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Behälter zur Aufnahme von kühlenden und bzw. oder
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elektrisch isolierenden Flüssigkeiten, insbesondere für Hochspannungsgleichrichter,
Transformatoren od. dgl.
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Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme von kühlenden
und bzw. oder elektrisch isolierenden Flüssigkeiten, die sich bei Temperaturerhöhungen
ausdehnen, mit einem die sich ausdehnende Flüssigkeit aufnehmenden Ausdehnungsgefäß,
dessen Innenraum mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht, insbesondere
für Hochspannungsgleichrichter, Transformatoren od. dgl.
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Zur Isolation von Wicklungen und auch zur Abfuhr der Verlustwärme
werden bei größeren Transformatoren der Eisenkern mit den Wicklungen und bei Hochspannungsgleichrichtern
auch andere Teile wie Kondensatoren, Drosseln od. dgl. in einem Behälter angeordnet,
der mit einer kühlenden und elektrisch isolierenden Flüssigkeit gefüllt ist. Für
diese Flüssigkeit werden meist gut
raffinierte Mineralöle mittlerer
Viskosität oder wegen der Brandgefahr auch andere nicht brennbare Flüssigkeiten
z.B.
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Clophen verwendet. Alle diese Flüssigkeiten übertragen die Verlustwärme
an die Behälterwand, die zur Abstrahlung an die umgebende Atmosphäre meist noch
oberflächenvergrös sernde Kühlrippen aufweist.
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Da die Flüssigkeiten ihr Volumen mit der Temperatur verändern, ist
es insbesondere bei hermetisch geschlossenen Behältern erforderlich, diese Volumsänderung
zu berücksichtigen, um ein Platzen des Behälters zu vermeiden. Aus diesem Grunde
werden bei hermetisch geschlossenen Behältern unter der Behälterdecke verteilte
Gaspolster und bzw. oder Behälterwände mit tiefen Wellen aus dünnem nachgiebigen
Blech zur Aufnahme des Ausdehnungsvolumens vorgesehen. Bei offenen Behältern wird
die Volumsänderung durch unvollständige Füllung eines gesonderten Ausdehnungsgefäßes
oder des Behälters selbst berücksichtigt.
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Die Anordnung von Gaspolstern oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in
geschlossenen Behältern weist den Nachteil auf, daß eventuelle Gasbildung beim Auftreten
elektrischer Fehler nicht kontrollierbar ist.
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Wird der Behälter über eine Verbindungsleitung mit einem gesonderten
Ausdehnungsgefäß verbunden, dessen Gasraum über einen beispielsweise mit Silicagel
gefüllten Luftentfeuchter mit der Raumatmosphäre verbunden ist, so ergibt sich der
Nachteil eines großen Raumbedarfes, eines großen Gewichtes und eines großen Füllvolumens.
Außerdem muß das Silicagel, das den Zutritt von Feuchtigkeit zur Flüssigkeit verhindern
soll, relativ oft ausgewechselt werden, was eine erhöhte Serviceleistung erforderlich
macht. Darüber hinaus ist bei Füllung des Behälters mit aromatischen Flüssigkeiten
die hiemit verbundene Geruchsbelästigung von Nachteil. Schließlich ergibt sich auch
hier zufolge des unvermeidlichen Sauerstoffaustausches eine schnelle Alterung der
Flüssigkeit.
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Das Ziel der Erfindung besteht nun darin, die Nachteile der bekannten
Vorrichtungen dieser Art zu vermeiden und darüber hinaus durch einfache und betriebssichere
Maßnahmen den Raumbedarf und auch das Füllvolumen des Behälters so klein wie möglich
zu halten.
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Hiefür ist erfindungsgemäß bei einem Behälter der eingangs genannten
Art das Ausdehnungsgefäß zumindest teilweise von dem die Flüssigkeit enthaltenden
Behälter umschlossen, steht mit diesem über eine im Boden des Ausdehnungsgefäßes
oder in dessen Nähe angeordnete Flüssigkeitseintrittsöffnung in Verbindung und weist
oberhalb des im Ausdehnungsgefäß sich bildenden Flüssigkeitsspiegels einen Gaspolster
auf.
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Dadurch, daß das Ausdehnungsgefäß, das an sich jede beliebige Form
aufweisen kann, im Behälter selbst untergebracht ist, wird vor allem neben einer
vorteilhaften Raumausnützung erreicht, daß der Behälter ganz mit Flüssigkeit gefüllt
werden kann und sich nur im Ausdehnungsgefäß selbst oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
ein Gaspolster bildet. Durch die Reduzierung der Berührungsfläche zwischen Gas und
Flüssigkeit auf ein Minimum ergibt sich eine langsame Alterung derselben. Bei einer
Erwärmung der Flüssigkeit wird der Gaspolster im Ausdehnungsgefäß mehr oder weniger
zusammengedrückt, wobei die Volumsänderungen der Füllflüssigkeit bei Erwärmung oder
Abkühlung durch innere oder äußere Einflüsse durch den Gaspolster aufgenommen werden.
