Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckbehälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , insbesondere für ein Schaltfeld der Energietechnik, insbesondere der Mittelspannungstechnik.

Derartige Druckbehälter sind üblicherweise mit einem unter Druck stehendem Fluid, beispielsweise Gas, gefüllt und unterliegen einem definierten Innendruck, der je nach Anforderung eine hohe Belastung des Materials und der vorhandenen Schweißnähte bedeuten kann. Als ein Isolationsgas wurde in der Vergangenheit unter anderem Schwefelhexafluorid eingesetzt, das jedoch aufgrund seiner Klimaschädlichkeit zunehmend durch andere Gase ersetzt werden soll. Für Anwendungen ohne die Verwendung von Schwefelhexafluorid müssen allerdings deutlich höhere Fülldrücke innerhalb des Druckbehälters aufgebracht werden, um die gewünschte elektrische und thermische Isolation zu erzielen. Bei einer hohen Druckbelastung kann es jedoch zu einer Verformung der Wände des Gehäuses kommen, so dass einerseits die Gefahr besteht, dass vorhandene Schweißnähte aufgrund einer Verformung des Gehäuses undicht werden und andererseits ein unerwünschtes Ausbauchen der Wände auftreten kann, was beispielsweise ein geradliniges Aneinanderreihen mehrerer Schaltfelder erschwert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckbehälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass mit diesem bei erhöhter Druckbelastung und geringen Herstellungskosten ein geradliniges Aneinanderreihen mehrerer Schaltfelder möglich ist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass zwischen den beiden Versteifungsprofilen ein Zuganker befestigt ist. Mit einem solchen Zuganker kann verhindert werden, dass sich die Seitenwände des Gehäuses unerwünscht ausbauchen, wobei durch die Befestigung des Zugankers an den Versteifungsprofilen eine sehr vorteilhafte Kraftverteilung erreicht wird, da die Kräfte des Zugankers nicht punktuell auf die Seitenwand wirken, sondern über die Versteifungsprofile auf die Fläche verteilt werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Zugankers kann somit die Kraft, die zu einem Verformen bzw. Ausbauchen einer Gehäuseseitenwand führt, zuverlässig aufgenommen werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen beschrieben.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform kann der Zuganker oder ein Befestigungsmittel des Zugankers ein Versteifungsprofil hintergreifen. Auf diese Weise kann der Zuganker an zumindest einem Versteifungsprofil eingehängt oder eingehakt werden, wodurch eine einfache und kostengünstige Montage möglich ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Zuganker mit zumindest einem Versteifungsprofil verschraubt sein, was eine kostengünstige, jedoch stabile und dauerhafte Montage ermöglicht. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn zumindest ein Versteifungsprofil eine Öffnung mit einem Durchgriffsabschnitt und einem Hintergriffsabschnitt aufweist, wobei der Hintergriffsabschnitt eine kleinere Fläche als der Durchgriffsabschnitt besitzt. Beispielsweise kann die Öffnung die Form eines Schlüssellochs aufweisen. Hierdurch kann auf das Ende des Zugankers beispielsweise eine Beilagscheibe und eine Mutter aufgebracht werden, wobei diese Elemente dann durch den größeren Durchgriffsabschnitt der schlüssellochförmigen Öffnung in das Innere das Versteifungsprofils gebracht werden können. Durch Absenken des Zugankers in den Hintergriffsabschnitt, d.h. in den schmäleren Bereich der Öffnung, hintergreifen dann die Beilagscheibe und auch die Mutter das Befestigungsprofil, so dass ein festes Verschrauben möglich ist.

