WO2012072395A1 - Druckfeste fluidkapselung - Google Patents

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WO2012072395A1
WO2012072395A1 PCT/EP2011/069829 EP2011069829W WO2012072395A1 WO 2012072395 A1 WO2012072395 A1 WO 2012072395A1 EP 2011069829 W EP2011069829 W EP 2011069829W WO 2012072395 A1 WO2012072395 A1 WO 2012072395A1
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pressure
reinforcing element
fluid encapsulation
resistant fluid
encapsulation according
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PCT/EP2011/069829
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Joachim Baudach
Tomasz Magier
Uwe Schriek
Dirk Weissenberg
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Siemens Aktiengesellschaft
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Priority to RU2013129547/06A priority patent/RU2013129547A/ru
Priority to US13/989,855 priority patent/US20130327779A1/en
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    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/02—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
    • F17C1/08—Integral reinforcements, e.g. ribs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J12/00—Pressure vessels in general
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/14—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of aluminium; constructed of non-magnetic steel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/56—Gas reservoirs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear
    • H02B13/045—Details of casing, e.g. gas tightness

Definitions

  • the invention relates to a pressure-resistant fluid encapsulation with a cast wall of a first metal, in particular aluminum.
  • the interior of these metal casings is provided with a pressurized electrically insulating gas, so that the metal casings are to be designed as fluid encapsulations, which prevent volatilization of the enclosed electrically insulating gas.
  • the electrically insulating gas is usually subjected to an overpressure relative to the environment of the fluid encapsulation.
  • the fluid encapsulation pressure vessel must withstand ever stronger pressures. As a result, usually the wall of the fluid encapsulation becomes more and more massive and the mass of the fluid encapsulation increases.
  • this is achieved in a pressure-resistant Fluidkapse ⁇ development of the aforementioned type in that Seoul- least a mechanically reinforcing the cast wall reinforcement ⁇ element is used from an angle different from the first metal material.
  • Flameproof Fluidkapselept are used for example in electric ⁇ energy transmission devices.
  • the pressure-resistant Fluidkapselungen usually have a tubular basic structure, which is coaxial to a longitudinal axis being directed ⁇ . On the shell side or the front side, it is customary to provide connecting flanges in order to be able to introduce phase conductors into the interior of the pressure-resistant fluid encapsulation in an electrically insulated manner.
  • the flanges are closed, for example by means of flanged lids or provided with an insulator bushing for an electrically insulated passage of one or more phase conductors.
  • the phase conductors are supported for example by means of solid insulators on the fluid encapsulation.
  • the interior of the fluid encapsulation can also be filled with an electrically insulating gas, which is increased in its pressure, for example, and thus forms a compressed gas insulation.
  • the pressure-resistant fluid encapsulations are usually produced in an aluminum casting, so that the formation of eddy currents in a cast wall of the pressure-resistant Fluidkapse- ment triggered by a current flow through the phase conductors is difficult.
  • Aluminum has a low mass.
  • the pressure-resistant fluid encapsulation can be mechanically reinforced. This stiffens the cast wall so that metal casting is relieved. In the off ⁇ design of the reinforcement is to ensure that there are no closed conductor loops around current-carrying phase conductor, which could serve the formation of a short circuit current path.
  • the reinforcing element is at least partially embedded in the cast wall.
  • An at least partially embedding the reinforcing element makes it possible to connect the cast wall intimately with the Bewehrungsele ⁇ ment. It is particularly advantageous if the reinforcing element is completely embedded in the casting wall, ie the casting wall completely surrounds the reinforcing element. It should be advantageously provided that the reinforcing element and the cast wall have approximately the same expansion coefficient.
  • a further advantageous embodiment can provide that the reinforcing element rests on the cast wall.
  • a resting of the reinforcing element makes it possible to grasp the pressure-resistant Fluidkapselung at least in sections to at ⁇ and so bring about an auctioning ⁇ Fung the cast wall from the outside in the manner of a bandage.
  • Such a configuration is advantageous in order to retrofit existing pressure-resistant fluid encapsulations in order to increase their pressure resistance, for example.
  • the reinforcing element rotates in an annular manner, whereby a ring circuit following short circuit is interrupted by a separation point or a material inhomogeneity.
  • annular reinforcing element has the advantage that the axial extent of the ring can be made significantly smaller compared to its radial extent, so that the ring, for example, on a short tubular Embedded or placed portion of the fluid encapsulation ⁇ who can or otherwise is fastened.
  • the annular portion of Fluidkapselung itself must be RESIZE ⁇ SSSR only slightly. If you look now in the circular circulation one
  • a separation point can be caused for example by an interruption of the ring in the form of a slot.
  • a self-contained ring rotates fully, wherein a Materialinho ⁇ homogeneity will cause, for example, by inserting a material of lower electrical conductivity or a non-magnetic material in the ring.
  • annular Beweh ⁇ tion elements enforced by a current-carrying phase conductor.
  • the surface of the reinforcing element has, at least in sections, a surface-enlarging structure.
  • Surface enlarging structures are for example Aus ⁇ formations or profiles of surfaces, which make it possible to cause a good connection between the reinforcing element and the casting material of the cast wall.
  • a further advantageous embodiment can provide that the reinforcement element is connected to the fluid encapsulation by means of an end-positioned fastening means.
  • the reinforcing element may extend in any manner along a laying path.
