DE2322622C3 - Prüfvorrichtung zur Messung des Leistungsfaktors bzw. des Verlustfaktors einer Ölprobe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfvorrichtung zur Messung des Leistungsfaktors bzw. Verlustfaktors einer ölprobe mit Ein- und Auslaßöffnungen für das öl und einer eine rohrförmige Mittelelektrode und eine hierzu konzentrisch angeordnete rohrförmige Außenelektrode aufweisenden Meßzelle sowie einem äußeren eine hohle Mittelkammer und zwei öffnungen aufweisenden Gehäuse.

Zur Messung des Leistungsfaktors oder Verlustfaktors von ölproben, beispielsweise also des in elektrischen Einrichtungen benutzten Isolieröls sind schon verschiedene Prüfzellen mit konzentrischen Elektroden bekannt. Beispielsweise beschreibt die US-PS 2 221 306 eine Prüfzelle mit konzentrischen Elektroden, die in einem die Elektro'den umgebenden Gehäuse angeordnet sind, das mit einer der Elektroden leitend verbunden ist und Ein- und Auslaßöffnungen für die Flüssigkeit aufweist, deren Leitfähigkeit gemessen werden soll. Der Begriff ölleistungsfaktor (cos φ) bezeichnet in diesem Zusammenhang das Verhältnis der in der Zelle und in dem öl verbrauchten Wattleistung zu der von der Zelle und dem Öl aufgenommenen Gesamt-VoIt-AmperezahL Der Leistungsfaktor ist für Werte unter 10% gleich dem häufiger verwendeten Verlustfaktor tan 6.

Die Messung des ölleistungsfaktors oder Ölverlustfaktors ist zur Kennzeichnung der Isoliereigenschaften eines Öls und zu anderen Zwecken erwünscht Erwünscht ist auch die Messung des Leistungsfaktors der ölproben bei Zimmertemperatur und bei höheren Temperaturen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfvorrichtung zur Messung des Leistungsfaktors bzw. des Verlustfaktors einer ölprobe zu schaffen mit einer durch eine Schutzelektrode abgeschirmten Prüfzelle und einem triaxialen Verbindungsstecker, der einen Schutzkontakt aufweist, der mit der Schutzelektrode verbunden ist Hierdurch soll eine Fernmessung des Leistungsfaktors von ölproben bei erhöhter Temperatur möglich sein.

Ausgehend von einer Prüfvorrichtung der_f eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch einen Hauptkörper und eine abnehmbar daran befestigte Abdeckung, die zusammen das Gehäuse bilden, einen in einer der öffnungen angeordneten, die Meßzelle bildenden Montageblock, einer rohrförmigen, in der Meßzelle konzentrisch zwischen der Außenelektrode und der Mittelelektrode angeordneten Schutzelektrode, wobei die Elektroden durch zwischengefügte Isolationshüllen vereinigt sind, und durch einen triaxialen in der anderen öffnung des Gehäuses angeordneten Stecker mit einem mit der Mittelelektrode in leitende Verbindung bringbaren Mittelkontakt, einem mit einem an der Schutzelektrode befestigten Kontaktglied in leitende Verbindung bringbaren Schutzkontakt und einem mit einem mit der Außenelektrode in leitende Verbindung bringbaren Außenkontakt.

Im folgenden wird an Havxl der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematisierte perspektivische Ansicht einer Prüfzelle, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verkörpert,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses der Zelle, wobei die Abdeckung entfernt ist und in der Darstellung weggebrochen ist,

F i g. 3 eine Seitenansicht des Gehäuses und eines dazugehörigen elektrischen Kontakts der Zelle in Schnittdarstellung und

F i g. 4 eine geschnittene Seitenansicht der Zelle in einem entlang der Linie 4-4 der F i g. 1 gelegten Schnitt.

Es sei nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform einer Prüfzelle 10 in ihren Einzelheiten dargestellt ist, die ein Gehäuse 12 mit einer abnehmbaren Abdeckung 14, einer Meßeinheit 16 und einer triaxialen Steckverbindung 18 einbegreift.

