專利名稱：有封閉外殼的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有封閉外殼的裝置，包括第一管段和第二管段，它們可以彼此相 對運動以及至少部分構成一個可變的封閉容積的邊界。
背景技術：
例如由公開文件DT2603040A1已知這種裝置。在那里介紹了一種用于外殼封閉式 電開關設備和線路的具有軸向膨脹補償?shù)姆忾]外殼構件。此封閉外殼構件有兩個管段，它 們可以彼此相對運動。為此，所述管段互相插入以及在搭接區(qū)段內部彼此密封。在這些管 段內設有一個封閉容積。此封閉容積以所述管段為界。由于管段彼此間相對運動，可以改 變所述的封閉容積。已知的這種裝置使用于外殼封閉式電開關設備和線路。為了電絕緣，內部充填絕 緣氣體，絕緣氣體氣密地封閉在封閉容積內部。當封閉容積相應改變時，絕緣氣體施加的壓 力本身改變。因此管段的運動必要時必須在克服內部存在的壓力的情況下進行，或運動附加地 得到封閉容積內部所存在的壓力支持。由此使裝置承受附加的力。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種有封閉外殼的裝置，這種裝置允許管 段彼此盡可能省力地相對運動。在前言所述類型的裝置中按照本發(fā)明為解決上述技術問題采取的措施是，一個通 道將封閉容積與一個可與封閉容積的容積變化成反比地改變的補償容積連通。這兩個管段至少部分構成一個可變的封閉容積的邊界。典型地，在管段內部提供 一個基本上圓柱形的空間，該空間可以充填絕緣流體。適合作為絕緣流體的例如有絕緣油、 絕緣氣體，如氮和六氟化硫，以及其他絕緣介質。絕緣介質氣密地封閉，所以在封閉外殼內 部的絕緣介質的量是常數(shù)。為了封閉管段可例如采用封蓋、絕緣體之類。這些構件與管段 一起構成封閉容積的邊界。處于封閉外殼內部的絕緣介質將一個相應的壓力作用在封閉外 殼內。在也稱壓力腔的封閉外殼內部，例如裝有導電的有源的導體元件，如相線、開關裝置、 儀表變壓器、斷路器、接地開關等。通常管段施加地電位，以及在內部的有源導體元件與管 段間隔開距離電絕緣地安裝。絕緣介質/絕緣流體使管段與導電的有源的導體元件絕緣。 管段可以是有多個封閉容積的總設備的組成部分，或也可以達到比較大的長度。在傳輸電能時，導電的有源的導體元件上典型地產(chǎn)生電熱和隨之發(fā)生溫度波動。 此外，有封閉外殼的裝置通常處于一種溫度波動的環(huán)境中?；跍囟炔▌訉е鹿芏蝺葻崤?脹。為了避免封閉外殼變形和破壞以及保持流體密封性，設置相應的膨脹補償構件。這種 膨脹補償構件可例如有可彼此相對運動的管段。在這種情況下，在管段之間應采取相應的 密封措施。
由于管段的相對運動，至少部分由管段構成邊界的封閉容積，其容積是可變的。因 為在封閉外殼內部的絕緣介質的量是恒定的，所以已知的裝置在封閉外殼內部會形成不同 的壓力。通過按照本發(fā)明設置一個補償容積，它可與封閉容積的容積變化成反比地改變，從 而盡管封閉容積的大小可變，在封閉外殼內部的壓力仍有可能近似保持為常數(shù)。因此，封閉 外殼的容積與管段的相對運動無關地近似保持常數(shù)。兩個管段之間可以在沒有絕緣介質引 起的力的情況下進行相對運動。因此兩個管段可以彼此輕便地相對運動，以及整個結構可 以對溫度改變做出迅速而直接的反應。由此可以減小管段的尺寸。