EP2856477B1 - Kessel für flüssigkeitsgefüllte transformatoren oder drosseln - Google Patents
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- EP2856477B1 EP2856477B1 EP12725774.9A EP12725774A EP2856477B1 EP 2856477 B1 EP2856477 B1 EP 2856477B1 EP 12725774 A EP12725774 A EP 12725774A EP 2856477 B1 EP2856477 B1 EP 2856477B1
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- H01F27/33—Arrangements for noise damping
Definitions
- the present invention relates to a boiler for a liquid-cooled transformer or choke, as used in power supply networks.
- Electrical transformers or chokes as used in power grids, usually consist of a magnetic core with electrical windings, which are enclosed in a boiler, which is filled with oil for the purpose of cooling.
- the disadvantage here is that when operating the transformer or throttle, the magnetic core by magnetostriction and also acting on the individual conductors of the wind forces the surrounding oil to vibrate. These vibrations propagate in the cooling medium and stimulate the boiler wall to an unwanted sound radiation.
- the document EP 0 073 401 A1 describes a boiler for large power transformers.
- the KESSEL has an outer and inner boiler wall made of metal.
- a compressible intermediate layer is arranged over a large area for the purpose of reducing the sound radiation, which is supported on the boiler walls.
- an airborne sounding elastic transformer wall is proposed, which is formed by the fact that outside of the metallic wall, a polyurethane foam is sprayed or mounted in the form of plates.
- Granular materials for example steel particles or quartz sand, are added to the polyurethane foam to adjust the damping.
- the disadvantage here is that the sprayed plastic is exposed to the environment unprotected.
- sandwich plate systems are known with which the rigidity and strength of a metallic structure can be increased by spraying an uncured plastic material between two metal layers, which is suitable after curing. Shear forces between the metal layers transferred to.
- a structural laminate also referred to as a sandwich plate system (SPS) is, for example, in WO 2003/101728 . WO 01/32414 . WO 99/058 333 described.
- Advantageous embodiments of the invention are defined in the respective dependent claims.
- a steel-plastic-steel sandwich construction known per se is used for the production of a double-walled boiler.
- the arranged between the two boiler walls plastic is dimensioned in its properties so that on the one hand the line of structure-borne noise is inhibited from the interior of the boiler in the outer space. If, during operation, the active part, that is, the soft magnetic core and the electrical windings thereon, stimulate the insulating liquid to vibrate, these vibrations reach only weakened to the outer vessel wall. The noise emission of a transformer or a choke is thereby reduced.
- connection between plastic and metallic shell wall is designed so that shear forces can be transmitted between the inner and outer shell wall.
- the sandwich construction also assumes a supporting function. The consequence of this is that stiffeners are made smaller and take up less space. Despite the sound insulation, there is no increase in the external dimensions. Since the otherwise usually required inner stiffeners can be made smaller, also increases the usable clear boiler width. For internals is therefore more space available. Another advantage is that the boiler can be made lighter overall.
- a suitable plastic in a liquid (not yet cured) state by injection openings, which are provided on the inner and / or outer shell boiler sprayed.
- corresponding outlet openings are provided.
- the thus introduced between the walls of the double-walled boiler plastic acts in a cured state in an analogous manner as a box-carrier or an I-beam. It adheres to the inner surfaces of the walls so strongly that shearing forces can be transmitted and thus contributes to the mechanical stability of the boiler as a whole.
- the inner shell of the shell has a thickness which is smaller than the thickness of the outer shell of the shell.
- the body sound conduction can be very well inhibited if the distance between the inner surfaces of the inner and outer shell of the boiler is in a range of about 5 mm to 50 mm.
- Particularly preferred in a power transformer or a power choke is a thickness of the plastic or polymer material of about 30 mm.
- the waste heat generated during operation is dissipated to a large extent by the insulating liquid (eg transformer insulating liquid) in the outer space, the insulating property of the plastic between the transformations of the boiler is disadvantageous.
- the plastic or polymer material of the sandwich construction thermally conductive additives or similar acting filler are mixed. This may also be advantageous if embedded in the plastic between a layer Cooling line is housed, which is integrated into the cooling system of the transformer or the throttle.
- the boiler is characterized in that the inner shell of the shell is formed of substantially flush abutting metal plates, the metal plates being welded by welding to strips or other spacers, which in turn are welded to the inner surface of the outer shell of the shell.
