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Einrichtung zum Nachweis von Wasserspuren im Kühlmittel von Transformatoren
und Drosseln Werden bei Wärmeaustauscheranlagen für die Verlustwärmeverwertung von
Transformatoren oder Drosseln die Wärmeaustauscher derart betrieben, daB der statische
Wasserdruck höher ist als der statische Öldruck, was dann der Fall ist, wenn z.
B. der Wasserdruck durch die Höhe der Wassersäule in der Zeitralheizung eines Gebäudes
bestimmt ist, in dessen Erdgeschoß der die Verlustwärme abgebende Apparat aufgestellt
ist, so besteht die Gefahr, daß bei einer Undichtigkeit der Wasserrohre im Wärmeaustauscher
Wasser in den Ölkreislauf eintritt. Mit dem Öl gelangt dann das Wasser in den Transformator
oder in die Drossel und verschlechtert die Durchschlagsfestigkeit des Öls, so daß
Überschläge an elektrisch hoch beanspruchten Teilen der Wicklung auftreten können.
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Wenn das in einer Zentralheizungsanlage umlaufende Wasser für die
Kühlung des Öls verwendet wird, so läuft in diesem Falle chemisch neutrales Wasser
um, und die Korrosionsgefahr der Wasserrohre ist an sich auf ein Minimum herabgesetzt.
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Um trotzdem mit Rücksicht auf den hohen Wert eines Transformators
oder einer Drossel Störungen von dieser Seite her praktisch auszuschalten, hat man
schon vorgeschlagen, im Kreislauf des Apparatekühlmittels eine Einrichtung zur ständigen
Überwachung der Kühlmittelqualität vorzusehen, die beim ersten Auftreten von Wasserspuren
die Ölumlaufpumpe stillsetzt und ein Signal auslöst, so daß das Wasser nicht in
das Innere des Apparates gelangen kann. Dabei besteht die Einrichtung beispielweise
aus einer Meßeinrichtung, d. h. Elektrodenanordnung für die elektrische Durchschlagsfestigkeit
des Kühlmittels und einer zugehörigen Signaleinrichtung.
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Bei einer derartigen Überwachungseinrichtung wird jedoch nur ein Teil
der Flüssigkeitsströmung für die Prüfung erfaßt, so daß mit der restlichen Strömung
trotzdem noch mit Wasserspuren durchsetztes Öl in das Apparateinnere gelangen kann.
Außerdem bedingt die Bereitstellung der für die Meßeinrichtung erforderlichen hohen
Spannung einen erheblichen Mehraufwand an Schalt- und Isoliermaterial.
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Weiterhin ist auch schon eine elektrische Vorrichtung zur Überwachung
des Standes von elektrisch leitender Flüssigkeit in zur Aufnahme von Isolierflüssigkeit
dienenden Gefäßen bekanntgeworden, bei der in den Kühlmittelkreislauf ein Gefäß
eingefügt ist, in dem die Zirkulationsgeschwindigkeit des Kühlmittels verringert
ist und das ebenfalls zwei elektrische Kontakte enthält, die bei einer bestimmten
Menge ausgeschiedenen Wassers durch das Wasser leitend überbrückt werden, wodurch
ein Signalstromkreis geschlossen wird. Eine derartige Vorrichtung ist jedoch insofern
nur bedingt brauchbar, als sich bereits eine beträchtliche Wassermenge auf dem Gefäßboden
angesammelt haben muß, damit eine Überbrückung der Kontakte erfolgt. Hierbei ist
vor allem noch zu berücksichtigen, daß die sich unmittelbar an bzw. unterhalb der
Kontakte ansammelnde Wassermenge ja nur einen verhältnismäßig kleinen Teil des gesamten,
auf dem Gefäßboden befindlichen Wasservolumens ausmacht. Damit kann aber die Ansprechempfindlichkeit
einer solchen Vorrichtung nur sehr gering sein und der schützende Apparat bereits
vor Schließung des Signalstromkreises zerstört oder zumindest beschädigt sein.
