DE19929711A1 - Current-conducting connecting device used as a bushing for electrical conductors in medium and high voltage applications have collars with a tubular cross-section - Google Patents

Abstract

Current-conducting connecting device have collars (MS) with a tubular cross-section. The collars have metal seals (MD1, MD2) on their free ends, the seals being surrounded by shape memory alloy ring (FG-R1. FG-R2) and forming a detachable compression joint with sealing surfaces (DF1, DF2) of the connections (AA1, AA2) of a device. Preferred Features: The collars are made of one piece and of a thin-walled pipe. The metal seals are annular and are provided with a round cross-section.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf stromleitende Verbindungsein­ richtungen zwischen metallgekapselten gasisolierten Schaltan­ lagen, insbesondere der Mittel- und Hochspannungstechnik, wo­ bei die Verbindungseinrichtungen Anlagenanschlüsse darstel­ len, die als Durchführungen für (gießharz-, kunststoff- oder silikonisolierte) elektrische Leiter bzw. als flanschgedich­ tete Gehäuse oder als verschraubte bzw. gelötete oder ge­ scheißte Rohrverbindungen ausgeführt sind.The invention relates to current-carrying connections directions between metal-encapsulated gas-insulated switchgear were, especially the medium and high voltage technology, where in the connection facilities represent system connections len, as bushings for (cast resin, plastic or silicone-insulated) electrical conductors or as flange-sealed tete housing or as screwed or soldered or ge crappy pipe connections are executed.

Verbindungseinrichturgen der eingangs definierten Art sind in vielen Ausführungsarten bekannt. So sind beispielsweise durch die DE 197 37 429 A1 Verbindungseinrichtungen offenbart, die als elektrische Koppelelemente Funktionsraumbereiche zweier metallgekapselter gasisolierter Schaltanlagen miteinander verbinden. Als Koppelelemente sind zwei jeweils aus den gasi­ solierten Schaltanlagen gasdicht herausgeführte Anschlußteile vorgesehen, die außerhalb der Gasräume mit einem weiteren An­ schlußteil mittels einer Schraubverbindung elektrisch leitend verbunden sind. Die Gasdichtigkeit wird durch Verschlußteile erzielt, die über sog. Eingießblech-Aufnahmen mit dem jewei­ ligen Funktionsraumbereich verschweißt sind.Connection devices of the type defined at the outset are in known to many designs. So are for example DE 197 37 429 A1 discloses connecting devices which Functional areas of two as electrical coupling elements metal-enclosed gas-insulated switchgear with each other connect. As coupling elements are two each from the gas Solved switchgear, gas-tight connection parts provided outside the gas rooms with another to closing part electrically conductive by means of a screw connection are connected. The gas tightness is ensured by the closure parts achieved, the so-called pouring plate recordings with the jewei functional area are welded.

Desweiteren sind aus der DE 197 37 430 A1 als Verbindungsein­ richtungen Kontaktdurchführungsstücke zum Anschluß von Sam­ melschienen bekannt, die durch Durchführungsbolzen mit abge­ flachten Kontaktstegen realisiert und ebenfalls mittels von Verschlußteilen mit umlaufenden Eingießblechen gasdicht mit dem jeweiligen Funktionsraum verschweißt sind. Furthermore, from DE 197 37 430 A1 as a connection directions contact bushings for connecting Sam melschienen known that abge with through bolts flat contact bars realized and also by means of Closure parts with all-round pouring plates, gas-tight are welded to the respective functional area.  

