DE1220009C2

DE1220009C2 - Druckgasschalter mit geschlossenem gasumlauf

Info

Publication number: DE1220009C2
Application number: DE1964A0046451
Authority: DE
Priority date: 1964-06-10
Filing date: 1964-06-29
Publication date: 1973-12-06
Also published as: US3359390A; CH409061A; DE1220009B; FR1435699A

Description

isoliert entsprechend der etwa erforderlichen Wärmeabgabe bei maximal zu erwartender Umgebungstemperatur;

die Überdruckventile sind in den gemeinsamen Wänden zwischen den Schaltkammern und dem Niederdruckraum angeordnet;
das temperaturabhängige Relais steuert zusätzlich unmittelbar den Kompressor in Abhängigkeit von der Temperatur im Hochdruckbehälter; das druckabhängig ansprechende Relais steuert in an sich bekannter Weise den Kompressor in Abhängigkeit vom Druck im Hochdruckbehälter; ein weiteres Relais ist vorgesehen, um sofort nach einem Ausschaltbefehl den Kompressor so lange zu betätigen, bis das druckabhängige Relais dessen Steuerung übernimmt.
ie Erfindung wird an Hand eines Ausführungsjieles näher erläutert:

. der F i g. 1 bedeutet 1 einen einpoligen Druckhalter mit zwei Schaltstellen 1 a. Die Schalt- ;n befinden sich in den Schaltkammern 3. Die iltkammern stehen in Verbindung mit dem Hochkbehälter 4. Die Schaltkammern sind im Niederkbehälter untergebracht. Über die Rohrleitung st der Niederdruckbehälter mit der Niederdruckdes Kompressors 8 verbunden. Die Hochdruck- : des Kompressors ist über die Rohrleitung 8 a dem Hochdruckbehälter verbunden. In diesem slaufsystem saugt der Kompressor aus dem lerdruckbehälter entspanntes Druckgas an und t dieses wieder mit Überdruck dem Hochdruckilter zu. Der Hochdruckbehälter ist mittels einer meisolierschicht 5 vollständig wärmeisoliert. Der lerdruckbehälter ist durch eine nicht geschlossene meisolierschicht 24 teilweise wärmeisoliert. An Schaltkammern 3 sind Überdruckventile 7 ange- :ht, die ein Abströmen des Druckgases nach dem lerdruckbehälter ermöglichen, wenn der Gasjkunterschied in den beiden Behältern einen gegebenen Wert überschreitet.
lern Kompressor 8 ist über die Rohrleitungen 8 a 4 α das Heizelement 9 nachgeschaltet. Dieses eht aus der Rohrleitungsschlange 9 a, an welcher Heizwicklung 9 b aufgebracht ist. Das Heiztient 9 dient dazu, die Temperatur des Druck- :s nach Verlassen des Kompressors in bestimmter geschriebener Weise zu erhöhen. Gasdruckser ρ und Temperaturfühler t im Hochdruckälter 4 dienen dazu, den Druck und die Tempeir des Druckgases auf bestimmten Betriebswert halten. Bei eingeschalteter Heizwicklung erfolgt s Aufheizung des Druckgases vor Eintritt in den :hdruckbehälter.

is kann vorteilhaft sein, parallel zur Rohrleitungslange 9 a des Heizelementes eine Umgehungsung anzuordnen, welche das Absperrventil 10 aufst. Bei offenem Absperrventil 10 strömt der ßte Teil des Druckgases vom Kompressor in zester Zeit direkt in den Hochdruckbehälter unter igehung des Heizelementes. Bei geschlossenem sperrventil strömt sämtliches Druckgas vomKomssor durch das Heizelement. Das Betätigen des Sperrventils erfolgt mittels eines Schaltmagneten über das Relais P und über das Relais S. Für Steuerung des Kompressors und des Heizstromes das Heizelement sowie gegebenenfalls des Schaltgneten des Absperrventils sind Betätigungsrelais P, S vorgesehen. Relais T mit dem Temperaturfühler t arbeitet in Abhängigkeit von der Temperatur des Gases in dem Hochdruckbehälter, Relais P mit dem Druckmesser ρ in Abhängigkeit vom Druck des Gases in dem Hochdruckbehälter und Relais S beim Erteilen des Ausschaltbefehls an den Schalter.

