TRANSFORMATOR-GEHÄUSE, TRANSFORMATOR MIT EINEM SOLCHEN TRANSFORMATOR-GEHÄUSE SOWIE ANORDNUNGEN DIESER

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Transformator-Gehäuse (6) mit einem innerhalb des Transformator-Gehäuses (6) ausgeführten Metallschaum (1), wobei das Transformator-Gehäuse (6) doppelwandig ausgebildet ist und somit eine Doppelwandung (2) mit einer inneren Kammer (6c) aufweist, wobei die Kammer (6c) durch den Metallschaum (1) besetzt ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Transformator mit einem solchen Transformator-Gehäuse (6) sowie Anordnungen dieser.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Transformator-Gehäuse mit einem innerhalb des Transformator-Gehäuses ausgeführten Metallschaum, einen Transformator mit einem solchen Transformator-Gehäuse sowie Anordnungen der vorgenannten Erzeugnisse.

[0002] Bei den derzeit regelmäßig verfügbaren Leistungstransformatoren werden die Leiterspulen des Leistungstransformators gewöhnlich auf ein U-Eisenkernprofil gewickelt und der auszubildende Magnetkreis anschließend mit einem am U-Eisenkernprofil angeordneten Eisenjoch geschlossen. Bauformbedingt entstehen dadurch im Betrieb des Leistungstransformators magnetische Streuverluste. Durch diese magnetischen Streuverluste und der zudem geringen Ausnutzung des Eisenkerns eines solchen Leistungstransformators im Verhältnis zur Leiterlänge entsteht ein größerer thermischer Verlust am Eisenkern, der auch in Kombination mit weiteren thermischen Verlusten zu einer Erwärmung des Leistungstransformators führt.

[0003] Um die entstehende Wärme abzuführen, sind die Leistungstransformatoren in der Regel ölgefüllt und verfügen über einen aktiv mit Ölfördereinrichtungen betriebenen Ölkühlungskreis. Dieser ist mit Abstand der wartungsintensivste Teil eines Leistungstransformators.

[0004] Ferner wird die Wicklungszahl pro Eisenkernabschnitt aufgrund der verhältnisweisen schlechten Ausnutzung des Eisenkerns für gewöhnlich hoch gewählt, um eine möglichst hohe Ausnutzung des Magnetfelds zu erreichen. Hierdurch entstehen sehr kompakte Wicklungsstrukturen, die bedingt durch ihre Kompaktheit zu einer Konzentration von thermischer Verlustleistung an diesen Stellen führt. Diese in Relation recht heißen Stellen führen dazu, dass das Transformatorenöl des Leistungstransformators und/oder die Leiterisolation, hier der Isolierlack und/oder das Isolationspapier des Leiters, je nach Betriebsweise verhältnismäßig schneller degradiert.

[0005] Mit steigender Temperatur des Transformatorenöls erhöht sich ebenso die Fähigkeit zur Aufnahme von Wasser im Transformatorenöl, wobei das Wasser insbesondere vom Isolationspapier des Leiters aufgenommen wird. Das aufgenommene Wasser setzt die Isolationsfähigkeit herab und begünstigt elektrische Entladungen, die in Defekten des Leistungstransformators resultieren können. Eine verbesserte Abfuhr der Wärme aus dem Leistungstransformator stellt sich somit als vorteilhaft dar.

[0006] Im Zusammenhang mit einer verbesserten Abfuhr von Wärme beschreibt die DE 11 2009 005 222 B4 einen Transformator eines Trockentyps, entsprechend mit einer Primär- und einer Sekundärspule, wobei wenigstens eine der Spulen zwei Leiterschichten mit jeweils mehreren Flachwindungen aufweist. Hierbei sind insbesondere zur verbesserten Abfuhr von Wärme aus den Flachwindungen zwischen den Leiterschichten mehrere Wärmerohre angeordnet. Dadurch lässt sich ein Transformator mit einer höheren Leistungsdichte bereitstellen, der für Anwendungen, in welchen der verfügbare Raum beschränkt ist, von besonderem Interesse ist. Unter einem Wärmerohr wird hierbei ein 2-Phasen-Wärmeleitrohr verstanden, welches mit einer Flüssigkeit, die einen flüssig-gasförmig Phasenübergang aufweist, gefüllt ist. Zwar weisen derartige Wärmeleitrohre eine sehr gute Wärmeleitung auf, allerdings sind diese durch die Verwendung der Flüssigkeit konstruktiv aufwendig gestaltet und im Betrieb kostenintensiv.

[0007] Neben der Möglichkeit des Auftretens von Defekten eines Leistungstransformators aufgrund der bereits dargelegten Erwärmung führen die gesteigerten thermische Verluste auch zu einem als nachteilig zu bewertenden, gesteigerten Betriebsgeräuschpegel. Gerade im Zuge einer Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Energien entsteht jedoch ein gesteigerter Bedarf an Leistungstransformatoren, was somit auch zu einer erhöhten Anordnungsdichte im öffentlichen Raum führt. Somit stellt sich ein Leistungstransformator mit einem geringen Betriebsgeräuschpegel als überaus vorteilhaft dar, da solche näher an Wohn-bebauungen platziert werden können. Auch im Offshore-Bereich, hierbei insbesondere der Anordnung von Leistungstransformatoren Unterwasser stellt sich ein geringer Betriebsgeräuschpegel als vorteilhaft dar, da dadurch eine geringe Beeinflussung der Unterwasserfauna gewährleistet werden kann. Ein geringer Betriebsgeräuschpegel kann folglich die Standortauswahl und damit verbundene Genehmigungsverfahren vereinfachen bzw. verkürzen.

[0008] Aus dem Stand der Technik sind dabei bereits Lösungen für einen verringerten Betriebsgeräuschpegel bekannt. So lässt sich der CN 2 07 165 354 U ein Transformatorgehäuse eines Trockentyp-Transformators entnehmen, wobei senkrecht zu einer oberen und einer unteren Gehäusewand des Transformatorgehäuses eine Platte aus geschäumtem Aluminium einge-bracht ist. Weiterhin ist beabstandet zu dieser Aluminiumschaumplatte auf die seitliche Gehäusewand eine weitere Schalldämmplatte aufgeklebt, sodass zwischen den Platten eine luftgefüllte Kavität ausgebildet ist. Dringen nunmehr Schallwellen durch die Aluminiumschaumplatte, bilden sich unter dem Zusammenwirken der Aluminiumschaumplatte, der Luftschicht in der Kavität und der Schalldämmplatte reflektierte Wellen und es kommt zu einer Interferenzdämpfung, sodass der von einem das Transformatorgehäuse aufweisenden Transformator ausgehende Betriebsgeräuschpegel minimiert wird. Aufgrund der sich in Luft und Transformatorenöl unterschiedlich ausbreitenden Schallwellen eignet sich die vorgenannte Ausgestaltung jedoch nur unzureichend für eine Anwendung in ölgefüllten Leistungstransformatoren.

