DE3843943A1 - Stromrichtergehaeuse und verfahren zur herstellung von durchfuehrungsanordnungen an diesem gehaeuse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein der Aufnahme von gas- oder flüssigkeitsgekühlten Leistungsstromrichtern die­ nendes, aus Metall bestehendes Stromrich­ tergehäuse mit wenigstens einem Verschlußdec­ kel und mit im Regelfalle mehreren, vorzugsweise vom Verschlußdeckel aufgenommenen Durchführungsanordnungen zur druckdichten Durchführung jeweils eines Leiterele­ mentes, wobei zwischen Leistungsdurchführungselementen und durchzuführenden Steuerleitungselementen unterschie­ den werden kann; außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung der genannten Durchfüh­ rungsanordnungen.

Eine Stromrichtertechnik, die sich derartiger Stromrich­ tergehäuse für Leistungsstromrichter bedient, findet beispielsweise bei Elektro-Lokomotiven Anwendung, sehr wohl aber auch bei Industrie- und Förderanlagen, bei denen ähnliche Antriebs- und Versorgungsbedingungen vor­ liegen wie beim elektrifizierten Bahnbetrieb.

In der Praxis sind Stromrichtergehäuse für die geschil­ derten Bedarfsfälle in einer Stahlausführung mit einge­ schweißten Durchführungsanordnungen bekannt geworden. Derartige Ausführungen sind, was ihre Herstellung be­ trifft, sehr aufwendig und dementsprechend teuer. Sie erfordern einen hohen Prüfungsaufwand, insbesondere hin­ sichtlich der Schweißstellen, sie sind auch gewichtsmä­ ßig sehr schwer und durch die Materialwahl für das Ge­ häuse auch korrosionsgefährdet. Derartige Korrosionen drohen zwar nicht die Funktionstüchtigkeit zu beein­ trächtigen, wohl aber ihre äußere Ansehnlichkeit.

Bekannt geworden sind auch Stromrichtergehäuse, die vollständig aus einem Isolierstoff bestehen oder deren Verschlußdeckel wenigstens aus solch einem Material ge­ bildet sind. Nachteilig bei derartigen Stromrichterge­ häusen bzw. bei solchen mit einem Kunststoffdeckel ist es, daß die entsprechenden Gehäuseteile aus Isolierstoff keine metallische Außenhülle aufweisen und somit gar nicht oder nicht hinreichend geerdet werden können. Au­ ßerdem sind Gehäuseteile aus einem Isolierstoff anfälli­ ger gegen mechnische Belastungen hinsichtlich ihrer Druck-, Stoß- und Schlagfestigkeit und auch ihrer Über­ druckfestigkeit bei elektrischen Störungen und deren Folgen (schlagartige Verdampfung des Kühlmittels und evtl. elektrischer Komponenten). Stromrichtergehäuse, bei denen wenigstens eines der Gehäuseteile - beispielsweise also der Verschlußdeckel - aus einem Isolierstoff beste­ hen, sind auch kritischer bezüglich der notwendigen Ab­ dichtung zwischen den Gehäuseteilen, insbesondere was ihre Verschraubung an häufig vorhandenen Flanschelemen­ ten betrifft. Derartige Stromrichtergehäuse sind nämlich häufigen Temperaturwechseln unterworfen, und zwar von ihrem Gehäuseinneren her. Diese Belastungen und auch die Tatsache, daß die meisten Isolierstoffe einem Alterungs­ prozeß unterliegen, können sehr wohl die Langzeitbestän­ digkeit der großvolumigen Stromrichtergehäuse beein­ trächtigen und erfordern unter Umständen gelegentliche Inspektionen der Anlage. Wünschenswert aber ist eine wartungs- und inspektionsfreie Beständigkeit solcher in Betrieb befindlicher Stromrichtergehäuse über viele Jah­ re und womöglich Jahrzehnte. Was das Langzeitverhalten betrifft, so weisen Gehäuseteile aus einem Isolierstoff auch den großen Nachteil auf, daß eine Aufweichung der Innenflächen durch Temperatureinflüsse befürchtet werden muß, wobei hier auch noch das im Inneren des Stromrich­ tergehäuses vorhandene Mediun eine Rolle spielen kann. Als Innenmediun kommen insbesondere eine Befüllung mit Öl, mit Schwefelhexafluorid (SF₆) in gasförmiger oder flüssiger Konsistenz und schließlich sehr oft auch Fri­ gen in Frage. Gerade das letztgenannte Mediun Frigen vermag in erhitzter Form (ab ca. 60°C) eine gewisse Auf­ weichung der Innenflächen von Gehäusen aus Isolierstoff zu bewirken.

