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Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektroenergieübertragungseinrichtung mit einem einem Elektroenergietransport dienenden Phasenleiter, welcher innerhalb eines Gehäuses elektrisch isoliert angeordnet ist, sowie einem einen Wärmeübergang durch eine Wandung des Gehäuses hindurch befördernden Wärmerohr.
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Eine derartige Elektroenergieübertragungseinrichtung ist beispielsweise aus der Europäischen Patentanmeldung
EP 1 657 731 A1 bekannt. Dort ist ein Hochspannungsleistungsschalter mit einem Phasenleiter ausgestattet, welcher innerhalb eines Gehäuses elektrisch isoliert angeordnet ist. Zur Förderung eines Wärmeüberganges durch eine Wandung des Gehäuses hindurch ist die Nutzung von verschiedenartig angebundenen Wärmerohren vorgesehen. Das jeweilige Wärmerohr ist mit dem jeweiligen Phasenleiter verbunden und kontaktiert ein Gehäuse, um Wärme in das Gehäuse bzw. in die an dem Gehäuse angeordneten Kühlrippen einzutragen und so eine Wärmeübertragung von dem Phasenleiter in die Umgebung des Gehäuses zu befördern.
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Je nach vorgesehener Positionierung des jeweiligen Wärmerohres sind unterschiedlich ausgeformte Gehäuse mit gegebenenfalls daran angeordneten Kühlrippen vorgesehen. Die jeweiligen Gehäuse nebst Wärmerohren und innenliegenden Phasenleitern sind dabei jeweils individuell aufeinander abgestimmt ausgeformt. Eine nachträgliche Einbringung eines Wärmerohres in einen bestehenden Hochspannungsleistungsschalter erscheint nur schwerlich möglich. Darüber hinaus sind spezielle Wärmerohre einzusetzen, die elektrisch isolierende Eigenschaften aufweisen, um eine Kurzschlussbrücke innerhalb der elektrischen Isolation des Phasenleiters zu vermeiden.
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Entsprechend ergibt sich als Aufgabe für die Erfindung, eine Elektroenergieübertragungseinrichtung anzugeben, welche in vereinfachter Weise eine Integration eines Wärmerohres gestattet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Elektroenergieübertragungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Wärmerohr an einem eine Öffnung verschießenden Verschlusselement angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise kann ein Phasenleiter im Inneren des Gehäuses durch eine fluide Isolation elektrisch isoliert werden. Bei dem Fluid kann es sich beispielsweise um eine Flüssigkeit oder ein Gas handeln. Bevorzugt kann das Fluid unter Überdruck innerhalb des Gehäuses eingeschlossen sein. Bewährt haben sich dabei gasförmige Fluidisolationen auf Basis von Schwefelhexafluorid oder Stickstoff oder Kohlendioxid. Als elektrisch isolierendes Fluid können beispielsweise auch Isolieröle oder Isolieresther verwendet werden. Das Gehäuse stellt mit seinen Wandungen somit eine Barriere für die elektrische Isolation des Phasenleiters dar. Der Phasenleiter selbst kann beispielsweise über Feststoffisolatoren gegenüber dem Gehäuse beabstandet positioniert werden. Der Phasenleiter kann bevorzugt von dem elektrisch isolierenden Fluid umspült sein. Entsprechend kann der Phasenleiter beispielsweise eine metallisch blanke Oberfläche aufweisen. Das Fluid kann den Phasenleiter gegenüber dem Gehäuse elektrisch isolieren.