此外可以有利地規(guī)定，補償容積有一個活塞和一個缸，其中活塞和缸分別與管段 之一連接。補償容積具有活塞和缸的設計，可以實現(xiàn)使用簡單的機器零件構成補償容積，并 通過它提供一種高效的補償容積。由于使用大的補償容積，所以能夠允許在較大的范圍內 改變補償容積的容積，因為有足夠的結構空間可供使用，以便也能將從封閉容積排擠出的 更大量的氣體容納在補償容積中。管段與缸或與活塞的連接可例如借助適用的傳動裝置進 行。由此例如可以在熱膨脹比較小的情況下借助傳動裝置引起一個傳動比和引起活塞比較 大的行程。因此提供一種可能性，將補償容積設計為可相對改變并與具體提供的空間位置 狀況相適應。此外可以有利地規(guī)定，活塞和缸分別與管段之一剛性連接。剛性連接顯示這樣一種可能性，S卩，在管段和與之連接的活塞或缸之間可以傳遞 大的力。由此可以設計成堅固耐用的結構，它即使經(jīng)歷較長的工作時間仍能可靠地實現(xiàn)封 閉容積與補償容積互成反比的容積變化。在這里成反比的意思是，如封閉容積增大的量那 樣，補償容積實施等量的減小，反之，在封閉容積相應地減小時，補償容積從事對應于此減 小的增大。因此封閉外殼的容積近似保持常數(shù)。若現(xiàn)在采用剛性連接，則通過所謂等面積 原理滿足強制遵守所述的條件。例如可以有利地規(guī)定，封閉容積的橫截面與補償容積或活 塞的橫截面一致。由此可以通過所述通道，促使封閉容積與補償容積之間處于封閉外殼內 部的絕緣介質省力地溢流。此外可以有利地規(guī)定，為了至少活塞或至少缸與各自的管段剛性連接，活塞/缸 的一部分成形在各自的管段上?；钊?缸成形在管段上可例如采用鑄造工藝實現(xiàn)。例如可以使用一種流體密封的澆鑄材料，例如鋁合金，此時至少活塞或缸與各自 的管段設計為一體。在整體成形時必然也規(guī)定了管段與活塞或缸的定位。由此可以方便地 完成封閉容積與補償容積的裝配。另一項有利的設計可以規(guī)定，為了連接至少缸或至少活塞，將螺紋凸緣旋緊在其 中一個管段的外表面上。使用螺紋凸緣，同一個管件可以與不同類型的缸或活塞組合。必要時也可以重復 改變組合。例如在活塞或缸磨損時，可以簡單地進行活塞或缸的更換。此外，由于利用外表 面與螺紋凸緣連接，可以建成一種細長的接合部位。例如在使用一種基本上圓形橫截面的 管段時，在其外表面內或也在其內表面內可以加工螺紋，然后可以在所述螺紋內旋入螺紋 凸緣相應的內螺紋或外螺紋。在螺紋凸緣相應地定位時，便在活塞或缸與一個管段之間提 供一種能經(jīng)久的剛性連接。在這里螺紋凸緣可以與活塞或缸連接成一體。
此外可以有利地規(guī)定，螺紋凸緣被所述通道穿過。對于補償容積與封閉容積的連接有利的是，在這兩個容積之間提供一個相應的通 道。利用螺紋凸緣構成通道可以實現(xiàn)設計一個短的通道，從而限制通道的流阻。此外通道 可以分成多個分通道，并由此提供面積盡可能大的通道截面。例如分配在螺紋凸緣圓周上 的多個相對于螺紋凸緣的螺旋軸線呈徑向的孔口，可以分布在螺紋凸緣上。此外可以有利地規(guī)定，所述的缸有空心圓柱形的缸底部。采用空心圓柱形的缸底部，使缸本身可以被其他構件穿過。由此使缸允許被一個 管段穿過。因此在管段的圓周上可以設計一個比較狹窄地構成的補償容積，它處于封閉容 積的近旁。從而以有利的方式充分利用圍繞著封閉容積的可供使用的結構空間。另一項有利的設計可以規(guī)定，在補償容積內部，在缸壁與活塞之間設電接觸元件。