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Kontaktmanometer fü die Gasdrucküberwachung von Kabeln Es istbekannt,
Kabel, insbesondere Fernmeldekabel, auf Mantelfehler dadurch zu überwachen, daß
man ihren Innenraum mit Druckgas füllt. Das Auftreten einer Undichtheit zeigt sich
durch einen Druckabfall an, wobei das aus der Leckstelle strömende Gas gleichzeitig
das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert bzw. erschwert. Es ist weiterhin bekannt,
den Fehilerort annähernd dadurch zu bestimmen, daß man in gewissen Abständen, meistenteils
in den Verbindungsmuffen, sogenannte Kontaktmanometer in die Kabellinie einbaut,
die, sobald der Druck im Kabel sinkt, einen Ko.ntaktschließen'unddadurcheinSignailauslösen,
das es gestattet, den Ort desjenigen Manometers, das der Fehlerstelle am nächsten
liegt und deshalb zuerst anspricht, mit elektrischen Meßverfahren festzustellen.
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Die Fig. 1 und 2 stellen zwei bekannte Konstrukbionen von Kontaktmanometern
dar. Bei der Anordnung nach Fig. 1 lastet der Überdruck im Innenraum des Klabels
auf einer Membran 1, die sobald der Innendruck sinkt, von der Feder 2 in Richtung
A bewegt wird und bei einem bestimmten Druck den Kontakt 3 schließt. Der ansprechdruck
kann durch Verändern der Faderspannung mittels der Schraube 4 auf einen gewünschten
Wert eingestellt werden.
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Während die Manometer nach Fig. 1 vorzugsweise außen an die Kabel
montiert werden, ist das Manometer nach Fig. 2 zum Einbau in die muffen gedacht.
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Zwei Konftaktkörper 5 sind in ein einseitig geschlossenes Kapililarrohr
6 eingeschmolzen. Indiesem befindet sich ein Quercksilberfaden 7, der bei einem
Ansteigen des Druckes im Innern des Kabels so weit nach dem geschlossenen Ende der
Kapillare hin verschoben wird, bis diedorteingeschlosNeneGasmenge 8 auf den gleichen
Druck komprimiert ist.
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Sinkt andererseits der Druck im Kabel, so expandiert das im Kapillarrohr
eingeschlossene Gas 8 und verschiebt den Quecksilberfaden nach links, so daß dieser
bei einem gewissen Druck die beiden Kontaktkörper 5 elektrisch kurzschließt.
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Die beschriebenen Manometer erfüllen zwar die hinsichtlich Ansprechgenauigkeit
und -sicherheit an sie zu steel, enden Fonderungen. Sie weisen aber jedes für sich
Nachteile auf, die eine vollkommenere Konstruktion wünschenswert erscheinen lassen.
So vermehren sich die an sich relativ hohen Kosten der in Fig. 1 schematisch dargestellten
Ausführung noch dadurch, daß für den Einbau besondere Muffen erforderlich sind.
Außerdem wird der Innenraum des Kabels nur durch die relativ dünne Membran nach
außen abgeschlossen. Wird, diese durch Korrosion oder Beschädigungen anderer Art
leck, so steht dem Eindringen von Feuchtigkeit kein wesentliches Hindernis mehr
entgegen.
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Die Anordnung nach Fig. 2 steldt dagegen zwar eine einfachere Lösung
des Problems dar. At) er die große Empfindlichkeit dieses Manometers gegen Erschütterungen
beim Einbau bzw. beim Transport, ferner die Tatsache, daß diese Manometer nur schwer
justierbar sind unid beim Versagen eines derselben sowohl die Schutz-al, s auch
die Innenmuffe geöffnet weriden müssen, und endlich die gefahr, daß bei Druckstößen,
die z. B. beim Füllen des Kabels auftreten können, die Quecksilberfäden leicht zerschiittelt
wenden,-sind Nachteile, deren Beseitigung wünschenswert ist. Bei den Kontaktmanometern
nach der Erfindung werden 'die erwähnten Mangel vermieden. Auch hier handelt es
sich um ein Kontaktmanometer, bei dem der zu messende Druck über eine elektrisch
leitende Flüssigkeit, die als Sperrflüssigkeit dient, auf eine abgeschlossene Gasmenge
wirkt und die leitende Fllfissigkeit bei Änderungen des zu messenden Gasdruckes
derart-verschoben wird, daß der elektrische Widerstand zwischen zwei oder mehreren
Kontaktkörpern verändert wird, wobei der querschnitt des Manometers, an dem der
Flüssigkeitsspiegel bei seiner Verschiebung in der Nähe der in Frage kommenden Druckwerte
sich befindet, verengt ist. Erfindungsgemäß ist ein mittels eines Stopfens auf dem
offenen, von außen leicht zugänglichen Ende ! des Manometers befestigter, als Stift
mit der Achse in der Bewegungsrichtung der Flüssigkeit ausgebildeter Kontaktkörper
durch ein im Stopfen angebrachtes gasdurchlässiges Gewinde axial verschiebbar und
so weit in die Stelle des verengten Querschnittes einschiebbar, daß das Manometer
flüssigkeits- und gasdicht verschließbar ist.
