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Einrichtung zum Trocknen der in elektrischen Apparaten enthaltene
: Gase Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Vorrichtungen, und sie betrifft
insbesondere Transformatoren0 Genauer gesagt sieht die Erfindung elektrische Vorrichtungen
vor, die mit Gastrocknungsmitteifl ausgerüstet sind, welche thermoelektrische Elemente
umfassen, mittels deren ein in einer solchen Vorrichtung enthalten es Gas dadurch
getrocknet wird, daß das Gas bis unter seinen Taupunkt abgekühlt wird.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die durch Kondensieren
aus dem Gas entfernte Feuchtigkeit mit Hilfe der Gastrocknungsmittel bis unter ihren
Gefrierpunkt abgekühlt, um die Feuchtigkeit in der Form von Eis festzuhalten0 Die
erfindungsgemäßen Gastrocknungsmittel können z. B bei einem mit Öl gefüllten elektrischen
Transformator verwendet werden, der mit einem ölbehälter versehen ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen.
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Fig. 1 zeigt in einem senkrechten Schnitt eine erste Ausbildungsform
erfindungsgemäßer Gastrocknungsmittel in Verbindung mit der zugehörigen Steuereinrichtung
und dem Olvorratsbehälter eines Transformators.
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Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1 durch die Gastrocknungseinrichtung.
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Fig. 3 zeigt im Schnitt eine zweite Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen
Gastrocknungseinrichtung mit den zugehörigen Hilfsvorrichtungen.
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Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch eine dritte Ausbildungsform
einer erfindungsgemäßen Gastrocknungseinrichtung und zeigt ebenfalls die zugehörigen
Hilfseinriahtungen.
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Fig, 5 zeigt in einem senkrechten Schnitt eine vierte Ausbildungsform
einer Gastrooknungseinrichtung nach der Erfindung.
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Fig. 6 ist ein Schnitt längs der Linie B-B in Pig. 5.
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Gemäß Fig. 1 und 2 steht die insgesamt mit 10 bezeichnete Gastrocknungseinrichtung
mit dem Gasraum über der Oberfläche des Öls im Vorratsbehälter 11 eines Transformators
über eine Rohrleitung 12 in Verbindung, von der ein Teil 13 in das Öl eingetaucht
ist und außerdem dazu dient, die Urocknungseinrichtung 10 zu unterstützen.
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Der Ölvorrat in dem gehälter 1t steht über eine Rohr leitung 32 in
Verbindung mit der Ölmenge, die in dem hier nicht gezeigten Behälter des Transformators
enthalten ist.
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Die Einrichtung 10 ist mit einem Metallgehsåuse 14 versehen, das
eine obere Platte 15 umfaßt, in die das Rohr 12 eingebaut ist, ferner eine untere
Platte 16 und zwei Paare von einander gegenüber angeordneten seitlichen Platten
oder Wänden 18, die gemäß Fig. 2 einen Raum von quadratischem Querschnitt abgrenzen.
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Die obere und die untere Platte sind doppelwandig ausgebildet, und
ihre Z'rischenräume sind mit einer Füllung versehen; die beiden Seitenwande 18 sind
als Metallplatten ausgebildet, mit denen auf der Außenseite Rippen 19 verschweißt
sind.
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An der Innenfläche jeder Seitenwand 18 sind mehrere thermoelektrische
Elemente 20 befestigt.
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Die thermoelekI;tische'n Elemente 20 sind in Umfangsabständen sowie
über die Höhe der rnrocknungseinrichtung verteilt, und an ihren Innenflächen sind
zwei mit Rippen versehene Bauteile 21 befestigt; die mit 22 bezeichneten Kühlrippen
ragen nach innen in die Trocknungseinrichtung hinein.
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Die Elemente 20 sind auf eine hier nicht gezeigte Weise elektrisch
zusammengeschaltet und mit isoliert angeordneten Anschlüssen 23 und 24 an der Oberseite
des Gehäuses 14 verbunden.
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Die Anschlüsse 23 und 24 sind mit einer Gleichstromquelle 25 über
einen Umschalter 26 verbunden, so daß die Polarität des den Elementen 20 zugeführten
Stroms umgekehrt werden kann, Die Betätigung des Umschalters 26 erfolgt in Abhängigkeit
von Signalen eines Druckfühlers 27, der in den oberen Teil des
Vorratebehältere
11 eingebaut ist, und die Umschaltung wird durch dem Umechalter 26 zugeordnete Steuermittel
27A bewirkt.
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Ferner sind Ventilbetätigungsmittel 29 und 28 vorversehen, die einem
Gaseinla#ventil 30 bzw. einem Gasausla#ventil 31 zugeordnet sind und ebenfalls in
Abhängigkeit von Signalen des Druckfühlers 27 über die Steuermittel 27A betätigt
werden können.