  • a fastening element may be, for example, screws, rivets, bolts, excellent Schul ⁇ tern or the like. This fastener can cause ei ⁇ nen angle rigid bond between reinforcement element and Flu ⁇ idkapselung. This is particularly advantageous if only a partial embedding or laying the reinforcement element is provided on a surface of Gusswan ⁇ tion.
  • a further advantageous embodiment may provide that the different material comprises a metal, in particular steel, or an organic plastic, in particular an aramid fiber, or a glass, in particular a glass fiber.
  • the reinforcing member may, for example, a further metal, in particular ⁇ sondere steel, or an organic plastic, such as examples For example, an aramid fiber, are used.
  • Organic plastics have a high insulation strength in comparison to the casting material, so that a generation of eddy currents is not to be expected here.
  • Steels are inexpensive to procure and can be coated in a simple manner during casting with aluminum.
  • a glass, in particular glass fibers be used to form the reinforcing element.
  • Glass fibers can be produced economically in large quantities, so that glass fiber strands can be formed, which have a high mechanical strength and ge ⁇ geninate have a sufficient resistance to a casting possibly occurring thermal stress.
  • the reinforcing element is aligned concentrically with respect to an axis of symmetry of the fluid encapsulation.
  • Flameproof fluid containments often have sections that are tubular.
  • Tubular formed from ⁇ sections are, for example hollow cylindrical assemblies with annular cross-section. Concentric alignment with the axis of symmetry allows forces to be trapped in a shell on curved tracks. This concentrically arranged reinforcing elements can transmit high forces.
  • the reinforcing element has a self-contained loop.
  • Loops can be formed, for example, by a multiple winding and also a partial overlaying of an elongated reinforcement element. Loops can be formed in one or more layers, whereby the individual nen loop turns touching each other or can be spaced apart.
  • a loop may, for example, a self-contained ring, optionally with
  • the reinforcement element comprises a ⁇ helizoidalen section.
  • a helical ie a helicoidal course, makes it possible to equip longer sections in a continuous circulation with a reinforcing element.
  • the reinforcing element acts as a tie rod.
  • a tie rod makes it possible to absorb and distribute forces between attachment points of the tie rod, in particular along linear axis forces.
  • Such tie rods are particularly suitable to along an axis of symmetry or
  • the reinforcing element has a meshed section.
  • a meshed laying a reinforcement element makes it possible to provide a variety of surfaces in a larger area.
  • a meshing example can be prepared by using a grid or a web is produced to which is the casting material herumgegos ⁇ sen.
  • the mesh may advantageously be at least partially enclosed by the casting material.
  • a wire mesh can be produced, which is designed in the manner of a collar, for example, cast-on Stut ⁇ zen, for example, the coat or front side befin ⁇ strengthen, and thus strengthen particular sites on the pressure-resistant fluid encapsulation, form the shoulders ,
  • the mesh portion of the moving member can be configured with this is that the entire Fluidkapselung is prefabricated in the manner of a wire grid model and is at ⁇ closing encapsulated by the cast metal material. However, it can also be provided that only particularly mechanically stressed areas of the cast wall section ⁇ reinforce section with a meshed.
  • Figure 2 is a plan view of the BE from the figure 1 ⁇ known flameproof Fluidkapselung,
  • Figure 3 is a perspective view of the figure
  • FIG. 4 shows a reinforcing element with a structured surface.
  • FIG. 1 shows a pressure-resistant fluid encapsulation in a cross section.
  • the flameproof Fluidkapselung has a tubular in ⁇ We sentlichen structure with annular cross section, which is coaxial to a longitudinal axis keptrich- tet. 1
  • the longitudinal axis 1 represents an axis of symmetry.
  • the pressure-resistant Fluidkapselung is equipped with a ers ⁇ th and a second flange 2; 3. Furthermore, a third flange 4 is arranged on a first end face. The third flange 4 is aligned coaxially with the longitudinal axis 1, whereas the first flange 2 and the second flange 3 are aligned substantially in the radial direction to the longitudinal axis. At the from the first end face ⁇ facing second end face a final wall is arranged. To support the flanges 2, 3, 4, a substantially hollow-cylindrical sprue is provided. The pressure-resistant fluid encapsulation is previously produced in one piece in a casting process, so that all the walls and the flanges 2, 3, 4 are cast walls.
  • the casting ⁇ wall is a metallic cast wall, which passes as a metal aluminum nium or an aluminum alloy is used.
  • the pressure-resistant fluid encapsulation in the present case has a substantially tubular structure aligned coaxially to the longitudinal axis.
  • the flameproof Fluidkapselung encloses an inner lumen ⁇ Vo, which is provided with an electrically insulating gas filling bar.
  • the flanges 2, 3, 4 are each to be closed in a fluid-tight manner.
  • the inside of the pressure-resistant Fluidkapse ⁇ lung may additionally be equipped with electrical phase conductors, which are optionally current flowing through it.
  • the electrical phase conductors are to be supported electrically isolated on the pressure-resistant fluid encapsulation.
  • solid insulators are used.
  • the electrically insulating gas located in the interior of the pressure-resistant fluid encapsulation can be subjected to an elevated pressure, see above a pressure gas insulation is formed in the interior of the pressure-resistant fluid encapsulation.
  • corresponding pressure-resistant and fluid-tight insulator passages can be arranged on the flanges 2, 3, 4.
  • the insulator bushings then close together with a phase conductor section passing through them the flanges 2, 3, 4 of the pressure-resistant fluid encapsulation.