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Bei einem Transport von elektrischer Energie, beispielsweise in Form eines Flusses eines elektrischen Stromes durch den Phasenleiter hindurch, kann es zu Wärmeerscheinungen an dem Phasenleiter kommen. Diese Wärme wird über Strahlung in die Umgebung abgegeben, passiert das elektrisch isolierende Fluid und trifft auf eine Wandung des Gehäuses. Das Gehäuse wiederum strahlt die Wärme in seine Umgebung ab. Eine Einbindung eines Wärmerohres gestattet es, ein Wärmetransport durch die Wandung hindurch zu beschleunigen. Dazu kann vorgesehen sein, dass ein Teil des Wärmerohres sich innerhalb des von dem Gehäuse umschlossenen Volumens, also in das elektrische isolierende Fluid hinein erstreckt, wobei ein anderer Teil des Wärmerohres zumindest teilweise mit der Wandung des Gehäuses in Kontakt steht und bevorzugt in die Wandung hineinragt. Das Wärmerohr kann die Wandung des Gehäuses insbesondere durchsetzen. Eine Anordnung eines Wärmerohres an einem Verschlusselement gestattet es, das Wärmerohr relativ einfach in das Gehäuse zu integrieren, bzw. in das Gehäuse einzusetzen oder auch zu entfernen. Bedarfsweise können dabei eine oder mehrere Öffnungen mit Verschlusselementen verschlossen sein, welche jeweils zumindest ein Wärmerohr aufweisen. Als Öffnung können beispielsweise in dem Gehäuse angeordnete Öffnungen genutzt werden, die von Flanschen umgriffen sind. An den Flansch kann das Verschlusselement aufgeflanscht werden. Das Verschlusselement kann als Flanschdeckel wirken. Das Verschlusselement kann Teil einer fluiddichten Barriere in einer Wandung des Gehäuses sein. Das Wärmerohr erstreckt sich ausgehend von dem Verschlusselement bevorzugt in das elektrisch isolierende Fluid im Inneren des Gehäuses hinein. Vorzugsweise ist das Wärmerohr beabstandet zu dem Phasenleiter angeordnet. Das Verschlusselement kann Teil der Barriere sein, welche durch die Wandung des Gehäuses zur Verfügung gestellt wird, um ein unerwünschtes Entweichen bzw. Austreten des elektrisch isolierenden Fluides aus dem Gehäuse zu verhindern. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Wärmerohr selbst Teil der Barriere ist, so dass das Wärmerohr einerseits eine dem elektrisch isolierenden Fluid ausgesetzte Wandung und andererseits eine der Umgebung des Gehäuses ausgesetzte Wandung aufweist. Insbesondere kann das Wärmerohr das Verschlusselement durchsetzen.
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Vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, dass ausgehend von dem Verschlusselement sich das Wärmerohr zumindest in das Innere des Gehäuses hinein freitragend erstreckt. Bevorzugt kann sich das Wärmerohr getragen von dem Verschlusselement auch außerhalb des Gehäuses freitragend erstrecken. Damit ist eine Möglichkeit gegeben, sowohl im Inneren des Gehäuses als auch außerhalb des Gehäuses eine großvolumige Oberfläche zur Verfügung stellen, an welcher thermische Energie übergehen kann. Das Wärmerohr ist dabei ein Wärmeüberträger, welcher in einem von dem Wärmerohr umschlossenen Hohlraum eine Verdampfungsflüssigkeit aufweist. Die Verdampfungsflüssigkeit wird in einer Verdampfungszone verdampft und in einer Kondensationszone des Wärmerohres verflüssigt. Bei einem Verdampfen der Verdampfungsflüssigkeit wird Wärme aus der Umgebung des Wärmerohres entzogen, wobei im Bereich der Kondensationszone des Wärmerohres bei einem Kondensieren der verdampften Verdampfungsflüssigkeit Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Die kondensierte Verdampfungsflüssigkeit strömt danach wieder in die Verdampfungszone zurück.
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Bevorzugt sollte bei einer Anordnung eines Wärmerohres an einer Elektroenergieübertragungseinrichtung die Verdampfungszone von einem fluiden Isoliermedium umspült sein. Die Kondensationszone sollte außerhalb des Gehäuses bzw. in dem Gehäuse eingeschlossen angeordnet sein, um aus der elektrischen Isolation entzogene Wärme in die Umgebung des Gehäuses abgeben zu können.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Gehäuse ein elektrisch isolierendes Fluid einschließt.