[0009] Bei solchen ölgefüllten Leistungstransformatoren stellt sich weiterhin das Problem eines unerwünschten Austritts des Transformatorenöls dar, wobei die Leistungstransformatoren zur Minimierung dessen in der Regel doppelwandig ausgeführt sind. Nichtsdestotrotz lässt sich ein Austritt nicht vollständig vermeiden, da aufgrund von wechselnden Lasten und den damit verbundenen Ausdehnungszyklen Risse und/oder Mikrorisse im Transformator-Gehäuse entstehen. Um dieses Problem zu adressieren werden unter den Transformator-Standorten baulich regelmäßig Ölauffangwannen vorgesehen, um austretendes Transformatorenöl aufzunehmen. Diese Möglichkeit ist einerseits wenig zufriedenstellend und stellt sich bei der Anordnung von Leistungstransformatoren Unterwasser zudem als nicht ausführbar dar.

[0010] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Transformator-Gehäuse der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass dieses eine verbesserte Wärmeabfuhr, einen verringerten Betriebsgeräuschpegel und eine erhöhte Dichtheit aufweist. Ferner besteht die Aufgabe darin, einen Transformator mit einem solchen Gehäuse sowie Anordnungen dieser mit einer verbesserten Wärmeabfuhr, einem verringerten Betriebsgeräuschpegel und einer erhöhten Dichtheit bereitzustellen.

[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Transformator-Gehäuse gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteran-sprüchen zu entnehmen.

[0012] Erfindungsgemäß ist also ein Transformator-Gehäuse mit einem innerhalb des Transformator-Gehäuses ausgeführten Metallschaum vorgesehen. Hierbei ist das Transformator-Gehäuse - zumindest abschnittsweise - doppelwandig ausgebildet und weist somit - zumindest abschnittsweise und/oder wenigstens - eine Doppelwandung mit einer inneren Kammer auf. Die Kammer ist dabei - zumindest abschnittsweise - durch den Metallschaum besetzt.

[0013] Damit wird die Wärmeleitfähigkeit durch die Kammer erheblich erhöht. Dies führt wiederum zu einer verbesserten Wärmeabfuhr aus dem Transformator-Gehäuse, wodurch eine verbesserte Kühlung eines Transformator-Aktivteils eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators, insbesondere eines Leistungstransformators, erzielbar ist respektive erzielt wird. Lokal auftretende und im Verhältnis heiße Stellen am Transformator-Aktivteil, insbesondere am Kern und/oder den Wicklungen lassen sich derart minimieren oder gar vermeiden.

[0014] Ein Transformator-Aktivteil oder schlicht Aktivteil umfasst dabei regelmäßig einen Verbund aus Kern, Wicklungen, Pressteilen, hierbei insbesondere Pressrahmen und/oder Pressgestänge und Ableitung.

[0015] Darüber hinaus wirkt der Metallschaum, insbesondere aufgrund der Vielzahl an Übergangen zwischen akustisch dichtem und dünnem Medium und der damit verbundenen Reflektion und eintretenden Interferenzen, akustisch dämpfend, sodass der Betriebsgeräuschpegel eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators gesenkt wird.

[0016] Auch die Dichtheit des Transformator-Gehäuses lässt sich mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung steigern.

[0017] Hierzu ist auszuführen, dass das Transformator-Gehäuse zumindest teilweise einen Gehäuseinnenraum des Transformator-Gehäuses umschließt, in welchem zumindest ein Transformator-Aktivteil anordenbar ist. Bevorzugt ist der Gehäuseinnenraum hierbei mit einem dielektrischen Isoliermedium gefüllt. Besonders bevorzugt ist der Gehäuseinnenraum im Speziellen mit einem Transformatorenöl gefüllt. Dieses bildet dabei das dielektrische Isoliermedium aus.

[0018] Die respektive eine jeweilige Doppelwandung weist zudem eine an den Gehäuseinnenraum angrenzende und/oder diesem zugewandte Gehäuseinnenwand und eine zur Gehäuseinnenwand beabstandete, an die Umgebung respektive ein Umgebungsmedium angrenzende und/oder diesem zugewandte Gehäuseaußenwand auf.

[0019] Tritt nunmehr das dielektrische Isoliermedium und/oder das Transformatorenöl beispielsweise aufgrund einer Rissbildung in der Gehäuseinnenwand in die mit dem Metallschaum besetzte Kammer, so verfängt sich das Isoliermedium und/oder das Transformatorenöl weitgehen im Metallschaum, wodurch dieses lediglich mit verminderter Wahrscheinlichkeit zur Gehäuseaußenwand vordringen und z. B. wiederum durch in der Gehäuseaußenwand entstandene und/oder vorliegende Risse aus dem Transformator-Gehäuse respektive einem das Transformator-Gehäuse aufweisen Transformator austreten kann.

[0020] Darüber hinaus lässt der Metallschaum eine Verformung der Doppelwandung und hierbei insbesondere der Gehäuseaußenwand zu und/oder kann im Falle eines Stoßes durch ein Objekt und/oder eines Aufpralls eines Objekts auf die Doppelwandung und hierbei insbesondere die Gehäuseaußenwand als eine Knautschzone dienen. Dadurch wird eine Energie des Stoßes und/oder Aufpralls abgebaut, wodurch eine insbesondere weitgehende Beschädigung unter einer Riss- oder Öffnungsbildung der Doppelwandung und hierbei insbesondere der Gehäuseaußenwand vermeidbar ist. Auch hierdurch lässt sich die Dichtheit des Transformatorgehäuses steigern.

[0021] Das Transformator-Gehäuse kann grundsätzlich eine beliebige Form aufweisen. Denkbar ist hierbei beispielsweise eine im Wesentlichen rechteckförmige und/oder quaderförmige Ausgestaltung des Transformator-Gehäuses. Eine zylindrische Ausgestaltung ist ferner ebenso denkbar.

[0022] Das Transformator-Gehäuse kann jedoch ebenso ringförmig und/oder hohlzylindrisch ausgestaltet sein, wobei ein solch ringförmiges und/oder hohlzylindrisches Transformator-Gehäuse eine radial innere und eine radial äußere Doppelwandung aufweist. Diese Doppelwandungen und hierbei insbesondere eine jeweilige Gehäuseaußenwand grenzen dann an die Umgebung und/oder ein Umgebungsmedium.

[0023] In einer überaus vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt der Metallschaum zumindest in einem, insbesondere ersten - thermischen - Betriebspunkt und/oder, insbesondere ersten - thermischen - Betriebsbereich des Transformator-Gehäuses unmittelbar an der Doppelwandung, hier insbesondere einer die Doppelwandung ausbildenden Gehäuseinnenwand und einer Gehäuseaußenwand an. Somit besteht die Möglichkeit, dass sich der Metallschaum in einem weiteren, insbesondere zweiten - thermischen - Betriebspunkt und/oder - thermischen - Betriebsbereich, in welchem geringere Temperaturen vorliegen, als in dem insbesondere ersten - thermischen - Betriebspunkt und/oder insbesondere ersten - thermischen - Betriebsbereich, nicht oder nur teilweise in Kontakt mit der Doppelwandung befindet. Folglich würde der Metallschaum erst beim Übergang vom zweiten zum ersten - thermischen - Betriebspunkt und/oder - thermischen - Betriebsbereich, d. h. insbesondere bei einer Erwärmung und einer damit verbundenen Ausdehnung des Transformator-Gehäuses, in Kontakt mit der Doppelwandung treten und dann im insbesondere ersten - thermischen - Betriebspunkt und/oder insbesondere ersten - thermischen - Betriebsbereich an der Doppelwandung anliegen.