- This embodiment is particularly preferred in the manufacture of power transformers. For smaller power it can also be advantageous if the inner boiler is made in one piece and is introduced as a kind of insert in the pot-shaped outer boiler.
- FIG. 1 shows a boiler 1 whose shell is constructed in the manner of a double-wall boiler.
- the two double walls 2, 5 are formed by an outer shell shell 2 and an inner shell shell 5, which are arranged at a distance 4 from each other. Between these two jackets 2, 5 is a circumferential gap 6, which is filled according to the invention with a plastic or polymer material 7.
- the outer shell shell 2 continues downwards tapering to a bottom part 3.
- the bottom part 3 rests on elastic supports 19 on a foundation.
- the electrical connections 23 (bushings) are arranged. Before the transformer / throttle is put into operation, a negative pressure is generated in the interior 9 in the usual way.
- To increase the mechanical stability of the boiler under vacuum ensure there are different stiffeners inside and outside of the boiler, of which in the FIG.
- stiffeners 16 For clarity, only externally arranged stiffeners 16 are shown.
- the stiffeners 16 run around the top and bottom of the boiler shell.
- the interior 9 of the boiler 1 is filled with an insulating liquid (transformer oil) 24.
- the insulating liquid 24 surrounds an arranged in the interior 9 active part 10.
- This active part is in a transformer and a choke of a soft magnetic core around which an electric winding is wound.
- the active part 10 is in the drawing of FIG. 1 for the sake of clarity not shown in detail.
- the magnetic core When operating a transformer or a throttle, the magnetic core is known to be excited by magnetostriction to vibrate. These vibrations propagate on the insulating liquid 24.
- the conductors of the electrical winding are excited in the case of operation to vibrations, which also affect the surrounding insulating liquid.
- the insulating liquid 24 sound waves are formed, which also impinge on the inner jacket 5.
- a plastic with a property is now provided in the intermediate space 6, which acts on the propagation of structure-borne noise to the outer shell 2 inhibiting. As a result, the vibration excitation of the outer shell 2 is lower and the noise emission is reduced.
- FIG. 2 shows the inner boiler shell 5 in a perspective view.
- the inner jacket 5 is formed in each case by opposing longitudinal and end sides. Each of these sides is composed of individual metal plates 18, which at joints show each other butt. They are flush with each other and each form a flat side surface or end face. As explained in more detail below, in the production of the boiler according to the invention, these metal plates 18 on strips 17 (see FIG. 4 ) welded to an inner surface 14 of the outer shell 2 of the boiler. On an end face an access hatch 26 can be seen in a assembled state of the boiler with a hatch cover 20 is closed ( FIG. 5 ). The delimitation of the interspace of FIG. 6 between the inner and outer boiler shells 2, 5 takes place by means of a terminating strip 20.
- FIG. 3 shows the detail "X" of the FIG. 1 in an enlarged sectional view.
- the outer shell wall 2 has a shell thickness 12 which is greater than the shell thickness 11 of the inner vessel wall 5.
- the adhesion of the plastic 7 to the inner surfaces 13 and 14 and its physical property is such that a shearing force between the two walls. 5 and 2 can be transmitted.
- the metal-plastic composite contributes to mechanical stability and it is possible that the stiffener 16, which prevents implosion of the boiler upon application of the vacuum, can be made smaller, and consequently takes up less space.
- FIG. 4 shows a section through the horizontal circumferential stiffening 16. You can see the attached to the strips 17 by means of a welded joint 25 metal plates 18. The strips 17 are in turn welded to the outer shell shell 2 as already said. The stiffener 16 is in turn stiffened with ribs 28.
- FIG. 5 shows a vertical section through a boiler end wall, viewed from the outside.
- the already mentioned area around an access hatch 27 can be seen, wherein the cavity formed by the double-wall structure 2, 5 is closed at the edge by a circumferential end strip 20.
- Also visible are externally arranged ribs 28 and stiffeners 16.
- FIG. 6 shows a vertical section through the boiler end wall, viewed from the inside. You can see the arranged on the outside of the boiler shell lower stiffening rib 16, and with a view of the metal plate 18th a arranged in the interior 9 stiffening ribs 28.
- the double-wall structure is made on the front wall to the bottom part 3 calls.
