具有至少三个壳体部分的基本上管状延伸的封闭壳体

摘要

本发明涉及一种具有至少三个壳体部分(5，5a，5b，6，6b，7，7a，7b)的封闭壳体(1a，1b)，其沿轴线(10)延伸并且具有基本上管状的形状。所述壳体部分(5，5a，5b，6，6b，7，7a，7b)在端侧相互连接并且在其内部围成一容纳腔。在容纳腔内设置有电开关装置(2，2b)。容纳腔在连接所述第二和第三壳体部分(6，6b，7，7a，7b)的第一壳体部分(5，5a，5b)的区域内具有比第二和第三壳体部分(6，6b，7，7a，7b)区域内的各横截面更小的横截面。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有至少三个壳体部分的、沿轴线基本上管状延伸的气密的封闭壳体，其第一壳体部分法兰式地连接在第二和第三壳体部分之间，其中，各壳体部分为电开关装置限定了一个耐压的容纳腔。

背景技术

例如专利申请文献DE 43 20 906A1公开了一种此类的封闭壳体。在所公开的封闭壳体中，三个壳体部分分别在端侧相互法兰连接。三个壳体部分构造类似。由此减少所需基本形状的数目。各壳体部分分别在端侧带有径向向外成形的片式法兰。所述片式法兰通过相应的连接件被相互压紧，以便形成基本上管状延伸的气密的封闭壳体。

通过将开关装置安装在充满绝缘气体的气密的封闭壳体中可以减小这种类型的开关装置的结构体积。在以高压加载绝缘气体时能明显减小结构体积。由于在内部存在的高压，所以这种类型的封闭壳体涉及压力容器，所以要进行相应的压力试验。

连接处是封闭壳体的薄弱处。为了保证足够的破裂强度，使用的片式法兰的尺寸较大。一方面，由于片式法兰较大的尺寸，需要使用更多的材料，另一方面由于径向环绕的片式法兰增大了封闭壳体的周长。特别是在使用相对细长的封闭壳体时，这些封闭壳体应直接相互邻接的布置，这就导致占用的面积增大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，设计一种本文开头所述类型的封闭壳体，其在具有细长外轮廓的同时具有高破裂强度。

上述技术问题在本文开头所述类型的封闭壳体中按照本发明是如此解决，即，在连接第二和第三壳体部分的第一壳体部分的区域内的容纳腔具有分别较第二和第三壳体部分区域内的容纳腔横截面小的横截面。

用于容纳电开关装置的容纳腔一方面必须满足介电强度的要求，另一方面必须满足压力容器规定的规范。

出于介电的原因，内腔必需尽可能保持没有棱边和凸起，也就是说容纳腔具有倒圆的轮廓。管状封闭壳体的端侧可通过相应的圆拱顶状的成形件或罩盖封闭。容纳腔的设计优选使用环形的或椭圆形的横截面。有利的是，当各壳体部分基本上为圆柱形结构时，各壳体部分在圆柱轴线方向的长度至少相当于圆柱形部分的直径。在此，直径是指各壳体部分内腔的直径，在所述各壳体部分中，容纳腔具有基本上为圆柱形的形状。长度涉及容纳腔的每个圆柱形部分。对于圆柱形结构也可以理解为，局部分解成圆柱形形状的例如法兰、粒子井或其它内构件。

如果第一壳体部分区域内的横截面相对第二和第三壳体部分区域内的横截面减小，那么就产生了一个具有中间部分的容纳腔，该中间部分与在端侧设置的部分相比直径更小。所述缩腰的中间部分应这样设计，即，从横截面较大的部分朝中间第一壳体部分的方向使容纳腔的圆锥形地收缩。因此可以规定，自身具有基本上圆柱形结构的第一壳体部分形成容纳腔的边界并且仅仅第一和第二部分或第一和第三部分之间的过渡区具有锥形造型。

通过封闭壳体在中间区域的收缩在容纳腔端侧形成了一种粗端棒形的(keulenartig)加厚部分。在粗端棒形加厚的区域内允许容易出现的气流(例如由电弧现象引起)流出并且在所述变厚的区域事先进行相应的平息(Beruhigung)。因此，保护设置在中间的第一壳体部分免受强负荷作用。由于在中间区域横截面的减小，第一壳体部分的抗压强度相对第二和第三壳体部分而言增强。此外，由此在容纳腔内部形成流动状态，该流动状态促进高压波等在两端侧的第二和第三壳体部分内膨胀。

