CH654123A5 - Vorrichtung zur ueberwachung der dichte eines gases innerhalb eines anlagebehaelters. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Über- liger, weil ihr einwandfreies Funktionieren Dichtigkeit der wachung der Dichte eines Gases innerhalb eines Anlagebe- 50 Referenzkammer voraussetzt.

hälters gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsge-

Eine solche Vorrichtung ist bekannt (DE-OS 2 744 549). mässe Vorrichtung derart auszubilden, dass Änderungen des

Sie dient insbesondere zur Überwachung der Dichte eines Umgebungsdrucks möglichst keine Fehlbetätigungen verur-

gasförmigen Löschmittels im Anlagebehälter einer elektri- Sachen können. Dabei soll die zu schaffende Vorrichtung sehen Schaltanlage oder eines elektrischen Schaltgerätes, bei- 55 konstruktiv möglichst einfach und ausserdem zuverlässig spielsweise eines Hochspannungsschalters. Bei dem gasför- sein.

migen Löschmittel kann es sich beispielsweise um Schwefel- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

hexafluorid SF6 handeln. Da die Löscheigenschaften eines dass der Vorrichtungsinnenraum durch ein gasdichtes und solchen gasförmigen Löschmittels wesentlich von der Dichte druckfestes Gehäuse nach aussen abgeschlossen ist und dass und dem Druck des Löschmittels abhängen, ist es zweck- 60 das temperaturempfindliche Übertragungsglied auf Kom-

mässig, die Dichte des Löschmittels zu überwachen, damit pensation von isochoren, temperaturbedingten Änderungen bei zu geringer Dichte geeignete Gegenmassnahmen der Druckdifferenz zwischen dem Vorrichtungsinnenraum getroffen werden können. Wegen dieser Funktion wird die und der Messkammer eingestellt ist.

erfindungsgemässe Vorrichtung auch als Dichtewächter Aufgrund der erfindungsgemässen Ausbildung ist im Vorbezeichnet. 6s richtungsinnenraum Gas mit bestimmtem Druck einge-

Bei der bekannten Vorrichtung wird die Dichte des im schlössen, der nicht den Schwankungen des Umgebungs-

Anlagebehälter eingeschlossenen Gases dadurch überwacht, drucks folgt. Die natürlichen Schwankungen des Umge-

dass Änderung des Gasdrucks erfasst werden. Bei der bungsdrucks können sich somit nicht mehr auf die Auslen-

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kung des Messgliedes auswirken und daher auch keine Fehlbetätigungen verursachen. Erreicht wird diese günstige Wirkung durch die konstruktiv verhältnismässig einfache Massnahme, das Gehäuse der Vorrichtung sowohl gasdicht als auch druckfest auszubilden, d.h. so auszubilden, dass zwischen dem Vorrichtungsinnenraum und der Umgebung kein Gasaustausch erfolgen kann und dass Änderungen des Umgebungsdrucks nicht zu einer Formänderung des Gehäuses führen. Der Einfluss von Änderungen der Umgebungstemperatur der Vorrichtung wird wie bei der bekannten Vorrichtung durch das temperaturempfindliche Übertragungsglied kompensiert. Dabei ist jedoch zu beachten, dass auch im Vorrichtungsinnenraum temperaturbedingt isochore Druckänderungen auftreten, die die Auslenkung des Messgliedes durch temperaturbedingte isochore Druckänderungen im Anlagebehälter schon teilweise kompensieren und dass das temperaturempfindliche Übertragungsglied lediglich die isochoren Änderungen der Druckdifferenz -und nicht des Absolutdrucks im Anlagebehälter - zu kompensieren braucht. Da somit die vom temperaturempfindlichen Übertragungsglied zu kompensierende Auslenkung kleiner ist, wirken sich Fehler im Temperaturverhalten des Übertragungsgliedes weniger auf die Schaltfunktion des Dichtewächters aus.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Vorrichtungsinnenraum Gas mit im wesentlichen Atmosphärendruck eingeschlossen ist. Da in diesem Fall die Druckdifferenz zwischen dem Vorrichtungsinnenraum und der Umgebung nur gering ist, braucht das Gehäuse nur geringe mechanische Steifigkeit, um druckfest zu sein, und sind die Dichtungen nur geringen Druckunterschieden ausgesetzt, so dass Gasdichtheit einfach zu erreichen ist. Zudem würde sich eine Undichtigkeit des Gehäuses nur in dem Masse auswirken, wie sich der momentane Umgebungsdruck vom Vorrichtungsinnendruck unterscheidet, bei dem die Vorrichtungjustiert und geschlossen worden ist; Im Falle einer Vorrichtung mit unter Vakuum stehender Referenzkammer würde sich eine Undichtigkeit in Höhe des absoluten Umgebungsdrucks auswirken.