- the metal plate 18 ends where the taper begins in cross section to the bottom part 3.
- FIG. 7 shows a section through the boiler wall in the region of a pipe feedthrough 21, which is provided for the discharge of the insulating liquid.
- the intermediate space formed by the double-wall structure 2.5 is again closed by a closing strip 20.
- FIG. 8 shows a section of the boiler wall in the area of the connection of the cooling system.
- the connecting pipe 22 serves for connection to a heat exchanger, not shown. For marginal completion of the gap takes over here not a conclusion bar, but the connection pipe 22 itself.
- FIG. 9 shows in an enlarged view a preferred embodiment of the double-wall boiler.
- a filler 15 is added, which has a comparatively better thermal conductivity.
- an embodiment is shown which additionally or alternatively provides a cooling line 30 which is flowed through by the insulating liquid (eg transformer oil).
- the cooling line 30 abuts against the inner wall 13 of the inner boiler shell 5 and is secured by means not shown clips.
- reference numeral 29 is exemplified one of several injection port or air outlet openings 29 in the inner vessel 5, which are closed again after the introduction of the plastic 7 (eg welding).
- the outer vessel 2 is manufactured in a conventional manner. This usually happens through a welding construction.
- the strips 17 are arranged in a width of the metal plates 18 corresponding distance on the inner surface 14 with a fillet weld to the outer shell shell 2 welded.
- the metal plates 18 are successively placed on the strips 17 and also welded by means of a fillet weld. This creates an inner boiler shell 5 with congruent flat front and side surfaces.
- the plastic is then injected through injection openings 29, followed by curing and by adhesion a firm connection with the inner surfaces 13, 14. Finally, the injection openings and air outlet openings 29 are closed, for example, welded. The required for the penetration of the plastic number and arrangement of the injection openings / outlet openings 29 is dependent on the size of the metal plates 18 and the distance 4.
- the above embodiment shows an inner boiler shell without bottom part.
- the inner jacket has a bottom part and also the intermediate space is filled with plastic.
- the two coats are similar to a pot and a matching planter.
- the plastic formed in the gap does not have to be made of a fabric but can of course be made out be composed of different plastic layers and also plastic structural elements. It is also conceivable that the lid is designed as a double-wall structure.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kessel für einen flüssigkeitsgekühlten Transformator oder eine Drossel, wie sie in Energieversorgungsnetzen eingesetzt werden.
- Elektrische Transformatoren oder Drosseln, wie sie in Energieversorgungsnetzen eingesetzt werden, bestehen üblicherweise aus einem magnetischen Kern mit elektrischen Wicklungen, welche in einem Kessel, der zum Zwecke der Kühlung mit Öl gefüllt ist, eingeschlossen sind.
- Von Nachteil ist dabei, dass bei Betrieb des Transformators oder Drossel der magnetische Kern durch Magnetostriktion und auch die auf die einzelnen Leiter der Wicklungen wirkenden Kräfte das umgebende Öl in Schwingungen versetzen. Diese Schwingungen pflanzen sich im Kühlmedium fort und regen die Kesselwand zu einer unerwünschten Schallabstrahlung an.
- Um Betriebsgeräusche eines Transformators oder einer Drossel zu verringern, sind seit langem passiv wirkende Maßnahmen bekannt.