Die Zusammenschaltung der Relais T, P und S mit dem Kompressor bzw. mit der Heizwicklung 9 b und des Heizelementes 9 geschieht in solcher Weise, daß sich folgende Zusammenarbeit ergibt: Wenn die Temperatur des Gases im Hochdruckbehälter zu niedrig ist, schaltet das Γ-Relais den Kompressor 8 und das Heizelement 9 ein. Das allenfalls vorhandene Absperrventil 10 ist dabei geschlossen.

Hierdurch wird angeheiztes Gas in den Hochdruckbehälter gepumpt, wodurch dort Druck und Temperatur ansteigen. Bei Überschreitung eines vorgegebenen Druckes im Hochdruckbehälter öffnen sich dann die Überdruckventile 1, und es stellt sich ein Gaskreislauf

Hochdruckbehälter—Überdruckventile—Niederdruckraum—Kompressor—Heizelement—
Hochdruckbehälter

ein. Dieser bleibt so lange aufrechterhalten, bis die erforderliche Temperatur des Gases im Hochdruckraum wieder erreicht ist. Infolge dieser direkt auf die Temperatur im Hochdruckraum reagierenden Steuerung wird die Solltemperatur im Hochdruckraum in kürzester Zeit wiederhergestellt.

Wenn durch interne Leckverluste eine Senkung des Gasdruckes im Hochdruckbehälter eintritt, spricht das P-Relais an. Dadurch wird der Kompressor in Betrieb gesetzt und das Umleitungsventil 10 geöffnet, worauf der Kompressor unter Umgehung des Heizelementes 9 den Hochdruckraum in kürzester Zeit auf den erforderlichen Solldruck bringt. Wenn ein Ausschaltbefehl an die Schaltstellen gegeben wird und so zum Löschen des Lichtbogens vom Hochdruckbehälter 4 bzw. den Schaltkammern 3 durch die Kontakte der Schaltstellen, welche düsenartig ausgebildet sind, Druckgas in den Niederdruckbehälter strömt, wird mit der Wiederaufladung des Hochdruckbehälters nicht gewartet, bis der Druck in diesem Behälter so weit gesunken ist, daß das F-Relais anspricht. Es wird durch den Ausschaltbefehl das 5-Relais direkt betätigt, welches unmittelbar den Kompressor einschaltet.

Wenn der Schaltbefehl zu Ende ist, ist inzwischen der Druck im Hochdruckbehälter so weit abgeklungen, daß das P-Relais angesprochen hat. Dieses Relais übernimmt die Steuerung des Kompressors und des Absperrventils, bis der Solldruck im Hochdruckbehälter wiederhergestellt ist.

Beim System nach F i g. 1 wird man bestrebt sein, die Gesamtheizleistung von Kompressor und Heizelement so gering wie möglich zu halten. Ein günstiger Kompromiß wird durch folgende Maßnahme erreicht:

Der Niederdruckbehälter 2 wird teilweise mit einem Wärmeschutz 24 isoliert, und zwar so weit, daß bei der höchsten vorkommenden Umgebungstemperatur die Verlustwärme der stromführenden Teile des Schalters gerade an die Umgebung abgegeben wird. Dadurch werden die vorschriftsmäßigen, festgelegten Höchsttemperaturen für diese Teile nicht überschritten. Die Heizleistung wird durch diese Maßnahme auf ein Minimum heruntergesetzt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung

wird gemäß Fig. 2 in Strömungsrichtung des Gases ein Kühler 22 und parallel dazu eine Umgehungsleitung mit einem Absperrventil 23 vorgesehen.

