SE441132B

SE441132B - FOR A LIQUID FILLED ELECTRICAL APPLIANCE TANK

Info

Publication number: SE441132B
Application number: SE8003238A
Authority: SE
Inventors: T Ito
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co
Priority date: 1979-05-02
Filing date: 1980-04-29
Publication date: 1985-09-09
Also published as: GB2050069B; SE8003238L; GB2050069A

Description

soozzše-6 10 15 20 25 30 35 2 Denna konstruktion reducerar inte enbart gasvolymen ovanför oljan utan reducerar även oljetankens storlek och oljevolymen i tanhan Vanligen är en tank av denna typ elliptisk, vilket visas i fig l-3. Således har tanken huvudsakligen parallella, plana sidoplattor la, huvudsak- ligen halvcirkulära ändplattor 1, en övre fläns 2, en bottenplatta 3, rektangulära, lådformade förstärknings- element, som är hermetiskt fästa på sidoplattorna 1 och tjänstgör som gaskammare 5, samt bottenbalkar 4. Varje lådliknande förstärkningselement 6 innefattar en rektan- gulär ram 7, en plan platta 8, som tillsluter ramens 7 ena öppning, och ett flertal förstärkningsplattor 9, vil- kas ena ändar är fästa på den plana plattans 8 insida och vars andra ändar är något åtskilda från sidoplattans la utsida för bildande av gaskanaler. Förstärkningskam- marens 6 inre står i förbindelse med gaskammaren vid tankens övre del med hjälp av lämpliga rör. soozzše-6 10 15 20 25 30 35 2 This construction not only reduces the gas volume above the oil but also reduces the size of the oil tank and the oil volume in the tanhan Usually a tank of this type is elliptical, as shown in Fig. 1-3. Thus, the tank has substantially parallel, flat side plates 1a, substantially semicircular end plates 1, an upper flange 2, a bottom plate 3, rectangular, box-shaped reinforcing elements, which are hermetically attached to the side plates 1 and serve as gas chambers 4, and bottom beams. Each box-like reinforcing element 6 comprises a rectangular frame 7, a flat plate 8, which closes one opening of the frame 7, and a plurality of reinforcing plates 9, one end of which is attached to the inside of the flat plate 8 and whose other ends are slightly spaced apart. from the outside of the side plate 1a to form gas channels. The interior of the reinforcing chamber 6 communicates with the gas chamber at the upper part of the tank by means of suitable pipes.

När tanken evakueras appliceras atmosfärstryck i tan- ken och förstärkningselementen eller gaskammaren 5, vil- ket visas medelst pilar i fig 3 och 5. Mera speciellt app- liceras samma tryck på sidoplattorna la och plattorna 8, 'ävensom vid skarvarna mellan sidoplattorna la och de halvcirkulära ändplattorna 1, dvs nära sidoramarna 7 av gaskammaren 5, varvid tvärsektionskonstruktionen utsättes för abrupt tryckändring. Följaktligen sker en stor spänningskoncentration ox vid dessa skarvar, vil- ket framgår av fig 5.When the tank is evacuated, atmospheric pressure is applied in the tank and the reinforcing elements or gas chamber 5, which is shown by arrows in Figs. 3 and 5. More specifically, the same pressure is applied to the side plates 1a and the plates 8, also at the joints between the side plates 1a and the semicircular end plates 1, i.e. near the side frames 7 of the gas chamber 5, whereby the cross-sectional structure is subjected to abrupt pressure change. Consequently, a large concentration of stress occurs at these joints, which is shown in Fig. 5.

För att konstruera en oljetank, som har tillräcklig hållfasthet mot sådan hög spänning, är det nödvändigt att öka tjockleken på plattorna nära skarvarna i propor- tion till spänningen, varvid tvärsektionskoefficienten minskar för begränsning av den maximala spänning, som kan genereras, till ett värde, som är mindre än ett tillåtet värde. Detta ökar inte bara kostnaden för tan- ken utan ökar även dennas vikt. Ändamålet med föreliggande uppfinning är således att åstadkomma en förbättrad tank för vätskefyllda elek- 10 15 20 25 30 35 8003238-6 3 triska apparater, vilken tank kan minska den maximala spänning, som alstras i tankplattorna på grund av det på tanken applicerade, yttre trycket, varvid plattans tjocklek, vikt och tillverkningskostnad kan minskas.In order to construct an oil tank which has sufficient strength against such a high stress, it is necessary to increase the thickness of the plates near the joints in proportion to the stress, whereby the cross-sectional coefficient decreases to limit the maximum stress that can be generated to a value. which is less than a permissible value. This not only increases the cost of the tank but also increases its weight. The object of the present invention is thus to provide an improved tank for liquid-filled electrical appliances, which tank can reduce the maximum voltage generated in the tank plates due to the external pressure applied to the tank. , whereby the thickness, weight and manufacturing cost of the plate can be reduced.

