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Leckanzeigeeinrichtung für flüssigkeitsgekühlte Maschinen Die Erfindung
betrifft eine Leckanzeigeeinrichtung für ein eine Flüssigkeit enthaltendes Kühlsystem
einer Maschine, insbesondere eines elektrischen General tors, mit einem von dem
Kühlsystem zu einem Expansionsgefäß führenden Steigrohr und einem Schwimmkörper,
der bei leckbedingtem Abfall des Flüssigkeitsspiegels in dem Expansionsgefäß eine
Alarmeinrichtung betätigt.
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Bei einem mit Flüssigkeit gefüllten System ist es bekannt, das Flüssigkeitsniveau
in einem Steigrohr zur Anzeige von Leckverlusten zu verwenden, wobei ein konstantes
Niveau ein Kriterium für ein dichtes System ist. Es ist ferner bekannt, sich von
einer direkten Beobachtung des Rohres dadurch unabhängig zu machen, daß man es mit
Schwimmkörpern versieht, die auf Kontakte für Alarm, Auslösung von Schaltern od.
dgl. einwirken. Wenn es sich um die Flüssigkeit eines Kühlsystems handelt, wird
die Leckanzeige dadurch kompliziert, daß die Flüssigkeit großen Temperaturschwankungen
unterworfen ist, die entsprechende Niveauänderungen im Steigrohr verursachen.
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Das Problem ist dann, zwischen einer durch fallende Temperatur verursachten
Volumenverminderung und einer durch herausleckende Kühlflüssigkeit verursachten
zu unterscheiden. So sind z. B. Leckanzeigeeinrichtungen bekannt, die so konstruiert
sind, daß eine Verminderung des Flüssigkeitsvolumens keine Reaktion hervorruft,
so lange diese Änderung geringer als die bei sinkender Temperatur auftretende Volumenänderung
ist. Eine solche Wirkungsweise genügt aber nur, wenn man ausschließlich an der Feststellung
einer Leckage an und für sich interessiert ist, nicht aber, wenn bei elektrischen
Maschinen oder Apparaten eine Leckage im Zeitpunkt ihres Entstehens festgestellt
werden muß, um zu verhindern, daß es zu ernsthaften Fehlern in den Maschinen usw.
kommen kann.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung ist es geglückt, eine im wesentlichen
von der Temperatur unabhängige Leckanzeige dadurch zu schaffen, daß man einen Expansionsbehälter
mit etwa 1000mal größerem Querschnitt als das Steigrohr an dieselbe Rohrleitung
wie dieses mittels eines Magnetventils anschließt, das von einem temperaturabtastenden
Organ gesteuert wird. Damit der Schwimmkörpermechanismus des Steigrohrs in gewünschter
Weise auf die Leckage reagiert, muß das genannte Magnetventil geschlossen sein.
Andererseits ist es notwendig, daß das Magnetventil bei fallender Temperatur von
Zeit zu Zeit einen kurzen Zeitintervall lang mittels Steuersignale von einem temperaturabtastenden
Organ offengehalten wird, damit die temperaturbedingten
Volumenverminderungen durch
eine entsprechende Senkung des Flüssigkeitsniveaus kompensiert werden können. Die
Anordnung hat den Nachteil, daß sie keine Leckanzeige bei kleinen Leckverlusten
gibt, wenn die Temperatur so schwankt, daß das Magnetventil geöffnet wird, bevor
das Alarmniveau erreicht ist. Weiter verlangt die Anordnung viele komplizierte Bestandteile.
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Eine sichere und einfache Leckanzeige wird mit einer Anordnung nach
der Erfindung erreicht, die auf dem Prinzip aufgebaut ist, das Steigrohr mit einem
elektrischen Niveauanzeiger zu versehen und dabei temperaturbedingten Variationen
in dessen Ausgangsgröße mit Hilfe von direkt temperaturabhängigen elektrischen Einrichtungen
entgegenzuwirken, die in wärmeleitendem Kontakt mit dem Kühlmittel angeordnet sind.
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Die Anordnung nach der Erfindung ist, ausgehend von einer Einrichtung
der eingangs definierten Art, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper ein
Potentiometer steuert, das zwischen der Plus- und der Minusschiene eines Gleichstromnetzes
angeschlossen ist, daß an den gleichen Klemmen auch ein Spannungsteiler aus Widerstandselementen
angeschlossen ist, der mindestens einen temperaturabhängigen und
in
wärmeleitender Verbindung mit dem Kühlmittel stehenden Teil hat, so daß die Spannungsverteilung
am Spannungsteiler von der Kühlmitteltemperatur abhängig ist, und daß den Strom
einer Abschalt-und/oder Alarmeinrichtung steuernde Kontakte mit ihrer Relaisspule
zwischen den Mittelklemmen des Potentiometers und des Spannungsteilers so angeordnet
sind, daß eine temperaturbedingte, durch eine Senkung des Schwimmkörpers hervorgerufene
Anderung der Spannungsverteilung am Potentiometer durch die temperaturbedingte Änderung
der Spannungsverteilung am Spannungsteiler kompensiert wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der
Zeichnung beschrieben, in der 1 die Wicklung eines direktgekühlten Generators bezeichnet,
2 die Zufuhrleitung für ein flüssiges Kühlmittel und 3 die Rückleitung. Der Kühler
4 und die Zirkulationspumpen 5 bilden zusammen mit dem Kühlsystem des Generators
und einem Expansionsgefäß 6 ein geschlossenes System. Der obere Teil des Expansionsgefäßes
ist als relativ dünnes Steigrohr 7 ausgeführt, und das Niveau der Kühlfiüssigkeit
im Steigrohr hält sich in der Nähe des Niveaus 8, solange kein Leckverlust vorkommt.