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Diese Nachteile und Schwierigkeiten lassen sich durch ein Gerät zum
Nachweis von Wasserspuren im Kühlmittel elektrischer Apparate, bei dem der Kühlmittelstrom
an spannungsführenden Einlagen vorbeigeführt wird und auf eine so geringe Geschwindigkeit
gebracht wird, daß sich das mitgeführte Wasser im Gerät absetzt und durch Überbrücken
von zwei Einlagen einen Auslösestromkreis schließt, erfindungsgemäß vermeiden, wenn
das Kühlmittel im Gerät aufgeteilt wird und die Einlagen aus einer Anzahl parallel
zueinander angeordneten, abwechslungsweise verschiedenes Potential besitzenden Stäben
besteht. Damit ist gewährleistet, daß der Auslösestromkreis schon bei geringsten
Wasserspuren im Kühlmittel anspricht und die notwendigen Schaltmaßnahmen veranlaßt.
Dies ist mit Rücksicht auf den hohen Wert z. B. von Transformatoren von außerordentlicher
Bedeutung.
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Das Schaltgitter wird zweckmäßigerweise am Boden des Gerätes angeordnet
und der Abstand der Gitterstäbe in der Größenanordnung der Wassertropfen gewählt.
Zwecks Aufteilung und Drosselung des Ölstromes
ist im Gehäuse unmittelbar
hinter der Eintrittsstelle der Strömung ein Ausgleichs-, bzw. Verteilerraum vorgesehen,
der zur Aufteilung der Strömung Öffnungen bzw. Rohre mit Längsschlitz besitzt. Außerdem
können zur Unterdrückung der Wirbelbildung, beispielsweise infolge zu großer Ölgesch-,vindigkeit,
zusätzliche Leitvorrichtungen in die Bahn der Strömung eingebaut sein, so daß der
Strömungsquerschnitt in mehrere parallele Zweige- aufgeteilt wird, wodurch eine
laminare Strömung erzielt wird.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der schematisch
dargestellten Zeichnung noch näher erläutert.
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In Fig. 1 ist mit 10 ein.-allseitig geschlossener Kessel, dem das
01 aus dem nicht dargestellten Wärmeaustauscher über das Rohr 11 zuströmt,
bezeichnet. Von Rohr 11 gelangt die Strömung in einen Ausgleichsraum 12, in dem
sieh'das einströmende Öl verteilt und durch die Öffnungen 13 der vorderen Wand 14
ähnlich wie aus einer Gießkanne ausströmt. Die durch gestrichelte Pfeile ängedeuteten
Ölstrahlen werden an der Kesselwand 15 nach unten umgelenkt, so daß der Ölstrom
auf das am Boden des Kessels angeordnete Schaltgitter 16 -zu gerichtet ist. In Bodenhöhe
erfolgt eine nochmalige Umlenkung der Ölströmung, und der Ölstrom streicht über
die im gezeigten Beispiel senkrecht zur Strömungsrichtung angeordneten Gitterstäbe
hinweg. Infolge der niedrigen Strömungsgeschwindigkeit in diesem Bereich setzen
sich die im Öl enthaltenen Wassertropfen ab, überbrücken einen oder mehrere Zwischenräume
17 zwischen den einzelnen Gitterstäben und bringen dadurch das Relais 18 zum Ansprechen,
wodurch beispielsweise der Motor- der Ölpumpe abgeschaltet und ein Signal ausgelöst
wird. Die Anordnung kann im Gegensatz zur eingangs erwähnten Durchschlagsprüfeinrichtüng
mit \iederspannung betrieben werden. Ein Weiterströmen von Wasser in den Transförmator
wird dadurch verhindert, und nach Schließen- von Ölventilen kann der Wärmeaustauscher
auf Undichtigkeit untersucht werden. Der Ölstrom streicht' nach Überstreichen des
Schaltgitters durch das Röhr 19 nach oben in den Transformator.
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Der Öldurchsatz und die Kesselabmessungen sind so gewählt, daß die
Sinkgeschwindigkeit der Wassertropfen im Öl ausreicht, um ihr Absetzen am Schaltgitter
zu gewährleisten. -Die einzelnen Stäbe des Gitters liegen, wie bereits erwähnt,
verhältnismäßig dicht beisammen, und zwar so, daß sich zwischen ihnen Ölzwischenräume
von etwa 1 mm Breite ergeben: Die Gitterstäbe selbst bestehen beispielsweise aus
hochglanzpoliertem Stahl und stellen entsprechend den vorstehenden Ausführungen
einen Schalter dar, der geschlossen wird, wenn sich ein Wassertropfen auf- bzw.
zwischen die Stäbe setzt, wobei die geradzahligen und ungeradzahligen Stäbe verschiedenes
Potential führen. Die angelegte Spannung beträgt beispielsweise 220V.
