DE2222487C3 - Einrichtung zum Entfernen von nichtabsorbierten Gasen in Flüssigkeiten bei ttüssigkeltsgekühlten elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

Oie Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum tfernen von nicht absorbierten Gasen in Flüssigkeibei flüssigkeitsgekühlten elektrischen Maschinen t einem Gassammeigefäß und einem Flüssigkeitsbeter, die untereinander durch eine erste als Rohr ausgebildete Leitung miteinander verbunden sind. Eine derartige Einrichtung ist aus der US-PS 29 83 331 bekannt

Bei der bekannten Einrichtung wird zur Verbindung des Gassammeigefäßes mit dem Flüssigkeitsbehälter ein li-Rohr benutzt, wobei der in den beiden Behältern herrschende Druck gleich ist, so daß das Rohr beliebige Lagen einnehmen kann, also beispielsweise auch auf den Kopf gestellt werden kann. Das im Gassammelgefäß gesammelte Gas wird über ein Entspannungsventil aus dem Kühlmittelkreislauf entfernt, so daß eine zuverlässige Bestimmung des in den Kreislauf eingesikkerten Gases schon deshalb nicht möglich ist, weil damit zu rechnen ist daß ein solches Ventil keinen verläßlichen Gasverschluß bildet

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung dieser Art, die zur Kühlung von elektrischen Hochleistungsmaschinen dient, werden die Ständerwicklungen unmittelbar mit Wasser und der umlaufende Teil mit Wasserstoff gekühlt (US-PS 34 10 102). Um eine Beschädigung der Isolation zu vermeiden, muß der Wasserstoffdruck über dem Wasserdruck gehalten werden, um dadurch das Wasser am Einsickern in den Ständer zu hindern. Infolge dieiir Druckdifferenz gelangt aber Gas durch unvermeidliche Unzulänglichkeiten in der Abdichtung in das Wasserkühlsystem, wodurch die Kühlwirkung beeinträchtigt wird. Diese Gase müssen daher aus dem Kühlsystem entfernt werden.

In diesem Zusammenhang ist bereits bekanntgeworden (Zeitschrift »Energia«, Leningradszkoje Otdelenije 1967, S. 289), das Kühlwasser der Wicklungen ganz oder teilweise durch ein großvolumiges Gefäß durchströmen zu lassen, um dadurch seine Geschwindigkeit so stark zu reduzieren, daß keine Gasblasen mitgerissen werden. Zur Bestimmung des Volumens des auf diese Weise abgeschiedenen und in dem oberen Teil des Gefäßes angesammelten Gases sowie zur Entfernung des Gases aus dem Kühlwassersystem ist auch bereits bekanntgeworden (Zeitschrift »AE1 Turbo-Generators«, Manchester, Publication 1205-71), das angesammelte Gas unter Wirkung der Auftriebskraft einem Gefäß bekannten Volumens mit einem Flüssigkeitsniveauanzeiger oberhalb des Gasabscheiders zuzuführen. Im Ständergehäuse ist der Gasdruck höher als der Wasserdruck in den Wicklungen, der durch die Höhenlage eines Niveaugefäßes bestimmt wird. Unter der Wirkung dieses Druckunterschiedes wird das in das Kühlwassersystem eindringende Gas von dem Gas mitgerissen und einem Gasabscheider zugeführt. Das Gas sammelt sich im oberen Teil des Abscheiders und strömt von dort in ein Gefäß bekannten Volumens, wo es eine Senkung des Wasserspiegels bewirkt. Bei einem bestimmten Wasserspiegel wird ein Flüssigkeitsniveauanzeiger betätigt, der einen Alarm auslöst.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung dieser Art, den die Erfinderin fabrikationsmäßig verwirklicht hat, ist der Gasabscheider als Dehnungsgefäß ausgebildet, das von einem Teil des Kühlwassers der Wicklungen durchströmt wird. Das im oberen Teil des Dehnungsgefäßes angesammelte Gas gelangt in den unteren Teil eines angeschlossenen Gefäßes, aus dem das Wasser in den oberen Gefäßteil verdrängt wird. Bei einem bestimmten Wasserniveau wird hier dann ebenfalls ein Flüssigkeitsniveauanzeiger betätigt, der einen Alarm auslöst.

