DE2703421A1

DE2703421A1 - Dichtemesser fuer gase

Info

Publication number: DE2703421A1
Application number: DE19772703421
Authority: DE
Inventors: Guenter Mittelbach
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-01-28
Filing date: 1977-01-28
Publication date: 1978-08-03

Description

"Dichtemesser für Gase"
Die Erfindung bezieht sich auf einen Dichtemesser für Gase, insbesondere zur Dichteüberwachung von gekapselten, druckgasisolierten Schaltanlagen.
Bei gekapselten, druckgasisolierten Schaltanlagen ist es im Betrieb wichtig, die Dichte des eingeschlossenen Isoliergases, meist Schwefelhexafluorid (SF6), zu überwachen, da hiervon die Spannungsfestigkeit der gesamten Anlage sowie auch die Schaltleistung der in der Anlage enthaltenen Leistungsschalter wesentlich abhängt. Zur Uberwachung der Gasräume ist bereits bekannt, einen oder mehrere Druckwächter an die Anlage anzuschließen. Durch die Druckwächter wird bei einem Druckabfall infolge einer Undichtigkeit in der Anlage mittels eines Mikroschalters z.B. eine Warnhupe betätigt. Bei einem stärkeren Druckabfall kann durch einen zweiten Druckwächter eine Schaltsperre für die Leistungsschalter betätigt werden, so daß ein Auslösen der Schalter bei zu geringem Druck verhindert wird.
Die Dichteüberwachung einer Schaltanlage bereitet nun insofern Schwierigkeiten, als der Druck des Isoliergases in starkem Maß von der Umgebungstemperatur abhängig ist. Dabei ist die Temperatur des Isoliergases in der Schaltanlage infolge der Stromerwärmung ca. 100 höher als die Außentemperatur. Für eine in einem Innenraum aufgestellte Schaltanlage kann die Umgebungstemperatur z.B. in den Grenzen von -5° bis + 20 0C schwanken, bei Freiluftanlagen ist die Temperaturschwankung noch erheblich größer. Hierdurch können besonders bei tieferen Temperaturen durch die dadurch bedingte Druckabnahme die Druckwächter ansprechen und einen Störungsfall melden bzw. die Leistungsschalter sperren, obwohl in Wirklichkeit die Anlage gasdicht ist und keine Störung vorliegt.
Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, sind bereits temperaturkompensierte Druckwächter hergestellt worden. Bei diesen Geräten wird die Auslenkung der Membran durch einen zwischen Membran und Mikroschalter befindlichen Bimetallstreifen entsprechend der Umgebungstemperatur korrigiert. Hierdurch wird der Druckwächter jedoch erheblich verteuert. Außerdem ist es nicht möglich, die Charakteristiken der Membran und des Bimetallstreifens so aufeinander abzustimmen, daß im gesamten Druck-und Temperaturbereich eine exakte Kompensation gewährleistet ist.
Es ist ferner ein Dichtemesser vorgeschlagen worden, bei dem ein nicht temperaturkompensierter Druckwächter in einem mit Isoliergas gefüllten, gasdicht abgeschlossenen Vergleichsbehälter eingebaut ist (OS 26 07 158). Durch die relativ steife Membran des Druckwächters ist diese Einrichtung Jedoch ziemlich unempfindlich und nur zur Uberwachung, nicht aber zur gleichzeitigen Messung der Gasdichte geeignet. Ferner auß die Dichtheit des Vergleichsbehälters kontrolliert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine empfindliche, temperaturkompensierte Dichteüberwachungseinrichtung anzugeben, mit der die Gasdichte gleichzeitig gemessen werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale erfüllt. Die erhöhte Empfindlichkeit des Dichtemessers wird dabei im wesentlichen durch den Ersatz einer Membran durch einen sehr leichtgängigen, langhubigen Kolben erreicht.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Dichtemessers nach der Erfindung im Längsschnitt.
Der Dichtemesser besteht aus einem zylinderförmigen Gehäuse 7, das einen Kolben 11 enthält. Der Kolben 11 ist durch zwei Rollmembranen 8,9 leichtgängig gegenüber der Zylinderinnenwand abgedichtet und trennt dadurch das an den zu überwachenden Gasraum angeschlossene Hauptvolumen 2 vom Vergleichsvolumen 1 ab. Der Kolben 11 kann zur Gewichtsersparnis auch hohl ausgebildet sein. Der Anschluß des Dichtemessers an den zu überwachenden Gasraum erfolgt über einen Anschlußstutzen 12.
Die Temperatur des Vergleichsvolumens 1 muß möglichst gleich der Temperatur im zu überwachenden Gasraum gehalten werden. Im Falle von gleichartigen Temperaturschwankungen von Vergleichsvolumen und Gasraum ändert sich dann die Stellung des Kolbens 11 nicht. Da im Normalbetrieb auf beiden Seiten der Rollmembranen 8,9 der gleiche Druck herrscht, brauchen an die Dichtheit der Membranen keine hohen Anforderungen gestellt zu werden.
Falls Jedoch die Dichte im überwachten Gasraum infolge eines Lecks abnimmt, wird der Kolben 11 durch das im Vergleichsvolumen 1 enthaltene Gas nach oben gedrückt. Die Kolbenbewegung wird durch eine Stange 15, die in eine gasdichte, durchsichtige Hülse 20 ragt, sichtbar gemacht. Die Stange 15 ist in einer Führung 16 leichtgängig gelagert. Die Hülse 20 kann zum Ablesen der Gasdichte eine Maßeinteilung aufweisen (nicht dargestellt).
Zur Meldung der Kolbenstellung ist auf dem Ende der Stange 15 eine Magnetscheibe 19 befestigt, durch welche mehrere neben der Hülse 20 angeordnete Reedkontakte 21 geschaltet werden können.
Uber die Reedkontakte werden bei sinkender Gasdichte entsprechende Meldungen ( Warnung oder Schaltsperre) weitergeleitet.
Durch die Verwendung von Reedkontakten ergibt sich gegenüber Mikroschaltern der Vorteil, daß keine elektrischen Anschlußleitungen gasdicht in Druckräume eingeführt werden müssen.
Anstelle von Reedkontakten können auch andere Elemente zur berührungslosen Messung, wie magnetfeldabhängige Halbleiter oder Lichtschranken, eingesetzt werden.
Zur Funktionssicherung der Rollmembranen 8,9 bei Druckabfall oder Druckanstieg im zu überwachenden Gasraum dienen Rückschlagventile 3,5 und Drosselleitungen 4,6. Durch diese Elemente stellt sich, wie im folgenden erläutert wird, bei Bewegungen des Kolbens 11 im Zwischenraum zwischen den beiden Membranen 8,9 stets ein leichter Unterdruck ein. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil hierdurch die Membranen stets fest an der Zylinderinnenwand bzw. am Kolben 11 anliegen.
Das Vergleichsvolumen 1 des Dichtemessers wird vor der Inbetriebnahme mit SF6-Gas unter einem Druck von etwa 1 bar gefüllt und anschließend extrem gasdicht abgeschlossen. Der Kolben 11 befindet sich dann in der gezeichneten oberen Stellung. Anschließend wird der Dichtemesser über den Anschlußstutzen 12 an das zu überwachende Gasvolumen angeschlossen. Das Gas strömt dann durch eine Verbindungsleitung 18 und das Rückschlagventil 5 in das Hauptvolumen 2. Der Kolben 11 senkt sich dadurch in eine mittlere Stellung. Da der Zwischenraum über die Drosselleitung 4 und die Verbindungsleitung 13,14 langsamer als das Hauptvolumen 2 aufgefüllt wird, stellt sich hier ein Unterdruck ein.
Bei einer Dichteabnahme im zu überwachenden Gasraum nimmt der Druck im Zwischenraum 10 über das Rückschlagventil 3 ebenso schnell ab. Der Druck im Hauptvolumen 2 verringert sich Jedoch über die Drosselleitungen 4 und 6 langsamer. Hierdurch ergibt sich wiederum ein leichter Unterdruck im Zwischenraum 10. 4 Seiten Beschreibung 10 Ansprüche