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Während dea Betriebs des Transformators wird in den Vorratsbehälter
hinein Luft angesaugt, wenn sich die Belastung des Transformators verringert, und
außerdem wird in dem Transformator Gas entwickelt, das über die Rohrleitung 32 zum
oberen Teil des Vorratsbehälters gelangt. Die Gastrocknungseinrichtung arbeitet
in der nachstehend beschriebenen Weise, um das entstanden. Gas, die in den Vorratsbehälter
hineingesaugte Luft und die schon in dem Behälter vorhandene Luft zu trocknen.
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Hierdurch halten die Trocknungsmittel den Feuohtigkeitfflgehalt der
Wicklungsisolation des Transformators auf einem zulässigen niedrigen Wert.
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Wenn nach einer gewissen Betriebsdauer deB Transformators die elektrische
Belastung des Transformators herabgesetzt wird, entsteht ein negativer Druckunterschied
zwischen dem Inneren des Vorratsbehälters und der Atmosphäre, da der Ölspiegel in
Vorratbehälter sinkt. Wenn dieser Druckunterschied einen bestimmten Wert erreicht,
erzeugt der Druckfühler 27 ein Signal, das bewirkt, daß das Einlaßventil 30 geöffnet
wird, um Luft über die Trocknungseinrichtung und die Rohrleitung 12 in den Vorratsbehälter
einströmen zu lassen; hierbei wird das Auslaßventil 31
geschlossen
gehalten.
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Die Polarität des den thermoelektrisohen Elementen 20 zugeführten
Gleichstroms ilst jedoch derart, daß die Elemente Wärme von den die Kühlrippen tragenden
Bauteilen 21 zu den Seitenwänden 18 transportiesen, wo diese Wärme durch die äußeren
Rippen 19 an die Atmosphäre abgegeben wird. Die entsprechend herabgesetzte Temperatur
der die Kühlrippen tragenden bauteile 21 bewirkt, daß die Luft und das Gas in dem
Vorratsbehälter bis unter den Taup;4 abgekühlt werden. Infolgedessen wird der von
den Gasen mitgeführts Wasserdampf in Form von Wasser auf den Bauteilen 21 niedergeschlagen,
und dieses Wasser wird dann weiter abgekühlt, bis es zu Eis geworden ist, um in
di.-ser Form festgehalten zu werden.
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Wenn eine Annäherung an das thermische Gleiohgewicht'"d',ea Transformators
erfolgt, wird der Druckunterschied zwischen dem Inneren des Vorratsbehälters und
der Atmosphäre kleiner, bin bei einem vorbestimaten @n Wert der Druckfühler 27 bewirkt
da# das Lufteinla#ventil 30 geschlossen wird, so daß den Vorratsbehälter einströmen
kann, während der Transformatereiner konstanten Belastung ausgesetzt ist.
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Solange diese Bedingungen bestehen und die beiden Ventile 30 und
31 geschlossen sind, bewirkt die Gastrocknungseinrichtung eine fortschreitende Trocknung
der Gase in dem Vorratsbehälter, und zwar dadurch, daß ein Wasserdampfdruckgradient
längs des Rohrs 12 nach unten hervorgerufen wird, um so den Wasserdampfdruck im
Vorratsbehälter auf einem niedrigen Wert zu halten.
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Das Abtauen der Gastrocknungseinrichtung wird bewirkt, wenn der Transformator
einer erhöhten elektrischen Belastung unterworfen wird, wobei der Überdruck, der
im Vorratsbehälter entsteht, einen genügend hohen Wert erreicht, um den Druckfühler
27 ansprechen zu lassen, so daß das Ausla#ventil 31 geöffnet wird. Aug dem Vorratsbehälter
strömen dann die'Ga'se über das Ventil 91 zur, Atmosphäre ab, wobei die Gase an
den das Eis tragenden Bauteilen 21 vorbeiströmen; die Wärme, die von den Gasen aufgenommen
wird, während sie durch den untergetauchten Teil 13 der Rohrleitung 12 strömen,
bewirkt hierbei, daß das auf den Bauteilen 21 vorhandene Eis schmilst, Das hierbei
entstehende Wasser tropft von den Bauteilen ab, um die Trocknungseinrichtung über
das Auslaßventil 31 zu verlassen.
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Am ein möglichst sochnelles Abtauen zu ermöglichen, wird weiters Wärme
den die Kühlrippen tragenden Bauteilen 21 dadurch zugeführt da# dafür gasorgt wird,
das der 1r,ucühl'r 27 nicht nur das Ausla#ventil 31 öffnet, sondern auch eine Umpolung
der Gleichstronquelie bewirkt, welche die thermoelektrischen Elemente 20 speist;
zu diesem Zweck wird der Umschalter 26 betätigt, so da# sich die Richtung des Wärmestroms
durch die Elemente 20 umkehrt und den Bauteilen 21 Wärme zugeführt wird.