Bei den bekannten Einrichtungen wird das angesammelte Gas über ein Ventil aus dem Kühlwasser entfernt, wodurch ein zuverlässiger Verschluß und eine ge-

naue Bestimmung des Volumens des in das System eingesickerten Gases unmöglich sind. In den Fällen in denen der Gasabscheider zugleich als Dehnungsgefäß ausgebildet ist, wird die Unsicherheit der Messung noch dadurch verstärkt, daß der Wasserspiegel im Dehnungsgefäß schwankt, wodurch auch in dem mit dem Dehnungsgeräß verbundenen Gefäß Ni\eauschwankung°n auftreten. Ein Gaseinbruch in das'Kühlwassersystem läßt sich auf diese Weise nicht schnell reststellen, so daß der Kühlungswirkungsgrad unter Umständen längere Zeit zu gering bleibt

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Einrichtung zum Entfernen bzw. zum Messen von in der Kühlflüssigkeit nicht absorbierten Gasen zu schaffen, die eine genaue und kontinuierliche Volumenmessung des in der die Einrichtung durchströmenden Flüssigkeit befindlichen Gases ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung zum Entfernen von nicht absorbierten Gasen in Flüssigkeiten der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die erste als Rohr ausgebildete Leitung den unteren Teil das Gassammeigefäßes mit dem unteren Teil des Flüssigkeitsbehälters verbindet und daß eine zweite Leitung als nach oben gerichtetes, erstes U-Rohr ausgebildet ist und den oberen Teil des Gassammeigefäßes mit dem unteren Teil des Flüssigkeitsbehälters verbindet, wobei der Umkehrabschnitt des ersten U-Rohres höher liegt als die untere Ausmündung des aus dem Gassammelgefäß in den Flüssigkeitsbehälter führenden Rohres.

Dadurch wird erreicht, daß nach dem Einströmen einer bestimmten Gasmenge in das Kühlflüssigkeitssystem dieses Gas selbsttätig entfernt wird, wobei die Anzahl dieser Gasentfernungsschritte registriert werden kann und ein Alarmsignal abgegeben wird, sobald der Gaszufluß in die Flüssigkeit hinein ein bestimmtes Maß überschreitet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der in den oberen Teil des Gassammelgefäßes mündende Schenkel des ersten U-Rohres einen größeren Durchmesser aufweisen als der im Flüssigkeitsbehälter ausmündende Schenkel desselben. Außerdem kann sich an dem im Gassammelgefäß mündenden Schenkel des eisten U-Rohres in der N£he des Umkehrabschnitts ein nach unten gerichtetes, zweites U-Rohr mit einem Schenkel anschließen, dessen Umkehrabschnitt tiefer liegt als der im oberen Teil des Gassammeigefäßes mündende Schenkel des ersten U-Rohres.

In das Gassammelgefäß kann, gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, von unten ein senkrechtes, oben einseitig offenes Meßrohr mit einem Schwimmer eingesetzt sein, das unten über eine seitliche Öffnung mit dem unteren Teil und oben über seine Ausmündung mit dem oberen Teil das Gassammeigefäßes in Verbindung steht. Dieser Schwimmer kann einen Eisenkern aufweisen, dem eine Anzeigespule an dem Meßrohr zugeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführuugsbeispiele näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. I ein Schaltbild einer bekannten Einrichtung zum Entfernen von nicht absorbierten Gasen in Flüssigkeilen,

F i g. 2 ein Schaltbild einer weiteren bekannten Einrichtung dieser Art,

Fig.3 eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 4 und 5 Detailansicht der Einrichtung von F ig. 3.