Bei dieser Ausbildung mit im Vorrichtungsinnenraum eingeschlossenem Umgebungsdruck ergibt sich ferner der Vorteil einfacher Fertigung, da keine besonderen Massnahmen getroffen zu werden brauchen, um einen bestimmten Druck im Vorrichtungsinnenraum einzuschliessen; vielmehr wird der am Fertigungsort herrschende Umgebungsdruck eingeschlossen.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Vorrichtungsinnenraum inertes Gas eingeschlossen ist, um auf diese Weise die Lebensdauer der Vorrichtungsteile zu erhöhen.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das druckempfindliche, elastische Messglied eine Plattenfeder ist, dass das zumindest eine temperaturempfindliche Übertragungsglied ein stabförmiges Bimetallelement ist, und dass das Übertragungswerk eine in der Mitte der Plattenfeder befestigte Halterung aufweist, an der das stabförmige Bimetallelement mit seinem einen Ende eingespannt ist, wobei das Bimetallelement in einer zur Plattenfeder parallelen Ebene verläuft und mit seinem anderen Ende den zugeordneten Schalter betätigt. Diese konstruktiv sehr kompakte Ausbildung ermöglicht zudem einfache Jus-tage des temperaturempfindlichen Übertragungsgliedes. In Weiterbildung der letztgenannten Ausbildung kann vorgesehen sein, dass in die Halterung mehrere Bimetallelemente nebeneinander in der zur Plattenfeder parallelen Ebene eingespannt sind und dass den Bimetallelementen jeweils ein Schalter zugeordnet ist. Die letztgenannte Ausbildung ermöglicht es, mit einer Vorrichtung gleichzeitig mehrere verschiedene Überwachungswerte der Dichte zu überwachen. Mittels eines Bimetall-Übertragungsgliedes können nämlich lediglich temperaturbedingte Druckänderungen für einen einzigen Überwachungswert des Drucks bzw. der Dichte s genau kompensiert werden. Gleiche Temperaturänderungen -führen zu unterschiedlichen isochoren Druckänderungen, je nach dem von welchem Druck ausgegangen wird. Wenn verschiedene Überwachungswerte der Dichte überwacht werden sollten, waren bisher mehrere Dichtewächter erforderlich, die 10 jeweils ein für den bestimmten Überwachungswert der Dichte und somit des Drucks justiertes Übertragungsglied aufweisen. Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind in einer Vorrichtung mehrere temperaturempfindliche Übertragungsglieder und Schalter vorgesehen, 15 so dass mittels einer Vorrichtung mehrere verschiedene Überwachungswerte überwacht werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

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Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung; und

Figur 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäss Figur 1, wobei sich die Schnittebenen der Figuren 1 und 2 25 unter 90° schneiden.

Die Zeichnungen zeigen eine Vorrichtung 27 zur Überwachung der Dichte eines Gases gemäss der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung 27 ist im dar-30 gestellten Zustand an einen Anlagebehälter 28 angeschlossen, für den die Dichte des in ihm eingeschlossenen Gases überwacht werden soll.

