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Die
Erfindung bezieht sich auf ein gasdichtes Kapselungsgehäuse eines
elektrischen Schaltgerätes
mit einer im Inneren des Kapselungsgehäuses angeordneten schaltbaren
Strombahn.
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Ein
derartiges Kapselungsgehäuse
ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 35 26 676 A1 bekannt.
Bei der bekannten Anordnung ist innerhalb eines elektrisch isolierenden
Gehäuses
die Schaltstrecke eines elektrischen Schaltgerätes angeordnet. Das isolierende
Gehäuse
ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltet. Zur Verlängerung
des Kriechweges sind an dem Isoliergehäuse mantelseitig Schirme angeordnet.
Stirnseitig ist das Isoliergehäuse
mit Abschlussarmaturen gasdicht verschlossen, so dass ein gasdichtes
Kapselungsgehäuse
um die schaltbare Strombahn des elektrischen Schaltgerätes herum
gebildet ist. Das Innere des Kapselungsgehäuses ist mit einem Gas befüllt.
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Mit
Zunahme der Beträge
zu schaltender Ströme
tritt im Inneren des gasdichten Kapselungsgehäuses eine steigende Wärmebelastung
durch auftretende Lichtbögen
und Stromwärmeeffekte
auf. Das im Inneren des Kapselungsgehäuses befindliche Gas sowie
das Isoliergehäuse
sind aufgrund physikalischer Eigenschaften nur in einem geringen
Maße dazu
geeignet, Wärme
aus dem Innern des gasdichten Kapselungsgehäuses herauszuleiten. Bei den bekannten
Konstruktionen ist die Belastbarkeit der zu schaltenden Strombahn
im Wesentlichen durch ihre thermische Festigkeit begrenzt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kapselungsgehäuse der
eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass die elektrische
Belastbarkeit des elektrischen Schaltgerätes vergrößert wird.
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Die
Aufgabe wird bei einem gasdichten Kapselungsgehäuse der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass an dem Kapselungsgehäuse
Kühlrippen
angeordnet sind.
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Durch
die Anordnung von Kühlrippen
an dem Kapselungsgehäuse
wird die Oberfläche
des Gehäuses
vergrößert. Damit
ist eine verbesserte Abgabe von im Innern des Kapselungsgehäuses entstehender
Wärme ermöglicht.
Die Kühlrippen
sollten dabei aus einem thermisch gut leitenden Material, beispielsweise
einem Metall, bestehen, so dass die Wärme rasch aufgenommen und abgeleitet
werden kann. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Kühlrippen
in einem direkten Kontakt mit der Wärmequelle stehen. So kann es
beispielsweise vorgesehen sein, dass zwischen der Strombahn und
den Kühlrippen
eine Wärmebrücke gebildet
ist. Diese Wärmebrücke kann
beispielsweise durch ein unmittelbares Kontaktieren der Kühlrippen
mit dem elektrischen Leiter gebildet werden. In diesem Falle weisen die
Kühlrippen
dasselbe elektrische Potential wie die zu schaltende Strombahn auf.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Kühlrippen an einem metallischen
Kapselungsgehäuse
angeordnet sind, welches die schaltbare Strombahn des elektrischen Schaltgerätes umgibt.
In diesem Falle ist es vorteilhaft, das gasdichte metallische Kapselungsgehäuse mit
einem Erdpotential zu beaufschlagen und die schaltbare Strombahn
isoliert gegenüber
dem metallischen Kapselungsgehäuse
anzuordnen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Kühlrippen
an einem Verschlussdeckel des Kapselungsgehäuses angeordnet sind.
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Verschlussdeckel
schließen Öffnungen
an einem Kapselungsgehäuse
ab. Als solches dienen sie der Komplettierung und sind Teil des
gasdichten Kapselungsgehäuses.
Je nach Bedarf können
verschieden geformte Verschlussdeckel ein und dieselbe Öffnung eines
Kapselungsgehäuses
verschließen.
Somit ist es in einfacher Weise möglich, die benötigte Kühlleistung
der Kühlrippen
je nach den Anforderungen des elektrischen Schaltgerätes variabel anzupassen.