- Das Dokument
EP 0 073 401 A1 beschreibt einen Kessel für Transformatoren großer Leistung. Der KESSEL WEIST ein äußere und innere Kesselwand aus Metall auf. Im Zwischenraum zwischen den Kesselwänden ist zum Zweck der Verminderung der Schallabstrahlung großflächig eine kompressible Zwischenlage angeordnet, welche auf den Kesselwänden abgestützt ist. - Aus der
DE 23 09 564 ist beispielsweise bekannt, die Außenwand eines Transformatorkessels mit Platten aus biegeweichem Material abzudecken und den zwischen Kesselwand und Platte befindlichen Hohlraum mit einem schallschluckenden und/oder schalldämmenden Stoff auszufüllen. Zum Ausschäumen wird dabei Polyurethan-Schaum vorgeschlagen, der durch Injektionsöffnungen in einzelne paneelartige Zellen gespritzt wird. Jede Zelle wird durch zwei metallische Versteifungen und jeweils über eine elastische Dichtleiste verbundene Außenplatte begrenzt. Von Nachteil ist dabei, dass die metallischen Versteifungen und Platten die äußeren Abmessungen vergrößern, wodurch der Transport eines Leistungstransformators, der oftmals durch Tunnel führt, erschwert ist. Hinzu kommt, dass die geräuschdämmende Vorrichtung aus einer Vielzahl von Einzelteilen besteht, so dass deren Herstellung aufwändig ist. - In der
AT 23 77 31 - Aus der
GB 679 241 - Ferner sind beispielsweise bei der Konstruktion von Schiffen, oder Brückenfahrbahnen so genannte Sandwichplattensysteme bekannt, mit denen die Steifigkeit und die Festigkeit einer metallischen Struktur dadurch erhöht werden kann, indem zwischen zwei Metallschichten ein nicht ausgehärtetes Kunststoffmaterial gespritzt wird, welches nach dem Aushärten dazu geeignet ist, Scherkräfte zwischen den Metallschichten zu übertragen. Ein solches Strukturlaminat, auch als Sandwich-Plate-System (SPS) bezeichnet, ist beispielsweise in
WO 2003/101728 ,WO 01/32414 WO 99/058 333 - Die Geräuschdämmung von Transformatoren und Drosseln großer Leistung ist nach wie vor nicht zufriedenstellend gelöst. Alle passive wirkenden Lösungsansätze, die an der Außenseite Maßnahmen zur Schalldämmung anbringen, werden bei Maschinen großer Leistung durch die maximal zulässigen äußeren Abmessungen begrenzt, die durch den Transport, z.B. durch das Profil eines Straßen- oder Bahntunnels, vorgegeben sind.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Kessel für flüssigkeitsgefüllte Transformatoren oder Drosseln anzugeben, dessen Schallemission bei Betrieb möglichst gering ist, ohne die Außenabmessungen unzulässig zu vergrößern. Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kessel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen definiert.
- Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung wird eine an sich bekannte Stahl-Kunststoff-Stahl-Sandwichkonstruktion für die Herstellung eines Doppelwand-Kessels herangezogen.
- Der zwischen den beiden Kesselwänden angeordnete Kunststoff ist in seinen Eigenschaften so bemessen, dass einerseits die Leitung des Körperschalls aus dem Innenraum des Kessels in den Außenraum gehemmt ist. Wenn im Betriebsfall der Aktivteil, das heißt der weichmagnetischer Kern und die darauf befindliche elektrischen Wicklungen, die Isolierflüssigkeit zu Schwingungen anregen, gelangen diese Schwingungen nur abgeschwächt an die äußere Kesselwand. Die Geräuschemission eines Transformators oder einer Drossel ist dadurch geringer.
- Andererseits ist die Verbindung zwischen Kunststoff und metallischer Kesselwand so ausgebildet, dass Scherkräfte zwischen der inneren und äußeren Kesselwand übertragen werden können. Dadurch übernimmt die Sandwichkonstruktion auch eine tragende Funktion. Folge davon ist, dass Versteifungen kleiner ausgeführt werden und weniger Platz beanspruchen. Trotz der Schalldämmung kommt es nicht zu einer Vergrößerung der äußeren Abmessungen. Da auch die sonst üblicherweise erforderlichen inneren Versteifungen kleiner ausgeführt werden können, vergrößert sich auch die nutzbare lichte Kesselweite. Für Einbauten steht daher mehr Platz zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Kessel insgesamt leichtgewichtiger ausgeführt werden kann.
- Bei der Herstellung des Kessels wird hierfür ein geeigneter Kunststoff in einem flüssigen (noch nicht gehärteten) Zustand durch Injektionsöffnungen, die am inneren und/oder äußeren Kesselmantel vorgesehen sind, gespritzt. Für den Austritt der Luft sind entsprechende Austrittsöffnungen vorgesehen. Der auf diese Weise zwischen den Wänden des Doppelwand-Kessels eingebrachte Kunststoff wirkt in einem gehärteten Zustand in analoger Weise wie ein Kasten-Träger oder ein I-Träger. Er haftet an den Innenflächen der Wände so stark, dass Scherkräfte übertragen werden können und liefert somit einen Beitrag zur mechanischen Stabilität des Kessels insgesamt.
- Es kann von Vorteil sein, wenn der innere Kesselmantel eine Dicke aufweist, die kleiner ist als die Dicke des äußeren Kesselmantels.
