DE102005006270B3

DE102005006270B3 - Vorrichtung zum Aufheizen von Teilen

Info

Publication number: DE102005006270B3
Application number: DE102005006270A
Authority: DE
Inventors: Kurt Kunz; Werner Würtz; Helmut Strzala
Original assignee: Hedrich Wilhelm Vakuumanlagen GmbH and Co KG
Current assignee: Hedrich Wilhelm Vakuumanlagen GmbH and Co KG
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2025-02-11
Also published as: SE0600268L; SE529438C2; CN100432603C; CH695841A5; CN1825037A

Abstract

Es handelt sich um eine Vorrichtung zum Aufheizen und Trocknen von Teilen mit hygroskopischen Elektro-Isolierungen auf Zellstoff- und/oder Kunststoffbasis, insbesondere Transformatoren, unter Vakuum durch die Kondensationswärme des Dampfes einer Heizflüssigkeit, wobei während der Aufheizung aus den Teilen gegebenenfalls eine höher siedende zweite Flüssigkeit anfällt, die mit der Heizflüssigkeit eine Lösung bildet, mit einer evakuierbaren Vakuumkammer (1) für die aufzuheizenden und zu trocknenden Teile, Vakuumeinrichtungen (2, 4), einem Verdampfer (5) für die Heizflüssigkeit, einem Kondensator (6) zum Kondensieren des Dampfes von Heizflüssigkeit und der den Teilen entzogenen Feuchtigkeit und einem in Strömungsverbindung mit der Vakuumkammer (1) stehenden Sammelbehälter (7) für die Heizflüssigkeit. Dabei ist es vorgesehen, dass sich der Sammelbehälter (7) zumindest in Höhe der Vakuumkammer (1) befindet und dass zwischen Vakuumkammer (1) und Sammelbehälter (7) eine Pumpeinrichtung (8) für die Heizflüssigkeit vorgesehen ist, deren Zulauf (9) sich unterhalb der Vakuumkammer (1) befindet (Figur 1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufheizen von Teilen mit hygroskopischen Elektro-Isolierungen auf Zellstoff- und/oder Kunststoffbasis zum Zwecke der Trocknung unter Vakuum gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es gibt verschiedene Verfahren, nach denen Teile, die im Vakuum getrocknet werden sollen, auf die gewünschte Temperatur gebracht werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Kondensationsaufheizverfahren, geläufiger unter der Bezeichnung Vapour-Phase-Verfahren.

Ein solches Verfahren bzw. eine entsprechende Vorrichtung ist aus der DE 44 46 204 C1 oder der DE 196 37 313 C2 bekannt. Dabei werden die zu trocknenden Teile, es handelt sich im wesentlichen um papierisolierte elektrische Teile, wie beispielsweise Transformatoren, Kondensatoren, Stromwandler, Stromdurchführungen etc., in eine vakuumdichte Kammer beziehungsweise einen Autoklaven transportiert. Bevor die Papierisolierungen zur Erhöhung ihrer Durchschlagfestigkeit mit Transformatorenöl imprägniert werden, muss ihnen das aufgrund der Luftfeuchte im Papier gelöste Wasser. entzogen werden. Dazu werden die Teile unter Vakuum aufgeheizt. Dabei verdampft das Wasser und wird in dem der Vakuumpumpe vorgeschalteten Kondensator niedergeschlagen.

Zum Aufheizen der Teile auf die erforderlichen Trocknungstemperaturen wird der Dampf einer niedrig siedenden Flüssigkeit, wie z.B. Kerosin, als Heizmedium in den Autoklaven beziehungsweise in die Vakuumkammer eingelassen. Bei der Kondensation des Dampfes auf den noch kälteren Oberflächen der Teile geht die freiwerdende Kondensationswärme auf diese über und erhöht die Temperatur.

Falls die Transformatorenspulen vorimprägniert sind oder es sich um bereits im Betrieb gewesene Transformatorenteile handelt, enthält die Isolation auch Öl. Bei der Trocknung wird der Isolation dann nicht nur Wasser, sondern auch Öl entzogen. Das abfließende Kondensat löst das aus den Teilen aufgenommene Öl bzw. die anhaftenden Reste von Öl, welches insbesondere bei der Wiederaufarbeitung von Transformatoren in erheblichen Mengen auftreten kann. Zur Wiederverwendung der Heizflüssigkeit wird die abfließende Flüssigkeit in einem Sammelbehälter aufgefangen und durch eine Förderpumpe einem Verdampfer zugeführt.