Alternativ ist es auch möglich, eine Öffnung vorzusehen, die lediglich einen einzigen Abschnitt aufweist, der gleichzeitig als Durchgriffsabschnitt und als Hintergriffsabschnitt dient. Beispielsweise kann eine schlitzförmige Öffnung bzw. eine Öffnung mit einer Längserstreckung vorgesehen werden, durch die ein beispielsweise streifenförmiges Halteelement gesteckt und anschließend verdreht wird. Durch Verdrehen des Halteelements, beispielsweise um etwa 90°, kann dieses nicht mehr durch die längliche Öffnung gelangen, so dass der Zuganker an dem Versteifungsprofil befestigt ist. Das Halteelement kann mit dem Zuganker fest verbunden, beispielsweise verschweißt sein.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Versteifungsprofil und/oder der Zuganker zumindest eine Verdrehsicherung für das Halteelement aufweisen, so dass sich dieses nach einer Drehung um etwa 90° nicht mehr weiter verdrehen kann. Eine solche Verdrehsicherung kann beispielsweise durch Einprägen eines Vorsprungs in das Versteifungsprofil hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, die Verdrehsicherung durch anderweitigen Formschluss oder durch Reibschluss zu realisieren.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Zuganker an seinen Enden jeweils ein Gewinde mit gegensinnigem Drehsinn aufweisen. Wenn an den beiden Enden dann Muttern aufgebracht werden, so lassen sich beide Muttern durch Drehen des Zugankers in nur einer Richtung anziehen. Hierbei kann ein anfängliches Mitdrehen der Muttern durch ein Werkzeug verhindert werden, das durch die Öffnung in dem Versteifungsprofil gesteckt wird, beispielsweise durch einen abgewinkelten Gabelschlüssel.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann jedes Versteifungsprofil im Querschnitt viereckig und insbesondere U-förmig sein und an einer Seitenwand befestigt, insbesondere verschweißt sein. Hierdurch werden eine sehr stabile Konstruktion und eine gute Kraftverteilung bewirkt.

Es kann vorteilhaft sein, wenn der Zuganker nicht mit dem Versteifungsprofil oder der Seitenwand verschweißt ist, da dies die Herstellungskosten senkt und hierdurch ein Einbringen des Zugankers erst bei der Endmontage erforderlich ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann an einem der beiden Versteifungsprofile eine Schraubbefestigung angebracht sein, die ein Innengewinde oder ein Außengewinde aufweist. Beispielsweise kann ein Stehbolzen oder eine Mutter angeschweißt sein, oder auf andere Weise befestigt werden. Auch kann ein Innengewinde unmittelbar in ein Versteifungsprofil eingebracht werden. Der Zuganker kann dann zunächst in eine Öffnung des anderen Versteifungsprofils eingehängt werden, so dass dieses hintergriffen wird, woraufhin dann ein Einschrauben des Zugankers in die Schraubbefestigung erfolgen kann.

Um unerwünschte elektrische Spannungsspitzen innerhalb des Behälters zu vermeiden, kann der Zuganker zumindest teilweise aus dielektrischem Material bestehen oder mit einer elektrischen Isolation versehen sein, beispielsweise mit einer Isolationshülse oder mit einem Überzug aus dielektrischem Material. Als dielektrische Materialien kommen beispielsweise Keramik oder hochfeste Kunststoffe in Frage.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft diese ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters, wobei der Zuganker an einem Versteifungsprofil befestigt wird, indem ein Halteelement durch eine Öffnung mit einer Längserstreckung in ein Versteifungsprofil gesteckt und dort verdreht wird. Hierbei kann nach einer vorteilhaften Ausführungsform das Halteelement durch das Verdrehen gegen einen Anschlag bewegt werden, so dass sich dieses nicht mehr weiter verdreht, sondern in seiner Lage gesichert ist.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft diese ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters der vorstehend beschriebenen Art, bei dem der Zuganker bei Atmosphärendruck zunächst derart zwischen den beiden Versteifungsprofilen befestigt wird, dass sich die beiden Seitenwände in das Behälterinnere durchbiegen, wobei das Behälterinnere anschließend mit einem solchen Druck mit Fluid befällt wird, dass die beiden Seitenwände nicht mehr durchgebogen sind. Bei diesem Verfahren werden also die Seitenwände zunächst durch den Zuganker vorgespannt und zwar derart, dass die von dem Zuganker aufgebrachte Kraft gerade so gewählt ist, dass der Fluiddruck nach dem Befüllen kompensiert wird. Auf diese Weise kann ein unter hohem Druck gefüllter Behälter für ein Schaltfeld geschaffen werden, der im wesentlichen parallele Seitenwände aufweist, so dass mehrere Schaltfelder der gleichen Art so aneinander angereiht werden können, dass die jeweiligen Seitenwände plan aneinander anliegen.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht eines Druckbehälters;