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Das Abtau@@ der Gastrocknungseinrichtung wird fortgesetzt, bis sich
der Fransformator wieder dem thermischen Gleichgewicht nähert und des Druckunterschied
sinen bestimmten niedrigen Wert erreicht hat, woraufhia der Druckfühler 27 ein Signal
erzeugt, um das Ausla#ventil 31 zu schlie#en und den Umschalter 2@ der in R ursprüngliche
Stellung zu bringen, so
eine Kühlung der Bauteile 21 bewirkt wird.
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Das Einla#ventil 30 und das Ausla#ventil 31 dienen nicht nur dazu,
den Transformator nach außen abzudichten, währens nahezu ein thermisches Gleichgewicht
besteht, sondern sie setzen auch dem Gasstrom einen erheblichen Widerstand entgegen
hierdurch verringern sie die erforderliche Empfindlichkeit des Druckfühlers 27.
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Pig. 3 zeigh einz zweite Ausbildungsform einer Gastrocknungseinrichtung,
die sich von der an Hand Von Fig. 1 und 2 beschriebenen dadurch unterscheidet, da#
keine Trocknung der Luft bewirkt wird, die in den Vorratsbehälter sinströmt.
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In Fig. 3 ist die Gastrocknungseinrichtung insgesamt mit 40 bezeichnet;
sie ist in dem Kühlvorratsbehälter 41 des Transformators angeordnet. Bei 42 erkennt
man eines ton mehreren thermoelektrischen Elementen die auf einem Winkelstück 43
angeordnet sind, das an einer Wand des Behälters 41 befastigt ist, An der'Unterseite
der thrmoelektrischen Elemente 42 ist eine Kupferplatte 44 befestigt. mit deren
Untrseite durch Hartlöten ein mit seiner Spitze nach unten angeordnetet Kegel 45
aus Kupfer verbunden ist, unterhalb dessen ein Trichter 46 durch einen Bock 47 unterstützt
wird.
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An die thermoelektrischen Elemente 42 ist mit Hilfe von zwei in eine
Wand des Behälter 41 eingebauten Klemmen 48-eine Gleichstromquelle 49 angeschlossen,
die mit Hilfe eine von schalters 51 umgepolt werden kann; der Schalter 52 kann in
Abhängigkeit
von Signalen eines Zeitsteuerschalters 50 betätigt werden.
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Der Trichter 46 besitzt eine Austrittsöffnung 52, der ein Ventil
53 mit einem konischen Kopf 54 zugeordnet ist, damit die Auslaßöffnung verschlossen
werden kann. Der Kopf 54 ist an einer Stange 55 befestigt, die zwei durch einen
Abstand getrennte Bunde 56 trägt.
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Ein Bimetallstreifen 57 mit einem Loch, durch das die Stange 55 ragt,
ist zwischen den beiden Bunden 56 an, geordnet und wird dadurch locker in seiner
Lage gehalten, daß seine Enden in Nuten von zwei elektrisch isolierenden Halteklötzen
58 eingreifen, die an der Innenfläche des Trichters 46 befestigt sind.
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Am unteren Ende des Trichters 46 ist ein Rohr 60 befestigt, das gemäß
Fig. 3 durch eine Seitenwand des Behälters 41 nach außen geftihrt ist. An dem Bimetalletreifen
57 sind nahe seinen beiden Enden Klemmen 61 befestigt, mittel. deren der Bimetallstreifen
auf hier nicht gezeigte Weise mit den thermoelektrischen Elementen 42 in Reihe geschaltet
ist; der Bimetallstreifen und die Elemente 42 sind hintereinander über die 48 und
62 an die Spannungsquelle 49 angeschlossen. Die Klemmen 62 können durch. einen Kurzvohlußeohalter
63 überbrückt werden, der durch Signale des Zeitsteuerschalters 50 betätigt werden
kann.
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Das in dem Vorratsbehälter 41 enthaltene Öl steht über eine Rehrleitung
59 mit dem Öl im hier nicht gezeigten Behälter des Transformators in Verbindung.
