CH417761A - Lageunabhängiges Expansionsgefäss für elektrische Geräte mit Isolierflüssigkeitsfüllung - Google Patents

Description

  Lageunabhängiges Expansionsgefäss für elektrische Geräte mit     Isolierflüssigkeitsfiillung       Hochspannungskondensatoren, Hochspannungs  durchführungen und andere grosse elektrische Geräte  mit flüssigem     Dielektrikum    benötigen einen Expan  sionsraum zur Aufnahme der bei Temperaturschwan  kungen auftretenden Volumenänderungen des flüssi  gen     Dielektrikums,    falls nicht     flexible    Trenn- oder  Seitenwände in der Lage sind, diese Volumenver  grösserung des     Dielektrikums    aufzunehmen.  



  Diese vorzusehenden Expansionsräume, welche  vielfach gegen aussen hermetisch abgeschlossen sind  und ein bestimmtes Luftvolumen neben der zum  Ausgleich bei tiefen Temperaturen nötigen Menge  des flüssigen     Dielektrikums    aufweisen, müssen sich  im allgemeinen am oberen Ende des Gerätes befinden  und bestimmen deshalb die Transport- und Betriebs  lage des ganzen Gerätes; denn es muss stets vermie  den werden, dass die Luft des Expansionsraumes in  den aktiven Raum, d. h. in den Raum gelangt, wel  cher elektrisch beansprucht wird und deshalb von  Gasen frei sein muss.

   Wenn nämlich Gasblasen an  Stellen hängenbleiben, die im Betriebe hohe     @elektri-          sche    Feldstärken aufweisen, so können die Betriebs  sicherheit gefährdende     Ionisations-    und     Glimm-          erscheinungen    auftreten und die Lebensdauer dieser  Geräte stark abkürzen.  



  Dieses Eindringen von Luft in den aktiven Raum  ist bei den bekannten einfachen Ausführungen des       Expansionsraumes        jedoch    leicht     möglich,        sobald     dieser und der     aktive    Raum aus. der     senk-          rechten    Gebrauchslage     hinaus    über     eine        bestimmte     Neigung gekippt wird.

   Deshalb schlägt eine be  kannte     Ausführung        die        Trennung    von aktivem  und     Expansionsraum        durch        eine        starre    Wand vor,  in welcher     ein    Rohr angebracht     ist,    dessen     eines    Ende  im aktiven Raum und dessen anderes Ende genau  in der geometrischen Mitte des Expansionsraumes       anzeordnet    ist und     somit    die Gefahr des Gaseintrittes    in den aktiven Teil - bei beliebiger Lage des Expan  sionsraumes - verhindert,

   wenn der Ölspiegel im  Expansionsgefäss in jeder Gerätelage auch bei klein  stem Ölvolumen (bei     tiefster    Temperatur) höher Hegt  als die Öffnung des Rohres und das Gerät sich in  Ruhe oder einer vorbestimmten maximal zulässigen  Bewegungsänderung befindet. Bei sehr starken Er  schütterungen und bei Überschreitung bestimmter  Abmessungen des aktiven Raumes und des dazu in  Beziehung stehenden zugehörigen Expansionsraumes  besteht die Gefahr, dass trotzdem Gasblasen unter die  Öloberfläche und vor sowie in die Eintrittsöffnung  des Verbindungsrohres und somit in den aktiven  Raum gelangen können.  



  Bei einer anderen bekannten Ausführung ist das  Durchtreten dieser Luftblasen bei starken Erschüt  terungen durch geeignete Ausbildung des die beiden  Räume verbindenden Rohres verhindert unter gleich  zeitiger Berücksichtigung der Vermeidung von Unter  drücken im aktiven Teil, die entstehen könnten, wenn  bei Abkühlung und somit speziell weit unter den  Nullpunkt sinkender Temperatur das     Dielektrikum     entsprechend dickflüssiger wird und die     Durchtritts-          geschwindigkeit    des Öles durch ein zu enges Rohr  so verlangsamt würde, dass im aktiven Teil ein gefähr  licher Unterdruck bzw. sogar Hohlräume entstehen  könnten.

   Die Erfüllung dieser Forderungen wird  wird durch geeignete Ausbildung von in dem Rohr  eingebrachten Blenden, Fallen sowie feinporigen Ab  schlüssen (Bündel aus feinen     Kapillaren    oder     Körpern.     mit feinen Poren, z. B. Keramik u. a. m.) derart er  reicht, dass die feinporigen Abschlüsse im Zusammen  wirken mit der Oberflächenspannung der Gasblasen  deren Abgleiten vor der Kanalöffnung ermöglichen  und gleichzeitig die Poren einen zu schnellen     Öldurch-          tritt    dämpfen, so dass sie das Mitreissen von Gasblasen  verhindern. Zusätzliche Fallen fangen bei stärksten      Schüttelbewegungen doch eventuell noch einge  drungene     Blasen    ab.