Bei einem hohen Kühlbedarf
ist beispielsweise ein Verschlussdeckel mit Kühlrippen einsetzbar, welche
eine große
Oberfläche
aufweisen. Bei einem geringeren Kühlbedarf ist ein Verschlussdeckel
mit Kühlrippen
einsetzbar, welche eine entsprechend kleine Oberfläche aufweisen.
Dadurch ist ein modularer Aufbau von Kapselungsgehäusen ermöglicht und
es wird nur eine geringe Anzahl von Gehäusegrundformen benötigt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Kapselungsgehäuse im Wesentlichen
zylinderförmig
ausgebildet ist und die Kühlrippen
zumindest an einer Stirnseite des Gehäuses angeordnet sind.
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Bei
einer zylinderförmigen äußeren Kontur des
Kapselungsgehäuses
würde sich
die Anordnung von Kühlrippen
gegebenenfalls negativ auf die dielektrischen Eigenschaften des
Kapselungsgehäuses auswirken.
Bei einer stirnseitigen Anordnung der Kühlrippen wird die zylinderförmige Außenkontur selbst
nicht verändert.
Darüber
hinaus ermöglicht eine
stirnseitige Anordnung an dem Kapselungsgehäuse die Verwendung von einfachen
Fertigungsverfahren. So ist es beispielsweise möglich, einen im Wesentlichen
hohlzylindrischen Grundkörper
zu fertigen, welcher an seinen Stirnseiten mit Verschlussdeckeln
verschlossen wird. Wie oben stehend beschrieben, eignen sich derartige
Verschlussdeckel in besonderer Weise zur Anordnung von Kühlrippen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen,
dass der Zylindermantel des Gehäuses
elektrisch isolierend ist.
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Bei
einer elektrisch isolierenden Ausgestaltung des Zylindermantels
ist es in einfacher Weise möglich,
die Kühlrippen
auf demselben elektrischen Potential wie die schaltbare Strombahn
des Schaltgerätes
anzuordnen. Dadurch ist es ermöglicht,
unmittelbaren Kontakt zwischen den Kühlrippen und der Strombahn
herzustellen. Dieser unmittelbare Kontakt kann beispielsweise auch über thermisch
gut leitende Zwischenelemente wie Armaturkörper und ähnliches erzeugt werden, so
dass eine Wärmebrücke entsteht.
Der elektrisch isolierende Zylindermantel trennt dann in einfacher
Weise verschiedene elektrische Potentiale.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Kühlrippen
zumindest eine radial zur Zylinderachse angeordnete Komponente aufweisen.
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Bei
einer derartigen Anordnung ist eine Verteilung einer Vielzahl von
Kühlrippen
auf einer kleinen Fläche
ermöglicht.
Gleichzeitig ist zwischen den einzelnen Kühlrippen ein ausreichender
Abstand geschaffen, so dass die Oberflächen in ausreichender Weise
Wärme abstrahlen
können.
Eine besonders bevorzugte Variante kann dabei vorsehen, dass die Kühlrippen
strahlenförmig
von der Zylinderachse weg laufen, so dass zwi schen den einzelnen
Kühlrippen
annähernd
kreissegmentförmige
Ausnehmungen entstehen. Eine derartige Anordnung bedarf nur einer
geringen Bauhöhe,
so dass beispielsweise bei einer stirnseitigen Anordnung der Kühlrippen
an einem zylinderför-
mig ausgebildeten Gehäuse
das Gehäuse
nur unwesentlich in seiner Länge
vergrößert wird.
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Es
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass im montierten Zustand des
Kapselungsgehäuses
die Kühlrippen
und Kühlrippenzwischenräume derart
gestaltet sind, dass Feuchtigkeit schwerkraftgetrieben abfließt.
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Gasdichte
Kapselungsgehäuse
sind im Allgemeinen aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt. Zur
Erzeugung von ausreichend dichten Nahtstellen sind entsprechende
Abdichtungen einzusetzen. Eindringende Feuchtigkeit kann die Dichtwirkung
der Abdichtungen herabsetzen. Ein schwerkraftgetriebenes Abfließen von
Feuchtigkeit im Bereich der Kühlrippen
und der Kühlrippenzwischenräume verhindert
von vornherein ein Auftreten von sich stauender Feuchtigkeit. Ein
schwergetriebenes Abfließen
von Feuchtigkeit kann beispielsweise durch abfallende Flächen oder
Tropfnasen gefördert
werden.
