DE4230287A1 - Kessel für elektrische Bauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kessel für in einem Isoliermedium betriebene elektrische Bauteile, dessen Wandung mit einem umlaufenden Flansch versehen ist, auf dem ein Deckel durch Verbindungsschrauben befestig­ bar ist. Derartige Kessel sind bekannt. Sie dienen beispielsweise in der Röntgentechnik zur Aufnahme eines Hochspannungserzeugers - oder Teilen davon. Die Verbindung zwischen Deckel und Kessel muß dabei so dicht sein, daß das Isoliermedium nicht austreten kann, wobei sich besonders hohe Anforderungen ergeben, wenn sich der Deckel nicht immer auf der Oberseite des Kessels befindet. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Kessel sich auf einem bei einer Röntgenunter­ suchung rotierenden Gestell eines Computertomographen befindet, oder bei mobilen Geräten.

Um die Dichtigkeit des Kessels sicherzustellen, muß die Pressung zwi­ schen dem Deckel und dem Flansch auch an den kritischen Stellen - zwischen den Verbindungsschrauben - genügend groß sein. Dies setzt voraus, daß der Flanschbereich des Kessels genügend steif ist. Um die notwendige Steifigkeit zu erreichen ist es bekannt, im Flanschbereich Profilstahl aufzuschweißen, wobei der Profilstahl mit Bohrungen für die Durchführung der Verbindungsschrauben, mit Gewindebohrungen für die Verbindungsschrauben oder mit Schweißbolzen versehen sein kann. Die beiden letztgenannten Möglichkeiten sind zwar teurer in der Herstellung, gestatten aber das maschinelle Verschrauben, bei dem nur der Schrau­ benkopf oder die Schraubenmutter betätigt werden, während die Gegen­ seite ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen feststeht.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kessel der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er mit geringem Aufwand herstell­ bar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wandung so geformt ist, daß sich der zur Wand senkrechte Flansch sowie ein zum Flansch ungefähr senkrechtes, in Richtung auf den Boden des Kessels verlaufendes Seitenteil ergibt und daß die Muttern oder die Köpfe der Verbindungsschrauben sich - gegen Verdrehen gesichert - in wenigstens einer Halteleiste in dem Zwischenraum zwischen dem Seitenteil und der Wandung befinden.

Bei der Erfindung wird das die Wandung bildende Blech durch Biegen oder Umkanten so geformt, daß sich der zur Wand senkrechte Flansch und das dazu senkrechte Seitenteil ergibt. Dieses Seitenteil versteift den Flansch gegenüber Kräften, die senkrecht zu dessen Oberfläche ein­ wirken. Deshalb ist es auch bei Verwendung von dünnem Blech nicht erforderlich, den Kessel im Flanschbereich z. B. durch Profilstahl zusätz­ lich zu versteifen. Die für den Kessel erforderlichen Bleche lassen sich leicht mit einem Stanzautomaten herstellen, wobei gleichzeitig im Flanschbereich die Öffnungen für die Verbindungsschrauben gestanzt werden können.

Dadurch, daß die Schraubenköpfe oder die Schraubenmuttern vorzugs­ weise durch Formschluß unverdrehbar in der bzw. den Halteleisten gehaltert sind, ist ein Verschrauben von der Deckelseite her möglich, ohne daß die Gegenseite der Verbindungsschraube (Kopf bzw. Mutter) gehalten werden muß. Deshalb ist auch der Einsatz von Schraubautoma­ ten möglich, wodurch die Herstellung noch weiter verbilligt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Halteleiste aus Kunststoff besteht und daß ihre Breite zumindest annähernd der Breite des Zwischenraums zwischen dem Seitenteil und der Kesselwandung entspricht. Eine Kunststoff-Halteleiste ist sehr billig in der Herstellung. Beim Festziehen der Schrauben wird auf den in der Halteleiste befindli­ chen Schraubenteil ein Moment ausgeübt, das zu einem Ausbrechen des Kunststoffs bzw. zu einer Verdrehung dieses Schraubenteils führen könnte. Dies wird aber dadurch verhindert, daß die Halteleiste zwischen der Wandung und dem Seitenteil quasi eingeklemmt wird, so daß das Seitenteil bzw. die Wandung die Kräfte aufnehmen kann, die über die Schraube auf die Halteleiste ausgeübt werden.