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Ein fluides Isolationsmedium weist den Vorteil auf, dass innerhalb des Fluides ein Wärmetransport beispielsweise durch Konvention befördert werden kann. Entsprechend kann in natürlicher Weise innerhalb des Gehäuses ein Wärmetransport von Wärmequellen zu Wärmesenken erfolgen. In einer Wärmesenke sollte dabei vorteilhaft die Verdampfungszone des Wärmerohres positioniert werden, um effektiv Wärme aus dem Inneren des Gehäuses herausziehen zu können. Wie obenstehend ausgeführt kann das fluide Isolationsmedium flüssig oder gasförmig ausgeführt sein. Das elektrisch isolierende Fluid kann vorteilhaft unter Überdruck innerhalb des Gehäuses eingeschlossen sein. Als Fluide sind insbesondere Schwefelhexafluorid, Stickstoff oder Kohlendioxid geeignet. Das Gehäuse kann das Fluid hermetisch kapseln.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Wärmerohr elektrisch isoliert in das Verschlusselement eingesetzt ist.
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Das Wärmerohr sollte bevorzugt in den elektrisch isolierenden Bereich eingebettet sein. Ein elektrisch isolierender Abschnitt kann einem Positionieren des Wärmerohres in dem Verschlusselement und damit in einer Wandung des Gehäuses dienen. Durch ein elektrisch isoliertes Abstützen des Wärmerohres wird ein Eintragen/Übertragen von Streuströmen in/auf das Wärmerohr erschwert. Dabei kann das Wärmerohr im Bereich des Hineinragens in den elektrisch isolierenden Abschnitt des Verschlusselementes selbst elektrisch isolierend ausgebildet sein, so dass die innerhalb des Gehäuses angeordneter Abschnitte des Wärmerohres elektrisch isoliert von einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Abschnitten des Wärmerohres ist. Das Verschlusselement kann zumindest abschnittsweise elektrisch isoliert ausgebildet sein, wobei das Wärmerohr in den elektrisch isolierenden Bereich des Verschlusselementes hineinragen bzw. diesen durchsetzen sollte. Vorteilhafterweise sind so die Verdampfungszone sowie die Kondensationszone voneinander elektrisch isoliert. Entsprechend ist die dielektrische Festigkeit am Wärmerohr sichergestellt. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass bei einer zumindest abschnittsweisen elektrisch isolierten Ausführung des Wärmerohres der elektrisch isolierende Abschnitt selbst durch das Verschlusselement gebildet sein kann. Somit ist es zur Herstellung eines Wärmerohres beispielsweise möglich, zwei Halbrohre unter Zwischenlage des Verschlusselementes zu einem geschlossenen Wärmerohr zu verbinden und durch das Verschlusselement hindurch einen Wärmetransport zu befördern. Das Verschlusselement kann beispielsweise zumindest abschnittsweise aus einem Harz gebildet sein. Das Harz kann beispielsweise plattenförmig ausgebildet sein, wobei die Platte bevorzugt eine zylindrische Hüllkontur aufweisen sollte. Am äußeren Umfang kann die elektrisch isolierende Platte beispielsweise von einem insbesondere ringförmigen Rahmen umgeben sein, welcher beispielsweise gegengleich zu einem Flansch in dem Gehäuse ausgebildet ist. Der Rahmen des Verschlusselementes kann entsprechend fluiddicht mit dem Flansch des Gehäuses verbunden werden, wobei das Verschlusselement umgeben von dem Rahmen einen elektrisch isolierenden Abschnitt aufweist. Ein elektrisch isoliertes Halten ermöglicht es, das Wärmerohr auf einem schwimmenden elektrischen potential zu halten. So ist es beispielsweise auch möglich, innerhalb und außerhalb des Gehäuses liegende Abschnitte eines Wärmerohres elektrisch leitfähig auszuführen und miteinander zu kontaktieren.
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Eine elektrisch isolierende Halterung eines Wärmerohres kann darüber hinaus auch thermisch isolierend wirken. Somit sind die Wirksamkeit des Wärmerohres gegebenenfalls einschränkende thermische Beeinflussungen über die Halterung vermieden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass mehrere voneinander unabhängig wirkende Wärmerohre am Verschlusselement angeordnet sind.