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Bei der genannten Widerstandsänderung handelt es sich im allgemeinen
um eine Änderung des Widerstandes praktisch zwischen den Werten Unendlich
und
Null, d. h. zwischen einer Unterbrechung und einem Kurzschluß des Stromkreises über
die leitende Flüssigkeit, die im. allgemeinen aus Quecksilber besteht. Es kann aber
auch eine mehr oder weniger kontinuienliche Widerstandsänderung. dadurch vorgenommen
werden, daß beispielsweise ein Widerstandsdraht in Längsrichtung in, der Kapillare
angeordnet ist, der durch die leitende Flüssigkeit mehr oder weniger kurzgeschlossen
wird.
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Die Stelle des verengten Querschnitts des Manometers kann nach einem
weiteren Merkmal der Ernndung durch aine Kapillarröhre gebildet werden, die sich
innerhalb eines zweiten, becherartigen Behälters, z. B. einer Glasröhre größeren
Durchmessers, befindet und mitdieserdurcheinen am oberen Ende der Kapillare befindlichen
Flansch gasdicht verbunden ist.
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Das untere Ende der Kapillare kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
eine glockenförmige Erweiterung aufweisen, die so bernes, sen ist, daß bei den in
Frage kommenden Druckerhöhungenein'Übertritt von Gas in den abgeschlossenen Gasraumverhindert
wird. bei dem Einbau in dias Kabel worden die Kontaktmanometer gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung in ein Gehäuse, das mit der Innenmuffe des Kabels verlötet ist, derart
eingesetzt, daß die durchbohrten Stopfen, welche die Kontaktstifte tragen, aus diesem
Gehäuse hervorragen, wobei das Gehäuse mit einer Kappe versehen ist, die nach dem
Aufsetzen mit dem Gehäuse verlöbet wird. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung
ist das Kontaktmanometer so bemessen, daB es mit seinem Gehäuse in die Eingußöffnung
der üblichen, die Innenmuffen umgebenden Sch, utzmufren eingesetzt werden kann.
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Gemäß einer Weiterbilldung der Erfindung kann auf die durchbohrten
Stopfen des Manometers, die die Kontaktstifte tragen, einAnschlußstiickaufgeschraubt
wenden, das mit einer Apparatur zum Eichen oder Nachjustieren des Manometers verbunden
ist.
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Die Erfindung sowie die durch diese erzielten Vorteille werden an
Hand der Fig. 3 bis 5 im folgeniden erläutert ; Fig. 3 und 4 zeigen dabei in schematischer
Wiedergabe Ausführungsbeispiele des Manometers selbst, während Fig. 5 in ebenfalls
schematischer Wiedergabe den Einbau solcher Manometer in Kabelmuffen erkennen läßt.
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Das Kontaktmanometer gemäß Fig. 3 besteht aus einem unten geschlossenen
Behãlberrohr 9, welches vorzugsweise aus Glas besteht. Ein Kapillarrohr 10, das
sich nach oben, wie bei 11 angedeutet, trichterförmig. und nach unten, wie bei 12
angedeutete glockenfõrmilg erweitert, ist in dieses Behälterrohr so eingesetzt,
daß der Rund der trichterförmigen Erweiterung gasdicht mit der Wandung des Behäilterrohres
9 verbunden ist Das Behälterrohr wind nach oben mit einem. durchbohrten Stopfen'13
abgeschlossen, in dessen Bohrung ein Kontaktstift 14 höhenmäß'ig verstellbar eingeschraubt
ist, {dessen Spitze in das Kapillarrohr mehr oder weniger tief hineinragt. Das Behältrerrohr
9 ist so weit mit Quecksilber 10 gefüllt, daß bei ormalem Überdruck im Kabel der
Quecksilberspiegel in dem Kapillarrohr sich etwa bei 16 befindet.