[0024] Grundsätzlich besteht jedoch ebenso die Möglichkeit, dass der Metallschaum stets, d. h. in jedem - thermischen - Betriebspunkt und/oder - thermischen - Betriebsbereich an einer jeweiligen Doppelwandung, d. h. an Gehäuseinnenwand und Gehäuseaußenwand, anliegt.

[0025] Eine darüber hinaus gewinnbringende Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Metallschaum ein offenporiger Metallschaum ist.

[0026] Die Ausführung als offenporiger Metallschaum bietet dabei den Vorteil, dass in die Poren des Metallschaums weitere Materialien eingebracht respektive eingelagert werden können. Diese Materialen könnten dabei dazu dienen, die Wärmeleitfähigkeit des Metallschaums und somit die Wärmeabfuhr aus dem Transformator-Gehäuse und/oder einem das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformator weiter zu steigern. Denkbar wäre zudem, dass das Material zur Steigerung der Dichtheit und/oder der akustischen Dämpfung und somit der Verminderung des Betriebsgeräuschpegels des Transformator-Gehäuses und/oder einem das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators dient.

[0027] Als erfolgversprechend stellt sich eine Ausführungsform der Erfindung zudem dann dar, wenn der Metallschaum aus Aluminium ist.

[0028] Aluminium weist hierbei überaus vorteilhaft eine hohe Wärmeleitfähigkeit respektive einen hohen Wärmeleitkoeffizienten auf. So lässt sich mit dem aus Aluminium bestehenden Metallschaum, also einem Aluminiumschaum, ein besserer Wärmetransport aus dem Gehäuseinnenraum zur Umgebung und/oder einem Umgebungsmedium verwirklichen als dies beispielsweise mit einer aus einem Stahl bestehenden Vollwandung möglich wäre.

[0029] Ferner ist in einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Metallschaum in Form zumindest einer Matte, insbesondere also einer Matte oder mehrerer Matten, in die Kammer eingebracht ist. Dies bietet den Vorteil, dass das Transformatoren-Gehäuse mit unterschiedlichen Stärken respektive Dicken der Kammer mit Metallschaum besetzt werden kann, ohne dass für jede Dicke einer Kammer ein Metallschaum mit individueller, korrespondierender Dicke bereitgestellt werden muss. Die Matten können hingegen mehrreihig und/oder im Zuschnitt gewinnbringend einfach an eine Dicke der Kammer angepasst werden. Dies senkt vorteilhaft die Herstellungskosten für das Transformator-Gehäuse.

[0030] Eine Weiterbildung ist zudem dann als vielversprechend anzusehen, wenn in die Hohlräume oder Zwischenräume des Metallschaums, insbesondere des offenporigen Metallschaums, und/oder auf dessen Oberfläche ein Phasenwechselmaterial eingelagert und/oder angelagert ist.

[0031] Durch das Einlagern und/oder Anlagern des Phasenwechselmaterials im Metallschaum lässt sich überaus vorteilhaft die Wärmeübertragung respektive die Wärmeabfuhr, insbesondere aus dem Gehäuseinneren, die Dichtheit des Transformator-Gehäuses sowie die akustische Dämpfung des Transformatorgehäuses weiter erhöhen und somit der Betriebsgeräuschpegel des Transformator-Gehäuses und/oder eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators weiter minimieren.

[0032] Hierbei ist es weiterhin von Vorteil, wenn in einer Ausführungsform der Erfindung das Phasenwechselmaterial einen Latent-Wärmespeicher und/oder einen Latent-Kältespeicher bildet. In bevorzugter Weise bildet das Phasenwechselmaterial hierbei jedoch einen Latent-Kältespeicher.

[0033] Zunächst sei kurz ausgeführt, dass ein Transformator, hier insbesondere ein Leistungstransformator, aufgrund von wechselnden Lasten oftmals alternierend einem Erwärmungszyklus sowie einem Abkühlzyklus unterliegt, wobei an einem jeweiligen Ende und/oder Anfang eines solchen Zyklus ein - thermischer - Betriebspunkt und/oder - thermischer - Betriebsbereich des Transformators-Gehäuses und/oder eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators vorliegt, in welchen jeweils eine Temperatur und/oder ein Temperaturbereich vorherrscht. Das Phasenwechselmaterial wird dabei derart gewählt, dass dieses am Ende und/oder Anfang eines jeweiligen Zyklus und somit in sich unterscheidenden - thermischen - Betriebspunkten und/oder - thermischen - Betriebsbereichen in einer unterschiedlichen Phase vorliegt und folglich bei den Zyklen respektive einem Übergang zwischen den - thermischen - Betriebspunkten und/oder - thermischen - Betriebsbereichen ein Phasenübergang respektive Phasenwechsel stattfindet. Beim Phasenwechsel bleibt die Temperatur des Phasenwechselmaterials - wie bekannt - konstant, wobei die aufgenommene und/oder abgegebene Wärme, also thermische Energie, beim Phasenwechsel insbesondere die zwischen den - thermischen - Betriebspunkten und/oder - thermischen - Betriebsbereichen und dem Phasenwechsel aufgenommene und/oder abgegebene Wärme deutlich übersteigt. So lässt sich über den Phasenwechsel überaus vorteilhaft Wärme aus dem Gehäuseinneren des Transformator-Gehäuses, bevorzugt aus dem Transformatorenöl eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators abführen.

[0034] Die thermische Aktivierung des Kältespeichers wird dabei im Raumgefüge, entsprechend des Metallschaums, homogenisiert. Dies bedeutet, eine z. B. Erwärmung des Phasenwechselmaterials insbesondere innerhalb eines Erwärmungszyklus erfolgt aufgrund des Einlagerns und/oder Anlagerns an den Metallschaum weitgehend homogen über die Dicke der Kammer. Ein fortschreitender Phasenwechsel, insbesondere beginnend an der Gehäuseinnenwand würde derart vermieden, was vorteilhaft eine geringe Reaktionszeit auf einen Erwärmungszyklus und somit einen Lastwechsel eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators darstellt. Je nach Temperatur der Umgebung und/oder des Umgebungsmediums des Transformator-Gehäuses und/oder eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators kann jedoch ein unmittelbar an die Gehäuseaußenwand angrenzender Abschnitt des Metallschaums mit dem Phasenwechselmaterial aufgrund der vorliegenden Wärmeabfuhr eine Temperatur und/oder einen Temperaturbereich aufweisen, in welchem das Phasenwechselmaterial keinen Phasenwechsel vollzieht und somit, insbesondere stets, in dessen erster Phase vorliegt.