- Hierbei hatte sich als günstig herausgestellt, wenn die Dicke des inneren Kesselmantels halb so groß wie die Dicke des äußeren Kesselmantels ausgeführt wird.
- Je nach Zusammensetzung und Beschaffenheit des polymeren Werkstoffs lässt sich die Körperschallleitung sehr gut hemmen, wenn der Abstand zwischen den Innenflächen des inneren und äußeren Kesselmantels in einem Bereich von etwa 5 mm bis 50 mm liegt. Besonders bevorzugt wird bei einem Leistungstransformator oder einer Leistung Drossel eine Dicke des Plastik oder Polymerwerkstoffs von etwa 30 mm.
- Obwohl bei einem Transformator oder einer Drossel die bei Betrieb anfallende Verlustwärme zu einem Großteil durch die Isolierflüssigkeit (z.B. Transformatorisolierflüssigkeit) in den Außenraum abgeführt wird, ist die Isolationseigenschaft des Kunststoffs zwischen den Wandlungen des Kessels von Nachteil. Um den entgegenzutreten, kann es günstig sein wenn dem Plastik oder Polymerwerkstoff der Sandwichkonstruktion wärmeleitende Zusätze oder ähnlich wirkende Füllstoff hinzu gemischt werden. Hierbei kann ferner von Vorteil sein, wenn in der zwischen Schicht eingebettet in Kunststoff eine Kühlleitung untergebracht ist, welche in das Kühlsystem des Transformators oder der Drossel eingebunden ist.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kessel dadurch gekennzeichnet, dass der innere Kesselmantel aus im Wesentlichen bündig aneinander stoßende Metallplatten gebildet ist, wobei die Metallplatten durch Schweißverbindung an Leisten oder andere Abstandshalter geschweißt sind, die ihrerseits an der Innenfläche des äußeren Kesselmantels geschweißt sind. Diese Ausführung ist insbesondere bei der Herstellung von Leistungstransformatoren zu bevorzugen. Bei kleineren Leistungen kann es auch von Vorteil sein, wenn der innere Kessel in einem Stück gefertigt ist und quasi als Einsatzteil in den topfförmigen äußeren Kessel eingebracht wird.
- Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf Zeichnungen Bezug genommen, aus denen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung, anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, zu entnehmen sind. Es zeigen:
- Figur 1
- einen Kessel gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der zwischen einem inneren und einem äußeren Kesselmantel gebildete Zwischenraum mit einem Kunststoff gefüllt ist;
- Figur 2
- den inneren Kesselmantel der
Figur 1 , in einer perspektivischen Ansicht; - Figur 3
- eine Darstellung des Details "X" der
Figur 1 ; - Figur 4
- einen Schnitt durch die horizontal umlaufende Versteifung der
Figur 1 in einem Bereich der Verbindung zwischen Stirnseite und Längsseite des Kessels, von oben gesehen; - Figur 5
- einen Ausschnitt der Kesselstirnwand, dargestellt in einem vertikalen Schnitt, von außen gesehen;
- Figur 6
- einen Ausschnitt der Kesselstirnwand, dargestellt in einem vertikalen Schnitt, von innen gesehen;
- Figur 7
- einen Ausschnitt der Kesselwand im Bereich einer Rohrdurchführung durch die Kesselwand, dargestellt in einem vertikalen Schnitt;
- Figur 8
- einen Ausschnitt der Kesselwand im Bereich eines Anschluss für Isolierflüssigkeit, dargestellt in einem vertikalen Schnitt;
- Figur 9
- einen Ausschnitt des Doppelwand-Kessels, der die Einbettung einer Kühlleitung in der Kunststoffschicht zeigt.
