DE69505771T2 - Gasdichte Verbindung zwischen benachbarten, kreisformigen Öffnungen von Niederdruckgasbehältern - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur gasdichten Verbindung der aneinandergrenzenden kreisrunden Öffnungen von Gehäusen, die ein unter niedrigem Druck stehendes Gas enthalten. Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung eignet sich insbesondere für kreisrunde Öffnungen mit einem ausreichenden Durchmesser zur Durchführung von mechanischen Elementen oder Vorrichtungen, die sämtliche miteinander verbundenen Gehäuse betreffen.
• Es kommt verhältnismäßig häufig vor, daß zwei oder mehr Gasgehäuse miteinander verbunden werden müssen, und zwar nicht in erster Linie bzw. nicht ausschließlich, um einen Gasstrom zwischen diesen Gehäusen zu ermöglichen, sondern vor allem, um Schaltgeräte und mechanische Elemente zwischen ihnen anordnen zu können, die aufgrund ihrer Abmessungen und ihrer Anwendung innerhalb beider Gehäuse plaziert oder frei zwischen ihnen beweglich sein müssen, ohne daß dabei die Gasdichtheit der genannten Gehäuse beeinträchtigt werden darf.
• Ein typischer Fall, in dem das genannte Problem auftritt, sind Sammelschienenzellen von gasisolierten Mittelspannungsschaltanlagen. In solchen Anlagen werden nämlich für die Stromzufuhr verhältnismäßig (beispielsweise bis zu 10 m) lange Schienen verwendet, um gleichzeitig mehrere Mittelspannungsschaltanlagen einspeisen zu können, die gleiche oder ähnliche Funktionen aufweisen und durch die die genannten Schienen hindurchgeführt werden. Bei den heute immer stärker verbreiteten gasisolierten Schaltanlagen stellt sich daher das Problem der Ausführung eines Gehäuses, das bei gasdichter Auslegung sowohl die Einspeisesammelschienen als auch die Schaltgeräte für die Last- und Steuerkreise der einzelnen Schaltanlagen aufnehmen kann. Ein Gehäuse, dessen Abmessungen eine vollständige Aufnahme der Sammel schienen erlauben, wirft jedoch eine Reihe von Transport-, Installations- und Wartungsproblemen auf, so daß es praktisch nie eingesetzt wird.
• Es ist nämlich weitaus praktischer und zeitsparender, fabrikfertige Einzelgehäuse mit modularen Abmessungen für jede Schaltanlage zu verwenden, die in der gewünschten Anzahl und Typenausführung nebeneinander aufgestellt werden. Es ist allerdings klar, daß die genannten Gehäuse in diesem Fall je zwei einander gegenüberliegende, seitliche Öffnungen mit ausreichend großen Abmessungen aufweisen müssen, um die Durchführung der Einspeisesammelschienen zu ermöglichen, und diese Öffnungen müssen darüber hinaus gasdichte Verbindungsmittel umfassen, um die erforderliche Gasdichtigkeit des auf die beschriebene Weise gebildeten Mehrfachgehäuses zu erzielen.
• Nach dem bekannten Stand der Technik, wie er beispielsweise in der Druckschrift DE-U-89 04 074 beschrieben ist, werden diese Verbindungsanordnungen durch Einsetzen geeigneter Dichtungselemente zwischen zwei benachbarte Gehäuse und deren anschließendes Festklemmen mit Hilfe einer Bundverschraubung ausgeführt. Da das Blech der Gehäuse verhältnismäßig dünn ist, muß dabei eine eher große Anzahl von Schrauben verwendet werden, um einen konstanten Klemmdruck auf die Dichtungselemente und damit eine gute Dichtigkeit über den gesamten Umfang der Verbindungsanordnung zu gewährleisten. Diese Lösung hat sich allerdings nicht als praktisch und komfortabel genug erwiesen. Es darf nämlich nicht außer acht gelassen werden, daß die einzelnen Gehäuse mit den darin enthaltenen Schaltanlagen eher begrenzte Abmessungen aufweisen und darüber hinaus aus Sicherheitsgründen an Stellen sowie in Einbaulagen installiert sind, die keinen leichten Zugang innerhalb des Schaltraums erlauben. Der Vorgang zum Verschluß der oben genannten Verbindungen ist daher eher langwierig und umständlich.