Die Betätigung des Absperrventils 23 erfolgt außer durch das Druckrelais und das Schaltrelais noch zusätzlich durch ein Relais T₁, das von der Temperatur des Gases im Nicderdruckbehälier abhängig ist. Ferner wird der Niederdruckbehälter mit einer nur teilweise vorhandenen Wärmeisolation 24 versehen. Mittels dieser Anordnung ist es je nach Bedarf möglich, das Gas im Hochdruckbehälter zu kühlen.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 ist folgende:

Erstens: Zu niedrige Temperatur des Gases
im Hochdruckbehälter

Das Temperatur-Relais Γ spricht an, Kompressor 8 wird in Gang gesetzt, das Überbrückungsventil 10 geschlossen und das Heizelement 9 eingeschaltet. Das Absperrventil 23 ist geöffnet. Der Kompressor saugt Gas aus dem Niederdruckbehälter 2 an und pumpt es unter Umgehung des Kühlers 22 durch das Heizelement 9 in den Hochdruckbehälter 4. Das erwärmte Gas heizt diesen Behälter und die Schaltkammern 3 auf und entweicht dann durch die Überdruckventile 7 in den Niederdruckbehälter, der gleichzeitig ebenfalls aufgewärmt wird. Von da fließt das Gas zurück zu dem Kompressor 8. Der Aufheizvorgang hält an, bis die gewünschte Temperatur im Hochdruckbehälter erreicht ist und das Relais T abfällt.

Zweitens: Zu hohe Temperatur im
Niederdruckbehälter

Das Temperatur-Relais T₁ spricht an, der Kompressor 8 wird in Gang gesetzt, und das Absperrventil 23 wird geschlossen. Der Kühler 22 wird wirksam, das Absperrventil 10 steht offen, und das Heizelement 9 wird umgangen.

Der Kompressor saugt zu heißes Gas aus dem Niederdruckbehälter 2 an und pumpt es durch den Kühler 22 in den Hochdruckbehälter 4 und die Schaltkammern 3. Nachdem das Gas den Kühler 22 verlassen hat, ist es auf annähernde Umgebungstemperatur abgekühlt und kühlt zugleich die stromführenden Teile des Schalters. Durch die Überdruckventile 7 gelangt es in den Niederdruckbehälter, wo es eine kühlende Wirkung ausübt, und fließt dann wieder zum Kompressor.

Dieser Kühlvorgang wird so lange aufrechterhalten, bis die Temperatur im Niederdruckbehälter wieder den gewünschten Wert erreicht hat unc Relais T₁ abfällt.

Die Wirkung des Systems bei internen D

Verlusten im Hochdruckraum bzw. Behältern, Ansprechen der Relais P und S ist gleich derjen wie bereits beim System in F i g. 1 beschrieben.

Es ist klar, daß die zusätzliche Kühlung der st

führenden Schalterteile mit dem beschriebenen umlauf nur stattfinden kann, solange das Gas.

ίο dem Hochdruckbehälter und damit den Sc kammern zugeführt wird, eine Temperatur aufv die höher ist als die zugelassene Temperatur Gases im Hochdruckbehälter, um Kondensatio vermeiden.

Unterhalb dieser Temperatur kann dasKühlsy also nicht benutzt werden, und die Wärme, die den stromführenden Teilen des Schalters en wird, wird am unisolierten Teil 24« des Ni< druckbehälters an die Umgebung übertragen.