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Verbindungseinrichtungen für die metallgekapselten und gasisolierten Schaltanlagen im Hinblick auf ihre Herstellung erheblich zu vereinfachen und insbesondere die Handhabung beim Trennen der elektrischen Verbindungen wesentlich zu ver­ bessern. Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale
The object of the invention is to simplify the connection devices for the metal-encapsulated and gas-insulated switchgear considerably with regard to their manufacture and in particular to improve the handling when disconnecting the electrical connections. According to the invention, this is due to the features

• 1. die Verbindungseinrichtungen sind durch Manschetten rea­ lisiert und weisen einen rohrförmigen Querschnitt auf,1. The connecting devices are rea by cuffs lized and have a tubular cross section,
• 2.  die Manschetten sind an den freien Enden mit Ganzmetall­ dichtungen versehen,2. The cuffs are made of all-metal at the free ends provide seals,
• 3. die Ganzmetalldichtungen sind jeweils von einem aus ei­ ner Formgedächtnislegierung bestehenden Ring umgeben, und3. The all-metal seals are each made of one egg surrounded by a shape memory alloy ring, and
• 4. die Ganzmetalldichtungen bilden mit Dichtflächen der An­ lagenanschlüsse eine lösbare Preßverbindung4. the all-metal seals form with sealing surfaces of the An layer connections a detachable press connection

erreicht.reached.

Der Einsatz von Ringen aus Formgedächtnislegierungen für das gasdichte Verschließen dünnwandiger zylindrischer Gehäuse ist aus der Druckschrift "Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen" Dieter Stöckel, der Raychem Corporation, Menlo Park, Califor­ nia, veröffentlicht in "Legierungen mit Formgedächtnis, Band 259, Ehningen", Expert-Verlag. 1988, an sich bekannt. Der hier beschriebene Anwendungsfall bezieht sich allerdings auf ein einseitig geschlossenes zylindrisches Aluminium-Gehäuse, daß mit einer entsprechend gestalteten Basisplatte mit dem Ring aus der Formgedächtnislegierung in Verbindung mit dem bekannten Schrumpfeffekt im Erwärmungszustand gasdicht ver­ preßt wird.The use of rings made of shape memory alloys for the is gas-tight sealing thin-walled cylindrical housing from the publication "nickel-titanium shape memory alloys" Dieter Stöckel, Raychem Corporation, Menlo Park, Califor nia, published in "Shape Memory Alloys, Volume 259, Ehningen ", Expert-Verlag. 1988, known per se. The The application described here, however, refers to a cylindrical aluminum housing closed on one side, that with an appropriately designed base plate with the Shape memory alloy ring in conjunction with the known shrinking effect gas-tight ver is pressed.

Im Zusammenhang mit diesem Schrumpfeffekt sind auch Rohrver­ bindungselemente vorgeschlagen, mit denen stirnseitig zuein­ ander angeordnete Rohre dicht miteinander verbunden werden können. Die Dichtwirkung wird hier durch sog. Dichtlippen in der Innenoberfläche der aus der Formgedächtnislegierung be­ stehenden Rohrverbindungselemente erreicht, die mit der Au­ ßenoberfläche der zu verbindenden Rohre im Schrumpfzustand eine kraftschlüssige Preßverbindung bilden.In connection with this shrinking effect are also pipe ver proposed binding elements with which to face each other other pipes are tightly connected can. The sealing effect is achieved by so-called sealing lips in the inner surface of the shape memory alloy be  standing pipe fasteners achieved with the Au Outer surface of the pipes to be connected in the shrink state form a non-positive press connection.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, diesen an sich bekannten Schrumpfeffekt bei Formgedächtnislegierungen auch im Zusammenhang mit Verbindungseinrichtungen für metallgekap­ selte gasisolierte Schaltanlagen einzusetzen.The invention is based on the knowledge, this in itself known shrink effect in shape memory alloys too in connection with connecting devices for metal caps use rare gas-insulated switchgear.