Der Seitenteil hat also hierbei eine Doppelfunktion: Er gewährleistet die erforderliche Steifigkeit des Flansches und er sichert - auch bei einem hohen auf die Schraube ausgeübten Drehmoment - den in der Haltelei­ ste befindlichen Teil der Schraube gegen Verdrehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Flach­ dichtung Metallscheiben eingebettet sind, die die Schäfte der Verbin­ dungsschrauben umschließen und dünner sind als die Flachdichtung in unbelastetem Zustand. - Die Verwendung von Flachdichtungen ist im Kesselbau an sich bekannt. Dabei ergibt sich der Nachteil, daß die Flachdichtungen (aus Gummi, Kork, Kunststoffen oder ähnlichem Material) Setzerscheinungen zeigen; diese äußern sich darin, daß die zunächst fest angezogenen Schrauben sich mit der Zeit lockern, weil die Flachdichtungen unter dem ausgeübten Druck seitlich auszuweichen beginnen. Diese Setzerscheinungen werden bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung durch die Metallscheiben verhindert. Wenn die Schraube angezogen wird, wird die Flachdichtung nur auf die Dicke der Scheibe zusammengedrückt. Die Schrauben können daher sofort mit einem hohen Drehmoment angezogen werden, ohne daß ein Nachziehen der Schrauben erforderlich ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kessel, bei dem die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil dieses Kessels,

Fig. 3 eine Halteleiste in der Draufsicht und

Fig. 4 eine geeignete Flachdichtung.

In Fig. 1 ist ein Kessel dargestellt, der aus einem nach oben offenen Behälter 1 besteht, der durch einen Deckel 2 abgeschlossen ist. Für den Behälter 1, der eine quaderförmige aber auch eine zylinderförmige Außenkontur haben kann, wird im folgenden ebenfalls die Bezeichnung Kessel verwendet. Mit 3 ist der Boden des Kessels bezeichnet, der dem Deckel 2 gegenüberliegt. In der Regel befindet sich der Boden 3 unten und der Deckel 2 oben, wie in Fig. 1 dargestellt. Doch kann der Kessel - zumindest zeitweise - auch eine andere Position einnehmen.

In dem Kessel befinden sich elektrische Bauteile, die in einem Isolierme­ dium - beispielsweise Transformatoröl - betrieben werden. Diese Bauteile sind ebensowenig dargestellt wie die am Kessel vorgesehenen An­ schlüsse, mit denen sie mit anderen Anlagekomponenten verbunden sind.

Fig. 2 zeigt einen zur Zeichenebene der Fig. 1 parallelen Querschnitt durch den oberen Teil des Kessels. Von dem Kessel (Behälter) ist lediglich ein Teil der Wandung, nämlich der obere Teil der rechten Seitenwand 1 dargestellt. Sie kann - bei Abmessungen des Kessels von 50×50×50 cm - aus 1 mm starkem Chromstahlblech bestehen. Man erkennt, daß die rechte Seitenwand rechtwinklig nach innen geführt ist - beispielsweise durch Biegen oder Umkanten, so daß sich ein Flansch 4 ergibt. An den Flansch 4 schließt sich ein rechtwinklig dazu in Richtung auf den Boden verlaufender Seitenteil 5 an, der ebenfalls durch Biegen oder Kanten des Wandblechs hergestellt sein kann. Die Flansche der vier Seitenwände sind dabei so geformt, daß sie stumpf aneinandersto­ ßen, wobei sie an den Stoßstellen durch eine Schweißung miteinander verbunden sind, so daß sich an der Oberseite des Kessels ein durch­ gehender ebener Flansch ergibt, der mit vorzugsweise beim Stanzen der Wandbleche hergestellten Bohrungen für die Aufnahme der Verbindungs­ schrauben versehen ist, im übrigen aber dicht ist.