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Eine Anordnung mehrerer Wärmerohre an ein und demselben Verschlusselement ermöglicht es, die Kühlleistung an dem Verschlusselement zu vergrößern. Je nach Bedarf kann die Anzahl der verwendeten Wärmerohre variieren, wobei so beispielsweise ein Cluster von Wärmerohren gebildet ist. Bevorzugt sollten die Wärmerohre jeweils gleichartig, z. B. im Wesentlichen hohlzylindrisch, ausgeführt sein, wobei die Zylinderachsen der einzelnen Wärmerohre parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Zylinderachsen sollten dabei im Wesentlichen lotrecht über der Öffnung angeordnet sein, welche durch das Verschlusselement verschlossen ist. Somit ist die Möglichkeit gegeben, die Oberfläche, welche zur Aufnahme bzw. Abgabe von Wärme an dem Verschlusselement dient, zu vergrößern. Die einzelnen Wärmerohre bilden somit hervorstehende Erhebungen an dem Verschlusselement. Insbesondere bei einem vollständigen Durchsatz der Wärmerohre, d. h. die Wärmerohre erstrecken sich sowohl innerhalb als auch außerhalb des Gehäuses ist so in einfacher Weise eine Kühlstruktur gegeben, welche insbesondere außerhalb des Gehäuses Wärme vereinfacht abgeben kann. Eine Ausbildung von komplexen Kühlrippen oder Kühltaschen an dem Gehäuse kann so vermieden werden. Insbesondere können die einzelnen Wärmerohre auf Kreisbahnen verteilt angeordnet sein, so dass insbesondere bei der Nutzung eines kreisrunden Verschlusselementes die nutzbare Fläche günstig ausgenutzt ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Verschlusselement zumindest eine Leitungsdurchführung aufweist.
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Eine Ausstattung des Verschlusselementes mit einer Leitungsdurchführung ermöglicht es beispielsweise durch die Wandung des Gehäuses hindurch Sekundärleitungen fluiddicht hindurchzuführen. Dabei kann eine Leitung beispielsweise fluiddicht in das Verschlusselement eingesetzt sein, so dass selbst bei einer Druckbeaufschlagung des Isolierfluides ein Hindurchtreten von Isolierfluid durch das Verschlusselement bzw. eine das Verschlusselement durchsetzende Leitung verhindert ist. Die hindurchgeführte Leitung sollte bevorzugt einen elektrisch isolierenden Bereich des Verschlusselementes durchsetzen. Als Leitungen eignen sich beispielsweise optische Leiter, elektrische Leiter usw., welche der Übertragung von Informationen dienen. Über diese Leitungen können beispielsweise Zustände aus dem Inneren des Gehäuses in das Umfeld des Gehäuses übertragen werden. Somit kann beispielsweise eine Messung einer Temperatur im Inneren des Gehäuses vorgenommen werden und über eine das Verschlusselement fluiddicht durchsetzende Leitung nach außen übertragen werden. Im Bereich des Verschlusselementes kann die hindurchzuführende Leitung abschnittsweise an die Gegebenheiten angepasst ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Leitung winkelstarr ausgeführt sein, um eine ausreichende Beabstandung zu dem/den Wärmerohre/en sicherzustellen. Eine elektrische Isolation einer Leitung kann beispielsweise durch einen elektrisch isolierenden Abschnitt/Bereich im Verschlusselement erfolgen. So kann beispielsweise ein blanker elektrischer Leiter das Verschlusselement durchsetzen. Weiter ist so eine vereinfachte Herstellung eines fluiddichten Überganges zwischen Leitung und der umgebenden Wandung ermöglicht. Die durchgeführte Leitung kann innerhalb und außerhalb des Gehäuses Schnittstellen aufweisen, um beispielsweise flexible Abschnitte der Leitung anzubinden. Die Leitungsdurchführung kann einpolig oder mehrpolig ausgeführt sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in dem Gehäuse eine Messvorrichtung angeordnet ist.
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Innerhalb des Gehäuses kann beispielsweise eine Messvorrichtung für eine physikalische Größe angeordnet sein. Eine derartige physikalische Größe kann beispielsweise eine Temperatur, eine Dichte, ein elektrischer Strom, eine elektrische Spannung usw. sein. Vorteilhafterweise kann die Messvorrichtung der Überwachung des Phasenleiters dienen, welcher innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Beispielsweise kann innerhalb des Gehäuses ein Messwandler angeordnet sein, welcher elektrische Größen des Phasenleiters überwacht. So kann der Messwandler beispielsweise als Messwandler eines elektrischen Stromes und/oder einer elektrischen Spannung ausgeführt sein. Der Messwandler kann dabei nach verschiedenen physikalischen Prinzipien arbeiten. So haben sich beispielsweise optische Messwandler, kapazitive Messwandler, induktive Messwandler, Magnetfeldsensoren usw. als geeignet erwiesen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann dabei vorsehen, dass das Verschlusselement von einem Abschnitt einer Sekundärleitung der Messvorrichtung durchsetzt ist.
