DE102016204637A1

DE102016204637A1 - Überwachungseinheit mit wenigstens einem Lichtwellenleiter

Info

Publication number: DE102016204637A1
Application number: DE102016204637.3A
Authority: DE
Inventors: Norbert Derenda; Derk Weidauer
Original assignee: Comde-Derenda GmbH
Current assignee: Comde-Derenda GmbH
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2016-10-13

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungseinheit (1) für die Dichtheitsüberwachung und/oder Gasdichteüberwachung an einer Hochspannungsschaltanlage, mit wenigstens einer Erfassungseinrichtung (11), mittels derer eine Änderung einer physikalischen Größe, welche sich auf ein in einem Messvolumen (V) befindliches Fluid (F) bezieht, detektierbar ist, sowie mit einer Signalisierungseinrichtung (12), mittels derer bei einer einen Schwellwert unter- oder überschreitenden Änderung der physikalischen Größe ein Signal auslösbar ist, und/oder einer Anzeigeeinrichtung (13), mittels derer eine Änderung der physikalischen Größe visuell anzeigbar ist. Dabei ist zur Erfassung, Übertragung, Anzeige und/oder Auswertung eines für die Änderung der physikalischen Größe repräsentativen Messsignals mindestens ein Lichtwellenleiter (14) mit wenigstens einer lichtleitenden Faser vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Überwachungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Überwachungseinheiten kommen z.B. bei Dichtewächtern für die Dichtheitsüberwachung von Hochspannungsschaltanlagen zum Einsatz. Hier soll mittels der Überwachungseinheit in der Regel überwacht werden, dass aus einem mit Schutzgas gefüllten Messvolumen kein Schutzgas austritt bzw. das Messvolumen kein Leck aufweist. Eine beispielhafte Überwachungseinheit ist dabei aus der DE 102 42 443 A1 bekannt.
Eine gattungsgemäße Überwachungseinheit für die Dichtheitsüberwachung und/oder Gasdichteüberwachung an einer Hochspannungsschaltanlage umfasst dabei wenigstens eine Erfassungseinrichtung, mittels derer eine Änderung einer physikalischen Größe, welche sich auf ein in einem Messvolumen befindliches Fluid bezieht, detektierbar ist, sowie

– eine Signalisierungseinrichtung, mittels derer bei einer einen Schwellwert unter- oder überschreitenden Änderung der physikalischen Größe ein Signal auslösbar ist, und/oder
– eine Anzeigeeinrichtung, mittels derer eine Änderung der physikalischen Größe visuell anzeigbar ist.

Eine konventionelle Signalisierungseinrichtung bei einem Dichtewächter umfasst beispielsweise wenigstens einen Balg und einen Mikroschalter zur Signalisierung einer Druckänderung in einem mit SF₆-gefüllten Messvolumen an einem Hochspannungs-Leistungs-Schalter. Eine Anzeigeeinrichtung umfasst beispielsweise eine Druckanzeige.
Bei derartigen Überwachungseinheiten besteht das Problem, eine Änderung der physikalischen Größe möglichst zuverlässig, schnell und genau zu erfassen, zu übertragen, anzuzeigen und/oder auszuwerten.
Dieses Problem wird durch eine erfindungsgemäße Überwachungseinheit mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist zur Erfassung, Übertragung, Anzeige und/oder Auswertung eines für die Änderung der physikalischen Größe repräsentativen Messsignals mindestens ein Lichtwellenleiter mit wenigstens einer lichtleitenden Faser vorgesehen. Mit einem solchen Lichtwellenleiter lassen sich in besonders flexibler Weise vielfältige Anordnungen zur zuverlässigen Erfassung, Übertragung, Anzeige und/oder Auswertung des für die Änderung der physikalischen Größe repräsentativen Messsignals verwirklichen. Über den Lichtwellenleiter können sowohl digitale als auch analoge Lichtsignale als für die Änderung der physikalischen Größe repräsentatives Messsignal verlustarm übertragen werden. Durch die elektrisch nichtleitende Verbindung über den Lichtwellenleiter können keine elektromagnetischen Störungen eingekoppelt und/oder übertragen werden. Zudem lassen sich durch eine Signalübertragung mittels des Lichtwellenleiters Kupferleitungen einsparen und somit die Herstellungskosten der Überwachungseinheit senken.
Das Fluid, auf welches sich die physikalische Größe bezieht, kann grundsätzlich auch ein strömendes Fluid sein. Insbesondere kann die physikalische Größe ein Druck in dem Messvolumen sein. Die Überwachungseinheit kann, beispielsweise als Teil eines Dichtewächters, zur Überwachung der Dichtheit des Messvolumens und/oder der Dichte des Fluides ausgebildet sein.
Die Erfassungseinrichtung kann ausgebildet sein, eine Druckänderung zu detektieren, wobei die Druckänderung in eine mechanische Verschiebung eines verschiebbaren Elements der Erfassungseinrichtung und/oder der Signalisierungseinrichtung umgesetzt wird. Beispielsweise kann die Ausdehnung eines Balges, welcher mit dem Messvolumen in Fluidverbindung steht, über einer Schaltstange als Schiebebewegung auf einen Schaltteller übertragen werden.
Der Lichtwellenleiter kann dabei ausgebildet und angeordnet sein, mit dem durch die Erfassungseinrichtung verschiebbaren Element, z.B. mit einem Schaltteller und/oder mit weiteren daran angeordneten Bauteilen, derart optisch zusammen zu wirken, dass ein in die lichtleitende Faser des Lichtwellenleiters eingekoppeltes Lichtsignal sich in Abhängigkeit der mechanischen Verschiebung verändert. Die Veränderung des in den Lichtwellenleiter eingekoppelten Lichtsignals kann dabei ein für die Druckänderung repräsentatives Messsignal bilden.
Beispielsweise kann das verschiebbare Element zum Erzeugen des Messsignals einen Faserschalter betätigen, bei welchem zwei Lichtwellenleiterenden derart angeordnet sind, dass sie optisch miteinander wechselwirken. Bei Betätigung des Faserschalters kann eine Relativbewegung der beiden Lichtwellenleiterenden bewirkt werden, welche die optische Wechselwirkung der beiden Lichtwellenleiterenden beeinflusst und infolgedessen ein für eine Druckänderung repräsentatives Messsignal ausgelöst.
In einer anderen Variante kann an einem Faserschalter ein Lichtwellenleiterende zur optischen Wechselwirkung mit einem Streumittel oder Reflektionsmittel angeordnet sein, wobei bei Betätigung des Faserschalters eine Relativbewegung des Streu- oder Reflektionsmittels gegenüber dem Lichtwellenleiterende das Messsignal auslöst.
Eine weitere Variante sieht vor, dass bei Betätigung eines Faserschalters ein erster Lichtwellenleiterabschnitt relativ zu einem zweiten Lichtwellenleiterabschnitt, welcher mit dem ersten Lichtwellenleiterabschnitt einstückig ausgebildet ist, verstellt wird. Beispielsweise kann ein Lichtwellenleiter bei Betätigung des Faserschalters gekrümmt werden und dabei seine optischen Eigenschaften verändern, wodurch ein Messsignal erzeugt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung ist an einer erfindungsgemäßen Überwachungseinheit eine Temperaturkompensationseinrichtung vorgesehen, mittels derer eine Temperaturänderung zumindest teilweise kompensierbar ist, um eine Fehlauslösung eines Signals durch die Signalisierungseinrichtung infolge einer Temperaturänderung zu vermeiden.
Eine solche Temperaturkompensationseinrichtung kann beispielsweise bei einem Dichtewächter vorteilhaft zum Einsatz kommen, bei dem eine Überwachungseinheit zur Überwachung der Dichtheit des Messvolumens und/oder der Dichte des Fluides ausgebildet ist. Bei solchen Dichtewächtern wird mit der Erfassungseinrichtung und/oder der Signalisierungseinrichtung häufig zunächst eine Druckänderung detektiert und in Abhängigkeit der Druckänderung ein Messsignal erzeugt. Damit das Messsignal für eine Dichteänderung des Fluides in dem Messvolumen repräsentativ ist, kann die Temperaturkompensationseinrichtung derart ausgebildet und angeordnet sein, dass bei einer Druckänderung des Fluides in dem Messvolumen infolge einer Temperaturänderung das Auslösen des Signals vermieden wird, wohingegen bei einer Druckänderung, die aus einer Dichteänderung in dem Messvolumen resultiert, das Signal bestimmungsgemäß ausgelöst wird.
In einer Variante ist zu diesem Zweck der Lichtwellenleiter mit der Temperaturkompensationseinrichtung gekoppelt. Beispielsweise kann die Temperaturkompensationseinrichtung ausgebildet sein, bei einer Druckänderung in Folge einer Temperaturänderung ein Lichtwellenleiterende, welches, beispielsweise als Teil eines Faserschalters, mit einem anderen Lichtwellenleiterende oder mit einem Streu- oder Reflektionsmittel optisch wechselwirkt, derart zu verschieben, dass im Wesentlichen keine Relativbewegung des Lichtwellenleiterendes gegenüber dem anderen Lichtwellenleiterende oder gegenüber dem Streu- oder Reflektionsmittel, die das Auslösen eines Messsignals bewegen würde, stattfindet.
Gemäß einer Ausführungsform weist solch eine Temperaturkompensationseinrichtung mindestens einen Balg, ein mit einem Referenzgas gefülltes Referenzvolumen und/oder ein Bimetallelement auf. Mit den genannten Elementen lässt sich eine Temperaturänderung in eine mechanische Schiebebewegung eines jeweils daran angeordneten Lichtwellenleiterendes übersetzen, um eine Temperaturkompensationswirkung zu erzielen.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die Signalisierungseinrichtung und/oder die Anzeigeeinrichtung mindestens einen Balg, eine Membran und/oder ein Bourdonrohr aufweist. Die genannten Elemente eignen sich zur Übersetzung einer Druckänderung in dem Messvolumen, mit welchen sie in Fluidverbindung gebracht werden können, in eine mechanische Schiebebewegung, beispielsweise eines Elements der Anzeigeeinrichtung oder eines Elements der Signalisierungseinrichtung, welches mit dem Lichtwellenleiter zum Auslösen des Signals mechanisch und/oder optisch wechselwirkt.
In einer Variante weist die Signalisierungseinrichtung und/oder die Anzeigeeinrichtung mindestens einen Kollimator, eine Linse, ein Faser-Bragg-Gitter und/oder ein Reflektionsmittel, insbesondere einen Spiegel, auf. Die genannten optischen Bauteile sind geeignet, mit der lichtleitenden Faser des Lichtwellenleiters in eine optische Wechselwirkung zu treten und beispielsweise Licht aus dem Lichtwellenleiter zu kollimieren, zu bündeln, ganz oder teilweise zu reflektieren, und/oder zu streuen. Dabei kann ein Faser-Bragg-Gitter beispielsweise auch innerhalb der lichtleitenden Faser ausgebildet sein. Mittels der genannten optischen Bauteile kann auch eine sehr kleine Verschiebung, beispielsweise eines Elements der Erfassungseinrichtung, mit großer Genauigkeit optisch erfasst und gegebenenfalls in ein Signal umgesetzt werden.
In einer Variante ist der mindestens eine Lichtwellenleiter mit dem Messelement der Signalisierungseinrichtung gekoppelt. Beispielsweise kann das Messelement eine Membran aufweisen, wobei der Lichtwellenleiter abschnittsweise mit der Membran gekoppelt ist. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Krümmung der Membran in Folge einer Druckänderung in dem Messvolumen in ein Verbiegen des Lichtwellenleiters umgesetzt werden, wodurch wiederum ein optisches Signal in dem Lichtwellenleiter veränderbar ist.