Die bisher üblichen Abdichtungen für Durchführungen durch Schweißnähte oder sonstige flanschgedichtete Gehäuse lassen sich in diesem Fall durch entsprechend einfach ausgestaltete Bauelemente durch Manschetten ersetzen. Diese Manschetten weisen an den freien Enden Ganzmetalldichtungen auf, die sich mit den aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Ringen im Schrumpfzustand gasdicht verbinden. Diese rein metalli­ schen Abdichtungen sind vakuumdicht, dementsprechend gasdicht und darüber hinaus auch elektrisch leitend.The usual seals for bushings Leave welds or other flange-sealed housings in this case by simply designed accordingly Replace components with sleeves. These cuffs have all-metal seals at the free ends that are with the rings made of a shape memory alloy connect gas-tight when shrinked. This purely metallic Seals are vacuum-tight, which means they are gas-tight and also electrically conductive.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Merkmale
According to an advantageous embodiment of the invention, the features are

• 1. die Manschetten sind einstückig und aus einem dünnwandi­ gen Rohr gebildet,1. The cuffs are in one piece and made of a thin wall formed tube,
• 2. die Ganzmetalldichtungen sind ringförmig ausgebildet und mit vorzugsweise runder Querschnittskontur versehen,2. the all-metal seals are ring-shaped and preferably with a round cross-sectional contour,

vorgesehen.intended.

Die Ganzmetalldichtungen sind also integraler Bestandteil der Manschetten und werden im Schrumpfzustand mit ihren ringför­ mig ausgebildeten Querschnittskonturen durch die aus Formge­ dächtnislegierung bestehenden Ringe an die Gehäuse der Anla­ genanschlüsse angepreßt. Die Querschnittskonturen sind je­ weils an die technischen Erfordernisse angepaßt und können neben runden auch ovale oder eckige Konturen aufweisen. The all-metal seals are therefore an integral part of the Cuffs and are shrinked with their ringför cross-sectional contours formed by the shape memory alloy existing rings on the housing of the system gene connections pressed. The cross-sectional contours are each because adapted to the technical requirements and can have round or oval contours in addition to round ones.  

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung sind die Merkmale
According to a further advantageous embodiment of the inven tion are the features

• 1. die Manschetten sind einstückig und aus einem Metallkom­ pensator gebildet,1. the cuffs are in one piece and from a Metallkom pensator made,
• 2. die Ganzmetalldichtungen sind ringförmig ausgebildet und mit vorzugsweise runder Querschnittskontur versehen,2. the all-metal seals are ring-shaped and preferably with a round cross-sectional contour,

vorgesehen.intended.

Die Manschetten sind hierbei zum Ausgleich von Längenänderun­ gen bei Bodenbewegungen und/oder Temperaturänderungen durch Metallkompensatoren realisiert, an die die Ganzmetalldichtun­ gen direkt angeformt sind.The cuffs are here to compensate for changes in length conditions due to ground movements and / or changes in temperature Realized metal expansion joints to which the all-metal seal are molded on directly.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht die Merkmale
A further advantageous embodiment of the invention sees the features

• 1. die Manschetten sind aus einem dickwandigen Rohr gebil­ det,1. the cuffs are made of a thick-walled tube det,
• 2. die Ganzmetalldichtungen sind ringförmig ausgebildet und mit vorzugsweise runder Querschnittskontur versehen,2. the all-metal seals are ring-shaped and preferably with a round cross-sectional contour,
• 3. die Ganzmetalldichtungen sind mit den freien Enden der Manschetten verschweißt,3. The all-metal seals are with the free ends of the Welded cuffs,

vor.in front.

In diesem Fall sind also an den Enden der Manschetten die Ganzmetalldichtungen angeschweißt. Dieser Arbeitsvorgang läßt sich in einfacher Weise außerhalb des Anlagenbereichs furch­ führen.In this case, they are at the ends of the cuffs All-metal seals welded on. This operation leaves furrowing in a simple manner outside the plant area to lead.

Gemäß einer weitere Ausgestaltung der Erfindung sind die Merkmale
According to a further embodiment of the invention, the features are

• 1. die Manschetten sind einstückig und aus einem dünnwandi­ gen Rohr gebildet,1. The cuffs are in one piece and made of a thin wall formed tube,
• 2. die Anlagenanschlüsse weisen im Bereich der Dichtflächen jeweils eine nach außen gerichtete Gehäusenut auf,2. The system connections point in the area of the sealing surfaces each have an outward-facing housing groove,

vorgesehen. intended.  

