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Gasdichte Durchführung
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Die Erfindung betrifft eine gasdichte Durchführung einer eine Wand
eines Gasbehältnisses, insbesondere eines elektrischen Schalters, in Achsrichtung
beweglich durchsetzenden und hierbei in wenigstens einer Gleitführung gelagerten
Betätigungsstange.
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Der Zweck der Erfindung liegt vor allem in einer erheblichen Erhöhung
der Sicherheit einer solchen gasdichten Durchführung bei gleichzeitiger beträchtlicher
Vereinfachung einer im Bedarfsfall sich ergebenden Wartung der Durchführung.
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Aus der DT-AS 23 15 732 ist eine gasdichte Durchführung eines relativ
zur Wandung eines Gasbehälters beweglichen Stössels für mit Druckgas arbeitende
elektrische Schaltgeräte bekannt. Diese Durchführung weist zwei den Stössel umfassende
Ringkörper mit je einem Gleitlager bzw. Gleit-
führung und mindestens
je zwei gummielastische Dichtungsringe auf,wobei die Ringkörper derart in axialer
Richtung versetzt angeordnet sind, dass sie einen den Stössel umgebenden Hohlraum
zur Aufnahme eines Fettpolsters bilden.
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Ausserdem sind bei der letztgenannten Durchführung gegebenenfalls
noch zwei Flanschränder notwendig, die unter Zwischenlage je eines Dichtungselementes
gegen die Wandung des Gasbehälters gepresst sind. Demnach sind bei dieser Durchführung
mindestens vier gummielastische Dichtungsringe notwendig, die infolge ihrer Gleichartigkeit
eine gleichartige Fehleranfälligkeit aufweisen und deshalb unvorhersehbar gleichzeitig
versagen können. Ueberdies ist die Verwendung eines Fettpolsters, also die Fettschmierung
der Durchführung bzw. der Gleitlager sowie der Dichtungsringe sehr problematisch,
da diese Teile der Einwirkung des Gases, wie insbesondere Schwefelhexafluorid, ausgesetzt
sind, durch dessen primäre sowie sekundäre Zersetzungsprodukte das Fett zerstört
wird. Darüber hinaus kann von den beiden primär dem Verschleiss unterworfenen Dichtungsringen
unter Beibehaltung des Druckes im Druckgasraum nur der dem Fettpolster näher angeordnete
Dichtungsring ausgewechselt werden. Endlich tragen die zwischen den Flanschrändern
und der Wandung vorgesehenen Dichtungselemente nichts zur Abdichtung des Spaltes
zwischen Wandung und Stössel bei.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, zwecks
Erhöhung
der Sicherheit gasdichter Durchführungen die Gasdichtheit der Durchführung gemäss
der Erfindung erheblich zu erhöhen und gleichzeitig zumindest die beiden am stärksten
belasteten Dichtungen in einfachster Weise auswechselbar zu machen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die wenigstens
in zwei Teile, ein Dichtungsgehäuse bzw. eine Wand des Gasbehältnisses sowie einen
Dichtungsflansch, quer zur Achsrichtung unterteilte Durchführung im Unterteilungsbereich
wenigstens eine den Spalt zwischen dem Dichtungsgehäuse bzw. Wand sowie dem Dichtungsflansch
einerseits und der Betätigungsstange andererseits gasdicht verschliessende, überwiegend
radial wirksame Gleitdichtung aufweist, wobei mindestens eine zwischen dem Dichtungsgehäuse
bzw. der Wand und dem Dichtungsflansch überwiegend axial wirksame sowie im Unterteilungsbereich
die Gleitdichtung umgebende Flanschdichtung zusätzlich angeordnet ist, und dass
an jeder der beiden Stirnseiten der Durchführung, einerseits an dem Dichtungsgehäuse
bzw. der Wand mittels eines ersten Dichtungshalters wenigstens eine erste überwiegend
axial wirksame Aufschlagdichtung und andererseits an dem Dichtungsflansch mittels
eines zweiten Dichtungshalters mindestens eine zweite überwiegend axial wirksame
Aufschlagdichtung angeordnet ist, und dass durch Zusammenwirken der ersten Aufschlagdichtung
mit einem an der Betätigungsstange angeordneten ersten Stangendichtungsflansch in
deren einen
Bewegungsendlage der Spalt im Bereich seines einen Endes
und durch Zusammenwirken der zweiten Aufschlagdichtung mit einem an der Bestätigungsstange
angeordneten zweiten Stangendichtungsflansch in deren anderen Bewegungsendlage der
Spalt im Bereich seines anderen Endes zusätzlich gasdicht abgeschlossen ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist im Dichtungsgehäuse bzw.
der Wand für die Betätigungsstange eine Gleitführung angeordnet und zwischen der
Gleitführung und der ersten Aufschlagdichtung ein Abstreifelement insbesondere gegen
den Staub aus dem Gasraum vorgesehen.