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Es
kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Verschlussdeckel
ein Teil einer Anschlussarmatur des elektrischen Schaltgerätes ist.
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Insbesondere
bei einer Anordnung der Kühlrippen
auf dem elektrischen Potential einer schaltbaren Strombahn kann
der Verschlussdeckel Teil einer Anschlussarmatur des elektrischen
Schaltgerätes sein.
So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Verschlussdeckel
als Anschlussarmatur für die
Kontakte der schaltbaren Strombahn dient. Dadurch ergibt sich eine
kompakte Bauform des gasdichten Kapselungsgehäuses und zusätzliche
Elemente zum Anschließen
von Leiterseilen, Kabeln oder ähnlichem
sind nicht erforderlich.
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Vorteilhaft
kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Verschlussdeckel eine horizontale Öffnung verschließt.
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Eine
im Betriebszustand horizontal liegende Öffnung ist oft an einer exponierte
Stellen eines Kapselungsgehäuses
angeordnet. Diese exponierte Stelle eignet sich in besonderer Weise
zur Ableitung von im Innern des Kapselungsgehäuses entstehender Wärme.
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Weiterhin
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Verschlussdeckel eine
Druckentlastungsvorrichtung aufweist.
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Aufgrund
von Temperaturdifferenzen im Innern des gasdichten Kapselungsgehäuses und
seiner Umgebung oder aufgrund von Fehlfunktionen kann es im Innern
des Kapselungsgehäuses
zu einem Auftreten von einem erhöhten
Druck kommen. Um eine Beschädigung
des Kapselungsgehäuses
zu verhindern, ist an dem Verschlussdeckel eine Druckentlastungsvorrichtung
angeordnet. Derartige Druckentlastungsvorrichtungen können beispielsweise Überdruckventile,
Berstplatten oder ähnliche
Vorrichtungen sein. Je nach erforderlicher Ansprechempfindlichkeit
können
die Druckentlastungsvorrichtungen mit dem Verschlussdeckel flexibel
ausgetauscht werden. Eingriffe in den Grundkörper des Kapselungsgehäuses selbst
sind somit nicht mehr erforderlich.
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Vorteilhafterweise
kann weiter vorgesehen sein, dass die Kühlrippen mit einem Ende einer
Vakuumschaltröhre
verbunden sind.
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Aufgrund
des im Innern einer Vakuumschaltröhre herrschenden Vakuums ist
eine Wärmeabgabe zu
großen
Teilen nur über
die Endseiten der Vakuumschaltröhre
möglich,
an welchen die Kontaktstücke der
Vakuumschaltröhre
durch das Röhrengehäuse hindurchgeführt sind.
Eine Verbindung zwischen einem derartigen Ende der Vakuumschaltröhre und den
Kühlrippen
gestattet es, aus dem Innern der Vakuumschaltröhre Wärme herauszuführen. Die
Verbindung zwischen den Kühlrippen
und der Vakuumschaltröhre
kann dabei über
einen Armaturkörper
erfolgen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiel in einer Zeichnung
schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei
zeigt die
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Figur
einen Ausschnitt eines gasdichten Kapselungsgehäuses, welches eine Vakuumschaltröhre umgibt.
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Die
Figur zeigt einen endseitigen Abschnitt eines gasdichten Kapselungsgehäuses 1.
Das gasdichte Kapselungsgehäuse 1 weist
einen im Wesentlichen zylinderförmigen
Grundkörper 2 auf.
Der zylinderförmige
Grundkörper 2 ist
im Wesentlichen aus einem isolierenden Werkstoff, beispielsweise
Keramik oder einem Kunststoff gefertigt. An dem zylinderförmigen Grundkörper 2 sind
zur Gewährleistung
des Isoliervermögens
Schirme angebracht. Das in der Figur dargestellte Ende des gasdichten
Kapselungsgehäuses 1 ist
mit einem Verschlussdeckel 3 verschlossen. Im montierten
Zustand ist die Zylinderachse des zylinderförmigen Grundkörpers 2,
welche auch die Hauptachse des gasdichten Kapselungsgehäuses 1 ist,
in einer Vertikalen angeordnet. An dem stirnseitigen Ende des zylinderförmigen Grundkörpers 2 ist ein
ringförmig
umlaufender Flansch 4 angeordnet. Der Flansch 4 ist
beispielsweise durch eine Verklebung mit dem zylinderförmigen Grundkörper 2 verbunden.