Gemäß einem weiteren Erfindungsaspekt wird eine Überwachungseinheit zur Überwachung der Dichtheit eines Messvolumens und/oder der Dichte eines in einem Messvolumen befindlichen Fluides vorgeschlagen, die wenigstens eine Erfassungseinrichtung und eine Signalisierungseinrichtung aufweist und die eine Halterung umfasst, die eine über eine Ventileinheit selbsttätig verschließbare Fluidverbindung zu dem Messvolumen bereitstellt. Die Signalisierungseinrichtung weist ferner einen Einsatz mit wenigstens einem Messelement zur Erfassung einer Druckänderung auf, wobei der Einsatz mit der Halterung verbindbar ist und im verbundenen Zustand die Ventileinheit betätigt, sodass die Fluidverbindung geöffnet ist. Eine solche Anordnung erlaubt ein einfaches Anschließen der Überwachungseinheit an das Messvolumen, wobei ein unerwünschtes Austreten des Fluides aus dem Messvolumen beim Anschließen vermieden oder auf ein Minimum reduziert werden kann. Das Messelement kann beispielsweise einen Balg, eine Membran oder ein Bourdonrohr umfassen.
Gemäß einem weiteren Erfindungsaspekt wird ein Dichtewächter für die Dichtheitsüberwachung und/oder Gasdichteüberwachung an einer Hochspannungsschaltanlage mit einer erfindungsgemäßen Überwachungseinheit vorgeschlagen.
In einer Weiterbildung weist die Überwachungseinheit eine Justiervorrichtung auf, die zur Kalibrierung der Überwachungseinheit eingerichtet und vorgesehen ist. Die Kalibrierung der Überwachungseinheit kann sich insbesondere auf einen Auslösen des Signals beziehen, d.h. auf das Einstellen des Schwellwerts, bei dessen Unter- oder Überschreiten durch die Änderung der physikalischen Größe das Signal mit der Signalisierungseinrichtung ausgelöst wird. Beispielsweise kann die Justiervorrichtung ein relatives Verschieben eines Lichtwellenleiterendes und eines optischen Elementes, welches beispielsweise an einer mit der Erfassungsvorrichtung verbundenen Schaltstange angeordnet ist, ermöglichen. Eine derartige Justiervorrichtung kann beispielsweise eine Justierhülse mit einem Außengewinde und einem dazu gegenläufigen Innengewinde umfassen. In einer Weiterbildung können das Außengewinde und das Innengewinde eine unterschiedliche Steigung aufweisen.
Gemäß einem weiteren Erfindungsaspekt ist ein Bauteil zur Bildung einer dichtend, insbesondere druckdicht geschlossenen Gehäusewandung oder eines eine Gehäuseöffnung dichtend, insbesondere druckdicht verschließenden Verschlusses vorgesehen, das eine Lichtleiterdurchführung mit zwei Koppelabschnitten aufweist. Die Koppelabschnitte sind hierbei jeweils für den Anschluss eines Lichtwellenleiters vorgesehen. Die Lichtleiterdurchführung weist ferner ein Lichtleiterverbindungselement auf, das

– die beiden Koppelabschnitte lichtleitend miteinander verbindet, sodass ein Lichtsignal zwischen zwei an die Koppelabschnitte angeschlossenen Lichtwellenleitern übertragbar ist, und
– stoffschlüssig mit dem Bauteil verbunden ist.

Ein solches Bauteil ermöglicht es, ein Lichtwellenleiterende, welches beispielsweise ein Teil einer Signalisierungseinrichtung und/oder einer Anzeigeeinrichtung der Überwachungseinheit bilden kann, im Innern des Messvolumens oder eines mit dem Messvolumen in Fluidverbindung stehenden Volumens anzuordnen, ohne dass ein unerwünschter Fluidverlust auftritt.
In einer Ausführungsform umfasst das Lichtleiterverbindungselement eine Linse oder ein Prisma. Solche optischen Elemente eignen sich besonders zur lichtleitenden Verbindung der beiden Koppelabschnitte der Lichtleiterdurchführung.
In einer Variante ist das Lichtleiterverbindungselement in ein Material eingebettet, aus dem das Bauteil zumindest teilweise hergestellt ist. So kann das Lichtleiterverbindungselement beispielsweise in ein Glas des Bauteils eingebettet, insbesondere hierin eingeschmolzen sein. Auf diese Weise lässt sich eine besonders zuverlässige gasdichte Verbindung herstellen.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das Bauteil aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien, insbesondere Glas und Metall hergestellt sein kann. Beispielsweise ist ein Glas des Bauteils, in welches das Lichtleiterverbindungselement eingebettet sein kann, rings von einem Metall umgeben, wobei das Metall zum Beispiel druckdicht in eine Gehäuseöffnung eingefügt sein kann.
Die vorgenannten Erfindungsaspekte sind dabei beliebig miteinander kombinierbar.
Mögliche Ausführungsvarianten sind sowohl durch die beigefügten Unteransprüche gegeben als auch in den beigefügten Figuren veranschaulicht.
Eine erfindungsgemäße Überwachungseinheit kann z.B. in Form eines sogenannten (Gas-)Dichtewächters für eine Hochspannungsschaltanlage ausgestaltet sein. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich mehrheitlich auf derartige Dichtewächter, bei welchen die überwachte physikalische Größe eine Dichte oder ein Druck eines Gases in dem Schalterraum einer Hochspannungsschaltanlage ist.
Die im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen erläuterten Prinzipien sind jedoch leicht auf erfindungsgemäße Überwachungseinheiten zur Überwachung anderer physikalischer Größen, wie z.B. Wegänderungen von Objekten, Wegänderungen verursachenden Kräften, Dehnungen oder mechanischen Verspannungen, übertragbar. Die Erfassungseinrichtung kann dabei jeweils speziell dafür ausgebildet sein, Änderungen der entsprechenden physikalischen Größen zu detektieren und insbesondere in eine mechanische Schiebebewegung zu übersetzen. Die Schiebebewegung kann unter Verwendung eines Lichtwellenleiters in ein für die Änderung der physikalischen Größe repräsentatives Messsignal übersetzt werden, welches ggf. über den Lichtwellenleiter an die Signalisierungseinrichtung und/oder an die Anzeigeeinrichtung übertragbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 einen aus dem Stand der Technik bekannten Dichtewächter zur Dichtheitsüberwachung für eine Hochspannungsschaltanlage;
2A eine schematische Darstellung einer Erfassungseinrichtung zum Erkennen einer Druckänderung in einem Messvolumen;
2B eine schematische Darstellung einer weiteren Variante einer Erfassungseinrichtung zum Erkennen einer Druckänderung in einem Messvolumen;
3 eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit zur Überwachung der Dichtheit eines Messvolumens und/oder der Dichte eines in dem Messvolumen befindlichen Fluides mit einem Lichtwellenleiter;
4A eine schematische Darstellung eines Faserschalters als Teil einer Signalisierungseinrichtung;
4B eine Querschnittsansicht des Faserschalters aus 4A;
4C eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Faserschalters als Teil einer Signalisierungseinrichtung;
4D eine schematische Darstellung dreier möglicher Schaltstellungen des Faserschalters aus 4C;
5 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Faserschalters als Teil einer Signalisierungseinrichtung;
6A eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einer weiteren Variante eines Faserschalters in einer ersten Schaltstellung;
6B eine schematische Darstellung der Überwachungseinheit aus 6A in einer zweiten Schaltstellung des Faserschalters;
7 eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einer Faserkupplung als Teil einer Signalisierungseinrichtung;
8A eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einem Lichtwellenleiter und einem Streumittel als Teil einer Signalisierungseinrichtung;
8B eine schematische Darstellung einer Anordnung aus einem Lichtwellenleiter, einem Kollimator und einem Streumittel;
8C eine schematische Darstellung eines gewinkelten Kollimators;
8D eine schematische Darstellung einer Erfassungseinrichtung mit einer Justiervorrichtung;
8E eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einem Reflektionsmittel und einer Justiervorrichtung;
9A eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einem Bimetallelement als Teil einer Temperaturkompensationseinrichtung;
9B eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einem Temperaturfühler und einem zweiten Balg als Teil einer Temperaturkompensationseinrichtung;
10 eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einem Bourdonrohr als Teil einer Erfassungseinrichtung;
11 eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einer Membran als Teil einer Erfassungseinrichtung;
12 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante einer Überwachungseinheit mit einer Membran als Teil einer Erfassungseinrichtung;
13 eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einem Interferometer als Teil einer Signalisierungseinrichtung;
14A eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einem Lichtwellenleiter, der ein Faser-Bragg-Gitter aufweist;
14B eine schematische Darstellung eines Lichtwellenleiter mit einem Faser-Bragg-Gitter;
15A eine schematische Darstellung einer weiteren Variante einer Überwachungseinheit mit einer Membran als Teil einer Erfassungseinrichtung;
15B eine schematische Darstellung eines Strahlenverlaufs in einem gekrümmten Lichtwellenleiter;
16 eine schematische Darstellung einer Signalisierungsvorrichtung mit einem breitbandigen Reflektionsmittel und einem wellenlängenselektiven Reflektionsmittel;
17A eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einem optischen linearen Encoder als Teil einer Erfassungsvorrichtung;
17B eine schematische Darstellung einer ersten Signalfolge und einer zweiten Signalfolge des optischen linearen Encoders aus 17A;
18A eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einer Linse als Teil einer Signalisierungseinrichtung;
18B eine schematische Darstellung einer wellenlängenabhängigen Brennweite der Linse aus 18A;
18C eine schematische Darstellung einer Signalisierungseinrichtung mit einer Weißlichtquelle und einem Spektroskop;
19A eine schematische Darstellung einer Anzeigeeinrichtung als Teil einer Signalisierungseinrichtung in einer Seitenansicht und in einer Vorderansicht;
19B eine schematische Darstellung einer weiteren Variante einer Anzeigeeinrichtung als Teil einer Signalisierungseinrichtung;
20 eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einer Halterung und einem mit der Halterung verbindbaren Einsatz mit einer Ventileinheit;
21 eine schematische Darstellung eines Bauteils mit einer Lichtwellenleiterdurchführung; und
22 eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit mit einer Justiervorrichtung.
Die 1 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Dichtewächter 2, wie er zur Dichtheitsüberwachung für Hochspannungsschaltanlagen eingesetzt wird. Ein derartiger Dichtewächter 2 umfasst in der Regel eine Überwachungseinheit 1, mittels derer überwacht wird, dass aus einem mit Schutzgas F gefüllten Messvolumen V (nicht dargestellt) kein Schutzgas F austritt beziehungsweise das Messvolumen V kein Leck aufweist. Dabei kann das Messvolumen V einen Schalterraum der Hochspannungsschaltanlage umfassen, welcher beispielsweise mit SF₆-Gas als Schutzgas F gefüllt ist. Der Dichtewächter 2 ist beispielsweise mit einem in 1 dargestellten unteren Anschluss mit dem Messvolumen V verbindbar.
Die Überwachungseinheit 1 ist dabei zur Überwachung der Dichtheit des Messvolumens V und/oder der Dichte des in dem Messvolumen V befindlichen Fluides F, nämlich des Schutzgases F, ausgebildet. Zu diesem Zweck ist mittels einer Erfassungseinrichtung 11 (nicht dargestellt) eine Druckänderung in dem Messvolumen V detektierbar. Zusätzlich umfasst die Überwachungseinheit 1 des in 1 dargestellten Dichtewächters 2 eine Anzeigeeinrichtung 13 in Form einer Druckanzeige 13, mittels derer eine Druckänderung in dem Messvolumen V visuell anzeigbar ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Anzeigeeinrichtung 13 einen Zeiger 13-1 auf, welcher einen in dem Messvolumen V herrschenden Druck anhand einer Skala nach Art einer Manometeranzeige anzeigt.
Alternativ oder zusätzlich zu der Anzeigeeinrichtung 13 können konventionelle Dichtewächter auch eine Signalisierungseinrichtung 12 aufweisen, mittels derer bei einer einen Schwellwert unter- oder überschreitenden Druckänderung in dem Messvolumen V ein Signal auslösbar ist. Beispielsweise kann die Signalisierungseinrichtung 12 ein akustisches Signal oder ein elektrisches Steuersignal auslösen, wenn der Druck in dem Messvolumen V, beispielsweise in dem Schalterraum der Hochspannungsschaltanlage, unter einen kritischen Wert fällt, das heißt, wenn die Druckänderung in dem Messvolumen V gegenüber einem Normalbetriebszustand einen Schwellwert unterschreitet. Anders ausgedrückt kann die Signalisierungseinrichtung beispielsweise das Signal auslösen, wenn der Betrag der Druckänderung gegenüber dem Normalbetriebszustand einen Schwellwert überschreitet.