• Dieser Nachteil hat zunächst einen beträchtlichen Zeitaufwand bei der Erstinstallation der Schaltanlagen zur Folge, wirkt sich aber besonders bei der späteren Wartung dieser Schaltanlagen aus. Muß nämlich eine der Schaltanlagen aufgrund einer Störung später ausgetauscht werden, ist es besonders wichtig, daß ihr Aus- und Einbau - der selbstverständlich erst nach Spannungsfreischaltung und Ausbau der Sammelschienen möglich ist - verhältnismäßig schnell erfolgen kann, um grundsätzlich unerwünschte und kostenträchtige Stromunterbrechungen im Leitungsnetz möglichst kurz zu halten.
• Ein weiterer bekannter Nachteil dieser Dichtungselemente liegt darin, daß die Verbindung der einzelnen Module nur in bestimmten und festen Winkellagen erfolgen kann, in denen die, in den gegenüberliegenden Wänden zweier aneinandergrenzender Module ausgebildeten Bohrungen zur Durchführung der Befestigungsschrauben miteinander fluchten. Winkelverschiebungen um ein unbestimmtes Maß zwischen den benachbarten Modulen sind daher nicht möglich, obwohl sie häufig nützlich wären, um den Zusammenbau der Module zu vereinfachen bzw. zu beschleunigen oder um einen leichteren Zugang zu den im Innern der Schaltanlage angeordneten Antriebsorganen zu ermöglichen.
• Ein letzter Nachteil der zuvor beschriebenen Dichtungselemente mit Bundverschraubung ergibt sich daraus, daß die verschiedenen Bohrungen zur Durchführung der Schrauben selbst potentielle spätere Leckstellen für die in den Schaltanlagen enthaltenden Gase darstellen können.
• Es ist daher außerordentlich wichtig, über Anordnungen zur Verbindung aneinandergereihter gasdichter Gehäuse zu verfügen, die schnell, mit Hilfe eines einfachen Werkzeugs sowie in einer für den Bediener bequemen Stellung ein- und ausgebaut werden können und gleichzeitig die Möglichkeit bieten, die relative Winkellage der über die Verbindungsanordnung gekoppelten Gehäuse frei einstellen zu können, ohne daß die Wände dieser Gehäuse Bohrungen aufweisen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsanordnung dieser Art zu schaffen, die nach Positionierung der einzelnen Gehäuse, unabhängig von der relativen Lage der miteinander verbundenen Gehäuse sehr leicht ein- und ausgebaut werden kann und bei Betriebsdruck der in den Schaltanlagen enthaltenen Gase (in der Regel Schwefelhexafluorid SF&sub6;), unabhängig von den Abmessungen der Öffnung, an der die Dichtmittel angebracht werden, eine ausgezeichnete Gasdichtigkeit gewährleistet, um so die oben beschriebenen Nachteile zu beheben.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung zur gasdichten Verbindung der aneinandergrenzenden kreisrunden Öffnungen von zwei Niederdruckgasgehäusen gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein, zwischen die Außenseiten der Wände der genannten Gehäuse in geringem Abstand zum Rand der genannten Öffnungen eingesetztes, ringförmiges gasdichtes Dichtungselement, einen biegesteifen Ring, der dazu ausgelegt ist, mit einem seiner Umfangsabschnitte in Anschlag gegen die Innenseite der, eine der genannten Öffnungen begrenzenden Wand geführt zu werden, und mit einem gegenüberliegenden Umfangsabschnitt zur Feststellung aus der anderen der genannten Öffnungen hervorsteht, einen offenen elastischen Ring, der mit dem am biegesteifen Ring ausgebildeten, genannten Umfangsabschnitt zur Feststellung verbunden werden kann, um sich zwischen diesen Abschnitt und die Innenseite der die andere der genannten Öffnungen begrenzenden Wand zu schmiegen, und Spannmittel zum steigenden Festziehen des genannten elastischen Rings bis zum Erreichen eines geeigneten Klemmdrucks für das genannte ringförmige Dichtungselement umfaßt.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung ist eine vorzugsweise Ausgestaltung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen
• - Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der verschiedenen Bestandteile der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung;