Bei Stromrichtergehäusen mit darin aufgenomnenen Lei­ stungsstromrichtern, die mit Öl gekühlt werden, finden häufig auch montierbare Durchführungen mit Flachdichtun­ gen Verwendung. Auch bei dieser Ausführung - gleichgül­ tig ob es sich um Gehäuse bzw. Verschlußdeckel aus Iso­ lierstoff oder solche in einer Stahlausführung handelt - tritt der Nachteil auf, daß öfters nach einigen Jahren Undichtigkeiten festzustellen sind, die die Notwendig­ keit einer Wartung und gegebenenfalls einer Nachfüllung des Kühlmediums nach sich ziehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Strom­ richtergehäuse der eingangs genannten Art und für die oben angedeuteten Anwendungsfälle zu schaffen, welches die eben genannten Nachteile vermeidet, d.h. ein sol­ ches Gehäuse oder einen Verschlußdeckel für ein Strom­ richtergehäuse zu realisieren, bei dem ein hoher techni­ scher Standard bezüglich Dichtheit und Lebensdauer und gleichzeitig eine kostengünstige Herstellung miteinander einhergehen.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß das Stromrichtergehäuse und der Verschlußdeckel oder wenigstens eines dieser Gehäusetei­ le von einem Metallgußformteil gebildet wird, welches der Aufnahme der Durchführungsanordnungen dient, daß weiterhin im entsprechenden Metallgußformteil für jede aufzunehmende Durchführungsanordnung eine gesonderte, mit einem umlaufenden, vorspringenden Kragen versehene und zusammen mit diesem Kragen einen rohrartigen Ab­ schnitt bildende Durchführungsöffnung ausgebildet ist, daß im übrigen jede in einer Durchführungsöffnung aufge­ nommene Durchführungsanordnung von einem aus einem gieß­ fähigen Harz, insbesondere aus Epoxydharz bestehenden Durchführungsstutzen gebildet ist, welcher unmittelbar auf das Metallgußformteil aufgegossen ist, die Durchfüh­ rungsöffnung - diese druckdicht verschließend - durch­ setzt, den Kragen der Durchführungsöffnung ringsum um­ greift und außerdem die Durchführungsöffnung nach außen hin deutlich überragt, und welcher zudem zum Gehäusein­ neren hin mittels einer ringförmigen Kappe aus einem ge­ gen das Kühlmittel und zugleich gegen Temperatureinflüs­ se beständigen Isoliermaterial vollständig abgedeckt ist; und schließlich ist es für das Erreichen des Erfin­ dungszieles vorgesehen, daß das durchzuführende Leiter­ element im Durchführungsstutzen und in der ringförmigen Kappe druckdicht und unverrückbar eingebettet ist und diese Teile beidendig durchdringt. Die Verwendung eines Metallformgußteiles für das Stromrichtergehäuse bzw. für dasjenige Teil des Stromrichtergehäuses, welches der Aufnahme der Durchführungsanordnungen dient, bringt den Vorteil mit sich, daß Öffnungen und Anformungen, bei­ spielsweise des vorspringenden Kragens, ohne vorherige Schweiß- und Bohrarbeiten vorhanden sind, und dieses in einer formbeständigen und hinreichend präzisen Ausfüh­ rung, bei der ein Verziehen durch Schweißarbeiten nicht zu befürchten ist. Auch wenn dieses Metallgußformteil stellenweise einer gewissen Nacharbeit bedarf, bei­ spielsweise der Anbringung von Dichtungsnuten oder der­ gleichen, so ist es dennoch kostengünstiger herstellbar als ein vergleichbares Schweißteil. Handelt es sich hierbei um ein Aluminiumgußteil, so ist außerdem der Vorteil einer Gewichtsreduzierung zu nennen und in jedem Falle (was im übrigen auch für Stahlguß- bzw. Grauguß­ teile in einem gewissen Ausmaß gilt) eine weitgehende Vermeidung von Korrosionsproblemen auf der Außenseite des Gehäuses bzw. des entsprechenden Gehäuseteils. Die Ausbildung eines vorspringenden Kragens um jede Durch­ führungsöffnung vermag die Biegesteifigkeit jeder Durch­ führungsanordnung erheblich zu erhöhen und bietet zudem eine große Dicht- bzw. Haftfläche, um die Durchführungs­ öffnung wirklich dauerhaft druckdicht zu verschließen. Dieses Verschließen wird durch den Durchführungsstutzen erreicht, welcher also aus einem gießfähigen Harz be­ steht und unmittelbar auf das Metallgußformteil aufge­ gossen und in den rohrartigen Abschnitt eingegossen wird. Dieser aufgegossene Durchführungsstutzen umgreift auch den Kragen der Durchführungsöffnung, wodurch die Abdichtung weiter verbessert wird. Außerdem ragt er über die Durchführungsöffnung bzw. deren Kragen nach außen hin deutlich vor, wodurch eine günstige Kriechstrecke erzielbar ist, abgesehen von einer weiteren Verbesserung der Biegesteifigkeit. Dieser Durchführungsstutzen grenzt zum Gehäuseinneren hin an eine ringförmige Kappe aus einem gegen das Kühlmittel und zugleich gegen Temperatu­ reinflüsse beständigen Isoliermaterial und ist von die­ ser Kappe zum Gehäuseinneren hin vollständig abgedeckt. Somit erfüllt diese ringförmige Kappe zweierlei Funktio­ nen, nämlich zum einen dient sie als "verlorenes Form­ teil" für den Guß des Durchführungstutzens an dessen zum Gehäuseinneren gerichteten Endbereich und zum anderen schützt sie das Material des Durchführungsstutzens gegen unerwünschte Einflüsse seitens des Kühlmediums im Inne­ ren des Stromrichtergehäuses. Beide Teile, d.h. der Durchführungsstutzen und auch die besagte ringförmige Kappe sind vom durchzuführenden Leiterelement durchdrun­ gen, welch letzteres insbesondere in der Gußmasse des Durchführungsstutzens druckdicht und unverrückbar einge­ bettet ist. Auf diese Weise entsteht insgesamt ein au­ ßerordentlich dauerhafter Verbund zwischen dem Metall­ gußformteil, dem aufgegossenen Durchführungsstutzen, dem durchgeführten Leiterelement und schließlich der besag­ ten ringförmigen Kappe. Diese Durchführungsanordnung erweist sich als sehr stabil, als besonders druckdicht, was das Langzeitverhalten betrifft, und schließlich auch als elektrisch sicher und - bei entsprechender Bemessung - als kriechstromfest.

Eine günstige Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist darin zu sehen, den umlaufenden Kragen an den einzelnen Durchführungsöffnungen zum Gehäuseäußeren hin vorsprin­ gen zu lassen. Dieses hat den Vorteil, daß das Gehäuse­ innere nicht von weiter hineinragenden Teilen in seinem Ausmaß beeinträchtigt wird. Außerdem kommt eine solche Gestaltung der Herstellung des Harzgusses für den Durch­ führungsstutzen wohl mehr entgegen als dieses ein ins Gehäuseinnere ragender Kragen gestattet.