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Während des Betriebs kommt die Gastrocknungseinrichtung in der beschriebenen
Weise zur Wirkung, um die Gase im Vorratsbehälter des Transformators zu trocknen,
abgesehen davon, daß der Betrieb durch den Zeitsteuerschalter 50 unabhängig von
der Belastung des Transformators gesteuert wird. Der Zeitsteuerschalter 50 ist so
eingerichtet, daß er normalerweise eine Kühlung des Kegels 45 mit Hil'4e .der Elemente
42 bewirkt, wobei die aus dem Kegel abgeführte Wärme mittels Wärmeleitung über das
Winkelstück 43 an die Wand des Vorratsbehältere abgegeben wird. Durch diese Ktfliiung
des Kegels 45 wird das in seiner Nähe befindliche Gas abgek,ühlt und dadurch getrocknet,
da# die Feuchtigkeit auf dem Kegel niedergeschlagen wird* Die Feuchtigkeit wird
auf dem Kegel zum Gefrieren gebracht und auf diesem Weise festgehalten, + Auch das
Abtauen wird durch den Zeitsteuezschalter ist gesteuert, der den Umsohalter? 51
betätigt, um die Stromqualle 49 für die thermoelektrischen Elemente 4a umzupolnn.
gleichzeitig bewirkt der Zeiteteuerschalter 50, da# der Kurzschlu#schalter 63 geöffnet
wird, um so das Wasserausla#ventil 53 zu öffne@@ die geschieht dadurch, daß der
Belastungsstrom der 42 durch den Bimetallstreifen 57 @lie#en kann; die hier in dem
Bimetallstreifen erzeugte Wärme bewirkt, daß sich d"r Streifen in seinem mittleren
Teil nach oben wölbt, um die Stange 55 über aen cheren Bund 56 nach oben ZU bewegen
und so das Auslaßventil 53 su öffnen.
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Das von dem Kegel 45 abgetaute Wasser tropft in den Trichter 46 und
verläßt dann den Vorratsbehälter 41 über die Öffnung 52 des geöffneten Ventils 53
und die Rohrleitung
Nach Ablauf einer Zeitspanne, die für das Abtauen
ausreicht, betätigt der Zeitsteuerschaltre erneut die Trocknungseinrichtung, zu
welchem Zweck der Kurzschlu#schalter 63 geschlossen und die Stromquelle 49 gegenüber
den Elementen 42 wiederum umgepolt wird, Es sei bemerkt, daß im Vergleich zu der
Zeitspanne, während welcher die Trocknung des Gases bewirkt wird, der Zeitsteuerschalter
50 so eingestellt ist, daß das Abtauen nur eine kurze Zeit beansprucht, und daß
eine etwaige Erhöhung des Peuchtigkeitsgehalts s der Isolierung der Transformatorwicklungen
durch die nicht getrockneten Gase im Vorratebehälter vernaohläsaigbar ist.
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Pig. 4 reibt eine dritte Form einer erfindungsgemä#en Gastrocknungseinrichtung,
die in der gleichen Weise arbeitet und elektrisch gesteuert wird wie die Anordnung
nach Fig. 3; in Fig. 3 und 4 sind daher einander entsprechende Teile jeweils mit
gleichen Bezugesahlen bezeichnet, Diese dritte Ausbildungsform der Erfindung umfa#t
eine mit geschlossenem Kreislauf arbeitende Gastrocknungseinrichtung, die eine fortschreitende
Trocknung bewirkt. Die insge@smt mit 80 bezeichnete Gastrocknungseinrichtung wird
von dem Vorratsbehälter 81 des bei 82 teilweise angedeuteten Transformators aus
durch zwei Rohrleitungen83 und 84 untrstützt velche die Trocknungseinrichtung mit
dem Gasraum in dem Verraiebehälter verbinden, dessen Ölvervat mit dem Öl in dem
Transformator übr eine Rohrleitung 107 in Verbindung steht.
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Mit döm Gehäuse 85 der Gastrocknungseinricht.
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Rohrleitung 83 an der oberen Wand 86 v@rbunden, während
Rohrleitung
84 in eine der Seitenwände 87 des Gehäiises eingebaut ist.
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Bei der Gastrocknungseinrichtung sind thrmoelektrische Elemente 89
in Umfangs- und Längsabständen verteilt zwischen der Innenfläche des Gehäus@s 85
und der Außenseite einer , beiden Enden offenen Konstruktion 90 angeordnet, die
durch vier auf den Seiten eines Quadrats angeordnete Platten gebildet wird.
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Auf der Au#enseite der Gastrocknungseinrichtung sin@ am Gehäuse 85
Kühlrippen 91 befestigt, die sich über die Länge desJenigen Teile des Gehäuses erstrecken,
auf dessen eeite die Elemente 89 angeordnet sind.
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Innerhalb der Konstruktion 90 ist ein Kupferrchr 92 in Form einer
Rohrschlange vorgeschen, die die Konstruktion 90 berührt und an den 3erührunglinien
damit verbunden ist. ist Rohrschlange 92 steht über ein thermisch isolierendes Rohr
94 mit einer Ventilkammer 93 in Verbindung, die mit einem Einla#ventil 95 und einem
Auslaßventil 96 für Gas versehen ist.
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Den Ventilen 95 und 96 sind bei 97 und 98 angedeutete Betätigungsmittel
zugeordnet, die durch eine Steuereinrichtung 991 in Abhängigkeit von Signalen eines
in die Wand des Behälters 81 eingebauten Druckfühlars 99; gesteuert werden.