• - Fig. 2 eine Seitenansicht der gleichen, an zwei einander gegenüberliegenden Wänden zweier aneinandergrenzender Gasgehäuse montierten Verbindungsanordnung in der Verschlußstellung;
• - Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht einer im Kreis aus Fig. 2 enthaltenen Einzelheit;
• - Fig. 4 eine zu Fig. 3 analoge, noch stärker vergrößerte Ansicht mit Darstellung der Bestandteile vor dem Einklemmen des Dichtungselements.
• Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltung der Erfindung sind die Wände der beiden aneinandergrenzenden Gehäuse der beiden gasisolierten Schaltanlagen mit den Bezugszeichen 1 und 2 versehen. Um die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung anbringen zu können, müssen daher zunächst die kreisrunden Öffnungen in diese Wände eingebracht werden, wobei zu berücksichtigen ist, daß der Durchmesser d&sub1; der in Wand 1 eingebrachten Öffnung geringfügig kleiner sein muß als der Durchmesser d&sub2; der in Wand 2 eingebrachten Öffnung.
• Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung besteht aus einer Reihe von unabhängigen Einzelteilen, die in der Explosionsdarstellung in Fig. 1 klar erkennbar sind und im einzelnen ein ringförmiges Dichtungselement 3, dessen Innendurchmesser größer ist als der oben definierte Durchmesser d&sub2;, ein Ringband 4 zur Abdeckung des Dichtungselements 3, dessen Außendurchmesser größer ist als das genannte Dichtungselement, einen biegesteifen Ring 5 mit einem zylindrischen Mittelteil 5a, dessen Durchmesser genauso groß wie oder geringfügig kleiner als der Durchmesser d&sub2; ist, der daher ohne oder mit sehr geringem Spiel in die in der Wand 2 ausgebildete Öffnung eingesetzt werden kann und dabei zwischen den einander gegenüberliegenden Umfangsabschnitten 5b und 5c angeordnet ist, deren Außendurchmesser größer als d&sub2; bzw. kleiner als d&sub1; sind, und schließlich einen offenen elastischen Ring 6 umfassen, der mit einem, vorzugsweise schraubbaren Spannmittel 7 versehen ist, um den Durchmesser nach Wunsch verstellen zu können.
• Der biegesteife Ring 5 umfaßt einen zylindrischen Mittelabschnitt 5a, dessen Höhe in Abhängigkeit vom gewünschten Verformungsgrad des Dichtungselements 3 in der Verschlußstellung der Verbindungsanordnung bemessen ist. In dieser in Fig. 3 gezeigten Stellung ist der Abschnitt 5a des Rings 5 in Anschlag gegen die Außenseite der Wand 1 geführt und bestimmt so den Abstand zwischen den beiden Wänden 1 und 2 und somit auch den für das Dichtungselement 3 verfügbaren Raum. Der Umfangsabschnitt 5b ist zur Bildung eines gegen die Innenseite der Wand 2 geführten Anschlags als abgewinkelter Versteifungskragen ausgeführt und bestimmt so die Einbaulage des Rings 5. Der gegenüberliegende Umfangsabschnitt 5c schließlich bildet einen Feststellsitz für den elastischen Ring 6 und ist als konkave Ringnut ausgebildet. Der biegesteife Ring 5 kann einstückig ausgeführt sein oder mehrere Teile umfassen, die zur Bildung einer durchgehenden oder auch teilweise unterbrochenen Einheit miteinander verbunden werden können, sofern bei dieser unterbrochenen Ausführung eine gleichmäßige Verteilung der auf die Wand 2 einerseits und den elastischen Ring 6 andererseits wirkenden Kräfte gewährleistet bleibt.
• Der elastische Ring 6 besteht vorzugsweise aus einem durchgängigen Rohr mit kreisrundem Querschnitt, wobei jedoch selbstverständlich auch Rohre mit anderen Querschnittsformen gewählt werden können, so daß die Form des im Abschnitt 5c des biegesteifen Rings 5 ausgebildeten Sitzes für den Ring 6 nach Bedarf variieren kann. Schließlich kann der elastische Ring 6 auch eine unterbrochene Form mit mehreren, beispielsweise kugelförmigen, zylindrischen oder in irgendeiner anderen Weise geformten Abschnitten aufweisen, die kettenartig miteinander verbunden sind.
