DE972467C

DE972467C - Druckfest gekapselter Trocken-Transformator fuer explosions- und schlagwettergefaehrdete Betriebe

Info

Publication number: DE972467C
Application number: DEL5957A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Koechling
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1950-10-06
Filing date: 1950-10-06
Publication date: 1959-07-30

Description

Druckfest gekapselter Trocken-Transformator für explosions- und schlagwettergefährdete Betriebe Die Erfindung betrifft einen Trocken-Transformator, welcher zur Aufstellung in explosionsgefährdeten Räumen, wie z. B. in Bergwerken, bestimmt ist. Derartige Transformatoren werden bekanntlich mit Rücksicht auf die Druckfestigkeit mit rohrförmigen Gehäusen ausgeführt, in denen der aktive Teil des Transformators liegend, mit den Kernschenkeln parallel zur Rohrachse des Gehäuses, eingebaut ist.
Die Wärmeabfuhr bereitet bei diesen Transformatoren erhebliche Schwierigkeiten, zumal die äußeren Abmessungen des Gehäuses durch die Maße der Türen der Förderkörbe und durch die Stollenabmessungen vorgegeben sind. Teilweise ging man daher dazu über, an den Längswandungen des Gehäuses Wärmeaustauscher vorzusehen und diesen die erwärmte Innenluft im Kreislauf durch einen elektromotorisch betriebenen Lüfter zuzuführen. Die kühlende Außenluft wird dabei über einen weiteren Lüfter den Wärmeaustauschern zugeführt. Durch die Erfindung wird demgegenüber das Problem der Wärmeabfuhr auf wesentlich einfachere Weise zufriedenstellend gelöst. Sie besteht darin, daß bei einem druckfest gekapselten Trocken-Transformator für explosions- und schlagwettergefährdete Betriebe mit liegendem, mit Wärmeaustauschern versehenem, rohrförmigem Gehäuse die äußeren Wärmeaustauscher als Kühlrippen ringförmig in Ebenen senkrecht, die inneren Wärmeaustauscher dagegen als Längsrippen parallel zur Drehachse des Gehäuses verlaufen und die Kernschenkel quer und die Joche längs mit Wärmeschluß horizontal im Gehäuse angeordnet sind.
Gemäß den Unteransprüchen, die nur in Zusammenhang mit dem Gegenstand des Hauptanspruches zu werten sind und die teils bekannte, teils naheliegende Maßnahme beinhalten, wird in bezug auf die weitere Ausbildung des Gehäuses vorgeschlagen, die äußeren Rippen aus hochkant stehenden Blechstreifen herzustellen, die um das rohrförmige Gehäuse gewickelt sind. Die inneren, parallel zur Drehachse des Gehäuses verlaufenden Rippen bestehen ebenfalls aus hochkant stehenden Blechleisten. Es erweist sich ferner als zweckmäßig, an der höchsten Stelle des Gehäuses eine Längsrippe vorzusehen, die das Gehäuse sowie die Querrippen durchsetzt und über diese übersteht. Die überstehende Querrippe behindert an der höchsten Stelle des Gehäuses den äußeren Kühlluftstrom nicht und kann mit Transportösen versehen werden.
Um den oberen Gehäuseraum möglichst gut zur Wärmeabfuhr heranzuziehen, ist es vorteilhaft, die Höhe der inneren Längsrippen gegen die Gehäusemitte zu zu vergrößern, etwa in der Weise, daß die Verbindungslinie der Unterkanten der inneren Kühlrippen eine Gerade bildet. Mit dieser Maßnahme wird eine besonders gute Führung des inneren Kühlluftstromes erreicht.
Da bekanntlich die dielektrische Festigkeit von Gasen in Transformatoren um so größer ist, je größerem Druck das Gas unterworfen ist, ist es vorteilhaft, den Kessel mit Druckgas zu füllen. Ebenso erscheint es im Hinblick auf die Isolationsfestigkeit zweckmäßig, die Wicklungsisolation aus einem wärmebeständigen Kunstharz aufzubauen und in bekannter Weise je Schenkel zu einer Einheit zu verschweißen.
Bezüglich der weiteren Ausbildung wird vorgeschlagen, den insbesondere mit Druckgas zu füllenden Kessel an den Stirnseiten mit gasdicht angeschweißten Deckeln zu versehen, wobei die Schweißung an den Flanschaußenkanten vorgenommen sein kann.
Die Zeichnung zeigt schematisch unter Weglassung der für die Erklärung der Erfindung nicht notwendigen Teile den Aufbau und die Wirkungsweise der Wärmeaustauscher des erfindungsgemäßen Transformators, und zwar stellt Fig. i einen Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt dar.
Der Transformator i ist in den druckfesten Rundkessel 2 eingebaut, dessen Wandung innen und außen mit Kühlrippen 3 versehen ist. Die Anpassung des Dreiphasentransformators an den runden Raum ist dadurch erreicht, daß die drei Schenkel q. von ovaler Querschnittsform quer im Kessel und zwar in Längsrichtung hintereinanderliegend angeordnet sind, wobei die Joche 5 seitlich großflächig an der Kesselwandung anliegen. Die Preßvorrichtungen 16 für die Kernbleche sind ebenfalls bis an die Wandung herangeführt. Die Wicklungen 6 sind Scheibenwicklungen mit vertikal verlaufenden Kühlkanälen. Anschlußklemmen 7 und 8 des Transformators befinden sich in den auf die Deckel 9 und io aufgeschweißten Klemmenkästen ii und 12. Die Unterseite weist Kufen 13 auf, und an der Oberseite ist eine verstärkte Rippe i¢ mit Transportösen 15 vorhanden.