[0035] In vorstehendem Zusammenhang sei nochmals ausgehend vom Beginn eines Erwärmungszyklus, welcher insbesondere durch einen Lastwechsel eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators bedingt ist, beispielhaft erläutert, dass sich das sich in einer ersten Phase befindende Phasenwechselmaterial unter Aufnahme von Wärme aus dem Gehäuseinneren zunächst erwärmt, bis dieses den Phasenübergangspunkt erreicht hat. Bei Erreichen des Phasenübergangspunkts geht dieses nunmehr unter weiterer Aufnahme von Wärme aus dem Gehäuseinneren aus der ersten Phase in eine zweite Phase über, wobei beim Phasenübergang die Temperatur des Phasenwechselmaterials - wie bekannt - konstant bleibt. Nach erfolgtem Phasenwechsel würde sich die Temperatur des Phasenwechselmaterials wieder erhöhen. Der Lastwechsel erfolgt hierbei entsprechend von einer geringen Last, in der eine Temperatur des Phasenwechselmaterials unterhalb des Phasenübergangspunkts vorliegt, zu einer höheren und/oder hohen Last, aufgrund der eine Temperatur von zumindest Teilen des Phasenwechselmaterials entsprechend des und/oder oberhalb des Phasenübergangspunkts erreicht wird.

[0036] Grundsätzlich könnte hierbei durch das Phasenwechselmaterial ein Phasenübergang respektive ein Phasenwechsel zwischen flüssig und gasförmig vollziehbar sein und/oder durch das Phasenmaterial vollzogen werden.

[0037] Eine weitere besonders gewinnbringende Ausgestaltung der Erfindung besteht bevorzugt jedoch darin, dass durch das Phasenwechselmaterial, insbesondere in zumindest einem - thermischen - Betriebspunkt und/oder Betriebsbereich des Transformator-Gehäuses respektive eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators, ein Phasenwechsel zwischen fest und flüssig vollziehbar ist und/oder durch das Phasenmaterial vollzogen wird. Neben der bereits erläuterten, grundsätzlichen Verbesserung der Wärmeabfuhr aus dem Gehäuseinneren des Transformator-Gehäuses bietet die Ausgestaltung eines Phasenwechsels zwischen fest und flüssig den Vorteil einer erhöhten Dichtheit des Transformator-Gehäuses respektive eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators. So kann das Phasenwechselmaterial in in der Doppelwandung, hier in der Gehäuseinnenwand und/oder in der Gehäuseaußenwand, vorhandene oder entstandene Hohlräume, dabei insbesondere Risse eindringen und diese insbesondere nach einem erneuten Phasenwechsel in die feste Phase verschließen. Ein solches Verschließen von Hohlräumen wie Rissen kann jedoch auch bereits ohne einen Übergang in die flüssige Phase erfolgen, wenn das Phasenwechselmaterial beispielsweise pastös und/oder wachsartig ausgebildet ist. Ferner kann das Phasenwechselmaterial auch bereits von sich aus die Dichtheit erhöhen, beispielsweise aufgrund dessen Materialeigenschaften. So ist denkbar, dass das Phasenwechselmaterial hydrophob ist und somit auch ein Eindringen von einem Umgebungsmedium wie Wasser in das Transformator-Gehäuse respektive einen das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators minimiert.

[0038] Der Metallschaum mit dem eingelagerten und/oder angelagerten Phasenwechselmaterial ist - im Wesentlichen - inkompressibel. Dies kann sich im Betrieb eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators als kritisch darstellen, da dabei ein Temperaturgefälle vom Gehäuseinneren zur Umgebung und/oder einem Umgebungsmedium und somit auch zwischen der Gehäuseinnenwand und der Gehäuseaußenwand vorliegt. Dieses Temperaturgefälle bewirkt eine unterschiedliche thermische Ausdehnung der Doppelwandung, hier folglich der Gehäuseinnenwand und der Gehäuseaußenwand, welche wiederum einen Druck auf den Metallschaum mit dem Phasenwechselmaterial bewirkt. Kann der Metallschaum mit dem Phasenwechselmaterial nicht ausweichen, hätte dies aufgrund der Inkompressibilität derer im ungünstigsten Fall eine Beschädigung und/oder gar Zerstörung des Transformator-Gehäuses zur Folge.

[0039] So ist in einer mit Vorteil behafteten Gestaltungsform der Erfindung angedacht, dass in dem mit Phasenwechselmaterial eingelagerten und/oder angelagerten Metallschaum zumindest ein Bereich ohne Metallschaum und/oder Phasenwechselmaterial, also insbesondere zumindest ein wenigstens teilweise gasgefüllter respektive luftgefüllter Bereich ausgebildet ist. Aufgrund der fehlenden Füllung der Bereiche mit Metallschaum und/oder Phasenwechselmaterial, kann sich der in den Restbereichen vorhandene Metallschaum mit dem Phasenwechselmaterial in die kompressiblen Bereiche ohne Metallschaum und/oder Phasenwechselmaterial dehnen, sodass ein entstehender Druck auf die Doppelwandung vermeidbar ist respektive vermieden wird.

[0040] In gestalterisch günstiger Weiterbildung der Erfindung umfasst zudem zumindest ein Bereich ohne Phasenwechselmaterial eine Einlage aus einem geschlossenporigen Metallschaum, hierbei insbesondere einem geschlossenporigen Aluminiumschaum. Dies bietet den Vorteil, dass eine Kompressibilität des Bereichs oder der Bereiche sowie eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit in diesem Bereich oder diesen Bereichen gewährleistet werden kann. Die geschlossenporige Ausgestaltung des Metallschaums verhindert hierbei vorteilhaft ein Eindringen von Phasenwechselmaterial, sodass die Kompressibilität auch im Langzeitbetrieb erhalten bleibt.

[0041] Eine weiterhin vielversprechende Ausführungsform der Erfindung liegt darin, dass das Transformator-Gehäuse einen insbesondere gasgefüllten respektive luftgefüllten Ausgleichsraum, insbesondere einen Kopfraum, aufweist, zu dem hin und/oder in den der Metallschaum und/oder das Phasenwechselmaterial dehnbar respektive ausdehnbar ist. Auch hierdurch lässt sich für sich genommen oder in Kombination mit zumindest einem Bereich ohne einen Metallschaum und/oder ein Phasenwechselmaterial ein auf die Doppelwandung entstehender Druck aufgrund einer ungleichmäßigen thermischen Ausdehnung der Doppelwandung vermeiden.

[0042] In praxisgerechter Ausgestaltung ist das Phasenwechselmaterial zudem Paraffin. Das Paraffin eignet sich hierbei ideal als Phasenwechselmaterial, da sich der Phasenwechsel des Paraffins in einem Bereich von 25 °C bis 60 °C mit der damit einhergehenden Ausbildung eines selbstregelnden (Latent-)Wärme und/oder Kältespeichers umsetzen lässt.