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Vorteilhafterweise ist ein in das Innere des Ausdehnungsgefäßes reichendes,
das Volumen des Gaspolsters bestimmendes, verschließbares Entlüftungsrohr vorgesehen,
das zweckmäßigerweise durch den Behälter in den diesen umgebenden Außenraum nach
außen geführt ist. Dadurch wird erreicht, daß der Druck im Inneren des Ausdehnungsgefäßes
einstellbar ist. Beim Füllen des Behälters entweicht das Gas durch das Entlüftungsrohr
bis die untere oeffnung desselben
durch die eindringende Flüssigkeit
verschlossen wird, wobei das untere Sunde des Entlüftungsrohres die Füllhöhe im
Ausdehnungsgefäß bestimmt. Diese ist zweckmäßig so zu wählen, daß das Nullniveau
bei niedrigen Temperaturen nicht unterschritten wird. Ist der Behälter vollständig
gefüllt, so können das Entlüftungsrohr und die im Behälter angeordnete Füllöffnung
verschlossen werden, so daß der Behälter hermetisch dicht ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung steht das Ausdehnungsgefäß
über ein gegen den Boden des Behälters gerichtetes, die Flüssigkeit in das Innere
des Ausdehnungsgefäßes führendes Verlängerungsrohr mit dem Inneren des Behälters
in Verbindung.
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Das Verlängerungsrohr verhindert vor allem ein allfälliges Entweichen
des Gases in den Behälterraum bei Transportbewegungen Abgesehen davon, daß durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen, wie schon erwähnt, erreicht wird, daß das Gaspolster
in sonst ungenützten Bereichen des Behälters angeordnet werden kann, ergeben sich
gegenüber bekannten Ausführungen kleinere Abmessungen und ein kleineres Büllvolumen
sowie eine kleinere Berührungsfläche zwischen Gas und Flüssigkeit. Für elektrische
Durchführungen sind keine Verlängerungen erforderlich. Es besteht keine Explosionsgefahr
zufolge von Undichtigkeiten und es sind auch keine speziellen Fülleinrichtungen
erforderlich. Durch die Montage eines Gassammelgefäßes auf der Behälterdecke, welches
als Schauglas ausgebildet werden kann, ist die visuelle Kontrolle über Dichtheit
und eventuelle Gasbildung möglich. Die im Transformatorenbau oft geforderte Überwachung
mittels Buchholzschutzes kann durch elektrische Kontrolle des Gasstandes im Gassammelgefäß
und durch Kontrolle des Druckes im Behälter ersetzt werden.
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Obwohl sich der erfindungsgemäße Behälter vor allem für die Unterbringung
elektrischer Geräte, z.B. von
Hochspannungsgleichrichtern, eignet,
ist er auch in anderen Fällen anwendbar und zwar überall dort, wo Temperaturein
flüssen ausgesetzte Flüssigkeiten in geschlossenen Behältern unterzubringen sind.
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Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Maßnahme auch mit anderen
bekannten Maßnahmen zur Aufnahme des Ausdehnungsvolumens kombiniert werden.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Zeichnung, in
der das Prinzip und ein Ausführungsbeispiel dargestellt sind.
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Fig.1 zeigt schematisch das Prinzip des erfindungsgemäßen Behälters
und Fig.2 gleichfalls schematisch einen Behälter mit einem in ihm untergebrachten
Hochspannungsgleichrichter.
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Die das Prinzip der Erfindung schematisch darstellende Figur 1 zeigt
einen Behälter 1, in den ein Ausdehnungsgefäß 2 eingebaut ist, das bei diesem Beispiel
zur Gänze in die Flüssigkeit 3 eintaucht, mit der der Behälter 1 angefüllt ist,
der für die Durchführung der Füllung einen Einfüllstutzen 4 aufweist, der mit einer
Verschlußkappe 5 hermetisch verschließbar ist. Außerdem ist auf die Behälterdecke
6 ein Gassammelgefäß 7 für die Anzeige des Plüssigkeitsstandes montiert. Am Boden
8 des Ausdehnungsgefässes 2 befindet sich eine Flüssigkeitseintrittsöffnung 9, an
die ein gegen den Boden des Behälters 1 gerichtetes Verlängerungsrohr 10 angesetzt
ist, über das das Innere des Ausdehnungsgefäßes 2 mit dem Inneren des Behälters
1 in Verbindung steht. Ferner ist ein Entlüftungsrohr 11 vorgesehen, das in das
Innere des Ausdehnungsgefäßes 2 reicht und von dessen Inneren durch die Behälterdecke
6 nach außen geführt ist, wobei das obere Ende des Entlüftungsrohres 11 ebe dalls
mit einer Verschlußkappe 12 hermetisch verschlossen ist.
