DE2914248A1

DE2914248A1 - Giessharzkapselung mit sicherheitsmembrane, vor allem fuer elektrische apparate

Info

Publication number: DE2914248A1
Application number: DE19792914248
Authority: DE
Inventors: Sylvain Cagnioux; Rene Cothier
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1978-04-21
Filing date: 1979-04-09
Publication date: 1979-10-31
Also published as: FR2423954B1; DE7910314U1; US4235347A; CH647354A5; FR2423954A1

Description

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Giessharz-Kapselung mit·Sieherheitsmembrane, vor allem für elektrische Apparate

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Giessharzkapselung, die mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt ist und ein integrierendes, als Sicherheitsmembrane ausgebildetes Flachstück enthält, das bei einem unter dem Zerreissdruck der Kapselung liegenden Druckwert auseinanderbricht.

Bei elektrischen Schaltgeräten wie Schaltern und Trennern, wo die Stromausschaltung in einer mit unter Druck stehendem Isoliergas wie Schwefelhexafluoridgas gefüllten Kap— seiung erfolgt, muss auch mit hohen Ueberdrücken gerechnet werden, die im Innern der Kapselung durch interne Lichtbogen ausgelöst werden können. Als mögliche Ursachen seien nachstehend die wichtigsten aufgeführt:

- Nicht-Löschung des Lichtbogens beim Oeffnen der Kontakte. — Versagen der Antriebseinrichtung und als Folge ungenügende Oeffnungs— oder Schliessgeschwindigkeit der beweglichen Schaltkontakte oder unvollständiger Schaltablauf*

- Unerwarteter Druckabfall des Isoliergases im Innern der Kapselung beispielsweise durch Leckverluste und als Fol— ge verminderte Isolation der unter Spannung stehenden Teile unter sich oder gegenüber der Masse.

Man muss verhindern, dass die Kapselung mit dem elektrischen Apparat infolge Ueberdrucks auseinanderplatzt und damit auch Personal und umliegende Einrichtungen gefährdet. Solche Ueberdrücke können auf beträchtliche Werte ansteigen, bevor die Schutzeinrichtungen ansprechen und die Fehlerquelle beseitigen; dies ist besonders dann der Fall, wenn die obgenannten ungünstigen Umstände zu einer Nicht-Löschung des Lichtbogens oder zu Kurzschlüssen zwischen den

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Phasen führen.

Um den Umfang möglicher Schaden zu vermindern, wird die Kapselung des Schalters auf an sich bekannte Art durch eine oder zwei Sicherheitsmembranen geschützt. Diese Sicherheitsmembranen bestehen normalerweise aus Metall- oder Kohlenstoffscheiben, die zusammen mit Dichtungsmaterial in eine Oeffnung in der Kapselungsvandung eingesetzt werden. Diese Scheiben bilden üblicherweise jene Schwachstellen in der Kapselungswandung, die im Bereich des maximal zulässigen Druckes ohne Gefahr für die Kapselung auseinanderbrechen können. Solche Sicherheitsmembranen sind indessen nicht immer zuverlässig wirksam, denn .der ihren Bruch verursachende. Druck hängt bis zu einem gewissen Grad von der Geschwindigkeit des Druckanstieges und von der Elastizität der Membrane ab. Im weiteren stellt die Sicherheitsmembrane trotz beidseitiger Abdichtung eine zusätzliche Leckq^uelle für mögliche Gasverluste und somit einen Unsicher— heitsfaktor für die Betriebssicherheit dar.

Man kennt auch Giessharz-Kapselungen, bei denen die Sicherheitsmembrane aus einem Flachstück besteht, das in ein plombiertes Gehäuse eingepasst wird und daher weniger druckbeständig ist als die bombierten Teile des Gehäuses. Aber auch damit lässt es sich nicht verhindern, dass sich bei einem druckbedingten Bruch der Membrane die Schadenfolge im umliegenden Bereich auswirkt. Sind die Schaltapparate in einem Schaltfeld angeordnet, so können die benachbarten Schaltfelder ebenfalls beschädigt werden.

Die vorliegende Erfindung zielt daher im wesentlichen auf eine Giessharz-Kapselung ab, die mit einer Sicherheitsmembrane ausgerüstet ist, welche bei einem bestimmten Druck auseinanderbricht und bei Bruch infolge internen Ueberdruekes Beschädigungen an benachbarten Teilen verhindert.