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Der Raum über dem Kapillarrohr steht gasdruckmäßig mit dem Innenraum
im Kabel, wie später noch beschrieben wird, in Verbindung. Sinkt der Überdruck im
Kabel, so-expandiert. dementsprechend das von dem Quecksilber 15 im Behälter 9 unterhalb
der tricherförmigen Erweiterung 11 eingeschlossene Gas 17 und
treibt das Quecksilber
in der Kapillare 10 in die Höhe, bis es bei einem mittels des Kontaktatiftes 14.
genau eingestellten Wert dessen Spitze berührt und damit eine leitende Verbindung
zwischen dem Kontaktstift 14 uns dem im Beha. lterro. hr 9 eingeschmolzenen Kontakt
18 herstellt. Die glockenförmige Erweiterung 12 der Kapillare ist dabei so bemessen,
daß beim Absinken des Außendruckes auf Atmosphärendruck keine Luft aus dem Gasraum
17 des Behälterrohres in die Kapillare dringen kann und daß bei hohem Außendruck,
z. B. beim Füllen des Kabels keine Luft durch die Kapillare hindurch in den Raum
17 gelangen kann.
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Weiterhin ist das Manometer so dimensioniert, daß bei AtmosphärendruckdieQuecksilbersäuleinder
Kapillare bis in die trichterförmige Öffnung steigt.
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Beim VersNand wind der Ko, ntaktstift 14 so weit in den Stopfen hineingeschraubt,
daß er z. B. mittels eines aufgesetzten Dichtungsringes 19 die Kapillar verschließt.
Das Manometer ist sommit unempfindlich gegen Lageänderungen und Erschütterungen,
da das im Behälterraum eingeschlossene Luftvolumen 17 sich nicht ändern kann.
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Eine andere Ausführungsform des Kontaktmanometers, die jedoch nach
dem gleichen Prinzip wie das vorher geschilderte arbeitet, ist in Fig. 4 dargestellt
Die Schenkel eines einseitig geschlossenen U-Rohres 20 sind teilweise, z. B. an
den Stellen 21 und 22, zu Kapillaren verjüngt. In idlie Kapillare des offenen Schenkels
ragt ein, in der Höhe verstellbarer Kontaktstift 23, der von einem durchbohrten
Stopfen24 getragen wird. Die Quecksilberfüllung 25 und die übrigen Abmessungen des
U-Rohres sind so festgelegt, daß weider bei Atmosphärendruck noch bei großem Überdruck
auf der Außenseite de Manometers Luft aus s dem gescMQSsenen Schenkel entweichen
bzw. in ihn hineindringen kann. Beim Versand wird auch hier die Kapillare im offenen
Schenkel durch Einschrauben des Kontaktstiftes geschlossen.
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Die Manometer gemäß der Erfindung werden in einem Gehäuse 27, wie
aus Fig. 5 ersichtlich ist, auf die Oberseite der Innenmuffe 28 des Labels montiert
und mit dieser verlötet, so daß sie aus der Eingußöffnung der Schutzmuffe 31 herausragen.
Die Anschlußdrähte 29 sind durch eine Bohrung30 aus der Innenmuffe herausgeführt.
Nach Montage der Schützmuffe. 31 wind das Manometer 26 mit seinem Gehäuse 27 von
oben in die Eingußöffmung dier die Innenmuffe 28 umgebenden Schutzmuffe 31 eingesetzt.
Sodann werden die elektrischen Anschlüsse 32 hergestellt, und es wird die Kappe
33 über das betr. iebsfähige Manometer gestülpt und mit dem Gehäuse 27 verlötet.