• Die beiden oben beschriebenen Ringe 5 und 6 können aus einem metallischen Werkstoff oder aus Kunststoff hergestellt sein. Die Wahl des Materials hängt dabei von den gewünschten mechanischen Eigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit ab. Im Bereich elektrotechnischer Anwendungen empfiehlt sich vorzugsweise die Verwendung eines ferromagnetischen metallischen Werkstoffs wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
• Das Anbringen und Festklemmen der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung ist besonders einfach. Zunächst müssen der Ring 4 und das Dichtungselement 3 zwischen den Wänden 1 und 2 positioniert werden. Da diese Teile leicht verformbar sind, bereitet das Einsetzen keine besonderen Schwierigkeiten, selbst wenn sie einen größeren Durchmesser aufweisen als die Öffnungen, zwischen denen sie plaziert werden. Anschließend muß der biegesteife überkragende Ring 5 von der Seite der Wand 2 her eingesetzt werden, da sein Abschnitt 5c einen kleineren Durchmesser als beide Öffnungen, selbst als Öffnung 1, aufweist. Dabei empfiehlt es sich, den Ring 5 so weit einzuschieben, bis sein Abschnitt 5b in Anschlag gegen Wand 2 gelangt, so daß sein Mittelabschnitt 5a das Dichtungselement 3 und den Ring 4 in einer bestimmten Lage hält, ohne daß dabei Mittel zur provisorischen Fixierung dieser Teile verwendet werden müßten, selbst bei senkrechten stehenden Wänden 1 und 2 nicht. Die Zentrierung des Dichtungselements 3 und des Rings 4 in bezug auf die Öffnungen der Wände 1 und 2 hat nämlich keine besondere Bedeutung im Hinblick auf die Gasdichtigkeit.
• Der elastische Ring 6 wird auf dem, in den Innenraum des durch die Wand 1 begrenzten Gehäuses hineinragenden Feststellabschnitt 5c des Rings 5 fixiert, nachdem zuvor die Spannmittel 7 gelöst wurden. In dieser Lage liegt der Ring 6 noch nicht auf dem Boden seines Sitzes im Abschnitt 5c des Rings auf, sondern stützt sich an dessen äußerem Rand sowie auf der gegenüberliegenden Seite an der Innenseite der Wand 1 ab (siehe Fig. 4). Durch Festziehen der Spannmittel 7, die zur Beschleunigung des Spannvorgangs beispielsweise aus einer Schraube mit Rechts-Links-Doppelgewinde bestehen, verringert sich der Durchmesser des Rings 6 stetig, bis sich dieser nach und nach an seinen Sitz anschmiegt. Während dieses Spannvorgangs wird der gesamte Ring 5 in Richtung des Pfeils F (Fig. 4) beaufschlagt, während gleichzeitig das Dichtungselement 3 in geeigneter Weise zwischen den Wänden 1 und 2 zusammengedrückt wird. Am Ende des Spannvorgangs (Fig. 3) gelangt der Abschnitt 5a des Rings 5 in Anschlag gegen die Außenseite der Wand 1 und definiert so die Verschlußstellung der Verbindungsanordnung. In dieser Stellung ist der Abdeckring 4, dessen Höhe der Differenz aus der Höhe des zylindrischen Mittelteils 5a des Rings 5 und der Dicke der Wand 2 entspricht, zwischen den Außenseiten der Wände 1 und 2 eingeklemmt und bildet dabei mit diesen Wänden 1 und 2 sowie mit dem Ring 5 einen geschlossenen Aufnahmeraum für das Dichtungselement 3.
• Der Ausbau des Dichtungselements, das keinerlei geklebte oder durch andere Mittel unlösbar miteinander oder mit den Wänden des Gehäuses verbundene Bereiche aufweist, kann problemlos mit Hilfe eines einfachen Werkzeugs, wie beispielsweise eines Schraubendrehers erfolgen, indem in umgekehrter Reihenfolge wie beim oben beschriebenen Einbau vorgegangen und so die Aufgabe der Erfindung vollständig erfüllt wird.
• Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung wurde in einer vorzugsweisen Ausgestaltung beschrieben, wobei jedoch klar ist, daß es auch zahlreiche andere Lösungen gibt, die einem Fachmann auf diesem Gebiet zur Verfügung stehen. Die Umfangsabschnitte des Rings 5 bzw. des Spannrings 6 können anders geformt sein, wobei beide Teile aus mehreren einstückigen oder miteinander verbundenen Abschnitten bestehen können.

