JP6379193B2 - 高電圧装置のためのバースト装置 - Google Patents

Description

本発明は高電圧装置のためのバースト装置に関する。特にバースト装置は少なくとも一つのカバーを備えており、このカバーは、高電圧装置の壁に形成された、周囲を取囲んでいる縁部を備えた開口部を閉鎖している。バースト装置は負荷時タップ切換器あるいは高電圧変圧器に適しており、これらはガスあるいはオイルのような充填媒体で充填されている。

例えば高電圧変圧器のような高電圧装置は、電流と電圧が高レベルであるために運転中は極めて高温になる。この理由から、変圧器の巻線はいわゆるタンク内に配置されている。このタンクは気密に閉鎖されており、かつ変圧器オイルで充填されている。冷却回路により、変圧器オイルは運転温度を低く保持するために使用される。しかし運転の間、例えば巻線のショートにより、変圧器オイルは極度に急速に加熱し、それにより膨張する。変圧器オイルの膨張により、タンクは圧力に耐えられず、制御不能状態でバーストし、かつタンクの部品は周辺に投げ出される恐れがある。このような圧力上昇を適切に補正するために、所定の破断箇所が、バーストディスクの形式で、タンク内に、すなわち高電圧変圧器のハウジング内に導入される。

特許文献１から、圧力波に対して保護され、絶縁液体および／またはガスで充填された高電圧装置が知られている。この高電圧装置は開口部を備えており、この開口部はバーストディスクにより閉鎖されている。バーストディスクは、内側が金属箔で覆われた硬化紙から成る。硬化紙ディスクと金属箔は、環状体を介して高電圧装置のハウジング壁にネジで固定されている。硬化紙ディスクは、ハウジング壁と環状体に対して各々ゴム製のシールリングにより封隙されている。

バーストディスクにおいて特に不都合なのは、その構造と使用される材料である。硬化紙から成る部分を強いオイルから保護するために、金属箔を使用することがやむを得ず必要である。しかし組立てる際に、金属箔がずれ、強いオイルが硬化紙ディスクを押し切り、高電圧装置はもはや適切には封止されないことが容易に起こり得る。別の短所は、硬化紙ディスクが極めて傷みやすいことにある。整備作業の際に、技術者が誤って薄膜踏んで、これを壊すことが生じる恐れがある。硬化紙の解決手段における別の問題はその寿命である。外部の影響により、材料は疲労し、かつわずかに圧力が上昇しただけでも壊れる。このような誤作動は高い整備コストと結び付けられ、従って望ましくない。硬化紙ディスクは面全体にわたり均一に形成されているので、これが突然の圧力上昇の際にどのように壊されるかは予想不能である。

特許文献２からは、保護装置として周囲を取囲んでいるスリーブを備えた電圧変換器が知られている。スリーブの上側には過剰圧力安全手段が配置されている。過剰圧力安全手段はバーストフィルムにより閉鎖されている開口部を備えたバースト装置として構成されている。電圧変換器内で特定の圧力に達すると、バーストフィルムは裂ける。

このバースト装置の場合でも、使用される材料は弱点と見なされるべきである。フィルムは大気条件に曝されるので、やがて材料は疲労する恐れがある。従って、フィルムが元々定義されていたよりも明らかに低い圧力において破れ、所望でない誤作動が発生することがここでもあり得る。さらにここでも、整備作業の際に不注意によりバーストフィルムが壊れることがある。その理由はこのフィルムが力の作用から保護されていないことにある。

独国実用新案第１７２１３１６号明細書 独国実用新案第２００１６０６５号明細書

従って本発明の課題は、低価格で、サービス性がよく、寿命が長く、外部からの天候の影響に対して耐性があり、容易に組立可能であり、交換可能であり、かつ故障の際に確実に起動するバースト装置を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を備えたバースト装置により解決される。

