DE2358068A1

DE2358068A1 - Vorrichtung zum erhitzen und entgasen von fluessigkeiten unter vakuum

Info

Publication number: DE2358068A1
Application number: DE19732358068
Authority: DE
Inventors: Roland Gregor Paul Kusay
Original assignee: British Oxigen Ltd
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1972-11-22
Filing date: 1973-11-21
Publication date: 1974-06-06
Also published as: FR2207742B1; DE2358068B2; GB1417028A; FR2207742A1; DE2358068C3

Description

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Augsburg,, den 21;. IfpYember 1973

The British Oxygen Company Limited _s Hammersmith House, London WS 9QX, Epgland, .

Vorrichtung zum Erhitzen und Entgasen von Flüssigkeiten

unter/Vakuum

Die Erfindung betrifft e-ine Vorrichtung ζμπι Erhitzen und Entgasen γοη Flüssigkeit eil unter. Vakuum,

Diese Vorrichtung ist.insbesondere zum Trocknen und Entgasen von ölen unter Vakuum vorgesehen«

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In der Elektrotechnik werden zum Kühlen und Isolieren von Transformatoren und anderen elektrischen Einrichtungen Öle mit großer Durchschlagsfestigkeit benötigt. Die Durchschlagsfestigkeit von öl wird jedoch durch darin enthaltenes Wasser und Gas vermindert. Das verwendete Öl enthält diese Verunreinigungen oft schon .von Anfang an, und außerdem neigen diese Verunreinigungen dazu, sich mit der Zeit zu vermehren, wenn das öl der Außenluft ausgesetzt ist, so daß entweder die Belastbarkeit des Transformators leidet -oder seine Verlustleistung größer wird oder beide Nachteile auftreten.

Ein bekanntes Verfahren zur Lösung dieses Problems ist das Anschließen des Transformators von Zeit zu Zeit an eine fahrbare Wartungseinrichtung. Da die Wartungsarbeiten ausgeführt werden müssen, solange der Transformator abgeschaltet ist, muß die Wartungseinheit einen oder mehrere Heizgeräte für das öl enthalten» Der Grund dafür liegt darin, daß das öl bei einer Temperatur von etwa 45°C bis 65⁰C behandelt werden muß, bei welcher seine Viskosität ausreichend klein ist, daß es unter Vakuum getrocknet und entgast werden kann. Da es wichtig ist, daß ein Isolationsöl keine Kohleteilchen enthält, muß die Erwärmung sehr sorgfältig gesteuert werden, um sicherzustellen, daß das öl nicht thermisch

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zersetzt wird» Das hat zur Folge, daß vor der Behandlung des Öls eine lange Aufheizperiode erforderlich ist und daß gesonderte und großvolumige Heiz- und· Entgasungseinrichtungen verwendet werden müssen, . ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs dargelegten allgemeinen Art so auszubilden, daß sie im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen dieser Art bei gleicher Kapazität ein beträchtlich kleineres Volumen und Gewicht aufweist.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine solche Vorrichtung-zum Erhitzen und Entgasen von Flüssigkeiten unter Vakuum gemäß der Erfindung durch einen vakuumdichten, an eine Vakuumpumpe anschließbaren Behälter gekennzeichnet, der.einen Einlaß für die zu behandelnde Flüssigkeit und einen Auslaß für die erhitzte Flüssigkeit aufweist und einen durchlässigen Heizkörper aus elektrischem Widerstandsmaterial, durch welchen die Flüssigkeit zwecks. Erwärmung hindurchströmen kann, sowie Füllkörper enthält, über welche die aus dem Heizkörper kommende Flüssigkeit in Form dünner Filme strömt.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung nach

der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beispielsweise beschrieben.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist einen Behälter 2 mit vier Kammern auf, welche durch perforierte Trennwände 4 voneinander getrennt sind, durch welche das öl oder eine andere zu behandelnde Flüssigkeit strömen kann. In der oberen Kammer 6 ist ein Heizgerät 8 mit einem durchlässigen Heizkörper 26 angeordnet. Die mittlere Kammer ist etwa zylindrisch und mit Raschig-Ringen 9 oder anderen Füllkörpern gefüllt. Die Ringe 9 sind jeweils als offene Hohlzylinder ausgebildet, deren Durchmesser gleich der Länge ist, und die Ringe liegen in zufälliger Anordnung in der Kammer 10, so daß eine chemisch inerte große Fläche gebildet ist, über welche die zu behandelnde Flüssigkeit in Form dünner Filme strömen kann, so daß sie dem Gas oder dem Vakuum im Inneren des Behälters 2 ausgesetzt wird. Selbstverständlich können auch andere Füllkörper als Raschig-Ringe Anwendung finden. Die mittlere Kammer 10 ist von einer ringförmigen Kammer 11 umgeben.