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Eine Sekundärleitung kann beispielsweise das Verschlusselement nutzen, um nach Art einer Durchführung von dem Äußeren in das Innere des Gehäuses eingeführt zu werden. Sekundärleitungen von Messwandlern sind dabei die Leitungen, welche ein Signal führen, welches proportional zu einer überwachten Größe des Phasenleiters ist. Beispielsweise kann die Sekundärleitung ein Messsignal eines induktiven Stromwandlers führen, wobei der in der Sekundärleitung beispielsweise geführte Messstrom proportional zu einem den Phasenleiter passierenden Strom ausgebildet ist.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigt die
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1 einen Schnitt durch eine Elektroenergieübertragungseinrichtung mit Phasenleiter, Gehäuse und Wärmerohr und die
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2 einen Ausschnitt eines Verschlusselementes mit beispielhaft verschiedenartigen Wärmerohren.
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Die 1 zeigt eine Elektroenergieübertragungseinrichtung im Schnitt. Die Elektroenergieübertragungseinrichtung weist ein Gehäuse 1 auf. Das Gehäuse 1 ist vorliegend im Wesentlichen rohrförmig um eine Symmetrieachse 2 ausgeformt, wobei das Gehäuse 1 stirnseitig mit einem ersten Flansch 3 ausgestattet ist. In der 1 ist beispielhaft nur jenes der stirnseitigen Enden des Gehäuses 1 dargestellt, welches den ersten Flansch 3 trägt. Das entgegengesetzt liegende stirnseitige Ende des Gehäuses 1 ist mit einer abgebrochenen Kante dargestellt, um zu symbolisieren, dass sich hieran verschiedenartige Formgebungen des Gehäuses 1 anschließen können. Beispielsweise kann ein gegengleich zum ersten Flansch 3 angeordneter Flansch an dem entgegengesetzten stirnseitigen Ende angeordnet sein, um das Gehäuse 1 abzuschließen. Alternativ können sich jedoch auch weitere Formen anschließen, beispielsweise können in dem Gehäuse auch ein Leistungsschalter, ein Trennschalter, ein Erdungsschalter oder anderweitige Bauteile, welche zur Ausgestaltung einer Elektroenergieübertragungseinrichtung nötig sind, angeordnet sein. An dem ersten Flansch 3 ist ein scheibenförmiger Isolator 4 angeordnet. Der Isolator 4 ist vorliegend mit einem am äußeren Umfang umlaufenden Rahmen ausgestattet, in welchen der Isolator 4 fluiddicht eingebettet ist. Der Rahmen des Isolators 4 ist mit dem ersten Flansch 3 verflanscht, so dass ein fluiddichter Verschluss des ersten Flansches 3 des Gehäuses 1 erfolgt.