Eine konventionelle Signalisierungseinrichtung 12 an einem Dichtewächter umfasst beispielsweise wenigstens einen Balg 122 und wenigstens einen Mikroschalter zur Signalisierung einer Druckänderung in dem mit dem Fluid F gefüllten Messvolumen V. Dabei kann der Balg 122 auch ein Teil der Erfassungseinrichtung 11 sein. Die Erfassungseinrichtung 11 kann ein Teil der Signalisierungseinrichtung 12 sein oder mit dieser gemeinsame Elemente aufweisen.
Die 2A und 2B zeigen schematische Darstelllungen einer Erfassungseinrichtung 11 zum Erkennen einer Druckänderung in einem Messvolumen V. Die Erfassungseinrichtung 11 umfasst einen Einsatz 121 mit einem fluiddichten Gehäuse, welches einen Gasraum umschließt, wobei der Gasraum über einen unteren Druckeinlass mit dem Messvolumen V verbindbar ist. In dem in 2A gezeigten Ausführungsbeispiel umgibt der mit dem Fluid F gefüllte Gasraum ein ebenfalls in dem Gehäuse angeordnetes Messelement 121-1, welches einen Balg 122 umfasst, als Faltenbalg ausgebildet ist. Der Faltenbalg 122 umschließt ein Referenzgas R und trennt dieses fluiddicht von dem Fluid F. In der Regel enthält das Referenzgas R das gleiche Gas wie das Fluid F, zum Beispiel das Schutzgas SF₆.
Bei gleicher Temperatur des Fluides F in dem Messvolumen V und des Referenzgases R in dem Faltenbalg 122 resultiert bei Auftreten einer Dichteänderung in dem Messvolumen V eine Druckdifferenz zwischen Fluid F und dem Referenzgas R. In der Folge dieser Druckdifferenz tritt eine Deformation des Faltenbalgs 122, welcher beispielsweise als Metallbalg ausgebildet ist, auf. Die Deformation des Faltenbalgs 122 überträgt sich in eine Bewegung einer mit dem Faltenbalg 122 verbundenen Schaltstange 121-2, derart, dass beispielsweise bei einem Druckabfall in dem Messvolumen V und einer resultierenden Ausdehnung des Faltenbalges 122 die Schaltstange 121-2 nach unten, also in den Einsatz 121 hinein, bewegt wird. An der Schaltstange 121-2 kann beispielsweise ein Schaltteller 121-3 (nicht dargestellt) angeordnet sein, welcher die Bewegung der Schaltstange 121-2 zum Auflösen eines Signals auf einen Mikroschalter übertragen kann.
Die 2B zeigt einen alternativen Aufbau des Messelements 121-1, bei welchem das Fluid F aus dem Messvolumen V direkt in einen Faltenbalg 122 innerhalb des Einsatzes 121 eingeleitet wird. Das Referenzgas R befindet sich hierbei in dem den Faltenbalg 122 umgebenden Gehäuse des Einsatzes 121. Die Funktionsweise der Übertragung einer Dichteänderung in dem Messvolumen V auf die Bewegung einer Schaltstange 121-2 und gegebenenfalls weiter über einen Schaltteller 121-3 auf einen Mikroschalter erfolgt dabei analog zu dem anhand von 2A erläuterten Ausführungsbeispiel.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Überwachungseinheit 1 zur Überwachung der Dichtheit eines Messvolumens V und/oder der Dichte eines in dem Messvolumen V befindlichen Fluides F. Die Überwachungseinheit 1 umfasst eine Halterung 16, welche eine über eine Ventileinheit 161 selbsttätig verschließbare Fluidverbindung zu dem Messvolumen V bereitstellt. Ferner umfasst die Überwachungseinheit 1 eine Signalisierungseinrichtung 12, die einen Einsatz 121 mit einem Messelement 121-1 zur Erfassung einer Druckänderung aufweist. Dabei ist der Einsatz 121 ein Teil einer Erfassungseinrichtung 11, wie sie oben stehend anhand von Figuren anhand von 2a erläutert wurde. Die Signalisierungseinrichtung 12 umfasst demnach in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel die Erfassungseinrichtung 11. Der Einsatz 121 ist mit der Halterung 16 verbindbar. Dabei kann der Einsatz 121 ausgebildet sein, im verbundenen Zustand die Ventileinheit 161 zu betätigen, so dass die Fluidverbindung geöffnet ist und das Fluid F in dem vom Gehäuse des Einsatzes 121 umschlossenen Gasraum fließen kann. Einzelheiten der Anbindung des Einsatzes 121 an die Halterung 16 sind untenstehend mit Blick auf ein in 20 gezeigtes Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Wie bereits anhand der 2A beschrieben, hat eine Druckänderung in dem Messvolumen V einen Druckunterschied zwischen dem Fluid F und dem Referenzgas R innerhalb des Faltenbalges 122 zur Folge, welche wiederum in einer Deformation des Faltenbalges 122 und in der Folge in eine Bewegung der Schaltstange 121-2 resultiert. An einem oberen Ende der Schaltstange 121-2 ist ein Schaltteller 121-3 angeordnet, welcher die Bewegung der Schaltstange 121-2 über einen Schaltstößel zum Auslösen eines Signals auf einen Faserschalter 129 überträgt. Dabei kann der Schaltstößel mit beispielsweise mit einem Schraubgewinde an dem Schaltteller 121-3 befestigt sein und auf diese Weise eine Justiervorrichtung 17 bilden, mittels derer ein Schwellwert der Druckänderung für das Auslösen des Signals einstellbar ist.
Der Faserschalter 129 tritt bei der in 3 dargestellten erfindungsgemäßen Überwachungseinheit 1 an die Stelle eines Mikroschalters, wie er bei einer konventionellen Überwachungseinheit, beispielsweise bei einem Dichtewächter 2 entsprechend der 1, zum Einsatz kommt. Zur Erfassung, Übertragung, Anzeige und/oder Auswertung eines für die Druckänderung repräsentativen Messsignals ist ein Lichtwellenleiter 14 mit wenigstens einer lichtleitenden Faser vorgesehen, wobei der Lichtwellenleiter 14 durch den Faserschalter 129 unterbrochen ist.
Die 4A zeigt eine schematische Darstellung des Faserschalters 129 aus dem Ausführungsbeispiel der 3. Die 4B zeigt den Faserschalter 129 in einer Querschnittsansicht entlang der dargestellten Schnittlinie A-A. Der Faserschalter 129 umfasst einen Blechkörper, beispielsweise aus Stanzblech, am welchen ein erstes Lichtwellenleiterende 14-1 und ein zweites Lichtwellenleiterende 14-2 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Dabei sind das erste Lichtwellenleiterende 14-1 und zweite Lichtwellenleiterende 14-2 jeweils an Klebepunkten 129-3 auf dem Blechkörper aufgeklebt. Das erste Lichtwellenleiterende 14-1 ist an den Blechkörper im Bereich einer Zunge 129-1 befestigt, die unter dem Einfluss des auf einen Druckpunkt 129-2 wirkenden Schaltstößels verbiegbar ist.
Wenn beispielsweise bei einem Druckabfall in dem Messvolumen V der Faltenbalg 122 sich ausdehnt und die Schaltstange 121-2 mit dem daran befestigten Schaltteller 121-3 sich nach unten bewegt, wird die Zunge 129-1 durch den Schaltstößel nach unten gebogen, so dass sich das erste Lichtwellenleiterende 14-1 und das zweite Lichtwellenleiterende 14-2 nicht mehr genau gegenüberstehen. Dann kann Licht aus dem ersten Lichtwellenleiterende 14-1 nicht mehr oder nur mehr teilweise in das zweite Lichtwellenleiterende 14-2 eingekoppelt werden. Auf diese Weise kann ein für die Druckänderung in dem Messvolumen V repräsentatives Messsignal, nämlich die mechanische Verschiebung der Schaltstange 121-2, mittels des Lichtwellenleiters 14 erfasst, übertragen, angezeigt und/oder ausgewertet werden. Beispielsweise kann eine Unterbrechung eines Lichtsignals durch das Verbiegen der Zunge 129-1 von einer Auswerteeinheit (nicht dargestellt), die an den Lichtwellenleiter 14 angeschlossen, als ein Messsignal, welches für einen Schwellwert unterschreitende Druckänderung repräsentativ ist weiterverarbeitet werden.
Um mit einem derartigen Faserschalter 129 eine Schalthysterese zu realisieren, kann in einer Variante der Faserschalter 129 beispielsweise wie ein konventioneller Mikroschalter mit einer Springfeder ausgestattet werden. Alternativ kann der Blechkörper beispielsweise nach Art eines „Knackfrosches“ strukturiert sein.
Die 4C zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Faserschalters 129 als Teil einer Signalisierungseinrichtung 12. Wie in dem in den 4A und 4B dargestellen Ausführungsbeispiel eines Faserschalters 129 ist auch bei dem in 4C gezeigten Ausführungsbeispiel an einem Blechkörper eine Zunge 129-1 ausgebildet. Ein erstes Lichtwellenleiterende 14-1 sowie ein zweites Lichtwellenleiterende 14-2 sind parallel zueinander an der Zunge 129-1 befestigt. Dem ersten Lichtwellenleiterende 14-1 bzw. dem zweiten Lichtwellenleiterende 14-2 jeweils genau gegenüberliegend sind an dem Blechkörper des Faserschalters 129-1 ein drittes Lichtwellenleiterende 14-3 sowie eine viertes Lichtwellenleiterende 14-4 angeordnet.
In der 4D sind drei mögliche Schaltstellungen des Faserschalters 129 aus 4C schematisch dargestellt. In einem ersten Schaltzustand, der oben in 4D dargestellt ist, stehen sich das erste Lichtwellenleiterende 14-1 und das dritte Lichtwellenleiterende 14-3 genau gegenüber, so dass Licht vom ersten Lichtwellenleiterende 14-1 in das dritte Lichtwellenleiterende 14-3 eingekoppelt werden kann und umgekehrt. Ebenso liegen sich in der ersten Schaltstellung das zweite Lichtwellenenden 14-2 und das vierte Lichtwellenleiterende 14-4 genau gegenüber.
Wirkt in Folge einer Druckänderung in dem Messvolumen V der Schaltstößel von oben auf den Druckpunkt 129-2 ein und verbiegt die Zunge 129-1 nach unten, so nimmt der Faserschalter 129 eine in der Mitte der 4D gezeigte zweite Schaltstellung ein. Darin liegt das erste Lichtwellenleiterende 14-1 dem vierten Lichtwellenleiterende 14-4 gegenüber, und das zweite Lichtwellenleiterende 14-2 sowie das dritte Lichtwellenleiterende 14-3 liegen jeweils keinem Lichtwellenleiter direkt gegenüber. Demnach kann in der zweiten Schaltstellung des Faserschalters 129 Licht von dem ersten Lichtwellenleiterende 14-1 in das vierte Lichtwellenleiterende 14-4 eingekoppelt werden oder umgekehrt.
In Folge einer Druckerhöhung in dem Messvolumen V kann die Schaltstange 121-2 und damit der Schaltstößel, der auf dem Druckpunkt 129-2 liegt, nach oben bewegt werden. Dann nimmt der Faserschalter 129 schließlich die in 4D unten gezeigte dritte Schaltstellung ein, in welcher Licht aus dem zweiten Lichtwellenleiterende 14-2 in das dritte Lichtwellenleiterende 14-3 eingekoppelt werden kann oder umgekehrt.
Entsprechend den drei gezeigten Schaltstellungen können Lichtsignale über den Lichtwellenleiter 14 beispielsweise zur Weiterverarbeitung an eine Auswerteeinheit übermittelt werden. Dabei können die den drei Schaltstellungen in 4D entsprechenden Lichtsignale z. B. jeweils repräsentativ für

1. keine Druckänderung oder eine unkritische Druckänderung (erste Schaltstellung),
2. eine einen Schwellwert unterschreitende Druckänderung (zweite Schaltstellung) bzw.