Zur Erläuterung des in der Beschreibungseinleitung erwähnten Standes der Technik und zur Verdeutlichung der durch die Erfindung erzielten Verbesserungen werden in den F i g. 1 und 2 zunächst bekannte Einrichtungen zum Entfernen von nicht absorbierten Gasen in Flüssigkeiten bei flüssigkeitsgekühlten elektrischen Maschinen gezeigt. In F i g. 1 ist mit 1 das Ständergehäuse bezeichnet, in dem der Gasdruck höher ist ais der Druck des in der Wicklung 2 strömenden Wassers. Der statische Druck des Wassers wird durch deji in einem Ausdehnungsgefäß 3 befindlichen Wasserstand aufrechterhalten. Die Wasserströmung wird durch eine Pumpe 4 bewirkt. Das in das Wasser eindringende Gas wird durch die Wasserströmung in einen Gasabscheider 5 gefördert, in dessen oberem Teil es sich ansammelt und einem Gefäß 6 mit bekanntem Volumen oberhalb des Gasabscheiders 5 zuströmt, wo es den Wasserspiegel senkt. Bei einem bestimmten Wasserspiegel wird ein Flüssigkeitsniveauanzeiger 7 betätigt worauf ein Ventil 8 durch das Bedienungspersonal geöffnet wird, durch das das Gas über ein Rohr 9 ins Freie entweicht.

Bei der in F i g. 2 gezeigten anderen bekannten Einrichtung bildet ein geschlossenes Ausdehnungsgefäß 3 zugleich einen Gasabscheider, der von einem Teil des Kühlwassers der Wicklung 2 durchströmt wird. Das im oberen Teil des geschlossenen Ausdehnungsgefäßes 3 angesammelte Gas gelangt in den unteren Teil eines Gefäßes tO und verdrängt das Wasser in den oberen Teil desselben. Bei einem bestimmten Wasserspiegel wird ebenfalls ein Flüssigkeitsniveauanzeiger 7 betätigt, worauf dann durch Öffnen eines Ventils 8 das Gas wie bei F i g. 1 über ein Rohr 9 ins Freie entweichen kann.

Bei den bekannten Einrichtungen entweicht also das angesammelte Gas aus dem Wassersystem über die Ventile 8, so daß sich ein Zustand, bei dem das System vollkommen geschlossen ist und dadurch das Volumen des eingedrungenen Gases sicher und zuverlässig bestimmt werden kann, nicht erreichen läßt. Bei der bekannten Einrichtung gemäß F i g. 2 wird diese Unsicherheit durch Schwankungen des Wasserspiegels im geschlossenen Ausdehnungsgefäß 3 noch verstärkt, da diese Schwankungen auch auf das Gefäß 10 übertragen werden.

Bei den in den F i g. 3 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind ein Gassammelgefäß 12 und ein Flüssigkeitsbehälter 13 übereinander angeordnet und über zwei Leitungen verbunden. Die eine Leitung besteht aus einem Rohr 14, das aus dem unteren Teil des Gassammeigefäßes aufsteigt und unterhalb des Wasserspiegels im Flüssigkeitsbehälter 13 mündet. Die andere Verbindung besteht aus einem in F i g. 4 dargestellten U-Rohr 15, das in Art eines Flüssigkeitsverschlusses aus dem oberen Teil des Gassammeigefäßes 12 aufsteigt und ebenfalls unterhalb des Wasserspiegels im Flüssigkeitsbehälter 13 mündet, wobei der Umkehrabschnitt des U-Rohres 15 dem Flüssigkeitsverschluß und die Schenkel 16 und 17 dieses U-Rohres je einem Zuführungsabschr.itt des Flüssigkeitsverschlusses entsprechen. Das Gasblasen enthaltende Wasser strömt über ein Rohr 18 in das Gassammelgefäß 12, wo sich die Gasblasen im oberen Gefäßteil ansammeln, während das blasenfreie Wasser über das Rohr 14 dem Flüssigkeitsbehälter 13 zuströmt. Durch die sich am oberen Teil des Gassammeigefäßes ansammelnden Gasblasen wird das Wasser aus dem Gassammelgefäß