Aus Gründen der einfacheren Beschickung mit den zu behandelnden Transformatoren ist der Autoklav üblicherweise ebenerdig aufgebaut, während die Baugruppe mit Sammelbehälter in einer bauseitigen Grube angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Kerosin aus allen Anlagebauteilen gravimetrisch dem Sammelbehälter zufließen.

Nachteil dieses Aufbaus ist, dass die Grube für den Anwender bautechnisch sehr aufwendig und damit teuer ist. Weiterhin werden im Allgemeinen nur einzelne Bauteile und Baugruppen der Vapour-Phase-Anlage an die Baustelle angeliefert, so dass die Anlage erst im Werk des Anwenders komplettiert werden kann. Eine Funktionsprüfung im Herstellerwerk ist deshalb überhaupt nicht oder nur für wenige Baugruppen möglich.

Problem

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend weiter zu entwickeln, dass unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile ein einfacherer und kostengünstiger Aufbau der Anlage ermöglicht wird.

Erfindung und vorteilhafte Wirkungen

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Durch den Einsatz einer Pumpeinrichtung zwischen Autoklaven und Sammelbehälter mit unterhalb des Autoklaven befindlichen Zulaufs muss der Sammelbehälter nicht mehr in einer entsprechend ausgelegten Baugrube unterirdisch angeordnet werden. Der Zufluss der Heizflüssigkeit beziehungsweise des Kerosins aus dem Autoklaven erfolgt gravimetrisch zu der Förder- bzw. Pumpeinrichtung. Diese kann in der bereits vorhandenen oder ohnehin zu erstellenden Fundamentgrube des Autoklaven eingesetzt werden, um den entsprechenden Zufluss sicherzustellen. Von dort wird das Kerosin über die Pumpeinrichtung in den zumindest in Höhe des Autoklaven aufgestellten Sammelbehälter gefördert.

Insoweit ist zu berücksichtigen, dass für den Autoklaven zwangsläufig eine Grube mit geringer Bautiefe notwendig ist, damit zumindest die Stahlkonstruktion, einschließlich Isolierungen der Bodenplatte so aufgenommen werden kann, dass die Beschickungsebene des Autoklaven mit dem Niveau des Bodens der die Anlage umgebenden Halle übereinstimmt.

Durch die Erfindung entfällt daher die kostenintensive Herstellung einer Grube für die komplette Baugruppe des Sammelbehälters. Die Montagezeiten für den Sammelbehälter vor Ort beim Anwender lassen sich somit erheblich verkürzen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass eine einfache Nachrüstung und/oder Modernisierung bestehender Anlagen und/oder Autoklaven erreicht ist.

Nach einer ersten besonderen Ausgestaltungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass alle Baugruppen, wie zum Beispiel Vakuumbehälter und Sammelbehälter, obererdig, vorzugsweise ebenerdig, und die Pumpeinrichtung unterirdisch, vorzugsweise in einer bauseitigen Grube angeordnet sind.

Dabei kann die Grube in der bereits vorhandenen oder ohnehin zu erstellenden Fundamentgrube des Autoklaven eingesetzt werden, um den gravimetrischen Zufluss sicher zustellen.

Gemäß der Erfindung ist es auch vorgesehen, dass die einzelnen Komponenten der Vorrichtung, wie Sammelbehälter, Vakuumeinrichtung, Verdampfer, Kondensator, Heizeinrichtung und dergleichen in mehreren, vorzugsweise funktionellen Modulen, zusammengefasst sind, wobei die einzelnen Module miteinander koppelbare mechanische und/oder elektrische Verbindungsmittel aufweisen.

Durch den modularen Aufbau der Anlage im Werk des Anlagebauers ist der Transport der Gesamtanlage zum Anwender wesentlich vereinfacht, da übliche Lastkraftwagen eingesetzt werden können.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die gesamte Vorrichtung beziehungsweise Anlage im Werk des Herstellers nahezu komplett vormontiert werden kann. Durch die Vormontage lassen sich viele Komponenten im Werk des Herstellers bereits auf Funktion prüfen. Entsprechend lange Prüfzeiten oder Nachbesserungsarbeiten beim Anwender entfallen.

Auch lässt sich durch die modulare Konstruktion die Anlage beim Anwender leicht zusammenbauen beziehungsweise nach der Funktionsprüfung beim Anlagenbauer leicht demontieren. Es reduzieren sich dadurch Montagezeiten und Kosten. Die Arbeiten können auch durch Personal des Anwenders durchgeführt werden.

Besonders günstig ist es, wenn die einzelnen Module in Etagen übereinander anordenbar sind, was ebenfalls die Demontage beim Anlagenbauer und auch die Montage vor Ort beim Anwender vereinfacht und beschleunigt.