Das vorzugsweise aus einem Isoliermaterial wie etwa einem Kunststoff oder Polytetrafluoräthylen ausgeformte Gehäuse, das insbesondere in F i g. 2 und 3 dargestellt ist, weist allgemein eine Frontplatte 21 mit einer ebenen Fläche 22 auf, die von einer kreisförmigen öffnung 24 durchbrochen ist, in die eine triaxiale Steckverbindung 18 aufgenommen werden kann, wie dies nachstehend noch näher beschrieben werden soll. Zu dem Gehäuse gehört außerdem eine Bodenplatte 26,

die sich rechtwinklig zu der Froniplatte erstreckt und eine Unterfläche 27 aufweist, die von einer kreisrunden öffnung 28 durchbrochen ist, in die eine Meßzelle 16 aufgenommen werden kann, wie dies ebenfalls noch zu beschreiben sein wird. Der Frnntteil und der Bodenteii 5 sind durch Seitenwände 31 und 32 miteinander verbunden, wodurch innerhalb des Gehäuses eine nach vier Seiten abgegrenzte Mittelkammer 36 gebildet wird. Die freien Randkanten der Seitenwände 31 und 32 sowie das Lude der Platte 2ö sind in der gezeigten Weise ausgespart, so daß entlang dieser Randkanten Schulterflachen 38 zum Einpassen und Abstützen der Randkanten einer I-förmigen Abdeckung 14 gebildet werden. Die Abdeckung 14 ist an dem Gehäuse abnehmbar gehaltert, da nämlich das eine Ende in einen Schlitz 39 eingreift, der in der Frontplatte 21 des Gehäuses vorgesehen ist, während das andere Ende an der Rückseite des Gehäuses durch Schrauben 40 befestigt ist, die sich durch entsprechende öffnungen in der Abdeckung hindurcherstrecken und in Gewindebohrungen 42 eingeschnaubt sind, die in den Seitenwänden 31 und 32 des Gehäuses vorgesehen sind. Zu der Abdeckung 14 gehört ferner ein abnehmbarer Stopfen 44, der in eine Öffnung 45 eingeschoben ist, die allgemein in Gegenüberstellung zu der öffnung 28 in der Abdeckung vorgesehen ist, was einem Zweck dient, auf den noch zurückzukommen sein wird. Der Stopfen 44 kann von beliebiger, geeigneter Art sein, ist jedoch bei der hier dargestellten Ausführungsform im Preßsitz in eine kreisrunde öffnung eingepaßt.

Wie insbesondere aus F i g. 3 zu entnehmen ist, ist die Stirnfläche 22 des Gehäuses mit einem allgemein rechteckigen, vertieften Bereich 50 ausgebildet, der die öffnung 24 umgibt und sich bis zum Fuß der Frontplatte erstreckt. In ähnlicher Weise ist auch die Unterfläche 3s 27 des Gehäuses mit einem allgemein rechteckigen, vertieften Bereich 51 ausgebildet, der die öffnung 28 umgibt und sich bis zur Vorderseite des Gehäuses erstreckt. Die Aussparungen oder Eintiefungen 50 und 51 wirken zur Aufnahme eines breiten, L-förmigen Kontakts 54 zusammen, der vorzugsweise aus rostfreiem Stahl besteht. Die seitlichen Abmessungen des Kontakts 54 sind so gewählt, daß er in die Aussparungen 50 und 51 eingepaßt werden kann. Der Kontakt 54 weist eine kreisrunde öffnung 56 auf, die in der Größe der öffnung 28 entspricht, und eine kreisrunde öffnung 58, die in der GröCle der öffnung 24 entspricht. 1st der Kontakt 54 in die Aussparungen 50 und 51 des Gehäuses aufgenommen, so kann man also die Meßeinheit 16 und die triaxiale Steckverbindung 18 durch die betreffenden öffnungen in dem Kontakt bzw. in dem Gehäuse hindurchführen.