如上面已詳細說明的那樣，通常規(guī)定給這些管段施加相同的電位，優(yōu)選地施加地 電位。由此避免轉換不同的電位。在這方面可以規(guī)定，每個管段與接地固定點直接連接。 但也可以規(guī)定，除此之外或與之不同地進行管段之間的連接。為此可例如規(guī)定，電接觸元件 將缸壁與活塞互相導電地觸點接通。缸壁可例如是缸一個端側的壁，或也可以是缸外側的 壁。通過在補償容積內部設置接觸元件，與處于內部的絕緣介質一樣，使接觸元件氣密地與 周圍的大氣隔離。因此保護接觸元件的接觸點例如防止不希望的腐蝕，或還防止外力的作 用。接觸元件可以設計為不同類型。在這方面一項有利的設計規(guī)定，所述接觸元件有 柔性導線。柔性導線可以跨接較長的距離，以及可以柔性變形地跨接在活塞上或在缸壁上的 接觸點之間的相對運動。為此可以有利地利用設在補償容積內部的結構空間。也可以與之 不同地規(guī)定，作為接觸元件考慮使用滑動觸點之類。另一項有利的設計可以規(guī)定，補償容積圍繞至少其中一個管段。通過由補償容積圍繞至少其中一個管段，可以有利地充分利用存在的結構空間。 因此，與空心圓柱形的缸底部相結合，提供一個大的圓柱面，它在小的行程的情況下可以補 償封閉容積比較大的容積變化。此外在這方面還可以有利地規(guī)定，管段彼此同軸地定向以及在管段之間設一個縫 隙，該縫隙沿徑向被補償容積覆蓋。管段彼此同軸定向，可以在管段之間構成一個縫隙，縫隙基本上設計在管段互相 面對端之間的端側。通過用補償容積沿徑向覆蓋此縫隙，造成一種恰當?shù)慕Y構，在補償容積 與封閉容積之間可以提供一個盡可能短的通道以供絕緣介質溢流。此外，在沿徑向覆蓋縫 隙的補償容積的情況下，可提供使用一個比較大的缸橫截面，從而在缸底部面積與縫隙處 封閉容積的管橫截面相等時可以實施小的行程。另一項有利的設計可以規(guī)定，缸與第一管段連接以及可滑動并流體密封地貼靠在 第二管段上。此外，同樣可以規(guī)定，活塞與第二管段連接以及可滑動并流體密封地貼靠在第 一管段上。缸和活塞分別與管段之一連接，使可運動性能夠以簡單的方式從管段傳給活塞或 缸。為了盡管在存在所述的可相對運動的情況下，仍能保證封閉外殼氣密地封閉，優(yōu)選，活 塞或缸總是可滑動地支承在另一個管件上。在可滑動地支承的情況下，提供一種可能性，
5即，氣密地密封所述封閉外殼以及抑制從補償容積或從封閉外殼的封閉容積逸出絕緣介質。此外可以有利地規(guī)定，為了可滑動并流體密封地貼靠，在兩個軸向間隔距離的環(huán) 形滑動支承之間，設環(huán)形的彈性體密封件。設置環(huán)形的滑動支承，能夠保證在管件上盡可能無歪斜和低摩擦地導引移動活塞 或缸。借助環(huán)形的彈性體密封件，即使在構件彼此相對運動的情況下，也能確保相應的流體 密封性。這兩個環(huán)形的滑動支承固定密封件，沿滑移方向沒有導引力或固定力。因此這種 密封件可以設計為特別有利于其流體密封效果。例如圓形剖面或其他適用的剖面形狀的0 型密封圈適合作為彈性體密封件。作為環(huán)形滑動支承可例如采用尤其用聚四氟乙烯制的塑 料環(huán)，它在管段上提供比較有利的摩擦系數(shù)。此外可以有利地規(guī)定，所述裝置是高壓氣體絕緣輸電裝置的一個封閉外殼段，以 及此封閉外殼段圍繞至少一個導電的有源的導體元件。封閉外殼可有利地成為高壓氣體絕緣輸電裝置的封閉外殼段。