Die Vorrichtung 27 umfasst eine steife Grundplatte 1, an der ein Anschluss 2 angeformt ist, mittels dessen die Vorrich-35 tung 27 am Anlagebehälter 28 befestigt ist. In der Oberseite 18 der Grundplatte 1 ist eine flache, zylindrische Ausnehmung ausgebildet, in die ein als Plattenfeder ausgebildetes Messglied 4 beispielsweise durch Schweissen gasdicht eingesetzt ist. Das Messglied 4 teilt in der Ausnehmung in der 40 Grundplatte 1 auf der Unterseite des Messgliedes 4 eine Messkammer 3 ab, die durch eine Bohrung im Anschluss 2 in Verbindung mit dem Inneren des Anlagebehälters 28 steht, so dass in der Messkammer 3 gleicher Druck wie im Anlagebehälter 28 herrscht.

45 Am Rand der Grundplatte 1 ist mit dieser gasdicht eine zylindrische Kappe 26 beispielsweise durch Schweissen fest verbunden. Die Kappe 26 bildet zusammen mit der Grundplatte 1 und dem Messglied 4 den Vorrichtungsinnenraum 30. Der Druck im Vorrichtungsinnenraum 30 wirkt auf die von so der Messkammer 3 abgewandte Seite 5 des Messgliedes 4. Das Gehäuse aus der Grundplatte 1 und der Kappe 26 ist einerseits gasdicht und andererseits mechanisch so steif, dass es Änderungen des Umgebungsdrucks unter den Einsatzbedingungen der Vorrichtung nicht folgt, so dass der Vorrich-55 tungsinnendruck bei konstanter Temperatur selbst bei sich änderndem Umgebungsdruck konstant bleibt.

An der Grundplatte 1 ist ein Schalterträger 17 befestigt. Der Schalterträger 17 umfasst eine rechtwinklige Platte 20, die an ihren vier Ecken mit Hilfe von Abstandshülsen 19 auf 60 der Grundplatte 1 abgestützt und mit Hilfe von Schrauben 21 an der Grundplatte 1 befestigt ist. An der Platte 20 sind mit Hilfe von Schrauben 24 drei Haltewinkel 22 angeschraubt, wobei in der Platte 20 Langlöcher 25 für die Schrauben 24 so ausgebildet sind (siehe Figur 2), dass jeder Haltewinkel 22 65 vor dem Anziehen der Schrauben 24 in eine gewünschte Position nach links oder rechts in Figur 2 verschoben werden kann. An jedem Haltewinkel 22 ist mit Hilfe von Schrauben 23 ein Schalter 15 derart befestigt, dass sein Betätigungsele-

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ment 14 zum Messglied 4 gerichtet ist. Die Schalter 15 sind derart ausgebildet, dass sie bei Betätigung ihres Betätigungselementes 14 ein elektrisches Signal liefern. Die Anschlussleitungen der Schalter 15 und die Durchführungen dieser Anschlussleitungen durch das Gehäuse sind in den Figuren nicht dargestellt, wobei es sich jedoch versteht, dass diese Durchführungen gasdicht sind.