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Eine weitere Ausführungsmöglichkeit ist in Fig. 2 angegeben. Hier
wird das 01 um viermal 90° umgelenkt. Das Öl strömt bei 11 in den Ausgleichsraum
12, aus dem es wiederum durch Öffnungen ausströmt und nun aber bereits an der Prallwand
20 umgelenkt @gird. Es sinkt daher nach unten und strömt nach nochmaliger Umlenkung
um 90° parallel zum Boden über das Schahgitter 16 hinweg. Durch die Abwärtsbewegurg
wird die Tendenz der Wassertröpfchen, sich abzusetzen. gefördert, so daß sie im
horizontalen Teil der Strömung auf den Schaltgitterstäben landen, zwei oder mehr
Stäbe überbrücken und das Ansprechen des Relais bewirken. Anschließend steigt das
01 wieder hoch, um in Richtung Transformator durch die Rohrleitung 19 auszutreten.
Als zweckmäßig erweist sich hierbei, den Ein- und Austrittsstutzen 11 bzw. 19 diagonal
versetzt anzuordnen und auch dem Ölaustrittsstutzen ein Verteilerfach vorzuschalten.
um die Strömung zu vergleichmäßigen.
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Eine weitere Ausführungsform der Schutzeinrichtung ist in Fig. 3 veranschaulicht.
Hierbei strömt das Öl aus dem Verteiler- bzw. Ausgleichsraum gegen die Kesselwand
15 und wird dort um 90° nach unten abgelenkt. Im Zuge der Strömung liegt ein Leitblech
21. Dieses Leitblech unterteilt die Strömung im absteigenden-Teil in zwei Hälften,
wodurch-Wirbelbildung unterdrückt wird. Die im 01 schwebenden Wassertropfen werden
vornehmlich an der Kesselwand umgelenkt und sinken rechts vom Leitblech nach unten
auf das Schaltgitter 16. Tropfen,; die links von der Leitfläche absinken, können
von der untersten Kante 22 des Leitbleches gegebenenfalls weiter nach unten sinken.
Die Unterteilung des Strömungsquerschnitts kann natürlich durch mehrere Leitbleche
erfolgen, -um- die Wirbelbildung der Strömung noch weiter zu unterbinden.
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Statt das oder die Leitbleche, wie in Fig. 3 ange= deutet ist, in
die Strömungsbahn zu legen, können nach Fig. 4 auch ein oder mehrere Bleche 23 mit
senkrechten Ebenen parallel zur Vorderwand 24 des Kessels 10 gestellt werden, wodurch
der Gesamtquerschnitt in parallele Fächer 25 aufgeteilt und gleichfalls die Laminarität
der Strömung als Voraussetzung eines sofortigen Absinkens der Wassertropfen erreicht
wird.
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Die Leitbleche bestehen aus geraden ebenen Blechen, die oberhalb des
Schaltgitters 16 enden und unterhalb des Verteilerraumes 12 beginnen. Sie erstrecken
sich über die ganze Breite des Kessels 10.
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Die Leitbleche 23 können nach Fig. 5 auch um 90° versetzt und relativ
kurz sein. In Fig. 5 verläuft die Strömung senkrecht zum Schaltgitter. Das Schaltgitter
kann ferner zweckmäßig um 90° gedreht werden, so daß die Ölströmung parallel zu
den Gitterstäben verläuft.
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In Fig. 6 strömt das Öl durch Rundrohre 26, die angeeigneter Stelle
Längsschlitze 27 besitzen, zu und ab.-. In der Mitte des horizontalen Schaltgitters
ist noch ein senkrecht dazu angeordnetes Schaltgitter 28 geringer -Höhe angeordnet;
das die Absetzung der Wassertropfen noch weiter begünstigt.