[0043] Der Phasenübergangspunkt des Paraffins lässt sich somit an die - thermischen - Betriebspunkte und/oder Betriebsbereiche des Transformator-Gehäuses und/oder eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators anpassen, sodass zumindest ein Teil des Paraffins, bevorzugt jedoch weitgehend oder vollständig, in einem insbesondere ersten - thermischen - Betriebspunkt und/oder einem insbesondere ersten - thermischen - Betriebsbereich des Transformator-Gehäuses respektive eines das Transformator-Gehäuse aufweisenden Transformators oberhalb des Phasenübergangspunkts in flüssiger Phase vorliegt. Die Temperatur und/oder der Temperaturbereich des sich in der flüssigen Phase befindenden Paraffins kann dabei zwischen 20 °C und 70 °C, bevorzugt 25 °C und 65 °C, besonders bevorzugt 35°C und 65 °C liegen. In einem weiteren, insbesondere zweiten - thermischen - Betriebspunkt und/oder einem weiteren, insbesondere zweiten - thermischen - Betriebsbereich unterhalb des Phasenübergangspunkts liegt zumindest ein Teil des Paraffins, bevorzugt jedoch weitgehend oder vollständig, hingegen in fester Phase vor. Die Temperatur und/oder der Temperaturbereich des sich in der festen Phase befindenden Paraffins kann dabei zwischen 0 °C und 25 °C, bevorzugt 2 °C und 20 °C, besonders bevorzugt 2 °C und 15 °C liegen.

[0044] Grundsätzlich kann die Erfindung auch einen Transformator mit einem vorgenannten Transformator-Gehäuse, hierbei insbesondere ein Transformator-Gehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 12 umfassen. Ein solcher Transformator kann innerhalb des Transformator-Gehäuses, beispielsweise im Kopfraum und/oder der Kammer zwischen der Doppelwandung einen Überdruck aufweisen, um die Wahrscheinlichkeit eines Austritts von dielektrischem Isoliermedium, insbesondere von Transformatorenöl zu minimieren oder einen solchen Austritt gar zu vermeiden. Auf einen aktiven Ölkreislauf respektive eine erzwungene konvektive Kühlung von Transformator-Aktivteilen kann aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Transformator-Gehäuses und/oder des Transformators verzichtet werden.

[0045] Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß jedoch zudem gelöst mit einem Transformator gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13.

[0046] Erfindungsgemäß ist somit ein Transformator, insbesondere ein Leistungstransformator, vorgesehen, wobei der Transformator ein erfindungsgemäßes Transformator-Gehäuse aufweist und der Transformator darüber hinaus stapelbar ausgeführt ist.

[0047] Die Stapelbarkeit des Transformators kann hierbei z. B. durch ein seitliches Ausführen der Hochspannungsanschlüsse aus dem Transformator-Gehäuse gegeben sein. Zudem können am Transformator-Gehäuse entsprechende Abstandhalter und/oder Verankerungen vorgesehen sein, über welche wenigstens zwei Transformatoren miteinander verbindbar sind.

[0048] Auch bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transformators kann innerhalb des Transformator-Gehäuses, beispielsweise im Kopfraum und/oder der Kammer zwischen der Doppelwandung ein Überdruck vorliegen, um die Wahrscheinlichkeit eines Austritts von dielektrischem Isoliermedium, insbesondere von Transformatorenöl zu minimieren oder einen solchen Austritt gar zu vermeiden. Auf einen aktiven Ölkreislauf respektive eine erzwungene konvektive Kühlung von Transformator-Aktivteilen kann wiederum aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Transformator-Gehäuses und/oder des Transformators verzichtet werden.

[0049] Aufgrund der Stapelbarkeit lässt sich hierbei insbesondere eine Wärmeabfuhr aus dem Transformator noch weiter verbessern, da bei der Ausführung eines Stapels an Transformatoren eine gesteigerte Konvektion und/oder bei entsprechender Anordnung ein Kamineffekt zur Steigerung der Wärmeabfuhr von der Doppelwandung eines Transformator-Gehäuses und hierbei insbesondere der Gehäuseaußenwand vorliegt und/oder ausnutzbar ist.

[0050] So wird die eingangs genannte Aufgabe erfindungsgemäß zudem mit einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.

[0051] Hiernach ist erfindungsgemäß eine Anordnung aus wenigstens zwei vorgenannten, erfindungsgemäßen Transformatoren vorgesehen, wobei diese übereinander angeordnet zu einem Transformatorstapel oder mehreren solcher Transformatorstapel aufgestapelt sind.

[0052] Wie bereits erläutert, führt eine Stapelung von Transformatoren aufgrund einer erhöhten Konvektion zu einer Steigerung der Wärmeabfuhr aus den gestapelten Transformatoren. Bei der Ausführung mehrerer, insbesondere zueinander entsprechend beabstandet angeordneter Stapel lässt sich zudem ein Kamineffekt erzeugen und somit die Wärmeabfuhr noch weiter steigern.

[0053] Durch die erhöhte Masse eines solchen Transformatorstapels lässt sich zudem der Betriebsgeräuschpegel des Transformatorstapels minimieren. Neben der Steigerung der Wärmeabfuhr aus den Transformatoren sowie der Verringerung des Betriebsgeräuschpegels stellt sich die Ausführung eines Transformatorstapels zudem im Hinblick auf einen minimierten Platzrespektive Flächenbedarf einer Aufstellfläche als vorteilhaft dar. Dies sowohl an Land als auch im Offshore-Bereich, entweder auf einer Offshore-Plattform oder Unterwasser.

[0054] Der Transformator weist ferner im Gehäuseinneren des Transformator-Gehäuses wenigstens ein Transformator-Aktivteil auf, wobei dieses z. B. ein U-Kern-Profil oder auch ein E-Kern-Profil mit auf dem U-Kern oder E-Kern aufgebrachten Wicklungen aufweisen kann. Denkbar ist darüber hinaus auch die Ausführung als ein Ringkern-Transformator oder ein Quasi-Ringkern-Transformator. Dabei wäre der Quasi-Ringkern-Transformator respektive Polygonzug-Transformator aus einzelnen, insbesondere linear oder auch bogenförmig ausgeformten Eisenkernsegmenten mit zumindest zum Teil auf die Eisenkernsegmente aufgebrachten Wicklungen aufgebaut. Die Eisenkernsegmente können hierbei über Eisenkernsegmentschlösser miteinander zu einem geschlossenen Magnetkreis verbunden sein.

[0055] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenfalls mit einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.

[0056] Erfindungsgemäß ist dabei eine Anordnung und/oder Verwendung eines erfindungsgemäßen Transformator-Gehäuses, eines erfindungsgemäßen Transformators oder einer erfindungsgemäßen Anordnung von Transformatoren zu einem Transformatorstapel vorgesehen, wobei das Transformator-Gehäuse, der Transformator oder die Anordnung zu einem Transformatorstapel Unterwasser angeordnet ist und/oder verwendet wird.