Nach einem besonderen Gedanken der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Verdampfer als die zugeordneten Module verbindendes Funktionsteil ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Verdampfer in vertikaler Richtung an den in Etagen übereinander angeordneten Modulen angeordnet sein, um neben einer einfacheren Montage des Verdampfers gleichzeitig ein statisches Konstruktionselement zu bilden.

Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Pumpeinrichtung beispielsweise eine Verdrängerpumpe ist, die als Membran- oder Kolbenpumpe ausgebildet sein kann.

Ausführungsbeispiel

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufheizen und Trocknen von Transformatoren und dergleichen,
2 eine Stirnansicht der Anlage gemäß 1 und
3 eine Draufsicht der Anlage gemäß 1.
In den Figuren ist eine so genannte Vopur-Phase-Anlage dargestellt, wie sie zum Aufheizen und Trocknen von Teilen hygroskopischer Elektro-Isolierungen auf Zellstoff- oder Kunststoffbasis, insbesondere für Transformatoren, Kondensatoren und dergleichen, eingesetzt wird.
Der prinzipielle Aufbau einer solchen Anlage und deren Funktionsweise ist beispielsweise in der DE 196 37 313 C2 dargestellt.
Danach weist die Anlage eine evakuierbare Vakuumkammer 1 auf, in welche die zu trocknenden Transformatoren eingebracht werden.
Ein Verdampfer zum Verdampfen einer Heizflüssigkeit ist über ein (nicht gesondert dargestelltes) Schließventil mit der Vakuumkammer 1 verbunden. Eine Umgehungsleitung, ebenfalls verschließbar über ein Ventil, führt zu einem Kondensator 6. Eine Abzugsmöglichkeit für die höher siedende zweite Flüssigkeit, insbesondere das Transformatorenöl, führt über ein (nicht dargestelltes) Ventil zur Förderpumpe 14 oder über ein (nicht dargestelltes) Ventil zu einem Sammelbehälter 7, über den sich das abfließende Kondensat vom Vakuumkessel 1 und vom Kondensator 6, in einem Trenngefäß 16 vom Wasser befreit, sammelt. Eine Förderpumpe 15 leitet die Heizflüssigkeit zum Verdampfer 5. An die Vakuumkammer 1 angeschlossen sind, gegebenenfalls über (nicht gesondert dargestellte) Reguliereinrichtungen und den Kondensator 6 die Vakuumpumpe 2 sowie über einen weiteren Kondensator, die weitere Vakuumpumpe 4.
Im Betrieb wird der die zu trocknende Teile enthaltende Vakuumkessel 1 anfänglich mit der Vakuumpumpe 4 mit vorgeschalteten Kondensator evakuiert. Im weiteren Verlauf des Trocknungsprozesses werden aus den Teilen austretender Wasserdampf und in das Vakuumsystem einströmende Leckluft mit der Vakuumeinrichtung 2 abgesaugt, welche eine Drucksperre zwischen dem Vakuumkessel 1 und dem Kondensator 6 bildet.
Von dem Verdampfer 5 wird der Kerosindampf in den Vakuumkessel 1 eingeführt. Der Kerosindampf kondensiert an den Oberflächen der aufzuheizenden und zu trocknenden Teile und gibt seine Kondensationswärme an diese ab, wodurch die Temperatur im Hinblick auf die gewünschte Trocknung der Teile erhöht wird. Das abfließende Kondensat sammelt sich im Sammelbehälter 7 und wird von einer Pumpe 15 in den Verdampfer 5 zurückgeführt. Der aus der Isolation der zu trocknenden Teile austretende Wasserdampf wird zusammen mit der Leckluft und einem Teil des Kerosindampfes in den Kondensator 6 gesaugt. Dort kondensieren Kerosindampf und Wasserdampf und laufen in das darunter befindliche Trenngefäß 16. Die Leckluft wird von der Vakuumpumpe 2 abgesaugt.
Wie insbesondere aus 1 ersichtlich, befindet sich der Sammelbehälter 7 in der gleichen Ebene wie die Vakuumkammer 1. Der Zufluss 9 des Kerosins aus dem Autoklaven 1 erfolgt gravimetrisch zu einer Förderpumpe 8, welche in der bereits vorhandenen oder ohnehin zu erstellenden Fundamentgrube 10 des Autoklavens 1 eingesetzt ist, um den entsprechenden Zufluss des Kerosins sicherzustellen. Von dort wird das Kerosin über die Pumpe 8 in den ebenerdig aufgestellten Sammelbehälter 7 gefördert.
Dadurch, dass der Sammelbehälter 7 nicht mehr in einer Grube angeordnet werden muss, ist es möglich, die einzelnen Bauteile der Vapour-Phase-Anlage, das heißt Sammelbehälter 7 für das Kerosin, die Vakuumeinrichtungen 2, 3, 4, der Kondensator 6 und Heizeinrichtungen sowie die zugeordneten Förderpumpen 14, 15, die einzelnen Verbindungsleitungen mit Ventileinheiten sind einzelnen Modulen 11, 12, 13 anzuordnen, welche bei dem hier ausgewählten Ausführungsbeispiels in drei Etagen übereinander montiert sind. Dabei sind die einzelnen Bauteile nach ihrer Funktionalität in dem jeweiligen Modul 11, 12, 13 zusammengefasst. Die Verbindung der Module 11, 12, 13 miteinander erfolgt durch koppelbare mechanische Verbindungsmittel, welche auch die Anschlüsse für die Leitungsverbindungen untereinander aufweisen, sowie elektrische Verbindungsmittel.
An den Modulen 11, 12, 13 ist der Verdampfer 5 für die Heizflüssigkeit montiert, wodurch der Verdampfer gleichzeitig ein statisches Funktionsteil der Anlage bildet.
Durch den modularen Aufbau ist es möglich, die Anlage beim Hersteller vorzumontieren. Dadurch entfallen die sonst üblichen langen Montagezeiten vor Ort beim Kunden.
Durch die Vormontage lassen sich viele Komponenten im Herstellerwerk bereits auf Funktion prüfen. Entsprechend lange Prüfzeiten oder langwierige Nachbesserungsarbeiten beim Kunden entfallen.
Vor allem entfällt die kostenintensive Herstellung einer Grube für die komplette Baugruppe des Behälters, wie beim Stand der Technik.
Zudem ist eine einfache, schlüsselfertige Nachrüstung und/oder Modernisierung bestehender Anlagen und/oder Autoklaven ermöglicht.

