden. Die Körper sind in beispielsweise einem Glasfaserstrumpf eingekapselt oder aus mit Gewebe lamelliertiim Gummi aufgebaut. Wenn die Schwellkörper mit dem öl bei dessen Einfüllen in den Transformator in Kontakt kommen, schwellen die Körper 7 und expandieren vorzugsweise in radialer Richtung im Raum zwischen den Zylindern, so daß die Wicklung von einem radial nach außen wirkenden Druck beaufschlagt wird, wodurch die Vvicklungen gut abgestützt werden.

F i g. 3 zeigt einen Vertikalschnitt durch das obere Ende eines Schenkels 1 eines Transformators, einen Teil des oberen Joches 8 sowie zwei Wicklungen 3 und 9, die um den Schenkel herum angeordnet sind. Ein Preßspanzylinder 2 umgibt den Schenkel. Zwischen der oberen Endfläche der Wi*. i\ lungen und der Unterseite des Jochs liegt ein Stützring, der aus einem unteren Ri ig 10 und einem oberen Ring 11 aus Preßspan sowie einer Anzahl radial angeordneter Stützen 12 zwischen den beiden Ringen besteht. Fig.4 zeigt einen Horizontalschnitt durch einen Stützring. Aus F i g. 4 geht hervor, daß sich zwischen den Stützen breite, radiale Kanäle 13 für öl bilden.

Um eine axiale Einspannung der Wicklungen zu erzielen, wird die Erfindung beispielsweise so angewandt, daß die Stützen 12 Schwellkörper enthalten. In Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4 dargestellt. Fig. 5 zeigt, daß die Stütze geteilt ist und aus einem Unterteil 14 und einem Oberteil 15 besteht. Das Unterteil ist mit einer Anzahl Aussparungen 16 versehen, in denen Klötze 17 aus Gummi liegen. Das Oberteil hat zweckmäßigerweise nach unten gerichtete Vorsprünge 18, die in die Einsparungen hineinpassen und an den Klötzen anliegen. Wenn die Gummiklötze unter dem Einfluß des Öls schwellen, werden Unterteil und Oberteil auseinandergepreßt, und man erhält eine axial gerichtete Druckkraft vom Joch zur Endfläche der Wicklung.

Schwellkörper könnem nicht nur zwischen dem Kernschenkel und der inneren Wicklung angebracht werden, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, sondern auch zwischen zwei Wicklungen. Im rechten Teil der F i g. 3 ist gezeigt, wie Rippen 7 aus schwellbarem Gummi teils zwischen dem Kernschenkel 1 und der Wicklung 3 und teils zwischen den beiden Wicklungen 3 und 9 angeordnet sind. Wünscht man, daß ein Schwellkörper nur in einer Richtung schwellen soll, so wird er mit einer Bandage versehen, oder man gibt ihm eine andere Einfassung, die verhindert, daß das Gummi in einer anderen als der gewünschten Richtung schwillt. Auf diese Weise kann man den Schwelleffekt in einer bestimmten gewünschten Richtung vergrößern. Als Beispiel hierfür können Schwellkörper genannt werden, die wechselweise aus Lagen aus geeignetem Gummi und Fasermatten aufgebaut und zusammenvulkanisiert sind.

Die Fig.6 und 7 zeigen die Anwendung der Erfindung an einem Dichtungsverband zwischen zwei Flächen, beispielsweise zur Abdichtung zwischen Deckel und Kastenflansch eines Transformatorgehäuses. In der oberen Fläche des Kastenflansches 19 ist eine Nut 20 angebracht, in der ein Schwellkörper 21 als Dichtungsstreifen der beschriebenen Art liegt. Der Flansch 22 des Deckels und der Kastenflansch 19 werden mit Bolzen 23 zusammengezogen. F i g. 6 zeigt die Dichtung vor dem Anziehen der Bolzen. F i g. 7 zeigt, daß der Dichtungsstreifen annähernd die ganze Nut ausfüllt, wenn die Bolzen angezogen sind, jedoch noch kein öl eingefüllt ist, so daß die Dichtungsstreifen noch nicht mit dem Aufquellen begonnen haben. Wenn das öl eingefüllt wird, nimmt der Dichtungsstreifen öl auf und schwillt an, so daß die Nut 20 vollkommen von dem Dichtungsstreifen ausgefüllt wird. Eventuelle Unebenheiten der aufeinanderliegenden Flanschseiten und der an die Nut angrenzenden Flanschseiten werden ausgefüllt und man erhält eine sehr gut elastische Dichtung. Auch wenn der Dichtungsstreifen mit der Zeit seine von der Jochformation herstammende Eigenspannung völlig verlieren sollte, so bleibt die Eigenspannung von der Schwellung bestehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung bei ölgefüllten Geräten, wie Transformatoren, Drosselspulen od. dgl, zur Erzeugung mechanischer Kräfte zum Verspannen von Wicklungen, Dichtungen, oder ähnlichem, wobei öl- und hitzebeständige, elastische Druckelemente in Form von Platten, Ringen oder Preßklötzen zwischen einzelnen Wicklungsteilen, zwischen Wicklungen und dem Transformatorkern oder zwischen Dichtungsflächen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente aus ölaufnehmenden und dabei ihr Volumen vergrößernden Schwellkörpern (5, 7, 17, 21) aus Elastomeren bestehen. ·5

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellkörper (7) unelastisch in wenigstens einer Richtung unJ expandierbar in den übrigen Richtungen eingefaßt sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellkörper (21) als Dichtungsstreifen in einer Nut (20) zwischen zwei einander zugewandten Flanschflächen angeordnet ist, die zwecks Dichtung miteinander verspannt sind.

25