Detta ändamål uppnås med en tank av inledningsvis nämnt slag, vilken kännetecknas av att förstärknings- elementens sidoytor är tangentiellt anslutna till de halvcirkulära ändplattorna vid eller nära fogarna mellan de plana sidoplattorna och halvcirkulära änd- plattorna. Förstärkningselementen kan ha formen av gaskammare, stänger eller balkar. Vid en annan utförings- form är vertikala, V-formade förstärkningselement med sina ena ben fästa på sidoytorna av gaskamrarna eller balkarna och med sina andra ben förbundna med de halvcirkulära ändplattorna och tangentiella med dessa.This object is achieved with a tank of the kind mentioned in the introduction, which is characterized in that the side surfaces of the reinforcing elements are tangentially connected to the semicircular end plates at or near the joints between the flat side plates and the semicircular end plates. The reinforcing elements may be in the form of gas chambers, rods or beams. In another embodiment, vertical, V-shaped reinforcing elements with their one legs are attached to the side surfaces of the gas chambers or beams and with their other legs are connected to the semicircular end plates and tangential thereto.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan med hjälp av utföringsexempel under hänvisning till medföljande ritningar. Fig 1 visar en planvy uppifrån av en tidigare känd tank. Fig 2 visar en sidovy av tanken i fig l. Fig 3 och 4 visar delsektionsvyer av tanken och åskådliggör en tryckfördelning på tanken. Fig 5 visar en delsektion motsvarande den i fig 4 men åskådliggör även spännings- fördelningen på tanken. Fig 6 visar uppifrån en tank en- ligt uppfinningen. Fig 7 visar framifrån tanken i fig 6.The invention will be described in more detail below by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 shows a plan view from above of a previously known tank. Fig. 2 shows a side view of the tank in Fig. 1. Figs. 3 and 4 show partial sectional views of the tank and illustrate a pressure distribution on the tank. Fig. 5 shows a sub-section corresponding to that in Fig. 4 but also illustrates the voltage distribution on the tank. Fig. 6 shows from above a tank according to the invention. Fig. 7 shows from the front the tank in Fig. 6.

Fig 8 visar en längdsektion längs linjen VIII-VIII i fig 7. Fig 9 visar en deltvärsektion längs linjen IX-IX i fig 7 och åskådliggör tryckfördelningen i tanken. Fig 10 visar en delsektion motsvarande den i fig 9 men åskåd- liggör spänningsfördelningen i tanken. Fig ll visar uppi- från en andra modifierad utföringsform av uppfinningen.Fig. 8 shows a longitudinal section along the line VIII-VIII in Fig. 7. Fig. 9 shows a partial cross-section along the line IX-IX in Fig. 7 and illustrates the pressure distribution in the tank. Fig. 10 shows a sub-section corresponding to that in Fig. 9 but illustrates the voltage distribution in the tank. Fig. 11 shows from above a second modified embodiment of the invention.

Fig 12 visar framifrån tanken i fig ll. Fig 13 visar uppifrån ytterligare en utföringsform av uppfinningen.Fig. 12 shows from the front the tank in Fig. 11. Fig. 13 shows from above a further embodiment of the invention.

Fig 14 och 15 visar uppifrån respektive från sidan en modifierad tank. Fig 16 visar en transversell sektion _W_-.W, 'pwacjlï çptnalhnpir 10 15 20 25 30 35 8003238-6 4 motsvarande den i fig 8 och åskådliggör en modifierad gas- kammare.Figures 14 and 15 show a modified tank from above and from the side, respectively. Fig. 16 shows a transverse section _W _-. W, 'pwacjlï çptnalhnpir 10 15 20 25 30 35 8003238-6 4 corresponding to that in Fig. 8 and illustrates a modified gas chamber.

En föredragen utföringsform av tanken enligt förelig- gande uppfinning visas i fig 6, 7 och 8, varvid element, som motsvarar de i fig 1, 2 och 3 visade elementen har givits samma hänvisningssiffror som motsvarande element i fig 1, 2 och 3.A preferred embodiment of the tank according to the present invention is shown in Figs. 6, 7 and 8, wherein elements corresponding to the elements shown in Figs. 1, 2 and 3 have been given the same reference numerals as the corresponding elements in Figs. 1, 2 and 3.