Am Messglied 4 ist eine Halterung 6 für als Bimetallelemente ausgebildete, stabförmige Übertragungsglieder 10 befestigt. Die Halterung 6 bildet zusammen mit den Übertragungsgliedern 10 das Übertragungswerk der Vorrichtung, das die Auslenkung des Messgliedes 4 zu den Schaltern 15 überträgt. Die Halterung 6 umfasst einen in der Mitte des Messgliedes 4 angeschweissten Stift 7, der senkrecht zur Ebene des Messgliedes verläuft und an seinem freien Ende einen Querstab 29 trägt, an dem mit Hilfe von Schrauben 9 (lediglich eine Schraube 9 ist in Figur 2 dargestellt) eine Klemmleiste 8 befestigt ist. Zwischen dem Querstab 29 und der Klemmleiste 8 sind die stabförmigen Übertragungsglieder 10 mit ihrem einen Ende eingespannt, wie dies in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Die eingespannten Übertragungsglieder 10 verlaufen parallel zueinander und in einer zur Ebene des Messgliedes 4 parallelen Ebene. In das freie Ende 11 jedes Übertragungsgliedes 10 ist eine Kopfschraube 12 geschraubt, die in ihrer Stellung mittels einer Kontermutter 16 gesichert ist. Jede Kopfschraube 12 weist einen Kopf 13 auf, der im justierten Zustand gegenüber einem Bimetallelement 14 eines Schalters 15 angeordnet ist. Je nach dem wie weit das Übertragungsglied 10 mit seinem freien Ende 11 aus der Halterung 6 vorsteht, führt das temperaturempfindliche Übertragungsglied 10 bei einer Temperaturänderung eine kürzere oder längere Bewegung nach oben oder nach unten in den Figuren 1 und 2 aus. Jedes Übertragungsglied 10 wird nun so in die Halterung 6 eingespannt, dass die vom freien Ende 11 bei einer Temperaturänderung ausgeführte Bewegung betragsgleich, jedoch entgegengesetzt zur Auslenkung des Messgliedes 4 aufgrund der temperaturbedingten, isochoren Änderung der Druckdifferenz zwischen dem Vorrichtungsinnenraum 30 und der Messkammer 3 für den bestimmten Überwachungswert des Druckes ist, dem bei Normaltemperatur ein bestimmter zu überwachender Wert der Dichte zugeordnet ist. Auf diese Weise kann jedes Übertragungsglied 10 unabhängig vom anderen hinsichtlich seiner Länge zwischen der Einspannung und dem freien Ende 11 bzw. der Kopfschraube 12 auf einen bestimmten Überwachungswert der Dichte eingestellt werden. Durch diese Einstellung ist die Lage des freien Endes 11 eines jeden Übertragungsgliedes 10 festgelegt. Der jeweils zugeordnete Schalter 15 ist in horizontaler Richtung (in Figur 2) so festgelegt, dass sein Betätigungselement 14 vom Kopf 13 der Kopfschraube 12 am Ende 11 betätigt werden kann. Die hierzu notwendige Justierung ermöglicht die Langlöcher 25.

Die Justierung des Übertragungswerks und der Schalter 15 auf die gewünschten Überwachungs werte der Dichte erfordert ferner, dass für jeden Schalter 15 die zugeordnete Kopfschraube 12 in senkrechter Richtung (in den Figuren 1 und 2) so eingestellt wird, dass der Kopf 13 bei dem jeweils gewünschten Überwachungswert den Schalter 15 mittels des Betätigungselementes 14 betätigt.

Obwohl dies in Figur 2 nicht erkennbar ist, sind die drei Übertragungsglieder 10 und die zugehörigen Schalter 15 in der Regel auf unterschiedliche Überwachungs werte der Dichte eingestellt.

Der vorstehend beschriebene Dichtewächter arbeitet in folgender Weise. Wenn beispielsweise bei konstanter Umgebungstemperatur infolge natürlicher Leckage an den Dichtstellen des Anlagebehälters oder daran angeschlossener Geräte oder durch betriebsbedingte Zersetzung des Löschmittels die Dichte des Löschmittels im Anlagebehälter 28 sinkt, sinkt auch der Druck des Löschmittels. Dadurch verändert sich die am Messglied 4 wirkende Druckdifferenz in der Weise, dass das Messglied 4 nach unten in den Figuren 1 und 2 ausgelenkt wird, so dass auch die von der Halterung 6 getragenen Übertragungsglieder 10 dieser Auslenkung folgen. Wenn dabei die Dichte einen der Überwachungswerte erreicht, auf den die Schalter 15 und die zugehörigen Übertragungsglieder 10 justiert sind, wird am entsprechenden Schalter ein Signal ausgelöst, das anzeigt, dass die Dichte des Löschmittels so weit abgesunken ist, dass ein Nachfüllen erforderlich ist. Dieses Signal kann auch dazu verwendet werden, dass das Nachfüllen selbsttätig ausgeführt wird. Sollte die Dichte noch weiter sinken, kann an einem anderen Schalter, der auf einen anderen Überwachungswert eingestellt ist, ein Signal ausgelöst werden, das zum Abschalten der zugehörigen Anlage führt.