Die Manschette besteht in diesem Fall lediglich aus einem dünnwandigen Rohr, dessen Kontur durch den sich im Schrumpf­ zustand befindenden Ring in die Gehäusenut des Anlagenan­ schlüsses gepreßt wird.In this case, the cuff consists of only one thin-walled tube, the contour of which is in the shrink ring in the housing groove of the system conclusive is pressed.

Die Erfindung wird durch vier figürlich dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiele in vier Figuren näher erläutert, wobeiThe invention is illustrated by four figurative Ausfü tion examples in four figures explained, wherein

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau der stromleitenden Verbindungseinrichtung erkennen läßt, während den Fig. 1 shows the basic structure of the current-conducting connection device, while the

Fig. 2 bis 4 spezielle Ausgestaltungen der Verbindungsein­ richtungen zu entnehmen sind. Fig. 2 to 4 Verbindungsein special embodiments of the devices can be taken from.

Die Fig. 1 zeigt zwei Anlagenanschlüsse AA1 und AA2 mit den Leiter-Festkontakten L-FK1 und L-FK2, die - durch den unter­ brochenen Linienzug angedeutet - in bekannter Weise miteinan­ der verbunden sind. Die Leiter-Festkontakte L-FK1 und L-FK2 befinden sich in einem Vakuum- bzw. Gasraum VR/GR1,2 der je­ weiligen Schaltanlage bzw. des jeweiligen Schaltfeldes und sind durch ein gasdichtes Gehäuse GH1,2 nach außen hin be­ grenzt. Beide Gehäuse GH1,2 sind von einer Manschette MS mit rohrförmigen Querschnitt umschlossen, die an den jeweiligen freien Enden mit einer Ganzmetalldichtung MD1,2 versehen ist. Um jede Ganzmetalldichtung MD1,2 ist jeweils ein aus Formge­ dächtnislegierung hergestellter Ring FG-R1,2 positioniert, der bei entsprechender Erwärmung seinen Durchmesser schrump­ fen läßt. Im Schrumpfzustand wirkt also eine radial nach in­ nen gerichtete Kraft auf den nach außen gerichteten Bereich der jeweiligen Ganzmetalldichtung MD1,2 ein, so daß der nach innen gerichtete Bereich der jeweiligen Ganzmetalldichtung MD1,2 auf die jeweilige Dichtfläche DF1,2 des jeweiligen Ge­ häuses GH1,2 gepreßt wird. Fig. 1 shows two system connections AA1 and AA2 with the fixed conductor contacts L-FK1 and L-FK2, which - indicated by the broken line - are connected to each other in a known manner. The fixed conductor contacts L-FK1 and L-FK2 are located in a vacuum or gas space VR / GR1.2 of the respective switchgear or the respective control panel and are limited to the outside by a gas-tight housing GH1.2. Both housings GH1.2 are enclosed by a sleeve MS with a tubular cross section, which is provided with an all-metal seal MD1.2 at the respective free ends. A ring FG-R1.2 made of shape memory alloy is positioned around each all-metal gasket MD1.2, which can shrink its diameter when heated accordingly. In the shrinking state, a radially inward force acts on the outward-facing area of the respective all-metal seal MD1.2, so that the inwardly-facing area of the respective all-metal seal MD1.2 on the respective sealing surface DF1.2 of the respective housing GH1 , 2 is pressed.

Die Fig. 2 zeigt eine aus dem bekannten Metallkompensator gebildete Manschette MS, deren Ganzmetalldichtungen MD1,2 entweder direkt angeformt - also einstückig - oder ange­ schweißt - also mehrstückig - sein können. FIG. 2 shows a sleeve MS formed from the known metal compensator, the all-metal seals MD1.2 of which can either be molded on directly - that is to say in one piece - or welded on - that is to say in multiple pieces.

