Beschreibung
Kapselungsgehäuse einer Elektroenergieübertragungseinrichtung mit einer Teilchenfalle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Teilchenfalle, die eine Abdeckhaube mit einer Abschirmfläche zur dielektrischen Ab¬ schirmung eines Abschirmbereiches aufweist, für ein Kapse¬ lungsgehäuse einer Elektroenergieübertragungseinrichtung, wo¬ bei die Abschirmfläche eine konkave Krümmung mit einem Tief¬ punkt aufweist.
Eine derartige Teilchenfalle ist beispielsweise aus der deut¬ schen Offenlegungsschrift DE 41 00 720 Al bekannt. Bei der dortigen Anordnung ist ein elektrischer Leiter innerhalb ei¬ nes rohrförmig'en Kapselungsgehäuses angeordnet. Im Bodenbe¬ reich des Kapselungsgehäuses sind zwei metallische Halbscha- len angeordnet. Die metallischen Halbschalen bilden eine Längsnut aus. Diese Längsnut bildet einen feldschwachen Raum, welcher der Aufnahme von Partikeln dient.
Bei der bekannten Teilchenfalle sind die Halbschalen über ei- nen großen Bereich zu positionieren sowie zueinander auszu¬ richten. Durch die metallischen Halbschalen ist zwar ein gro¬ ßer Abfangbereich für Partikel gebildet, so dass auch bei ei¬ nem Verkippen oder Verdrehen des dortigen Kapselungsgehäuses ein Einfangen von Teilchen möglich ist, jedoch weist diese Anordnung den Nachteil auf, dass die zwischen den Schalen ge¬ bildete Längsnut einen vergleichsweise schmalen Abschnitt im Bodenbereich einnimmt. So ist es beispielsweise möglich, dass bei einem Verkippen die Längsnut seitlich liegt. Somit können die Teilchen nicht mehr in die Längsnut hineinrutschen. Die
Funktion des Weiterleitens bzw. endgültigen Abschirmens von Teilchen kann die Längsnut so nicht erfüllen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Teilchenfalle für ein Kapselungsgehäuse einer Elektroenergie¬ übertragungseinrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass die Teilchenfalle auch bei einem Verkippen des Kapselungsgehäuses ihre Wirksamkeit beibehält.
Die Aufgabe wird bei einer Teilchenfalle der eingangs genann¬ ten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abschirmflä¬ che im Bereich des Tiefpunktes zumindest einen quer zur kon¬ kaven Krümmung abfallenden Flächenbereich aufweist.
Durch die konkave Krümmung werden Teilchen, die innerhalb breiter Raumabschnitte anfallen können, zu einem Tiefpunkt in der Abschirmfläche bezüglich der konkaven Krümmung hingelei¬ tet. Der Tiefpunkt kann dabei beispielsweise mit dem Schei¬ telpunkt der konkaven Krümmung übereinstimmen, jedoch auch von diesem verschieden sein, sobald die konkav gekrümmte Ab¬ schirmfläche verkippt angeordnet ist. Durch zumindest einen im Bereich des Tiefpunktes angeordneten abfallenden Flächen¬ bereich, der quer zu der konkaven Krümmung verläuft, können die Teilchen schnell von der Abschirmfläche fortgeleitet wer- den. Durch diese Konstruktion ist es nicht mehr erforderlich, die Abschirmfläche selbst mit Öffnungen für die Teilchen zu versehen. Dadurch ist es möglich, die Schirmfläche homogener auszugestalten. Die Kombination von konkaver Krümmung und quer abfallendem Flächenbereich ermöglicht es, die Teilchen rasch von der Abschirmfläche abzuleiten und in dielektrisch geschirmten Bereichen zur Ruhe kommen zu lassen. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn bezüglich der konkaven Fläche beidseitig abfallende Flächen vorgesehen sind. Da durch ent-
steht eine gleichmäßig geformte Abdeckhaube, die leicht fer¬ tigbar ist und an verschiedenen Positionen innerhalb eines Kapselungsgehäuses einsetzbar ist. Aufgrund der konkaven Krümmung ist es beispielsweise möglich, ein und dasselbe Kap- selungsgehäuse mit ein und derselben Abdeckhaube in verschie¬ denen verkippten Lagen einzusetzen. Unabhängig von der Lage ist das Einsammeln von Teilchen über die konkaven Krümmung der Abschirmfläche gewährleistet. Aufgrund der quer zur Krüm¬ mung abfallenden Flächenbereiche werden auch bei einem Ver- kippen des Gehäuses weiterhin Teilchen rasch von der Ab¬ schirmfläche fortgeleitet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Abschirmfläche nach Art einer Sattelfläche geformt ist.