3. eine einen Schwellwert überschreitende Druckänderung (dritte Schaltstellung)

Die 5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines Faserschalters 129 als Teil einer Signalisierungseinrichtung 12. An einem Blechkörper entsprechend der anhand der 4A bis 4C beschriebenen Ausführungsbeispiele ist hierbei der Zunge 129-1 gegenüberliegend nur ein Ende des Dichtwellenleiters 14 an Klebepunkten 129-3 befestigt. Die Zunge 129-1 ist dabei zumindest teilweise als ein Reflektionsmittel 128 ausgebildet, so dass in einer Normalstellung des Faserschalters 129 Licht aus dem Lichtwellenleiter 14 von dem Reflektionsmittel 128 zurück in den Lichtwellenleiter 14 reflektiert wird. Beispielsweise kann an der Zunge eine verspiegelte Fläche als Reflektionsmittel 128 angeordnet sein.
Wenn die Zunge in Folge einer Druckänderung in dem Messvolumen V und einer Einwirkung des Schaltstößels auf den Druckpunkt 129-2 nach unten oder nach oben verbogen wird, wird die Reflektion des Lichts aus dem Lichtwellenleiter 14 an dem Reflektionsmittel 128 verhindert oder zumindest vermindert. Die Änderung der in die lichtleitenden Faser des Lichtwellenleiters 14 zurückreflektierten Lichtintensität kann als Messsignal, das für die Druckänderung repräsentativ ist, über den Lichtwellenleiter 14 beispielsweise an eine Auswerteeinheit übertragen werden. Dabei ist auch denkbar dass die Zunge mit den daran ausgebildeten Reflektionsmittel 128 derart angeordnet ist, dass in der Normalstellung des Faserschalters 129 keine (oder nur eine geringe) Reflektion möglich ist, während erst in Folge der Einwirkung des Schaltstößels die Zunge 129-1 derart verbogen ist, dass eine Reflektion überhaupt (oder vermehrt) stattfindet.
Die 6A zeigt eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit 1 mit einer weiteren Variante eines Faserschalters 129 in einer ersten Schaltstellung. Die Erfassungseinrichtung 11 kann dabei einem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele entsprechen und ist in der 6A nur teilweise dargestellt. Sie umfasst insbesondere einen mit einem Referenzgas R gefüllten Faltenbalg 122 und eine an den Faltenbalg 122 gekoppelte Schaltstange 121-2, an welcher ein Schaltteller 121-3 angeordnet ist. Der Schaltteller 121-3 steht in mechanischer Wirkverbindung mit einer Springfeder 129-6, an welcher ein unterer Biegezahn 129-4 angeordnet ist.
Wenn sich der Schaltteller 121-3 in Folge eines Druckabfalls in dem Messvolumen V und einer resultierenden Ausdehnung des Faltenbalges 122 absenkt, schnappt die Springfeder um und nimmt den in 6B dargestellten Zustand ein. In diesem zweiten Schaltzustand greift der an der Springfeder angeordnete untere Biegezahn 129-4 in eine Spalte zwischen zwei oberen Biegezähnen 129-4, die an einem externen Befestigungsabschnitt angeordnet sind.
Der Lichtwellenleiter 14 verläuft dabei zwischen dem an der Springfeder 129-6 angeordneten unteren Biegezahn 129-4 und den beiden oberen, an dem externen Befestigungsabschnitt angeordneten Biegezähnen 129-4. In dem zweiten Schaltzustand wird der Lichtwellenleiter von dem unteren Biegezahn 129-4 in die Spalte 129-5 zwischen dem oberen Biegezähnen 129-4 gedrückt, so dass die Faser des Lichtwellenleiters 14 verbogen wird, wodurch die Transmission des Lichtwellenleiters 14 erheblich eingeschränkt ist. Dabei ist die Verbiegung in der zweiten Schaltstellung so bemessen, dass die lichtleitende Faser nicht beschädigt wird, so dass bei Entspannung, das heißt bei Rückkehr des Faserschalters 129 in seine erste Schaltstellung, wieder die ursprüngliche Transmission durch den Lichtwellenleiter 14 erreicht wird. Die Änderung der Transmission kann beispielsweise von einer Auswerteeinheit, die mit dem Lichtwellenleiter 14 verbunden ist, als ein für eine einen Grenzwert überschreitende Druckänderung repräsentatives Messsignal ausgewertet werden. Die anhand der 6A und 6B beschriebene Variante eines Faserschalters 129 hat den Vorteil, dass die Faser nicht unterbrochen wird und somit von Umwelteinflüssen unabhängig ist.
In der 7 ist eine Überwachungseinheit 1 mit einer Faserkupplung 126 als Teil einer Signalisierungseinrichtung 12 schematisch dargestellt. Dabei ist ein unterer Abschnitt einer an sich bekannten Faserkupplung 126 mit der Schaltstange 121-1 fest verbunden. Ein oberer Abschnitt der Faserkupplung 126 ist mit einem externen Befestigungsabschnitt verbunden. Der untere Abschnitt der Faserkupplung 126 weist eine Ferrule 126-1 auf, in welcher ein erster Lichtwellenleiterabschnitt 14-1 fixiert ist. Ein zweiter Lichtwellenleiterabschnitt 14-2 ist mit dem oberen Abschnitt der Faserkupplung 126 verbunden, wobei der zweite Lichtwellenleiterabschnitt 14-2 innerhalb der Ferrule dem ersten Lichtwellenleiterabschnitt 14-1 gegenüberliegend angeordnet, jedoch dabei nicht fest in der Ferrule 126-1 fixiert ist.
Bewegt sich nun die Schaltstange 121-1 beispielweise nach unten, so entfernt sich der fest mit der Ferrule verbundene erste Lichtwellenleiterabschnitt 14-1 von dem lose in der Ferrule geführten zweiten Lichtwellenleiterabschnitt 14-2, so dass die optische Kopplung zwischen beiden Faserenden 14-1, 14-2 beeinträchtigt wird. Hierbei genügt eine Verschiebung um wenige hundertstel Millimeter, um die optische Kopplung merklich zu verschlechtern. Die veränderte optische Kopplung zwischen dem ersten Lichtwellenleiterende 14-1 und dem zweiten Lichtwellenleiterende 14-2 kann wiederum als für eine Druckänderung in dem Messvolumen V repräsentatives Messsignal verwendet und beispielsweise über den Lichtwellenleiter 14 an eine Auswerteeinheit übermittelt werden.
Die 8A zeigt eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit 1 mit einem Lichtwellenleiter 14 und einem Streumittel 128 als Teil einer Signalisierungseinrichtung 12. Das Streumittel 128 ist an der Schaltstange 121-2 angeordnet und kann beispielsweise als ein im Durchmesser 1 bis 2 mm großes streuendes Flächenelement ausgebildet sein. Die Signalisierungseinrichtung 12 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ferner den Lichtwellenleiter 14 und einen Kollimator 125, der an den Lichtwellenleiter 14 angeschlossen ist. Der Kollimator 125 ist ausgebildet, Licht aus dem Lichtwellenleiter 14 derart zu kollimieren, dass es in einer Normalstellung der Schaltstange 121-2 auf das Streumittel 128 trifft und von diesem wiederum in den Kollimator 125 und weiter in den Lichtwellenleiter 14 zurück gestreut wird. Dabei kann das Streumittel 128 insbesondere auch als ein Reflektionsmittel 128 ausgebildet sein, zum Beispiel in Form eines Spiegels. Auf diese Weise kann konstruktiv beispielsweise ein größerer Abstand zwischen dem Kollimator 125 und der Schaltstange 121-2 ermöglicht werden.
Wird die Schaltstange 121-1 entlang der Schieberichtung S verschoben, beispielsweise in Folge eines Druckabfalls in dem Messvolumen V, so wird das Streuelement 128 aus dem von dem Kollimator 125 ausgehenden Lichtstrahlenbündel heraus bewegt, sodass weniger Licht in die lichtleitende Faser des Lichtwellenleiters 14 zurück gestreut wird. Die derart geänderte Intensität des in die lichtleitende Faser des Lichtwellenleiters 14 zurückgestreuten Lichtes kann als ein für die Druckänderung repräsentatives Messsignal über den Lichtwellenleiter 14 verwendet und beispielsweise zur Weiterverarbeitung an eine Auswerteeinheit übertragen werden.
Die 8B zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung aus einem Lichtwellenleiter 14, einem Kollimator 125 und einem Streumittel 128. Die dargestellte Anordnung unterscheidet sich von in 8A dadurch, dass die Schieberichtung S, entlang derer das Streumittel 128 in Folge einer Krafteinwirkung von der Erfassungseinrichtung 11 bewegt wird, im Wesentlichen parallel zu dem von dem Kollimator 125 ausgehenden Lichtstrahlenbündel verläuft. Mit anderen Worten bewegt sich das Streumittel 128 in Folge der Krafteinwirkung der Erfassungseinrichtung 11, beispielsweise bei einer Druckänderung in dem Messvolumen V, auf den Kollimator 125 zu bzw. von diesem weg.
Das Streumittel 128 kann dabei z.B. an einem Schaltteller 121-3 angeordnet sein, wie er in dem Ausführungsbeispiel der 3 dargestellt ist. Das Streumittel 128 kann beispielsweise als ein diffus strahlendes Flächenelement ausgebildet sein. Analog zu dem Ausführungsbeispiel der 8A kann sich in Folge einer Verschiebung des Streuelements 128 entlang der Schieberichtung S die Intensität des in die Faser des Lichtwellenleiters 14 zurückgestreuten Lichtes ändern. So steigt die Intensität des in die Faser zurückgestreuten Lichtes an, wenn das Streumittel 128, beispielsweise in Folge eines Druckabfalls in dem Messvolumen V, durch Krafteinwirkung von der Erfassungseinrichtung 11 auf den Kollimator 125 zubewegt wird.
Die 8C zeigt eine schematische Darstellung eines gewinkelten Kollimators 125, wie er beispielsweise in Anordnungen gemäß den 8A und 8B zum Einsatz kommen kann. Eine derartige Ausbildung des Kollimators 125 kann für die Führung des Lichtwellenleiters vorteilhaft sein, wenn beispielsweise ein Krümmungsradius der lichtleitenden Faser des Lichtwellenleiters 14 einen bestimmten Wert nicht unterschreiten darf. So kann ein minimal zulässiger Krümmungsradius einer lichtleitenden Faser beispielsweise 30 mm betragen. In einem solchen Fall kann ein gewinkelter Kollimator 125 gemäß der 8C vorteilhaft zum Einsatz kommen. Neben einer Linse 125-1 kann ein derartiger Kollimator 125 zur Erzeugung der gewünschten Strahlenführung Elemente aufweisen die, zum Beispiel unter Zuhilfenahme von Siliziumtechnologie, kostengünstig mikromechanisch herstellbar sind. Beispielsweise kann der gewinkelte Kollimator einen Siliziumchip 125-2 umfassen, mittels dessen ein Lichtstrahl reflektiert und somit umgelenkt werden kann.
Die 8D zeigt eine schematische Darstellung einer Erfassungseinrichtung 11 mit einer Justiervorrichtung 17. Dabei ist die Justiervorrichtung 17 in Form eines Feingewindes ausgebildet, welches an dem Messelement 121-1 angeordnet ist. Die Schaltstange 121-2 ist in das Feingewinde 17 schraubbar, sodass die Signalisierungseinrichtung 12, die die Schaltstange 121-2 umfasst, durch Hineinschrauben bzw. Herausschrauben der Schaltstange 121-2 in das bzw. aus dem Feingewinde 17 bezüglich des Schwellwert, bei dem ein Signal ausgelöst wird, kalibriert werden kann.
Die 8E zeigt schematisch eine Überwachungseinheit 1, die in weiten Teilen dem Ausführungsbeispiel gemäß der 8A ähnelt. Dem Kollimator 122 gegenüberliegend ist hier ein Spiegel als Reflektionsmittel 128 an der Schaltstange 121-2 angeordnet. Dabei erfolgt die Befestigung des Spiegels 128 an der Schaltstange 121-2 über verstellbare Gleitkörper, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Justiervorrichtung 17 zum Kalibrieren der Überwachungseinheit 1 bilden.