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Im Inneren des Gehäuses 1 erstreckt sich einer erster sowie ein zweiter Phasenleiter 5, 6. Die beiden Phasenleiter sind Teil eines mehrphasigen Elektroenergieübertragungssystems, wobei auf Grund der Schnittebene ein dritter Phasenleiter, welcher zum ersten und zweiten Phasenleiter 5, 6 zugehörig ist, in der Figur nicht ersichtlich ist. Jeder der Phasenleiter 5, 6 dient der Führung eines elektrischen Stromes, wobei die drei Phasenleiter 5, 6 gegeneinander elektrisch isoliert sind. Zur elektrischen Isolation der Phasenleiter 5, 6 untereinander sowie der Phasenleiter 5, 6 gegenüber dem Gehäuse 1 ist das Innere des Gehäuses mit einem elektrisch isolierenden Fluid, bevorzugt einem Gas auf Basis von Schwefelhexafluorid, Stickstoff oder Kohlendioxid, befüllt. Das Gehäuse 1 kann beispielsweise ein metallisches Gussgehäuse sein, welches Erdpotential führt. Um die Phasenleiter 5, 6 gegenüber dem Gehäuse 1 zu positionieren, ist der Isolator 4 in Richtung der Symmetrieachse 2 verlaufend von den Phasenleitern 5, 6 insbesondere fluiddicht durchsetzt. Die Phasenleiter 5, 6 sind jeweils gekröpft, um den querschnittsreduzierten ersten Flansch 3 zu passieren. Die Phasenleiter 5, 6 durchsetzen den Isolator 4 in Richtung der Symmetrieachse 2. Dadurch ist es möglich, auch außerhalb des Kapselungsgehäuses 1 die Phasenleiter 5, 6 zu kontaktieren, wobei der Isolator 4 eine Barriere (Wandung) für das innerhalb des Gehäuses 1 eingeschlossene elektrisch isolierende Fluid darstellt. An dem ersten Flansch 3 bzw. an dem Rahmen des Isolators 4 können sich nunmehr weitere Gehäuse anschließen, innerhalb welcher die Phasenleiter 5, 6 weitergeführt sind. In diesen Gehäusen können sich beispielsweise Schaltgeräte, Sammelschienen usw. befinden.
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Im Inneren des Gehäuses 1 ist eine sich im Wesentlichen quer zur Symmetrieachse 2 erstreckende Stützplatte 7 angeordnet. Die Stützplatte 7 wirkt elektrisch isolierend und ist ihrerseits wiederum von den Phasenleitern 5, 6 durchsetzt. Dazu ist die Stützplatte 7 mit Ausnehmungen versehen, durch welche die Phasenleiter 5, 6 hindurchragen. An der Stützplatte 7 sind Messkerne 8 abgestützt. Die Messkerne 8 sind jeweils ringförmig ausgebildet und gruppenweise koaxial zueinander angeordnet, wobei die ringförmigen Messkerne 8 in ihren Ringöffnungen jeweils von einem der Phasenleiter 5, 6 durchsetzt sind. Die Messkerne 8 bilden entsprechende Gruppen aus, wobei jede der Gruppen von Messkernen 8 bevorzugt von jeweils einem der Phasenleiter 5, 6 durchsetzt ist. Die Messkerne 8 können beispielsweise als induktiv wirkende Messkerne 8 ausgeführt sein. Die Messkerne 8 können Wicklungen aufweisen, in welchen nach dem transformatorischen Prinzip in Abhängigkeit eines elektrischen Stromflusses in den einzelnen Phasenleitern 5, 6 ein Messstrom induziert wird, welcher proportional zu dem zu messenden Strom, welcher durch die Phasenleiter 5, 6 fließt, ist. Verschiedene Messkerne 8 können dabei für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden. So können einzelne Messkerne 8 zu Schutzzwecken, andere zu Verrechnungszwecken von übertragener Elektroenergie dienen. Jeder der Messkerne 8 weist jeweils zumindest eine Sekundärleitung auf, welche jeweils die von den Messkernen 8 gelieferten Signale führen.
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Beispielhaft ist in einer mantelseitigen Wandung die Anordnung eines Ringflansches 9 vorgesehen. Der Ringflansch 9 umgibt eine Öffnung innerhalb des Gehäuses 1. Um ein Entweichen von elektrisch isolierendem Fluid aus dem Inneren des Gehäuses 1 zu verhindern, ist die von dem Ringflansch 9 umgriffene Öffnung mittels eines Verschlusselementes 10 verschlossen. Vorliegend weist das Verschlusselement 10 eine kreisförmige Kontur auf, wobei dessen äußerer Rand mit einem Rahmen 11 versehen ist. Der insbesondere metallische Rahmen 11 liegt auf dem Ringflansch 9 des Gehäuses 1 auf und ist fluiddicht mit diesem verbunden. Der Rahmen 11 umgibt eine elektrisch isolierende Platte 12, welche fluiddicht im Rahmen 11 sitzt. Die elektrisch isolierende Platte 12 kann beispielsweise ein elektrisch isolierendes Harz aufweisen. Die Flanschachse des Ringflansches 9 sollte bevorzugt in einer Lotrechten zu der Symmetrieachse 2 liegen.