12 und aus dem im Gassammeigefäß mündenden Schenkel 16 des U-Rohres 15 kontinuierlich verdrängt. Ist das Wasser auch aus dem untersten Teil des U-Rohres 15 verdrängt worden, kann die im anderen Schenkel 17 des U-Rohres vorhandene Wassersäule den Gasdruck nicht mehr überwinden, so daß das Gas das Wasser auch aus diesem Schenkel verdrängt und über das freigewordene U-Rohr 15 in den darüberliegenden Flüssigkeitsbehälter 13 zu strömen beginnt. Diese Gasströmung hält so lange an, bis das über das Rohr 14 gleichzeitig zuströmende Wasser die öffnung des Schenkels 16 des U-Rohres 15 erreicht. Dann wird das U-Rohr 15 durch das über diese öffnung zuströmende Wasser gefüllt, wodurch auch der Strömungsweg des Gases geschlossen wird.

Der Schenkel 17 des U-Rohres 15 sowie der unterste Abschnitt desselben weisen einen verjüngten Querschnitt auf, damit das Gas aus dem untersten Abschnitt des U-Rohres 15 nicht in Form von Blasen entweichen kann. Eine Trennwand 19 verhindert, daß die über den Schenkel 17 des U-Rohres 15 entweichenden Gasblasen durch das über das Rohr 14 zurückströmende Wasser in das Gassammeigefäß 12 zurückgerissen werden.

Wenn das Wasser dem U-Rohr 15 zuzufließen beginnt, würde die Senkung des Flüssigkeitsspiegels im Gassammeigefäß 12 oberhalb einer bestimmten Gasströmungsgeschwindigkeit so rasch sein, daß das U-Rohr 15 nur zum Teil mit Wasser aufgefüllt würde, was zum Ausgleichen geringerer Gasdrücke reichen würde und somit zu geringen Gasentleerungen führen würde. Um dies zu vermeiden, wird an dem Gassammelgefäß 12 mündenden Schenkel 16 des U-Rohres 15 ein U-förmiger Durchlaß in Form eines weiteren U-Rohres 20 mit einem Schenkel 21 als Zuführungsabschnitt in umgekehrter Lage angeschlossen, wobei die höchste Stelle dieses U-Rohres, d. h. sein Umkehrabschnitt, unterhalb der Mündung des Schenkels 16 liegt. Bei Entleerung steigt der Wasserspiegel im freien Schenkel 22 des U-Rohres 20 im gleichen Maß wie im Gassammeigefäß 12. Wenn der Wasserspiegel im

25 Schenkel 22 des U-Rohres 20 die oberste Stelle, also den Umkehrabschnitt, verläßt, werden die U-Rohre 15 und 20 gefüllt, wodurch der Strömungsweg für das entweichende Gas geschlossen wird. Der Schenkel 21 sowie der oberste Abschnitt des U-Rohres 20 weisen einen verjüngenden Querschnitt auf, damit bei Auffüllung dort eine zusammenhängende Wassersäule entsteht.

Bei ungleichmäßiger Gasströmung würde im Schenkel 16 des U-Rohres 15 ein Schwanken des Wasserspiegels auftreten, was zu ungleichmäßiger Gasentleerung führen könnte. Um dies zu vermeiden, weist der im Gassammeiraum 12 mündende Schenkel 16 des aufwärts gerichteten U-Rohres 15 einen größeren Querschnitt auf als sein an den Flüssigkeitsbehälter 13 angeschlossener Schenkel 17. Auch der im Gassammeiraum 12 mündende Schenkel 22 des abwärts gerichteten U-Rohres 20 hat einen größeren Querschnitt als sein sich an das U-Rohr 15 anschließender Schenkel 21, wobei seine Mündung aufgeweitet ist, damit das an der Wand des Rohres abfließende Wasser keine Luftbildung hervorrufen kann.