In der 9A ist eine Überwachungseinheit 1 mit einem Bimetallelement 153 als Teil einer Temperaturkompensationseinrichtung 15 schematisch dargestellt. Die gezeigte Signalisierungseinrichtung 12 unterscheidet sich von der mit Bezug auf die 8E beschriebenen dadurch, dass der Kollimator 125 auf dem Bimetallelement 153 angeordnet ist. Das Bimetallelement 153 ist beispielsweise ausgebildet, bei einer Änderung der Umgebungstemperatur, welche mit einer Druckänderung in dem Messvolumen V einhergeht, eine Fehlauslösung des Signals durch die Signalisierungseinrichtung 12 zu verhindern.
So erhöht sich beispielsweise bei einem Anstieg der Umgebungstemperatur der Druck des Fluides F in dem Messvolumen V, sodass der Balg 122 die Schaltstange 121-2 und den über Geleitskörper 17 daran angeordneten Spiegel 128 nach oben bewegt. In Abwesenheit der Temperaturkompensationseinrichtung 15 würde dann der Spiegel 128 gegenüber dem Kollimator 125 so weit verschoben, dass der Lichtstrahl aus dem Lichtwellen Leiter 14 nicht mehr zurück in den Kollimator 124 reflektiert würde. Die entsprechende Änderung des Lichtsignals in dem Lichtwellenleiter 14 könnte beispielsweise von einer Auswerteeinheit fälschlicherweise als eine für die Änderung der Fluiddichte in dem Messvolumen V repräsentatives Messsignal gewertet werden.
Durch das Bimetallelement 153 wird jedoch beispielsweise bei einem Anstieg der Außentemperatur der Kollimator 125 ebenfalls nach oben bewegt, sodass eine Relativbewegung des Spiegels 128 und des Kollimators 125 ganz oder teilweise vermieden werden kann. Da das Bimetallelement 153 auf eine tatsächliche Dichteänderung in dem Messvolumen V jedoch nicht anspricht, würde in diesem Fall eine Relativbewegung des Spiegels 128 gegenüber dem Kollimator 125 stattfinden, und die Signalisierungseinrichtung 12 würde bestimmungsgemäß nur eine tatsächliche den Schwellwert überschreitende Dichteänderung durch Auslösen eines Signals anzeigen.
Die 9B zeigt eine weitere Variante einer Temperaturkompensationseinrichtung 15, welche beispielsweise anstelle des Bimetallelements 153 an einer Signalisierungseinrichtung 12 gemäß der 9A vorgesehen sein kann. Dabei ist als Teil der Temperaturkompensationseinrichtung 15 ein zweiter Balg 151 vorgesehen. Der zweite Balg 151 steht mit einem in dem Messvolumen V angeordneten Temperaturfühler 154 in Fluidverbindung. Der Temperaturfühler 154 kann beispielsweise mit Toluol gefüllt sein, welches sich bei einer Temperaturerhöhung des Fluides F ausdehnt, sodass der zweite Balg 151 in Folge einer Druckerhöhung sich ebenfalls ausdehnt.
An einem oberen Abschnitt des zweiten Balges 151 ist über ein Verbindungselement der Kollimator 125 angeordnet. Bei einer Ausdehnung des zweiten Balges 151, beispielsweise in Folge einer Temperaturerhöhung des Fluides F, wird der Kollimator 125 nach oben bewegt. Analog zu der Wirkung des Bimetallelements 153 in dem anhand der 9A beschriebenen Ausführungsbeispiel kann somit eine Fehldetektion einer vermeintlichen Dichteänderung infolge einer Temperaturänderung vermieden werden.
Bei einem Absenken der Temperatur des Fluides F zieht sich in dem Ausführungsbeispiel der 9B der zweite Balg 151 zusammen, und der Kollimator 125 wird zugleich mit dem Spiegel 128, der sich aufgrund der Kontraktion des Balges 122 absenkt, nach unten geführt. In analoger Weise kann auch in dem Ausführungsbeispiel der 9A ein Absenken der Temperatur durch das Bimetallelement 153 durch ein simultanes Mitführen des Kollimators 125 mit der Abwärtsbewegung des Spiegels 128 kompensiert werden.
Eine Kalibrierung der Signalisierungseinrichtung 12, auch mit Blick auf die Temperaturkompensation, kann in den Ausführungsbeispielen der 9A und 9B durch Verstellen der Gleitkörper 17, mit denen der Spiegel 128 an der Schaltstange 121-2 befestigt ist, vorgenommen werden.
Die 10 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Überwachungseinheit 1. Anstelle des Balges 122 aus den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist in dieser Variante als Teil der Erfassungseinrichtung 11 ein Bourdonrohr als Messelement 121-1 vorgesehen. Das Bourdonrohr 121-1 ist ausgebildet, in an sich bekannter Weise eine Druckänderung in dem Messvolumen V in eine mechanische Bewegung umzusetzen. Beispielsweise erhöht sich bei einer Druckerhöhung in dem Messvolumen V, mit welchem das Bourdonrohr 121-1 in Fluidverbindung steht, ein Krümmungsradius eines im Wesentlichen kreisförmig ausgebildeten Abschnitts des Bourdonrohrs 121-1. Dementsprechend bewegt sich ein Endabschnitt des kreisförmigen Abschnitts des Bourdonrohrs 121-1 (s. 10) nach oben und betätigt eine mechanisch daran gekoppelten Hebel, welcher über einen Kamm mit einem Zahnrad einer Anzeigeeinrichtung 13 in Wirkverbindung steht und diese betätigt.
Zusätzlich ist der Endabschnitt des Bourdonrohrs 121-1 mit einem Kollimator 125 als Teil einer Signalisierungseinrichtung 12 ähnlich den Ausführungsbeispielen der 8E bis 9B verbunden, wobei der Kollimator 125 an den Lichtwellenleiter 14 angeschlossen ist. Eine Druckänderung in dem Messvolumen V wird somit mittels des Bourdonrohrs 121-1 in eine Verschiebung des Kollimators 125 der Signalisierungseinrichtung 12 übersetzt.
Eine Temperaturkompensation erfolgt im Ausführungsbeispiel der 10 mithilfe eines Bimetallelements 153 prinzipiell gemäß dem bereits anhand der 9A erläuterten Ausführungsbeispiel, wobei jedoch gemäß der 10 der Spiegel 128 und nicht der Kollimator 125 an dem Bimetallelement 153 angeordnet ist und von diesem mitgeführt wird.
Als eine weitere Variante der Übersetzung einer Druckänderung in dem Messvolumen V in eine mechanische Bewegung, welche durch die Signalisierungseinheit 12 in ein Signal umgesetzt werden kann, zeigt die 11 eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit 1 mit einer Membran 123 als Teil der Erfassungseinrichtung 11. Die Membran übernimmt dabei die Funktion eines Messelements 121-1.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Membran zudem einen Teil einer Gehäusewand des Messvolumens V. Ein mit einem Referenzgas R unter einem Nenndruck gefülltes Referenzvolumen ist durch die Membran 123 von dem Messvolumen V getrennt. Die Signalisierungseinrichtung 12 umfasst den Lichtwellenleiter 14, wobei ein erstes Lichtwellenleiterende 14-1 durch eine Lichtwellenleiterdurchführung 31 hindurch in das mit dem Referenzgas R gefüllte Referenzvolumen geführt ist. Dabei kann die Lichtwellenleiterdurchführung 31 beispielsweise ein Teil eines Bauteils 3 sein, welches einen das Referenzvolumen druckdicht verschließenden Verschluss bildet. Ein derartiges Bauteil 3 ist weiter unten mit Blick auf die 21 detailliert beschrieben.
Eine dem Referenzvolumen zugewandte Seite der Membran 123 ist zumindest in einem dem ersten Lichtwellenleiterende 14-1 gegenüberliegenden Flächenabschnitt mit einer reflektierenden Oberfläche 128 versehen. Die lichtleitende Faser des ersten Lichtwellenleiterendes 14-1 ist in der Nähe dieses Reflektionsmittels 128 angeordnet, sodass ein Teil des aus der lichtleitenden Faser austretenden Lichts in die lichtleitende Faser zurück reflektiert wird.
Ist der Druck in dem Messvolumen V geringer als der in dem Referenzvolumen herrschende Nenndruck, so wölbt sich die Membran 123 in das Messvolumen V hinein, und das Reflektionsmittel 128 entfernt sich von dem ersten Lichtwellenleiterende 14-1. In der Folge wird weniger Licht in die lichtleitende Faser zurück reflektiert. Die Änderung der reflektierten Lichtintensität kann gegebenenfalls als für die Druckänderung repräsentatives Messsignal weiterverarbeitet werden.
Wenn das Messvolumen V und das mit dem Referenzgas R gefüllte Referenzvolumen sich im thermischen Gleichgewicht befinden, erfolgt eine Temperaturkompensation in dem Ausführungsbeispiel der 11 automatisch dadurch, dass und insoweit beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung nicht nur der Druck in dem Messvolumen V sondern auch der Druck in dem Referenzgas R im Referenzvolumen steigt.
In einer Variante des Ausführungsbeispiels der 11 kann die dem ersten Lichtwellenleiter 14-1 zugewandte Seite der Membran auch als lichtstreuende Fläche, die ein Streumittel 128 bildet, ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Variante kann zusätzlich oder alternativ zu der Abstandsänderung zwischen der lichtleitendem Faser und dem Reflektionsmittel 128 auch die sich infolge einer Druckänderung einstellende Krümmung der Membran 123 und eine daraus resultierende fehlgerichtete Reflexion des Lichts an dem Reflektionsmittel 128 zur Erzeugung des Messsignals genutzt werden.
Die 12 zeigt eine schematisch eine weitere Variante einer Überwachungseinheit 1 mit einer Membran 123 als Teil einer Erfassungseinrichtung 11. Wie in dem anhand der 11 erläuterten Ausführungsbeispiel, ist ein Referenzvolumen mit einem Referenzgas R Nenndruck vorgesehen, welches durch die Membran 123 von dem Messvolumen V getrennt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Referenzvolumen einschließlich der Membran 123 rundum von dem mit dem Fluid F gefüllten Messvolumen V umgeben.
Ein erstes Lichtwellenleiterende 14-1 ist durch eine Lichtwellenleiterdurchführung 31 eines Bauteils 3 hindurch in das Messvolumen V hinein geführt. Dabei bildet das Bauteil 3 einen Teil einer druckdicht geschlossenen Gehäusewandung des Messvolumens V. Das 1. Lichtwellenleiterende 14-1 steht einer reflektierenden Außenseite 128 der Membran 123 in einem bestimmten Abstand gegenüber. Dabei ist die Membran 123 bei Nenndruck im Messvolumen V gerade so gewölbt, dass sie einen Hohlspiegel der richtigen Brennweite bildet, sodass das aus dem ersten Lichtwellenleiterende 14-1 austretende Licht reflektiert und wieder in die lichtleitenden Faser eingekoppelt wird. Bei geringerem Druck in dem Messvolumen V ist die Membran 123 weniger stark in das Messvolumen hineingewölbt, sodass nur ein geringerer Teil des Lichts aus dem 1. Lichtwellenleiterende 14-1 zurück in die lichtleitenden Faser eingekoppelt wird. Die Veränderung der Intensität des in den Lichtwellenleiter 14 zurückreflektierten Lichts stellt innerhalb der Signalisierungseinrichtung 12 das für die Druckänderung in dem Messvolumen V repräsentatives Messsignal bereit.
Das Referenzgas R im Referenzvolumen dient zugleich der Temperaturkompensation, sodass das aus dem Referenzvolumen und der membrangebildete Messelement 121-1 reale dichte Änderungen (und nicht Druckänderungen infolge von Temperaturänderungen) anzeigt.
Gemäß einer Variante kann das Referenzvolumen jedoch auch evakuiert sein. In diesem Fall entfällt die Temperaturkompensationswirkung des Referenzgases R, sodass das Messelement 121 Druckänderungen anzeigt.