-
Figur 1 zeigt einen Kessel 1 dessen Mantel nach Art eines Doppelwand-Kessels konstruiert ist. Die beiden Doppelwände 2, 5 werden durch einen äußeren Kesselmantel 2 und einen inneren Kesselmantel 5 gebildet, die in einem Abstand 4 zueinander angeordnet sind. Zwischen diesen beiden Mänteln 2, 5 befindet sich ein umlaufende Zwischenraum 6, der gemäß der Erfindung mit einem Plastik oder Polymerwerkstoff 7 gefüllt ist. Der äußere Kesselmantel 2 setzt sich nach unten hin verjüngend zu einem Bodenteil 3 fort. Der Bodenteil 3 ruht auf elastischen Auflagen 19 auf einem Fundament. Am Deckel 8 sind die elektrischen Anschlüsse 23 (Durchführungen) angeordnet. Bevor der Transformator/Drossel in Betrieb genommen wird, wird im Innenraum 9 üblicher Weise ein Unterdruck erzeugt. Um die mechanische Stabilität des Kessels bei Vakuum zu gewährleisten, sind am Kessel innen und außen verschiedene Versteifungen angebracht, von denen in derFigur 1 der Übersichtlichkeit wegen nur außen angeordnete Versteifungen 16 gezeigt sind. Die Versteifungen 16 laufen oben und unten um den Kesselmantel um. Der Innenraum 9 des Kessels 1 ist mit einer Isolierflüssigkeit (Transformatoröl) 24 gefüllt. Die Isolierflüssigkeit 24 umgibt ein im Innenraum 9 angeordnetes Aktivteil 10. Dieses Aktivteil besteht bei einem Transformator und bei einer Drossel aus einem weichmagnetischen Kern um den eine elektrische Wicklung gewickelt ist. Der Aktivteil 10 ist in der Zeichnung derFigur 1 der Übersichtlichkeit wegen nicht näher dargestellt. Bei Betrieb eines Transformators oder einer Drossel wird bekanntlich der magnetische Kern durch Magnetostriktion zu Schwingungen angeregt. Diese Schwingungen pflanzen sich auf die Isolierflüssigkeit 24 fort. Auch die Leiter der elektrischen Wicklung werden im Betriebsfall zu Schwingungen angeregt, die sich ebenfalls auf die umgebende Isolierflüssigkeit auswirken. In der Isolierflüssigkeit 24 bilden sich Schallwellen aus, die auch an den Innemantel 5 auftreffen. Gemäß der Erfindung ist nun im Zwischenraum 6 ein Kunststoff mit einer Eigenschaft vorgesehen, der auf die Fortpflanzung des Körperschalls an den Außenmantel 2 hemmend wirkt. Dadurch ist die Schwingungsanregung des äußeren Mantels 2 geringer und die Schallemission reduziert. -
Figur 2 zeigt den inneren Kesselmantel 5 in einer perspektivischen Ansicht. Der Innemantel 5 wird jeweils durch gegenüberliegende Längs- und Stirnseiten gebildet. Jede dieser Seiten ist aus einzelnen Metallplatten 18 zusammengesetzt, die an Nahtstellen stumpf zueinander zeigen. Sie liegen bündig zueinander und bilden jeweils eine ebene Seitenfläche beziehungsweise Stirnfläche. Wie unten stehend noch näher erläutert, werden bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Kessels diese Metallplatten 18 auf Leisten 17 (sieheFigur 4 ) geschweißt, die an einer Innenfläche 14 ist äußeren Kesselmantels 2 geschweißt sind. An einer Stirnseite ist eine Einstiegsluke 26 zu sehen, die in einem zusammengebauten Zustand des Kessels mit einem Lukendeckel 20 verschlossen ist (Figur 5 ). Die Abgrenzung des Zwischenraum des 6 zwischen den inneren und äußeren Kesselmantel 2, 5 erfolgt durch eine Abschlussleiste 20. -
Figur 3 zeigt das Detail "X" derFigur 1 in einer vergrößerten Schnittdarstellung. Die äußere Kesselwand 2 weist eine Manteldicke 12 auf, die größer ist als die Manteldicke 11 der inneren Kesselwand 5. Die Haftung des Kunststoffs 7 an den Innenflächen 13 und 14 und dessen physikalische Eigenschaft ist so bemessen, dass zum eine Scherkraft zwischen denen beiden Wänden 5 und 2 übertragen werden kann. Damit trägt der Metall-Kunststoffverbund zu mechanische Stabilität bei und es ist möglich, dass die Versteifung 16, die eine Implosion des Kessels bei Anlegen des Vakuums verhindert, geringer dimensioniert werden kann, und infolgedessen weniger Platz beansprucht. -