Eine zweckmäßige Weiterbildung ist auch in dem Vorschlag zu sehen, den von der Durchführungsöffnung und ihrem Kragen gebildeten rohrartigen Abschnitt so zu bemessen, daß sich in seinem Längsverlauf seine lichten Maße und/ oder auch seine Außenmaße verjüngen (oder - in anderer Richtung gesehen - erweitern), was stufenartig oder - wenigstens streckenweise - auch kontinuierlich der Fall sein kann. Eine derartige Verjüngung bzw. Erweiterung verhindert die Gefahr, daß - bei einem vorübergehenden höheren Überdruck im Inneren des Stromrichtergehäuses - der Durchführungsstutzen sich an seinen Haftstellen, die ihn mit dem Metallgußformteil verbinden, teilweise oder ganz löst; stattdessen wird ein inniges Aneinanderpres­ sen der konischen bzw. der stufenartig ausgebildeten Verjüngungsflächen im Überdruckfalle erzielt.

Eine das Langzeitverhalten bezüglich der Dichtigkeit weiter verbessernde Maßnahme ist in dem Vorschlag zu se­ hen, den von der Durchführungsöffnung und von ihrem Kra­ gen gebildeten rohrartigen Abschnitt an seiner Innenwan­ dung und/oder auch an der Außenwandung des umlaufenden Kragens mit wenigstens einer umlaufenden Nut für die Aufnahme eines Dichtelementes zu versehen.

Eine andere zweckmäßige Maßnahme ist darin zu sehen, daß der von der Durchführungsöffnung und von ihrem Kragen gebildete rohrartige Abschnitt an seinem vom Gehäusein­ neren ausgehenden Verlauf im Rohrinneren mit einem kur­ zen konischen Längsabschnitt und sodann mit einer sprunghaften Durchmessererweiterung versehen wird, in welch letztere eine flanschartig vorstehende, umlaufende Randung der ringförmigen Kappe oder einzelne, an der äußeren Kappenwandung angeformte Rastnasen einzugreifen vermögen. Somit ist eine sehr sichere Halterung der ringförmigen Kappe in ihrer vorgesehenen Lage gewährlei­ stet, und zwar auch bereits vor dem Aufgießen des Durch­ führungsstutzens. Außerdem kommt eine solche Ausbildung der exakten Lagefixierung sowohl der ringförmigen Kappe als auch des durchzuführenden Leiterelementes vor dem Aufgießen des Durchführungsstutzens entgegen.

Die eben genannte flanschartig vorstehende, unlaufende Randung der ringförmigen Kappe kann in ihrem äußeren Längsverlauf (womit der Randungsverlauf in Richtung der Mittelachse der ringförmigen Kappe gemeint ist) eben­ falls konisch ausgebildet sein, wobei die Konizität we­ nigstens annähernd derjenigen gleicht, die im Inneren des rohrartigen Abschnittes an die sprunghafte Durchmes­ sererweiterung angrenzt. Eine solche Formgebung erleich­ tert das vorgesehene Zusammenfügen der ringförmigen Kap­ pe mit dem Metallgußteil.

Es ist, wenigstens was den Bearbeitungsvorgang für das Metallgußformteil betrifft, vorteilhaft, die eben ge­ nannte sprunghafte Durchmessererweiterung im in das Ge­ häuseinnere weisenden Endbereich des rohrartigen Ab­ schnittes nicht nur für die Aufnahme einer Randung der ringförmigen Kappe oder für die Aufnahme von an der Kap­ penwandung angeformten Rastnasen vorzusehen, sondern diese Durchmessererweiterung - in Form einer Nut - gleichzeitig für die Aufnahme eines Dichtelementes zu nutzen.

Eine Verbesserung der Langzeitdichtwirkung ist auch durch den Vorschlag erzielbar, die innere, umlaufende Fläche der ringförmigen Kappe mit einer Nut für die Auf­ nahme eines weiteren Dichtelementes zu versehen, welch letzteres sich dichtend an das durchzuführende Leitere­ lement anschmiegt und somit die Abdichtung zwischen der genannten inneren Fläche der ringförmigen Kappe und dem Leiterelement zum Gehäuseäußeren bzw. zum Durchführungs­ stutzen hin bewirkt oder verbessert. Insbesondere wird hierdurch erreicht, daß der Durchführungsstutzen auch in seinem das durchgeführte Leiterelement umgebenden Be­ reich auf keinen Fall mit dem im Gehäuseinneren vorhand­ enen Medium in Berührung kommen kann. Zur Erzielung ei­ ner guten Dichtwirkung ist es übrigens vorteilhaft, den von den Durchführungsanordnungen jeweils aufzunehmenden Leiterelementen einen runden, vorzugsweise exakt kreis­ förmigen Querschnitt zu verleihen. Dieses ist zwar in gewisser Hinsicht naheliegend, keinesfalls jedoch selbstverständlich.

Was die Formgebung der durchzuführenden Leiterelemente betrifft, so wird hierfür eine weitere, vorteilhafte Ausbildung angeregt, nämlich diese Leiterelemente so zu gestalten, daß sie in ihren vom Durchführungsstutzen und von der ringförmigen Kappe umgebenen Längsverlauf einen im Außendurchmesser vergrößerten Streckenabschnitt auf­ weisen, der sich an den Enden dieses Streckenabschnittes wieder - sprunghaft oder etwa konisch - verjüngt. Hier­ mit ist erreichbar, daß eine Belastung des Leiterelemen­ tes in längsaxialer Richtung, d.h. eine Zug- oder Druckbelastung nicht einhergeht mit der Gefahr, den er­ wähnten dichten Verbund zwischen dem Leiterelement und dem Durchführungsstutzen in irgendeiner Weise zu beein­ trächtigen. Hierzu trägt übrigens auch die bereits er­ wähnte, d.h. sich verjüngende bzw. erweiternde Formge­ bung des besagten Kragens bei.

Eine zusätzliche Maßnahme zur Erzielung einer Langzeit­ dichtwirkung kann auch darin gesehen werden, das Leiter­ element, insbesondere im Verlauf seines im Außendurch­ messer vergrößerten Streckenabschnittes, mit einer um­ laufenden Nut zur Aufnahme eines weiteren Dichtelementes zu versehen und also ein solches Dichtelement auch anzu­ ordnen.