Als eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Überwachungseinheit 1 weist eine in der 13 schematisch dargestellte Überwachungseinheit ein Interferometer als Teil der Signalisierungseinrichtung 12 auf. Hierbei sind zwei Enden 14-1,14-2 des Lichtwellenleiters 14 durch die Lichtwellenleiterdurchführung 31 hindurch in das Messvolumen V hinein geführt. Innerhalb des Messvolumens V wird das Licht aus der lichtleitenden Faser des ersten Lichtwellenleiterendes 14-1 mit einem Kollimator 125 kollimiert und mit einem halbdurchlässigen Spiegel 128 in zwei Zweige aufgeteilt. Dabei ist der in 13 oben links dargestellte Spiegel 128 zur Aufteilung des Dichtstrahls als halbdurchlässiger Spiegel ausgebildet. Ein erster Teilstrahl wird durch eine bei Nenndruck mit einem Referenzgas R gefüllte Küvette 124 geleitet. Der zweite Teilstrahl passiert ebenfalls eine Küvette, die jedoch zum Messvolumen V hin geöffnet ist. Beide Teilstrahlen werden anschließend über einen weiteren halbdurchlässigen Spiegel 128, welcher in der 13 unten rechts dargestellt ist, zusammengeführt und über einen weiteren Kollimator 125 in die lichtleitende Faser des zweiten Lichtwellenleiterendes 14-2 eingekoppelt.
Beträgt der Unterschied der optischen Weglängen für die beiden Teilstrahlen Null oder ein Vielfaches der Lichtwellenlänge, so interferiert das Licht aus beiden Teilstrahlen konstruktiv, und die in das zweite Lichtwellenleiterende 14-2 eingekoppelte Lichtintensität erreicht ein Maximum. Verändert sich demgegenüber die optische Weglänge für einen der Teilstrahlen um eine halbe Wellenlänge, so tritt destruktive Interferenz ein, und die in das zweite Lichtwellenleiterende 14-2 eingekoppelte Lichtintensität erreicht ein Minimum. Da der Brechungsindex des Gases F direkt proportional zu dessen Dichte ist, lässt sich eine Dichteänderung des Gases F in dem Messvolumen V direkt aus einer mit der dargestellten interferometrischen Anordnung bestimmbaren Änderung der optischen Weglänge des zweiten Teilstrahls errechnen.
Die 14A verdeutlicht eine weitere Möglichkeit, bei einer erfindungsgemäßen Überwachungseinheit eine Druckänderung in dem Messvolumen V zur Bereitstellung eines hierfür repräsentativen Messsignals in ein optisches Signal zu übersetzen, welches mit dem Lichtwellenleiter 14 übertragbar ist. Die dargestellte Erfassungsvorrichtung 11 umfasst einen Balg 122 und entspricht auch im Übrigen in weiten Teilen einigen zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen (vgl. z.B. 3). Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 3 ist jedoch an dem Balg 122 keine Schaltstange 121-2 angeordnet. Stattdessen ist ein erstes Lichtwellenleiterende 14-1 derart an einem unteren Befestigungsabschnitt des Balges 122 befestigt, dass der Lichtwellenleiter 14 bei einer Ausdehnung des Balges 122 zumindest abschnittsweise gedehnt wird.
In einem Abschnitt des Lichtwellenleiters 14, in welchem die Dehnung auftritt, ist im Kern der lichtleitenden Faser ein Faser-Bragg-Gitter 127 ausgebildet (siehe 14B). Das Faser-Bragg-Gitter 127 wird aus einem regelmäßigen Muster von Brechungsindexänderungen der lichtleitenden Faser gebildet. Aufgrund von Interferenz wird in Abhängigkeit des Abstands der Brechungsindexänderungen innerhalb der lichtleitenden Faser nur eine bestimmte Lichtwellenlänge reflektiert. Wird die lichtleitende Faser entlang der Schieberichtung S gedehnt, so ändert sich die Gitterkonstante des Faser-Bragg-Gitters 127 derart, dass eine andere Lichtwellenlänge als zuvor reflektiert wird. Die reflektierte Lichtwellenlänge ist somit ein Maß für die Dehnung des Lichtwellen Leiters 14 im Bereich des Faser-Bragg-Gitters 127.
Beispielsweise kann Weißlicht in den Lichtwellenleiter 14 eingekoppelt werden, und die reflektierte Strahlung kann als für eine Druckänderung in dem Messvolumen V repräsentatives Messsignal mittels eines Spektrometers auf ihre Lichtwellenlänge hin analysiert werden. Alternativ zu dem Einsatz von Weißlicht kann beispielsweise Licht zweier verschiedener Lichtwellenlängen, beispielsweise 1310 nm und 1550 nm, in den Lichtwellenleiter 14 eingekoppelt werden. Ein Verhältnis der an dem Faser-Bragg-Gitters 127 reflektierten Lichtintensitäten der beiden Licht Wellenlängenanteile kann als Maß für die Dehnung des Lichtwellenleiters 14 und damit für die Druckänderung in dem Messvolumen V ausgewertet werden.
Die 16 verdeutlicht schematisch eine weitere Ausführungsform einer Signalisierungseinrichtung 12, bei welcher das für die Änderung einer physikalischen Größe repräsentative Messsignal als reflektierter Lichtanteil einer bestimmten Wellenlänge innerhalb des Lichtwellenleiters 14 vorliegt. Hierbei wird Licht zweier Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlängen, beispielsweise 1310 nm und 1550 nm, in den Lichtwellenleiter 14 eingekoppelt. In einer Normalstellung, die beispielsweise einem Nennwert der physikalischen Größe entsprechen kann, steht einem Lichtwellenleiterende 14-1 ein breitbandiges Reflektionsmittel 128-1 in Form einer breitbandig verspielten Fläche gegenüber, sodass das aus dem ersten Lichtwellenleiterende 14-1 austretende Licht beider Lichtwellenlängen in die lichtleitende Faser zurück reflektiert wird. Bei einer einen Schwellwert unter- oder überschreitenden Änderung der physikalischen Größe, die von einer Erfassungseinrichtung 11 (nicht dargestellt) detektiert wird, wird das breitbandige Reflektionsmittel 128-1 derart entlang der Schieberichtung S verschoben, dass es das Licht aus dem ersten Lichtwellenleiterende 14-1 nicht mehr zurück reflektiert. Stattdessen steht dem ersten Lichtwellenleiterende 14-1 nun ein wellenlängenselektives Reflektionsmittel 128-2 gegenüber, welches das Licht nur einer der beiden Lichtquellen, beispielsweise das Licht mit 1310 nm Wellenlänge, in die lichtleitenden Faser zurück reflektiert. Die Verschiebung der Reflektionsmittel 128-1, 128-2 kann dabei beispielsweise durch einen Schaltteller 121-3, der entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen über eine Schaltstange 121-2 an einen Balg 122 gekoppelt sein kann, bewirkt werden.
In einer Variante kann vorgesehen sein, dass bei einer noch weitergehenden Verschiebung entlang der Schieberichtung S auch das wellenlängenselektive Reflektionsmittel 128-2 schließlich aus dem Bereich heraus gelangt, in welchem es Licht in das erste Lichtwellenleiterende 14-1 zurückspiegeln kann. In diesem Fall wird überhaupt kein Licht mehr in den Lichtwellenleiter 14 zurück reflektiert. Dieser Zustand kann beispielsweise als für eine Änderung der physikalischen Größe repräsentatives Messsignal ausgewertet werden, welches einem Über- bzw. Unterschreiten eines zweiten, ggf. kritischeren Schwellwerts durch die Änderung der physikalischen Größe entspricht. Kommt die in 16 dargestellte Signalisierungseinrichtung 12 in einem Dichtewächter 2 zum Einsatz, so kann das erste Signal beispielsweise einen Alarm auslösen, und das zweite Signal kann zum Beispiel eine automatische Sperrung der Hochspannungsschaltanlage auslösen.
Auch bei einem in den 18A bis 18C dargestellten Ausführungsbeispiel einer Überwachungseinheit 1 ist das Messsignal, welches für die Änderung der physikalischen Größe repräsentativ ist, in der Wellenlänge des in den Lichtwellenleiter 14 zurückgestreuten Lichtes kodiert. Hierbei kommt ein an sich bekanntes Verfahren der optischen Abstandsmessung zur Anwendung, welcher auf der Wellenlängenabhängigkeit der Brennweite F1, F2, F3 einer Linse 120 basiert. Gemäß 18A ist die Linse 120 dabei als Teil der Signalisierungseinrichtung 12 derart an der Erfassungseinrichtung 11 angeordnet, dass sie Licht aus dem Lichtwellenleiter 14 auf die ein Streumittel 128 bildende Stirnfläche eines Keramikzylinders bündelt. Der Keramikzylinder steht mittig auf einer den Balg 122 axial nach unten abschließenden Grundfläche, die sich in Folge der Ausdehnung oder Kontraktion des Balges 122 entlang der Schieberichtung S nach unten bzw. nach oben verschiebt. Dabei ist der Keramikzylinder radial von dem Balg 122 der Erfassungseinrichtung 11 umschlossen und erstreckt sich mittig entlang einer Achse des Balges 122.
Wenn, wie in 18C schematisch dargestellt, das Licht einer Weißlichtquelle 5 in den Lichtwellenleiter 14 eingekoppelt wird, so liegt ein erster Fokus F1 für kurzwellige Lichtanteile näher an der Linse 120 als ein zweiter Fokus F2 für längerwellige Lichtanteile. Dies ist in 18B schematisch illustriert. Beispielsweise können blaue Lichtanteile in einem ersten Fokus F1, grüne Lichtanteile in einem zweiten Fokus F2, und rote Lichtanteile in einem dritten Fokus F3 gebündelt werden. An einem Streuelement 128 gestreute Lichtanteile aus dem Lichtwellenleiter 14 werden dabei am effizientesten zurück in die lichtleitende Faser eingekoppelt, wenn sich das Streumittel 128 gerade für den jeweiligen Lichtanteil im Fokus F1, F2, F3 der Linse 120 befindet. Beispielsweise wird in der in 18B gezeigten Situation der in dem zweiten Fokus F2 gebündelte grüne Lichtanteil am effizientesten zurück in den Lichtwellenleiter 14 gestreut.
Wenn die 18A dargestellte Überwachungseinheit 1 beispielsweise Teil eines Dichtewächters 2 ist, wird bei einem Druckabfall im Messvolumen V der Keramikzylinder und damit das Streumittel 128 nach unten bewegt, sodass vermehrt längerwellige Lichtanteile in den Lichtwellenleiter 14 zurück gestreut werden. Das Spektrum des zurückgestreuten Lichtes kann beispielsweise mit einem Spektrometer 6 analysiert werden (vergleiche 18C). Am Spektrum des zurückgestreuten Lichts kann der Abstand des Streumittels 128 von der Linse 120 abgelesen und hiervon auf eine Druck- bzw. Dichteänderung in dem Messvolumen V geschlossen werden.
Eine Signalisierungseinrichtung 12 gemäß der 18A bis C kann mit geringfügigen Konstruktionsänderungen in herkömmliche Dichtewächter integriert werden. Da der Messwert der Dichte als Lichtwellenlänge kodiert wird, ist eine Übertragung über den Lichtwellenleiter 14 auch über weite Strecken ohne Verfälschung durch Leitungsverluste möglich.
Die 15A und 15B illustrieren eine weitere Variante einer Überwachungseinheit 1 mit einer Membran 123 als Teil einer Erfassungseinrichtung 11. Wie in dem anhand der 12 erläuterten Ausführungsbeispiel, ist ein mit Referenzgas R unter Nenndruck druckgefülltes Referenzvolumen innerhalb des Messvolumens V angeordnet und durch eine Membran 123 von dem umgebenden Fluid F getrennt. Der Lichtwellenleiter 14 ist durch die Lichtleiterdurchführung 31 hindurch in das Messvolumen V hinein- und wieder herausgeführt, sodass sich ein schlaufenförmiger Abschnitt des Lichtwellenleiters 14 innerhalb des Messvolumens V erstreckt. Ein Teilabschnitt des schlaufenförmigen Abschnitts des Lichtwellenleiters 14 ist an die Membran 123 angelegt und an dieser befestigt.
Wird der Druck in dem Messvolumen V geringer als der Nenndruck des Referenzgases R in dem Referenzvolumen, so wölbt sich die Membran 123 nach außen und krümmt den Lichtwellenleiter 14. Wird dabei ein bestimmter Krümmungsradius unterschritten, so verringert sich die Transmission des Lichtwellenleiters, sodass ein Teil der Lichtintensität verloren geht. Der Verlust von Lichtintensität kann als Messsignal, das für die Druckänderung im Messvolumen V kennzeichnend ist, verwertet werden.