In der Anordnung nach F i g. 2 wird der Nii druckbehälter so isoliert, daß bei einer Außentei ratnr, die etwas höher als die vorgegebene Mini temperatur des Druckgases im Hochdruckbeh ist, die stromführenden Teile ihre Verlustwärme den unisolierten Teil des Niederdruckbehälter,¹ die Umgebung abgeben können, ohne die vorschi mäßig festgelegte Höchsttemperatur für diese ^r. zu überschreiten. Weil die vorgegebene Min< temperatur des Hochdruckgases aber weit unter der höchsten Umgebungstemperatur liegt, kann bedeutend größerer Teil des Niederdruckbehä thermisch isoliert werden, als im Falle der An nung nach Fig. 1. Dementsprechend ist die ai wendende Heizleistung im System nach F i g. 2 deutend geringer.

Bei einer Außentemperatur, bei der der Sch; beheizt werden muß, wird die erzeugte Wärme stromführenden Teile durch die natürliche Küh abgeführt. Bei einer höheren Außentemperatur < je nach Strombelastung eine zusätzliche Küh dieser Teile erforderlich.

Im ganzen gesehen, wird durch die Isolation Niederdruckbehälters erreicht, daß bei tiefen 1 gebungstemperaturen die Heizleistung und die L zeit des Kompressors stark herabgesetzt wird. hoher Umgebungstemperatur muß der Kompre eine gewisse Zeit laufen, um eine zusätzliche KühJ der stromführenden Teile zu erzielen. Je nach den klimatischen Bedingungen wird durch eine passende Wahl des Verhältnisses wärmeisolierten Fläche zur unisolierten Fläche Niederdruckbehälters ein Minimum an Jahresleisi des Kompressors erzielen lassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1.· Druckgasschalter mit geschlossenem Gasumlauf, mit einem Niederdruckbehälter, mit einem Hochdruckbehälter, mit innerhalb des Niederdruckbehälters liegenden Schaltkammern, mit einem Kompressor, der entspanntes Druckgas aus dem Niederdruckbehälter ansaugt und es mit Überdruck aus dem Hochdruckbehälter zuführt, mit einem dem Kompressor nachgeschalteten Heizelement, mit Überdruckventilen zwischen Hoch- und Niederdruckteil, mit einer Wärmeisolierung im Speicherbereich des Hochdruckteils, mit einem druckabhängig ansprechenden Relais zur Betätigung des Kompressors und mit einem temperaturabhängig ansprechenden Relais zur Betätigung der Heizung, gekennzeichnet durch die gemeinsame Anwendung folgender Merkmale:

a) Der Niederdruckbehälter bildet in an sich bekannter Weise eine Baueinheit mit dem Hochdruckbehälter;

b) der Niederdruckbehälter ist teilweise wärmeisoliert entsprechend der etwa erforderlichen Wärmeabgabe bei maximal zu erwartender Umgebungstemperatur;

c) die Überdruckventile (7) sind in den gemeinsamen Wänden zwischen den Schaltkammern (3) und dem Niederdruckraum (2) angeordnet;

d) das temperaturabhängige Relais (T) steuert zusätzlich unmittelbar den Kompressor (8) in Abhängigkeit von der Temperatur im Hochdruckbehälter (4);

c) das druckabhängig ansprechende Relais (P) steuert in an sich bekannter Weise den Kompressor (8) in Abhängigkeit vom Druck im Hochdruckbehälter (4);

f) ein weiteres Relais (S) ist vorgesehen, um sofort nach einem Ausschaltbefehl den Kompressor so lange zu betätigen, bis das druckabhängige Relais (P) dessen Steuerung übernimmt.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Umgehungsleitung zum Heizelement (9) ein durch einen Schaltmagnet (10 a) betätigbares Absperrventil (10) angeordnet ist, das beim Einschalten des Kompressors 'durch das druckabhängige Relais (P) oder durch das durch einen Ausschaltbefehl betätigbare Relais (S) öffnet.