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An der Innenseite der Rohrschlange 92 ist ein an beiden Enden offener
Zylinder 100 aus gitpfer mit einem sioh konisch vrjüngenden unteren Endabschnitt
101 befestigt; der Zylinder 100, , die Rohrschlange 92, die Konstruktion 90 und
die Innenflächen der thermoelektrischen Elemente 89 sind in inniger
thermischer
Berührung miteinander angeordnet.
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Das freie Ende der-Rohrschlange 92 ist in Richtung auf die Achse
der Trocknungseinrichtung nach innen umgebogen und erstreckt sich durch eine Öffnung
in der Wand des Zylinders 10, wobei das äußerste Ende gemäß Fig. 4 bei 108 senkrecht
nach unten verläuft.
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Unterhalb des konischen Abschnitts 101 des Zylinders 100 ist ein
Trichter 46 mit einem Wa.sserauslaßventil 53 und einem Bimetallstreifen 57 entsprechend
der an Hand von Fig. 3 beschriebenen Beschreibung vorgesehen. Unter der öffnung
102 des Trichters befindet sich ein Wasserbehälter 103, der auf einen mit Außengewinde
versehenen, mit dem Gehäuse 85 verschweißten Flansch 104 aufgeschraubt ist und so
in seiner Lage gehalten wird.
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Während des Betriebs werden die miteinander abwechselhden Trocknungs-und
Abtauperioden entsprechend der an Hand von Fig. 3 gegebenen Beschreibung durch einen
Zeitsteuerschalter 50 eingeleitet.
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Unabhängig von der durch den Schalter 50 bewirkten elektrischen Steuerung
bewirkt ein Druckfühler 99 das Öffnen und Schließen der Einlaß-und Auslaßventile
94 und 95 genau in der an Hand von Fig. 1 und 2 beschriebenen Weise, so daß der
Vorratsbehälter 81 atien" kann.
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Während einer Trocknungsperiode tritt Luft in den Vorratsbehälter
ein, und die Feuchtigkeit aus der angesaugten Luft lagert sich in Form von Eis auf
der Irnenfläche des gekühlten Rohrs 92 ab, so daß die Luft getrocknet wird.
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Wenn sich jedoch der Transformator in einem stetigen Betriebszustand
befindet und die Eunlaß- und Auslaßventile 95 und 96 beide geschlossen sind, erfolgt
eine fortschreitende Trocknung der gesamten in dem Behälter 81 vorhandenen Gasmenge,
wenn die Gase den geschlossenen Kreislauf durchströmen, der durch den Behälter 81,
die Rohrleitung 82, die Gastrocknungseinrichtung , 80 und die zum Behälter 81 zurückführende
Rohrleitung 84 gebildet wird; für diesen Fall ist die Strömungsrichtung der Gase
in Fig. 4 mit Pfeilen angedeutet. Somit wird die Feuchtigkeit fortschreitend aus
den Gasen entfernt und in Form von Eis auf der Innenfläche des Zylinders 100 festgehalten.
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Eine gewisse Feuchtigkeitsmenge lagert sich auf der Innenfläche der
Rohrschlange 92 aus dem Gas ab, welches vom Vorratsbehälter 81 abgegeben wird. Jedoch
ist diese Feuchtigkeitsmenge gering, und sie übt nur einen unwesentlichen Einfluß
auf den Wirkungsgrad der Einrichtung aus.
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Das Wasser, das aus der Rohrschlange 92 und von dem Zylinder 100
während des Abtauens abläuft, strömt durch die Öffnung 102 des Trichters 46 zu dem
Wasserbehälter 103.
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Die in Fig. 5 und 6 dargestellte vierte Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen
Gastrocknungseinrichtung ähnelt der an Hand von Fig. 4 beschriebenen insofern, als
ein Gastrocknungs weg in Form eines geschlossenen Kreislaufs vorgesehen ist, so
daß eine fortschreitende Trocknung der Gase bewirkt wird, während der zugehörige
Transformator mit einer im wesentlichen konstanten Last arbeitet.
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Gemäß Fig. 5 umfaßt die Gastrocknungseinrichtung eine insgesamt mit
110 bezeichnete, in Fig. 5 in einem senkrechten Mittelschnitt dargestellte Vorrichtung,
die von dem hier nicht gezeigten Vorratsbehälter des zugehörigen Transformators
durch zwei Rohrleitungen 112 und 113 unterstützt wird, welche die Gastrocknungsmittel
mit dem Gasraum in dem Vorratsbehälter verbinden, wobei die Anordnung weitgehend
der an Hand von Fig. * beschriebenen ähnelt.