In 15B ist der Effekt der verringerten Transmission bei einem zu kleinen Krümmungsradius schematisch illustriert. Wird ein kritischer Krümmungsradius, beispielsweise 30 mm, unterschritten, so kann ein Teil der Lichtwellen beispielsweise in ein Cladding der lichtleitenden Faser übergehen und von dort in einem umgebenden Acrylatmantel dissipieren. Dies ist im linken Bereich des in 15B gezeigten Lichtwellenleiters 14 schematisch angedeutet.
Die 17A zeigt eine schematische Darstellung einer Überwachungseinheit 1 mit einem optischen linearen Encoder als Teil der Signalisierungseinrichtung 12. Die dargestellte Erfassungseinrichtung 11 entspricht in weiten Teilen den im Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen bereits erläuterten Erfassungseinrichtungen 11, welche jeweils einen Balg 122 umfassen. Demnach kann mit der Erfassungseinrichtung 11 eine Druckänderung in einem Messvolumen V über den Balg 122 in eine Bewegung der Schubstange 121-2 entlang der Schieberichtung S umgesetzt werden.
Gemäß der 17A dient die Schaltstange 121-2 als ein Maßstab eines optischen linearen Encoders und weist zu diesem Zweck in kleinen regelmäßigen Abständen Markierungen auf, welche die Rückstreuung von Licht beeinflussen. Ein erstes Lichtwellenleiterende 14-1 und ein zweites Lichtwellenleiterende 14-2 sind zueinander beabstandet angeordnet und auf die Markierungen der Schaltstange 121-2 gerichtet. Dabei ist ihr Abstand gerade so gewählt, dass eine Modulation der in das erste Lichtwellenleiterende 14-1 gestreuten Lichtintensität bezüglich der Schieberichtung S um 90° phasenverschoben gegenüber einer Modulation der in das zweite Lichtwellenleiterende 14-2 zurückgestreuten Lichtintensität ist.
Die 17B illustriert schematisch die erste Modulation A der in das erste Lichtwellenleiterende 14-1 zurückgestreuten Lichtintensität bei einer Verschiebung der Schaltstange 121-2 entlang der Schieberichtung S sowie eine entsprechende zweite Modulation B für das zweite Lichtwellenleiterende 14-2. Insbesondere kommt in der Darstellung der 17B die Phasenverschiebung um 90° zwischen beiden Modulationen A, B zum Ausdruck.
Durch eine vergleichende Auswertung der jeweils in das erste Lichtwellenleiterende 14-1 und in das zweite Lichtwellenleiterende 14-2 zurückgestreuten Lichtintensität kann auch eine sehr feine Bewegung der Schaltstange 121-2 einschließlich ihrer Bewegungsrichtung entlang der Schieberichtung S durch einfaches Abzählen von Intensitätsminima und Intensitätsmaxima bestimmt werden. Mit einem entsprechenden Zählerstand, der beispielsweise auf einem Speichermittel einer Auswerteeinheit speicherbar ist, steht somit ein digitalisierter Wert der Dichte im Messvolumen V zur Verfügung.
Die 19A und 19B verdeutlichen beispielhaft eine Möglichkeit, eine Signalisierungseinrichtung 12 mit einem Lichtwellenleiter 14 teilweise in eine konventionelle Anzeigeeinrichtung 13 eines Dichtewächters 2 (vgl. 1) zu integrieren. In der 19A ist auf der rechten Seite die Vorderansicht einer Druckanzeige als Anzeigeeinrichtung 13 eines Dichtewächters 1, wie er beispielsweise in 1 dargestellt ist, abgebildet. Die Druckanzeige 13 der 19A weist eine kreisrunde Skala und einen Zeiger 13-1 in drei verschiedenen exemplarischen Zeigerstellungen auf. Die Skala der Druckanzeige 13 ist mit drei Bohrungen 13-2 versehen, wobei die Positionen der Bohrungen 13-2 bestimmten Dichte- bzw. Druckwerten in einem Schalterraum als Messvolumen V entsprechen können, bei welchen die Signalisierungseinrichtung 12 ein Signal auslösen soll.
Auf der linken Seite der 19A ist eine Querschnittsansicht der Anzeigeeinrichtung 13 dargestellt. Auf der Rückseite der Skala der Druckanzeige 13 ist ein Lichtwellenleiter 14 angeordnet, wobei ein erstes, zweites und drittes Lichtwellenleiterende 14-1–14-3 von hinten nach vorne durch jeweils eine der Bohrungen 13-2 geführt sind. So kann beispielsweise Licht, das in den Lichtwellenleiter 14 eingekoppelt wird, bei einer entsprechenden Zeigerstellung von dem Zeiger 13-1 in eines der Lichtwellenleiterenden 14-1–14-3 zurück gestreut werden und ein für die entsprechende Druckänderung repräsentatives Messsignal bereitstellen. Alternativ kann auch nur das Umgebungslicht durch die Bohrungen 13-2 in die Lichtwellenleiterenden 14-1–14-3 eingekoppelt werden, wobei das Messsignal durch eine Verdunklung eines der Lichtwellenleiterenden 14-1–14-3 bei Überstreichen des Zeigers 13-1 erzeugt werden kann.
Die 19B zeigt eine Variante, bei welcher an dem Zeiger 13-1 ein verbreiterter Zeigerbereich dazu ausgebildet ist, eine Bohrung 13-2 über den gesamten zulässigen Druckbereich hinweg zu bedecken. Dabei ist die der Bohrung 13-2 zugewandte Seite des Zeigers 13-1 mit einem Reflektionsmittel beschichtet, sodass Licht aus einer durch die Bohrung 13-2 hindurchgeführten lichtleitenden Faser des Lichtwellenleiters 14 in die Faser zurückgestreut wird, wenn der Zeiger 13-1 die Bohrung 13-2 bedeckt. Verlässt der Druck bzw. die Dichte in dem Messvolumen V den zulässigen Bereich, so bedeckt der Zeiger 13-2 die lichtleitenden Faser gerade nicht mehr, wie in 19B mit der grau dargestellten Zeigerstellung angedeutet. Das Ausbleiben der Rückstreuung des Lichts in die Faser des Lichtwellenleiters 14 kann von der Signalisierungseinrichtung 12 wiederum als Messsignal ausgewertet werden und beispielsweise ein Signal zum Auslösen eines Alarms und/oder zur Sperrung der Hochleistungsschaltanlage auslösen.
Die 20 zeigt schematisch eine weitere erfindungsgemäße Überwachungseinheit 1 zur Überwachung der Dichtheit eines Messvolumens V und/oder der Dichte eines in einem Messvolumen V befindlichen Fluides F. Die Überwachungseinheit 1 umfasst eine Erfassungseinrichtung 11, mittels derer eine Druckänderung in dem Messvolumen V detektierbar ist und eine Signalisierungseinrichtung 12, mittels derer bei einer einen Schwellwert unter- oder überschreitenden Druckänderung ein Signal auslösbar ist. Dabei kann die Erfassungseinrichtung 11 auch ein Teil der Signalisierungseinrichtung 12 sein oder mit diesem gemeinsame Elemente aufweisen.
Bei der in 20 dargestellten Überwachungseinheit 1 befindet sich ein Messelement 121-1 zur Erfassung einer Druckänderung als Teil einer Signalisierungseinrichtung 12 an der Spitze eines länglichen Einsatzes 121. Der Einsatz 121 ist in eine an einer Gehäusewand 4 des Messvolumens V ausgebildete Halterung 16 eingeführt. Dabei ragt die Halterung 16 in Form eines Rohrstutzens in das Messvolumen V, zum Beispiel in den Schalterraum einer Hochspannungsschaltanlage, hinein.
Zum druckdichten Anschließen des Einsatzes 121 an das Messvolumen V ist an einer Stirnseite des Rohrstutzens, der die Halterung 16 bildet, eine Ventileinheit 161 angeordnet. In einem nicht eingesetzten Zustand des Einsatzes 121 (nicht dargestellt) verschließt die Ventileinheit 161 das Messvolumen V druckdicht. In einem verbundenen Zustand, in welchem der Einsatz 121 in den Rohrstutzen 16 eingesetzt, d.h. mit der Halterung 16 verbunden ist, betätigt ein an einer Stirnseite des Einsatzes 121 angeordneter Stößel 34 die Ventileinheit 161, sodass eine Fluidverbindung zwischen dem Messvolumen V und dem Inneren des Rohrstutzens 16 geöffnet wird.
Dabei liegen in dem verbundenen Zustand Dichtungen 321, die an einem Verschlusseinsatz 32 des Einsatzes 121 angeordnet sind, druckdicht an einer Innenwand des die Halterung 16 bildenden Rohrstutzens an, sodass der Innenraum des Rohrstutzens fluiddicht verschlossen ist. Das Messelement 121 steht ein dem verbundenen Zustand mit dem Innenraum des Rohrstutzens 16 und, über die geöffnete Ventileinheit 161, mit dem Inneren des Messvolumens V in Fluidverbindung. Somit steht das Fluid F in dem verbundenen Zustand in direktem Kontakt mit dem Messelement 121, welches beispielsweise gemäß einer der oben anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschriebenen Varianten einen Balg 122, eine Membran 122 und/oder verschiedene optische Elemente umfassen kann.
In einer Variante kann der Einsatz 121 einen Schraubeinsatz aufweisen, welcher zum Herstellen des verbundenen Zustands in ein im Bereich der Öffnung des Rohrstutzens 16 ausgebildetes Schraubgewinde schraubbar ist. Beim Hereinschrauben des Schraubgewindes betätigt der Stößel 34 erst dann die Ventileinheit 161 zum Herstellen der Fluidverbindung mit dem Messvolumen V, wenn die Dichtung 321 bereits im Bereich des Schraubeinsatzes druckdicht anliegt. Umgekehrt gelangt beim Herausschrauben des Schraubeinsatzes der Stößel 34 außer Eingriff mit der Ventileinheit 161 Eingriff, bevor die Dichtung 321 im Bereich des Schraubeinsatzes herausgeschraubt wird. Auf diese Weise wird sowohl beim Herstellen als auch beim Lösen des verbundenen Zustands der des Einsatzes 121 an der Halterung 16 ein unerwünschtes Austreten des Fluides F aus dem Messvolumen V vermieden oder auf ein Minimum reduziert.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Lichtwellenleiter 14 als Teil der Signalisierungseinrichtung 12 mit dem Messelement 121-1 gekoppelt. Die Verwendung des Lichtwellenleiters 14 in Verbindung mit der beschriebenen Anordnung aus dem Einsatz 11 und der Halterung 12 erlaubt es, das Messelement 121-1 mittels des Einsatzes 121 quasi in das Messvolumen V einzubringen. Somit entfällt bei einer Dichtemessung der Einfluss einer von der Temperatur im Messvolumen V verschiedenen Außentemperatur, welcher bei einer konventionellen externen Anordnung des Messelements 121-1 störend bzw. verfälschen wirken kann.
Der Einsatz 121 bildet in dem Ausführungsbeispiel der 20 ein Bauteil 3, welches als ein Verschluss, der die Öffnung des Rohrstutzens 16 druckdicht verschließt, ausgebildet ist. Dabei weist Bauteil 3 eine druckdichte Lichtleiterdurchführung 31 auf, um ein Anschließen des Lichtwellenleiters 14 an das Messelement 121-1 zu ermöglichen.
Ein derartiges Bauteil 3 mit einer Lichtleiterdurchführung 31 ist in der 21 in größerem Detail dargestellt. Die Lichtleiterdurchführung 31 hat zwei Koppelabschnitte 311, 312, die jeweils für den Anschluss eines Lichtwellenleiterendes 14-1, 14-2 vorgesehen sind. Ein Lichtleiterverbindungselement 313 verbindet die beiden Koppelabschnitte 311, 312 lichtleitend miteinander, sodass ein Lichtsignal zwischen den beiden Lichtwellenleiterenden 14-1, 14-2 übertragen werden kann. Beispielsweise kann das Lichtleiterverbindungselement eine Linse oder ein Prisma umfassen.