  • the pressure-resistant fluid encapsulation hermetically encloses a closed space, which in the present case is filled with a pressure-increased, electrically insulating gas and phase conductors held therein in an electrically insulated manner.
  • the pressure-resistant fluid encapsulation is designed as a one-piece cast body, reinforcing elements being positioned on the pressure-resistant fluid encapsulation for reinforcement.
  • a first reinforcement element 5a is provided, which rests in the form of a ring on the outer shell side, ie outside the space enclosed by the pressure-resistant fluid encapsulation, on an outer surface of the casting wall.
  • the first reinforcing element 5a acts in the manner of a bandage, which rotates closed around the first longitudinal axis.
  • Bewehrungsele- a non-magnetic metal may for example be a ⁇ set or an electrically insulating plastic or fiberglass ⁇ be used.
  • a second reinforcing element 5b is arranged on the pressure-resistant fluid encapsulation.
  • the second Bewehrungsele ⁇ element 5b is also designed annularly, wherein a separation point is arranged in 6 Ver ⁇ running of the ring.
  • the separation ⁇ point 6 is a slit, which is penetrated by the casting material, here aluminum.
  • This is within the second reinforcement 5b creates an inhomogeneity and thereby complicates the formation of eddy currents.
  • the second reinforcement member is fully embedded in the Gusswan ⁇ dung, ie, the second reinforcement member is fully ⁇ continually encapsulated by the cast wall.
  • a reinforcing element is only partially, ie only partially, encased by the cast wall or surface sections of the second Beweh ⁇ tion element 5 b protrude from the cast wall.
  • a third reinforcing element 5c is designed in the form of a helix, with the helix running around the longitudinal axis 1.
  • the third reinforcing element 5c can be designed, for example, in the form of a helically coiled steel wire.
  • a fourth reinforcement member 5d which is also completely enclosed by the Gusswan ⁇ dung, wherein the cast wall having a corresponding annular rib that protrudes from the Oberflä ⁇ chenkontur the flameproof Fluidkapselung and so in addition, a mechanical reinforcement of the Gusswandung the pressure-resistant fluid encapsulation causes.
  • an annular structure of the fourth reinforcing element 5d vorgese ⁇ hen, said ring closed in itself rotates.
  • the ring may be made of a non-magnetic material.
  • FIG. 2 shows a plan view of the Figure 1 from the known pressure-resistant be ⁇ Fluidkapselung showing an alternative Ausgetaltung is shown reinforcement elements. Shown is a ring-shaped or loop-like extending fifth reinforcing element 5e, which can rest on the outer surface of the pressure-resistant fluid encapsulation or at least partially or completely embedded in the cast wall.
  • the loop-laid fifth reinforcement element 5e is aligned such that the loop does not pass through the longitudinal axis, so that the fifth reinforcement element 5e with its loops or its loop curves in / on the jacket surface and stabilizes the pressure-resistant fluid encapsulation like a shell.
  • the fifth reinforcement member 5e is executed apprisschlaufig Vorlie ⁇ quietly in the figure 2, a first loop around the first and the second flange 2, 3 is rotated, and only revolves a second loop around the first flange. 2
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the pressure-resistant fluid encapsulation known from FIGS. 1 and 2, a sixth and seventh reinforcement element 5f, 5g being provided.
  • the sixth and seventh reinforcing element each have a meshed section, wherein the meshed Ab ⁇ section has a plurality of loops and / or mesh and / or mesh openings and / or lattices, which in the mantle seated hollow cylindrical sprues of the first and the second Flange 2, 3 is inserted.
  • an eighth reinforcement element 5h is shown in FIG.
  • the eighth reinforcing element 5h is formed in the manner of egg ⁇ nes tie rod, wherein the tie rod has a linear extent which is substantially parallel to the longitudinal axis 1 is configured.
  • the eighth reinforcing element 5h ver ⁇ spans a shell side cast wall the pressure rod and consolidate Fluidkapselung flameproof Fluidkapselung in the longitudinal direction.
  • the eighth reinforcing element 5h is placed on the outer shell side on it.
  • fastening means 7a, b, c, d are each end provided, which cause a clamping of the eighth reinforcing element 5h against an outer surface of the pressure ⁇ firm fluid encapsulation.
  • Fixing means 7a, b, c, d can be provided, for example, clamping bolts, screws, rivets or the like.
  • fastening means may also be on the outer surface molded shoulders depending ⁇ but are behind which end-side diametrically opposed shoulders of the eighth reinforcing element hooked 5h under elastic deformation of the eighth reinforcing element 5h.
  • FIG. 4 shows a perspective view of the second reinforcing element 5b known from FIG.
  • the second reinforcing element 5b is annularly shaped, wherein in Ver ⁇ run of the ring an isolating distance is located to prevent ent ⁇ standing of eddy currents in the second reinforcing element 5b.
  • antimagnetic materials are used to form a self-contained ring of a reinforcing element.
  • the outer surface of the second reinforcement ⁇ element 5b is provided with a plurality of notches wholesomeswei ⁇ se elevations carrying structure, so that formed in a casting around the second reinforcing element 5b with liquid aluminum an intimate bond between the resulting cast wall and the second reinforcement member 5b.

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Abstract

Eine druckfeste Fluidkapselung weist eine Gusswandung aus einem ersten Metall auf. Die Gusswandung ist mit einem nicht per Hand mechanischen verstärkenden Bewehrungselement (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) ausgestattet. Das Bewehrungselement (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) weist ein von dem ersten Metall der Gusswandung verschiedenes Material auf.