In den Flansch 4 ist ein Haltekörper 5 eingelegt.
Der Haltekörper 5 ist
aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt und Teil der Anschlussarmatur, welche
die zu schaltende Strombahn kontaktiert. An den Haltekörper 5 ist
mittels eines Bolzens 6 eine Vakuumschaltröhre 7 angepresst.
In der Figur ist die Vakuumschaltröhre 7 nur ausschnittsweise
mit ihrem feststehenden Kontaktstück 8 erkennbar. Zwischen dem
feststehenden Kontaktstück 8 und
dem Haltekörper 5 ist
aufgrund der Verspannung des Bolzens 6 eine sowohl elektrisch
als auch thermisch leitende Verbindung geschaffen. Das im Innern
der Vakuumschaltröhre 7 herrschende
Vakuum gestattet nur eine sehr geringe Übertragung von thermischer
Energie durch den Vakuumbereich hindurch. Die im Innern der Vakuumschaltröhre 7,
insbesondere an der Schaltstelle, auftretende thermische Energie
wird zum größten Teil über die
Kontaktstücke
der Vakuumschaltröhre 7 nach
außen
geleitet. Wie in der Figur zu erkennen, wird ein Großteil der
entstehenden Wärme über das
feststehende Kontaktstück 8 der
Vakuumschaltröhre 7 über die
Wärmebrücke an den Haltekörper 5 weitergeleitet.
Stirnseitig an dem zylinderförmigen
Grundkörper 2 ist
der Haltekörper 5 von dem
Verschlussdeckel 3 gegen den Flansch 4 gepresst.
Dadurch wird der Haltekörper 5 fixiert
und somit auch die Vakuumschaltröhre 7 über den
Bolzen 6 in ihrer Position gehalten. Der Verschlussdeckel 3 weist
an seiner Außenseite
eine Vielzahl von Kühlrippen 9 auf.
Die Kühlrippen 9 liegen
radial zu der Zylinderachse des zylinderförmigen Grundkörpers 2.
So entstehen zwischen den Kühlrippen 9 jeweils
kreissegmentför mige
Abschnitte. Sowohl die Kühlrippen 9 als
auch die zwischen den Kühlrippen 9 befindlichen Abschnitte
sind zum äußeren Rand
des Verschlussdeckels 3 hin abfallend ausgestaltet, so
dass Feuchtigkeit nach außen
ablaufen kann. Der Verschlussdeckel 3 ist mittels Bolzen 10a, 10b an
dem Flansch 4 befestigt. An die Bolzen 10a, 10b sind
beispielsweise auch elektrische Leiter anschließbar, so dass zum Kontaktieren
des Kontaktstückes 8 eine
Strombahn von dem Verschlussdeckel 3 über den Haltekörper 5 bis
zum Kontaktstück 8 gebildet
ist. Diese Strombahn dient auch der Fortleitung von Wärme von
dem Kontaktstück 8 zu
den Kühlrippen 9.
Der Verschlussdeckel 3 ist Teil der Anschlussarmatur des
elektrischen Schaltgerätes.
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Zentrisch
weist der annähernd
kreisförmige Verschlussdeckel 3 eine
Ausnehmung auf. Diese Ausnehmung ist mittels einer Berstplatte 11 verschlossen.
Die Berstplatte 11 ist gegenüber dem Verschlussdeckel 3 abgedichtet.
Die Berstplatte 11 stellt innerhalb des gasdichten Kapselungsgehäuses 1 eine
Sollbruchstelle dar, die bei einem im Innern des Kapselungsgehäuses 1 auftretenden Überdruck
zerstört
wird und somit einen Druckausgleich herbeiführt. Um einen raschen Druckausgleich
zu ermöglichen,
weist der Haltekörper 5 zumindest
eine Ausnehmung 12 auf, durch welche ein im Innern des Kapselungsgehäuses 1 befindliches
Gas hindurchströmen
kann.
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Das
in der Figur dargestellte Kapselungsgehäuse 1 ist ein sogenanntes „Live Tank"-Gehäuse. Kühlrippen
sind jedoch auch an anderen Gehäusebauformen,
wie beispielsweise „Dead
Tank"-Gehäusen, vorsehbar.