[0057] Gerade aufgrund der hohen Dichtheit des Transformator-Gehäuses gegenüber einem Austritt des im Gehäuseinneren als Kühlmedium verwendeten dielektrischen Isoliermediums, hierbei insbesondere eines Transformatorenöls sowie des verringerten Betriebsgeräuschpegels eignet sich das Transformator-Gehäuse respektive der das Transformatorgehäuse aufweisende Transformator und/oder ein Transformatorstapel aus diesen überaus vorteilhaft zur Anordnung Unterwasser. Derart kann eine negative Beeinträchtigung der Unterwasser-Flora und -Fauna vorteilhaft minimiert werden. Gerade das somit vorliegende Umgebungsmedium Wasser bewirkt dann zudem eine weitere Verbesserung der Wärmeabfuhr aus dem Gehäuseinneren und somit eine verbesserte Kühlung von Transformator-Aktivteilen.

[0058] Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind einige davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1

eine Ausführungsform eines stapelbaren Transformators mit quaderförmigem Transformator-Gehäuse;

Fig. 2, 3

Horizontalschnitte eines Metallschaums;

Fig. 4

eine erste Ausführung eines Transformatorstapels aus stapelbaren Transformatoren mit quaderförmigem Transformator-Gehäuse;

Fig. 5

ein hohlzylindrisch ausgebildetes Transformator-Gehäuse;

Fig. 6

eine zweite Ausführung eines Transformatorstapels aus stapelbaren Transformatoren mit hohlzylindrisch ausgebildetem Transformator-Gehäuse.

[0059] Die Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines stapelbaren Transformators 12, hier ein Leistungstransformator, in schematisch stark vereinfachtem Querschnitt.

[0060] Der Transformator 12 weist dabei das Transformator-Gehäuse 6 auf, wobei das Transformator-Gehäuse 6 mit der Doppelwandung 2 folglich doppelwandig ausgebildet ist und hierdurch die innere Kammer 6c aufweist. Hierbei ist die Kammer 6c durch den offenporigen Metallschaum 1 besetzt, welcher dabei wie dargestellt, in jedem Betriebspunkt des Transformators 12 an der Doppelwandung 2 anliegt. Um eine möglichst gute Wärmeleitung durch den Metallschaum 1 zu gewährleisten, ist dieser aus Aluminium ausgebildet.

[0061] Darüber hinaus weist die Doppelwandung 2 jeweils die Gehäuseinnenwand 15 sowie die zur Gehäuseinnenwand 15 beabstandete Gehäuseaußenwand 16 auf, zwischen denen entsprechend die Kammer 6c ausgeformt ist.

[0062] In den Zwischenräumen 4 des offenporigen Metallschaums 1 sowie auch auf dessen Oberfläche ist zudem das Phasenwechselmaterial 5 eingelagert und angelagert, wobei durch das Phasenwechselmaterial 5 in einem - thermischen - Betriebspunkt des Transformators 12 ein Phasenwechsel zwischen fest und flüssig vollziehbar ist. Hierfür ist das Phasenwechselmaterial 5 ein Paraffin 11. Durch die derartige Ausführung des Phasenwechselmaterials 5, hier des Paraffins 11, dass durch dieses in einem - thermischen - Betriebspunkt des Transformators 12 ein Phasenwechsel zwischen fest und flüssig vollziehbar ist, wird durch das Phasenwechselmaterial 5 ein Latent-Wärmespeicher und/oder einen Latent-Kältespeicher gebildet.

[0063] Ferner ist im durch das Transformator-Gehäuse 6 eingeschlossenen Gehäuseinneren 17 der dargestellte Transformator-Aktivteil 18 angeordnet, welcher durch das dielektrische Isoliermedium 7, hier das Transformatorenöl 19 umgeben ist, welches neben der Isolierfunktion zudem als Kühlmedium für den Transformator-Aktivteil 18 fungiert.

[0064] Ein solcher Transformator 12 unterliegt aufgrund von wechselnden Lasten, z. B. sich veränderten Netzlasten, in der Regel alternierend einem Erwärmungszyklus sowie einem Abkühlzyklus. Am Beginn eines Erwärmungszyklus steigt die Last des Transformators 12 an und das Transformator-Aktivteil 18 beginnt sich zu erwärmen, wobei die durch das Transformator-Aktivteil 18 erzeugte Wärme über das Transformatorenöl 19 insbesondere konvektiv aufgenommen und auf die Gehäuseinnenwand 15 übertragen wird, was wiederum zur Erwärmung der Gehäuseinnenwand 15 führt. Aufgrund des Besetzens der Kammer 6c mit dem Metallschaum 1 wird diese Wärme im Vergleich zu einer gasgefüllten Kammer 6c deutlich verbessert auf die Gehäuseaußenwand 16 übertragen, da der aus Aluminium bestehende Metallschaum 1 einen deutlich höheren Wärmeleitkoeffizienten aufweist als ein Gas, beispielsweise Luft, und somit eine höhere Wärmeleitung zwischen Gehäuseinnenwand 15 und Gehäuseaußenwand 16 vorliegt. Von der Gehäuseaußenwand 16 geht die Wärme anschließend, insbesondere durch Konvektion auf das Umgebungsmedium 8, welches hierbei aufgrund einer Anordnung des Transformators 12 Unterwasser als Wasser ausgebildet ist, über. Zugleich erwärmt sich auch das Phasenwechselmaterial 5, hier das Paraffin 11 unter Aufnahme von Wärme aus dem Gehäuseinneren 17. Dies erfolgt aufgrund des Einlagerns und Anlagerns an den Metallschaum 1 weitgehend homogen über die Dicke der Kammer 6c. Das Erwärmen des Phasenwechselmaterials 5 erfolgt dabei solange, bis dieses dessen Phasenübergangspunkt, in diesem Fall dessen Schmelzpunkt erreicht hat. Beim respektive nach dem Erreichen des Phasenübergangspunkts geht das Phasenwechselmaterial 5 nunmehr unter weiterer Aufnahme von Wärme aus dem Gehäuseinneren 17 respektive von der Gehäuseinnenwand 15 aus dessen erster, hier festen Phase in dessen zweite, hier flüssige Phase über, wobei beim Phasenübergang die Temperatur des Phasenwechselmaterials 5 - wie bekannt - konstant bleibt. Die dabei zum Vollziehen des Phasenwechsels respektive des Phasenübergangs durch das Phasenwechselmaterials 5 aufgenommene Wärme übersteigt dabei die bis zum Phasenübergangspunkt durch das Phasenwechselmaterial 5 und/oder den Metallschaum 1 aufgenommene Wärme deutlich. Derart und in Kombination mit der Übertragung der Wärme durch den Metallschaum 1 auf die Gehäuseaußenwand 16 kann eine überproportional verbesserte Wärmeabfuhr aus dem Gehäuseinneren 17 und dabei insbesondere dem Transformatorenöl 19 gewährleistet werden.