在另一项有利的扩展设计中，为将所述第二壳体部分法兰连接在第一壳体部分上或为将第三壳体部分法兰连接在第一壳体部分上而构造法兰连接，所述法兰连接在第一壳体部分上具有片式法兰，该片式法兰借助于可拆卸的连接件压紧到第一壳体部分或第三壳体部分的端侧，其中，所述第二壳体部分或第三壳体部分的壳壁在所述端侧区域内加厚，并且所述加厚部分至少在局部在使容纳腔的横截面减小的同时沿径向向内成形。

如上面所阐述的那样，在使用由两个片式法兰构成的法兰连接时，需要尺寸大一些的片式法兰，以便克服作用在法兰的凸缘的弯曲力。通过使用具有贴靠在被加强的壳壁端侧上的片式法兰的法兰连接，可以以一种改进的方式克服弯曲负荷。几乎可以直线地将力线引入到加强的壳壁中。通过加强的壳壁径向向容纳腔内部的加厚，从而可以以恰当的方式实行由第二或第三壳体部分的较大横截面向第一壳体部分较小的横截面过渡。因为壳壁本身在壳壁厚度方面增强了并且这是通过锥状地逐渐过渡实现，以便在封闭壳体内部形成没有棱边或凸起的容纳腔，所以力被均匀地传递至第二和第三壳体部分的圆周上。通过第一壳体部分横截面的减小沿径向向外提供足够位置，以便安置法兰连接的片式法兰。通过容纳腔的收缩以及封闭壳体外部轮廓的相应收缩，片式法兰本身可以设置在第二或第三壳体部分的加厚端侧的壳壁的背侧区域。

第一壳体部分的收缩越明显，用于容纳片式法兰的空间就越大。在一项简单的扩展设计中可以有利地规定，三个壳体部分中的每个部分分别形成容纳腔的通过这些壳体部分的大部分长度构成的基本上圆柱形的一部分，其中第一壳体部分的圆柱状部分的直径比容纳腔的各设置在端侧的圆柱状容纳腔部分的直径小。封闭壳体的外轮廓可以设计为随着容纳腔收缩。在容纳腔的各圆柱状部分之间可以在连接位置区域内成形为连续的、无凸起的过渡区。

因此在此可有利地规定，片式法兰关于轴线径向向外弯曲。

径向向外成形在第一壳体部分的片式法兰允许在第二或第三壳体部分的端侧简单地用螺栓连接法兰。这种法兰连接可以通过简单的装置松开。因而封闭壳体自身或在其内部设置的电开关装置都可能进行修理。

另一项有利的扩展设计规定，所述加厚部分径向向外、也就是第二或第三壳体部分的外轮廓突出地成形。

除径向向内延伸的加厚的壳壁之外，第二或第三壳体部分朝向片式法兰的端侧端部沿径向向外扩展并且实现了壳壁的额外的增厚。因此较大的力可以更容易地引入到管状壳体部分内。

在容纳腔径向收缩时可以利用径向向内增厚的壳壁达到不同壳体部分的直径之间的连续过渡。可以规定，增厚几乎对称地沿径向向内和沿径向向外进行。由此引入的力可以通过连接件传递至第二或第三壳体部分的壳壁的中间区域内。由此防止由于角部以及与之相关的弯曲和弯折力矩而使力转向。

这样一种法兰连接适用于传递大力，例如在封闭壳体内部发生爆炸或放电时产生的大力。因此，封闭壳体的周长比使用两个相互法兰连接的传统片式法兰时略有增大。

一项有利的扩展设计规定，片式法兰具有凹槽，在封闭壳体的第二或第三壳体部分壳壁的端侧锚定的连接件穿过所述凹槽。

作为连接件可使用例如销钉、螺钉、螺母、铆钉或其它可松开的连接件。连接件在第二或第三壳体部分端侧的锚定可以这样实现，即，连接件自身例如通过连接件的焊接或浇注持久地锚定在壳壁内。然而也可以规定，所述穿过凹槽的连接件可与封闭壳体的第二或第三壳体部分无关地移动。在这种情况下例如可以规定，在壳壁的一个端侧加工出具有内螺纹的孔，在所述孔中拧入作为连接件的销钉。

另一项有利的扩展设计规定，在凹槽之间设置加固片式法兰的加强肋，其中所述加强肋相互平行地定向。

为了能克服在片式法兰上出现的弯曲力，所以在片式法兰上设置加强肋。这些加强肋在片式法兰背离法兰面的一侧延伸并且在封闭壳体的外表面和片式法兰之间建立连接。为了能使用高效的制造方法，加强肋相互平行地定向。加强肋分别具有板状结构，其中，其长度或高度大于其厚度。通过加强肋防止片式法兰的变形。