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch die horizontal umlaufende Versteifung 16. Zu sehen sind die an den Leisten 17 mittels einer Schweißverbindung 25 befestigten Metallplatten 18. Die Leisten 17 sind ihrerseits wie bereits gesagt am äußeren Kesselmantel 2 geschweißt. Die Versteifung 16 ist ihrerseits wieder mit Rippen 28 versteift. -
Figur 5 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine Kesselstirnwand, von außen betrachtet. Zu sehen ist der bereits angesprochene Bereich um eine Einstiegsluke 27, wobei der durch die Doppelwand-Struktur 2, 5 gebildete Hohlraum randseitig durch eine umlaufende Abschlussleiste 20 abgeschlossen ist. Zu sehen sind auch außen angeordnete Rippen 28 sowie Versteifungen 16. -
Figur 6 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Kesselstirnwand, von innen betrachtet. Zu sehen ist die an der Außenseite am Kesselmantel angeordnete untere Versteifungsrippe 16, sowie mit Blick auf die Metallplatte 18 eine im Innenraum 9 angeordnete Versteifungsrippen 28. Die Doppelwand-Struktur setzt sich an der Stirnwand bis zum Bodenteil 3 fordert. An der Längsseite des quaderförmigen Innenkessels 5 endet die Metallplatte 18 dort, wo die Verjüngung im Querschnitt zum Bodenteil 3 beginnt. - Die
Figur 7 zeigt einen Ausschnitt durch die Kesselwand im Bereich einer Rohrdurchführung 21, die für das Ablassen der Isolierflüssigkeit vorgesehen ist. Der durch die Doppelwand-Struktur 2,5 gebildete Zwischenraum ist wieder durch eine Abschlussleiste 20 verschlossen. -
Figur 8 zeigt einen Ausschnitt der Kesselwand im Bereich des Anschlusses des Kühlsystems. Das Anschlussrohr 22 dient zur Verbindung mit einem nicht näher dargestellten Wärmetauscher. Denn randseitigen Abschluss des Zwischenraums übernimmt hier nicht eine Abschluss leiste, sondern das Anschlussrohr 22 selbst. -
Figur 9 zeigt in einer vergrößerten Darstellung eine bevorzugte Ausführung des Doppelwand-Kessels. Um eine bessere Wärmeabfuhr aus den Innenraum 9 zu ermöglichen, ist dem Kunststoff 7 einer Füllstoff 15 beigemengt, der eine vergleichsweise bessere Wärmeleitfähigkeit. Außerdem ist hier eine Ausführung dargestellt, die zusätzlich oder alternativ hierzu, eine Kühlleitung 30 vorsieht, die von der Isolierflüssigkeit (z. B. Transformatoröl) durch strömt ist. Die Kühlleitung 30 liegt an der Innenwand 13 des inneren Kesselmantels 5 an und ist mittels nicht näher dargestellter Spangen befestigt. Mit dem Bezugszeichen 29 ist exemplarisch eine von mehreren Injektionsöffnung oder LuftAustrittsöffnungen 29 in inneren Kessel 5 gezeigt, die nach dem einbringen des Kunststoffs 7 wieder verschlossen werden (z.B. Verschweißen). - Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Kessels wird nun so vorgegangen, dass zunächst der äußere Kessel 2 in an sich bekannter Weise gefertigt wird. Üblicherweise erfolgt dies durch eine Schweiß-Konstruktion. Für das oben beschriebene Ausführungsbeispiel erfolgt in einem nächsten Herstellungsschritt das Anbringen der Leisten 17 an der Innenfläche 14 des äußeren Kesselmantels 2. Dabei werden die Leisten 17 in einem der Breite der Metallplatten 18 entsprechenden Abstand auf der Innenfläche 14 angeordnet mit einer Kehlnaht an den äußeren Kesselmantel 2 angeschweißt. Anschließend werden sukzessive die Metallplatten 18 auf die Leisten 17 aufgelegt und ebenfalls mittels einer Kehlnaht geschweißt. Dadurch entsteht ein innerer Kesselmantel 5 mit deckungsgleichen ebenen Stirn- und Seitenflächen. In der weiteren Folge wird nun durch Injektionsöffnungen 29 der Kunststoff injiziert, danach erfolgt eine Aushärtung und durch Adhäsion eine feste Verbindung mit den Innenflächen 13, 14. Abschließend werden die Injektionsöffnungen und LuftAustrittsöffnungen 29 verschlossen, beispielsweise verschweißt. Die für das Eindringen des Kunststoffs erforderliche Anzahl und Anordnung der Injektionsöffnungen/Austrittsöffnungen 29 ist von der Größe der Metallplatten 18 und dem Abstand 4 abhängig.