Description

Beschreibung
Druckfeste Fluidkapselung
Die Erfindung bezieht sich auf eine druckfeste Fluidkapselung mit einer Gusswandung aus einem ersten Metall, insbesondere Aluminium.
Aus der US-Patentschrift US 3,761,651 ist bekannt, Elektro¬ energieübertragungseinrichtungen mit einem Metallgehäuse auszugestalten. Dieses Metallgehäuse umgibt in seinem Inneren elektrisch leitfähige Phasenleiter, welche elektrisch isoliert gegenüber dem Metallgehäuse anzuordnen sind.
Das Innere dieser Metallgehäuse ist mit einem unter Druck stehenden elektrisch isolierenden Gas versehen, so dass die Metallgehäuse als Fluidkapselungen auszuführen sind, die ein Verflüchtigen des umschlossenen elektrisch isolierenden Gases verhindern. Das elektrisch isolierende Gas wird üblicherweise mit einem Überdruck gegenüber der Umgebung der Fluidkapselung beaufschlagt .
Mit zunehmender Druckerhöhung muss die Fluidkapselung als Druckbehälter immer stärkeren Drücken standhalten. In Folge wird üblicherweise die Wandung der Fluidkapselung immer massiver und die Masse der Fluidkapselung steigt.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine druckfeste Fluid¬ kapselung anzugeben, welche bei einer Massereduktion und einer Materialeinsparung an Gussmaterial eine ausreichende Druckfestigkeit aufweist.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer druckfesten Fluidkapse¬ lung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass wenigs- tens ein die Gusswandung mechanisch verstärkendes Bewehrungs¬ element aus einem von dem ersten Metall verschiedenen Material verwendet wird. Druckfeste Fluidkapselungen werden beispielsweise in Elektro¬ energieübertragungseinrichtungen eingesetzt. Dort weisen die druckfesten Fluidkapselungen üblicherweise eine rohrförmige Grundstruktur auf, welche koaxial zu einer Längsachse ausge¬ richtet ist. Mantelseitig beziehungsweise stirnseitig ist es üblich, Anschlussflansche vorzusehen, um in das Innere der druckfesten Fluidkapselung Phasenleiter elektrisch isoliert einführen zu können. Die Flansche sind beispielsweise mittels Flanschdeckeln verschlossen oder mit einer Isolatordurchführung für eine elektrisch isolierte Durchführung eines oder mehrerer Phasenleiter versehen. Die Phasenleiter sind beispielsweise mittels Feststoffisolatoren an der Fluidkapselung abgestützt. Das Innere der Fluidkapselung kann weiter mit einem elektrisch isolierenden Gas befüllt sein, welches beispielsweise in seinem Druck erhöht ist und somit eine Druck- gasisolation ausbildet. Mittels der druckfesten Fluidkapse¬ lung wird eine spontane Verflüchtigung des Gases unterdrückt. Die druckfesten Fluidkapselungen sind dabei üblicherweise in einem Aluminium-Guss hergestellt, so dass das Entstehen von Wirbelströmen in einer Gusswand der druckfesten Fluidkapse- lung ausgelöst durch einen Stromfluss durch die Phasenleiter erschwert wird. Aluminium weist eine geringe Masse auf. Durch das Vorsehen einer Bewehrung an einer Gusswandung der druckfesten Fluidkapselung kann die druckfeste Fluidkapselung mechanisch verstärkt werden. Dadurch wird die Gusswandung ver- steift, so dass der Metallguss entlastet wird. Bei der Aus¬ gestaltung der Bewehrung ist darauf zu achten, dass sich um stromdurchflossene Phasenleiter keine geschlossenen Leiterschleifen ergeben, welche die Ausbildung einer Kurzschlussstrombahn dienen könnten. Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Bewehrungs- element zumindest teilweise in die Gusswandung eingebettet ist .
Eine zumindest teilweise Einbettung des Bewehrungselementes ermöglicht es, die Gusswandung innig mit dem Bewehrungsele¬ ment zu verbinden. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das Bewehrungselement vollständig in die Gusswand eingebettet ist, d.h. die Gusswandung ummantelt das Bewehrungselement vollständig. Dabei sollte vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Bewehrungselement und die Gusswandung annähernd gleiche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Bewehrungselement auf der Gusswandung aufliegt.
Ein Aufliegen des Bewehrungselementes ermöglicht es, die druckfeste Fluidkapselung zumindest abschnittsweise zu um¬ greifen und so von außen nach Art einer Bandage eine Verstei¬ fung der Gusswandung herbeizuführen. Eine derartige Ausgestaltung ist vorteilhaft, um bereits bestehende druckfeste Fluidkapselungen nachzurüsten, um diese beispielsweise in ihrer Druckfestigkeit zu erhöhen.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Bewehrungselement ringförmig umläuft, wobei durch eine Trennstelle oder eine Materialinhomogenität ein dem Ringverlauf folgender Kurzschlussstromkreis unterbrochen ist.