Aufgrund ihrer Formgebung ist eine Sattelfläche dazu in der Lage, selbst bei einem Verkippen ein Ablaufen von Fremdteil¬ chen von der Abschirmfläche zu gewährleisten. Da sich eine derartige Fläche mathematisch eindeutig beschreiben lässt, sind die Ausdehnungen bzw. Krümmungsradien der einzelnen Flä¬ chenbereiche leicht veränderbar und anpassbar.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Ab¬ schirmfläche in Richtung der konkaven Krümmung eine größere Ausdehnung aufweist als in Richtung des abfallenden Flächen¬ bereiches .
Bei einer derartigen Dimensionierung einer Abdeckhaube einer Teilchenfalle ist es möglich, relativ schmale streifenartig konkav gekrümmte Flächen auszunutzen. Diese schmalen Abdeck¬ hauben lassen sich auch in Engstellen innerhalb eines Gehäu¬ ses leicht anordnen. Trotz ihrer geringen Abmessungen weisen sie weiterhin den Vorteil auf, dass sie bei einem Verkippen
oder Verkanten des Gehäuses eine zuverlässige Ableitung von Teilchen in den durch die Abschirmfläche geschirmten Bereich gewährleisten.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Abschirmfläche an dem Kapselungsgehäuse eine Vertiefung unter Freilassung einer Einfallöffnung überspannt.
Bei der Nutzung einer Vertiefung für eine Teilchenfalle kann die Abdeckhaube dazu benutzt werden, die um die Vertiefung herum liegende Form der inneren Wandung des Kapselungsgehäu¬ ses nachzubilden bzw. aufzunehmen. Dadurch entsteht eine ho¬ mogene innere Oberfläche des Kapselungsgehäuses. Lediglich durch die notwendige Einfallöffnung wird nunmehr die Innen- kontur des Kapselungsgehäuses leicht beeinträchtigt. Durch eine Abrundung von Kanten kann dies jedoch auf ein geringes Maß reduziert werden. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Abdeckhaube mit der Abschirmfläche derart an die vorgegebene innere Form des Kapselungsgehäuses angepasst ist, dass die Vertiefung unter Freilassung einer kleinen Öff¬ nung verschlossen ist. Durch die Vertiefung wird das Aufnah¬ mevermögen der Teilchenfalle erhöht. Die Vertiefung erschwert das ungewollte Herausschleudern eingefangener Teilchen aus der Teilchenfalle .
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Einfall¬ öffnung ein um die Abschirmfläche umlaufender Spalt ist.
Ein um die Abschirmfläche umlaufender Spalt stellt eine ver- gleichsweise große Einfallöffnung dar. Aus allen Bereichen oder Richtungen können nunmehr die Teilchen direkt in die Teilchenfalle einfallen. Dabei kann die Befestigung der Ab¬ schirmhaube derart erfolgen, dass zentrisch in der Vertiefung
Tragelemente angeordnet sind, an welchen die Abdeckhaube bei¬ spielsweise mittels Schrauben oder Schweißverfahren befestigt wird. Die Abdeckhaube erstreckt sich dann schirmartig über dem Abschirmbereich, welcher vorteilhaft in der Vertiefung liegt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Kapselungsgehäuse das Gehäuse eines Hochspannungs- Leistungsschalters ist, das einen im Wesentlichen rohrförmi- gen Querschnitt aufweist, wobei das Gehäuse in einem mittle¬ ren Abschnitt eine den Querschnitt vermindernde Einschnürung aufweist.