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Die Gastrocknungsvorrichtung 110 umfaßt ein Gehäuse 116 von allgemein
quadratischer Querachnitteform, das Längsrippen 117 trägt, die in der aus Fig. 6
ersichtlichen Weise verteilt sind und als Kühlrippen wirken. Auf einer Seite ist
die Wand des Gehäuses in einem erheblichen Ausmaß verdickt, so daß gemäß Fig. 6
ein abgerundeter Teil 118 vorhanden ist. Um eine leichte uberwachung und Wartung
der Gastrocknungsvorrichtung zu ermöglichen, ist das Gehäuse 116 in zwei Teile unterteilt,
zwischen denen gemäß Fig. 5 eine Dichtung 119 angeordnet ist. Die beiden Gehäuseteile
120 und 121 sind durch zwei Bolzen 122 miteinander verbunden, die sich auf beiden
Seiten des Gehäuses über dessen ganze' Länge erstrecken. An ihren Enden arbeiten
die Bolzen 122 mit Muttern zusammen, von denen eine in Fig. 5 bei 123 dargestellt
ist.
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Mit dem oberen Ende des Gehäuses 116 sind zwei Rohrleitun-: gen 112
und 113 verbunden; die Leitung 113 ist an einen Kanal 124 angeschlossen, der sich
in der Längsrichtung durch den verdickten abgerundeten Teil 118 des Gehäuses erstreckt.
Am unteren Ende der Gastrocknungsvorrichtung ist der Kanal 124 nach innen gUkrltmt
und mit einem thermisch isolierenden Rohr 125 verbunden,
das an
der InnenfLäche der Gehäusewand befestigt ist.
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Längs der Trocknungsvorrichtung erstreckt sich nach unten als Verbindung
zwischen der Rohrleitung 112 und dem thermisch isolierenden Rohr 125 ein an beiden
Enden offener Kühlkanal 126, der aus mehreren hohlen Bauteilen 127' aufgebaut ist,
die gleichachsig angeordnet, jedoch auf eine noch zu erläuternde Weise durch axiale
Abstände getrennt sind. Jedes Kanalteil 127 ist gemäß Fig. 6 mit mehreren parallelen,
in der Längsrichtung verlaufenden Stegen versehen, von denen in Fig. 6 einer mit
128 bezeichnet ist. ueber die Länge des Gehäuses sind zwischen dem Kühlkanal 126
und der Innenfläche des Gehäuses an dessen abgerundetem Teil 118 in Abständen thermoelektrische
Elemente 130 verteilt, von denen jedes für sich mit dem Gehäuse durch eine thermisch
isolierte Klammer 131 verspannt ist, die sich durch das betreffende Element 130
erstreckt. Außerdem ist jedes thermoelektrische Element für sich vorzugsweise durch
Hartlöten mit einem der Kanalteile 127 verbunden, so daß es eine Unterstützung für
das betreffende Kanalteil bildet, das in einem Abstand von den beiden benachbarten
Kanalteilen gehalten wird.
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Die Elemente 130 sind auf hier nicht gezeigte Weise elektrisch zusammengeschaltet
und mit isoliert eingebauten Klemmen 132 verbunden, die in einem Ahschlußkasten
133 angeordnet sind; der Anschlußkasten ist gemäß Fig. 6 am Gehäuse'der Gastrocknungseinrichtung
ausgebildet.
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Mit dem mittleren Kanalteil 127 des Kühlkanals 126 steht ein ntlüftungsruhr
134 in verbindung, das sich gemäß Fig. 5
zum unteren Ende'der Gastrocknungseinrichtung
erstreckt und mit der Atmosphäre über als Rückschlagventile ausgebildete Gaseinlaß-
und Gasauslaßventile in einer Kammer 135 in Verbind dung steht. Von den beiden Gasventilen
ist in Fig. 5 nur das Gasauslaßventil 136 dargestellt.
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Unterhalb des offenen unteren Endes des Kühlkanals 156 ist ein umrichter
137 aus Kupfer angeordnet, der durch ein S-förmiges Rohr 138 mit einem Ende eines
Wasserauslaßrohrs 139 verbunden ist.
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Das andere Ende des Wasserauslaßrohrs 139 ist ,in einer Aussparung
141 au9 der Unterseite der Gastrocknungseinrichtung angeordnet und steht mit der
Atmosphäre über ein die Aussparung überdeckendes Schutzglied 142 in Verbindung.
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Ein Zweites Schutzsieb 143 überdeckt auf ähnliche Weise eine zweite
Aussparung 144, in der die Gaseinlaß- und Gasauslaßventile angeordnet sind.
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Das Innere des Gehäuses 116 ist mit einem Feuchtigkeit nicht absorbierenden
Isoliermaterial 140 gefüllt, das eine thermische Isolierung zwischen den verschiedenen
Teilen der Gastrocknungseinrichtung bewirkt und außerdem dazu dient, die Teile gegen
Schwingungen und Stöße abzupuffern, die von dem zugehörigen Transformator aus übertragen
werden.