Fig. 2 eine geschnittene Teilansicht des Behälters von Fig. 1 ;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines in ein Versteifungsprofil eingeschraubten Zugankers; Fig. 4 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf das Versteifungsprofil von Fig. 3;

Fig. 5A eine Teilansicht eines Behälters mit einer vorgespannten Behälterseitenwand;

Fig. 5B den Behälter von Fig. 5A nach dem Beaufschlagen mit

Druck; und

Fig. 6 eine Ansicht auf eine weitere Ausführungsform eines Versteifungsprofils mit eingesetztem Zuganker.

Fig. 1 zeigt einen Druckbehälter für eine Schalteinrichtung der Energietechnik (nicht dargestellt), der ein im endmontierten Zustand fluiddicht verschlossenes Gehäuse 12 aus Metall aufweist. In der Darstellung der Fig. 1 besitzt das Gehäuse 12 zwar verschiedene Durchführungsöffnungen 16, 18 und 20. Diese sind jedoch nach erfolgter Endmontage fluiddicht abgedichtet.

Das Gehäuse 12 besitzt einen grundsätzlich quaderförmigen Aufbau und weist eine Rückwand 30, eine Vorderwand 10, einen unteren Boden 32, 34, 36, einen oberen Deckel 38 und zwei einander parallel gegenüberliegende Seitenwände 40 und 42 auf. An den Außenseiten der Vorderwand 10 und der Rückwand 30 sind Versteifungsprofile 44 und 46 (Fig. 2) angeschweißt. Ebenso befinden sich an der Außenseite des Bodens 32 Versteifungsprofile 48. Weiterhin sind an der Innenseite der beiden Seitenwände 40 und 42 jeweils zwei Versteifungsprofile 50, 52 und 54, 56 angeschweißt. Hierbei sind die Versteifungsprofile 52 und 54 wie auch die Versteifungsprofile 56 und 58 parallel beabstandet und die Versteifungsprofile 52 und 56 wie auch die Versteifungsprofile 54 und 58 liegen einander gegenüber. Fig. 3 zeigt exemplarisch eine vergrößerte Darstellung des Versteifungsprofils 52, das mittels Schweißverbindungen 60, 62 an die Seitenwand 42 angeschweißt ist. Das Versteifungsprofil 52, wie auch die Versteifungsprofile 54, 56 und 58, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt U-förmig ausgebildet und mit seinen beiden Schenkelenden über die Schweißnähte 60 und 62 mit der Seitenwand 42 verschweißt. Andere Profile mit einem viereckigen Querschnitt wie beispielsweise rechteckige Hohlprofile sind ebenfalls möglich. Wie Fig. 1 verdeutlicht, sind jeweils zwei Versteifungsprofile 52 und 56 sowie 54 und 58 einander gegenüberliegend im Inneren des Gehäuses 12 angeordnet, so dass zwischen jeweils zwei Versteifungsprofilen ein Zuganker 64 und 66 befestigt werden kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Befestigung der Zuganker durch Verschrauben erfolgen. Hierzu ist in jedem Versteifungsprofil eine Öffnung 70 mit einem Durchgriffsabschnitt 71 und einem Hintergriffsabschnitt 73 vorgesehen, wobei der Hintergriffsabschnitt 73 eine kleinere Fläche als der Durchgriffsabschnitt 71 besitzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Öffnung 70 die Form eines Schlüssellochs auf, d.h. diese Öffnung 70 weist einen kreisförmigen Durchgriffsabschnitt 71 mit relativ großem Durchmesser auf, an den sich ein streifenförmiger Hintergriffsabschnitt 73 anschließt, dessen Breite wesentlich geringer als der Durchmesser des kreisförmigen Abschnitts ist. Auf diese Weise lässt sich auf ein am Ende des Zugankers 64 aufgebrachtes Gewinde 78 eine Beilagscheibe 72 aufstecken und eine Mutter 74 (Fig. 3) aufschrauben. Das Ende des Zugankers 64 kann dann zusammen mit der Beilagscheibe 72 und der Mutter 74 durch den Durchgriffsabschnitt 71 der Öffnung 70 gesteckt werden und anschließend in den schlitzartigen Hintergriffsabschnitt 73 der Öffnung 70 abgesenkt werden (vgl. Fig. 4), so dass anschließend ein Festschrauben der Mutter 74 erfolgen kann. Hierzu ist an jedem Zuganker eine Schlüsselfläche 76 vorgesehen. Ein anfängliches Mitdrehen der Mutter 74 kann beispielsweise mit Hilfe eines abgewinkelten Gabelschlüssels verhindert werden, der durch die Öffnung 70 gesteckt wird. Durch Verdrehen des Zugankers 64 relativ zur Mutter 74 kann anschließend eine feste Schraubbefestigung zwischen dem Zuganker 64 und dem Versteifungsprofil 52 hergestellt werden. Bei Verwendung von einer selbstsichernden Mutter kann auch auf eine Kontermutter verzichtet werden.