In Fig. 2 ist eine der Verbindungsschrauben (z. B. M 5×16) dargestellt, die in regelmäßigen Abständen über den Flansch verteilt sind und zum Befestigen des Deckels 2 auch dem Kessel 1 dienen. Jeweils mehrere dieser Verbindungsschrauben sind in eine Halteleiste 9 aus Kunststoff eingegossen, die in Fig. 3 in der Draufsicht dargestellt ist. Die Breite dieser Halteleiste 9 entspricht dem Abstand zwischen den einander Oberflächen des Seitenteils 5 und der zugehörigen Seitenwand des Kessels 1, so daß die Halteleiste quasi zwischen dem Seitenteil und dem Kessel eingeklemmt wird.

Zwischen dem Kopf 6 der Verbindungsschrauben und dem Flansch befindet sich je eine Dichtungsscheibe, die den Schaft 7 der Verbin­ dungsschraube umschließt. Zweckmäßigerweise besteht diese Dichtungs­ scheibe aus einem inneren Teil 10b aus elastischem Material, beispiels­ weise Gummi oder Kunststoff, und einem äußeren Teil 10a, der den inneren Teil konzentrisch umschließt. Der äußere Teil 10a besteht aus Metall und hat eine geringere Dicke als der innere Teil im unbelasteten Zustand. Beim Festziehen der Verbindungsschraube wird daher der innere Teil 8b zusammengedrückt, bis der Schraubenkopf 6, der zweck­ mäßigerweise einige zehntel Millimeter aus der Halteleiste herausragt, den äußeren Ring 10a gegen den Flansch 4 preßt. Dadurch ergibt sich eine definierte Verformung des inneren Teils 8b, die ausreicht, um zu verhindern, daß das Isoliermedium den Schaft 7 der Verbindungs­ schraube erreichen kann.

Im übrigen wird der Kessel durch eine durchgehende Flachdichtung 11 zwischen dem Flansch 4 und dem Deckel 2 abgedichtet. Wie sich aus Fig. 4 ergibt, sind in die Flachdichtung 11 ringförmige Metallscheiben 12 aus Metall eingebettet, die eine geringere Dicke haben als die Flachdich­ tung in unbelastetem Zustand. Dadurch wird sichergestellt, daß die Flachdichtung beim Anziehen der Schrauben nur bis zur Dicke der Metallscheiben zusammengepreßt werden kann, wobei sich eine gute Dichtung ergibt. - Wären die Metallscheiben nicht vorhanden, würde die aus Gummi, Kunststoff o. dgl. bestehende Flachdichtung ebenfalls zusammengepreßt, so daß sich eine gute Dichtung ergibt. Infolge von Setzerscheinungen würde die Pressung sich jedoch schon nach wenigen Tagen verringern, so daß die Schrauben mehrfach nachgezogen werden müßten, um Undichtigkeiten zu verhindern.

Die Montage eines derartigen Kessels gestaltet sich folgendermaßen: Zunächst werden auf die Schäfte 7 sämtlicher Verbindungsschrauben in den Halteleisten 9 die Dichtungsscheiben 10a, 10b aufgesteckt. Danach werden die Halteleisten zwischen dem Seitenteil 5 und der Wand des Kessels 1 eingeschoben und dort auf geeignete Weise (z. B. mit einem Niet), mit Klebstoff oder durch Verformung des Seitenteils 5 fixiert. Danach ragen aus den Flanschen 4 die Schäfte 7 der Verbindungs­ schrauben. Darauf wird die Flachdichtung 11 auf den Flansch aufgelegt und zwar so, daß jeder Schaft 7 von einer Metallscheibe 12 umschlos­ sen wird. Danach wird der Deckel 2, der mit Bohrungen für die Schäfte 7 der Verbindungsschrauben versehen ist, aufgelegt, wonach er durch Festziehen von vorzugsweise unter Zwischenfügung von Sicherungsscheiben aufgebrachten Muttern 8 mit dem Kessel verbunden wird.