1: Vakuumkessel
2: Vakuumeinrichtung
3: Vakuumeinrichtung
4: Vakuumeinrichtung
5: Verdampfer
6: Kondensator
7: Sammelbehälter
8: Pumpeinrichtung
9: Zulauf
10: Grube
11: Modul
12: Modul
13: Modul
14: Pumpeinrichtung
15: Pumpeinrichtung
16: Trenngefäß

Claims

Vorrichtung zum Aufheizen und Trocknen von Teilen mit hygroskopischen Elektro-Isolierungen auf Zellstoff- und/oder Kunststoffbasis, insbesondere Transformatoren, Kondensatoren, Messwandlern oder Stromdurchführungen, unter Vakuum durch die Kondensationswärme des Dampfes einer Heizflüssigkeit, wobei während der Aufheizung aus den Teilen gegebenenfalls eine höher siedende zweite Flüssigkeit anfällt, die mit der Heizflüssigkeit eine Lösung bildet, mit einer evakuierbaren Vakuumkammer (1) für die aufzuheizenden und zu trocknenden Teile, Vakuumeinrichtungen (2, 4), wenigstens einem Verdampfer (5) für die Heizflüssigkeit, wenigstens einem Kondensator (6) zum Kondensieren des Dampfes von Heizflüssigkeit und der den Teilen entzogenen Feuchtigkeit und einem in Strömungsverbindung mit der Vakuumkammer (1) stehenden Sammelbehälter (7) für die Heizflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Sammelbehälter (7) zumindest in Höhe der Vakuumkammer (1) befindet und dass zwischen Vakuumkammer (1) und Sammelbehälter (7) eine Pumpeinrichtung (8) für die Heizflüssigkeit vorgesehen ist, deren Zulauf (9) sich unterhalb der Vakuumkammer (1) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Vakuumkammer (1) und Sammelbehälter (7) oberirdisch, vorzugsweise ebenerdig, und die Pumpeinrichtung (8) unterirdisch, vorzugsweise in einer bauseitigen Grube (10), angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ihre einzelnen Komponenten, wie Sammelbehälter (7), Vakuumeinrichtungen (2, 4), Verdampfer (5), Kondensator (6), Heizeinrichtungen und dergleichen in mehreren, vorzugsweise funktionalen, Modulen (11, 12, 13) zusammengefasst sind, wobei die einzelnen Module (11, 12, 13) miteinander koppelbare mechanische und/oder elektrische Verbindungsmittel aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Module (11, 12, 13) in Etagen übereinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (5) als die zugeordneten Module (11, 12, 13) verbindendes Funktionsteil ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung (8) eine Verdrängerpumpe ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung als Membran- oder Kolbenpumpe ausgebildet ist.