DE1117683B - Gasdichte, durch ein umlaufendes Kuehlmittel gekuehlte Durchfuehrung mit rohrfoermigem Isolierkoerper fuer hohe Stromstaerken - Google Patents

Description

• Gasdichte, durch ein umlaufendes Kühlmittel gekühlte Durchführung mit rohrförmigem Isolierkörper für hohe Stromstärken Gegenstand der Erfindung ist eine gasdichte Durchführung mit einem rohrförmigen Isolierkörper für hohe Stromstärken durch die Gehäusewand eines elektrischen Gerätes, bei dem die hohen Stromstärken eine besondere Kühlung durch ein umlaufendes, vorzugsweise gasförmiges Kühlmittel sowohl des Durchführungsleiters als auch des den Durchführungsleiter mit Zwischenraum umgebenden Isolierkörpers der Durchführung notwendig machen. Dabei handelt es sich darum, das Abdichtproblem zu lösen, das auftritt, wenn ein von sehr hohen Strömen durchflossener Leiter unter Zwischenschaltung eines Isolierkörpers durch eine- Gefäßwand zu führen ist, wobei auf deren beiden Seiten ein erheblicher Druckunterschied besteht. Derartige Durchführungsisolatoren sind schwierig abzudichten, da man es einerseits mit Isolierstoffen zu tun hat, die schlechte Wärmeleiter sind, die sich unter dem Einfluß veränderlicher elektrischer Felder erwärmen können, und andererseits die Durchführungsleiter gute Wärmeleiter sind, die sich durch den Joule-Effekt als Folge des Durchganges von elektrischem Strom hoher Stärke erwärmen. Die Volumenänderungen dieser Teile, welche durch Temperaturveränderungen bedingt sind, führen zu beträchtlichen Abdichtschwierigkeiten, und zwar um so mehr, als diese Veränderungen nicht gleichzeitig und im gleichen Maß auftreten, da es sich um gute und schlechte Wärmeleiter handelt. Die Notwendigkeit, lonisationsvorgänge im normalen Betrieb zu vermeiden, hat bei Durchführungen dazu geführt, öl- oder pastenförmige Isoliermassen zwischen den Leitern und den Isolationskörpern anzuordnen. Bei anderen bekannten Durchführungen ist man dazu übergegangen, mehrere konzentrische isolierende Zylinder mit teilweise metallisierten Oberflächen zu verwenden, um das elektrische Feld zu steuern. Hierbei sind jedoch komplizierte Konstruktionen notwendig, um die Probleme der Abdichtung zu meistern, insbesondere wenn man es mit gasförinigen Kühlmitteln unter einem Druck von mehreren Atmosphären zu tun hat. Aufgabe der Erfindung ist es nun, durch einfache konstruktive Gestaltung einer Durchführung bei den angegebenen Verhältnissen die auftretenden Wärinedehnungen unwirksam zu machen und den überdruck der Kühlmittel dazu auszunutzen, um eine einwandfreie Abdichtung zu erzielen, wobei gleichzeitig eine besonders wirksame Kühlung sowohl des Stromleiters als auch des Durchführungsisolators das Erreichen dieses Zieles erleichtert. Bei den bisher bekannten Isolatotardurchführungen wurden bei den angegebenen Verhältnissen Kühlvorrichtungen wegen der konstruktiven Schwierigkeiten entweder überhaupt nicht vorgesehen oder waren nicht möglich bzw. erforderten zusätzliche Vorkehrungen, um sowohl eine befriedigende Abdichtung als auch eine ausreichende Kühlung zu erreichen.
• Bei einer gasdichten, durch ein umlaufendes Kühlmittel gekühlten Durchführung mit rohrförmigem Isolierkörper für hohe Stromstärken durch die Gehäusewand eines elektrischen Gerätes, bei dem die hohen Stromstärken eine besondere Kühlung durch ein umlaufendes, vorzugsweise, gasförmiges Kühlmittel sowohl des Durchführungsleiters als auch des den Durchführungsleiter mit Zwischenraum umgebenden Isolierkörpers der Durchführung notwendig machen und bei dem im Bereich des Kühlmittels ein Überdruck vorhanden ist, wird die vorerwähnte Aufgabe dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der hohle Isolierzylinder lediglich an einem seiner Enden eine in das Innere des Hohlraumes ragende, mit stufenartigen oder konischen Abstützflächen versehene Verdickung aufweist, an die sich ein auf den Durchführungsleiter, z. B. durch Hartlöten fest verbundener Abstützring mit seinen den Abstützflächen des Isolierkörpers in der Form angepaßten Auflageflächen, vorzugsweise über einen dazwischengefügten Abdichtring, durch den Überdruck des Kühlmittels preßt, während am anderen Ende des Isolierzylinders lediglich ein die Wärmeausdehnung des Durchführungsleiters zulassender Führungs- und Zentrierring mit öffnungen zum Ein- und Austritt des Kühlmittels in den Hohlraum des Isolierkörpers vorgesehen ist. Die Maßnahmen gemäß der Erfindung gewährleisten unabhängig von der auf den Leiter ausgeübten Beanspruchung in axialer Pichtung infolge des überdruckes des Kühlmittels im Inneren eine vollkommene Abdichtung, da mit steigendem überdrÜc-k im Innern auch der Druck auf dem die Abdichtung gewährleistenden Dichtungsring ansteigt. Durch einen Zentrierring am anderen Ende des Isolierkörpers wird die Führung des Leiters sichergestellt, wobei jedoch öffnungen im Zentrierring den freien Ein- und Austritt in den Hohlraum des Isolierkörpers des die Kühlung der Durchführung bewirkenden Kühlmittels gewährleisten.