3. Abwandlung des Druckgasschalters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Niederdruckkessel weniger unisolierte Flächen (24a) vorgesehen sind und daß dafür dem Kompressor (8) in Strömungsrichtung des Druckgases ein Kühler (22) nachgeschaltet ist und daß ein durch einen Schaltmagneten (23 a) betätigbares Absperrventil (23) in einer Umgehungsleitung parallel zum Kühler (22) vorhanden ist, das beim Einschalten des Kompressors durch ein temperaturabhängiges Relais (Tl) infolge Übertemperatur im Niederdruckbehälter (2) schließt.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckschalter mit geschlossenem Gasumlauf, mit ein Niederdruckbehälter, mit einem Hochdruckbehäl mit innerhalb des Niederdruckbehälters liegem Schaltkammern, mit einem Kompressor, der e spanntes Druckgas aus dem Niederdruckbehälter saugt und es mit Überdruck dem Hockdruckbehäl zuführt, mit einem dem Kompressor nachgeschalte Heizelement, mit Überdruckventilen zwischen Ho

ίο und Niederdruckteil, mit einer Wärmeisolierung Speicherbereich des Hochdruckteils, mit einem dru abhängig ansprechenden Relais zur Betätigung Kompressors und mit einem temperaturabhängig ; sprechenden Relais zur Betätigung der Heizung.

Bei einem bekannten Schalter dieser Art (deuts« Auslegeschrift 1 104021) wird der Kompressor weils dann eingeschaltet, wenn sich das Verhält des Druckes im Niederdrucksystem zum Druck 1 Hochdrucksystems gegenüber einem gcwiinsch Wert vergrößert, welches Verhältnis mittels ei Differenzdruckschalters überwacht wird, des; Druckmeßglieder jeweils an der Hoch- bzw. Nied druckseite angeschlossen sind, wobei sich zwiscl den beiden Anschlußstellen eine Überdruckven anordnung befindet. Ferner ist eine Heizung 1 Hochdruckbehälters vorgesehen, die die Gastem ratur auf einen bestimmten Mindestwert hält, tr tiefer Umgebungstemperatur. Bei diesem bekann Schalter sind Heizbedarf und Wiederherstellungsi des für ein ordnungsgemäßes Arbeiten des Schalt erwünschten Zustandes seines Gaskreises noch ν hältnismäßig groß.

Ferner ist ein beheizbarer Druckgasschalter 1 einem von einem Kompressor gespeisten Hochdru< behälter bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 154 17 bei welchem bei Unterschreiten einer Mindesttemi ratur des Druckgases im Hochdruckbehälter 1 Druckgas teilweise aus dem Hochdruckbehälter ; gelassen und durch erwärmtes Druckgas ersetzt wi das durch Ingangsetzung des Kompressors erze wird. Hierzu besitzt der Schalter ein temperat abhängiges Ventil im Hochdruckbehälter, weld beim öffnen über einen Druckschalter die Ingai setzung des Kompressors bewirkt. Bei dieser Ano nung sind der Energiebedarf und der Zeitverzug ; Herstellung des erwünschten Gaskreiszustandes ebi falls noch relativ groß.

Schließlich ist es bei Druckgasschaltern bekan Hoch- und Niederdruckbehälter als eine Baueinr auszuführen. So zeigt z. B. die deutsche Patentsch 1 159 539 einen Druckgasschalter, bei welchem Schaltstellen in einem inneren Kessel angcord sind, wobei dieser Kessel unter Niederdruck st< und elektrisch isoliert innerhalb eines ihn völlig u schließenden Hochdruckvorratsgasbehälters angeo net ist.

Die Erfindung strebt an, bei einem Schalter ( eingangs erwähnten Art mit möglichst kleinem En giebedarf und Zeitverzug die erforderliche Betrie temperatur und den erforderlichen Druck im Hoi druckgasbehälter und in den Schaltkammern zu halten.

Die Erfindung besteht in der gemeinsamen / wendung folgender Maßnahmen:

a) Der Niederdruckbehälter bildet in an sich kannter Weise eine Baueinheit mit dem Ho druckbehälter;
b) der Niederdruckbehälter ist teilweise wärr