In Fig.4 sind der Aufbau und die Anordnung der Meßeinheit in den Einzelheiten gezeigt. Die Meßeinheit umfaßt eine langgestreckte, hohle Mittelelektrode 60, bei der es sich vorzugsweise um ein rostfreies Stahlrohrmaterial handelt. Die Mittelelektrode 60 schließt in einem erweiterten unteren Ende 61 ab, das mit den Ölproben in Berührung gebracht werden kann. Der Mittelteil der Elektrode 60 wird von einer Isolatorhülse 61 umspannt, die am unteren Ende mit einem Erweiterungsflansch 64 ausgebildet ist. Die Hülse und der Flansch bestehen vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen.

Es ist ferner eine aus rostfreiem Stahl bestehende Schutzelektrode 66 vorgesehen, die in Form einer die Isolatorhülse 63 umspannenden hohlen Buchse ausgebildet ist. Wie aus der Darstellung hervorgeht, weist die Schutzelektrode 66 am unteren Ende einen Erweiterungsflansch 67 auf, der den Flansch 64 der Isolatorhülse berühren und auf diesen aufliegen kann. In ähnlicher Weise wird auch die Schutzelektrode 66 von einer aus Polytetrafluorethylen bestehenden Isolatorhülse 69 umspannt, die am unteren Ende einen Erweiterungsflansch 70 aufweist, wobei dieser Flansch 70 gegen den Flansch 67 der Schutzelektrode anliegt.

Für die Meßeinheit ist ein aus rostfreiem Stahl bestehender Fassungsblock 72 vorgesehen, der einen zylindrischen Oberteil 74 aufweist, der in die öffnung 28 des Gehäuses eingepaßt werden kann, und der außerdem von einer zylindrischen öffnung 75 durchbrochen ist, die zur Aufnahme der Isolatorhülse 69 dienen kann. Der Flansch 70 der Isolatorhülse liegt dann in der gezeigten Weise gegen das untere Ende des Fassungsblocks 72 an.

Es ist weiterhin eine allgemein die Mittelelektrode umspannende, vorzugsweise ebenfalls aus rostfreiem Stahlrohrmaterial bestehende Außenelektrode 76 vorgesehen, die mit ihrem oberen Ende fest gegen das untere Ende des Fassungsblocks 72 anliegt, von diesem jedoch abgenommen werden kann. Die gesamte Meßeinheit wird von einem äußeren Becher 77 aus einem geeigneten Material wie beispielsweise Glas umspannt, in den die zu untersuchenden Ölproben eingefüllt werden können. Der Becher 77 ist mit öffnungen 78 versehen, durch welche die Flüssigkeit eindringen und austreten kann. Als Alternativmöglichkeit könnte erwünschtenfalls auch das untere Ende der Elektrode 76 geschlossen sein, so daß die Elektrode in diesem Fall also wie ein Becher ausgebildet wäre, und es könnten in den Seitenwänden der Elektrode Öffnungen für den Eintritt und Austritt des zu prüfenden Öls vorgesehen sein.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Mittelelektrode 60 wesentlich langer als die anderen Elektroden und erstreckt sich allgemein in die Mitte der Kammer 36 des Gehäuses hinein. Ferner erstreckt sich die Schutzelektrode 66 nach oben über die Enden der Isolatorhülsen hinaus und ragt ebenfalls frei in die Kammer 36 hinein. Hierdurch wird die Herrtellung eines elektrischen Kontakts mit einer triaxialen Steckverbindung 18 ermöglicht. Da die Außenelektrode 76 fest an dem leitfähigen Fassungsblock 72 angreift und da dieser Block 72 mit dem Kontakt 54 in Berührung steht, sind die Elektrode 76 und der Koi.takt 54 also leitend miteinander verbunden.

Gleichfalls in F i g. 4 sind die Einzelheiten der triaxialen Steckverbindung 18 dargestellt, die einen langgestreckten Mittelkontakt 85 aufweist, zu dem ein hohler, rohrförmiger Teil 86 gehört, der sich in das Gehäuse hineinerstreckt, und eine erweiterte, massive Spitze 87, die sich von dessen äußerem Ende forterstreckt. Die beiden Teile des Mittelleiters bestehen aus einem leitfähigen Material wie beispielsweise rostfreiem Stahl. Das in das Gehäuse hineinragende Ende des Leiters 85 ist fest mit einer biegsamen Kontaktklemme 88 verbunden, die an dem Ende der Mittelelektrode 60 einschnappen kann und dann eine leitende Verbindung vermittelt. Es ist eine aus Polytetrafluoräthylen bestehende Isolatorhülse 91 vorgesehen, die den Innenleiter 85 umspannt. Das eine Ende der Hülse 91 liegt gegen eine Isolatorscheibe 92 an, die ihrerseits gegen die Spitze 87 anliegen kann.