[0065] Weiterhin wird auch die Dichtheit des Transformators 12 und insbesondere des Transformator-Gehäuses 6 durch die Ausführung des Metallschaums 1 und des darin ein- und/oder angelagerten Phasenwechselmaterials 5, hier des Paraffins 11 verbessert. Wie zuvor erläutert unterliegt der Transformator 12 Erwärmungs- sowie Abkühlzyklen, wodurch sich insbesondere auch die Gehäuseinnenwand 15 alternierend erwärmt und abkühlt. Dadurch dehnt sich die Gehäusewand 15 folglich auch alternierend aus und zieht sich wieder zusammen, wodurch Risse, insbesondere Mikrorisse im Material der Gehäusewand 15 entstehen können. Diese Risse werden nun beim Übergang des Phasenwechselmaterials 5 in dessen flüssige Phase durch das Phasenwechselmaterial 5 durchdrungen und/oder aufgefüllt und somit insbesondere auch beim Abkühlen und dem damit verbundenen Übergang des Phasenwechselmaterials 5 in die feste Phase verschlossen. Dadurch wird ein Austreten des Isoliermediums 7, hier des Transformatorenöls 19 aus dem Gehäuseinneren 17 deutlich minimiert oder gar verhindert.

[0066] Darüber hinaus wird zudem auch ein Austritt von Phasenwechselmaterial 5, hier Paraffin 11 aus dem Transformator-Gehäuse 6 und/oder ein Eindringen des Umgebungsmediums 8, in diesem Fall Wasser, in den Transformator 12 und hierbei das Transformator-Gehäuse 6 vor allem bei Beschädigungen des Transformator-Gehäuses 6 und hierbei insbesondere der Gehäuseaußenwand 16 minimiert. Dies wird dadurch bewirkt, dass der nah an die Gehäuseaußenwand 16 angrenzende Abschnitt des Phasenwechselmaterials 5, hier des Paraffins 11, aufgrund der derart geringen regelmäßigen Temperatur des Umgebungsmediums 8 Wasser in einem Gewässer wie einem See oder bevorzugt einem Meer, in welchem der Transformator 12 z. B. in einem Offshore-Bereich bevorzugt Unterwasser angeordnet wäre, insbesondere stets in fester Phase vorliegt. Somit werden Beschädigungen wie Öffnungen und/oder Risse in der Gehäuseaußenwand 15 durch das pastöse respektive wachsartige Phasenwechselmaterial 5, hier in Form des Paraffins 11 verschlossen. Zudem ist das Paraffin 11 hydrophob, was die Wahrscheinlichkeit des Eindringens des Umgebungsmediums 8, hier Wasser, weiter verringert.

[0067] Da die Gehäuseinnenwand 15 aufgrund derer im Vergleich stärkeren Erwärmung innerhalb eines Erwärmungszyklus des Transformators 6 gegenüber der Gehäuseaußenwand 16 auch einer höheren Dehnung als die Gehäuseaußenwand 16 unterliegt, verringert sich das Volumen der Kammer 6c während eines solchen Erwärmungszyklus. Um dabei eine Beschädigung des Transformator-Gehäuses 6 aufgrund der Inkompressibilität des durch den Metallschaum 1 und das Phasenwechselmaterial 5 gebildeten Füllmediums 6d der Kammer 6c zu vermeiden, weist das Transformator-Gehäuse 6 die Ausgleichsräume 14 auf, zu denen hin und/oder in die der Metallschaum 1 und/oder das Phasenwechselmaterial 5 dehnbar ist.

[0068] Weiterhin werden aufgrund der akustisch dämpfenden Wirkung des Füllmediums 6d bestehend aus Metallschaum 1 und Phasenwechselmaterial 5 die akustischen Emissionen des Transformators 12 und somit dessen Betriebsgeräuschpegel gesenkt.

[0069] Aus den Figuren 2 und 3 gehen zudem Horizontalschnitte durch den Metallschaum 1 hervor.

[0070] Dabei zeigt die Figur 2 eine Ausführungsform des Metallschaums 1, wobei der Metallschaum 1 in Form mehrerer Matten 3 in die in Figur 1 dargestellte Kammer 6c eingebracht ist.

[0071] Der Figur 3 ist darüber hinaus zudem zu entnehmen, dass in dem mit Phasenwechselmaterial 5 versehenen offenporigen Metallschaum 1 mehrere Bereiche 9 ohne Phasenwechselmaterial 5 ausgebildet sind. Diese Bereiche 9 ohne Phasenwechselmaterial 5 umfassen hierbei in dieser Weiterbildung Einlagen 10 aus einem geschlossenporigen Metallschaum 1, welcher gasgefüllte und hierbei insbesondere luftgefüllte Poren aufweist. Dies ermöglicht es, dass auch ohne die Ausführung der in Figur 1 aufgezeigten Ausgleichräume 14 eine Ausdehnung der ebenfalls in Figur 1 dargelegten Gehäuseinnenwand 15 gewährleistet werden kann, ohne dass aufgrund einer Inkompressibilität des Füllmediums 6d aus Metallschaum 1, Phasenwechselmaterial 5 und Einlagen 10 eine Beschädigung des Transformator-Gehäuses 6 eintritt. Die Einlagen 10 ermöglichen aufgrund der Kompressibilität der in den Poren des geschlossenporigen Metallschaums 1 eingeschlossenen Gases, hierbei insbesondere Luft, hingegen eine Komprimierung des Füllmediums 6d.

[0072] Aus der Figur 4 geht nunmehr ein Transformatorstapel 13 hervor, welcher eine Anordnung mehrerer übereinandergestapelter und aus der Figur 1 bekannter Transformatoren 12 umfasst. Durch den Transformatorstapel 13 lässt sich dabei durch die entstehende, natürliche Konvektion des Umgebungsmediums 8 entlang des Transformatorstapels 13 eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem Gehäuseinneren 17 der Transformatoren 12 erzielen. Die Konvektion ist in der Figur 4 durch Pfeile angedeutet. Der Transformatorstapel 13 ist dabei Unterwasser angeordnet, sodass das Umgebungsmedium 8 in dieser Ausführungsform der Anordnung des Transformatorstapels 13 Wasser, insbesondere Seewasser ist. Aufgrund der Anordnung der Transformatoren 12 als Transformatorstapel 13 ergibt sich zudem ein sehr geringer Raum- respektive Flächenbedarf für die Vielzahl an Transformatoren 12. Dies ist gerade bei einer Anordnung in einem Meer, z. B. im Offshore-Bereich eines Meeres, entsprechend insbesondere am Meeresboden, als sehr vorteilhaft anzusehen, um eine möglichst geringe Beeinflussung der Unterwasser-Fauna und -Flora gewährleisten zu können. Zum Aufstellen des Transformatorstapels 13, hier insbesondere auf dem Meeresboden, ist der Transformatorstapel 13 über das für das Umgebungsmedium 8 im Wesentlichen durchlässige Ständerwerk 20 mit der Bodenplatte 21 verbunden. Hierdurch wird zudem eine Abfuhr von Wärme bodenseitig des untersten, zur Bodenplatte 21 benachbart angeordneten Transformators 12 ermöglicht. Um für das dielektrische Isoliermedium 7, hier das Transformatorenöl 19 Ausgleichsvorgänge zu ermöglichen und insbesondere eine stets vollständige Füllung des Gehäuseinneren 17 der Transformatoren 12 gewährleisten zu können, weist der Transformatorstapel 13 an seiner obersten, also am weitesten von der Bodenplatte 21 beabstandeten Position den Ausgleichsbehälter 22 für das dielektrische Isoliermedium 7, hier das Transformatorenöl 19 auf.