Im obersten Teil des Steigrohres ist ein Kissen aus inertem Gas, z. B. Stickstoff,
unter hohem Druck. Im Steigrohr 7 ist ein Schwimmkörper 9, der eine Zahnstange 10
auf- oder abwärts treibt, je nachdem, wie das Flüssigkeitsniveau sich verändert.
- Die Zahnstange 10 steht im Eingriff mit einem Zahnrad 11, das mit einem Potentiometer
mechanisch verbunden ist, dessen Außenklemmen mit 1L2 und 13 bezeichnet und an der
negativen bzw. positiven Schiene eines Gleichstromnetzes angeschlossen sind. Die
Mittelklemme des Potentiometers ist mit 14 bezeichnet. Zwischen der Plus- und der
Minusschiene ist auch ein Spannungsteiler eingeschaltet, der aus drei reihengeschalteten,
justierbaren Widerstandselementen 15, 16, 17 besteht. Das Widerstandselement 15
hat einen Widerstand, der im wesentlichen unabhängig von der Temperatur ist, während
die Widerstandselemente 16 und 17 aus einem Drahtmaterial gewickelt sind, dessen
Widerstandsbeiwert mit steigender Temperatur zunimmt. Die Mittelklemmen B8 und 14
der beiden Spannungsteiler sind über eine Relaisspule 9 und eine mit dieser reihengeschaltete
Diode 20 miteinander verbunden. Die Widerstandselemente 15, 16 und 17 sind bei normaler
Arbeitstemperatur des Generators so eingestellt, daß die Spannung über der Relaisspule
19 gleich Null ist Bei sinkender Temperatur dreht sich das Zahnrad 11 gegen den
Uhrzeigersinn, wobei die Spannung zwischen den Klemmen 14 und 12 abnimmt. Gleichzeitig
nimmt der Widerstand der Widerstandselemente 16 und 17 ab, weshalb auch die Spannung
zwischen der Minusschiene und der Mittelanzapfung 18 sinkt.
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Wenn eine temperaturbedingte Volumensenkung entsteht, wird also der
dadurch bedingte Spannungsabfall im Punkt 14 im Verhältnis zu der negativen Schiene
durch einen entsprechenden Spannungsabfall im Punkt 18 kompensiert, so daß der Strom
durch die Relaisspule 19 sich immer noch unter dem Einschaltestrom hält. Wenn dagegen
der Schwimmkörper 9 sinkt, weil im System ein Leckverlust entstanden ist, findet
keine Kompensation statt, und die Vergrößerung der Spannung im Punkt 14 bringt mit
sich, daß der Strom durch die Relaisspule 19 bald auf einen Wert anwächst, der für
einen Anschlag der
Kontakte 21 genügt, wobei die Alarmeinrichtung 22 in Funktion
tritt. Nachdem eine noch größere Wassermenge ausgelaufen ist, schalten auch die
Kontakte 23, wobei der Spule 24 Strom zugeführt wird, was eine Ausschaltung des
Generators bewirkt. Da man nicht daran interessiert ist, daß das Relais 19 auch
bei Volumenzunahme schalten soll, ist es mit der Diode 20 reihengeschaltet. Da die
Widerstandselemente 16 und 17 an einer warmen bzw. kalten Stelle im Kühlsystem angeordnet
sind, kann man bei Reihenschaltung dieser Widerstände damit rechnen, daß sich der
resultierende Widerstand bei variierender Temperatur ungefähr proportional dem Volumen
des Kühlmittels ändert. Wenn es sich zeigt, daß der resultierende Widerstand der
Komponenten 16 und 17 die Tendenz hat, bei hoher Temperatur zu niedrig zu werden,
kann eine bessere Kompensation dadurch erreicht werden, daß der Widerstand 16, der
der wärmere ist, so eingestellt wird, daß er einen größeren Anteil des gesamten
Widerstandes als früher ausmacht, wobei man vorzugsweise eine entsprechende Verminderung
des Widerstandes 17 vornimmt.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung kann es jedoch kaum
vermieden werden, daß die Spannung über der Relaisspule 19 bei gewissen Temperaturwerten
von Null abweicht. Es kann dann zwecksmäßig sein, den aus den Widerstandselementen
15, 16 und 17 bestehenden Spannungsteiler so einzustellen, daß die bei variierender
Temperatur entstehenden Spannungen in dem Relaisspulenkreis immer mit der Sperrichtung
der Diode 21) zusammenfallen.
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An Stelle von temperaturabhängigen Widerstandselementen mit positiver
Charakteristik kann man Elemente anwenden, deren Widerstand abnimmt, wenn die Temperatur
steigt. Man muß dann die Außenklemmen der Spannungsteiler in der gezeigten Anordnung
umtauschen.