Wie Fig. 3 zeigt, ist die Mutter 74 auf das Gewinde 78 am Ende des Zugankers 64 aufgeschraubt. Wenn am gegenüberliegenden Ende des Zugankers 64 ebenfalls ein Gewinde vorgesehen wird, das jedoch einen gegenseitigen Drehsinn aufweist, kann mit einer einzigen Drehbewegung des Zugankers 64 ein Festziehen der Muttern an beiden Enden erfolgen.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Versteifungsprofils 52, das in einem Druckbehälter an der Innenseite der Seitenwand befestigt ist. Das Versteifungsprofil 52 weist eine Öffnung 84 mit einer Längserstreckung auf, die somit einen länglichen Schlitz bildet, durch den ein Ende eines Zugankers 64 gesteckt ist. Das Ende des Zugankers 64 ist mit einem Halteelement 86 versehen, welches so dimensioniert ist, dass es durch die Öffnung 84 hindurchgesteckt werden kann. Anschließend kann das Halteelement 86 (im Uhrzeigersinn) verdreht werden, bis es in einer Orientierung von etwa 90° zu der Längserstreckung der Öffnung 84 positioniert ist. Um ein weiteres Verdrehen zu vermeiden, ist bei diesem Ausführungsbeispiel an dem Versteifungsprofil 52 eine Verdrehsicherung in Form von zwei in das Versteifungsprofil eingeprägten Vorsprüngen 87 und 88 vorgesehen, die eine weitere Drehung des Halteelements 86 verhindern. Das Halteelement 86 kann beispielsweise mit dem Zuganker 64 verschweißt sein. Selbstverständlich sind auch andere Befestigungsarten möglich. Eine Verdrehsicherung könnte alternativ auch durch andere Elemente an dem Versteifungsprofil 52 oder an dem Halteelement 86 erreicht werden, beispielsweise durch Prägungen, Vorsprünge, Nasen oder dergleichen, die einen Formschluss oder Reibschluss bewirken.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ist keiner der Zuganker 64 und 66 mit einem Versteifungsprofil oder mit einer Seitenwand verschweißt, so dass die Befestigung der Zuganker im Zuge einer Endmontage erfolgen kann. Weiterhin ist ersichtlich, dass sich die Zuganker 64 und 66 quer durch das Gehäuse 12 erstrecken, das mit unter Spannung stehenden Schaltelementen, Leiterzügen und dgl. gefüllt ist. Zur Vermeidung von elektrischen Spannungsspitzen ist deshalb an jedem Zuganker beispielsweise ein Überzug aus einem dielektrischen Isolationsmaterial 80 angespritzt.

Die Fig. 5A und 5B verdeutlichen ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters der vorstehend beschriebenen Art. Hierbei werden die Zuganker 64 und 66 zunächst bei Atmosphärendruck derart zwischen zwei Versteifungsprofilen befestigt, dass sich die einander gegenüberliegenden Seitenwände 40 und 42 in das Behälterinnere durchbiegen (in Fig. 5 ist lediglich eine Seitenwand dargestellt). Anschließend wird der Behälter mit einem Fluid, beispielsweise mit Gas, unter einem solchen Druck befüllt, dass die beiden Seitenwände 40 und 42 nicht mehr durchgebogen sind (vgl. Fig. 5B), sondern im Wesentlichen planparallel einander gegenüberliegen.