Deshalb ist die Kapselung gemäss vorliegender Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem äusseren Bördelflansch oder Bohrstutzen ausgerüstet ist, der mit der Kap-

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seiung rund um das genannte, als Sicherheitsmembrane ausgebildete Flachstück aus einem Stück gegossen ist und dass eine Seite der Sicherheitsmembrane auf an sich bekannte Weise mit Rillen versehen ist, mit denen die Brucheinrissstellen vorgegeben sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Kapselung nach vorliegender Erfindung hat das als Sicherheitsmembrane ausgebildete Flachstück eine kleinere Materialdicke als der übrige Teil der Kapselungswandung. Ausserdem kann eine Rille in Form einer geschlossenen Schleife rund um die genannte Sicherheitsmembrane zwischen Membrane und Fuss des äusseren Rohrstutzens eingegossen werden. In diesem Fall können die Rillen vom Zentrum der Sicherheitsmembrane aus bis zu der als geschlossene Schleife ausgebildeten Rille verlaufen.

Somit wird der Bruchdruck der Sicherheitsmembrane wesentlich niedriger sein als der Zerreissdruck der Kapselung. Diese Ausführungsform ist besonders wichtig bei spröden Materialien mit niedriger Fliessgrenze; in diesem Fall ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Membranbruch aus— weitet, sehr gross. Wenn die Sicherheitsmembrane unter Einwirkung eines internen Ueberdruckes auseinanderbricht, können die Bruchstücke der Membrane sowie die den Bruch verursachenden heissen Gase durch den äusseren Rohrstutzen hindurch ohne Gefahr für Personal und umliegende Apparate weggeführt werden.

Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform kann der äussere Rohrstutzen an seinem äusseren Ende mit einem Anschlussflansch versehen werden, der mit der Kapselung und dem Rohrstutzen, aus einem Stück gegossen ist. Somit kann der Rohrstutzen mittelst Anschlussflansch mit einem Rohrstück verbunden werden, das gleichzeitig als Support für die Kapselung und im Fall eines Membranbruches auch als Abzugsleitung für die unter Druck stehenden heissen Gase dient.

Die in die Kapselungswand und in den Rohrstutzen integrier— te Sicherheitsmembrane sorgt im Bereich des Bruclidruckes für absolute. Dichtheit und Betriebssicherheit. Ausserdem wird

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die Sicherheitsmembrane durch den Rohrstutzen vor Transportschäden geschützt. Und noch ein weiterer Vorteil dieser Konzeption: das Verhältnis von Zerreissdruck der Kapselung zum Bruchdruck der Sicherheitsmembrane ist unabhängig von der Materialqualität des für das Giessen der Kapselung verwendeten Giessharzes.

Unter Hinweis auf beiliegende Zeichnungen wird nun im folgenden die Erfindung beschrieben:

- Pig. 1 zeigt teilweise im Aufriss und teilweise im Schnitt eine Kapselung gemäss vorliegender Erfindung.

- Fig. 2 zeigt in Schnittansicht und vergrössertem Massstab die Sicherheitsmembrane und den äusseren Rohrstutzen der Kapselung.

- Fig. 3 bis 5 zeigen die Vorderansicht von verschieden geformten Sicherheitsmembranen.

- Fig. 6 zeigt im Vertikal schnitt eine weitere Ausführungsform der Kapselung gemäss Erfindung, bei der der äussere Rohrstutzen Hind dessen Anschlussflansch auch als Support für die Kapselung ausgebildet sind.

Fig. 1 zeigt als Beispiel die Kapselung 1 eines elektrischen Schaltgerätes, z.B. eines Leistungsschalters in einem Schaltfeld 2. Der Leistungsschalter ist elektrisch auf konventionelle ¥eise einerseits mit einem Kabelstrang 3 für Stromzuführung oder Stromabgang (Fig. zeigt nur 1 Kabel) und anderer— seits mit einem SammelSchienensystem 4 verbunden, das durch mehrere angrenzende Schaltfelder hindurchführt.

Kapselung 1 ist auf bekannte Art aus Giessharz gefertigt; sie enthält ausser den festen und beweglichen Schaltkontakten des elektrischen Schaltgerätes ein unter Druck stehendes I so— liergas wie zum Beispiel Schwefelhexafluoridgas.

Kapselung 1 ist mit einer Sicherheitsmembrane 5 versehen, die mit der ¥and 6 der Kapselung 1 aus einem Stück gegossen ist. Wie aus Fig. 2 gut ersüitlich, wird die Sicherheitsmembrane 5 durch ein integrierendes Flachstück der ¥and 6 ge-

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bildet, wobei dieses Flachstück vorzugsweise weniger dick ist als die mittlere Materialstärke der Vand 6. Bei allfäl— ligem Ueberdruck im Innern der Kapselung 1 soll das Flachstück 5 bei einem bestimmten, deutlich unter dem Zerreissdruck der Yandung 6 liegenden Druck auseinanderbrechen; daher werden die als Brucheinrissstellen vorgesehenen Rillen 7 auf einer der beiden Stirnseiten des Flachstückes 5 angeordnet. Eine weitere Rille 8 zieht sich in gesschlossener Schleife rund um das Flachstück 5, und zwar zwischen diesem Flachstück und dem Fuss eines äusseren Rohrstutzens 9, dessen Verwendungszweck weiter hinten erläutert wird.

Das als Sicherheitsmembrane ausgebildete Flachstück 5 und die Rille 8 können beispielsweise kreisrund sein (Fig. 3 und 4). In diesem Fall verlaufen die Rillen 7 vom Zentrum der Sicherheitsmembrane 5 aus vorzugsweise radial zur kreisförmigen Rille 8 hin. Der Umriss der Sicherheitsmembrane 5 und der als geschlossene Schleife ausgebildeten Rille 8 kann auch anders geformt sein, so beispielsweise rechteckig wie in Fig. 5 gezeigt. In diesem Fall verlaufen die Rillen 7 vorzugsweise in den Diagonalen der Rechtecksform der Sicherheitsmembrane 5.

¥and 6, Sicherheitsmembrane 5 mit ihren Rillen 7 und 8 sowie äusserer Rohrstutzen oder Bördelflansch 9 werden direkt während des Giessens der Kapselung 1 in der Giessform in einem Stück vergossen. Die Dickenabmessungen der Vand 6 und der Sicherheitsmembrane 5 sowie die Tiefenmasse der Rillen 7 und 8 können daher äusserst genau eingehalifcen werden. Zweckmässig gewählte Dickenabmessungen der Sicherheitsmembrane 5 und Tiefenabmessungen der Rillen 7 und 8 sorgen dafür, dass bei allfälligem Ueberdruck im Innern der Kapselung die Sicherheitsmembrane 5 bei einem vorgegebenen Druckwert auseinanderbricht. Dank der Rillen 7 und 8 vollzieht sich der Bruchvorgang rasch genug, bevor der Druckwert den Zerreissdruck der Vand 6 der Kapselung 1 erreicht.

Vie Fig. 2 zeigt, muss der äussere Rohrstutzen 9 lange genug

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bemessen sein, um bis zu der in der Vand 11 vorgesehenen Oeffnung 10 zu reichen. Vand 11 ist beispielsweise die hintere Vand des Schaltfeldes 2, wo das elektrische Schaltgerät untergebracht ist. Unter der Einwirkung eines all— fälligen Ueberdruckes beispielsweise als Folge von Kurzschlüssen oder des Nicht-Löschens des Lichtbogens beim Oeff nen der Kontakte wird die Membrane 5 auseinanderbrechen. Die Bruchstücke der Sicherheitsmembrane 5 und die unter Druck stehenden, möglicherweise brennenden Gase werden ohne Gefahr für das Personal oder die umliegenden Apparaturen oder die benachbarten Schaltfelder aus dem Schaltfeld 2 weggeführt. Die unter Druck stehenden Gase werden in einem J Abzugskanal gekühlt und über diesen Abzugskanal in eine Zone abgeführt, zu der das Personal während des Betriebes keinen Zugang hat.

Vie im unteren Teil der Fig. 2 gezeigt, kann der äussere Rohrstutzen 9 an seinem äusseren Ende mit einem Anschlussflansch 13 versehen sein, der mit dem Rohrstutzen aus einem Stück gegossen ist. Der Anschlussflansch ist mit Bohrungen 14 für die Durchführung von Befestigungsschrauben versehen. Statt sich lose in die Oeffnung 10 der Vand 11 einzupassen, kann der Rohrstutzen 9 mit der Vand 11 verschraubt oder direkt an einen Ableitungskanal angeschlossen werden.