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Besonders vorteilhaft ist es, den Dichtungsflansch zusammen mit dem
zweiten Dichtungshalter unter axialer Pressung der Gleitdichtung, der Flanschdichtung
sowie der zweiten Aufschlagdichtung mittels Schrauben am Dichtungsgehäuse bzw.
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der Wand des Gasbehältnisses lösbar zu befestigen.
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Weiters ist es vorteilhaft, den ersten Dichtungshalter unter axialer
Pressung der ersten Aufschlagdichtung mittels weiterer Schrauben am Dichtungsgehäuse
bzw. der Wand des Gasbehältnisses lösbar zu befestigen.
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Gemäss einer weiteren Ausgestaltung empfiehlt es sich, an der der
ersten Aufschlagdichtung zugekehrten Seite des ersten Stangendichtungsflansches
sowie an der der zweiten
Aufschlagdichtung zugekehrten Seite des
zweiten Stangendichtungsflansches je ein auf die jeweilige Aufschlagdichtung in
der jeweiligen Bewegungsendlage der Betätigungsstange in Achsrichtung pressendes
erstes bzw. zweites Dichtungsprofil anzuordnen.
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Ferner ist es vorteilhaft, die Gleitdichtung als eine überwiegend
in radiale Richtung wirksame, im wesentlichen V-förmige Doppellippendichtung auszubilden,
wobei die Doppellippen im Dichtungsgehäuse angeordnet sind.
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Von Vorteil ist es auch, wenn zwischen der Gleitdichtung und der zweiten
Aufschlagdichtung im Dichtungsflansch ein weiteres Abstreifelement angeordnet ist.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass die Durchführung auch unter extremen Temperaturverhältnissen über Jahre hinaus
eine hohe Dichtigkeit gewährleistet, wobei ein eventuell auftretender Gasverlust
des Gaste: hältnisses wenige Gramm pro Jahr nicht übersteigt. Die gasdichte Durchführung
gemäss der Erfindung zeichnet eine hohe Funktionssicherheit und somit Betriebssicherheit
aus. Dies wird durch die gemeinsame Anwendung von zwei voneinander völlig unabhängig
wirkenden Dichtungsprinzipien erreicht, nämlich mittels wenigstens
einer
dauernd zumindest radial wirkenden Gleitdichtung, die durch mindestens je eine in
den beiden Bewegungsendlagen bzw.
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Endstellungen der Betätigungsstange zumindest axial wirkende Aufschlagdichtung
unterstützt wird. Trotz der konstruktiv erreichten Erhöhung der Dichtheit und Zuverlässigkeit
der gasdichten Durchführung gemäss der Erfindung, zeichnet sich diese weiters durch
Einfachheit ihres Aufbaues mit der dadurch bedingten einfachen Wartungsmöglichkeit
aus, die es insbesondere gestattet, zumindest alle hochbeanspruchten Dichtungen,
wie die Gleitdichtung sowie die zweite Aufschlagdichtung, wenn überhaupt notwendig,
in einfachster Weise bei einem Arbeits- bzw. Zeitminimum auszutauschen, worauf nachstehend
bei der Beschreibung des Ausführungsbeispieles noch näher eingegangen wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und nachstehend erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht einer gasdichten
Durchführung in Anwendung bei einem elektrischen Schalter, wobei eine Betätigungsstange
mit einem ersten und einem zweiten Stangendichtungsflansch in der Aus-Stellung oder
Offen-Stellung, die übrigen Durchführungsteile in einem axialen Schnitt dargestellt
sind,
Fig. 2 die gleiche Durchführung wie in Fig. 1, wobei jedoch
die Betätigungsstange in der Ein-Stellung oder Geschlossen-Stellung des Schalters
dargestellt ist, Fig. 3 eine Zusammenstellungs-Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform
in einem axialen Schnitt mit der Betätigungsstange in der Aus-Stellung, Fig. 4 die
Zusammenstellungs-Zeichnung nach der Fig. 3, jedoch mit der Bestätigungsstange in
der Ein-Stellung, und Fig. 5 ein Detail der Durchführung gemäss den Figuren 3 und
4 mit einem zusätzlichen weiteren Abstreifelement.
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In der schematischen Fig. 1 ist die gasdichte Durchführung in ihrer
Gesamtheit mit 1 bezeichnet. Das Dichtungsgehäuse 2, das in der Fig. 1 durch die
Wand 2 des Gasbehältnisses des Schalters repräsentiert wird, schliesst zugleich
einen Gasraum 22 ein. Mit 3 ist ein Dichtungsflansch, mit 4 die Achse bzw. Achsrichtung
der Betätigungsstange 7 benannt.