Hochspannungsleistungsschalter sind aufgrund der zu erbrin- genden Schaltleistungen erhöhten mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Diese Beanspruchungen bewirken eine Vibration des Kapselungsgehäuses. Dadurch ist es möglich, dass sich die¬ lektrisch ungünstig auswirkende Teilchen beispielsweise von bewegten Teilen oder von Oberflächen des Kapselungsgehäuses lösen. Durch die Einschnürung im mittleren Bereich des Gehäu¬ ses sind auftretende Teilchen gezwungen, in die Randbereiche des Kapselungsgehäuses abzuwandern. Dort befinden sich die¬ lektrisch günstigere Bereiche, da sich zentrisch in dem Ge¬ häuse des Leistungsschalters meist die Unterbrechereinheit befindet. Durch die Einschnürung erfolgt eine Taillierung des rohrförmigen Kapselungsgehäuses. Besonders vorteilhaft ist es, dass das Gehäuse beispielsweise um die Längsachse ver¬ kippt werden kann und weiterhin die volle Wirksamkeit der Teilchenfalle gewährleistet ist. Diese Wirksamkeit wird wei- terhin durch den im mittleren Abschnitt verringerten Quer¬ schnitt unterstützt.
Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine erste und eine zweite Teilchenfalle jeweils in einem der Endbereiche des Gehäuses angeordnet sind.
Bei einer Anordnung einer ersten und einer zweiten Teilchenfalle jeweils in den Endbereichen des Gehäuses, ist der durch die Teil¬ chen zurückzulegende Weg verringert, bevor sie in einen Feldschat¬ ten eintreten. Weiterhin ist das Aufnahmevermögen innerhalb des Gehäuses vergrößert, da nunmehr zwei Teilchenfallen zur Verfügung stehen.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass an dem Kapse¬ lungsgehäuse, der Teilchenfalle im Wesentlichen diametral gegenü¬ berliegend, ein Gehäuseflansch angeordnet ist.
Durch die Anordnung eines gegenüberliegenden Gehäuseflansches ist es möglich, die Montage der Teilchenfalle durch diesen Flansch hindurch vorzunehmen bzw. vorzubereiten. Dadurch ergibt sich eine leichte Montage, die mit einer hohen Genauigkeit ausgeführt werden kann. Weiterhin kann der Gehäuseflansch beispielsweise dazu ge¬ nutzt werden, um einen Leiter, beispielsweise' mittels Freiluft¬ durchführungen, in das Innere des Kapselungsgehäuses einzuführen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher be¬ schrieben.
Dabei zeigt die
Figur 1 ein Gehäuse eines Hochspannungsleistungsschalters mit einer ersten und einer zweiten Teilchenfalle, die
Figur 2 einen Schnitt durch die erste Teilchenfalle quer zu einer konkaven Krümmung, die
Figur 3 einen Schnitt durch die Teilchenfalle längs zu der konkaven Krümmung, die
Figur 4 eine perspektivische Ansicht einer Abdeckhaube, die
Figur 5 eine perspektivische Ansicht der Abdeckhaube mit einem Schnitt längs der konkaven Krümmung und die
Figur 6 eine perspektivische Ansicht der Abdeckhaube mit einem Schnitt quer zur konkaven Krümmung.