Ein ringförmiges Bewehrungselement weist den Vorteil auf, dass die axiale Ausdehnung des Ringes im Vergleich zu seiner radialen Erstreckung deutlich geringer ausgelegt sein kann, so dass der Ring beispielsweise an einem kurzen rohrförmigen Abschnitt der Fluidkapselung eingebettet oder aufgelegt wer¬ den kann oder anderweitig befestigbar ist. Der ringförmige Abschnitt der Fluidkapselung selbst muss nur geringfügig grö¬ ßer sein. Sieht man nunmehr im ringförmigen Umlauf eine
Trennstelle oder eine Materialinhomogenität vor, so ist damit verhindert, dass der Ringkörper eine Kurzschlussstrombahn an der druckfesten Fluidkapselung ausbildet. Eine Trennstelle kann beispielsweise durch eine Unterbrechung des Ringes in Form eines Schlitzes hervorgerufen werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein in sich geschlossener Ring vollständig umläuft, wobei beispielsweise durch ein Einfügen eines Materials geringerer elektrischer Leitfähigkeit oder ein antimagnetisches Material in den Ring eine Materialinho¬ mogenität hervorrufen wird. So ist es beispielsweise möglich, verschiedenartige Stähle miteinander zu verschweißen, um ei¬ nen in sich geschlossenen Ring zu bilden, wobei im Umlauf aufgrund der unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften eine Materialinhomogenität geschaffen ist, um Kurzschlussstrombahnen für induzierte Wirbelströme zu vermeiden.
Damit ist es beispielsweise auch möglich, ringförmige Beweh¬ rungselemente von einem stromführenden Phasenleiter durchsetzen zu lassen.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Oberfläche des Bewehrungselementes zumindest abschnittsweise eine oberflächenvergrößernde Struktur aufweist.
Oberflächenvergrößernde Strukturen sind beispielsweise Aus¬ formungen oder Profilierungen von Oberflächen, welche es ermöglichen, eine gute Verbindung zwischen dem Bewehrungselement und dem Gussmaterial der Gusswandung hervorzurufen.
Durch einen derartigen Verbund ist es möglich, nach erfolgter Ausbildung einer druckfesten Fluidkapselung mit Gusswandung und Bewehrungselement eine Relativbewegung zwischen Gusswandung und Bewehrungselement zu unterbinden. Beispielsweise können über eine strukturierte Oberfläche des Bewehrungsele¬ mentes erhöhte Reibungskräfte zwischen Gussmaterial und Be¬ wehrungselement übertragen werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Bewehrungselement mittels eines endseitig positionierten Befestigungsmittels mit der Fluidkapselung verbunden ist.
Das Bewehrungselement kann sich in beliebige Art und Weise längs eines Verlegeweges erstrecken. Um das Bewehrungselement an dem Gusskörper zu positionieren, ist es vorteilhaft, das Bewehrungselement mittels eines Befestigungselementes mit der Fluidkapselung zu verbinden. Befestigungsmittel können beispielsweise Schrauben, Nieten, Bolzen, hervorragende Schul¬ tern oder ähnliches sein. Dieses Befestigungsmittel kann ei¬ nen winkelstarren Verbund zwischen Bewehrungselement und Flu¬ idkapselung hervorrufen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn lediglich ein teilweises Einbetten oder ein Auflegen des Bewehrungselementes auf eine Oberfläche der Gusswan¬ dung vorgesehen ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das verschiedene Material ein Metall, insbesondere Stahl, oder ein organischer Kunststoff, insbesondere eine Aramidfa- ser, oder ein Glas, insbesondere eine Glasfaser, aufweist.
Durch die Verwendung eines von dem Gussmaterial verschiedenen Materials ist die Möglichkeit gegeben, das Bewehrungselement mit dem Gussmaterial zu umgießen, ohne dass Bewehrungselement selbst in seiner Struktur vollständig aufzulösen. Das Bewehrungselement kann beispielsweise ein weiteres Metall, insbe¬ sondere Stahl, oder auch ein organischer Kunststoff, wie bei- spielsweise eine Aramidfaser, zum Einsatz gelangen. Organische Kunststoffe weisen eine hohe Isolationsfestigkeit im Vergleich zu dem Gussmaterial auf, so dass hier ein Entstehen von Wirbelströmen nicht zu erwarten ist. Stähle sind kostengünstig zu beschaffen und lassen sich in einfacher Weise während eines Gusses mit Aluminium ummanteln. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass ein Glas, insbesondere Glasfasern, Verwendung finden, um das Bewehrungselement auszubilden.
Glasfasern können kostengünstig in größeren Mengen hergestellt werden, so dass Glasfaserstränge ausgebildet werden können, welche eine hohe mechanische Festigkeit haben und ge¬ genüber einer bei einem Guss gegebenenfalls auftretenden thermischen Belastung eine ausreichende Widerstandsfähigkeit aufweisen .
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Bewehrungselement konzentrisch zu einer Symmetrieachse der Fluid- kapselung ausgerichtet ist.
Druckfeste Fluidkapselungen weisen oftmals Abschnitte auf, die rohrförmige ausgebildet sind. Rohrförmig ausgebildete Ab¬ schnitte sind beispielsweise hohlzylindrische Anordnungen mit kreisringförmigem Querschnitt. Ein konzentrisches Ausrichten zu der Symmetrieachse ermöglicht es, Kräfte in einen Mantel auf gebogenen Bahnen abzufangen. Damit können konzentrisch angeordnete Bewehrungselemente hohe Kräfte übertragen.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Bewehrungselement eine in sich geschlossene Schlaufe aufweist.
Schlaufen können beispielsweise durch ein vielfaches Winden und auch ein teilweises Überlagern eines langgestreckten Bewehrungselementes gebildet werden. Schlaufen können dabei einlagig oder mehrlagig ausgeformt werden, wobei die einzel- nen Schlaufenwindungen einander berühren oder auch zueinander beabstandet sein können. Eine Schlaufe kann beispielsweise auch ein in sich geschlossener Ring, gegebenenfalls mit
Trennstelle im Umlauf sein.
Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Bewehrungs¬ element einen helizoidalen Abschnitt aufweist.
Ein schraubenförmiger, also ein helizoidaler Verlauf, ermöglicht es, längere Abschnitte in einem kontinuierlichen Umlauf mit einem Bewehrungselement auszustatten.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Bewehrungselement als Zuganker wirkt.
Ein Zuganker ermöglicht es, insbesondere längs linearer Ach¬ sen Kräfte zwischen Anschlagpunkten des Zugankers aufnehmen und verteilen zu können. Derartige Zuganker sind besonders geeignet, um längs einer Symmetrieachse beziehungsweise
Längsachse Kräfte innerhalb der druckfesten Fluidkapselung zu verteilen .
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Bewehrungselement einen vermaschten Abschnitt aufweist.
Ein vermaschtes Verlegen eines Bewehrungselementes ermöglicht es, in einer größeren Fläche eine Vielzahl von Oberflächen zur Verfügung zu stellen. Eine Vermaschung kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, indem ein Gitter oder ein Gespinst erzeugt wird, um welches das Gussmaterial herumgegos¬ sen wird. Das Gittergeflecht kann dabei vorteilhafterweise zumindest teilweise von dem Gussmaterial umschlossen werden. So ist es beispielsweise möglich, einen vermaschten Abschnitt derart auszuformen, dass die angestrebte Formgebung der druckfesten Fluidkapselung vorgegeben ist. So kann beispielsweise ein Drahtgitter erzeugt werden, welches nach Art eines Kragens ausgeführt ist, um beispielsweise angegossene Stut¬ zen, die sich beispielsweise mantel- oder stirnseitig befin¬ den, zu verstärken und so insbesondere Stellen an der druckfesten Fluidkapselung zu verstärken, die Schultern ausbilden.
Der vermaschte Abschnitt des Bewegungselementes kann dabei derart ausgestaltet sein, dass die gesamte Fluidkapselung nach Art eines Drahtgittermodells vorgefertigt ist und an¬ schließend von dem metallischen Gussmaterial ummantelt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass lediglich besonders mechanisch beanspruchte Bereiche der Gusswandung abschnitts¬ weise mit einem vermaschten Abschnitt zu verstärken.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche¬ matisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben .
Dabei zeigt die
Figur 1 einen Schnitt durch eine druckfeste Fluid¬ kapselung,
Figur 2 eine Draufsicht auf die aus der Figur 1 be¬ kannte druckfeste Fluidkapselung,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht der aus der Figur
1 bekannten druckfesten Fluidkapselung und
Figur 4 ein Bewehrungselement mit strukturierter Ober- fläche . Die Figur 1 zeigt eine druckfeste Fluidkapselung in einem Querschnitt. Die druckfeste Fluidkapselung weist eine im We¬ sentlichen rohrförmige Struktur mit kreisringförmigem Querschnitt auf, welche koaxial zu einer Längsachse 1 ausgerich- tet ist. Die Längsachse 1 stellt eine Symmetrieachse dar.
Mantelseitig ist die druckfeste Fluidkapselung mit einem ers¬ ten und einem zweiten Flansch 2, 3 ausgestattet. Weiterhin ist an einer ersten Stirnseite ein dritter Flansch 4 angeordnet. Der dritte Flansch 4 ist dabei koaxial zur Längsachse 1 ausgerichtet, wohingegen der erste Flansch 2 sowie der zweite Flansch 3 im Wesentlichen in radialer Richtung zu der Längsachse ausgerichtet sind. An der von der ersten Stirnseite ab¬ gewandten zweiten Stirnseite ist eine abschließende Wandung angeordnet. Zum tragen der Flansche 2, 3, 4 ist ein im We- sentlichen hohlzylindrischer Anguss vorgesehen. Die druckfeste Fluidkapselung ist vorstehend einstückig in einem Gussverfahren hergestellt, so dass sämtliche Wandungen sowie die Flansche 2, 3, 4 Gusswandungen sind. Vorliegend ist die Guss¬ wandung eine metallische Gusswandung, wobei als Metall Alumi- nium bzw. eine Aluminiumlegierung zum Einsatz gelangt. Die druckfeste Fluidkapselung weist vorliegend eine koaxial zur Längsachse ausgerichtete im Wesentlichen rohrförmige Struktur auf. Die druckfeste Fluidkapselung umschließt ein inneres Vo¬ lumen, welches mit einem elektrisch isolierenden Gas befüll- bar ist. Um ein Verflüchtigen des elektrisch isolierenden Gases zu vermeiden, sind die Flansche 2, 3, 4 jeweils fluid- dicht zu verschließen. Das Innere der druckfesten Fluidkapse¬ lung kann zusätzlich mit elektrischen Phasenleitern, die gegebenenfalls stromdurchflossen sind, ausgestattet sein. Die elektrischen Phasenleiter sind elektrisch isoliert an der druckfesten Fluidkapselung abzustützen. Dazu sind beispielsweise Feststoffisolatoren eingesetzt. Das im Inneren der druckfesten Fluidkapselung befindliche elektrisch isolierende Gas kann mit einem erhöhten Druck beaufschlagt werden, so dass eine Druckgasisolation im Inneren der druckfesten Fluidkapselung ausgebildet ist. Um im Inneren der druckfesten Fluidkapselung befindliche Phasenleiter zu kontaktieren, können an den Flanschen 2, 3, 4 entsprechende druckfeste und fluid- dichte Isolatordurchführungen angeordnet sind. Die Isolatordurchführungen verschließen dann gemeinsam mit einem sie durchsetzenden Phasenleiterabschnitt die Flansche 2, 3, 4 der druckfesten Fluidkapselung. Die druckfeste Fluidkapselung umschließt hermetisch einen abgeschlossenen Raum, der vorlie- gend mit einem druckerhöhten, elektrisch isolierenden Gas sowie darin elektrisch isoliert gehaltenen Phasenleitern befüllt ist.