這種高壓氣體絕緣 的輸電裝置例如是高壓氣體絕緣的開關設備或高壓氣體絕緣的管線。在高壓氣體絕緣的輸 電裝置內部設導電的有源的導體元件，它相對于封閉外殼或管段可以電絕緣地支承。為此 采用相應的固體絕緣體，它們保證有足夠的擊穿距離用于隔離管段與導電的有源的導體元 件之間不同的電位。典型地，高壓氣體絕緣輸電裝置的管段或封閉外殼施加地電位。作為 絕緣流體尤其適用電絕緣氣體，如SF6、N2以及混合氣體，它們被施加高壓并被氣密地封閉 在封閉外殼內部。


下面在附圖中示意表示本發(fā)明的一種實施例并詳細說明。附圖表示通過具有第一管段和第二管段的封閉外殼剖開示出的剖面圖。
具體實施例方式附圖表示部分封閉外殼的剖面圖。封閉外殼繞主軸線1延伸。第一管段2和第二 管段3同軸于主軸線1地定向。這兩個管段2、3端側彼此相對置地排列和同軸地定向。優(yōu) 選地，第一和第二管段2、3有圓形橫截面。在第一與第二管段2、3互相面對的端側之間構 成一個縫隙4。在第一與第二管段2、3彼此背對的端部設置相應的連接部分5a、5b，用于連 接這兩個管段2、3與其他構件6、7并由此構成一個封閉外殼。在本例中，連接部分5a、5b 分別設計為制有孔的環(huán)形凸緣，孔內插入螺栓，以便將連接部分5a、5b緊壓和定位在其他 構件6、7相應的壓緊面上。在這方面有利的是，連接部分5a、5b流體密封地貼靠在其他構 件6、7上。為此可例如采用彈性體密封件8。在第一管段2面朝縫隙4那一端的外表面內，加工外螺紋。螺紋凸緣9旋緊在并 固定在此外螺紋上，從而在第一管段2與螺紋凸緣9之間建立一種剛性的連接。螺紋凸緣9 有一個具有環(huán)形活塞面的活塞10。在這里，活塞10以其環(huán)形結構同軸于主軸線1地定向， 以及圍繞著第二管段3的外表面。螺紋凸緣9基本上具有環(huán)形的結構，以及在其面朝第一 管段2的那一端具有環(huán)形地圍繞主軸線1的螺紋。在縫隙4的區(qū)域內在螺紋凸緣9上加工 多個孔口 11。這些孔口 11加工為鉆孔的形式，以及孔口的軸線相對于主軸線1而言徑向定向。通過這些孔口 11構成一個通道，它將至少部分以兩個管段2、3為界的封閉容積12與 徑向圍繞縫隙4環(huán)形的補償容積13連通。補償容積13以缸壁14為界。缸壁14部分整體 成形在第二管段3上。缸壁14同軸于主軸線1定向?；钊?0齊平地配合在缸壁14內表 面與第二管段3外表面之間。為了獲得密封的效果，在活塞10的面朝第二管段3外表面的 壁內嵌入一個凹槽，凹槽內放入彈性體密封件15。為了在第二管段3外表面上導引和支承 活塞10，在彈性體密封件15的就主軸線1而言的兩側設環(huán)形的滑動支承16a、16b。這些環(huán) 形的滑動支承16a、16b分別具有聚四氟乙烯環(huán)，它們置入活塞10的相應的槽內以及安放在 第二管段3外表面上。為了使活塞10也在缸壁14內表面上達到密封，在活塞10的一個圓 周面內加工一個環(huán)槽，其中裝入另一個彈性體密封件15a。由此保證活塞10以其圓環(huán)形活 塞面不僅密封地貼靠在缸壁14的內表面上，而且密封地貼靠在第二管段3的外表面上。為 了將缸氣密地封閉并由此可提供使用一個補償容積，缸壁14有一個頂側部分17。此頂側部 分17借助螺釘連接件18在外側剛性地旋緊。密封件19提供一種流體密封連接。