Schließlich zu vorteilhaften Vorschlägen bezüglich der Materialwahl. Hier ist zunächst die Anregung zu nennen, das Stromrichtergehäuse insgesamt oder wenigstens sein der Aufnahme von Durchführungsanordnungen dienendes Me­ tallgußformteil aus Leichtmetall bzw. einer Leichtme­ tall-Legierung herzugstellen, vorzugsweise aus Aluminium bzw. aus einer Aluminium-Legierung. Ein derartiges Mate­ rial ist nicht nur gut zu bearbeiten, sondern auch ge­ wichtsmäßig leichter als vergleichbare Teile aus Stahl oder aus einem Stahl- bzw. Eisenguß und außerdem bieten die vorgeschlagenen Materialien - wie weiter oben be­ reits angedeutet - den Vorteil, sehr korrosionsbeständig zu sein, insbesondere keinen Rost anzusetzen, welcher das äußere Erscheinungsbild unerwünscht beeinträchtigt.

Weiterhin wird vorgeschlagen, die ringförmige Kappe aus Polytetrafluoräthylen herzustellen, einem Material also, welches nicht nur hohen Temperaturen widersteht, sondern darüber hinaus auch unempfindlich ist gegenüber in Frage kommenden Kühlmedien im Inneren eines Stromrichtergehäu­ ses. Polytetrafluoräthylen ist erhältlich unter den Han­ delsnanen "Teflon", "Hostaflon TF" und noch weiteren Be­ zeichnungen. Dieser Vorschlag erstreckt sich aber auch auf die Verwendung von sogenannten PPS-Kunststoffen, die außer einer hohen Temperaturbeständigkeit auch eine ab­ solute Beständigkeit gegenüber dem Medium Frigen aufweisen (insbesondere geeignet ist der Werkstoff Poly­ phenylensulfid).

Für den Durchführungsstutzen empfiehlt sich für viele Bedarfsfälle die Verwendung eines cyclophatischen Epo­ xydharzes, welcher also gegen tiefe Umgebungstemperatu­ ren und gegen Freilufteinflüsse unempfindlich ist. Als Material für die notwendigen Dichtelemente ist ein sol­ ches zu wählen, welches beständig gegen das vorgesehene Kühlmedium und gegen Einflüsse der zu erwartenden Umge­ bungstemperaturen ist. Zu Vorschlag gebracht wird bei­ spielsweise Chloropren-Neopren, ein Material, welches sehr beständig gegen Frigen ist.

Wie eingangs bereits zum Ausdruck gebracht, bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Durchführungsanordnung für ein Strom­ richtergehäuse, wie dieses soeben erläutert worden ist.

Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren ist es vorgesehen, daß das die Durchführungsanordnung aufnehmende Metall­ gußteil nach dem Anfügen daran anzuordnender Dichtele­ mente mit der ringförmigen Kappe und dem diese Kappe durchdringenden Leiterelement montiert wird, daß sodann auf das Metallgußteil eine wiederverwendbare, nötigen­ falls mehrteilige Gießform aufgesetzt wird, daß nunmehr die Herstellung des Durchführungsstutzens durch Eingie­ ßen einer vorgesehenen Gießmasse, die beispielsweise aus Epoxydharz besteht, in die Gießform erfolgt und daß schließlich nach dem Aushärten der Gießmasse die Gieß­ form entfernt und Überstände oder Angußstellen vom Durchführungsstutzen abgetrennt werden. Einer weiteren Nachbearbeitung bedarf die Durchführungsanordnung bzw. deren Durchführungsstutzen in aller Regel nicht. Durch dieses Verfahren wird nicht nur eine innige Verbindung zwischen dem Durchführungsstutzen und den angrenzenden Teilen (nämlich dem Metallgußformteil, dem durchzufüh­ renden Leiterelement und der ringförmigen Kappe) er­ zielt, sondern darüber hinaus auch noch ein besonderer Montagevorgang für den Durchführungsstutzen eingespart, wie solches bei verschraubten Durchführungsanordnungen notwendig ist.

Eine Verbesserung des eben genannten Verfahrens ist in dem Vorschlag zu sehen, vor dem Eingießen der Gießmasse in die Gießform diejenigen Flächen der ringförmigen Kap­ pe und/oder des Leiterelementes und/oder des Metallguß­ formteiles, die mit dem anzugießenden Durchführungsstut­ zen in haftender und dichtender Verbindung verbleiben sollen, mit einem Haftverbesserer zu behandeln.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der eben genannten Ver­ fahrensmöglichkeiten ist in dem Vorschlag zu sehen, meh­ rere oder alle an einem Metallgußformteil vorgesehenen Durchführungsanordnungen gleichzeitig in geschilderter Weise zu vergießen, d.h. alle erforderlichen Durchfüh­ rungsstutzen mit einem einzigen Einguß der Gießmasse herzustellen. Zwar ist die hierfür erforderliche Gieß­ form durchaus aufwendiger, es wird aber der große Vor­ teil erzielt, daß mehrere oder alle Durchführungsstutzen an ein und demselben Metallgußformteil gleichzeitig ge­ gossen und ausgehärtet werden können und somit die ins­ gesamt erforderliche "Aushärtezeit" deutlich verkürzt werden kann, gegenüber der Herstellungszeit und der dar­ in enthaltenen "Aushärtezeit" bei einem nacheinander er­ folgenden, gesonderten oder gar externen Vergießen jedes einzelnen Durchführungsstutzens.

Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs­ beispielen sollen der Erfindungsgedanke und seine vor­ teilhaften Ausgestaltungsmöglichkeiten noch einmal er­ läutert und verdeutlicht werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Stromrichtergehäuse bzw. auf dessen Verschlußdeckel,

Fig. 2 einen mittigen, nach unten hin weitgehend ab­ gebrochenen Schnitt durch das in Fig. 1 ge­ zeigte Stromrichtergehäuse,

Fig. 3 in gegenüber der Darstellung in Fig. 2 ver­ größertem Maßstab eine weitere Schnittdarstel­ lung des Verschlußdeckels mit einer komplett montierten und hergestellten Durchführungsan­ ordnung und einem darin aufgenonmenen Lei­ stungsdurchführungselement,

Fig. 4 den in Fig. 3 gezeigten Verschlußdeckel in einer Schnittdarstellung mit einem anderen Schnittverlauf und mit zwei etwas unterschied­ lich ausgebildeten Durchführungsanordnungen und darin aufgenommenen Steuerleitungselemen­ ten und

Fig. 5 einen gegenüber den beiden zuvor genannten Darstellungen im Maßstab weiter deutlich ver­ größerten Schnitt, welcher eine "Einzelheit bei A" veranschaulicht, dessen Lage der Fig. 4 zu entnehmen ist.