Die untere Kammer 12 sammelt die durch die Kammer 10 hindurchgeströmte Flüssigkeit und leitet sie in einen Auslaß 14,

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Der Öffnungsrand des Behälters 2 ist mit einem Flansch. versehen, an welchem eine Deckelplatte 18 befestigt ist. Ein an der Seite des Behälters 2 angeordneter Auslaß 21 ist mit einer Vakuumpumpe 20geeigneter Bauart und Kapazität verbunden,Da dieKammer 10 durch die ringförmige Kammer vom Auslaß 21 getrennt ist, wird irgendwelcher beim Einschalten der Vakuumpumpe erzeugter Schaum,nicht durch den Auslaß 21 von der Pumpe abgesaugt· Die desörbierten, durch den Auslaß 21 abgesäugten Gase werden in einem Kondensator 23 kondensiert» _;

Die Deckelplatte 18 weist eine öffnung 22 auf, durch welche eine zylindrische Halterung 24 und andere Komponenten des durchlässigen Heizgeräts 8 hindurchragen. Die genauen Konstruktionseinzelheiten des Heizgeräts 8 sind nicht von Bedeutung, ■

Der Heizkörper 26 des Heizgeräts 8 ist über die Halterung 24 an einem Flansch 28 aufgehängt, der an der Deckelplatte 18 vakuumdicht angeschraubt oder auf andere . Weise befestigt ist.

Auch zwischen dem Flansch l6 und der Deckelplatte 18 ist eine vakuumdichte Dichtung vorgesehen,

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Der Heizkörper 26 ist als Hohlzylinder aus durchlässigem elektrischem Widerstandsmaterial wie beispielsweise Kohle oder Bariumtitanat ausgebildet. Der Heizkörper 26 wird durch Hindurchleiten elektrischen Stroms über zwei ringförmige Anschlüsse 30 und 32 erwärmt. Die beiden Anschlüsse 30 und 32, die auf andere Weise als durch den Heizkörper 26 voneinander isoliert sind, sind über elektrische Verbindungen zu demjenigen Teil des Heizgeräts 8, der sich oberhalb des Flansches 28 erstreckt, mit einer elektrischen Stromquelle verbunden«

Das kalte öl bzw· die kalte zu behandelnde Flüssigkeit tritt durch eine Leitung 3^, die einen Teil des Heizgeräts bildet, in das Innere des Behälters 2 ein. Das durch die Leitung 34 abwärtsströmende öl tritt in das'Innere des Heizkörpers 26 ein und strömt im wesentlichen radial nach außen, wobei es durch Joule¹sehe Wärme erwärmt wird. Der elektrische Heizstrom wird in engen Grenzen gesteuert, so daß die Temperatur des Öls an der Außenoberfläche des Heizkörpers 26 stets unterhalb der Temperatur bleibt, bei welcher sich das öl thermisch zersetzen könnte. Das ist deshalb'besonders wichtig, weil durch die Zersetzung eines Öls, das gewöhnlich eine komplizierte Kohlenwasserstoffverbindung ist, zum Vorhandensein von Kohleteilchen im öl

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führen könnte« Kohleteilchen sind eine besondere unerwünschte Verunreinigung bei Isolationsölen, da sie elektrisch leitendsind. Der Behälter 2 enthält außerdem einen Filter mit Zellenstruktur oder einen anderen Filter 36, der Kohle- und andere im öl befindliche Teilchen entfernt. Selbstverständlich kann dieser Filter auch außerhalb des Behälters 2 angeordnet sein.

Nach dem Verlassen des Behälters 2 strömt das öl in einen Behälter 38 und wird von da aus mittels einer Pumpe 42 durch ein Ventil 40 in die Leitung 34 zurückzirkuliert« Das öl wird so lange durch die Vorrichtung zirkuliert, bis · alle Verunreinigungen entfernt worden sind_e Dann wird das Ventil 40 geschlossen und ein weiteres Ventil 44 geöffnet, so daß das öl in den Transformator oder die betreffende andere elektrische Einrichtung zurückströmen kann, in welcher das behandelte öl verwendet wird.

Die körperliche Form des Heizgeräts 8 ist für die Entgasung besonders vorteilhaft, da bei kleinem Volumen eine verhältnismäßig große Wärmemenge abgegeben wird, so daß das behandelte öl im wesentlichen ohne thermische Verzögerung schnell auf seine Behanalungstemperatur gebracht werden kann. Darin liegt ein wesentlicher Unterschied zu

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bekannten Behandlungsverfahren, bei welchen die anfängliche Erwärmung des kalten Öls bis zu drei Stunden benötigen kann, wobei das öl kontinuierlich durch die Heizgeräte zirkuliert wird, bis das gesamte im Transformator befindliche öl auf die Behandlungstemperatur gebracht worden ist. Obwohl die in der Zeichnung dargestellte Ausfuhrungsform in einem Umlaufströmungssystem Anwendung findet, ist auch die Verwendung eines durchlässigen Heizgeräts möglich, welches jeweils nur das unmittelbar behandelte ölvolumen zu erwärmen braucht, so daß das gesamte öl eines Transformators theoretisch in einem einzigen Verfahrensdurchgang behandelt werden kann, was in krassem Gegensatz zu bekannten Verfahren steht.