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Unter dem Unterteilungsbereich 5 der gasdichten Durchführung ist eine
Zone im Bereich des Dichtungsgehäuses 2, wie dieses in den Fig. 3 und 4 zum Teil
auch strichliert angedeutet
ist, bzw. der Wand 2 des Gasbehältnisses
sowie des Dichtungsflansches 3 zu verstehen. Der Spalt zwischen dem Dichtungsgehäuse
2 bzw. der Wand 2 sowie dem Dichtungsflansch 3 einerseits und der Betätigungsstange
7 andererseits trägt die Position 6. Eine im Unterteilungsbreich 5 den Spalt 6 abdichtende
überwiegend radial wirksame Gleitdichtung ist mit 8, eine die Gleitdichtung 8 im
Unterteilungsbereich 5 gegen den das Dichtungsgehäuse 2 bzw. die Wand 2 aussen umgebenden
Aussenraum 23 absichernde überwiegend axial wirksame Flanschdichtung ist mit 9 bezeichnet.
Eine erste dichtungsgehäuse- bzw. wandseitige, überwiegend axial wirksame Aufschlagdichtung
12 ist in der dargestellten Aus-Stellung des Schalters durch einen ersten Stangendichtungsflansch
14 in Achsrichtung 4 gegen das Dichtungsgehäuse 2 bzw. die Wand 2 gepresst, wodurch
der Spalt 6 im Bereich 16 seines einen Endes zusätzlich gasdicht abgeschlossen wird.
Die zweite Aufschlagdichtung 13 ist in dieser Schalterstellung vom zweiten Stangendichtungsflansch
15 freigegeben, so dass die letztgenannte Aufschlagdichtung in der dargestellten
Weise in axialer Richtung expandiert. In dieser Schalterstellung ist die konstruktive
Durchführungsausbildung von besonderem Vorteil. Sollte nämlich während des Betriebes
eine der beiden oder beide am meisten beanspruchten Dichtungen, also die Gleitdichtung
8 sowie die zweite Aufschlagdichtung 13, wegen in der Ein-Stellung auftretenden
unzulässig hohen Gasverlustes ausgewechselt werden müssen, so
kann
dieser Austausch der beiden Dichtungen in der in Fig. 1 dargestellten Betriebsstellung
bzw. Aus-Stellung des Schalters vorgenommen werden, ohne dass hierbei die Gasfüllung
des Gasraumes 22, wie z.B. Schwefelhexafluorid (SF6), abgelassen werden muss. Dieser
Dichtungsaustausch lässt sich demnach in der Aus-Stellung des Schalters nach Entkuppeln
des nicht weiters dargestellten Schalterantriebes unter Freiluftbedingungen durchführen.
Die ebenfalls nicht abgebildete Schaltersäule muss dabei weder demontiert noch vom
Traggerüst abgehoben werden. Nach ip an sich bekannter trivialer Weise erfolgter
Demontgae des zweiten Stangendichtungsflansches 15 kann der Dichtungsflansch 3 zusammen
mit den beiden Dichtungen 8 und 13 abgezogen werden und hiernach gegebenenfalls
auch die Auswechslung der Flanschdichtung 9 erfolgen.
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In der schematischen Fig. 2 sind die den Teilen der Fig. 1 entsprechenden
Teile wieder wie in Fig. 1 bezeichnet. Die Beträtigungsstange 7 ist hierbei in der
Ein-Stellung dargestellt, so dass der Spalt 6 im Bereich 17 seines anderen Endes
durch den zweiten Stangendichtungsflansch 15 im Zusammenwirken mit der zweiten Aufschlagdichtung
13 zusätzlich gasdicht abgeschlossen ist. Aus der Fig. 2 ist weiters ersichtlich,
dass bei einem normalerweise etwa 95 % seines Schalterlebens eingeschalteten Schalter
die erste Aufschlagdichtung 12 dementsprechend nicht belastet ist und deshalb im
allgemeinen auf Schalterlebenszeit ordnungsgemäss ihren
Dienst
leistet. Sollten es jedoch besondere Umstände erfordern, so ist auch diese Aufschlagdichtung
auswechselbar, wobei jedoch die Gasfüllung des Gasraumes 22 abgelassen werden muss.
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In Sicht auf die Figuren 1 und 2 sowie das Vorausgeführte kann als
weiterer Vorteil der Erfindung angeführt werden, dass bei Versagen der Gleitdichtung
8 in der Ein- oder der Aus-Stellung des Schalters die jeweils zugeordnete Aufschlagdichtung
im Zusammenwirken mit dem zugeordneten Stangendichtungsflansch die Dichtfunktion
der Gleitdichtung 8 übernimmt, wobei möglicherweise zusätzlich auch noch die Flanschdichtung
9 wirksam werden kann, so dass zufolge des Versagens der Dichtung 8 keine Betriebsunterbrechung
eintritt, weil sowohl im Spalt 6 als auch im Unterteilungsbereich 5 der gasdichten
Durchführung 1 jeweils der radial wirksamen Gleitdichtung 8 eine axial wirksame
Aufschlagdichtung 12 oder 13 bzw. axial wirksame Flanschdichtung 9 in Serie geschaltet
ist.