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Während des Betriebs arbeitet die Gastrocknungseinrichtung 110 auf
ähnliche Weise wie die an Hand von Fig. 4 beschriebene, um die Gase in dem Vorratsbehälter
während des stetigen Betriebs zustandes des zugehörigen Transformators fortschreitend
zu trocknen und juch eine Trocknung der Luft zu bewirken,
die in
den Transformator eintritt, wenn sich die Belastung des Transformators verringert.
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Entsprechend der Anordnung nach Fig. 3 und 4 sind ein Zeitsteuerschalter,
ein Umschalter und eine Gleichstromquelle (nicht dargestellt) an die Klemmen 132
angeschlossen, um abwechselnd Trocknungs- und Abtauvorgänge durchzuführen, wie es
an Hand von Fig. 3 und 4 beschrieben wurde.
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Die als Rückschlagventile ausgebildeten Gaseinlaß- und Gasauslaßventile
sind etwas in Richtung auf ihre geschlossene Stellung vorgespannt, und sie arbeiten
in direkter Abhängigkeit von dem Druckunterschied, der an ihnen auftritt, wenn sich
die Belastung des Transformators vergrößert bzw. verkleinert. Daher ermöglichen
sie es dem Transformator, unabhängig von dem Zeitsteuerschalter zu"atmen".
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Während einer Trocknungsperiode bewirkt eine Herabsetzung der Belastung
des Transformators, daß Luft in den Vorratsbehälter hinein angesaugt wird, und zwar
über einen sich verzweigenden Gasleitungsweg mit zwei Abschnitten, von denen jeder
eine Hälfte des Kühlkanals 126 und die Rohrleitung 112 bzw. die Rohrleitung 113
umfaßt. Aus der Luft, die über diesen Gasleitungsweg zu dem Vormatsbehälter gelangt,.wird
die Feuchtigkeit in Form von Eis auf der Innenfläche des Kühlkanals abgelagert,
so daß die Luft getrocknet wird.
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Wenn der Transformator während einer Trocknungeperiode mit einer
im wesentlichen konstanten Last arbeitet, sind die Gaseinlaß- und Gasauslaßventile
beide geschlossen, und Gan wird durch Konvektion in dem geschlossenen Leitungsweg
umgewälst,
der die Rohrleitung 112, den Gaaraum im Vorratsbehälter,
die Rohrleitung 113, den Kanal 124, die Rohrleitung 125 und den in Abschnitte unterteilten
Kühlkanal 126 umfaßt. Das in diesem Leitungsweg zirkulierende Gas durchströmt die
Gastrocknungaeinrichtung in der in Fig. 5 durch Pfeile angedeuteten Richtung, um
in dem Kühlkanal 126 einer Gefriertrocknung unterzogen zu werden. Auf diese Weise
wird eine fortschreitende Trocknung des Gases bewirkt.
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Bei dieser Ausbildungsform der Erfindung wird die Warme zur Erzeugung,
der Gaskonvektion den heißen Flächen der thermoelektrischen Elementen 130 entnommen,
wobei diese Wärme dem Kanal 124 zugeführt wird.
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Während der Abtauperiode kehrt sich die Richtung des Wärmeflusses
durch die thermoelektrischen Elemente um, und das in den Kühlkanälen vorhandene
Eis wird zum Schmelzen gebracht, so daß das entstehende Wasser aus der Trocknungseinrichtung
über die Wasserfalle entweichen kann, die durch das S-förmige Rohr 138 gebildet
wird.
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Es sei bemerkt, daß bei der Gastrocknungseinrichtung nach Fig. 5
und 6 kein Wasserauslaßventil vorgesehen ist. Das, Einströmen von Luft in den Vorratsbehälter
über das Waßserauslaßrohr 139 wird durch das Wasser verhindert, das in dem U-formigen
Teil des Rohrs 138 festgehalten wird.
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Das Rohr 138 wird während einer Kühlperiode vorzugsweise bis unter
den Gefrierpunkt von Wasser abgekühlt, so daß das hierbei entstehende Eis während
dieser Periode die erf orderliche Gasabdichtung bewirkt.
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Der'AuSbau des Kühlkanals 126 aus einzelnen Segmenten oder Abschnitten
ermöglicht es dem Material dieses Kanals, sich bei Temperaturänderungen auszudehnen
und zusammenzuziehen, und er verhindert, daß Scherspannungen auf die thermoelektrischen
Elemente 130 aufgebracht werden.