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Ist der behälter 1 leer und soll er mit Plüssigkeit
gefüllt
werden, so sind zunächst die beiden Verschlußkappen 5,12 zu entfernen. In diesem
Zustand ist sowohl der Behälter 1 als auch das Ausdehnungsgefäß 2 mit Luft gefüllt.
Soll der im Inneren des Ausdehnungsgefäßes 2 zu bildende Polster nicht aus Luft,
sondern aus irgend einem Gas bestehen, so kann das Ausdehnungsgefäß 2 und gegebenenfalls
auch der ganze Behälter 1 mit diesem Gas gefüllt werden. Wird nun die Flüssigkeit
durch den Einfüllstutzen 4 eingefüllt, so steigt der Flüssigkeitsspiegel im Inneren
des Behälters 1 immer höher, wobei die Flüssigkeit bei Erreichen der unteren Öffnung
des Verlängerungsrohres 10 auch in dieses und durch dieses in das Innere des Ausdehnungsgefäßes
2 eindringt. Das im Inneren des husdehnungsgefäßes 2 befindliche Gas kann dabei
durch das Entlüftungsrohr 11 solange entweichen, bis der Flüssigkeitsspiegel im
Inneren des Ausdehnungsgefäßes 2 die untere Öffnung des Entlüftungsrohres 11 erreicht
und diese von der Flüssigkeit verschlossen wird, worauf kein Gas mehr aus dem Ausdehnungsgefäß
2 durch das Entlüftungsrohr 1? entweichen kann. Damit wird oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
im Inneren des Ausdehnungsgefäßes 2 ein Gaspolster 13 geschaffen, dessen Dicke vor
allem davon abhängig ist, wie tief das Entlüftungsrohr 11 in das Innere des Ausdehnungsgefäßes
hineinragt. Es ist ersichtlich, daß die Dicke des Gaspolsters an sich durch die
Länge des Entlüftungsrohres 11 wählbar ist. Wird nun der Behälter 1 mit Flüssigkeit
vollgefüllt bis diese auch im Einfüllstutzen 4 steht, werden das Entlüftungsrohr
11 und der Einfüllstutzen 4 durch Aufsetzen der Verschlußkappen 12 und 5 hermetisch
verschlossen. Danach ist auch das Gassammelgefäß 7 zu füllen und abzuschließen.
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Wird die im Inneren des Behälters 1 befindliche Flüssigkeit erwärmt,
so bewirkt deren Volumevergrößerung ein Zusammendrücken des Gaspolsters 13, der
sich bei Temperaturverringerung wieder ausdehnt.
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Es ist ersichtlich, daß das Verlängerungsrohr
10
an sich nicht erforderlich ist. Es ist jedoch zweckmäßig, weil andernfalls schon
bei verhältnismäßig geringem Kippen des Behälters 1 das Gas des Gaspolsters 13 durch
die Flüssigkeitseintrittsöffnung 9 aus dem Ausdehnungsgefäß 2 in den Behälter 1
entweichen könnte.
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Im Gassammelgefäß 7 kann die Höhe des Flüssigkeitsspiegels abgelesen
werden, so daß eventuelle Undichtheiten oder Gasbildung ersichtlich werden.
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In Fig.2 ist schematisch ein Verwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Behälters dargestellt, bei dem im Bekälter 1 ein Hochspannungsgleichrichter untergebracht
ist, der aus einer Gleichrichtersäule 14, einem ransformator 15, einer Drossel 16
und gegebenenfalls weiteren nicht dargestellten Einzelteilen besteht, die alle in
dem Behälter 1 untergebracht sind, der mit einem die Behälterdecke 6 bildenden Deckel
verschließbar ist, der neben dem mit der Verschlußkappe 5 verschließbaren Einfüllstutzen
4 und dem Gassammelgefäß 7 auch den Hochspannungsisolator 17 trägt. Darüber hinaus
liefert der die Behälterdecke 6 bildende Deckel die eine Wandung des unmittelbar
an dem Deckel angeordneten Ausdehnungsgefäßes 2, aus dessen Innenraum wie bei der
schematischen Darstellung nach Fig.1 ein Entlüftungsrohr 11, das mit einer Verschlußkappe
12 verschließbar ist, durch den Deckel nach außen geführt ist.
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Wird der Behälter 1 mit einer die Verlustwärme der Einzelteile des
Hochspannungsgleichrichters an die Wandung des Behälters 1 übertragenden, elektrisch
isolierenden Flüssigkeit durch den Einfüllstutzen 4 vollgefüllt, so bildet sich
auch hier im Ausdehnungsgefäß 2 ein Gaspolster 13, der die temperaturbedingten Volumsänderungen
der Flüssigkeit bei hermetischem Verschluß des Behälters 1 aufnimmt.
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