Enligt uppfinningen är V-formade förstärkningselement 10 anordnade vid båda ändarna av sidoplattorna la. Före- trädesvis har varje förstärkningselement 10 en längd, som huvudsakligen är lika med sidoplattornas la höjd, varvid förstärkningselementet är försett med en urtagning 12 längs sin ena skänkel. Urtagningen 12 har en bredd, som är lika med höjden av ett lådformat förstärkningselement 13. Det lâdformade förstärkningselementet 13 upptas i ur- tagningen 12, så att förstärkningselementen 10 bildar förstärkningselementets 13 båda sidoväggar. De andra skänklarna eller sidoväggarna 14 av förstärkningsele- mentet l0 bildar en vinkel 6 med plattans 8 förlängning och en ände av varje_sidovägg 14 är'plauerad¿vid ett sådant parti av den halvcirkulära ändplattan lb, där det periferiella momentet har ett minimivärde. Sidoväggens 14 lutningsvin- kel 6 motsvarar en vinkel, vid vilken sidoplattans 14 ytteryta utgör tangenten till de halvcirkulära plattorna lb, där sidoväggen 14 är svetsad på tanken.According to the invention, V-shaped reinforcing elements 10 are arranged at both ends of the side plates 1a. Preferably, each reinforcing element 10 has a length which is substantially equal to the height of the side plates 1a, the reinforcing element being provided with a recess 12 along its one leg. The recess 12 has a width which is equal to the height of a box-shaped reinforcing element 13. The box-shaped reinforcing element 13 is received in the recess 12, so that the reinforcing elements 10 form both side walls of the reinforcing element 13. The other legs or side walls 14 of the reinforcing element 10 form an angle med with the extension of the plate 8 and one end of each side wall 14 is plowed at such a portion of the semicircular end plate 1b, where the peripheral moment has a minimum value. The angle of inclination 6 of the side wall 14 corresponds to an angle at which the outer surface of the side plate 14 forms the tangent to the semicircular plates 1b, where the side wall 14 is welded to the tank.

Fig 9 visar fördelningen av det på tanken applicerade trycket, när tanken är evakuerad. Lika tryck appliceras på de motsatta ytorna av sidoplattorna la. Eftersom för- stärkningselementets 10 sidovägg 14 utgör tangent till ändplattans l halvcirkulära parti lb kommer tvärsek- tionen att ändras relativt långsamt och därigenom i stor utsträckning minska spänningskoncentrationen vid och nära det parti, där sidoväggen övergår i det halvcirku- lära partiet.Fig. 9 shows the distribution of the pressure applied to the tank, when the tank is evacuated. Equal pressure is applied to the opposite surfaces of the side plates 1a. Since the side wall 14 of the reinforcing element 10 is tangent to the semicircular portion 1b of the end plate 1, the cross section will change relatively slowly, thereby greatly reducing the stress concentration at and near the portion where the side wall transitions into the semicircular portion.

Spänningsfördelningen på tanken framgår av fig 10, varvid maximal spänning ox' har minskats till en liten del av spänningen detta ax visas med streckade linjer. Genom att låta för- Ux hos tidigare kända tankar, varvid 10 15 20 25 30 35 8003238-6 5 stärkningselementen 10 sträcka sig förbi gaskammarens övre och nedre ändar kommer belastningen på den övre flänsen 2 och bottenplattan 3 att delas mellan förstärk- ningselementen, vilket ytterligare minskar spännings- koncentrationen på fogarna mellan sidoväggarna 14 och ändplattorna 1.The voltage distribution on the tank is shown in Fig. 10, whereby the maximum voltage ox 'has been reduced to a small part of the voltage this axis is shown in broken lines. By allowing the reinforcing elements 10 to extend past the upper and lower ends of the gas chamber, the load on the upper flange 2 and the bottom plate 3 will be divided between the reinforcing elements, which reinforcement elements 10 previously provided. furthermore, the stress concentration on the joints between the side walls 14 and the end plates 1 decreases.

Följaktligen är det möjligt att minska tankplattans tjocklek och därigenom minska tankens kostnad och vikt.Consequently, it is possible to reduce the thickness of the tank plate and thereby reduce the cost and weight of the tank.