Die Fig. 1 veranschaulicht eine Draufsicht auf ein Stromrichtergehäuse 10, von dem in dieser Sicht nur der Verschlußdeckel 11 sichtbar ist. Dieser Ver­ schlußdeckel 11 wird von einem Metallgußformteil gebil­ det und weist - außer anderen Formelementen, die hier nicht von Belang sind und deswegen nicht genannt und nicht erläutert werden sollen - drei Durchführungsöff­ nungen 12, 13 und 14 für die Aufnahme von Leistungs­ durchführungselementen auf und außerdem sechs im Ausmaß deutlich kleinere Durchführungsöffnungen 15 bis 20 für die Aufnahme von Steuerleitungselementen. Alle genannten Durchführungsöffnungen sind mit umlaufenden, vorsprin­ genden Kragen versehen, deren Lage und Querschnitt der nachfolgend zu erläuternden Schnittdarstellung zu ent­ nehmen ist. Angemerkt sei, daß der dieser Darstellung und auch der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 zu entneh­ mende Verschlußdeckel 11 noch nicht mit Durchführungsan­ ordnungen ausgestattet ist, sondern sich als noch zu bearbeitendes Rohgußteil darstellt.

In der Fig. 2 ist ein mittiger Schnitt durch den Verschlußdeckel 11 und - darunter - ein kleiner Längsbereich des eigentlichen Stromrichtergehäuses 10 veranschaulicht. Jedes dieser beiden Gehäuseteile ist mit einem umlaufenden Flansch 21 bzw. 22 versehen und zwischen diesen beiden Flanschen 21 und 22 ist ein Dichtelement 23 gelegen. Im in der Darstellung oberen Wandungsbereich des Verschlußdeckels 11 sind die Durch­ führungsöffnung 12 für ein Leistungsdurchführungselement sowie die Durchführungsöffnungen 15 und 18 für Steuer­ leitungselemente erkennbar. Diese Durchführungsöffnungen sind, wie eben bereits angedeutet, von umlaufenden, vor­ springenden Kragen 24 sowie 25 und 26 umgeben, die im vorliegenden Falle zum Gehäuseäußeren hin vorspringen. Zusammen mit den ihnen zugeordneten Kragen 24 bzw. 25 und 26 bilden diese Durchführungsöffnungen 12 bzw. 15 und 18 rohrartige Abschnitte, die sich in ihrem Längs­ verlauf in ihren lichten Maßen zunächst stufenartig und sodann kontinuierlich verjüngen. Eine gewisse Verjüngung ist, wenn auch dieses der Darstellung nicht deutlich entnomnen werden kann, auch beim Verlauf der Außenflä­ chen der einzelnen Kragen gegeben, schon allein aus Gründen der Entformbarkeit des Metallgußformteiles. So­ viel zur Ausgestaltung des unbearbeiteten Metallgußform­ teiles für den Verschlußdeckel 11.

Die Fig. 3 zeigt, nunmehr in vergrößertem Maßstab, noch einmal einen Schnitt durch den Verschluß­ deckel 11, der demjenigen in der Fig. 2 entspricht. Al­ lerdings ist dieser Schnitt - in der Darstellung rechts - nur bis zur mittigen Achse des Verschlußdeckels 11 geführt und - nach unten hin - teilweise abgebrochen. Erkennbar sind die Durchführungsöffnungen 15 und 18, nunmehr jedoch fertig bearbeitet, d.h. mit je einer umlaufenden Nut 27 bzw. 28 versehen. Außerdem sind die nach außen weisenden Flächen der beiden Kragen 25 und 26 streckenweise mit außenzylindrischen Überfräsungen (oder Überdrehungen) 29 bzw. 30 ausgestattet worden.

Im Vordergrund dieser Fig. 3 steht die Durchführungs­ öffnung 12, die als zugängliche Öffnung allerdings nicht mehr besteht, sondern nunmehr betriebsfertig bestückt und montiert ist. Erkennbar ist eine ringförmige Kappe 31, welche an ihrer äußeren umlaufenden Wandung nahe dem in der Darstellung nach oben gerichteten Endbereich mit einer flanschartig vorspringenden, umlaufenden Randung 32 versehen ist, die allerdings in ihrem Längsverlauf, d.h. in Richtung des Gehäuseäußeren, konisch ausgebil­ det ist. In der vorliegenden Querschnittsdarstellung entsteht der Eindruck von nach außen gerichteten Rastna­ sen. Und in der Tat dient diese flanschartig vorsprin­ gende, umlaufende Randung 32 der Verrastung der ringför­ migen Kappe 31 in einer Nut 33 des Verschlußdeckels 11.

In dieser Nut 33 befindet sich auch noch ein umlaufendes Dichtelement 34, welches von der konischen Außenendflä­ che der umlaufenden Randung 32 an der Kappe 31 in der besagten Nut 33 eingequetscht wird. Auch die ringförmige Kappe 31 ist an ihrer inneren, umlaufenden Fläche mit einer Nut 35 für die Aufnahme eines weiteren Dichtele­ mentes 36 ausgestattet. Mittig ist die ringförmige Kappe 31 von einem Leistungsdurchführungselement 37 durch­ setzt. Auch dieses Leistungsdurchführungselement 37 ist mit einer umlaufenden Nut 38 versehen, welche ein Dicht­ element 39 aufnimmt. Dieses letztgenannte Dichtelement 39 ragt aber, wie erkennbar, rundum deutlich aus der Nut 38 heraus. Zu diesem Leistungsdurchführungselement 37 ist noch anzumerken, daß es in seinem Längsverlauf einen im Außendurchmesser vergrößerten Streckenabschnitt 40 aufweist, welcher sich zum Gehäuseinneren sprunghaft, hingegen zum Gehäuseäußeren hin konisch verjüngt. Die bereits erwähnte Nut 38 ist innerhalb des im Außendurch­ messer vergrößerten Streckenabschnittes 40 des Lei­ stungsdurchführungselementes 37 gelegen.