缸的頂 側部分17有基本上空心圓柱形的結構，其中，在頂側部分17的一個內表面內設一個環(huán)槽， 其中安裝附加的彈性體密封件15b。在彈性體密封件15b就主軸線1而言的兩側，分別設一 個環(huán)形的滑動支承20a、20b。這些環(huán)形的滑動支承20a、20b有放入相應槽內的聚四氟乙烯 環(huán)，它們使頂側部分17并因而缸可以在第一管段2的外表面上滑動。借助彈性體密封件15、另一個彈性體密封件15a以及附加的彈性體密封件15b，將 封閉外殼流體密封和可滑動地封閉。密封件19在缸壁14的構件之間構成流體密封連接。此外，在補償容積13內部設電接觸元件21。所述電接觸元件21設計為可逆地變 形的導線的形式，它在其端側分別與活塞10或與缸導電地觸點接通。由此保證，活塞10和 缸有相同電位并導電地跨接所述縫隙。此外，通過將缸成形在第二管段3上，保證第一管段 2、第二管段3、缸以及活塞10電觸點接通。通過使用活塞10成形在其上的螺紋凸緣9，也 使第一管段2與活塞10，與缸和第二管段3導電地觸點接通。第一管段2與活塞10剛性連接。第二管段3與缸剛性連接。為了連接活塞10與 第一管段2，也可以采用不同設計的螺紋凸緣9。例如可以規(guī)定，在第一管段2面朝縫隙4 的區(qū)域內，在第一管段2上加工內螺紋，而螺紋凸緣制有相應的外螺紋，它可以旋入上述內 螺紋中。此外還可以規(guī)定，為連接活塞10與第二管段3使用焊接凸緣，或將活塞10整體成 形在第一管段2上。還可以采用不同的固定方法和不同的凸緣。補償容積13通過起通道作用的孔口 11與封閉容積12連通。由于活塞10與第一 管段2以及缸與第二管段3剛性連接，所以在兩個管段2、3彼此相對運動時，在活塞10與 缸之間實施方向相同的彼此相對運動。在這方面本實施例規(guī)定，構成縫隙4邊界的管段2、 3的管橫截面與活塞10的活塞橫截面一致。由此，在管段2、3彼此以及活塞10與缸彼此 進行相同的相對行程時，在封閉容積12內以及在補償容積13內可供使用的容積，實施一種 同樣比例的變化。因此兩個管段2、3之間的相對運動有可能幾乎完全不發(fā)生壓縮力或膨脹 力，這些力可能源于在封閉外殼內部的流體。為了避免形成過壓或負壓，在缸內的活塞底部 區(qū)，在活塞10的背對補償容積那一側設流出孔22。封閉外殼具有封閉容積12和補償容積 13。封閉容積12與補償容積13經(jīng)由孔口 11連通。封閉容積12和補償容積13的容積是 可以改變的，而封閉外殼的容積則與所述的相對運動無關近似為常數(shù)。封閉外殼構成處于 內部的流體與周圍環(huán)境氣密隔離的邊界。管段2、3，活塞10以及缸壁14優(yōu)選地可設計為導
7電的。 在將所述裝置使用在高壓氣體絕緣的輸電裝置中時，例如導電的有源的導體元件 23同軸于主軸線1地布設在封閉外殼內部。處于封閉外殼內部的流體使所述導電的有源的 導體元件23相對于兩個管段2、3絕緣。此外可以規(guī)定，電絕緣流體例如是以高壓狀態(tài)處于 封閉外殼內部的絕緣油、絕緣氣體，如氮、六氟化硫，或也可以是真空，在本申請的范疇內真 空也理解為流體。導電的有源的導體元件23相對于封閉外殼的間隔和定位，通過圖中沒有 表示的固體絕緣體實現(xiàn)，這些絕緣體可例如圓盤狀橫向于主軸線1地安裝在封閉外殼內。 此外，為了定位導電的有源的導體元件23也可以使用圓柱狀支柱絕緣體。
權利要求