Der Vorrichtungsinnenraum 30 ist vorzugsweise mit Luft oder inertem Gas unter Atmosphärendruck (bei Normaltemperatur) gefüllt. Wenn sich die Drücke im Vorrichtungsinnenraum 30 und im Anlagebehälter 28 isochor aufgrund einer Änderung der Umgebungstemperatur ändern, führt dies zu einer Auslenkung des Messgliedes 4 (sofern nicht bei Normaltemperatur im Anlagebehälter 28 gleicher Druck wie im Vorrichtungsinnenraum 30 herrscht). Zugleich verformen sich jedoch auch die als Bimetallelemente ausgebildeten Übertragungsglieder derart, dass sie die Auslenkung kompensieren. Dies heisst genauer, dass der Kopf 13 am Ende 11 eines jeden Übertragungsgliedes 10 bei dem Überwachungswert des Druckes und somit der Dichte, für den dieses Übertragungsglied 10 justiert ist, unabhängig von der Umgebungstemperatur immer die gleiche Lage einnimmt, nämlich diejenige Lage, bei der der zugeordnete Schalter 15 betätigt wird. Die Betätigung des Schalters ist somit unabhängig von Änderungen der Umgebungstemperatur. Sie ist ausserdem unabhängig von Änderungen des Umgebungsdrucks, weil diese nicht zum Messglied 4 gelangen, da der Vorrichtungsinnenraum 30 durch das druckfeste Gehäuse aus der Kappe 26 und der Grundplatte 1 von der Umgebung gasdicht getrennt ist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist somit unempfindlich gegenüber Umgebungseinflüssen und spricht in gewünschter Weise allein auf Dichteänderungen des Gases an.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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   PATENTANSPRÜCHE bekannten Vorrichtung ist das Messglied eine Rohrfeder, die

   1. Vorrichtung zur Überwachung der Dichte eines Gases innen dem Messkammerdruck und aussen dem Vorrichtungs-innerhalb eines Anlagebehälters, mit einem druckempfind- innendruck ausgesetzt ist, der mit dem Umgebungsdruck am liehen, elastischen Messglied, das auf seiner einen Seite dem Einbauort des Dichtewächters übereinstimmt. Das Übertra-Druck in einer mit dem Anlagebehälter verbundenen Mess- s gungswerk besteht aus einem von Rohrfedermanometern kammer und auf seiner anderen Seite dem Druck im Vorrich- bekannten Zeigerwerk, und das Übertragungsglied ist die tungsinnenraum ausgesetzt ist und entsprechend der Diffe- Zugstange des Zeigerwerks und als temperaturempfindliches, renz zwischen dem Messkammerdruck und dem Vorrich- stabförmiges Bimetallelementen ausgebildet. Wenn aufgrund tungsinnendruck ausgelenkt wird, einem Übertragungswerk, einer Leckage oder aufgrund betriebsbedingter Zersetzung das die Auslenkung des Messgliedes zu zumindest einem io die Dichte des Löschmittels und somit auch der Druck des Schalter überträgt, der bei vorgegebener Auslenkung betätigt Gases im Anlagebehälter abnimmt, wird die Rohrfeder auswird, und zumindest einem temperaturempfindlichen Über- gelenkt und der Schalter betätigt, wobei die Justage derart ist, tragungsglied, das im Übertragungswerk solche Auslen- dass die Schalterbetätigung bei einem vorgegebenen Überwa-kungen kompensiert, die durch eine von einer Temperaturän- chungswert der Dichte erfolgt. Bei dieser bekannten Vorrich-derung hervorgerufene Druckänderung bei isochorer is tung wird jedoch das Messglied nicht nur bei einer Dichteän-Zustandsänderung verursacht sind, dadurch gekennzeichnet, derung ausgelenkt, sondern es wird beispielsweise auch dann dass der Vorrichtungsinnenraum (30) durch ein gasdichtes ausgelenkt, wenn sich die Temperatur des Gases ändert, weil und druckfestes Gehäuse ( 1,26) nach aussen abgeschlossen das Gas im Anlagebehälter eingeschlossen ist und bei einer ist und dass das temperaturempfindliche Übertragungsglied Temperaturänderung eine isochore Zustandsänderung