Eine umlaufende, flache Nut 41 ist auch an der Außenwan­ dung des vorspringenden Kragens 24 eingearbeitet, und auch diese dient der Aufnahme eines Dichtelementes.

Nach der Montage der ringförmigen Kappe 31 in der Durch­ führungsöffnung 12 (wozu diese übrigens an ihrem ins Gehäuseinnere weisenden Endbereich auch konisch ange­ schrägt ist), der vorherigen Einfügung der Dichtelemente 34 und 36 und nach dem Zusammenfügen der ringförmigen Kappe 31 mit dem Leistungsdurchführungselement 37 (die Reihenfolge der Aufzählung der einzelnen Teile soll nicht gleichbedeutend sein mit einer Montagereihenfolge) kann nun der Aufguß eines Durchführungsstutzens 43 vor­ bereitet werden. Hierfür wird eine wiederverwendbare ein- oder mehrteilige Gießform in einem Abstand und die Durchführungsöffnung 12 auf den Verschlußdeckel 11 auf­ gesetzt. Eine solche Form ist der Darstellung nicht zu entnehmen. Stattdessen aber das "Endprodukt", nämlich der bereits genannte Durchführungsstutzen 43, welcher, wie erkennbar, an seinem in der Darstellung nach unten weisenden Ende an die ringförmige Kappe 31 grenzt und mit dieser bereits eine gewisse Haftverbindung eingegan­ gen ist. Diese ringförmige Kappe 31 dient gleichzeitig als eine Art verlorene Form für die Herstellung des Durchführungsstutzens 43. Dieser durchsetzt dann prak­ tisch den gesamten rohrartigen Abschnitt der Durchfüh­ rungsöffnung 12 und umfaßt außen den vorspringenden Kra­ gen 24 einschließlich des von diesem Kragen 24 aufgenom­ menen Dichtelementes 42. Außerdem nimmt der Durchfüh­ rungsstutzen 43 einen nicht unwesentlichen Längsbereich des Leistungsdurchführungselementes 37 auf. Zusammen mit den vorher genannten Teilen bildet der aufgegossene Durchführungsstutzen 43 - bestehend aus einem gießfähi­ gen Harz, beispielsweise aus Epoxydharz - einen festen und zugleich dauerhaft durckdichten Verbund, der auch ohne Zerstörung dieser Durchführungsanordnung nicht mehr lösbar bzw. demontierbar ist. Begünstigend, was die Langzeitabdichtung dieser Durchführungsanordnung be­ trifft, kommt hinzu, daß das Material des Durchführungs­ stutzes 43 beim Aushärtevorgang einen gewissen Schrump­ fungsprozeß durchmacht. Hierdurch wird die Anpressung des Durchführungsstutzens 43 an die einzelnen Dichtele­ mente und auch an die Flächen sowohl des Leistungsdurch­ führungselementes 37 als auch an die Flächen der Durch­ führungsöffnung 12 bzw. deren Kragen 24 besonders innig.

Die Fig. 4 veranschaulicht einen winkelig zur vorher erläuterten Schnittdarstellung gelegenen Schnitt durch den Verschlußdeckel 11, so daß nunmehr die beiden Durchführungsöffnungen 19 und 20 erkennbar sind, aller­ dings auch hier nicht mehr als "Öffnungen", sondern be­ stückt mit Durchführungsanordnungen. Diese Durchfüh­ rungsanordnungen entsprechen - abgesehen von den Maßen der einzelnen Teile - im Prinzip völlig derjenigen in Fig. 3 für das Leistungsdurchführungselement 37. Beide hier in der Fig. 4 gezeigten Durchführungsanordnungen dienen der Durchführung von Steuerleitungselementen 44 und 45 und sie sind in ihrem Aufbau einander völlig gleich, ausgenommen die Ausbildung ihrer Durchführungs­ stutzen 46 und 47. Der letztgenannte Durchführungsstut­ zen 47 ist etwas niedriger ausgebildet als der benach­ barte Stutzen, dennoch weist er, infolge einer ringsum verlaufenden nutartigen Rinne 48, eine etwas vergrößerte Kriechstromstrecke auf.

Jede dieser beiden Durchführungsanorndungen (aus Verein­ fachungsgründen ist nur die linksseitig gezeigte Durch­ führungsanordnung mit Bezugsziffern versehen) weist eine ringförmige Kappe 49 auf, es sind auch hier in den ein­ zelnen Teilen umlaufende Nuten 50 (in der ringförmigen Kappe 49), 51 (im Verschlußdeckel 11), eine Nut 52 (am äußeren Mantel eines umlaufenden Kragens 53) und schließlich eine Nut 54 (im Steuerleitungselement 44) vorhanden. Diese genannten Nuten sind gleichfalls mit Dichtelementen bestückt, die jedoch hier nicht einge­ zeichnet und beziffert sind. Wie bereits gesagt, enthält die Durchführungsanordnung in der Durchführungsöffnung 19 gleiche Teile und Formelemente wie die nebenstehende Durchführungsanordnung, so daß sich weitere Erläuterun­ gen hierzu erübrigen.

Zur besseren Erkennbarkeit sind in der Fig. 5 in einer gegenüber den vorherigen Schnittdarstellungen im Maßstab deutlich vergrößerten Darstellung noch einmal gewisse Einzelheiten ("Einzelheit bei A", deren Lage der Fig. 4 zu entnehmen ist) veranschaulicht. Erkennbar sind ein Streckenabschnitt (bis zur Mittelachse) des Steuerleitungselementes 44, die ringförmige Kappe 49 und das untere Ende des Durchführungsstutzens 46. In der Darstellung links ist ein kleiner Bereich des Verschluß­ deckels 11 sichtbar sowie die darin angebrachte Nut 51. In dieser Nut 51 befindet sich ein Dichtelement 55, au­ ßerdem aber eine an der ringförmigen Kappe 49 angeformte Rastnase 56. Auf dem äußeren Umfang der ringförmigen Kappe 49 sind mehrere derartige Rastnasen (56) gleichmä­ ßig verteilt, mindestens jedoch drei.