Beim Festziehen werden die Flachdichtung 11 bzw. der elastische innere Teil 10b der Dichtungsscheiben soweit zusammengepreßt, bis die Kraft vom Schraubenkopf 6 auf den Flansch über den äußeren Teil 10a des Dichtungsringes und vom Flansch 4 auf den Deckel 2 über die Metall­ scheiben 12 übertragen wird. Die Muttern können dann vorzugsweise mittels eines Schraubautomaten mit einem so hohen Moment angezogen werden, daß sie sich nicht mehr lockern können. Dabei wird auf den Sechskantschraubenkopf 6 ein so hohes Drehmoment ausgeübt, daß er sich unter Verformung der Halteleiste 9 mitdrehen könnte, wenn die Halteleiste nicht zwischen der Innenwand und dem Seitenteil 5 einge­ klemmt wäre, so daß diese Teile das Drehmoment aufnehmen können. Der Seitenteil 5 hat also eine zweifache Funktion. Er versteift den Flansch 4 gegen senkrecht darauf gerichtete Kräfte und er sichert die Verbindungsschraube in der Halteleiste 9 gegen Verdrehen.

Man könnte das Austreten des Isoliermediums entlang des Schaftes auch dadurch verhindern, daß man den Dichtungsring 10a, 10b zwischen dem Deckel 2 und der Mutter 8 einfügt. Dann würden beim Festziehen der Mutter 8 aber zusätzlich Scherkräfte auf den Ring ausgeübt werden, die ihn beschädigen könnten. - Es wäre auch möglich, anstatt des Kopfes 6 der Verbindungsschraube die Mutter 8 in die Halteleiste 9 einzubetten. Dabei würde aber die Montage des Deckels schwieriger, und das Eingießen der Muttern in die Kunststoffleisten wäre ebenfalls schwieriger, weil ihr Gewinde von Kunststoff freigehalten werden müßte.

Es ist auch möglich, einen nach außen gerichteten Flansch (mit einem nach unten gerichteten Seitenteil 5) vorzusehen. In diesem Fall könnten die Dichtungsringe 10a, 10b entfallen.

Weiterhin könnte in dem Kessel anstelle eines flüssigen ein gasförmiges Isoliermedium vorhanden sein. In diesem Fall wären die Anforderungen an die Dichtigkeit des Kessels noch höher. Dem könnte dadurch Rechnung getragen werden, daß die Abstände zwischen den Verbin­ dungsschrauben verringert und das Drehmoment beim Festziehen der Schrauben vergrößert wird.

Claims (6)

1. Kessel für in einem Isoliermedium betriebene elektrische Bauteile, dessen Wandung (1) mit einem umlaufenden Flansch (4) versehen ist, auf dem ein Deckel (2) durch Verbindungsschrauben (6 . . . 8) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (1) so geformt ist, daß sich der zur Wand senkrechte Flansch (4) sowie ein zum Flansch ungefähr senkrechtes in Richtung auf den Boden des Kessels verlaufendes Seiten­ teil (5) ergibt und daß die Muttern (8) oder die Köpfe (6) der Verbin­ dungsschrauben (6 . . . 8) sich - gegen Verdrehen gesichert - in wenigstens einer Halteleiste (9) in dem Zwischenraum zwischen dem Seitenteil (5) und der Wandung (1) befinden.

2. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteleiste (9) aus Kunststoff besteht und daß ihre Breite zumindest annähernd der Breite des Zwischenraums zwischen dem Seitenteil (5) und der Wandung (1) entspricht.

3. Kessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Köpfe (6) der Schrauben (6 . . . 8) einen eckigen Querschnitt haben und in die Halteleiste (9) aus Kunststoff eingegossen sind.

4. Kessel nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer Flachdich­ tung zwischen dem Flansch und dem Deckel, dadurch gekennzeichnet, daß in der Flachdichtung (11) Metallschei­ ben (12) eingebettet sind, die die Schäfte der Verbindungsschrauben umschließen und dünner sind als die Flachdichtung in unbelastetem Zustand.

5. Kessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) nach innen gerichtet ist und daß sich auf dem Schaft (7) der Verbindungsschrauben zwischen der Halteleiste (9) und dem Flansch (4) Dichtungsscheiben (10a, 10b) befinden.

6. Kessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheiben einen inneren Teil (10b) aus elastischem Material und einen den inneren Teil umschlie­ ßenden äußeren Teil (10a) aus Metall aufweisen und daß der äußere Teil (10a) dünner ist als der innere Teil (10b) in unbelastetem Zustand.