Claims (9)

1. Anordnung zur gasdichten Verbindung der aneinandergrenzenden kreisrunden Öffnungen von zwei Niederdruckgasgehäusen, dadurch gekennzeichnet ist, daß sie

- ein, zwischen die Außenseiten der Wände (1, 2) der genannten Gehäuse in geringem Abstand zum Rand der genannten Öffnungen eingesetztes, ringförmiges gasdichtes Dichtungselement (3),

- einen biegesteifen Ring (5), der dazu ausgelegt ist, mit einem seiner Umfangsabschnitte (5b) in Anschlag gegen die Innenseite der, eine der genannten Öffnungen begrenzenden Wand (2) geführt zu werden, und mit einem gegenüberliegenden Umfangsabschnitt zur Feststellung (5c) aus der anderen der genannten Öffnungen hervorsteht,

- einen offenen elastischen Ring (6), der mit dem am biegesteifen Ring (5) ausgebildeten, genannten Umfangsabschnitt zur Feststellung (5c) verbunden werden kann, derart daß er sich zwischen diesen Abschnitt und die Innenseite der die andere der genannten Öffnungen begrenzenden Wand (1) schmiegt,

- und Spannmittel (7) zum steigenden Spannen des genannten elastischen Rings (6) bis zum Erreichen des geeigneten Klemmdrucks für das genannte ringförmige Dichtungselement (3) umfaßt.

2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte biegesteife Ring (5)

- einen zylindrischen Mittelabschnitt (5a) mit einem Durchmesser, der an den Durchmesser (d) der genannten Öffnung angelegt werden kann,

- einen als abgewinkelten Versteifungskragen ausgebildeten Umfangsabschnitt (5b), dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser (d) der Öffnungen, sowie

- einen als Feststellversteifung ausgebildeten gegenüberliegenden Umfangsabschnitt (5c), dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser (d) der Öffnungen umfaßt.

3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste der genannten Öffnungen einen Durchmesser (d&sub1;) aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser (d&sub2;) der zweiten der genannten Öffnungen, wobei der genannte biegesteife Ring (5)

- einen zylindrischen Mittelabschnitt (5a), dessen Durchmesser auf den Durchmesser (d&sub2;) der genannten zweiten Öffnung aufgelegt werden kann und der dazu ausgelegt ist, in Anschlag gegen die Außenseite der die genannte erste Öffnung begrenzenden Wand geführt zu werden,

- einen als abgewinkelten Versteifungskragen ausgebildeten Umfangsabschnitt (5b), dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser (d&sub2;) der genannten zweiten Öffnung, sowie

- einen als Feststellversteifung ausgebildeten gegenüberliegenden Umfangsabschnitt (5c) umfaßt, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser (d&sub1;) der genannten ersten Öffnung.

4. Verbindungsanordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie darüber hinaus ein Ringband (4) zur Abdeckung des genannten gasdichten Dichtungselements (3) umfaßt, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser dieses Dichtungselements (3).

5. Verbindungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des genannten Ringbands (4) den gleichen oder einen geringeren Wert aufweist als die Differenz zwischen der Höhe des zylindrischen Mittelabschnitts (5a) des biegesteifen Rings (5) und der Dicke der Wand (2), an die der genannte Abschnitt angelegt ist.

6. Verbindungsanordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Feststellabschnitt (5c) des biegesteifen Rings (5) als konkave Ringnut ausgebildet ist.

7. Verbindungsanordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte offene elastische Ring (6) aus einem durchgängigen Rohr besteht.

8. Verbindungsanordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte offene elastische Ring (6) aus mehreren kettenartig miteinander verbundenen Elementen besteht.

9. Verbindungsanordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Spannmittel aus einer Schraube mit Rechts-Links-Doppelgewinde bestehen.