Vid en modifiering enligt fig ll och 12 används för- stärkningselement av enklare konstruktion. Förstärknings- element 20 innefattar en V-formad stâlplatta och är an- ordnade vid fyra hörn av varje lådformat förstärknings- element eller gaskammare 6. En sida av varje förstärk- ningsplatta 20 är svetsad på ett hörn av förstärknings- elementet 6 och den andra sidan av förstärkningsplattan är fastsvetsad på fogen mellan sidoplattan la och den halvcirkulära ändplattan lb för att utgöra tangenten till denna. Även med denna förenklade konstruktion är det möjligt att uppnå samma fördelaktiga effekt som vid tidigare nämnda utföringsform.In a modification according to Figs. 11 and 12, reinforcing elements of simpler construction are used. Reinforcing elements 20 comprise a V-shaped steel plate and are arranged at four corners of each box-shaped reinforcing element or gas chamber 6. One side of each reinforcing plate 20 is welded to one corner of the reinforcing element 6 and the other side of the reinforcing plate is welded to the joint between the side plate 1a and the semicircular end plate 1b to form the tangent thereto. Even with this simplified construction, it is possible to achieve the same advantageous effect as in the previously mentioned embodiment.

Vid en ytterligare förenklad utföringsform, som vi- sas i fig 13, är det lådformade förstärkningselementet 6, som bildar gaskammaren 5, försett med sidoväggar 21, vilka lutar med en vinkel 6 i förhållande till sin längs- riktade yta, varvid den andra änden av varje sidovägg 21 är fastsvetsad på fogen mellan sidoplattan la;och änd- plattan lb.In a further simplified embodiment, shown in Fig. 13, the box-shaped reinforcing element 6, which forms the gas chamber 5, is provided with side walls 21, which are inclined at an angle 6 relative to their longitudinal surface, the other end of each side wall 21 is welded to the joint between the side plate 1a and the end plate 1b.

I vissa fall används inte utvändiga gaskamrar. Även i ett sådant fall är åtskilda, horisontella, balkformade förstärkningselement anordnade på sidoväggarnas utsida. Även med denna konstruktion erhålles vid tidpunkten för evakuering av tanken spänningskoncentrationer vid par- tier av tanken, där båda ändarna av förstärkningselemen- ten är förbundna med sidoplattorna av tanken på samma sätt som visas i fig 5. När vibrationer appliceras på tanken i longitudinell riktning uppträder spänningstoppar i botten- plattan nära båda ändarna av de balkformade förstärknings- elementen. När vibrationer appliceras i transversell rikt- POOR QUÃLITy 10 15 20 25 30 soosàss~e 6 ning uppträder.spänningstoppar i bottenplattan nära de plana sidoplattorna. Den maximala spänningen är omvänt proportionell mot avståndet mellan bottenbalkarna 4 och sidoplattans tjocklek, varvid den maximala spänningen överstiger ett tillåtet värde även om vibrationsaccele- rationen är liten, när de naturliga frekvenserna hos transformatorn, som innefattar dess monteringsorgan, kom- mer i resonans med den inkommande vibrationen, eller när repetitionsfrekvensen hos vibrationerna är hög. För att motstå en sådan stor spänning är det nödvändigt att öka sidoplattornas och bottenplattans tjocklek.In some cases, external gas chambers are not used. Even in such a case, separate, horizontal, beam-shaped reinforcing elements are arranged on the outside of the side walls. Even with this construction, at the time of evacuation of the tank, stress concentrations are obtained at portions of the tank, where both ends of the reinforcing elements are connected to the side plates of the tank in the same manner as shown in Fig. 5. When vibrations are applied to the tank in the longitudinal direction tension peaks in the base plate near both ends of the beam-shaped reinforcing elements. When vibrations are applied in the transverse direction, stress peaks occur in the bottom plate near the flat side plates. The maximum voltage is inversely proportional to the distance between the bottom beams 4 and the thickness of the side plate, the maximum voltage exceeding a permissible value even if the vibration acceleration is small, when the natural frequencies of the transformer, which includes its mounting means, resonate with the incoming vibration, or when the repetition rate of the vibrations is high. To withstand such a large stress, it is necessary to increase the thickness of the side plates and the bottom plate.