その際に、高電圧装置のための本発明によるバースト装置は、少なくとも一つのカバーを備えており、このカバーは高電圧装置の壁内に形成された、周囲を取囲んでいる縁部を備えた開口部を閉鎖している。カバーはバーストストッパを備えており、このバーストストッパは外側面と高電圧装置に向いた内側面を備えている。バーストストッパの内側面は、少なくとも一つの収容ブロックを備えている。各々一つの剪断ピンは少なくとも一つの収容ブロック内に設置されている。剪断ピンは第一の部分と第二の部分に分割されている。剪断ピンの第一の部分は、少なくとも一つの収容ブロック内に設置されているかあるいは収容ブロックの中に突出している。剪断ピンの第二の部分は、開口部の周囲を取囲んでいる縁部の下方に配置されている。

別の実施形態において、各収容ブロックには各々一つの支持ブロックが割当てられており、この支持ブロックは捕捉要素を介して開口部の周囲を取囲んでいる縁部に固定されている。その際に、剪断ピンの第二の部分は、支持ブロック内に設置されているかあるいは支持ブロック内に突出している。

別の実施形態において、少なくとも一つの安全要素は、バーストストッパの内側面と接続されており、かつ開口部の周囲を取囲んでいる縁部と接続されている。

別の実施形態において、バーストストッパは周囲を取囲んでいるフランジ部分を備えており、このフランジ部分は開口部の周囲を取囲んでいる突出部上で支持されている。バーストストッパのフランジ部分と開口部の軸線の方向に整向されている、高電圧装置の壁は、各々一つの封隙部を担持しており、この封隙部は開口部の周囲を取囲んでいる突出部と封隙するように協働作用している。バーストストッパのフランジ部分と高電圧装置の壁の間には、圧縮バネが開口部の軸線の方向に配置されていてもよい。

剪断ピンは所定の破断箇所を第一の部分と第二の部分の間に備えているのが好ましい。バーストストッパの内側面は、三つの収容ブロックを備えている。その際に、各収容ブロックには支持ブロックが割当てられており、従って各々一つの剪断ピンは収容ブロックと支持ブロック内に突出している。

別の実施形態において、二つの安全要素はバーストストッパの内側面と接続されており、かつ開口部の周囲を取囲んでいる縁部と接続されている。

バーストストッパと少なくとも一つの収容ブロックは一体に形成されているのが好ましい。

バースト装置は、高電圧装置内で、特に負荷時タップ切換器あるいは高電圧変圧器内で使用するのに適している。

以下に本発明とその長所を添付された図に関連付けて詳しく説明する。

高電圧装置における本発明によるバースト装置の実施形態の機構を示す。 図１のＢ−Ｂ線に沿ったバースト装置の断面図を示す。 図２においてＤで印を付された領域の拡大図を示す。 図１のＢ−Ｂ線に沿った本発明によるバースト装置のその他の実施形態の断面図を示す。 図４においてＥで印を付された領域の拡大図を示す。 下方から見た本発明によるバースト装置の実施形態の斜視図を示す。 図６のバースト装置の詳細斜視図を示す。 本発明によるバースト装置の別の実施形態の上から見た詳細斜視図を示す。

本発明の同一要素あるいは同一に作用する要素に関しては、同じ符号が使用される。さらに全体の見通すために、個々の図の説明に必要である符号だけが個々の図に示されている。図示された実施形態は、本発明によるバースト装置がどのように形成されていてもよいかの例を示すにすぎず、従って本発明の最終的な限定ではない。

図１は高電圧装置２を示しており、この高電圧装置は壁４もしくは壁部分において本発明によるバースト装置１の実施形態を組込んだ。バースト装置１はカバーとして少なくとも一つのバーストストッパ３を備えており、このバーストストッパにより高電圧装置２は外側に向かって閉鎖されている。高電圧装置２は例えば負荷時タップ切換器であってもよい。しかしバースト装置１は、充填媒体、例えばオイルあるいはガスで充填されている、例えば高電圧変圧器のような任意の高電圧装置２にも配置されることができる。ここで示された実施形態において、壁４は負荷時タップ切換器の蓋であり、バースト装置１は蓋４内に設けられている。