Die Figur 1 zeigt ein teilweise freigeschnittenes Kapselungs¬ gehäuse 1 eines Hochspannungsleistungsschalters . Das Kapse¬ lungsgehäuse 1 weist eine im Wesentlichen rohrförmige Grund- Struktur auf. Endseitig sind an dem Kapselungsgehäuse 1 Flanschöffnungen 2, 3 angeordnet. Durch die Flanschöffnungen 2, 3 sind eine Unterbrechereinheit, Lagerelemente usw. in das Kapselungsgehäuse 1 einbringbar. Die Flanschöffnungen 2, 3 sind mittels Flanschdeckeln verschließbar. Im Bodenbereich des Kapselungsgehäuses 1 sind eine erste Teilchenfalle 4 so¬ wie eine zweite Teilchenfalle 5 angeordnet. Beispielhaft soll anhand der ersten Teilchenfalle 4 deren Aufbau und Funktion beschrieben werden. Die zweite Teilchenfalle 5 weist einen im Wesentlichen gleichen Aufbau auf. Lediglich die Ausgestaltung der Abdeckhaube weicht von der Ausgestaltung der ersten Teil¬ chenfalle 4 ab. Die erste Teilchenfalle 4 ist an einer Ver¬ tiefung 6 des Kapselungsgehäuses 1 angeordnet. Die Vertiefung 6 ist aus dem gewölbten Bodenbereich des Kapselungsgehäuses 1 herausgeprägt und wird von einer Abdeckhaube 7 überspannt. Die Abdeckhaube 7 ist an einem im Innern der Vertiefung 6 an¬ geordneten Stutzen 8 befestigt. Die Abdeckhaube 7 weist eine gekrümmte Struktur auf, die die Wölbung des Kapselungsgehäu¬ ses 1 aufnimmt und annähernd nachbildet. Dabei ist die Ab-
deckhaube 7 derart dimensioniert, dass eine Einfallöffnung in Form eines um die Abdeckhaube 7 umlaufenden Spaltes 9 gebil¬ det ist. Die Abdeckhaube 7 weist eine Abschirmfläche 10 auf. Die Abschirmfläche 10 schirmt den unter ihr in Richtung der Vertiefung 6 liegenden Bereich dielektrisch ab. Die Abschirm¬ fläche 10 ist in senkrecht zur Zeichenebene verlaufender Richtung konkav gebogen. An dem Tiefpunkt der Abschirmfläche 10 bezüglich ihrer konkaven Krümmung ist quer zu der konkaven Krümmung ein abfallender Flächenbereich angeordnet. Im vor- liegenden Fall ist der abfallende Flächenbereich derart aus¬ gestaltet, dass im Zusammenspiel der konkaven Krümmung die Abschirmfläche 10 als Sattelfläche ausgeformt ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es sichergestellt, dass auf die Ab¬ schirmfläche 10 fallende Teilchen schwerkraftgetrieben in den umlaufenden Spalt 9 hineinfallen. Dies ist auch dann der Fall, wenn das Kapselungsgehäuse verdrehte bzw. verkippte La¬ gen einnimmt. Abweichend davon, ist bei der zweiten Teilchen¬ falle 5 der Tiefpunkt der konkaven Krümmung der Abschirmflä¬ che 10 derart ausgestaltet, dass Flächenbereiche beidseitig abfallen. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass die Abdeckhaube 7 selbst schräg über der Vertiefung β angeordnet ist, so dass eine bevorzugte Ablaufrichtung für Teilchen ent¬ steht.