在本发明另一项有利的设计中，在第一和第二壳体部分之间以及第一和第三壳体部分之间分别设置相类似的法兰连接。

因为在第一壳体部分内的容纳腔横截面减小，所以有利的是，在两侧采用用于法兰连接第二或第三壳体部分的类似的法兰连接。如果两个法兰连接关于一垂直于轴线的平面镜像对称，则是尤其有利的。那么为了两个法兰连接所述分别位于第一壳体部分区域内的背切区域可以用于容纳连接件以及片式法兰。

另一项有利的扩展设计规定，沿着轴线设置一个压缩气体绝缘的断路器的断路器单元，其中，在开关过程中产生的气体分别流出到第二或第三壳体部分内，并且在第二或第三壳体部分形成涡流。

断路器用于通断运行电流和短路电流。特别是在通断与在封闭壳体内部产生相应的短路电弧相关的断路电流时，热灭弧气体的产生是不可避免的。可以规定，断路器的断路间隔分别位于封闭壳体的第二或第三部分内。尤其是在通断高压范围的电流时可以在高压断路器中使用两个位于同一排的断路间隔，以便保证必需的击穿强度。两个断路间隔穿过封闭壳体的第一壳体部分相互导电地连接。在封闭壳体的第二或第三部分中，基本上设置有两个断路间隔。断路间隔通常构造成同类型的，并且具有可相对移动的电弧触点以及额定电流触点。

另一有利的设计规定，在第一个壳体部分的外侧面向封闭壳体内部引入一驱动装置。

在上述高压-断路器的扩展设计中带有两个分别在第二或第三壳体部分内延伸的断路间隔，有利的是，在第一壳体部分的外侧面引入驱动装置。这种类型的驱动装置例如为轴或绝缘的操纵杆，所述驱动装置将电机的驱动运动传递至封闭壳体的内部。例如可以有利地规定，在封闭壳体的第一壳体部分内设置传动装置，该传动装置用于将驱动运动朝第二或第三壳体部分的方向偏转以及使可移动的触点与传动装置相耦合。

另一项有利的设计规定，壳体由导电材料成型的铸造体制成。

使用导电材料构造的封闭壳体要允许接触其外表面。因此，在通常情况下壳体接地。在出现电故障情况下，例如导电的导体与封闭壳体相接触时，保证迅速形成故障电流路径，由此通过相应的保护装置响应，并防止对设备和人的危害。使用制造铸造体的浇铸方法是一种为了制造多个尺寸稳定的壳体部分的措施。在此要注意的是，铸造体本身具有足够的气密性。通过使用在片式法兰上相互平行的加强肋另外使使用简单的铸模成为可能，因为铸造体可以良好地从铸模中取出。

附图说明

下面在附图中示意性地示出本发明的实施例并且进一步详述本发明。其中：

图1表示基本上管状结构的封闭壳体，其具有第一、第二以及第三壳体部分，

图2表示法兰连接在壳壁的端侧的片式法兰的剖视图，

图3表示管状结构的封闭壳体的一种变形，

图4表示带有加强肋的片式法兰的俯视图，

图5表示带有加强肋的片式法兰的剖视图。

具体实施方式

图1示出了电开关装置2的气密的封闭壳体1的剖视图。开关装置2具有包含第一和第二断路间隔3、4的断路器单元，所述断路间隔相互串连。每个断路间隔3、4例如构造为按自动气体加压原则(Selbstblasprinzip)作用的断路间隔。为此示范性地例举专利文献US6177643B1和US 6271494B1，其中记载的断路间隔的设计结构带有可相对运动的电弧触点及额定电流触点并且还记载了绝缘材料喷嘴。前述专利文献的内容是本申请的一部分。

封闭壳体1在其内部充满负电性气体，例如六氟化硫，氮气或气体的混合物。所述气体用较大气压力大的压力加载，以便提高其耐压强度。在电开关装置2的开关过程中，可在断路间隔3、4的可移动的触点之间产生电弧，电弧加热封闭壳体内部的气体从而使气体膨胀。气体的膨胀引起封闭壳体1内的压力升高。封闭壳体1必须这样设计，即，预期的过压不会导致损害封闭壳体1。