Vorliegend ist die druckfeste Fluidkapselung als einstückiger Gusskörper ausgeführt, wobei zur Verstärkung an der druckfesten Fluidkapselung Bewehrungselemente positioniert sind.
Beispielhaft ist in der Figur 1 ein erstes Bewehrungselement 5a vorgesehen, welches in Form eines Ringes außenmantelsei- tig, d.h. außerhalb des von der druckfesten Fluidkapselung abgeschlossenen Raumes, auf einer äußeren Oberfläche der Gusswandung aufliegt. Das erste Bewehrungselement 5a wirkt nach Art einer Bandage, die in sich geschlossen um die erste Längsachse umläuft. Als Material für das erste Bewehrungsele- ment 5a kann beispielsweise ein antimagnetisches Metall ein¬ gesetzt werden oder eine elektrisch isolierende Kunststoff¬ oder Glasfaser eingesetzt sein.
Weiterhin ist ein zweites Bewehrungselement 5b an der druck- festen Fluidkapselung angeordnet. Das zweite Bewehrungsele¬ ment 5b ist ebenfalls ringförmig ausgestaltet, wobei im Ver¬ lauf des Ringes eine Trennstelle 6 angeordnet ist. Die Trenn¬ stelle 6 ist eine Schlitzung, welche von dem Gussmaterial, hier Aluminium, durchsetzt ist. Dadurch ist innerhalb der zweiten Bewehrung 5b eine Inhomogenität geschaffen und dadurch eine Ausbildung von Wirbelströmen erschwert. Vorliegend ist das zweite Bewehrungselement vollständig in die Gusswan¬ dung eingebettet, d.h. das zweite Bewehrungselement ist voll¬ ständig von der Gusswandung umkapselt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein Bewehrungselement nur teilweise, d.h. lediglich nur abschnittsweise, von der Gusswandung ummantelt ist oder Oberflächenabschnitte des zweiten Beweh¬ rungselementes 5 b aus der Gusswandung herausragen.
Ein drittes Bewehrungselement 5c ist vorliegend in Form einer Helix ausgebildet, wobei die Helix um die Längsachse 1 um- läuft. Das dritte Bewehrungseiement 5c kann beispielsweise in Form eines schraubenförmig gewendelten Stahldrahtes ausges- taltet sein.
Weiterhin ist in der Figur 1 ein viertes Bewehrungselement 5d dargestellt, welches ebenfalls vollständig von der Gusswan¬ dung umschlossen ist, wobei die Gusswandung eine entsprechende ringförmig umlaufende Rippe aufweist, die aus der Oberflä¬ chenkontur der druckfesten Fluidkapselung hervorragt und so zusätzlich eine mechanische Verstärkung der Gusswandung der druckfesten Fluidkapselung bewirkt. Vorliegend ist eine ringförmige Struktur des vierten Bewehrungselementes 5d vorgese¬ hen, wobei der Ring in sich geschlossen umläuft. Beispielsweise kann der Ring aus einem antimagnetischen Material gefertigt sein.
Die Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die aus der Figur 1 be¬ kannten druckfesten Fluidkapselung, wobei eine alternative Ausgetaltung von Bewehrungselementen dargestellt ist. Gezeigt ist ein ringförmig oder schlaufenartig verlaufendes fünftes Bewehrungselement 5e, welches auf der äußeren Oberfläche der druckfesten Fluidkapselung aufliegen kann oder zumindest teilweise oder vollständig in die Gusswandung eingebettet sein kann. Das schlaufenförmig verlegte fünfte Bewehrungsele¬ ment 5e ist dabei derart ausgerichtet, dass eine Durchsetzung der Schlaufe durch die Längsachse nicht erfolgt, so dass das fünfte Bewehrungselement 5e mit seinen Schlaufen oder seiner Schlaufe gekrümmt in/auf der Mantelfläche liegt und die druckfeste Fluidkapselung schalenartig stabilisiert. Vorlie¬ gend ist in der Figur 2 das fünfte Bewehrungselement 5e zweischlaufig ausgeführt, wobei eine erste Schlaufe um den ersten und den zweiten Flansch 2, 3 umläuft und eine zweite Schlaufe lediglich um den ersten Flansch 2 umläuft.
Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der aus den Figuren 1 und 2 bekannten druckfesten Fluidkapselung, wobei ein sechstes und siebentes Bewehrungselement 5f, 5g vorgesehen ist. Das sechste und siebte Bewehrungselement weist jeweils einen vermaschten Abschnitt auf, wobei der vermaschte Ab¬ schnitt eine Vielzahl von Schlaufen und/oder Maschen und/oder Netzöffnungen und/oder Gittern aufweist, welche in den man- telseitig sitzenden hohlzylindrischen Angüsse des ersten und des zweiten Flansches 2, 3 eingefügt ist. Der vermaschte Ab¬ schnitt kann in allgemeiner Form als flächiges Gespinst be¬ zeichnet werden, welches vorzugsweise vollständig von der Gusswandung umgeben/eingebettet ist. Der vermaschte Abschnitt des sechsten und siebenten Bewehrungselementes 5f, 5g stabi¬ lisiert die an den hohlzylindrischen Angüssen der druckfesten Fluidkapselung befindlichen Schultern, so dass ein Abreißen des ersten und des zweiten Flansches 2, 3 beziehungsweise der sie tragenden Angüsse erschwert ist.