Fig.6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform mit Anschlussflansch 13 und Rohrstutzen 9 als Support für die Kapselung 1. Rohrstutzen 9 wird mittelst Flansch 13 an einen rohrförmigen Fuss 15 befestigt, der gleichzeitig als Support für die Kapselung 1 und als Kanal für die Ableitung von unter Druck stehenden hei ssen Gasen dient, die bei einem allfälligen Bruch der Sicherheitsmembrane 5 von hier aus abgeführt werden können. Vie Fig. 6 zeigt, sind Versteifungsrippen 16 vorgesehen, um die ganze Einrichtung mechanisch zu verstärken. Die Versteifungsrippen 16 sind mit der Kapselung 1 und dem Rohrstutzen 9 aus einem Stück gegossen.

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Obwohl in den vorhergehenden Ausführungen die vorliegende Erfindung speziell in ihrer Anwendung für ein elektrisches Schaltgerät beschrieben worden ist, eignet sie sich ebenfalls für andere elektrische Apparate, so beispielsweise für Hochspannungs-Messwandler oder Hochspannungs-Kondensa— toren, die in einem Isoliergas untergebracht sind. Im allgemeinen ist die vorliegende Erfindung für jede Kapselung anwendbar, die ein unter Druck stehendes gasförmiges oder flüssiges Medium enthält und wo ein unkontrolliertes Bersten der Kapselung infolge eines allfälligen internen Ueberdruckes vermieden werden soll.

Im übrigen" versteht es sich von selbst, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als rein indikative und keinesfalls einschränkende Beispiele zu sehen sind. Es sind zahlreiche Modifikationen möglich, ohne dass der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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Claims

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Patentansprüche

/Kapselung aus Giessharz für elektrische Apparate, die ein unter Druck stehendes, bei allfälligen Ueberdrük— ken ursächlich wirkendes Isoliergas enthält, wobei die genannte Kapselung in ihrer Vandung eine flache Sicherheitsmembrane enthält, die bei einem unterhalb des Zerreissdruckes der Kapselung liegenden Druckwert auseinanderbricht, -wobei diese Kapselung im -weiteren mit einem äusseren Rohrstutzen oder Bördelflansch ausgerüstet ist, der mit der Kapselungswand rund um die genannte flache Sicherheitsmembrane aus einem Stück gegossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die flache Sicherheitsmembrane 5 auf an sich bekannte Weise in die ¥and 6 der Kapselung 1 integriert und auf an sich bekannte Yeise über eine als geschlossene Schleife ausgebildete und als Brucheinriss stelle dienende Rille 8 mit der genannten Wand 6 verbunden ist, dass ferner die Rille 8 nur auf der Aussenseite der flachen Sicherheitsmembrane 5 eingegossen ist, dass im weiteren diese Sicherheitsmembrane weniger dick ist al der übrige Teil der Wand 6 und dass ferner die Aussenseite der flachen Sicherheitsmembrane 5 weitere, als Brucheinrissstellen dienende Rillen 7 aufweist, die gleichmässig vom Zentrum der flachen Sicherheitsmembrane 5 aus zu der als geschlossene Schleife ausgebildeten Rille 8 verlaufen.
2. Kapselung gemäss Anspruch 1, in der der äussere Rohrstutzen an seinem äusseren Ende mit einem Anschlussflansch versehen ist, der mit dem Rohrstutzen aus einem Stück gegossen ist, wobei der Rohrstutzen über den Anschlussflansch mit einem Rohrstück verbunden ist, das im Fall eines Bruches der flachen Sicherheitsmembrane als

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ORIGINAL INSPECTED

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Abzugkanal zum Vegfiihren der unter Druck stehenden heissen Gase dient, dadurch gekennzeichnet, dass Rohrstutzen 9 und Bohrstück 15 auch als Support für die Kapselung 1 dienen.
3. Kapselung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Versteifungsrippen 16 zusammen mit Kapselung 1 und Rohrstutzen 9 aus einem Stück gegossen sind.

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