   (10) auf Kompensation von isochoren, temperaturbedingten 20 erfährt. Beispielsweise steigt der Druck bei isochorer Tempe-

   Änderungen der Druckdifferenz zwischen dem Vorrichtungs- raturerhöhung, und sinkt er bei isochorer Temperaturab-

   innenraum und der Messkammer (4) eingestellt ist. nähme, ohne dass sich die Dichte des Gases ändert. Damit
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, diese temperaturbedingten Druckänderungen keinen Schalt-dass im Vorrichtungsinnenraum (30) Gas mit im wesent- Vorgang am Schalter auslösen, ist das temperaturempfindlichen Atmosphärendruck eingeschlossen ist. 25 liehe Übertragungsglied vorgesehen, das sich in Abhängig-
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- keit von der Temperatur derart verformt, dass es die allein zeichnet, dass im Vorrichtungsinnenraum (30) inertes Gas temperaturbedingten Auslenkungen des Messgliedes kom-eingeschlossen ist. pensiert, d.h. durch gegensinnige Formänderung ausgleicht.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch Für einen bestimmten Überwachungswert der Dichte kann gekennzeichnet, dass das druckempfindliche, elastische 30 die bekannte Vorrichtung somit Fehlbetätigungen, d.h. eine Messglied (4) eine Plattenfeder ist, dass das zumindest eine Betätigung des Schalters ohne entsprechende Änderung der temperaturempfindliche Übertragungsglied (10) ein stabför- Dichte, aufgrund von Änderungen der Umgebungstempe-miges Bimetallelement ist und dass das Übertragungswerk (6, ratur verhindern.

   10) eine in der Mitte der Plattenfeder befestigte Halterung (6) Die bekannte Vorrichtung ist jedoch auch Änderungen des aufweist, an der das stabförmige Bimetallelement mit seinem 35 Umgebungsdrucks ausgesetzt, die unmittelbar auf das Messeinen Ende eingespannt ist, wobei das Bimetallelement in glied wirken und dessen Auslenkung zur Folge haben. Beieiner zur Plattenfeder parallelen Ebene verläuft und mit spielsweise kann ein Anstieg des Umgebungsdrucks dazu seinem anderen Ende (11) den zugeordneten Schalter (15) führen, dass das Übertragungswerk den Schalter betätigt, betätigt. obwohl sich die Dichte des Gases nicht geändert hat und der
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, 40 Überwachungswert der Dichte nicht erreicht worden ist. Um dass in die Halterung (6) mehrere Bimetallelemente neben- solche umgebungsdruckbedingten Fehlbetätigungen zu vereinander in der zur Plattenfeder parallelen Ebene einge- meiden, ist es bei der bekannten Vorrichtung vorgesehen, spannt sind und dass den Bimetallelementen jeweils ein diese mit einer unter Vakuum stehenden Referenzkammer zu Schalter (15) zugeordnet ist. versehen und den absoluten Druck des Gases im Anlagebe-

   45 hälter zu messen. Obwohl dadurch der Umgebungsdruckein-

   fluss ausgeschlossen werden kann, ist die derart ausgebildete bekannte Vorrichtung wegen der Referenzkammer in der Fertigung verhältnismässig kompliziert und zudem störanfäl-