- Obwohl die Erfindung in Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
- So zeigt obiges Ausführungsbeispiel einen inneren Kesselmantel ohne Bodenteil. Selbst verständlich ist auch eine Ausführung denkbar, bei der auch der Innemantel ein Bodenteil aufweist und auch der dazwischen liegende Raum mit Kunststoff ausgefüllt ist. Bei einer solchen Ausführungsform sind die beiden Mäntel einem Topf und einem dazu passenden Übertopf ähnlich.
- Der im Zwischenraum ausgebildete Kunststoff muss nicht aus einem Stoff, sondern kann selbstverständlich aus verschiedenen Kunststoff-Schichten und auch Kunststoff-Strukturelementen zusammengesetzt sein. Denkbar ist auch, dass der Deckel als Doppelwand-Struktur ausgebildet ist.
-
- 1
- Kessel
- 2
- äußerer Kesselmantel
- 3
- Bodenteil
- 4
- Abstand
- 5
- innerer Kesselmantel
- 6
- Zwischenraum
- 7
- Plastik oder Polymerwerkstoff
- 8
- Deckelteil
- 9
- Innenraum
- 10
- Aktivteil
- 11
- Manteldicke des inneren Kesselmantels
- 12
- Manteldicke des äußeren Kesselmantels
- 13
- Innenfläche des inneren Kesselmantels
- 14
- Innenfläche des äußeren Kesselmantels
- 15
- Füllstoff
- 16
- Versteifung
- 17
- Leisten
- 18
- Metallplatte
- 19
- Auflage
- 20
- Abschlussleiste
- 21
- Ablaufrohr
- 22
- Anschlussrohr (Wärmetauscher)
- 23
- elektrische Anschlüsse (Durchführungen)
- 24
- Isolierflüssigkeit (z.B. Transformatoröl)
- 25
- Schweißverbindung
- 26
- Einstiegsluke
- 27
- Lukendeckel
- 28
- Rippe
- 29
- Injektionsöffnung
- 30
- Kühlleitung
Claims (7)
- Kessel für einen flüssigkeitsgekühlten Transformator oder Drossel, umfassend:a) einen äußeren Kesselmantel (2) mit einem Bodenteil (3);b) einen vom äußeren Kesselmantel (2) in einem Abstand (4) umschlossenen inneren Kesselmantel (5), wobei der äußerer und der innerer Kesselmantel (2, 5) aus Metall ausgebildet sind;c) ein Plastik oder Polymerwerkstoff (7), welcher in einem Zwischenraum (6), begrenzt durch die Innenfläche (14) des äußeren Kesselmantels (2) und die Innenfläche (13) des inneren Kesselmantels (5) eingebracht ist und diesen Zwischenraum (6) zumindest teilweise ausfüllt, wobei der Plastik- oder Polymerwerkstoff (7) nach einer Aushärtung durch Adhäsion mit den Innenflächen (13, 14) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der inneren Kesselmantel (5) oder der äußere Kesselmantel (2) verschließbare Öffnungen (29) zur Injektion des Plastik- oder Polymerwerkstoff (7) aufweist.
- Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Manteldicke (11) des inneren Kesselmantels (5) kleiner ist, als die Manteldicke (12) des äußeren Kesselmantels (7).
- Kessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Manteldicke (11) des inneren Kesselmantels (5) etwa halb so dick wie die Manteldicke (12) des äußeren Kesselmantels (2) ist.
- Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (4) zwischen den Innenflächen (13,14) in einem Bereich zwischen 5 bis 50 mm gewählt ist.
- Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum (6) eine Leitung (30) angeordnet ist, die ein Kühlmedium führt.
- Kessel nach einem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Plastik oder Polymerwerkstoff (7) ein Füllstoff (15) enthalten ist, der eine im Vergleich zum Plastik oder Polymerwerkstoff (7) niedrigeren Wärmewiderstand aufweist.
- Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Kesselmantel (5) aus im Wesentlichen bündig aneinander stoßende Metallplatten (18) gebildet ist, wobei die Metallplatten (18) durch Schweißverbindung an Leisten (17) geschweißt sind, die ihrerseits an der Innenfläche (14) des äußeren Kesselmantels (2) geschweißt sind.
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