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An dem Verschlusselement 10 sind mehrere Wärmerohre 13 angeordnet. Die Wärmerohre 13 sind dabei bevorzugt gleichartig ausgebildet und bilden einen Cluster von Wärmerohren 13 an dem Verschlusselement 10. Bevorzugt sollten die Wärmerohre 13 jeweils nach Art eines hohlzylindrisch linear gestreckten Rohres ausgeformt sein, wobei die Zylinderachsen der Wärmerohre 13 parallel zur Flanschachse des Ringflansches 9 ausgerichtet sein sollten. Die Wärmerohre 13 sind dabei derart ausgeformt, dass eine Verdampfungszone in das Innere des Gehäuses 1 hineinragt und eine Kondensationszone außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet ist. Die einzelnen Wärmerohre 13 sollten dabei bevorzugt eine Wandung des Gehäuses 1 durchsetzen, so dass im Inneren bzw. außerhalb des Gehäuses 1 die Verdampfungszonen bzw. die Kondensationszonen zugänglich sind. Die Verdampfungszonen der Wärmerohre 13 ragen frei in das Innere des Gehäuses 1 hinein. Die freien Enden sind von dem elektrisch isolierenden Fluid umspült. Die freien Enden sind beabstandet zu den Phasenleitern 5, 6 angeordnet. Die außerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Kondensationszonen ragen frei in ein das Gehäuse 1 umgebendes Medium. Bedarfsweise können zum Schutz vor einer mechanischen Beschädigung die außerhalb des Gehäuses 1 liegenden Abschnitte der Wärmerohre 13 von einem Schutzelement umgriffen sein.
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Weiterhin ist in dem Verschlusselement 10 eine Leitungsdurchführung 14 angeordnet, welche bevorzugt zentrisch zwischen den einzelnen Wärmerohren 13 liegt. Vorliegend ist die Leitungsdurchführung 14 nach Art eines die elektrisch isolierende Platte 12 durchsetzenden metallischen Bolzens ausgeführt. Darüber hinaus können auch mehrere Leitungsdurchführungen 14 an dem Verschlusselement 10 angeordnet sein. Weiter können auch alternativ ausgeführte Leitungsdurchführungen 14 genutzt werden. Beispielsweise können mehrpolige Leitungsdurchführungen 14 Verwendung finden. Innerhalb des Gehäuses 1 kann an die Leitungsdurchführung 14 eine Sekundärleitung eines der Messkerne 8 angeschlossen werden, so dass ein elektrischer Impuls fluiddicht und elektrisch isoliert durch die Barriere des Gehäuses 1 hindurchgeleitet werden kann. Darüber hinaus können auch mehrere Leitungsdurchführungen 14 an dem Verschlusselement 10 angeordnet sein, um mehrere der von den Messkernen 8 zur Verfügung gestellte Sekundärleitungen auch außerhalb des Gehäuses 1 abgreifen zu können. Alternativ kann neben einer Nutzung eines einzigen Verschlusselementes 10 auch eine Positionierung mehrerer Verschlusselemente an dem Gehäuse 1 vorgesehen sein. Somit ist es möglich, die Kühlleistung am Gehäuse 1 zu variieren. Die Wärmerohre 13 sind elektrisch isoliert von der elektrisch isolierenden Platte 12 gehalten. Ebenso ist die Leitungsdurchführung von der elektrisch isolierenden Platte 12 elektrisch isoliert gehalten.