Die Einrichtung weist zusätzlich ein Rohr 25 auf, das von unten in den Raum des Gassammeigefäßes 12 eingeführt und mit einem Schwimmer 24 ausgerüstet ist. Eine Querbohrung 25 im Rohr 23 gestattet, daß sich die Wasserspiegel im Gassammeigefäß 12 bzw. im Rohr 23 gegenseitig ausgleichen. Im Schwimmer 24 ist ein Eisenkern 26 angebracht, und das Rohr 23 ist mit einer Anzeigespule 27 versehen. Die Spule 27 ist an eine nicht dargestellte Anzeigevorrichtung angeschlossen und gestattet durch Abtasten der Bewegungsgeschwindigkeit des Schwimmers 24 das Registrieren der Entleerungen sowie die Erzeugung eines Alarmsignals. Um die Signalgebung zu verstärken, verjüngt sich der Raum des Gassammeigefäßes 12 nach unten. Bei allmählicher Verjüngung wird auch die Beschleunigung des Schwimmers kontinuierlich, so daß durch Verschieben der Anzeigespule 27 die Anzeige auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Entfernen von nicht absorbierten Gasen in Flüssigkeiten bei Hüssigkeitsgekühlten elektrischen Maschinen mit einem Gassammelgefäß und einem Flüssigkeitsbehälter, die untereinander durch eine erste als Rohr ausgebildete Leitung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, als Rohr (14) ausgebildete Leitung den unteren Teil des Gassammeigefäßes (12) mit dem unteren Teil des Flüssigkeitsbehälters (13) verbindet und daß eine zweite Leitung als nach oben gerichtetes, erstes U-Rohr (15) ausgebildet ist und den oberen Teil des Gassammeigefäßes (12) mit dem unteren Teil des Flüssigkeitsbehälters (13) verbindet, wobei der Umkehrabschnitt des ersten U-Rohres (15) höher liegt als die unlere Ausmündung des aus dem Gassammeigefäß (12) in den Flüssigkeitsbehälter (13) führenden Rohres (14).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den oberen Teil des Gassammelgefäßes (12) mündende Schenkel (16) des ersten U-Rohres (15) einen größeren Durchmesser aufweist als der im Flüssigkeitsbehälter (13) ausmündende Schenkel (17) desselben (F i g. 5).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem im Gassammeigefäß (12) mündenden Schenkel (16) des ersten U-Rohres (15) in der Nähe des Umkehrabschnitts ein nach unten gerichtetes, zweites U-Rohr (20) mit einem Schenkel (21) angeschlossen ist, dessen Umkehrabschnitt tiefer liegt als der im oberen Teil des Gassammelgefäßes (12) mündende Schenkel (16) des ersten U-Rohres(15)(Fig.5).

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in das GassammelgefäB (12) mündende Schenkel (22) des zweiten U-Rohres (20) einen größeren Durchmesser aufweist als sein an das erste U-Rohr (15) angeschlossener Schenkel (21) und daß die Ausmündung des in das Gassammeigefäß (12) mündenden Schenkels (22) aufgeweitet ist (F ig 5).

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gassammelgefäß (12) von unten ein senkrechtes, oben einseitig offenes Meßrohr (23) mit einem Schwimmer (24) eingesetzt ist, das unten über eine seitliche öffnung

(25) mit dem unteren Teil und oben über seine Ausmündung mit dem oberen Teil des Gassammelgefäßes (12) in Verbindung steht.

6 Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (24) einen Eisenkern

(26) aufweist, dem eine Anzeigespule (27) an dem Meßrohr (23) zugeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Gassammeigefäßes (12) sich nach unten verjüngt.

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