Die ringförmige Kappe 49 ist - wie weiter oben bereits erläutert - mit der radial umlaufenden Nut 50 versehen, in welcher sich ein Dichtelement 57 befindet. Nicht un­ erwähnt bleibe, daß die Durchführungsöffnung 20 an ihrem ins Gehäuseinnere gerichteten Endbereich einen konisch ausgebildeten, kurzen Streckenbereich 58 aufweist, des­ sen Aufgabe es ist, die Rastnasen (56) an der ringförmi­ gen Kappe 49 beschädigungsfrei in ihre dargestellte Sollage zu führen, d. h. also die Montage der ringförmi­ gen Kappe 49 zu vereinfachen.

Wie bereits eingangs der Figurenbeschreibung zum Aus­ druck gebracht, veranschaulichen die Darstellungen le­ diglich Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens und einiger vorteilhafter Ausgestaltungsmöglichkeiten. Man­ nigfache gestalterische und maßliche Abwandlungen sind denkbar und realisierbar, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Beispielsweise ist es durchaus möglich und in der Fig. 4 bereits angedeutet, daß die äußere Form der einzelnen Durchführungsstutzen zwecks Verlängerung der Kriechwege in vielfältiger Weise abgewandelt werden kann. Ebenso sind Lage und Anzahl von verwendeten Dicht­ elementen variabel und auch die Formgebung der Lei­ stungsdurchführungselemente sowie der Steuerleitungsele­ mente kann von den dargestellten Ausbildungen sehr ab­ weichen, ohne das Grundprinzip zu verändern.

Bezugsziffernliste

10 Stromrichtergehäuse
11 Verschlußdeckel
12, 13, 14 Durchführungsöffnungen für Leistungsdurchführungselemente
15, 16, 17, 18, 19, 20 Durchführungsöffnungen für Steuerleitungselemente
21 Flansch an 10
22 Flansch an 11
23 Dichtelement zwischen 10 uns 11
24 vorspringender Kragen um 12
25 vorspringender Kragen um 15
26 vorspringender Kragen um 18
27 umlaufende Nut in 15
28 umlaufende Nut in 18
29 außenzylindrische Fräsung an 25
30 außenzylindrische Fräsung an 26
31 ringförmige Kappe
32 umlaufende Randung an 31, konisch verlaufend
33 Nut in 11
34 Dichtelemet in 33
35 Nut in 31
36 Dichtelement in 35
37 Leistungsdurchführungselement
38 Nut an 37
39 Dichtelement in 38
40 im Außendurchmesser vergrößerter Streckenabschnitt von 37
41 umlaufende flache Nut an 24
42 Dichtelement in 41
43 Durchführungsstutzen
44 Steuerleitungselement
45 Steuerleitungselement
46 Durchführungsstutzen in 20
47 Durchführungsstutzen in 19
48 umlaufende nutartige Rinne in 47
49 ringförmige Kappe in 20
50 Nut in 49
51 Nut in 11
52 Nut in 53
53 umlaufender Kragen an 20
54 Nut in 44
55 Dichtelement
56 angeformte Rastnase an 49
57 Dichtelement
58 konischer Streckenbereich von 20

Claims (18)

1. Der Aufnahme von gas- oder flüssigkeitsgekühlten Leistungsstromrichtern dienendes, aus Metall bestehendes Stromrichtergehäuse mit wenigstens einem Verschlußdeckel und mit im Regelfalle mehreren, vorzugsweise vom Verschlußdeckel aufgenommenen Durchfüh­ rungsanordnungen zur druckdichten Durchführung jeweils eines Leiterelementes, wobei zwischen Leistungsdurchfüh­ rungselementen und durchzuführenden Steuerleitungsele­ menten unterschieden werden kann, dadurch gekennzeichnet,
daß das Stromrichtergehäuse (10) und der Verschlußdeckel (11) oder wenigstens eines dieser Gehäuseteile von einem Metallgußformteil gebildet ist, welches der Aufnahmne der Durchführungsanordnungen dient,
daß im Metallgußformteil für jede aufzunehmende Durch­ führungsanordnung eine gesonderte, mit einem umlaufen­ den, vorspringenden Kragen (24, 25, 26; 53) versehene und zusammen mit diesem Kragen einen rohrartigen Ab­ schnitt bildende Durchführungsöffnung (10...20) ausge­ bildet ist,
daß jede in einer Durchführungsöffnung aufgenommene Durchführungsanordnung von einem aus einem gießfähigem Harz, insbesondere Epoxydharz bestehenden Durchführungs­ stutzen (43, 46, 47) gebildet ist, welcher die Durchfüh­ rungsöffnung - diese druckdicht verschließend - durch­ setzt, deren Kragen ringsum umgreift und im übrigen die Durchführungsöffnung nach außen hin deutlich überragt, und welcher zum Gehäuseinneren hin mittels einer ring­ förmigen Kappe (31, 49) aus einem gegen das Kühlmittel und zugleich gegen Temperatureinflüsse beständigen Iso­ liermaterial vollständig abgedeckt ist, und daß das durchzuführende Leiterelement (37, 44, 45) im Durchfüh­ rungsstutzen und in der ringförmigen Kappe druckdicht und unverrückbar eingebettet ist und diese Teile beiden­ dig durchdringt.

2. Stromrichtergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Kragen (24, 25, 26; 53) an der Durchführungsöffnung (12...20) zum Gehäuseäu­ ßeren hin vorspringt.

3. Stromrichtergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der von der Durchführungsöff­ nung (12...20) und ihrem Kragen (24, 25, 26; 53) gebil­ dete rohrartige Abschnitt sich in seinem Längsverlauf in seinen lichten Maßen und/oder in seinen Außenmaßen ver­ jüngt oder - in anderer Richtung gesehen - erweitert, und zwar stufenartig und/oder - wenigstens streckenweise - kontinuierlich.

4. Stromrichtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Durchfüh­ rungsöffnung (12...20) und von ihrem Kragen (24, 25, 26; 53) gebildete rohrartige Abschnitt an seiner Innenwan­ dung und/oder an der Außenwandung des umlaufenden Kra­ gens wenigstens eine umlaufende Nut (33, 41, 51, 52) für die Aufnahme jeweils eines Dichtelementes (34, 42; 55, 57) aufweist.

5. Stromrichtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Durchfüh­ rungsöffnung und von ihrem Kragen gebildete rohrartige Abschnitt an seinem vom Gehäuseinneren ausgehenden Ver­ lauf im Rohrinneren einen kurzen, konischen Längsab­ schnitt (58, Fig. 5) und sodann eine sprunghafte Durch­ messererweiterung (Nut 51) aufweist, in welche eine flanschartig vorspringende, umlaufende Randung (32) der ringförmigen Kappe (31) oder von der ringförmigen Kappe (49) ausgehende Rastnasen (56) eingreifen können.

6. Stromrichtergehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sprunghafte Durchmessererweite­ rung (Nut 33, Nut 51) im in das Gehäuseinnere weisenden Endbereich des rohrartigen Abschnittes außer der Aufnah­ me einer Randung (32) oder von Rastnasen (56) der ring­ förmigen Kappe (31, 49) gleichzeitig als Nut für die Aufnahme eines Dichtelementes (34, 55) dient.

7. Stromrichtergehäuse nach Anspruch 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die flanschartig vorspringende umlaufende Randung (32) der ringförmigen Kappe (31) in ihrem äußeren Längsverlauf ebenfalls konisch ausgebildet ist, wobei die Konizität wenigstens annähernd derjenigen gleicht, die im Inneren des rohrartigen Abschnittes an die sprunghafte Durchmessererweiterung (Nut 33) an­ grenzt.

8. Stromrichtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere, umlaufen­ de Fläche der ringförmigen Kappe (31, 49) eine Nut (35, 50) für die Aufnahme eines Dichtelementes (36, 57) auf­ weist, welch letzteres sich dichtend an das durchzufüh­ rende Leiterelement (37, 44) anschmiegt und die Abdich­ tung zwischen der genannten inneren Fläche der ringför­ migen Kappe und dem Leiterelement zum Gehäuseäußeren bzw. zun Durchführungsstutzen (43, 46) hin bewirkt oder verbessert.

9. Stromrichtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Durchfüh­ rungsanordnungen jeweils aufzunehmenden Leiterelemente (37, 44, 45) einen runden, vorzugsweise exakt kreisför­ migen Querschnitt aufweisen.

10. Stromrichtergehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterelemente (37, 44, 45) in ihrem vom Durchführungsstutzen (43, 46, 47) und von der ringförmigen Kappe (31, 49) ungebenen Längsverlauf einen im Außendurchmesser vergrößerten Streckenabschnitt (40) aufweisen, der sich an den Enden dieses Streckenab­ schnittes sprunghaft oder konisch verjüngt.

11. Stromrichtergehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Leiterelemente (37, 44, 45) im Verlauf seines im Außendurchmesser vergrößerten Streckenabschnittes (40) eine unlaufende Nut (38, 54) zur Aufnahme eines (weiteren) Dichtelementes (39) auf­ weist.

12. Stromrichtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es insgesamt oder wenigstens sein der Aufnahme von Durchführungsanordnun­ gen dienendes Metallgußformteil (Verschlußdeckel 11) aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung besteht, insbesondere aus Aluminiun oder aus einer Aluminiun-Le­ gierung.

13. Stromrichtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kap­ pe (31, 49) aus Polytetrafluoräthylen besteht (bekannt unter dem Handelsnamen "Teflon", "Hostaflon TF" usw.) oder aus einem sogenannten "PPS"-Kunststoff (insbesondere Polyphenylensulfid).

14. Stromrichtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß alle verwendeten Dichtelemente temperaturbeständig und beständig gegen das vorgesehene Kühlmedium (also beispielsweise gegen­ über Frigen) sind (beispielsweise Chloropren-Neopren).

15. Stromrichtergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Gießmaterial für den Durchführungsstutzen ein cycloaliphatisches Epoxyd­ harz (d.h. ein gegen tiefe Umgebungstemperaturen und gegen Freilufteinflüsse beständiges Gießharz) Verwendung findet.

16. Verfahren zur Herstellung einer Durchführungs­ anordnung für ein Stromrichtergehäuse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß das die Durchführungsanordnung aufnehmende Metallgußformteil (Verschlußdeckel 11) nach dem Einfügen von der Durchfüh­ rungsanordnung zuzuordnenden Dichtelementen (34, 36, 39, 42; 55, 57) mit der ringförmigen Kappe (31; 49) und dem diese Kappe durchdringenden Leiterelement (37; 44, 45) montiert wird,
daß daran anschließend auf das Metallgußformteil eine wiederverwendbare ein- oder mehrteilige Gießform aufge­ setzt wird,
daß die Herstellung des Durchführungsstutzens (43; 46, 47) durch Eingießen einer Gießmasse aus einem Gießharz, beispielsweise von Epoxydharz, in die Gießform erfolgt und daß nach dem Aushärten der Gießmasse die Gießform entfernt und Überstände oder Angußstellen vom Durchfüh­ rungsstutzen abgetrennt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diejenigen Flächen der ringförmigen Kappe und/oder des durchzuführenden Leiterelementes und/oder des Metallgußformteiles die mit anzugießenden Durchfüh­ rungsstutzen in haftender und dichtender Verbindung ver­ bleiben sollen, vor dem Eingießen der Gießmasse mit ei­ nem Haftverbesserer behandelt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17 zur Herstel­ lung von Durchführungsanordnungen, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere oder alle an einem Metallgußformteil vorgesehenen Durchführungsanordnungen gleichzeitig ver­ gossen werden, was vorzugsweise durch einen einzigen Einguß einer entsprechenden Menge an Gießmasse erfolgen kann.