In Achsrichtung, also stirnseitig betrachtet (Fig.2) steigt die in den Kühlspalten der Wicklung erwärmte Luft senkrecht nach oben und gelangt im obersten Teil des Kessels zwischen die längsachsig angeordneten Kühlrippen 3. Mit der Gehäuseaußenwand, vor allem mit den von der Außenluft kräftig gekühlten Flanken des Kessels, kommt dieser Luftstrom überhaupt nicht in Berührung. Die erwärmte Luft wird zwischen den oberen Rippen intensiv gekühlt und, da sie nach rechts und links entlang der Kesselwand nicht ausweichen kann, durch die Rippen gezwungen, nach vorn und hinten zwischen den Kühlrippen, entlang dem oberen Kesselbereich den Stirnflächen 9, io des Kessels zuzuströmen. Im Bereich der Stirnwände des Kessels strömt nach erfolgter Abkühlung die Innenluft nach unten, und der Kühlkreislauf schließt sich.
Durch die horizontale Anordnung der Transformatorschenkel verlaufen die Joche 5 parallel zur Gehäuselängsachse und kommen somit genau an die Stellen zu liegen, die von der Außenluft die intensivste Kühlung erfahren. Die wärmeschlüssige Verbindung des Kerns mit dem Kessel sorgt dafür, daß die Kernwärme auf kürzestem Wege bei optimaler Kühlung durch die Außenluft dem Kern entzogen wird. Die im Flankenbereich erwärmte Innenluft gelangt, ebenfalls stirnseitig betrachtet, bis zu den ersten Rippen, wird durch diese am weiteren Aufwärtsströmen gehindert und strömt parallel zu den Kühlrippen den Stirnbereichen zu. Eine Vermischung dieser Wärmeströmung mit der zwischen den Wicklungen entstehenden kann somit nicht stattfinden. Der Wärmekreislauf im Transformatorinnern ist damit durch die längsachsigen Kühlrippen einwandfrei bestimmt und auf optimale Kühlung ausgerichtet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Druckfest gekapselter Trocken-Transformator für explosions- und schlagwettergefährdete Betriebe mit liegendem, mit Wärmeaustauschern versehenem rohrförmigem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Wärmeaustauscher als Kühlrippen ringförmig in Ebenen senkrecht, die inneren Wärmeaustauscher dagegen als Längsrippen parallel zur Drehachse des Gehäuses verlaufen und daß die Kernschenkel quer und die Joche längs mit Wärmeschluß horizontal im Gehäuse angeordnet sind. 2. Druckfest gekapselter Trocken-Transformator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Kühlrippen an der höchsten Stelle des Gehäuses von einer mit Transportösen versehenen, über die Querrippen hervorstehenden Längsrippe durchsetzt sind. 3. Druckfest gekapselter Trocken-Transformator nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Längsrippe verstärkt ist und sich nach innen fortsetzt. q.. Druckfest gekapselter Trocken-Transformator nach Anspruch z bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Querrippen aus hochkant um das rohrförmige Gehäuse herumgewickeltem, wärmeleitendem, bandförmigem Material bestehen. 5. Druckfest gekapselter Trocken-Transformator nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der inneren Längsrippen nach dem oberen, für die Wärmeabfuhr wirksamsten Gehäuseteil zu vergrößert ist. 6. Druckfest gekapselter Trocken-Transformator nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Jochen auch die Preßvorrichtungen an den Kesselwandungen wärmeleitend anliegen. 7. Druckfest gekapselter Trocken-Transformator nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel mit Druckgas gefüllt ist. B. Druckfest gekapselter Trocken-Transformator nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte in bekannter Weise aus elliptisch geformten Scheibenspulen aufgebaute, mittels eines aushärtbaren, wärmebeständigen Kunstharzes isolierte Wicklung jedes Schenkels zu einer Einheit verschweißt ist. g. Druckfest gekapselter Trocken-Transformator nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel durch an den Stirnseiten luftdicht angeschweißte und durch Klemmenkästen versteifte Deckel abgeschlossen ist. =o. Druckfest gekapselter Trocken-Transformator nach Anspruch i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißung an den Außenkanten der Flansche vorgenommen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 327 407, 383 291; österreichische Patentschrift Nr. 124I34; schweizerische Patentschriften Nr. 261736, 262 655; französische Patentschriften Nr. 878 507, 879 457; USA.-Patentschriften Nr. 1489 303, 1535 094; Elektrotechnische Zeitschrift, 1941, Heft 42/43 S. 865; Bulletin des schweizerischen elektrotechnischen Vereins 1931, Nr. =i, S. 245 bis 251; 1941, Nr.
2, S. 21 bis 27; 1949, Nr. 13, S. 409; Schweißen und Schneiden, 1951, Heft =o, S. 3o5. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 9og 121, gog i22.