为形成耐压的结构，封闭壳体1由第一壳体部分5、第二壳体部分6以及第三壳体部分7组成。每个壳体部分5、6、7都具有管状结构。第一壳体部分5和第二壳体部分6在端侧借助于第一法兰连接8相互连接。同样，第一壳体部分5通过第二法兰连接9与第三壳体部分7相互连接。法兰连接8、9设计为气密的。壳体部分5、6、7的基本形状设计为旋转对称的。壳体部分5、6、7通过它们的旋转轴相互同轴地布置并且在端侧相互连接，因此，封闭壳体1具有相当于壳体部分5、6、7的旋转轴的轴线10。壳体部分5、6、7分别基本上构造为圆柱形。第二和第三壳体部分6、7分别在背离第一壳体部分5的端部具有圆拱顶状区域。在圆拱顶状区域分别设置有法兰，通过所述法兰可将电导线引导至电开关装置2的断路间隔3、4。在此可规定，电导线的引导通过耐压结构的、气密的圆盘形绝缘体11实现。然而可选地也可以在第二或第三壳体部分6、7的外侧设置法兰接口12，以便将电导线例如从外侧引入封闭壳体1内。

壳体部分5、6、7围绕用于断路器单元的耐压的容纳腔。由于其旋转对称的设计，容纳腔的由壳体部分5、6、7限定的部分分别为圆柱状的构造。相对于轴线10在端部区域处与容纳腔的所述各部分的圆柱形结构不同并进行了相应的收缩，以便提供一个过渡至后续的壳体部分的过渡区。第二壳体部分6和第三壳体部分7的圆柱形部分具有比由第一壳体部分5围成的容纳腔的圆柱形部分更大的直径d6，d7。容纳腔具有缩腰。壳体部分5、6、7的旋转对称的外表面是这样设计的，即，第二和第三壳体部分6、7的外径比第一壳体部分5的外径大。此外，在第一壳体部分的外侧设置有法兰13，通过该法兰驱动杆14气密地插入封闭壳体1内。驱动杆14例如连接在电机上并传递驱动运动。为了分配通过驱动杆14传递的驱动运动，在第一壳体部分5的区域内设置有转向传动装置(Umlenkgetriebe)15。转向传动装置15将一种基本上横向于轴线10引入到封闭壳体1中的直线运动转换为一种基本上平行于轴线10定向的直线运动。从而将运动既传递到位于第二壳体部分6中和位于第三壳体部分7的断路间隔3，4的动触点上，因此可以通过电开关装置2进行开关操作。

第一壳体部分5在两端侧分别具有片式法兰16。片式法兰16径向向外弯折，围绕轴线10并且与第一壳体部分5的壳壁相连接。因此，片式法兰16的直径这样规定，即，其相当于第二壳体部分6及第三壳体部分7在法兰连接区域的外径。第二壳体部分6和第三壳体部分7在其朝向第一壳体部分5的端部壳壁都加厚。所述加厚部分是这样设计的，即，壳壁向容纳腔内延伸并且过渡到由第一壳体部分5限定的容纳腔的圆柱形部分的内径d5。为避免出现棱边，加厚部分这样设计，即，在不同直径区域内实现连续的过渡。通过在第二和第三壳体部分6、7上的壳壁向内延伸的同时增加厚度，实现了容纳腔在封闭壳体1中间区域直径变小。在设置转向传动装置15的中间区域内，在容纳腔的中央形成具有较小直径的部分，容纳腔从第一壳体部分5至第二壳体部分和第三壳体部分6，7扩大。由此一方面提供了封闭壳体1的一种防破裂的结构，该封闭壳体1在内部提供足够的容积用于使在第二和第三壳体部分中在断路间隔3、4内在开关过程中产生的热灭弧气体流出。另一方面，形成了一种封闭壳体1，其尽管是由单个壳体部分5、6、7法兰连接而成，但由于具有环形的法兰，所以周长没有明显的变大。由此可以将多个封闭壳体1在外侧相互紧挨着定位。

图2是第一壳体部分5a和第三壳体部分7a的法兰连接的局部视图。第三壳体部分7a的壳壁设计得朝第一壳体部分5a的片式法兰16a方向被加厚。一方面所述加厚部分在被限定的容纳腔内向内延伸，另一方面加厚部分也向外成形。通过第三壳体部分7a的端侧加厚，为加工孔17提供了足够的体积。孔17设有内螺纹，在其中可拧入螺钉18。在此，螺钉18穿过片式法兰16a的凹槽并且将片式法兰16a压紧在第三壳体部分7a的端侧。为了法兰的密封，在连接处的槽中放置密封圈19。为产生均匀的压紧力，在片式法兰16的圆周上布置有多个由螺钉穿过的凹槽。代替使用螺钉18也可以使用其它的连接件。例如可以采用在第三壳体部分7端侧的壳壁上置入的销钉，该销钉在穿过片式法兰16a的凹槽之后被铆定。为了克服片式法兰16a上的弯曲力，额外在片式法兰16a区域内加厚第一壳体部分5a的壳壁。在此，所述在片式法兰16a根部处的加厚是基本上连续地沿径向方向向外进行。