[0073] Durch die Figur 5 wird weiterhin eine zweite Ausführungsform eines Transformator-Gehäuses offenbart.

[0074] Das Transformator-Gehäuse ist hierbei in der Figur 5 im Horizontalschnitt dargestellt und ringförmig respektive hohlzylindrisch ausgebildet. Somit zeigt das Transformator-Gehäuse eine - radial - innere und eine - radial - äußere Doppelwandung.

[0075] Zwischen der jeweiligen Doppelwandung ist die innere Kammer 6c ausgebildet, welche mit dem Füllmedium 6d aus dem wärmeleitfähigen offenporigen Metallschaum und der Zwischenraumfüllung Paraffin besetzt ist.

[0076] Im Gehäuseinneren zwischen den Doppelwandungen ist dabei das dielektrische Isoliermedium 7 ausgeführt. Hierbei können im Gehäuseinneren zudem zu den Kammern 6c, respektive den Doppelwandungen, oberflächig bündige Bleche ausgeführt sein.

[0077] Das Transformator-Gehäuse ist zudem von dem Umgebungsmedium 8 umgeben. Dies sowohl außen, als auch im Ringraum.

[0078] Der Ringraum ist dabei entsprechend der radial innere und/oder mittige Raum des Transformator-Gehäuses.

[0079] Dargestellt ist weiterhin der Wärmestrom Q durch die - jeweilige - wärmeleitungsverbesserte Gehäusewand. Eine jeweilige Gehäusewand umfasst dabei eine Doppelwandung mit dem Füllmedium 6d der inneren Kammer 6c.

[0080] Die Figur 6 zeigt wiederum einen Transformatorstapel aus mehreren Transformatoren mit dem im Gehäuseinneren ausgeführten dielektrischen Isoliermedium 7 in Form der gestapelten Ringe 6.1. Die Transformatoren sind somit als Ringtransformatoren mit insbesondere ringförmigen Transformator-Aktivteilen ausgeführt. Die Transformatoren weisen hierbei entsprechend ringförmige respektive hohlzylindrische Transformatoren-Gehäuse auf.

[0081] Der Transformatorstapel ist zudem über ein Ständerwerk mit der Bodenplatte verbunden. Das Ständerwerk ist dabei für das Umgebungsmedium 8 durchlässig. So kann eine Naturzugkühlung - hier ein konvektiver Wärmeübergang in das Umgebungsmedium - des, bereits zu Figur 5 ausgeführten, Ringraums erfolgen.

[0082] In der obersten Position des Transformatorstapels ist ferner der Ölausgleichsbehälter 6.11 angeordnet.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0083] 

1	Metallschaum	11	Paraffin
2	Doppelwandung	12	Transformator
3	Matte	13	Transformatorstapel
4	Zwischenraum	14	Ausgleichsraum
5	Phasenwechselmaterial	15	Gehäuseinnenwand
6	Transformator-Gehäuse	16	Gehäuseaußenwand
6.I	gestapelter Ring	17	Gehäuseinneres
6.II	Ölausgleichsbehälter	18	Transformator-Aktivteil
6c	Kammer	19	Transformatorenöl
6d	Füllmedium	20	Ständerwerk
7	dielektrisches Isoliermedium	21	Bodenplatte
8	Umgebungsmedium	22	Ausgleichsbehälter
9	Bereich	Q	Wärmestrom
10	Einlage

Ansprüche

1. Transformator-Gehäuse (6) mit einem innerhalb des Transformator-Gehäuses (6) ausgeführten Metallschaum (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Transformator-Gehäuse (6) doppelwandig ausgebildet ist und somit eine Doppelwandung (2) mit einer inneren Kammer (6c) aufweist, wobei die Kammer (6c) durch den Metallschaum (1) besetzt ist.

2. Transformator-Gehäuse (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum (1) zumindest in einem Betriebspunkt und/oder Betriebsbereich des Transformator-Gehäuses (6) an der Doppelwandung (2) anliegt.

3. Transformator-Gehäuse (6) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum (1) ein offenporiger Metallschaum (1) ist.

4. Transformator-Gehäuse (6) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum (1) aus Aluminium ist.

5. Transformator-Gehäuse (6) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum (1) in Form zumindest einer Matte (3) in die Kammer (6c) eingebracht ist.

6. Transformator-Gehäuse (6) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hohlräume oder Zwischenräume (4) des Metallschaums (1) und/oder auf dessen Oberfläche ein Phasenwechselmaterial (5) eingelagert und/oder angelagert ist.

7. Transformator-Gehäuse (6) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (5) einen Latent-Wärmespeicher und/oder einen Latent-Kältespeicher bildet.

8. Transformator-Gehäuse (6) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Phasenwechselmaterial (5) ein Phasenwechsel zwischen fest und flüssig vollziehbar ist.

9. Transformator-Gehäuse (6) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mit Phasenwechselmaterial (5) eingelagerten und/oder angelagerten Metallschaum (1) zumindest ein Bereich (9) ohne Metallschaum (1) und/oder Phasenwechselmaterial (5) ausgebildet ist.

10. Transformator-Gehäuse (6) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bereich (9) ohne Phasenwechselmaterial (5) eine Einlage (10) aus einem geschlossenporigen Metallschaum (1) umfasst.

11. Transformator-Gehäuse (6) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transformator-Gehäuse (6) zumindest einen Ausgleichsraum (14) aufweist, zu dem hin und/oder in den der Metallschaum (1) und/oder das Phasenwechselmaterial (5) dehnbar ist.

12. Transformator-Gehäuse (6) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (5) Paraffin (11) ist.

13. Transformator (12) aufweisend ein Transformator-Gehäuse (6) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (12) stapelbar ausgeführt ist.

14. Anordnung aus wenigstens zwei Transformatoren (12) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche zu einem Transformatorstapel (13) der übereinander angeordneter Transformatoren (12).

15. Anordnung und/oder Verwendung eines Transformator-Gehäuses (6), eines Transformators (12) oder eines Transformatorstapels (13) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transformator-Gehäuse (6), der Transformator (12) oder der Transformatorstapel (13) Unterwasser angeordnet ist und/oder verwendet wird.

Zeichnung