   Diese Blasen werden     mit    der  Zeit     vom        vorbeiströmenden   <B>öl</B> wieder gelöst.     Zu-          sätzlich    werden über dem Rohr befindliche     Abdek-          kungen    vorgesehen, die ein geradliniges Aufsteigen  von im Öl befindlichen Blasen direkt in das Rohr  verhindern.  



  Durch diese     Mittel    wird eine bis zu bestimmten  Grössen des aktiven Raumes und der benötigten       Dielektrikumsmenge    sichere und     lagenunabhängige     Funktion des Expansionsgefässes garantiert. Bei noch  grösseren aktiven Räumen und entsprechend grösseren  Ölvolumen kann es eintreten, dass die beschriebene  Rohrausbildung mit feinporigen Abschlüssen und ein  gebauten Fallen, soll sie sicher im ganzen     Tempera-          turbereich    von z.

   B.     -I-80   <B>...</B>     -40     C funktionieren,  bei dickflüssigem     Dielektrikum,    also bei Temperatu  ren in der     Nähe    des Stockpunktes des Öles, zu grosse  Reibung im Rohr aufweist und somit bei     eintretender     Temperaturänderung das Öl nicht genügend schnell  in den aktiven Raum nachfliessen kann und dadurch       gefährliche    Unterdrücke entstehen können.  



  Die Erfindung ermöglicht nun eine derartige Aus  bildung des Verbindungsstückes zwischen Expan  sionsgefäss und aktivem Raum, dass auch bei grossen  aktiven Räumen und damit bei entsprechend grossen  Ölmengen stets ein kontinuierlicher und zusammen  hängender     ölfluss    zwischen Expansionsraum und akti  vem Raum bei Temperaturänderungen     gewährleistet     ist und somit das Auftreten von     gefährlichen    Unter  drücken im     aktiven    Raum bei Temperaturwechseln  in der     Nähe    des Stockpunktes der     Dielektrikumsflüs-          sigkeit    vermieden wird und bei Temperaturen im  Gebiet des oberen Maximalwertes bei lageunabhän  gigem Transport und den dabei 

      auftretenden    Trans  porterschütterungen das Eindringen von Luftblasen  in den aktiven Raum sicher vermieden wird.  



  Aus den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel  eines solchen - als     Doppelventil        awgebildeten    -     Ver-          bindungsstückes    zwischen     Expansionsgef'ässraum    und  aktivem Raum ersichtlich.  



  In     Fig.    1 ist im prinzipiellen Aufbau ein Hoch  spannungsgerät mit flüssigem     Dielektrikum    darge  stellt, wobei 3 den aktiven Teil anzeigt, welcher vom  flüssigen und bei Wärme expandierendem     Dielektri-          kum    2 umgeben und von diesem     durchdrungen    ist.  1 gibt den mit einem Luftpolster versehenen und mit  dem     flüssigen        Dielektrikum    2 gefüllten Expansions  raum an, welcher     mittels        Ventileinrichtung    (Doppel  ventil) 4 in zeitweiser Verbindung mit den aktiven  Räumen 2 und 3 steht.

   Der Expansionsraum 1 ist  allseitig hermetisch gegen aussen verschlossen und  steht nur durch die Ventileinrichtung 4 mit dem       aktiven    Raum in Verbindung, wenn die Ventilteller 5  und 6     gemäss        Fig.    2 aus nachfolgend angegebenen  Gründen offen stehen.  



  Bei     !steigender        Temperatur        und    somit     sich    ausdeh  nendem     Dielektrikum    2 drückt     dieses    gegen die     Ven-          tilteller    5     und    6     n        Richtung    des     Pfeiles    10, wobei sich  bei     ausdehnender    Flüssigkeit 2 der     Ventilteller    6 öff-         net    und     ein    Durchströmen de expandierenden     Vol::

  a-          mens        in        denExpansnonsraum    1     erfolgt,        sobaldderDruck     auf die Ventilteller 5 und 6 grösser ist als die den Ven  tilteller 6     zurückhaltenden    Federkräfte der Federn B.  Bei fallender Temperatur und somit sich zusammen  ziehendem     Dielektrikum    2 öffnet sich der mit einer  relativ schwachen Feder 7 geschlossen gehaltene Ven  tilteller 5, und das im Expansionsraum 1 befindliche  flüssige     Dielektrikum    strömt in Pfeilrichtung 9 in den  aktiven Raum. Die Ventilteller 5 und 6 befinden sich  möglichst genau im geometrischen Mittelpunkt des  Expansionsraumes 1.

   Da das Flüssigkeitsniveau stets  höher als dieser Punkt liegt, bleiben die Teller 5 und 6  in jeder beliebigen Lage des Gerätes, d. h. also auch  in jeder beliebigen Lage des Expansionsraumes un  terhalb der Flüssigkeitsoberfläche, wodurch vermie  den wird, dass Luft bei eventuell gerade geöffneten  Ventiltellern in den aktiven Raum eindringen kann.  