Bei dem in der 21 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Lichtleiterverbindungselement 313 in ein Glas 314 des Bauteils 3 eingebettet und stoffschlüssig mit diesem verbunden. Insbesondere kann das Lichtleiterverbindungselement 313 in das Glas 314 eingeschmolzen sein. Auf diese Weise lässt sich eine besonders zuverlässige und robuste gasdichte Verbindung herstellen. Das Glas 314, in welches das Lichtleiterverbindungselement 313 eingeschmolzen ist, ist rings von einem Metall 315 eingefasst. Beispielsweise kann das Metall 315 einen Teil einer rohrförmigen Wand des in die Halterung 16 hineinragenden Einsatzes 121 gemäß der 20 bilden.
Die 22 zeigt eine Justiervorrichtung 17 einer erfindungsgemäßen Überwachungseinheit 1. Bei der dargestellten Überwachungseinheit 1 ist, ähnlich zu den bereits anhand der 8A und 8E erläuterten Ausführungsbeispielen, einem ersten Lichtwellenleiterende 14-1 gegenüberliegend ein Spiegel 128 angeordnet, welcher in einer dargestellten ersten Stellung Licht aus dem Lichtwellenleiterende 14-1 in dieses zurück reflektiert. Dabei wird das Licht zunächst aus der lichtleitenden Faser über eine schräge Flanke (vorzugsweise 54,7° zur Horizontalen) eines Siliziumchips 125-2 durch eine Linse 120 hindurch auf den Spiegel 128 geworfen und an diesem entsprechend zurück in die lichtleitende Faser reflektiert. Das Lichtwellenleiterende 14 kann dabei z.B. an einer Rhomboederführung geführt sein.
Der Spiegel 128 ist an eine Schaltstange 121-2 einer Erfassungseinrichtung 11 gekoppelt und kann, beispielsweise in Folge einer Drückänderung in einem Messvolumen V, mit der Schaltstange 121-2 entlang der Schieberichtung V verschoben werden. Dies kann die optische Wechselwirkung des Spiegels 128 mit dem Lichtwellenleiterende 14-1 verändern und somit in dem Lichtwellenleiter 14 ein für die Druckänderung repräsentatives Messsignal auslösen. Beispielsweise kann der Spiegel 128 aus der ersten Stellung eine zweite Stellung verschoben werden, in welcher er das Licht aus dem Lichtwellenleiter 14 nur noch teilweise oder überhaupt nicht mehr in diesen zurück reflektiert. Dabei kann der Spiegel 128 auch mehrere Reflexionsebenen aufweisen.
In einer Variante sollen von der Signalisierungseinheit 12 mindestens zwei verschiedene druckabhängige Signale erzeugbar sein. Eine Kalibrierung der entsprechenden Grenzwerte, z.B. „Alarm“ und „Sperre“, kann über ein Einstellen des Spiegels 128 mittels der dargestellten Justiervorrichtung 17 erfolgen.
Um den Spiegel 128 fein zu justieren, wird eine Justiervorrichtung 17 mit zwei gegenläufigen Gewinden verwendet. Eine Spannplatte 170 ist an einer Zentralschraube 171 fixiert und ggf. mit einer zusätzlichen Madenschaube gesichert. Auf der Spannplatte 170 ist ein Gleitbolzen 173 fest eingeschraubt.
Auf der Schaltstange 121-1 ist ein Rechtsfeingewinde 121-20 (z.B. ein M4-Gewinde) geschnitten. Eine Justierhülse 177 hat ein Innenrechtsfeingewinde 175 (z.B. M4 R-Gewinde) und ein Außenlinksfeingewinde 176 (z.B. ein M8 L-Gewinde). Die beiden Feingewinde 175, 176 haben eine geringfügig unterschiedliche Steigung. Auf das Außenlinksfeingewinde 176 ist der mit einem passenden Innengewinde versehene Spiegelträger 174, an dem der Spiegel 128 angeordnet ist, geschraubt. Der Spiegelträger 174 weist als Verdrehschutz eine Gleitführung 172 für den Gleitbolzen 173 auf.
Die Justierhülse 177 fungiert als Spindeltrieb mit minimalem Vorschub, der sich aus der Differenz der Steigungen der Feingewinde 175, 176 ergibt und eine sehr feine Höhenverstellung des Spiegels 128 zur Kalibrierung der Überwachungseinheit 1 erlaubt.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen erfindungsgemäßer Überwachungseinheiten 1, kann vorgesehen sein, dass der Lichtwellenleiter 14 über mindestens eine Steckverbindung lösbar an die Überwachungseinheit 1 anschließbar ist.
In vorteilhaften Ausführungsformen kann mindestens ein Lichtwellenleiter 14 mit mehreren (beispielsweise 12) lichtleitenden Fasern zu Einsatz kommen.
Beispielsweise kann in einer Zentrale, von der aus eine Überwachung mit der Überwachungseinheit 1 gesteuert wird, ein Schaltschrank mit einem Lichtwellenleiter-Patchfeld vorgesehen sein.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass Lichtquellen, aus welchen Licht in den Lichtwellenleiter 14 eingekoppelt wird, im Betrieb der Überwachungseinrichtung 1 in regelmäßigen Intervallen relativ kurz eingeschaltet werden. Dies kann gegenüber einem Dauerbetrieb eine höhere Lebensdauer der Lichtquellen erlauben.
Bezugszeichenliste

1: Überwachungseinheit
11: Erfassungseinrichtung
12: Signalisierungseinrichtung
120: Linse
121: Einsatz
121-1: Messelement
121-2: Schaltstange
121-3: Schaltteller
122: Balg
123: Membran
124: Küvette
125: Kollimator
125-1: Linse des Kollimators
125-2: Siliziumchip
126: Faserkupplung
126-1: Ferrule
127: Faser-Bragg-Gitter
128: Streumittel / Reflektionsmittel
128-1: Breitbandiges Reflektionsmittel
128-2: Wellenlängenselektives Reflektionsmittel
129: Faserschalter
129-1: Zunge
129-2: Druckpunkt
129-3: Klebepunkt
129-4: Biegezähne
129-5: Spalte
129-6: Springfeder
13: Anzeigeeinrichtung
13-1: Zeiger
13-2: Bohrung
14: Lichtwellenleiter
14-1: Erstes Lichtwellenleiterende
14-2: Zweites Lichtwellenleiterende
14-3: Drittes Lichtwellenleiterende
14-4: Viertes Lichtwellenleiterende
15: Temperaturkompensationseinrichtung
151: Zweiter Balg
152: Referenzvolumen
153: Bimetallelement
154: Temperaturfühler
16: Halterung
161: Ventileinheit
17: Justiervorrichtung
170: Spannplatte
171: Zentralschraube
172: Gleitführung
173: Gleitbolzen
174: Spiegelträger
175: Innenrechtsfeingewinde
176: Außenlinksfeingewinde
177: Justierhülse
2: Dichtewächter
3: Bauteil
31: Lichtleiterdurchführung
311: Erster Koppelabschnitt
312: Zweiter Koppelabschnitt
313: Lichtleiterverbindungselement
314: Glas
315: Metall
32: Verschlusseinsatz
321: Dichtung
34: Stößel
4: Gehäusewand
5: Weißlichtquelle
6: Spektroskop
F: Fluid
F1: Erster Fokus
F2: Zweiter Fokus
F3: Dritter Fokus
R: Referenzgas
S: Schieberichtung
V: Messvolumen
A: Erste Modulation
B: Zweite Modulation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10242443 A1 [0002]

Claims

Überwachungseinheit (1) für die Dichtheitsüberwachung und/oder Gasdichteüberwachung an einer Hochspannungsschaltanlage, mit wenigstens einer Erfassungseinrichtung (11), mittels derer eine Änderung einer physikalischen Größe, welche sich auf ein in einem Messvolumen (V) befindliches Fluid (F) bezieht, detektierbar ist, sowie mit – einer Signalisierungseinrichtung (12), mittels derer bei einer einen Schwellwert unter- oder überschreitenden Änderung der physikalischen Größe ein Signal auslösbar ist, und/oder – einer Anzeigeeinrichtung (13), mittels derer eine Änderung der physikalischen Größe visuell anzeigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung, Übertragung, Anzeige und/oder Auswertung eines für die Änderung der physikalischen Größe repräsentativen Messsignals mindestens ein Lichtwellenleiter (14) mit wenigstens einer lichtleitenden Faser vorgesehen ist.
Überwachungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalische Größe ein Druck in dem Messvolumen (V) ist und dass die Überwachungseinheit (1) zur Überwachung der Dichtheit des Messvolumens (V) und/oder der Dichte des Fluides (F) ausgebildet ist.
Überwachungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturkompensationseinrichtung (15) vorgesehen ist, mittels derer eine Temperaturänderung zumindest teilweise kompensierbar ist, um eine Fehlauslösung eines Signals durch die Signalisierungseinrichtung (12) infolge einer Temperaturänderung zu vermeiden.
Überwachungseinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (14) mit der Temperaturkompensationseinrichtung (15) gekoppelt ist.
Überwachungseinheit (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturkompensationseinrichtung (15) mindestens einen Balg (151), ein mit einem Referenzgas gefülltes Referenzvolumen (152) und/oder ein Bimetallelement (153) aufweist.
Überwachungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalisierungseinrichtung (12) und/oder die Anzeigeeinrichtung (13) mindestens einen Balg (122), eine Membran (123) und/oder ein Bourdonrohr (124) aufweist.
Überwachungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalisierungseinrichtung (12) und/oder die Anzeigeeinrichtung (13) mindestens einen Kollimator (125), eine Linse (126), ein Faser-Bragg-Gitter (127) und/oder ein Reflektionsmittel (128), insbesondere einen Spiegel aufweist. Überwachungseinheit (1) zur Überwachung der Dichtheit eines Messvolumens und/oder der Dichte eines in einem Messvolumen befindlichen Fluides, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit wenigstens einer Erfassungseinrichtung (11), mittels derer eine Druckänderung in dem Messvolumen detektierbar ist, und mit einer Signalisierungseinrichtung (12), mittels derer bei einer einen Schwellwert unter- oder überschreitenden Druckänderung ein Signal auslösbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (1) eine Halterung (16) umfasst, die eine über eine Ventileinheit (161) selbsttätig verschließbare Fluidverbindung zu dem Messvolumen bereitstellt, und die Signalisierungseinrichtung (12) einen Einsatz (121) mit wenigstens einem Messelement (121-1) zur Erfassung einer Druckänderung aufweist, wobei der Einsatz (121) mit der Halterung (16) verbindbar ist und im verbundenen Zustand die Ventileinheit (161) betätigt, so dass die Fluidverbindung geöffnet ist.
Überwachungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 und dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtwellenleiter (14) mit dem Messelement (121-1) der Signalisierungseinrichtung (12) gekoppelt ist.
Überwachungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (1) eine Justiervorrichtung (17) aufweist, die zur Kalibrierung der Überwachungseinheit (1) eingerichtet und vorgesehen ist.
Dichtewächter (2) für die Dichtheitsüberwachung und/oder Gasdichteüberwachung an einer Hochspannungsschaltanlage mit einer Überwachungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Bauteil (3), insbesondere für eine Überwachungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, zur Bildung einer dichtend, insbesondere druckdicht geschlossenen Gehäusewandung oder eines eine Gehäuseöffnung dichtend, insbesondere druckdicht verschließenden Verschlusses mit einer Lichtleiterdurchführung (31) mit zwei Koppelabschnitten (311, 312), die jeweils für den Anschluss eines Lichtwellenleiters (14) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiterdurchführung (31) ein Lichtleiterverbindungselement (313) aufweist, das – die beiden Koppelabschnitte (311, 312) lichtleitend miteinander verbindet, so dass ein Lichtsignal zwischen zwei an die Koppelabschnitte (311, 312) angeschlossenen Lichtwellenleitern (14) übertragbar ist, und – stoffschlüssig mit dem Bauteil (3) verbunden ist.
Bauteil (3) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleiterverbindungselement (313) eine Linse oder ein Prisma umfasst.
Bauteil (3) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleiterverbindungselement (313) in ein Material eingebettet ist, aus dem das Bauteil (3) zumindest teilweise hergestellt ist.
Bauteil (3) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleiterverbindungselement (313) in ein Glas des Bauteils (3) eingebettet, insbesondere hierin eingeschmolzen ist.
Bauteil (3) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (3) aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien, insbesondere Glas und Metall hergestellt ist.