Fig 14 och 15 visar en modifiering av uppfinningen, som är tänkt att lösa detta problem. Istället för att an- ordna ett lådformat förstärkningselement (även tjänst- görande som en gaskammare) som enligt fig 7 är ett fler- tal vertikalt åtskilda, longitudinella (horisontella) ' förstärkningselement i form av stänger eller L-formade balkar fästa på tankens sidoplattor la. Förstärknings- elementen 25 har huvudsakligen samma längd som den plana sidoplattan. I denna utföringsform är V-formade förstärk- ningselement 26 anordnade på båda ändar av förstärknings- elementen 25, varvid elementens 26 ena skänklar 28 är fästa på elementens 25 ändar och varvid de andra skänk- larna 28 lutar med en vinkel 6 i förhållande till ver- tikalplanet. Ytterändarna av dessa skänklar är svetsade på de halvcirkulära ändväggarna l för att vara tangenti- ella till dessa.Figures 14 and 15 show a modification of the invention which is intended to solve this problem. Instead of arranging a box-shaped reinforcing element (also serving as a gas chamber) which according to Fig. 7 is a plurality of vertically separated, longitudinal (horizontal) 'reinforcing elements in the form of rods or L-shaped beams attached to the side plates 1a of the tank . The reinforcing elements 25 have substantially the same length as the flat side plate. In this embodiment, V-shaped reinforcing elements 26 are arranged on both ends of the reinforcing elements 25, one leg 28 of the elements 26 being attached to the ends of the elements 25 and the other legs 28 being inclined at an angle 6 relative to the ver. tikalplanet. The outer ends of these legs are welded to the semicircular end walls 1 to be tangential to them.

Fig 16 åskådliggör ytterligare en utföringsform, som huvudsakligen är identisk med den första utföringsformen i fig 6, 7 och 8 förutom det att de övre och undre väg- garna 7a bildar en vinkel 62 med vertikalplanet. Med denna konstruktion kommer tvärsektionsformen hos gaskammaren att variera relativt långsamt vilket minskar spänningskoncen- trationen.Fig. 16 illustrates a further embodiment which is substantially identical to the first embodiment in Figs. 6, 7 and 8 except that the upper and lower walls 7a form an angle 62 with the vertical plane. With this construction, the cross-sectional shape of the gas chamber will vary relatively slowly, which reduces the stress concentration.

Claims

10 15 20 25 30 8005238-6 PATENT REQUIREMENTS

For a liquid-filled, electric appliance intended for the tank of the type having a pair of substantially parallel, flat side plates (1a) and a pair of substantially semicircular end plates (1), each connected to one end of the side plates , and on the one hand reinforcing elements (10, 13; 20, 6; 21, 6; 26, 25; 10, 6), which are attached to the outside of the flat side plates, characterized in that the side surfaces (14, 14 of the reinforcing elements) : 21; 28) are tangentially connected to the semicircular end plates (1) at or near the joints between the flat side plates (1a) and the semicircular end plates.

A tank according to claim 1, characterized in that the reinforcing elements are in the form of rectangular gas containers (13; 6) and further comprise V-shaped, vertical reinforcing elements (10) extending along both sides of the rectangular gas containers, the V one leg (11) of the shaped reinforcing elements is provided with recesses (12) for receiving the rectangular gas containers.

Tank according to claim 1, in that the reinforcing elements are in the form of rectangular gas containers (6) and in addition have a plurality of characterized V-shaped reinforcing elements (20) with a length which is less than the height of the rectangular gas containers, wherein four of these V-shaped reinforcing elements are arranged at the upper and lower corners of each rectangular gas container, and wherein one legs are attached to the side surfaces of the gas containers and wherein the other legs are connected to the semicircular end plates (1) and arranged to be tangcntinlla with these.

A tank according to claim 1, wherein the reinforcing elements are in the form of the main feature of substantially rectangular gas containers (6), both of which are the side walls (H) M "? M \ M 10 15 20 sooàzss-6 8 side walls 21) inclined a predetermined angle and wherein the ends of the inclined side walls are connected to the semicircular end plates and arranged to be tangential to them.

A tank according to claim 1, wherein the reinforcing elements comprise a plurality of vertically spaced, horizontal bars or beams (25), which are attached to the outsides of the side plates (1a), and in addition have V-shaped, vertical reinforcing elements (26), one of which leg (27) is attached to the ends of the bars or beams and the other leg (28) of which is tangentially connected to the semicircular end plates (1).

A tank according to claim 2, wherein the upper and lower sides (7a) of the gas sensing container (6) are inclined at a predetermined angle relative to the side plate (1a).

A tank according to claim 5 or 6, wherein the V-shaped vertical reinforcing elements extend beyond the upper and lower sides of the gas container up to an upper flange and a bottom plate of the tank, respectively.