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Vorrichtung zur Erhaltung und Regenerierung des Öles in mit einem
Ausdehnungsgefäss versehenen elektrischen Apparaten
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herrschenden Druckes ist keine Bildung von die Durchschlagsfestigkeit des Öles herabsetzenden Bläschen zu befürchten und schliesslich kann sich bei einem Bruch des Hauptgefässes oder einer dieses mit den norma- len Zubehörteilen verbindenden Leitung das Öl des Ausdehnungsgefässes nicht aussen verbreiten.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Erhaltung und Regenerierung des Öles von elektrischen Apparaten mit einem Ausdehnungsgefäss, welches mit der Aussenluft über eine gegebenenfalls einen Trockner ent- haltende Leitung in Verbindung steht, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ausdehnungsgefäss und
Apparategefäss eine auf Schwankungen des Ölvolumens ansprechende Vorrichtung und eine Pumpe angeord- net sind, wobei die auf Schwankungen des Ölvolumens ansprechende Vorrichtung ein Rückflussventil be- tätigt, welches bei Vergrösserung des Ölvolumens geöffnet wird und wobei die Zufluss- bzw. Pumpleitung vom Ausdehnungsgefäss nach dem Apparategefäss durch Rückschlagventile abgesperrt ist.
Der auf die Schwankungen. des Ölvolumens in dem Gefäss des elektrischen Apparates ansprechende Teil ist vorzugsweise ein Kolben, welcher in einem unmittelbar an das Apparategefäss angeschlossenen Zylin- der verschieblich ist und einen Teil zur Steuerung der Pumpe sowie einen Teil zur Steuerung des Rückfluss- ventils aufweist.
Der obere Abschnitt des Ausdehnungsgefässes kann mit dem Aussenraum nur durch ein Ventil, welches nur den Austritt der Gase oder der über dem Ölniveau befindlichen Luft gestattet, und durch einen Luft- trockner in Verbindung treten, dessen durch die Bewegungen des Kolbens gesteuerte Öffnung im norma- len Betrieb geschlossen bleibt.
Beim Ansteigen des Ölspiegels in dem Ausdehnungsgefäss wird ein gewisses Gasvolumen nach aussen durch das hiefür vorgesehene Ventil ausgetrieben, und bei der Zusammenziehung bildet sich ein relatives Vakuum an der Öloberfläche aus ; Es kann zweckmässig sein, dieses Vakuum mittels einer besonderen Va- kuumpumpe zu vergrössern.
Gemäss einer andem Ausführung der Erfindung wird der Teil zur Steuerung des Rückflussventils durch den Kolben des auf die Schwankungen des Ölvolumens ansprechenden Teiles gebildet, wobei die zylindri- sche Oberfläche des Kolbens unmittelbar den Verschlussteil des Rückflussventils bildet.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert, deren Fig. 1-3 zwei Ausführungsformen der Erfindung darstellen, wobei Fig. 2 die Abänderung einer Einzelheit zeigt.
In Fig. l ist die Vorrichtung zur Erhaltung und Regenerierung des Öles mit dem Gefäss eines elektri- schen Apparates (z. B. eines Transformators) mittels einer Anschlussleitung 6 verbunden und enthält ein
Ausdehnungsgefäss 1, eine Pumpe 2, ein Rückfluss ventil 4 und eine auf die Schwankungen des in dem ge- schlossenen Transformatorgefäss enthaltenen Ölvolumens ansprechende Vorrichtung. Die auf die Schwan- kungen des Ölvolumens ansprechende Vorrichtung wird durch einen Zylinder 3, in welchen die Leitung 6 mündet, und durch einen Kolben 13 gebildet.
Der Kolben 13 besitzt einen Teil, im vorliegenden Fall einen mit einem Nocken 15'versehenen
Fortsatz 15, zur Ein- und Ausschaltung der Pumpe 2 entsprechend den Schwankungen des Ölvolumens in dem geschlossenen Transformatorgefäss sowie einen ändern Teil, im vorliegenden Fall eine Schulter 20, zur Steuerung der Öffnung des Druckventils 4 mittels eines Stabes 9 bei einer Zunahme des Ölvolumens.
Die über den von dem Nocken 15'gesteuerten Schalter 5 betätigte Pumpe 2 soll die Überführung des Öles aus dem Ausdehnungsgefäss in das Gefäss des elektrischen Apparates bewirken. Die Leitung der Pumpe 2 liegt im Nebenschluss zu einer direkten Leitung 18. Diese beiden Leitungen enthalten ein sich in Richtung auf das Transformatorgefäss öffnendes Ventil 8 bzw. 7.
Wenn sich das Öl des Transformatorgefässes ausdehnt, kommt es durch die Rohrleitung 6 an und findet keinen Auslass, da die Ventile 7 und 8 auf ihren Sitz gedrückt werden. Das Öl tritt dann durch die Stützplatte einer Feder 14 und drückt den Kolben 13 vollständig nach unten. Bei dieser Bewegung wird die mit dem Ventil 4 fest verbundene Stange 9 mitgenommen, so dass sich das Ventil öffnet und den Eintritt des Öles in das Ausdehnungsgefäss durch die Leitung 10 ermöglicht. Diese Öffnung des Ventils erfolgt entgegen dem durch die Feder 14 ausgeübten Druck sowie entgegen derMitnahmewirkung des zu dem Ausdehnunggefäss strömenden Öles. Bei dieser Stellung der Stange 9 und des Kolbens 13 ist der Schalter 5 offen, und die Pumpe 2 ist abgestellt.
Die Ankunft des Öles in dem Ausdehnungsgefäss erhöht den Luftdruck in diesem. Da in dem Ausdehnungsgefäss eine gewisse Leere besteht, kann der Luftdruck nach der Ankunft einer gewissen von dem
Transformator kommenden Ölmenge entweder unter dem Atmosphärendruck bleiben, wobei dann nichts erfolgt, oder grösser als dieser werden. In diesem Fall gleicht sich der Drucküberschuss durch einen Luftaustritt über ein Rohr 11 und ein Ventil 25 aus, wenn keine Vakuumpumpe vorgesehen ist.
Wenn sich das Öl des Transfbrmatorgefässes zusammenzieht, hebt der Ölabzug durch die Leitung 6 den
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Druck auf, welcher den Kolben 13 in seiner tiefsten Lage hielt, und die Feder 14 bringt den Kolben in die dargestellte Stellung zurück, wodurch das Ventil 4 geschlossen wird. Bei weiterer Aufwärtsbewegung des
Kolbens 13 wird der untere Ansatz 15 mitgenommen und schliesst mittels des Nockens 15'den Schalter 5, welcher die Pumpe 2 in Betrieb setzt. Das Öl wird dem Ausdehnungsgefäss durch die Leitung 16 entnom- mesa, strömt durch die Pumpe 2 und das Ventil 8 und tritt durch die Leitung 6 in das Gefäss des elektri- schen Apparates.
Da die Förderleistung der Pumpe 2 grösser als der grösste mögliche Abzug durch das Ge- fäss des elektrischen Apparates durch die Leitung 6 ist, nimmt der Kolben 13 wieder seine unterste Stellung ein. Der Schalter 5 öffnet sich, und die Pumpe 2 bleibt stehen, bis infolge der Abnahme des Ölvolumens der Kolben 13 wieder aufwärtsgeht und sie von neuem einschaltet.
Das Verhältnis zwischen der Förderleistung der Pumpe und dem grössten Ölabzug zu dem Transforma- torgefäss, welcher bei kaltem Wetter und vollständiger Abschaltung der Last auftritt, ist so berechnet, dass die Arbeitsspiele in einer genügend langsamen Folge aufeinanderfolgen.
Der Ölabzug aus dem Ausdehnungsgefäss erzeugt in der über dem Ölspiegel liegenden Luftkammer des Ausdehnungsgefässes ein relatives Vakuum, welches für die Entgasung des durch die Leitung 10 zugeführten I Öles günstig ist. Im normalen Betrieb besteht selbst bei Fehlen einer besonderen Vakuumpumpe in dem
Ausdehnungsgefäss theoretisch stets ein Unterdruck, welcher von der Differenz zwischen dem grössten öl- volumen, welches es enthalten hat, und dem in dem betreffenden Zeitpunkt vorhandenen Volumen ab- hängt.
Wenn sich das Öl des Transformatorgefässes zusammenzieht, aber die Pumpe 2 ausser Betrieb ist, z. B. infolge einer Störung der Stromzufuhr, des Motors oder der Pumpe, bewirkt der Ölabzug durch die Leitung
6 die allmähliche Aufwärtsbewegung des Kolbens 13. Dieser legt zu einem gegebenen Zeitpunkt die Öff- nung 23 frei, wodurch das Vakuum in dem Ausdehnungsgefäss aufgehoben wird, so dass die Aussenluft in dieses durch die Öffnung 23, den Trockner 12 und das Rohr 11 eintreten kann. Der Hub des Kolbens 13 zwischen seiner normalen Stellung und der Stellung, in welcher er die Öffnung 23 freilegt, bestimmt ein
Reservevolumen an Öl, welches die Aufhebung des Vakuums in dem Ausdehnungsgefäss bei einer Störung der Ölpumpe verzögert.
Da auf beiden Seiten der Ventile 7 und 8 der gleiche Druck herrscht, können sich diese öffnen und Öl von dem Ausdehnungsgefäss zu dem Transformatorgefäss strömen lassen. Das Ausdeh- nungsgefäss arbeitet dann wie ein gewöhnliches mit einem Lufttrockner versehenes Ausdehnungsgefäss, und die Ölströmung erfolgt zu dem Transformatorgefäss über die Leitung 16, das Ventil 7 und die Leitung 6 so- wie auch über die Lecks der Pumpe 2 und das Ventil 8. Diese Ölzufuhr führt den Kolben 13 in die in der
Figur dargestellte Stellung zurück und das Arbeitsspiel beginnt von neuem. Das Verhältnis zwischen dem
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dauert hat.
Es ist zu bemerken, dass der Lufttrockner mit der Aussenluft nur bei einer Störung der Ölpumpe in Verbindung gesetzt wird, so dass seine Trockeneigenschaften aufrecht erhalten bleiben.
Da in dem Ausdehnungsgefäss fast ständig ein Unterdruck besteht, und da, falls dies nicht der Fall ist, der geringe Ölausfluss über 16-7-18-17-6 und 16-2-8-18 diesen Unterdruck erzeugt, fliesst das Öl aus dem Ausdehnungsgefäss bei der Öffnung des Transformatorgefässes, beim Bruch einer Klemme oder bei einem ähnlichen Unfall nicht aus, da dann die Ventile 7 und 8 auf ihren Sitz gedrückt werden. Die durch die Öffnung des Transformatorgefasses einströmende Luft ersetzt das Öl in dem oberen Teil 17 des Zylinders 3 und dem Teil 18 der zu dem Ausdehnungsgefäss gehenden Leitung. Auf den Kolben 13 wirkt dann weder ein Druck noch ein Unterdruck, sondern nur die Kraft, welche von dem Gewicht des in dem Zylinder 3 bis zu dem unteren Niveau der Leitung 6 enthaltenen Öles herrührt.
Er bleibt daher in der in der Figur dargestellten Stellung, da dieses Ölgewicht nicht ausreicht, um die Kraft der Feder 14 zu überwinden. Das Ventil 4 bleibt daher geschlossen, und das öl des Ausdehnungsgefässes kann nicht in das Transformatorgefäss fliessen.
Bei Benutzung einer Vakuumpumpe kann der Druck in dem Ausdehnungsgefäss stets unter einem bestimmten Wert gehalten werden, wodurch die Entgasung und die Entwässerung in dem Ausdehnungsgefäss erheblich verbessert wird.
Eine derartige Vakuumpumpe 24 wird vorzugsweise durch die Stange 15 mittels eines Nockens 15"gesteuert, welcher einen Schalter 21 schliesst, wenn sich das Rückflussventil 4 öffnet. Um zu vermeiden, dass die Vakuumpumpe im Betrieb bleibt, wenn der Druck in dem Ausdehnungsgefässgenügendniedrigist, kann mit dem Schalter 21 ein durch einen Druckmesser gesteuerter Schalter 22 in Reihe geschaltet werden.
Um den Einfluss einer mangelhaften Dichtigkeit des Kolbens 13 zu vermeiden, kann ein Kolben be-
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nutzt werden, welcher durch eine verformbare elastische Membran 19 bekannter Art gebildet wird, wie in
Fig. 2 dargestellt.
Der Verschluss der Öffnung 23 des Trockners 12 kann dann durch die Anlage der verformbaren Mem- bran an der Öffnung 23 erzielt werden. Da diese Anordnung ebenfalls ein Ventil bildet, kann das Ventil
25 fortfallen. Die aus dem Ausdehnungsgefäss durch die Ausdehnung des Öles ausgetriebene Luft muss dann zunächst durch den Trockner strömen, bevor sie nach aussen gelangt, was keinen grossen Nachteil dar- stellt.
Bei dem Beispiel der Fig. 3 ist die Vorrichtung zur Erhaltung und Regenerierung mit dem Gefäss eines
Transformators mittels einer Verbindungsleitung 6 verbunden und enthält ein Ausdehnungsgefäss 1, eine
Pumpe 2, eine auf die Schwankungen des in dem geschlossenen Transformatorgefäss enthaltenen Ölvolu- mens ansprechende Vorrichtung und ein Druckventil, welches durch eine Öffnung 30 der Leitung 10 und einen Verschlusskolben 31 gebildet wird.
Die auf die Schwankungen des Olvolumens ansprechende Vorrichtung besteht aus einem Zylinder 3, in welchen die Leitung 6 mündet, und aus dem bereits erwähnten Kolben 31.
Der Kolben 31 besitzt einen Teil, im vorliegenden Fall einen mit einem Nocken 15'versehenen An- satz 15, zur Steuerung der Ein- und Ausschaltung der Pumpe 2 entsprechend den durch die Stellung des
Kolbens 31 gemessenen Schwankungen des Ölvolumens in dem geschlossenen Transformatorgefäss.'
Der Teil zur Steuerung des Rückflussventils wird durch den Kolben 31 selbst gebildet, da die zylin- drische Fläche desselben ein Verschlussglied für die Öffnung 30 bildet. Die durch den Schalter 5 gesteuerte
Pumpe 2 sowie die Teile 7,8 und 16 üben hier die gleichen bereits unter Bezugnahme auf Fig. l beschrie- benen Funktionen aus.
Wenn sich das Öl des Transformatorgefässes ausdehnt, strömt es durch die Rohrleitung 6 zu und drückt den Kolben 31 nach oben, bis er die Öffnung 30 freilegt, was die Strömung des Öles durch die Leitung 10 entgegen dem von dem Gewicht des Kolbens 31 und seines Ansatzes 15 ausgeübten Druck ermöglicht.
In der oberen Stellung des Kolbens 31 ist der Schalter 5 offen, und die Pumpe 2 ist abgestellt.
Wenn sich das Öl des Transformatorgefässes zusammenzieht, geht der Kolben 31 infolge seines Gewichtes und des seines Ansatzes 15 abwärts und verschliesst die Öffnung 30. Der Nocken 15'schliesst den Schalter 5 und setzt die Pumpe 2 in Betrieb. Da die Förderleistung der Pumpe 2 grösser als der grösstmög- liche Abzug durch das Transformatorgefäss ist, nimmt der Kolben 31 wieder seine obere Stellung ein und unterbricht die Speisung der Pumpe, bis der Kolben 31 infolge der Ölabnahme wieder abwärts geht und die Pumpe einschaltet.
Bei einem Ausfall der die Pumpe 2 und die Vakuumpumpe 24 speisenden Hilfsspannung schaltet der Kolben 31 die Pumpe 2 nicht mehr ein. Infolgedessen geht er so weit abwärts, bis die Öffnung 30 mit dem Raum 32 in Verbindung kommt, welcher mit der Aussenluft über einen Trockner 36 verbunden ist. Kurz vor der Herstellung der Verbindung zwischen dem Ausdehnungsgefäss 1 und der Aussenluft wird der Kontakt 21 unterbrochen, so dass das Arbeiten der Vakuumpumpe 24 bei einer Rückkehr der Spannung in diesem Augenblick verhindert wird.
Die Zeit, welche der Kolben 31 braucht, um bis in seine unterste Stellung abwärtszugehen, reicht aus, um den Atmosphärendruck vollständig in dem Ausdehnungsgefäss herzustellen, so dass dieses dann wie ein gewöhnliches mit einem Trockner versehenes Ausdehnungsgefäss arbeitet.
Der indem Transformator herrschende Druck ist offenbar stets gleich dem über dem Kolben herrschenden Atmosphärendruck zuzüglich des Gewichtes des Kolbens und der in der Rohrleitung 6 und in dem Raum 17 in dem Zylinder 3 enthaltenen Ölsäule.
Zur Verhinderung des Eintrittes von Aussenluft in den leeren Raum des Ausdehnungsgefässes durch Undichtigkeiten des Kolbens steht eine oben an dem Kolben 31 angebrachte Nut 34 durch eine dünne Leitung 33 mit dem unter dem Kolben befindlichen Ölin Verbindung. Diese Nut 34 befindet sich daher stets unter Öl, und bei einer fehlerhaften Dichtigkeit des Kolbens ist es dieses Öl, welches von dem Ausdehnungsgefäss angesaugt wird, und nicht die Aussenluft.
Das in dieser Nut 34 befindliche Öl steht mit der Aussenluft in dem schmalen zwischen dem Kolben und dem Zylinder liegenden Raum in Berührung. Diese Berührungsfläche ist so klein, dass sie unmöglich das Öl merklich verunreinigen kann. Trotzdem kann gemäss einer Abwandlung der Raum 32 über dem Kolben mit einem Behälter 38 in Verbindung gesetzt werden, welcher unten mit einem zweiten Behälter 39 in Verbindung steht, dessen oberer Teil durch eine Leitung 15 und einen Trockner 12 mit der Aussenluft in Verbindung steht.
Ein gewisses in den Behältern 38 und 39 enthaltenes Ölvolumen trennt die über dem Kolben 31 befindliche Luft vollständig von der Aussenluft.
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Gemäss einer Abwandlung kann diese Luft durch ein indifferentes Gas ersetzt werden.
Die Abmessungen der Behälter 38 und 39 sowie die in ihnen enthaltene Ölmenge sind so bemessen, dass, wenn der Atmosphärendruck in dem Ausdehnungsgefäss hergestellt wird, die durch 12 getrocknete
Aussenluft aus dem Behälter 39 in den Behälter 38 durch das Öl perlt, ohne Öl in die Leitung 37 mitzui reissen.
Schliesslich sind das Gewicht des Kolbens 31 und das Spiel zwischen dem Zylinder und dem Kolben so bestimmt, dass sich die von dem Öl zwischen dem Kolben und dem Zylinder erreichte Spiegelhöhe ober- halb der Nut 34 einstellt, ohne jedoch über den oberen Teil des Kolbens hinauszugehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Erhaltung und Regenerierung des Öles von elektrischen Apparaten mit einem Aus- I dehnungsgefäss, welches mit der Aussenluft über eine gegebenenfalls einen Trockner enthaltende Leitung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ausdehnungsgefäss und Apparategefäss eine auf Schwankungen des Ölvolumens ansprechende Vorrichtung und eine Pumpe (2) angeordnet sind, wobei die auf Schwankungen des Ölvolumens ansprechende Vorrichtung ein Rückflussventil (4, 30) betätigt, wel- ches bei Vergrösserung des Ölvolumens geöffnet wird und wobei die Zufluss- bzw. Pumpleitung vom Aus- ! dehnungsgefäss nach dem Apparategefäss durch Rückschlagventile (7, 8) abgesperrt ist.