Die Hülse 91 ist von einer Abschirmkontakthülse 94 umgeben. Das eine Ende dieser Hülse 94 liegt gegen eine Kontaktscheibe % aus rostfreiem Stahl an, die ih-

rerseits gegen die Scheibe 92 anliegt. In ähnlicher Weise ist auch eine aus Polytetrafluoräthylen bestehende Isolatorhülse 102 vorgesehen, die mit dem einen Ende gegen eine Isolatorscheibe 104 anliegt. Die Hülse 102 umspannt die Hülse 94, während die Scheibe 104 gegen die Scheibe 96 anliegt.

Es ist ein aus rostfreiem Stahl bestehender Fassungsblock 112 für den Triaxialstecker vorgesehen, der eine allgemein zylindrische Außenfläche 113 aufweist und von einer zylindrischen Öffnung 115 durchbrochen ist. Die Außenfläche dieses Fassungsblocks liegt in der gezeigten Weise gegen den Umfang der in dem Gehäuse vorgesehenen öffnung 24 sowie gegen den Kontakt 54 an, während in die Innenbohrung 115 des Fassungsblocks die Isolatorhülse 102 aufgenommen ist, der hier- durch ein Halt gegeben wird.

Innerhalb der Kammer 36 des Gehäuses ist ein T-förmiges Verbindungsstück 118 angeordnet. Das eine Ende des T-förmigen Verbindungsstücks 118 umspannt in der gezeigten Weise das obere Ende der Schutzelektrode und die T-Verlängerung des Verbindungsstücks umspannt einen aus rostfreiem Stahl bestehenden Abschirmkontakt 119. Der Abschirmkontakt 119 greift fest an der Abschirmungskontakthülse 94 an, wodurch ein geeigneter elektrischer Kontakt zwischen der Schutzelektrode und dem Abschirmungskontakt der triaxialen Steckverbindung vermittelt wird. Der Kontakt 119 ist von dem Fassungsblock 112 durch eine Isolatorscheibe !21 getrennt. Da der Fassungsblock 112 mit dem Kontakt 54 in Verbindung steht, wird ein geeigneter elektrischer Kontakt zwischen der Außenelektrode und dem äußeren Abschirmkoniakt der triaxialen Steckverbindung vermittelt.

Zur Montage der Zellenbauteile geht man so vor, daß zunächst die Elektroden und Isolierteile der Meßeinheiten zusammengebaut werden, worauf die Meßeinheit in das Gehäuse eingesetzt wird. Der Fassungs block der Meßeinheil wird in dem Gehäuse durch zwei (nicht dargestellte) Klemmschrauben fes.gelegt, die sich durch entsprechende Öffnungen in dem Gehäuse hindurcherstrecken. Hierauf wird das T-förmige Verbindungsstück auf die Schutzelektrode der Meßeinheit aufgeschoben. Als nächstes werden die Bauteile der triaxialen Steckverbindung zusammengebaut, worauf diese in das Gehäuse eingeführt und die Kontaktklemme des Mittelkontakts auf die Mittelelektrode der Meßeinheit aufgeklemmt wird. Dann wird der Fassungsblock des triaxialen Kontakts durch zwei (ebenfalls nicht dargestellte) Klemmschrauben in seiner Stellung festgelegt, die sich durch entsprechende Öffnungen in dem Gehäuse hindurcherstrecken. Anschließend wird die Abdeckung so auf das Gehäuse aufgesetzt, daß das eine Ende in den in dem Gehäuse vorgesehenen Schlitz eingreift, während das andere Ende durch die Schrauben 40 befestigt wird. Dann drückt man den abnehmbaren Stopfen 44 in die Thermometeröffnung ein. Die so zusammengebaute Zelle kann in Verbindung mit einem flexiblen, streckbaren Triaxialkabel verwendet werden, an dem ein Steckkontakt vorgesehen ist, der zu dem triaxialen Kontakt 18 paßt. Die Zellenelektroden können dann über einen entfernt gelegenen Meßkreis und ein Anzeigeinstrument mit Strom versorgt werden, so daß die Zelle dazu benutzt werden kann, an unterschiedlichen Stellen Messungen des Leistungsfaktors von ölproben vorzunehmen, beispielsweise also von Proben, die auf eine erhöhte Temperatur gebracht sind. Die auf einer erhöhten Temperatur befindlichen Proben können auch in elektrischen Geräten oder Einrichtungen enthalten sein, die zu diesem Zeitpunkt in Betrieb sind, beispielsweise also in Leistungstransformatoren. Eine geeignete, aus einem Meßkreis und einem Anzeigeinstrument bestehende Anordnung ist in der von Mahesh K. S a m b h u hinterlegten schwebenden Anmeldung mit der Seriennummer 251 429 beschrieben.