图3示出了封闭壳体1b的一种变型方案，其由第一、第二和第三壳体部分5a，6b，7b组成。封闭壳体1b与图1所示的封闭壳体1具有基本上相同的结构。从而在此第一壳体部分5a的内径以这样方式减小，即，封闭壳体1b的容纳腔在中间部分较两侧部分有一个缩腰。如在图1所示的实施例中一样，壳体部分5b，6b，7b由导电材料，例如铝铸件构成。第一壳体部分5a为了向第二和第三壳体部分6b，7b过渡在其端侧圆锥状扩大。封闭壳体1b在端侧关于轴线10具有借助于闷盖封闭的孔。在图3所示的实施例中通过成形在外侧的法兰12b，12c实现将电导线导至位于壳体内部的高压断路器的断路器单元。

断路器单元具有基本上旋转对称的外形，其中，其旋转轴基本上平行于轴线10布置。断路器单元具有第一断点3b以及第二断点4b。断点3b，4b在其朝向第一壳体部分5a的端侧由转向传动装置15b的一个壳体携带。导电壳体通过绝缘支撑17支撑在第一壳体部分5b上。转向传动装置15b的导电壳体用于两个断点3b，4b相互之间的触点接通。借助于驱动杆14可将封闭壳体1b的中间区域内的驱动运动引入到该壳体内部。通过转向传动装置15b将一种基本上横向于轴线10进行的直线运动转换为沿着轴线10进行的直线运动。

接下来例如借助于第一断路间隔3b说明断路间隔的工作方式。第一断路间隔3b具有可移动的电弧触点20。可移动的电弧触点20被一可移动的额定电流触点21同轴地围绕。同轴相对置地布置有位置固定的电弧触点22以及位置固定的额定电流触点23。可移动的电弧触点20被绝缘材料喷嘴24围绕。绝缘材料喷嘴24用于灭弧气体的转向和传输。断开前额定电流触点21、23以及电弧触点20、22处于导电接通的状态。在断开运动过程中，可移动的电弧触点20以及可动的额定电流触点21朝第一壳体部分5b的方向运动。首先进行额定电流触点21、23上的触点分离，接下来进行电弧触点20、22的分离，电弧触点的分离通常产生开关电弧。开关电弧加热了封闭壳体1b内部的绝缘气体并导致气体膨胀。由于断点区域的气体压力增大，灭弧气体经由相应的流出通道从断点流出。一方面，通过中空构造的、可移动的电弧触点20朝转向传动装置15b的方向进行灭弧气体的转向。在转向传动装置15b的壳体内设置有流出孔，该流出孔允许灭弧气体沿轴向从第一壳体部分5b分别朝第二和第三壳体部分6b、7b的方向排出。为支持气流的转向，在转向传动装置15b的壳体上设置有导风板。

此外，灭弧气体借助于绝缘材料喷嘴24朝固定的额定电流触点23以及固定的电弧触点22的方向排出。在第一断点3b的背离转向传动装置15b的一端为了使热的灭弧气体转向和冷却而设置有流出迷宫。该流出迷宫基本上由相互交错的、具有孔的圆柱部分构成，因此，灭弧气体曲折地流出。在从流出迷宫流出后，灭弧气体相对导风板转向，因此灭弧气体在容纳腔的由第二壳体部分6b围成的部分内膨胀。

第二断点4b与前述的第一断点3b具有类似的结构并且按同样的原理工作。

在图3中标出的箭头示例性地给出了热灭弧气体的排出路径。如图所示，灭弧气体基本上分别流出到封闭壳体1b的容纳腔的由第二或第三壳体部分形成的区域内。

图4示出了图1所示的法兰连接8的详细示图。在俯视图中示出了片式法兰16的背离其法兰面的一侧。在圆周上加工了多个凹槽25。为加固向外弯折的片式法兰16，在第一壳体部分5的外表面和片式法兰16之间设置肋26。肋26设计为板状，其中，这些板几乎相互平行地定向。由此获得关于壳体部件通过浇铸方法制造的优点，因为由于肋26同轴地定向能够简便地将铸体从铸模中取出。

图4示出了沿图4所示A-A切线的剖视图。在剖视图中可以看到设置在片式法兰16内的凹槽25。为了加固，在片式法兰16和第一壳体部分5的壳壁之间铸有肋26。