Der Fig. 3 ist eine Verbindungseinrichtung zu entnehmen, bei der die Manschette MS aus einen dickwandigen Rohr gebildet ist, an dessen Enden ebenfalls ringförmige Ganzmetalldichtun­ gen MD1,2 angeschweißt sind. Auch hier sind die Ganzmetall­ dichtungen MD1,2 jeweils von einem aus einer Formgedächtnis­ legierung bestehenden Ring FG-R1,2 umgeben, der im Schrumpf­ zustand die Ganzmetalldichtungen MD1,2 gegen das jeweilige Gehäuse GH1,2 preßt. FIG. 3 is shown in a connection device in which the cuff MS is formed of a thick-walled tube, are welded to the ends of which likewise annular Ganzmetalldichtun MD1,2 gen. Here, too, the all-metal seals MD1.2 are each surrounded by a ring FG-R1.2 consisting of a shape memory alloy, which in the shrink state presses the all-metal seals MD1.2 against the respective housing GH1.2.

Die Fig. 4 läßt eine sehr einfache Verbindungseinrichtung erkennen, bei der die Manschette MS lediglich durch ein dünn­ wandiges Rohr gebildet ist, dessen Kontur beim Einwirken der aus der Formgedächtnislegierung hergestellten Ringe FG-R1,2 in die Gehäusenut GN1,2 gepreßt wird. Die Breite der Gehäusenut GN1,2 ist vorzugsweise so gewählt, daß die Man­ schette MS beim Einzug noch durch die seitlichen Konturen der Gehäusenuten GN1,2 begrenzt ist. Damit ist ebenfalls eine gasdichte Abdichtung der Vakuum- bzw. Gasräume VR/GR1,2 (Fig. 1) der Schaltanlagen bzw. der Schaltfelder erreicht. Fig. 4 shows a very simple connection device in which the sleeve MS is formed only by a thin-walled tube, the contour of which is pressed into the housing groove GN1.2 when the rings made from the shape memory alloy FG-R1.2 act. The width of the housing groove GN1.2 is preferably chosen so that the sleeve MS is still limited by the lateral contours of the housing grooves GN1.2 when moving in. A gas-tight seal of the vacuum or gas spaces VR / GR1.2 ( FIG. 1) of the switchgear or switch panels is also achieved in this way.

Claims (5)

1. Stromleitende Verbindungseinrichtungen zwischen metallge­ kapselten gasisolierten Schaltanlagen, insbesondere der Mit­ tel- und Hochspannungstechnik, wobei die Verbindungseinrich­ tungen Anlagenanschlüsse darstellen, die als Durchführungen für (gießharz-, kunststoff- oder silikonisolierte) elektri­ sche Leiter bzw. als flanschgedichtete Gehäuse oder als ver­ schraubte bzw. gelötete oder geschweißte Rohrverbindungen ausgeführt sind, gekennzeichnet durch die Merkmale

• 1. 1.1 die Verbindungseinrichtungen sind durch Manschetten (MS) realisiert und weisen einen rohrförmigen Querschnitt auf,
• 2. 1.2 die Manschetten (MS) sind an den freien Enden mit Ganz­ metalldichtungen (MD. . .) versehen,
• 3. 1.3 die Ganzmetalldichtungen (MD. . .) sind jeweils von einem aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Ring (FG- R. . .) umgeben,
• 4. 1.4 die Ganzmetalldichtungen (MD. . .) bilden mit Dichtflächen (DF. . .) der Anlagenanschlüsse (AA. . .) eine lösbare Preß­ verbindung.