Die obenbeschriebene Zelle kann in besonders vorteilhafter Weise zur Messung des ölleistungsfak'.ors eingesetzt werden, da die innere Abschirmung des Triaxialkabels und die Schutzelektrode der Zelle dahingehend zusammenwirken, daß elektrische Störungen, die von nahegelegenen elektrischen Einrichtungen verursacht werden können, weitestgehend ausgeschaltet werden. Auch eignet sich die Zelle auf Grund ihres Aufbaus insbesondere für die Vornahme von Messungen an Ölproben. die sich auf einer höheren Temperatur befinden, da die Temperatur der Proben ermittelt werden kann, indem man in den Hohlraum der Mittelelektrode ein Thermometer einschiebt. Schließlich ist der obenbeschriebene Zellenaufbau auch deshalb beson ders vorteilhaft, weil die Zelle auseinandergenommer und wieder zusammengebaut werden kann. Dies er leichtert die Wartung und Reinigung der Zelle wesent lieh.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Prüfvorrichtung zur Messung des Leistungsfaktors bzw. des Verlustfaktors einer ölprobe mit Ein- und Auslaßöffnungen für das öl und einer eine rohrförmige Mittelelektrode und eine hierzu konzentrisch angeordnete rohrförmige Außenelektrode aufweisenden Meßzelle sowie einem äußeren, eine hohle Mittelkammer und zwei öffnungen aufweisenden Gehäuse, gekennzeichnet durch einen Hauptkörper (21,26,31,32) und eine abnehmbare, daran befestigte Abdeckung (14), die zusammen das Gehäuse (12) bilden, einen in einer dieser öffnungen (28) angeordneten, die Meßzeüe (16) bildonden Montageblock, einer rohrförmigen, in der Meßzelle konzentrisch zwischen der Außenelektrode (76) und der Mittelelektrode (60) angeordnete Schutzelektrode (66), wobei die Elektroden (60, 66, 76) durch zwischengefügte Isolationshülsen (63, 69) vereinigt sind, und durch einen triaxialen in der anderen öffnung (24) des Gehäuses (12) angeordneten Stecker mit einem mit der Mittelelektrode (60) in leitende Verbindung bringbaren Mittelkontakt (85), einem mit einem an der Schutzelektrode (66) befestigten Kontaktglied (118) in leitende Verbindung bringbaren Schutzkontakt (119) und einem mit einem mit der Außenelektrode (76) in leitende Verbindung bringbaren Außenkontakt (112).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (14) mit einer allgemein in der Fluchtrichtung der Mittelelektrode (60) der Meßzelle (16) liegenden öffnung (45) ausgebildet ist, wobei ein Stopfen (44) in abnehmbarer Anordnung in diese Öffnung (44) einschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (θθ) die Schutzelektrode (66) und die Außenelektrode (76) aus rostfreiem Stahlrohrmaterial bestehen, während die Isolierhülsen (63, 69) aus Polytetrafluoräthylen bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzelle (16) von einem Glasbecher (77) umgeben ist, in dessen Seitenwänden öffnungen (78) vorgesehen sind.