図２は図１のＢ−Ｂ線に沿ったバースト装置１の断面図を示す。バースト装置１はカバーとして少なくとも一つのバーストストッパ３を備えており、このバーストストッパは高電圧装置２の壁４の開口部５内に配置されている。バーストストッパ３は外側面３Ａを備えており、この外側面は高電圧装置２の外周部と接続している。さらにバーストストッパ３は内側面３Ｂを備えており、この内側面は高電圧装置２の内部空間と接続している。その際に壁４における開口部５は、開口部５の軸線Ａを中心に対称に形成されている。

図３は図２の拡大された断面図を示す。バーストストッパ３は壁４の開口部５内に収まっている。バーストストッパの内側面３Ｂには、少なくとも一つの収容ブロック７が設けられており、この収容ブロック内には剪断ピン８が収められているかあるいは案内されている。剪断ピン８は第一の部分８Ａと第二の部分８Ｂを備えている。第一の部分８Ａの少なくとも一部は収容ブロック７内に突出している。剪断ピン８の第二の部分８Ｂは、開口部５の周囲を取囲んでいる縁部９の下におよび／または周囲を取囲んでいる縁部９のすぐそばに設けられている。剪断ピン８はそれに加えて所定の破断箇所８Ｃを備えているのが好ましい。

高電圧装置２の内部の突然の圧力上昇の場合（図１参照）、例えば変圧器のオイルはバーストストッパ３の内側面３Ｂに対して押圧する。特定の圧力レベルから、剪断ピン８は上手く作動しなくなり、かつこのとき開かれるバーストストッパ３を介して圧力は逃れ去ることができる。特に剪断ピン８は所定の破断箇所８Ｃを形成されており、従って設定値を超えた場合、剪断ピン８は決まっていつもこの破断箇所８Ｃで折れる。バーストストッパ３は高電圧装置２の壁４において開口部５を開放し、過剰圧力は適切に弱められることができる。

さらにバーストストッパ３は、周囲を取囲んでいるフランジ部分１３を備えており、このフランジ部分は、開口部５内に挿入されたバーストストッパ３において、開口部５の周囲を取囲んでいる突出部１４上で支持されている。フランジ部分１３と突出部１４の協働作用により、開口部５は閉鎖される。

フランジ部分１３と周囲を取囲んでいる突出部１４の間には、少なくとも一つの封止部１５および／または（ここには図示していない）圧縮バネが配置されていてもよい。封止部１５は、開口イブ５の周囲を取囲んでいる突出部１４と封隙するように協働作用する。圧縮バネの配置により、バーストストッパ３が緩み過ぎて開口部５上に据えられることは阻止される。

図４は図１のＢ−Ｂ線による断面図において、バースト装置１の第二の実施形態を示す。ここでは、バーストストッパ３には少なくとも一つの収容ブロック７とこれに対応する支持ブロック１０が割当てられている。収容ブロック７とこれに対応する支持ブロック１０内には保護の目的で剪断ピン８が突出している。

図５は図４のバースト装置１のＥで印を付された領域の拡大図を示す。剪断ピン８の第二の部分８Ｂは支持ブロック１０内に突出している。剪断ピン８の第一の部分８Ａは収容ブロック７内に突出している。収容ブロック７はバーストストッパ３の内側面３Ｂと固定式に接続されている。支持ブロック１０は、開口部５の周囲を取囲んでいる縁部９において、収容ブロック７に直接向かい合っているように取付けられている。

図６と７は、例えば図１および５に従った実施形態による、バーストストッパ３を備えた本発明によるバースト装置１を下方から見た斜視図で示す。特にバーストストッパ３の内側面３Ｂが示されている。支持ブロック１０はいずれも（図４参照）、捕捉要素１１を介して開口部５の周囲を取囲んでいる縁部９に固定されているのが好ましい。捕捉要素１１は好ましくは穿孔ストリップとして形成されていてもよい。付加的に少なくとも一つの安全要素１２が設けられており、この安全要素はバーストストッパ３の内側面３Ｂを開口部５の周囲を取囲んでいる縁部９と接続している。安全要素１２も好ましくは穿孔ストリップとして形成されていてもよい。安全要素１２は例えばここに示されているように、バーストストッパ３の内側面３Ｂおよび開口部５の周囲を取囲んでいる縁部９とネジで固定されている。同様にして捕捉要素１１は、開口部５の周囲を取囲んでいる縁部９と、例えばネジで固定されている。収容ブロック７はバーストストッパ３の内側面３Ｂに、例えばネジで固定されている。

設定された限界を超えて高電圧装置２の内部の圧力が上昇した場合に、例えば変圧器のオイルはバーストストッパ３の内側面３Ｂに対して押圧する。圧力が剪断ピン８、特にその所定の破断箇所８Ｃにより設定された値を超えるようなことがあれば、この剪断ピンは折れ、バーストストッパ３は高電圧装置２の壁４において開口部５を開放する。剪断ピン８の第二の部分８Ｂは支持ブロック１０内に突出しており、この剪断ピンはこれまた同様に開口部５の周囲を取囲んでいる縁部９において捕捉要素１１を介して保護されているので、剪断ピン８の第二の部分８Ｂが高電圧装置２の内部に落下することは阻止される。同様に剪断ピン８の第一の部分８Ａは、収容ブロック７内に固定されている。折れた剪断ピン８の部分による高電圧装置２の汚染は阻止されている。バーストストッパ３は少なくとも一つの安全要素１２を介して開口部５の周囲を取囲んでいる縁部９に固定されているので、バーストストッパ３が制御不能にされて高電圧装置２の周囲に投げ出されることは阻止される。バーストストッパ３は二つの安全要素１２と三つの剪断ピン８を介して保護されているのが好ましい。従ってここでは、三つの収容ブロック７は対応する支持ブロック１０を備えている。

その上さらに、バーストストッパ３と収容ブロック７が鋳造部品から製造されていることが考えられる。このような実施形態において、収容ブロック７はバーストストッパ３内で固定式に一体化されているであろう。

図８は付加的なセンサ装置１６を備えた、本発明によるバースト装置１を示す。センサ装置１６はバースト装置１の起動、すなわちバーストストッパ３の開口を検出し、かつこのことをデジタル信号により、高電圧装置２の中央監視ユニット１７に伝える。このことは例えばマイクロスイッチを介して実現されることができ、マイクロスイッチの操作レバーはバースト装置１が起動されていない状態で、バーストストッパ３に対して押圧し、かつ起動した後に解除される。その上さらに、アナログセンサ装置１６も使用可能である。このアナログセンサ装置は例えば旗状体（腕木信号機）として形成されていてもよく、この旗状体は、バーストストッパ３が上に向かって押圧されると直立する。

従って本発明によるバースト装置１は、低価格で、サービス性がよく、寿命が長く、外部からの天候の影響に対して耐性があり、容易に組立可能であり、交換可能であり、かつ故障の際に確実に起動する。

周囲を取囲んでいる突出部１４と接続しているフランジ部分１３により、バーストストッパ３は特に外力から保護されている。サービス業務の際にバーストストッパ３上で故意ではなく支持しあるいは踏み歩くことにより、バーストストッパが破断に至ることはもはやない。その理由は、サービス期間中のこれらの故意ではない負荷に耐えるために、バーストストッパが十分な太さと安定性を有していることにある。バーストストッパ３は金属から成るのが好ましく、従って天候も、バーストストッパの長寿へ大きな影響を与えない。

付加的な収容ブロック１０により、必要であれば、剪断ピン８の部分は集められることができる。このことはとりわけバースト装置１を使用する際に、負荷時タップ切換器においては特に有利である。

バースト装置１を起動する際に剪断ピン８だけが折られることにより、解放されるべき開口部の大きさは、一義的にバーストストッパ３の大きさで定義されている。従って、制御される減圧は保証される。

別の長所は、バーストストッパ３が制御不能な状態で高電圧装置２の環境の中で投げ出され、それにより損傷を引き起こすことを阻止する安全要素１２を形成する。

１ バースト装置
２ 高電圧装置
３ バーストストッパ
３Ａ 外側面
３Ｂ 内側面
４ 壁
５ 開口部
６ 縁部
７ 収容ブロック
８ 剪断ピン
８Ａ 第一の部分
８Ｂ 第二の部分
８Ｃ 所定の破断箇所
９ 周囲を取囲んでいる縁部
１０ 支持ブロック
１１ 捕捉要素
１２ 安全要素
１３ フランジ部分
１４ 周囲を取囲んでいる突出部
１５ 封隙部
１６ センサ装置
１７ 監視ユニット
Ａ 開口部の軸線

Claims (12)

1. 高電圧装置（２）のためのバースト装置（１）であって、
   バースト装置（１）が、少なくとも一つのカバー（３）を備えており、このカバーが高電圧装置（２）の壁（４）内に形成された、周囲を取囲んでいる縁部（６）を備えた開口部（５）を閉鎖しているバースト装置（１）において、
   バースト装置（１）がバーストストッパ（３）をカバーとして備えており、このバーストストッパが外側面（３Ａ）と高電圧装置（２）に向いた内側面（３Ｂ）を備えていること、
   バーストストッパ（３）の内側面（３Ｂ）が、少なくとも一つの収容ブロック（７）を備えていること、そして
   剪断ピン（８）が少なくとも一つの収容ブロック（７）内に設置されており、その際、剪断ピン（８）が第一の部分（８Ａ）と第二の部分（８Ｂ）に分割されており、剪断ピン（８）の第一の部分（８Ａ）が、少なくとも一つの収容ブロック（７）内に突出しており、
   剪断ピン（８）の第二の部分（８Ｂ）が、開口部（５）の周囲を取囲んでいる縁部（９）の下方に配置されていることを特徴とするバースト装置（１）。
2. 各収容ブロック（７）には各々一つの支持ブロック（１０）が割当てられており、この支持ブロックが捕捉要素（１１）を介して開口部（５）の周囲を取囲んでいる縁部（９）に固定されており、剪断ピン（８）の第二の部分（８Ｂ）が支持ブロック（１０）内に突出していることを特徴とする請求項１に記載のバースト装置（１）。
3. バーストストッパ（３）の少なくとも一つの安全要素（１２）が、バーストストッパ（３）の内側面（３Ｂ）と接続されており、かつ開口部（５）の周囲を取囲んでいる縁部（９）と接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバースト装置（１）。
4. バーストストッパ（３）が周囲を取囲んでいるフランジ部分（１３）を備えており、このフランジ部分が開口部（５）の周囲を取囲んでいる突出部（１４）上で支持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のバースト装置（１）。
5. バーストストッパ（３）のフランジ部分（１３）と開口部（５）の軸線（Ａ）の方向に整向されている、高電圧装置（２）の壁（４）が、各々一つの封隙部（１５）を担持しており、この封隙部は開口部（５）の周囲を取囲んでいる突出部（１４）と封隙するように協働作用していることを特徴とする請求項４に記載のバースト装置（１）。
6. 剪断ピン（８）が設定された破断箇所（８Ｃ）を第一の部分（８Ａ）と第二の部分（８Ｂ）の間に備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のバースト装置（１）。
7. バーストストッパ（３）の内側面（３Ｂ）が、三つの収容ブロック（７）を備えており、各収容ブロック（７）には一つの支持ブロック（１０）が割当てられており、従って各々一つの剪断ピン（８）が収容ブロック（７）と支持ブロック（１０）内に突出していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のバースト装置（１）。
8. 二つの安全要素（１２）がバーストストッパ（３）の内側面（３Ｂ）と接続されており、かつ開口部（５）の周囲を取囲んでいる縁部（９）と接続されていることを特徴とする請求項７に記載のバースト装置（１）。
9. バーストストッパ（３）と少なくとも一つの収容ブロック（７）が一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のバースト装置（１）。
10. センサ装置（１６）が設けられており、このセンサ装置が、バーストストッパ（３）が開いた後アナログあるいはデジタル信号を発生することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のバースト装置（１）。
11. センサ装置（１６）がマイクロスイッチあるいは旗状体（腕木信号機）として形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のバースト装置（１）。
12. 高電圧装置内で、特に負荷時タップ切換器あるいは高電圧変圧器内で使用するための請求項１〜１１のいずれか一つに記載のバースト装置（１）。

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