Obwohl es unter Umständen möglich ist, einen elektrischen Transformator mit einer einzigen Vorrichtung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform zu warten, liegt es im Rahmen der Erfindung, auch zwei oder drei in Reihe geschaltete Vorrichtungen nach der Erfindung zu verwenden. In diesem Fall ist der Auslaß 14 der ersten Vorrichtung unmittelbar mit der Leitung 34 der zweiten Vorrichtung verbunden usw.. In diesem Fall kann das öl in den hintereinandergeschalteten Vorrichtungen auf verschiedene Temperaturen erwärmt oder verschiedenen Vakuumdruckbereichen ausgesetzt werden oder es können beide Maßnahm stattfinden,

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Die Wahl der Verfahrensparameter wird weitgehend durch den Grad der Verunreinigung des zu behandelnden Öls und die während des Verfahrens auftretenden Änderungen bestimmt. Wenn das öl beispielsweise einen großen Gehalt an absorbiertem Gas oder Wasserdampf enthält kann, wenn es einem hochgradigen Vakuum ausgesetzt wird, die Gasentwicklung so heftig sein, daß das öl schäumt und die erste durchlaufene Vorrichtung ein verhältnismäßig großes Volumen zur- Behandlung einer verhältnismäßig kleinen ö!menge aufweisen müßte. Wenn die meisten Verunreinigungen in der ersten Vorrichtungsstufe entfernt werden, kann die zweite Vorrichtungsstufe eine kleinere Größe aufweisen und vorzugsweise dazu benutzt werden, das öl auf seine Behandlungsendtemperatur-zu bringen und es einem hochgradigeren Vakuum auszusetzen, so daß die beständigeren Verunreinigungen entfernt werden«

Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt also eine integrierte Heiz- und Entgasungseinheit mit verhältnismäßig kleinem Volumen und Gewicht im Vergleich zu bekannten Heiz- und Entgasungsgeräten mit gleicher Behandlungskapazität dar.

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Claims

Patentansprüche.

1, Vorrichtung zum Erhitzen und Entgasen von Flüssigkeiten unter Vakuum, gekennzeichnet durch einen vakuumdichten, an eine Vakuumpumpe (20) anschließbaren Behälter (2), der einen Einlaß (34) für die zu behandelnde Flüssigkeit und einen Auslaß (14) für die erhitzte Flüssigkeit aufweist und einen durchlässigen Heizkörper (26) aus elektrischem Widerstandsmaterial, durch welchen die Flüssigkeit zwecks Erwärmung hindurchströmen kann, sowie Füllkörper (9) enthält, über welche die aus dem Heizkörper kommende Flüssigkeit in Form dünner Filme strömt,

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet, daß der Behälter (2) als Hohlzylinder ausgebildet ist.

3, Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Heizkörpers (26) ein ringförmiger Anschluß (30, 32) zum Anschließen des Heizkörpers an eine elektrische Stromquelle (33) vorgesehen ist,

4, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (34) des Behälters (2)

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mit dem Inneren des Heizkörpers (26) in Verbindung steht»

5» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k-₉ dadurch gekennzeichnet, daß der, den Heizkörper (26) beherbergende Teil (6) des Behälters (2) durch eine perforierte Trennwand (4) von dem die Füllkörper (9) enthaltenden Teil (10) des Behälters getrennt ist,

6, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (14). des Behälters (2) durch eine weitere perforierte Trennwand (4) von dem die Füllkörper (9) enthaltenden Teil (10) des Behälters getrennt ist,

7, Vorrichtung nach einem ά®ν Ansprüche 1 bis β, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkörper (9) in einer Kammer (10) enthalten sind, deren Wandungen (4) perforiert Und mit Abstand von den Behälterwandungen angeordnet sind«

8, Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet", daß sowohl der Behälter (2) als auch die, die Füllkörper (9) enthaltende Kammer (10) eine zylindrische Form aufweisen und daß zwischen der Behälterwandung und der Wandung dieser

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Kammer ein Ringraum (11) gebildet ist»

9, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Füllkörper (9) chemisch inert sind,

ΙΟ» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkörper (9) Raschig-Ringe sind,

11, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (2) ein Filter (36) angeordnet ist,

12« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (26) aus Kohle besteht«

13« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (26) aus Barium-Titanat hergestellt ist.

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