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Wenn man den Vorratsbehu:lter eines Transformators mit einer beliebigen
der vorstehend beschriebenen Trocknungseinrichtungen ausrüstet, wird der Wasserdampfdruck
in dem Raum oberhalb des Öls in dem Vorratsbehälter auf einem niedrigen mittleren
Wert gehalten, und die Feuchtigkeit, die von der Isolierung des Transformators abgegeben
wird, sowie die vorher von der Isolierung absorbierte Feuchtigkeit wird daher kontlnuierlich
entfernt, wobei diese Feuchtigkeit durch das Öl zu dem Gasraum in dem Vorratsbehälter
transportiert wird. Auf diese Weise wird der Feuchtigkeitsgehalt der Wicklungsisolation
auf eines annehmbaren niedrigen Wert gehalten, so daß bei dem Transformator ein
auareichender Isolationswiderstand gewährleistet ist und sich die Altrungseigenschaften
der Isolierung verbessern.
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Man kann bei den beschriebenen Ausbildungsformen der Err findung
die verschiedensten Abänderungen vorsehen. Es ist z.B. nicht unbedingt erforderlich,
Mittel vorzusehen, um die Stromquelle für die Thermoelemente umzupolen. Das Abtauen
kann in der Weise bewirkt werden, daß man die Stromzufuhr unterbricht und zuläßt,
daß sich die Kühlflächen der Trocknungseinrichtung auf natürliche Weise erwärmen.
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Ferner wäre es z.B. bei der Anordnung nach Fig. 1 möglich, das Abtauen
der Gastrocknungseinrichtung mit Hilfe der Wärme
zu bewirken, die
in der aus dem Vorratsbehälter ausgetriebenen Luft enthalten ist; hierbei würden
die thermoeektrischen Elemente direkt mit der Gleichstromquelle zu verbinden sein.
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Die Steuerung der Gastrocknungseinrichtung kann ausschließlich z.
B. mit Hilfe einer Vorrichtung entsprechend dem Druckfühler nach Fig, 1 und 4 bewirkt
werden, die auf Änderungen der Temperatur des Öls oder des Transformators anspricht,
oder auf Änderungen der Dichte des Öls oder dessen Standhöhe oder eines anderen
geeigneten Parameters des Transformators.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Gastrocknungseinrichtung in Abhängigkeit
von Parameters gesteuert werden, die nicht in einer direkten Beziehung zum Belastungszyklus
des Transformators stehen; hierzu gehören z.B. die jeweils abgelaufene Zeit (zB.
bei den Anordnungen nach Fig. 3 bis 6) und die Umgebungstemperatur.
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Gegebenenfalls kann eine Steuerung in Abhängigkeit von den Ergebnissen
einer Nachprüfung mit der Hand bewirkt werden.
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Zwar sind sämtliche an Hand der Zeichnungen beschriebenen Gastrocknungaeinrichtungen
so ausgebildet, daß sie die Feuchtigkeit in Form von Eis festhalten, doch könnte
man sie gegebenenfalls auch so ausbilden, daß sie bei einer Temperatur arbeiten,
bei der das Wasser nicht gefriert, wobei das so festgehaltene Wasser aus der Trocknungseinrichtung
z. B. über eine Wasserfalle der in Fig. 5 gezeigten Art entweichen könnte.
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Bei einer solchen Anordnung würde es nicht erforderlich sein, eine
Zeitspanne vorzusehen, während welcher sich die normalerweise gekühlten Teile der
Trocknungseinrichtung erwärmen können oder erwärmt werden, und in diesem Pall brauchen
keine Schaltmittel inden Zuleitungen der thermoelektrischen Elemente vorgesehen
zu werden.
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Zu den weiteren Bauarten von Transformatoren, bei denen die erfindungsgemäßen
thermoelektrischen Gastrocknungseinrioh tungen verwendet werden können, gehört die
Bauart, bei der kein Vorratsbehälter, sondern nur ein Gaspolster oberhalb des Ölspiegels
im Hauptbehälter des Transformators vorgesehen ist, sowie die Bauart, bei der die
Wicklungen nicht in in eintauchen, sondern durch ein Gas gekühlt werden, das über
die Wicklungen hinwegstreicht, wie es bei den sogenannten trocknen Transformatvven
der Fall ist.
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Bei Transformatoren dieser Bauarten wird die erfindung gemäße Gastrocknungseinrichtung
an dem Transformatorbehälter angebracht, so daß die das darin vorhandene Gas sowie
die Luft trocknen kann, welche in den Behälter einströmt.
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Zu den weiteren elektrischen Apparaturen, bei denen die Benutzung
einer erfindungsgemäßen thrmoelektrischen Gastrocknungseinrichtung möglich ist,
gehören z. B. elektrische Drosseln (reactor) oder die Umschließungen von Schalteinrichtungen,
bei denen die Kondensation von Feuchtigkeit auf den Wänden und insbesondere auf
der Unterseite der Decke häufig zu Störungen rühren kann.
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Patentansprüche: