Verfahren und Einrichtung zum Schutze von elektrischen Apparaten und Maschinen wie Transformatoren, Drosselspulen, Schaltern, Motoren, Generatoren usw. Es ist bekannt, dass sich in elektrischen Apparaten und Maschinen wie Transforma toren, Drosselspulen, Schaltern, Motoren, Ge neratoren mit festen oder flüssigen Isolier mitteln bei nicht normalen Betriebszuständen Dämpfe und gasartige Zersetzungsprodukte der festen und flüssigen Isoliermittel bilden und dass diese gemäss dem Patent Nr. 101708 und den Zusatzpatenten Nr.
114429, 114620, 114621, 114622 und 114623 dazu benutzt werden können, ein optisches oder akustisches Signal auszulösen oder den zu schützenden elektrischen Apparat bezw. Maschine abzu schalten oder .eine andere geeignete Funktion oder mehrere Funktionen gleichzeitig auszu üben.
Die Betätigung eines Signals, der Ab- scha.ltvorrichtung oder dergleichen durch die Dämpfe und Zersetzungsgase lässt sich, wie die Einrichtungen nach den obengenannten Patenten zeigen, auf verschiedenem Wege erreichen, Gemäss dem Verfahren nach der vorlie genden Erfindung diffundieren die sich bil denden Dämpfe und Zersetzungsgase der festen und flüssigen Isoliermittel in eine wenigstens zum Teil von porösen Wandungen umschlossene Zelle in der Weise, dass in die ser Zelle hierdurch eine Druckänderung (Über- oder Unterdruck) erzeugt wird, die dazu benutzt wird, die zum Schutz des elek trischen Apparates gewünschte Funktion, bei spielsweise eine Alarmierung, Abschaltung, Fortnahme oder Erregung eines Generators.
ein Öffnen der Hähne von Batterien, die Dämpfe, ein neutrales Gas oder dergleichen, zur Löschung eines ausbrechenden Brandes freigeben, auszuüben.
Bei der Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist eine wenigstens zum Teil von porösen Wandungen umschlossene Zelle mit Bezug auf den zu schützenden elektrischen Apparat oder die zu schützende elektrische Maschine so angeord- net, dass die sich bildenden Dämpfe und Zer setzungsgase in die Zelle diffundieren, und es sind Mittel vorgesehen, welche bestimmt sind, durch die hierbei entstehende Druck änderung eine zum Schutz des elektrischen Apparates oder der elektrischen Maschine ge wünschte Funktion auszuüben.
Auf der Zeichnung sind sieben Ausfüh rungsbeispiele dieser Einrichtung 'schema tisch veranschaulicht.
In Fig. 1 ist ein zum Teil mit<B>01</B> oder einem andern Isoliermittel gefüllter Behälter a eines Transformators, Schalters oder der gleichen im Längsschnitt dargestellt. Im Deckel des Behälters ist eine Zelle b aus Tön eingebaut. Das Innere dieser Zelle steht mit einem U-förmig gebogenen Rohr, das durch Quecksilber abgeschlossen und mit einem Kontakt c und zwei Gegenkontakten <I>dl,</I> d2 ausgerüstet ist, in Verbindung.
Solange die Zusammensetzung und Tem peratur des in der Tonzelle vorhandenen Gas gemisches mit dem in dem Raum oberhalb des Isoliermittels befindlichen Gasgemisch übereinstimmt, ist Druckausgleich vorhan den. Das Queeksilber steht dann in beiden Schenkeln gleich hoch, und der Kontakt ist unterbrochen.
Bilden sich aber Zersetzungs gase, zum Beispiel Wasserstoff, Methan, 9.thylen, Azethylen usw., so diffundieren diese Gase, sobald sie die Wandungen der Zelle berühren, und rufen in dieser eine Druckerhöhung oder Druckverminderung hervor, die den Stand des Quecksilberspiegels verändert und hierdurch eine Überbrückung des Kontakes c und des Gegenkontaktes d', bezw. d2 bewirkt. Der hierdurch entstehende Stromschluss kann dann dazu benutzt werden, die Abschaltung des elektrischen Apparates vorzunehmen oder ein akustisches oder op tisches Signal zu betätigen oder eine andere geeignete Funktion auszuüben.
Die Zelle könnte auch, anstatt im Deckel des Behälters angeordnet zu sein, an irgend einer andern Stelle des Behälters oder auch ausserhalb, zum Beispiel in der Nähe des elektrischen Apparates angeordnet werden. An Stelle der dargestellten Form kann die Zelle jede beliebige andere geeignete .Form besitzen.
An Stelle des Quecksilberkontaktes kann selbstverständlich auch eine andere elektri sche Kontakteinrichtung, zum Beispiel ein Membrankontakt oder dergleichen Verwen dung finden. Ebenso kann an Stelle einer elektrischen Kontakteinrichtung eine mecha nische Vorrichtung, zum Beispiel eine Klinke gewählt werden.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausfüh rungsfirm ist eine poröse Platte e aus Gips, Ton oder dergleichen im Deckel eines Aus gleichgefässes eines Transformators einge baut, so dass über der Platte e der Raum bezw. die Zelle f gebildet ist. Als Kontakt einrichtung wirkt hier eine federnde Metall membrane g.
In Fig.3 bedeutet da einen elektrischen Apparat oder eine elektrische Maschine, zum Beispiel einen Motor oder Genera tor, der sich in einem Gehäuse i. be findet und durch einen Gasstrom gekühlt wird.
Oberhalb der elektrischen Maschine oder des Apparates da ist eine Kapsel b' an geordnet, welche durch eine als Kontakt aus gebildete Membrane g' in zwei Teile zerlegt ist, und deren untere Wand el porös ist, so dass der zwischen dieser und der Membran g'' befindliche untere Kapselteil die Zellc darstellt, in welche-die Gase dureh die po röse Wand e' eintreten können. Entsteht ein Überdruck in der Zelle, so wird die Membrane g', die die obere Wand der Zelle darstellt, an den obern Gegenkontakt ge drückt, wogegen sie bei Unterdruck in der Zelle den untern Gegenkontakt berührt.
Fig. 4 zeigt den Einbau einer Diffusions zelle bei einem Generator mit Kreislaufküh lung. k stellt den Generator,<I>l</I> das Kühl aggregat und m die Verbindungsrohre zwi schen diesen beiden dar. Parallel zu der durch die beiden Rohre na gebildeten Lei tung ist ein weiteres Rohr n geschaltet, in das die Diffusionszelle b eingebaut ist. Durch das Rohr n fliesst dauernd ein Teil des Kühlstromes, dessen Geschwindigkeit mit Hilfe einer Drosselklappe o eingestellt wer- den kann. Beim Auftreten von Gasen und Dämpfen wird die Zelle b in der oben be schriebenen Weise ansprechen.
Der Strom schluss kann dann dazu benutzt werden, zu alarmieren, den Generator abzuschalten, die Erregung fortzunehmen, oder eine andere ge eignete Funktion auszuüben.
An Stelle, die Zelle b in das Rohr n, ein zubauen, kann auch eine Zelle b1 in ein Rohr p eingesetzt werden.
Bei einem Elektromotor oder Generator kann man die Zelle zwecl:inässigerweise ' so anordnen, dass die im Stator oder Rotor durch Erhitzung der Wicklungen, zum Bei spiel infolge Überlastung entstehenden und durch den Rotor zentrifugal fortgeschleuder ten Gase auf die Zelle treffen. So kann man gemäss Fig. 5 die Zelle so einbauen, dass die von dem Rotor fortgeschleuderte Luft zum Teil gegen die Haube q geschleudert wird und auf die in dieser angeordnete Zelle b auftrifft. Diese spricht an, sobald die Luft mit Zersetzungsgasen verunreinige ist.
Gegebenenfalls kann man auch die Gase mit Hilfe einer an geeigneter Stelle ange brachten Zugvorrichtung, zum Beispiel einem Ventilator, Ejektor oder dergleichen der Zelle zuführen.
Um ein Verschliessen der Poren der Zella durch Staub zti verhüten, kann sie zweck mässig mit einer den Staub abfangenden Um hüllung aus Seidengaze, Asbest, Glaswolle oder dergleichen versehen werden.
Zum Zwecke, die Zelle nach dem Diffti- sionsvorgang wieder so schnell wie möglich betriebsfertig zii machen, kann man durch eine Einrichtung die Zelle intermittierend belüften, und zwar beispielsweise dadurch, dass man an der Ober- und Unterseite der Zelle je eine durch ein Ventil abgeschlossene Öffnung anbringt, und dass die Ventile zwangsweise, beispielsweise von der Welle des Elektromotors oder Generators aus, ge öffnet werden. Nach dem Öffnen der Ventile wird sofort ein Druckausgleich erfolgen, und man kann, um diesen Druckausgleich noch zu beschleunigen, einen in beliebiger Weise erzeugten, beispielsweise aus der- Atmosphäre genommenen Luftstrom durch die Zelle hin durchschicken.
Die Ventile schliessen sieh nachher automatisch, und die Zelle ist wie der arbeitsfähig.
Durch das Öffnen der Zelle in gewissen Zeitabständen wird gleichzeitig erreicht, dass bei Temperatur- und Barometerschwankun gen die Kontakteinrichtung nicht unnötig und störend in Tätigkeit gesetzt wird.
Die Durchspülung der Zelle hat neben der Beschleunigung des Druckausgleichs noch den Vorteil, dass bei ganz langsamer Anreicherung der Luft mit Gasen, bei der sich nach und nach der prozentuale Gehalt, an Gas in- und ausserhalb der Zelle gleich mässig einstellt und daher immer ein Druck ausgleich, ohne den zur Betätigung des Kon taktes erforderlichen Überdruck erfolgt, die Zelle trotzdem in Wirksamkeit tritt, sobald der prozentuale Gasgehalt gross genug ist.
Anstatt der Entlüftung der Zelle in Ab ständen kann man auch eine Dauerbelüf tung vorsehen. Diese Dauerbelüftung lässt sich entweder dadurch hervorrufen, das bei spielsweise bei einem Motor oder Generator die Zelle mit feinen Öffnungen versehen ist und zusammen mit dem Rotor kreist, so dass sie unter der Einwirkung der Zentrifugal kraft dauernd mit frischer Luft durchspült. wird, oder man kann die Zelle auch so an ordnen, dass sie stillsteht und die Entlüftung durch die von den an ihr vorbeistreichenden Gasen ausgeübte Ejektorwirkung erfolgt.
Das Festsetzen von Feuchtigkeit in den Poren kann man dadurch verhindern, dass man die Zelle erwärmt, und zwar beispiels weise durch einen elektrischen Widerstand. Glühlampe oder sonstige geeignete Mittel, die in der Zelle oder ausserhalb derselben ange ordnet sind, oder auch so, dass die Zellen materie Stoffe in sich birgt, die leitend sind und bei Stromdurchfluss eine Erhitzung der Zellenmaterie bewirken.
Der Über- bezw. Unterdruck in der Zelle kann in seiner Wirkung noch erhöht wer den, wenn man mit der Zelle einen Stoff in Verbindung bringt, der auf die in die Zelle- eindringenden Dämpfe und Gase eine katalytische Wirkung,. und zwar entweder eine physikalisch- oder chemisch-katalytische Wirkung, ausübt. Eine physikalisch-kataly- tische Wirkung wird zum Beispiel bei Ver wendung von Palladium als Katalysator er reicht; eine chemisch-katalytische Wirkung tritt ein bei Verwendung von Platin.
Bei Anwesenheit dieser Stoffe wird Wärme er zeugt, die dann dazu benutzt werden kann, um die in der Zelle befindliche Luft (Gas oder dergleichen) zu erwärmen und den auf tretenden Druckunterschied noch zu erhöhen.