• In den Zeichnungen sind schematisch Ausführungsbeispiele der gasdichten Durchführungen gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt der Durchführung mit mehreren flachen Durchführungsleitern, Fig. 2 eine Draufsicht, Fig. 3 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Durchführung und Fig. 4 einen Längsschnitt der Durchführung bei außerhalb des Gerätes befindlichem Kühlmittel.
• Die Durchführung besitzt einen rohrförmigen Isolierzylinder 1, der durch Pressen aus polymerisiertern Kunststoff auf Basis von Polyester- oder Epoxyharz geformt sein kann. Dieses Material kann Mineralpulver als Füllstoff enthalten oder durch Glasfasern, die in der Masse in Form von Fäden oder eines Gewebes od. dgl. eingebettet sind, verstärkt sein. Der Isolierzylinder 1 ist an dem einen Ende mit einer in das Innere des Hohlraumes ragenden Verdickung 5 zur Abstützung eines Abstützringes 3 versehen, welcher mit dem Leiter 2 fest verbunden, z. B. verlötet ist. Ein Abdichtring 4 ist im Bereich der Abstützflächen vorgesehen. Eine Mutter 6 dient zur festen Verbindung der Teile 1 und 3 miteinander. Der Isolierzylinder 1 besitzt eine Fassungsarmatur in Form eines Bundringes 7, wobei eine Schulter 10 des Isolierzylinders 1 sich am Bundring 7 abstützt. Der Druckunterschied zwischen dem Inneren herrschenden überdruck P, gegenüber dem auf der Außenseite des Gerätes herrschenden Druck P, wirkt auf den Abstützring 3 und drückt den Abdichtring 4 gegen die Verdickung 5 des Körpers 1. Eine zwischen dem Bundring 7 und der Wand 8 des Gerätes angeordnete Dichtung 9 gewährleistet die Abdichtung der Durchführung an ihrer Berührungsstelle mit dem Gerät. Ein mit Öffnungen 12 versehener Führungsring 11 stellt die radiale Zentrierung des oder der Leiter 2 sicher, läßt jedoch dem Kühlmittel freien Durchtritt in den Hohlraum des Isolierzylinders 1. Durch eine Düse 13 wird das vorzugsweise gasförmige Kühlmittel längs der Innenwand des Isolierkörpers 1 eingeblasen, das seinen Weg zwischen den Leitern 2 und um diese Leiter herum nimmt, den Abstützring 3 erreicht und von diesem wieder nach unten strömt, bis es durch die öffnungen des Führungsringes 11 austritt.
• Fig. 3 zeigt eine Durchführung, bei welcher der Leiter 2 als Rundleiter ausgebildet ist mit einer Ab- messung, die unter Berücksichtigung der durch den Joule-Effekt erzeugten Wärine bei nicht zu hoben Stromstärken gewählt wird. Bei höheren Stromstärken unterteilt man den Leiter 2 entsprechend Fig. 1 und 2, um den Skineffekt des Stroms herabzusetzen und um eine größere Kühlfläche zu erhalten.
• Fig. 4 zeigt eine Durchführung, bei welcher das Kühlmittel sich außerhalb des Gerätes befindet. Die Düse 13 wird in diesem Falle durch ein Gebläse oder durch eine Pumpe beliefert. In Fig. 3 und 4 sind die mit dem Leiter 2 verbundenen Abstützteile 3 a und 3 b identisch mit dem fest verlöteten Abstützring 3 der Fig. 1.
• Wie bereits eingangs erwähnt ist, können isolierte Zylinder 1 verwendet werden, die durch Glasfasergewebe od. dgl. verstärkt und dadurch auch bei geringer Wandstärke mechanisch sehr widerstandsfähig sind. Die Außenwand des Isolierkörpers 1 kann im Bereich zwischen den Zonen a und b mit einem Halbleiterüberzug versehen sein, oder in dem Zylinder 1 können eine oder mehrere leitende Schichten 14 eingebettet werden nach Art der bekannten Kondensatordurchführungen, so daß dadurch das auftretende elektrische Feld gesteuert wird. Die leitenden Schichten können in Form von metallischen Gittern im Gießharz eingebettet sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Gasdichte, durch ein unflaufendes Kühlmittel gekühlte Durchführung mit rohrförmigem Isolierkörper für hohe Stromstärken durch die Gehäusewand eines elektrischen Gerätes, bei dem die hohen Stromstärken eine besondere Kühlung durch ein umlaufendes, vorzugsweise gasförmiges Kühlmittel sowohl des Durchführungsleiters als auch des den Durchführungsleiter mit Zwischenraum umgebenden Isolierkörpers der Durchführung notwendig machen und bei dem im Bereich des Kühlmittels ein überdruck vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Isolierzylinder (1) lediglich an einem seiner Enden eine in das Innere des Hohlraumes ragende, mit stufenartigen oder konischen Abstützflächen versehene Verdickung (5) aufweist, an die sich ein auf den Durchführungsleiter, z. B. durch Hartlöten fest verbundener Abstützring (3) mit seinen den Abstützflächen des Isolierkörpers (1) in der Form angepaßten Anlageflächen, vorzugsweise über einen dazwischengefügten Abdichtring (4), durch den überdruck des Kühlmittels preßt, während am anderen Ende des Isolierzylinders (1) lediglich ein die Wärmeausdehnung des Durchführungsleiters (2) zulassender Führungs- und Zentrierring (11) mit Öffnungen zum Ein- und Austritt des Kühlmittels in den Isolierzylinder vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 921511, 447 202; deutsche Auslegeschriften Nr. 1013 739, 1007 845, 1042 691; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1802 256.