  Bei konstanter Temperatur sind beide Ventilteller  geschlossen, und es ist somit in jeder beliebigen  Lage des Gerätes     ummöglich,    dass Luft in den aktiven  Raum eindringen kann. Auch bei starken Transport  erschütterungen ist es bei richtiger Dimensionierung  der Federn und infolge der kleinen zu bewegenden       Massen    des     gesamten        Ventils.        unmöglich,    dass     die     bewegte Flüssigkeitssäule des     Dielektrikums    ein noch  so geringes Öffnen der Ventile erreichen kann.  



  Bei sich     verändernder    Temperatur und somit  beim Volumenausgleich des     Dielektrikums    zwischen  aktivem Raum und Expansionsgefäss durch den einen  oder     anderen        Ventilteller,    auch bei     gleichzeitig    ungün  stigster Lage des     Expansionsraumes:    und     gleichzeitig     wirkenden Transporterschütterungen kann ebenfalls  keine Luft in den aktiven Teil gelangen, da die  Ventilteller sich, wie bereits ausgeführt, stets unter  halb des Flüssigkeitsniveaus befinden.

   Gleichzeitig  kann bei     lehr    grossen     Expansionsgefässen    die bei  Erschütterungen auftretende Blasenbildung     infolge     der durch die Wellenbewegung des flüssigen     Dielektri-          kums    erfassten Luft durch :entsprechende Unterteilung  des     Gefässes    in kommunizierende Kammern usw.,  wie früher beschrieben, unterdrückt werden.

   Zur  Reduzierung des Strömungswiderstandes kann der       Ventilteller    5 von     Fig.2        strömungstechnisch        günsti-          ger    ausgebildet werden,     wie        beispielsweise    in     dien          Fig.    3 und 4     ersichtlich        ist.     



  In     Fig.    3 ist das Ventil 11 als Kugel ausgebildet,  und in     Fig.    4 ist das Ventil 12 aus den gleichen Grün  den als Halbkugel mit aufgesetztem Kegel ausgeführt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Expansionsgefäss mit Doppelventil für elektrische Geräte mit flüssigem Dielektrikum, welches Gefäss mit dem elektrischen Gerät eine bauliche Einheit bil det und durch ein Rohr mit dem aktiven Raum der art verbunden ist, dass das im Expansionsraum be findliche Ende dieses Rohres sich in der geometri schen Mitte des Expansionsraumes befindet und zum Zweck der Lageunabhängigkeit bei beliebiger Trans- port- und Betriebsstellung sowie bei allen durch die Transportlage und Transportmittel bedingten Er- schütterungen durch <RTI

   ID="0003.0006"> Doppelventil dicht abgeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Dop pelventil, dessen grösserer Ventilteller bei Unter druck im aktiven Raum stets geschlossen ist und erst bei steigender Umgebungstemperatur und daraus re sultierendem Überdruck durch das expandierende Dielektrikum im aktiven Raum sich öffnet und so mit den Durchlass des, Dieiektrikums vom aktiven Raum in Richtung zum Expansionsgefäss frei gibt,

   noch eine weitere Ventilöffnung innerhalb des grösseren Ventiltellers aufweist, die bei Über drücken im aktiven Raum stets geschlossen bleibt und nur bei sinkender Aussentemperatur und so- mit entstehendem Unterdruck im aktiven Raune. öffnet und den Durchlass des Dielektrikums vom Expansionsraum in Richtung zum aktiven Raum gewährt und so angeordnet ist,

   dass beide Ventilteller unabhängig voneinander arbeiten können. UNTERANSPRÜCHE 1. Expansionsgefäss mit Doppelventil nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ven tilfeder des kleineren Ventils zur Erreichung guter Ventilzentrierung als Kegelfeder ausgebildet ist. 2. Expansionsgefäss mit Doppelventil nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ven- tilfeder des kleineren Ventils einstellbar ausgeführt ist. 3. Expansionsgefäss mit Doppelventil nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ven tilfeder des grösseren Ventils als Zug- oder Druckfeder und in jedem Falle einstellbar ausgebildet ist. 4.

   Expansionsgefäss mit Doppelventil nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Be tätigung des grösseren Ventils nur eine Zug- oder Druckfeder dient. 5. Expansionsgefäss mit Doppelventil nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das in nen liegende kleinere Ventil so gestaltet ist, dass es den Durchfluss vom aktiven Raum in das Expansions gefäss freigibt und das grössere Ventil die Durchfluss- richtung vom Expansionsgefässraum in den aktiven Raum gestattet und jedes Ventil die andere Durch flussrichtung blockiert. 6.

   Expansionsgefäss mit Doppelventil nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass beide Ventilteller so gestaltet sind, dass sie strömungstech nisch einen kleinen Widerstand bilden. 7. Expansionsgefäss mit Doppelventil nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder beide Ventile aus Metall oder aus einem elastischen ölbeständieen Kunststoff bestehen.