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Die 2 zeigt beispielhaft einen Ausschnitt der elektrisch isolierenden Platte 12. Beispielhaft ist in dem Ausschnitt der elektrisch isolierenden Platte 12 die eingesetzte Leitungsdurchführung 14 dargestellt, an welche innerhalb sowie außerhalb des Gehäuses 1 flexible Leitungsabschnitte angeschlossen sind. Eine erstes Wärmerohr 13a durchsetzt die elektrisch isolierende Platte 12, wobei das erste Wärmerohr 13a im Bereich seines Durchsatzes durch die elektrisch isolierende Platte 12 einen elektrisch isolierenden Abschnitt 15 aufweist. Entsprechend sind die Verdampfungszone sowie die Kondensationszone des ersten Wärmerohres 13a voneinander elektrisch isoliert gehalten. Somit ist einer Verschleppung eines elektrischen Potentials über das erste Wärmerohr 13a durch eine von dem Gehäuse 1 zur Verfügung gestellte Barriere entgegengewirkt. Abweichend dazu weist das zweite Wärmerohr 13b durchgehend eine elektrisch leitfähige Wandung, beispielsweise in Form eines Kupferrohres, auf, welches in die elektrisch isolierende Platte 12 eingesetzt ist. Die elektrisch isolierende Platte 12 umgreift das zweite Wärmerohr 13b und positioniert dieses elektrisch isolierend. Ein drittes Wärmerohr 13c weist ein erstes Halbrohr zur Ausbildung einer Verdampfungszone sowie ein zweites Halbrohr zur Ausbildung einer Kondensationszone auf. Die beiden Halbrohre sind dabei unter Zwischenlage der elektrisch isolierenden Platte 12 miteinander verbunden, wobei die beiden Halbrohre fluchtend zueinander ausgerichtet und über eine Ausnehmung in der elektrisch isolierenden Platte 12 miteinander korrespondierend verbunden sind. Durch eine derartige Konstruktion begrenzt die elektrisch isolierende Platte 12 das dritte Wärmerohr 13c teilweise und bildet einen elektrisch isolierenden Abschnitt zwischen Verdampfungszone und Kondensationszone aus. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die elektrisch isolierende Platte 12 eine Durchgangsbohrung aufweist, in welche die Halbrohre des dritten Wärmerohres 13c fluiddicht eingesetzt sind. Beispielsweise kann dies durch Verkleben oder Verschrauben vorgenommen werden. Darüber hinaus sind auch alternative Konstruktionen von Wärmerohren an einem Verschlusselement 10 einsetzbar.
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Die in der 2 gezeigten Ausführungsvarianten stellen lediglich beispielhaft Möglichkeiten einer Ausbildung von Wärmerohren 13 dar. Bevorzugt sollte an ein und demselben Verschlusselement der Einsatz mehrerer gleichbauender Wärmerohre 13 vorgesehen sein.
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Im Folgenden soll kurz die Funktionsweise eines Wärmerohres beschrieben werden. Im Inneren des Gehäuses 1 sind die dortigen Phasenleiter 5, 6 von einem elektrischen Strom durchflossen. Dabei entstehende Stromwärme führt zu einer Erhitzung der Umgebung und damit zur Erhitzung des elektrisch isolierenden Fluides, welches im Inneren des Gehäuses 1 eingeschlossen ist. Auf Grund der hermetischen Kapselung des elektrisch isolierendes Fluides ist ein unmittelbarer Austausch von Wärme zwischen das Gehäuse 1 umgebenden Medien und dem elektrisch isolierenden Fluid nicht möglich. Das elektrisch isolierende Fluid nimmt die Wärme auf. Diese Wärme wird auf die Verdampfungszonen der Wärmerohre 13 übertragen. Über die in das Innere des Gehäuses 1 hineinragenden Verdampfungszonen der Wärmerohre 13 wird eine in den Wärmerohren 13 befindliche Verdampfungsflüssigkeit verdampft. Die zur Verdampfung notwendige Wärme wird dabei dem elektrisch isolierenden Fluid entzogen. Die verdampfte Verdampfungsflüssigkeit strömt als Dampfstrom in Richtung der Kondensationszone der Wärmerohre 13. Die Kondensationszonen befinden sich außerhalb des Gehäuses 1. In diesem Bereich kondensiert die verdampfte Verdampfungsflüssigkeit, wobei bei der Kondensation Wärme freigesetzt und in die Umgebung des Gehäuses 1 abgegeben wird. Die kondensierte Verdampfungsflüssigkeit strömt nunmehr in Richtung der Verdampfungszone zurück. Dort kann ein erneutes Verdampfen sowie anschließendes Kondensieren erfolgen, so dass in einem Kreislauf Wärme aus dem Inneren in die Umgebung des Gehäuses 1 abgeführt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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