Die erste Teilchenfalle 4 sowie die zweite Teilchenfalle 5 sind jeweils an einem der Endbereiche des Kapselungsgehäuses 1 angeordnet. Zentrisch weist das Kapselungsgehäuse 1 eine Einschnürung 11 auf. Durch diese Einschnürung 11 ist der Bo¬ denbereich des Kapselungsgehäuses mit einem Gefälle versehen, so dass Teilchen schwerkraftgetrieben jeweils zu einer der Teilchenfallen 4, 5 wandern. Weiterhin sind die Endbereiche des Kapselungsgehäuses 1 konisch ausgestaltet, so dass auch in diesem Bereich auftretende Teilchen in Richtung der Teil-
chenfallen 4, 5 wandern können. Den Teilchenfallen 4, 5 je¬ weils annähernd diametral gegenüberliegend sind ein erster sowie ein zweiter Gehäuseflansch 12, 13 angeordnet. An die Gehäuse- flansche 12, 13 sind beispielsweise Freiluftdurchführungen anflanschbar, welche der Zuführung von elektrischen Leitungen in das Innere des Kapselungsgehäuses 1 dienen. Unerwünschte Teilchen entstehen beispielsweise an Gelenken, Lagerbuchsen, Steckverbindungen und anderen mechanisch aneinander reibenden Teilen. Durch die Anordnung unterhalb der Gehäuseflansche können Teilchen unmittelbar in die Teilchenfallen 4, 5 fal¬ len. Dadurch gelangen sie rasch in dielektrisch geschirmte Bereiche und das Auftreten von Teilentladungen oder anderen Störungen des elektrischen Feldes wird so unterbunden. Wei- terhin können über den ersten und den zweiten Gehäuseflansch 12, 13 Montagearbeiten an den Teilchenfallen 4, 5 vorgenommen werden.
Die Figur 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der ersten Teilchenfalle 4. Erkennbar ist die Vertiefung 6, über welcher sich die Abdeckhaube 7 erstreckt. Erkennbar ist auch der Tiefpunkt der konkaven Krümmung, von welchem sich die ab¬ fallenden Flächenbereiche erstrecken. Das Kapselungsgehäuse 1 sowie die Abdeckhaube 7 sind aus elektrisch leitendem Materi- al gefertigt und weisen beide das gleiche Potential auf. Dies ist meist ein Erdpotential. Dadurch entsteht eine Elektroden¬ anordnung, die im Innern der Teilchenfalle einen feldfreien Raum ausbildet. In diesen feldfreien Raum können sich Teil¬ chen, wie beispielweise Metallspäne, Lacksplitter, Staub und andere Verschmutzungen, absetzen.
In der Figur 3 ist ein Schnitt durch das in der Figur 1 dar¬ gestellte Kapselungsgehäuse 1 abgebildet. Die Schnittebene
liegt senkrecht zu der Zeichenebene der Figur 1. Zu erkennen ist die konkave Krümmung der Abschirmfläche 10 der ersten Teilchenfalle 4. Je nach dem wie das Kapselungsgehäuse 1 aus der Senkrechten ausgelenkt ist, ergibt sich jeweils ein ver- änderter Tiefpunkt der Abschirmfläche (siehe Pfeil 14) . Unab¬ hängig von der Auslenkung ist es jedoch aufgrund der quer zur konkaven Krümmung abfallenden Flächenbereiche stets gewähr¬ leistet, dass auf der Abschirmfläche zur Ruhe gelangende Teilchen in den geschirmten Bereich der Teilchenfalle abglei- ten können. Dabei ist es vorgesehen, dass die Ausdehnung der Abschirmfläche in Richtung der konkaven Krümmung (in Richtung der Schnittebene der Figur 3) eine größere Ausdehnung auf¬ weist als in Richtung der abfallenden Flächenbereiche (Schnittebene Figur 1) . Somit entsteht eine schmale Abdeck- haube 7, die an vielen Positionen eines Kapselungsgehäuses 1 anbringbar ist. In der Draufsicht entsteht so der Eindruck eines schmalen langgestreckten Streifens, der entsprechende Abrundungen aufweist.
Die Figur 4 zeigt beispielhaft eine Ausgestaltungsvariante einer Abdeckhaube 7a. Die Abdeckhaube 7a ist konkav gebogen und an ihren freien Enden abgerundet. In der Figur 5 ist die konkave Formung der Abschirmfläche 10a erkennbar. Die Schirm¬ fläche 10a weist quer zur konkaven Krümmung verlaufende Flä- chenbereiche auf. Diese sind beidseitig pultartig abfallend ausgebildet (Figur 6) . Aneinander stoßende Bereiche sind in¬ einander übergehend abgerundet ausgestaltet.