Weiterhin ist in der Figur 3 ein achtes Bewehrungselement 5h dargestellt. Das achte Bewehrungselement 5h ist nach Art ei¬ nes Zugankers ausgeformt, wobei der Zuganker eine lineare Erstreckung aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Längs- achse 1 ausgestaltet ist. Das achte Bewehrungselement 5h ver¬ spannt eine mantelseitige Gusswandung der druckfestigen Fluidkapselung und stab die druckfeste Fluidkapselung in Längsrichtung .
Vorliegend ist das achte Bewehrungselement 5h außenmantelsei- tig auf diesen aufgesetzt. Zur Fixierung des achten Bewehrungselementes 5h sind endseitig jeweils Befestigungsmittel 7a, b, c, d vorgesehen, welche ein Verspannen des achten Bewehrungselementes 5h gegen eine äußere Oberfläche der druck¬ festen Fluidkapselung bewirken. Befestigungsmittel 7a, b, c, d können beispielsweise Spannbolzen, Schrauben, Nieten oder ähnliches vorgesehen sein. Als Befestigungsmittel können je¬ doch auch an der äußeren Oberfläche angeformte Schultern sein, hinter welche endseitige gegengleiche Schultern des achten Bewehrungselementes 5h unter elastischer Verformung des achten Bewehrungselementes 5h eingehakt sind.
Die Figur 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des aus der Figur 1 bekannten zweiten Bewehrungselementes 5b. Das zweite Bewehrungselement 5b ist ringförmig ausgeformt, wobei im Ver¬ lauf des Ringes eine Trennstrecke befindlich ist, um ein Ent¬ stehen von Wirbelströmen in dem zweiten Bewehrungselement 5b zu verhindern. Alternativ kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass antimagnetische Materialien zur Ausbildung eines in sich geschlossenen Ringes eines Bewehrungselementes zum Einsatz kommen. Die äußere Oberfläche des zweiten Bewehrungs¬ elementes 5b ist mit einer Vielzahl von Kerben beziehungswei¬ se Erhebungen aufweisenden Struktur versehen, so dass bei einem Umgießen des zweiten Bewehrungselementes 5b mit flüssigem Aluminium ein inniger Verbund zwischen der entstehenden Gusswandung und dem zweiten Bewehrungselement 5b ausgebildet ist. Somit ist eine Relativbewegung von Bewehrungselementen und Gusswandung erschwert. Die in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Insbesondere Materialwahl, Form, Struktur, Lage etc. können variieren. Insbesondere die Posi¬ tion und Formgebung der Bewehrungselemente 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 51, 5h und deren Lage auf, in oder teilweise in einer Gusswandung können je nach erwarteten mechanischen Beanspruchungen angepasst werden.

Claims

Patentansprüche
1. Druckfeste Fluidkapselung mit einer Gusswandung aus einem ersten Metall, insbesondere Aluminium,
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
wenigstens ein die Gusswandung mechanisch verstärkendes Be¬ wehrungselement (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) aus einem von dem ersten Metall verschiedenen Material.
2. Druckfeste Fluidkapselung nach Patentanspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Bewehrungselement (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) zumin¬ dest teilweise in die Gusswandung eingebettet ist.
3. Druckfeste Fluidkapselung nach Patentanspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Bewehrungselement (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) auf der Gusswandung aufliegt.
4. Druckfeste Fluidkapselung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Bewehrungselement (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) ring¬ förmig umläuft, wobei durch eine Trennstelle oder eine Mate- rialinhomogenität ein dem Ringverlauf folgender Kurzschluss¬ stromkreis unterbrochen ist.
5. Druckfeste Fluidkapselung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Oberfläche des Bewehrungselementes (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) zumindest abschnittsweise eine oberflächenvergrö¬ ßernde Struktur aufweist.
6. Druckfeste Fluidkapselung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Bewehrungselement (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) mit¬ tels eines endseitig positionierten Befestigungsmittels (7a, 7b, 7c, 7d) mit der Fluidkapselung verbunden ist.
7. Druckfeste Fluidkapselung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das verschiedene Material ein Metall, insbesondere Stahl, oder ein organischer Kunststoff, insbesondere eine Aramidfa- ser, oder ein Glas, insbesondere eine Glasfaser, aufweist.
8. Druckfeste Fluidkapselung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Bewehrungselement (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) kon¬ zentrisch zu einer Symmetrieachse der Fluidkapselung ausgerichtet ist.
9. Druckfeste Fluidkapselung nach einem der Patentansprüche 1 bis 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Bewehrungselement (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) eine in sich geschlossene Schlaufe aufweist.
10. Druckfeste Fluidkapselung nach einem der Patentansprüche 1 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Bewehrungselement (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) einen helizoidalen Abschnitt aufweist.
11. Druckfeste Fluidkapselung nach einem der Patentansprüche 1 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bewehrungselement (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) als Zuganker wirkt.
12. Druckfeste Fluidkapselung nach einem der Patentansprüche 1 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bewehrungselement (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h) einen vermaschten Abschnitt aufweist.
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