Der katalytische Stoff kann entweder ausserhalb oder in der Zelle angeordnet sein, oder es kann der Katalysator bei der Her stellung der Zelle so fein mit dem Stoff, aus dem die Zelle hergestellt wird, vermischt werden, dass nach dem Brennen der Zelle die Poren mit dem katalytischen Stoff ausge kleidet sind.
Um den Über- bezw. Unterdruck in der Zelle zu erhöhen, kann man auch so vor gehen, dass man den Hohlraum der Zelle bei spielsweise mit undurchlässigen Körpern zum Teil ausfüllt. Hierdurch wird das Verhältnis zwischen der Zellenoberfläche und dem Innenraum der Zelle vergrössert und die Wir kung erhöht, da die der Diffusion ausgesetzt Luftmenge wesentlich verkleinert und da durch das Entstehen eines Druckunter sehie- des beschleunigt wird.
Zu dem gleichen Ergebnis kann man kommen, wenn man die Zellenwände so dich(: aneinander setzt, dass nur ein ganz schmaler Zwischenraum, zum Beispiel von einigen Millimetern und weniger zwischen ihnen verbleibt.
Schliesslich kann man auch die Zelle so bauen, da.ss sie aus mehreren hinter- bezw. nebeneinander liegenden Kammern besteht., in die die Gase infolge der Diffusion nach einander eindringen. Die Anreicherung der einzelnen Kammern mit Gas ist nach den Diffusionsgesetzen errechenbar, wird aber zweckmässig durch Versuche für die Praxis festgestellt. Sie hängt im übrigen von der Plattenzahl, dem Plattenmaterial, der Plat- tendicke, der Porengrösse, der Grösse der Kammern und schliesslich natürlich auch von der Art der Gase und ihrer Temperatur ab.
Die Wirkungsweise einer derartig ausgebil deten Zelle ist so gedacht, dass diejenige Kammer auf die mechanische oder elek trische Kontaktvorrichtung in beliebiger Weise wirkt, welche den höchsten Prozent satz an Gasen enthält, also den grössten Druckunterschied aufweist.
Um eine selektive Diffusion, das heisst ein Aussieben der Gase zu erlangen, kann man so vorgehen, dass man entweder mehrere Zellen mit porösen Wänden aus verschie- clenem Material anordnet, oder bei Zellen, die aus einer Hintereinander-Anordnung von Kammern bestehen, die porösen Trennwände aus verschiedenem Material herstellt.
Will man die Zelle von Temperatur- oder Druckschwankungen unabhängig machen, so kann man zum Beispiel gemäss Fig. 6 und 7 in folgender Weise vorgehen: In einem Rohr r (Fig. 6) werden zwei Zellen b2, b3 angeordnet, deren Innenräume durch eine Verbindungsleitung miteinander kommunizieren. Die Verbindungsleitung be sitzt einen U-förmigen Schenkel, der Queck silber enthält und mit dem Kontakt c und den Gegenkontakten d.@, d2 versehen ist.
Beide Zellen unterliegen gleichmässig jeder Temperatur- oder Druckschwankung. Tritt eine solche ein, so wird, da die Zellen mitein ander kommunizieren, eine Versehiebung der Quecksilbersäule nicht eintreten und der Kontakt nicht ansprechen. In dem Rohr be findet sich weiterhin eine Trennwand s, die die beiden Zellen voneinander in der Weise trennt, dass der Gasstrom nur auf eine Zelle (zum Beispiel auf die Zelle b2) auftreffen kann. Trifft er auf diese auf, so wird, da die andere Zelle von Gasen unbeeinflusst ist, die Quecksilbersäule ansteigen und den Kon takt betätigen.
An Stelle eine Trennwand anzuordnen, kann man (gemäss Fig. 7) auch so vorgehen, dass man die eine der beiden Zellen b3 mit einer solchen Umhüllung t umgibt, dass an sie der Gasstrom nicht herandringt,