一種具有封閉外殼的裝置，包括第一管段(2)和第二管段(3)，所述第一管段(2)和第二管段(3)可以彼此相對運動以及至少部分構成一個可變的封閉容積(12)的邊界，其特征為一個通道(11)將所述封閉容積(12)與一個可與該封閉容積(12)的容積變化成反比地改變的補償容積(13)連通。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征為，補償容積(13)有一個活塞(10)和一個缸， 其中活塞(10)和缸分別與所述管段(2、3)之一連接。
3.按照權利要求2所述的裝置，其特征為，活塞(10)和缸分別與所述管段(2、3)之一 剛性連接。
4.按照權利要求3所述的裝置，其特征為，為了使至少活塞(10)和至少缸與各自的管 段(2、3)剛性連接，活塞(10)/缸的一部分成形在各自的管段(2、3)上。
5.按照權利要求2至4之一所述的裝置，其特征為，為了連接至少缸或至少活塞(10)， 將螺紋凸緣(9)旋緊在所述管段(2、3)之一的外表面上。
6.按照權利要求5所述的裝置，其特征為，所述螺紋凸緣(9)被所述通道(11)穿過。
7.按照權利要求2至6之一所述的裝置，其特征為，所述的缸具有空心圓柱形的缸底部。
8.按照權利要求2至7之一所述的裝置，其特征為，在缸壁(14)與活塞(10)之間的補 償容積(13)內部，設電接觸元件(21)。
9.按照權利要求8所述的裝置，其特征為，所述接觸元件(21)有柔性導線。
10.按照權利要求1至9之一所述的裝置，其特征為，所述補償容積(13)圍繞至少所述 管段(2、3)之一。
11.按照權利要求1至10之一所述的裝置，其特征為，所述管段(2、3)彼此同軸地定向 以及在管段(2、3)之間設有一個沿徑向被所述補償容積(13)覆蓋的縫隙(4)。
12.按照權利要求2至11之一所述的裝置，其特征為，所述缸與第一管段(2)連接以及 可滑動并流體密封地貼靠在第二管段(3)上。
13.按照權利要求2至12之一所述的裝置，其特征為，所述的活塞(10)與第二管段(3) 連接以及可滑動并流體密封地貼靠在第一管段(2)上。
14.按照權利要求12或權利要求13所述的裝置，其特征為，為了可滑動并流體密封地 貼靠，在兩個軸向間隔距離的環(huán)形滑動支承(16a、16b、20a、20b)之間，設環(huán)形的彈性體密 封件(15、15b)。
15.按照權利要求1至15之一所述的裝置，其特征為，所述裝置是高壓氣體絕緣輸電裝 置的一個封閉外殼段，以及此封閉外殼段圍繞至少一個導電的有源的導體元件(23)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有封閉外殼的裝置，包括第一管段(2)和第二管段(3)。所述管段(2、3)可以彼此相對運動以及至少部分構成一個可變的封閉容積(12)的邊界。一個通道(11)將所述封閉容積(12)與一個補償容積(13)連通。所述封閉容積(12)的容積變化促使補償容積(13)成反比地改變。因此可以在管段相對運動時實現(xiàn)壓力平衡。
文檔編號H02G5/00GK101933208SQ200980103557
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月2日 優(yōu)先權日2008年6月6日
發(fā)明者斯蒂芬·勞滕伯格, 馬庫斯·施米特克 申請人:西門子公司