1.Conductive connecting devices between metal-encapsulated gas-insulated switchgear, in particular medium and high voltage technology, the connecting devices representing system connections which serve as bushings for (cast resin, plastic or silicone insulated) electrical conductors or as flange-sealed housings or as screwed connections or soldered or welded pipe connections, characterized by the features

• 1. 1.1 the connecting devices are realized by sleeves (MS) and have a tubular cross section,
• 2. 1.2 the sleeves (MS) are provided with completely metal seals (MD...) At the free ends,
• 3. 1.3 the all-metal seals (MD...) Are each surrounded by a ring made of a shape memory alloy (FG-R...),
• 4. 1.4 the all-metal seals (MD...) Form a releasable press connection with sealing surfaces (DF...) Of the system connections (AA...).

2. Stromleitende Verbindungseinrichtungen zwischen metallge­ kapselten gasisolierten Schaltanlagen, nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale

• 1. 2.1 die Manschetten (MS) sind einstückig und aus einem dünn­ wandigen Rohr gebildet,
• 2. 2.2 die Ganzmetalldichtungen (MD. . .) sind ringförmig ausge­ bildet und mit vorzugsweise runder Querschnittskontur versehen.

2. Current-conducting connection devices between metallge encapsulated gas-insulated switchgear, according to claim 1, characterized by the features

• 1. 2.1 the sleeves (MS) are in one piece and formed from a thin-walled tube,
• 2. 2.2 the all-metal seals (MD...) Are ring-shaped and preferably have a round cross-sectional contour.

3. Stromleitende Verbindungseinrichtungen zwischen metallge­ kapselten gasisolierten Schaltanlagen, nach Patentanspruch 1,

• 1. 3.1 die Manschetten (MS) sind einstückig und aus einem Me­ tallkompensator (MK) gebildet,
• 2. 3.2 die Ganzmetalldichtungen (MD. . .) sind ringförmig ausge­ bildet und mit vorzugsweise runder Querschnittskontur versehen.

3. Electrically conductive connection devices between metallge encapsulated gas-insulated switchgear, according to claim 1,

• 1. 3.1 the sleeves (MS) are made in one piece and from a metal compensator (MK),
• 2. 3.2 the all-metal seals (MD...) Are ring-shaped and preferably have a round cross-sectional contour.

4. Stromleitende Verbindungseinrichtungen zwischen metallge­ kapselten gasisolierten Schaltanlagen, nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale

• 1. 4.1 die Manschetten (MS) sind aus einem dickwandigen Rohr ge­ bildet,
• 2. 4.2 die Ganzmetalldichtungen (MD. . .) sind ringförmig ausge­ bildet und mit vorzugsweise runder Querschnittskontur versehen,
• 3. 4.3 die Ganzmetalldichtungen (MD. . .) sind mit den freien En­ den der Manschetten (MS) verschweißt.

4. Electrically conductive connection devices between metallge encapsulated gas-insulated switchgear, according to claim 1, characterized by the features

• 1. 4.1 the sleeves (MS) are formed from a thick-walled tube,
• 2. 4.2 the all-metal seals (MD...) Are ring-shaped and preferably have a round cross-sectional contour,
• 3. 4.3 the all-metal seals (MD...) Are welded to the free ends of the sleeves (MS).

5. Stromleitende Verbindungseinrichtungen zwischen metallge­ kapselten gasisolierten Schaltanlagen, nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale

• 1. 5.1 die Manschetten (MS) sind einstückig und aus einem dünn­ wandigen Rohr gebildet,
• 2. 5.2 die Anlagenanschlüsse (AA) weisen im Bereich der Dicht­ flächen (DF. . .) jeweils eine nach außen gerichtete Ge­ häusenut (GN. . .) auf.

5. Current-conducting connection devices between metallge encapsulated gas-insulated switchgear, according to claim 1, characterized by the features

• 1. 5.1 the sleeves (MS) are in one piece and formed from a thin-walled tube,
• 2. 5.2 the system connections (AA) each have an outward-facing housing groove (GN...) In the area of the sealing surfaces (DF...).