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In Fig. 3 ist die Zusammenstellungs-Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Hierbei sind die den Figuren 1 und 2 entsprechenden Teile
wieder gleichbezeichnet. In Fig. 2 ist nun angedeutet, dass die gasdichte Durchführung
gemäss der Erfindung nicht nur unter Integration der Wand 2 des Gasbehältnisses
z.B. eines Schalters, sondern zweckentsprechend nach Bedarf auch
anderwärtig
Verwendung finden kann, wofür das zum Teil strichliert dargestellte Dichtungsgehäuse
2 vorgesehen ist. Aus Fig. 3 ist weiters die lösbare axiale Einspannung der ersten
Aufschlagdichtung 12 mittels eines ersten Dichtungs halters 10 sowie Schrauben 20
ersichtlich. Die Betätigungsstange 7 ist mittels der Gleitführung oder Gleitlager
18 geführt, wobei zum Schutze der Gleitdichtung 8 im gasraumseitigen Ende des Dichtungsflansches
3 ein den Spalt 6 verschliessendes Abstreifelement 19 vorgesehen ist, das insbesondere
das Vordringen von Staub aus dem Gasraum 22 bis zur Gleitdichtung 8 verhindert.
An dem ersten Stangendichtungsflansch 14 ist ein erstes Dichtungsprofil 14a vorgesehen,
welches Profil im ausgeschalteten Zustand durch die z.B. ringförmigen Freilassungen
zwischen dem ersten Dichtungshalter 10 und dem Dichtungsgehäuse 2 in Achsrichtung
4 eine zusätzliche Pressung auf die erste Aufschlagdichtung 12 bewirkt, wobei die
Randwirkung dieses Profiles 14a in vorteilhafter Weise eine sichere Abdichtung des
Spaltes 6 im Bereich 16 des einen Spaltende gewährleistet.
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In Fig. 4 sind die einzelnen Teile wieder wie in Fig. 3 bezeichnet.
Aus dieser Figur ist nun die lösbar axiale Einspannung der zweiten Aufschlagdichtung
13 mittels eines zweiten Dichtungshalters 11 sowie weiterer Schrauben 21 zu ersehen,
mit Hilfe derer zugleich auch der Dichtungsflansch 3, die Gleitdichtung'8 und die
Flanschdichtung 9 am Dich-
tungsgehäuse 2 lösbar befestigt bzw.
axial eingespannt sind.
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Am zweiten Stangendichtungsflansch 15 ist ein zweites Dichtungsprofil
15a angeordnet, das im eingeschalteten Zustand durch die insbesondere ringförmige
Freilassung zwischen dem zweiten Dichtungshalter 11 und dem Dichtungsflansch 3 mit
seinem stirnseitigen Rand in Achsrichtung 4 zusätzlich die zweite Aufschlagdichtung
13 gegen den Dichtungsflansch 3 presst und dadurch im Bereich 17 des anderen Endes
des Spaltes 6 dessen sichere Abdichtungbewirkt. Ausserdem sitzt die Gleitdichtung
8 mit ihrem Doppellippenprofil derart im Dichtungsgehäuse 2, dass nicht nur der
Spalt 6 sondern auch der Unterteilungsbereich 5 bzw. ein in diesem Bereich auftretender
Spalt unabhängig von der Flanschdichtung 9 abgedichtet und dadurch eine Hintereinanderschaltung
bestehend aus der Gleitdichtung 8 und der Flanschdichtung 9 gegeben ist.
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Nach einer in Fig. 5 im Detail dargestellten Variante der Erfindung
kann auch zwischen der Gleitdichtung 8 und der zweiten Aufschlagdichtung 13 ein
weiteres Abstreifelement 19a im Dichtungsflansch 3 angeorndnet sein, das ein Eindringen
der Atmosphäre aus dem Aussenraum 23 in den Spalt 6 verhindert und dadurch die Gleitdichtung
8 schützt.
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Da die Betriebssicherheit z.B. eines elektrischen Schalters, wie insbesondere
eines SF6-Schalters, in grossem Masse von seiner Gasdichtheit abhängt, ist die gasdichte
Durch-
führung nach der Erfindung nach bisher umfangreichen Versuchen
besonders geeignet, im Zusammenhang mit solchen Schaltern ein schon lange bestehendes
Bedürfnis zu befriedigen.