Die Schutzmuffe 31 wird wie üblich vergossen und mit dem Deckel 34 versehen, dessen
Konstruktion dem Platzbedarf. des Manometers Rechnung trägt. Die gasdruckmäßige
Verbindung des Kabelinnenraumes mit dem Manometer ist durch die Öffnung 30 in der
Innenmuffe, die Öffnungen an den Zuleitungsdurchführungen 32 undschließlichdurchdieUndichtigkeit
des absichtlich nicht gasdicht ausgeführten Gewindes in dem Stopfen des Manometers
hergestellt. Die Verwendung des Zwischenraumes zwischen dem Gewinde des Kontaktstiftes
und dem des Stopfens zur Druckübertragung hat gleichzeitig den Vorteil, daß der
Zwischenraum eine l'ange enge Kapillare darstellt, durch'die das Quecksilber praktisch
nicht in den Innenraum des Kabels diffundieren kann und die gegenüber Druckstößen
eine dämpfende Pufferwirkung ausübt Das Manometer gemäß der Erfindung weist den
Vorteil einer außerordentlich großen Ansprechempfindlicheit
auf,
so daß bereits geringe Änderungen des Gasdruckes im Kabel eine verhältnismäßig große
Veränderung der örtlichen lage des Flüssigkeitsspiegels hervorrufen. Weeiterhin
ist das Manometer sehr leicht und genau justierbar, da die Lage des Kontaktstiftes
z. B. durch eine Schraube sehr fetin reguliert werden kann. Dadurch, daß der Kontaktstift
so weit in die Kapillare hineingeschoben werden kann, daß diese z. B. durch einen
auf dem Kontaktstift sitzenden Dichtungsring abgedichtet wird, ist das Manometer
auch weitgehend unempfindlich gegen ErschütterungenbeimTransportundbeiderMontage.
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Die Konstruktion des Manometers erlaubt, diesem so kleine Abmessungen
zu geben, daß es ohne weiteres in die Öffnungen der üblichen Schutxmufren hineinpaßt,
so daß eine Sonderanfertigung von Muffen nicht erforderlich ist. Werden Manometer
gemäß der Erfindung nachträglich in Kabel eingebaut, so bedarf es lediglich einer
Auswechslung der Deckel für die Schutzmuffen. Die Konstruktion gemäß der Erfimdung
stallt daher eine wirtschaftliche Losung des gegebenen Problems dar, die es gestattet,
die Manometer in relativ kurzen Abständen in die Kabel einzubauen.
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Gleichzeitig'sind bei der Montage des Manometers leicht zugängliche
Anschlüsse geschaffen, durch die man z. B. zur genaueren Fehlerortung radioaktive
Gase in das Kabel einblasen kann. Man braucht zu diesem Zweck nur den Deckel der
Schutzmuffe, nicht aber diese selbst zu öffnen. Auch ein Nachjustieren der Manometer
ist bei der Anordnung gemäß der Erfindung insofern vereinfacht, als man nach Abnahme
des Deckels 34 : der Schutzmuße und des Bechers 33 ohne weiteres Zugang zu dem Manometer
selbst hat.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, zum Eichen bzw.
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Nachjustieren der Manometer ein Anschlußstück auf den Stopfen des
Manometers zu schrauben und mit einer einfachen Eichapparabur, den Ansprechdruck
zu ermitteln bzw. einzustellen.
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PATENTANSPROCHE : 1. Kontaktmanometer für die Gasdrucküberwachung
von Kabeln, bai dem der zu messende Druck über eine elektrisch leitende Fluüssigkeit,
die als Sperrnüssigleeit dient, auf eine abgeschlossene Gasmenge wirkt und die leitende
Flüssigkeit bei Anderungen des zu messenden Gasdruckes derart verschoben wird, daß
der elektrische Widerstand zwischen zwei oder mehreren Kontaktkörpem sich verändert
und der Querschnitt des Manometers, an dem derFlü, ssigkeitsspfiegel bei seiner
! ebung in der Nähe der in Betracht kommenden
Druckwerte sich befindet, verengt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß ein mittels eines Stopfens (13 bzw. 24) auf'dem offenen,
von außen leicht zugänglichen Ende des Manometers (9 bzw. 20) befestigter, als Stift
(14 bzw. 23) mit der Achse in der Bewegungsrichtung-der Flüssigkeit ausgebildeter
Kontaktkörper durch ein im Stopfen angebrachtes gasdurchlässiges Gewinde axial verschiebbar
und so weit in die Stelle des verengten Querschnitts (10 bzw. 21) einschiebbar ist,
daß das Manometer fliussigkeibs-und gasdichtveorschließbar ist.