Claims

Patentansprüche Dichtemesser für Gase, insbesondere zur Dichteüberwachung von gekapselten, druckgasisolierten Schaltanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zylinderförmigen Gehäuse (7) ein Kolben (11) angeordnet ist, der ein Vergleichsvolumen (1) von einem mit dem gleichen Gas gefüllten Hauptvolumen (2) abtrennt und der durch von Rückstellkräften freie Trennglieder (8,9) gegenüber der Zylinderinnenwand abgedichtet ist.
2. Dichtemesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennglied eine Rollmembran (8) vorgesehen ist.
3. Dichtemesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der Stellkräfte eine zweite Rollmembran (9) vorgesehen ist.
4. Dichtemesser nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptvolumen (2) über eine Verbindungsleitung (18), ein Rückschlagventil (5) und eine zu diesem parallele Drosselleitung (6) mit dem an einen Anschlußstutzen (12) angeschlossenen, zu überwachenden Gasraum verbunden ist.
5. Dichtemesser nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (10) zwischen den beiden Rollmembranen (8,9) iiber ein zweites Rückschlaventil (3) und Verbindungsleitungen (13,14) mit dem Anschlußstutzen (12) verbunden ist.
6. Dichtemesser nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptvolumen (2) über eine Drosselleitung (4) mit der Verbindungsleitung (13) verbunden ist.
7.Dichtemesser nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Gehäuse (7) eine Hülse (20) aus durchsichtigem Material gasdicht aufgeschraubt ist.
8. Dichtemesser nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Kolben (11) eine Stange (15) befestigt ist, die in einer Führung (16) beweglich gelagert ist, in die Hülse (20) hineinragt und am oberen Ende eine Magnetscheibe (19) trägt.
9. Dichtemesser nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hülse (20) eie Maßeinteilung für die Dichte des überwachten Gasraumes angebracht ist.
10. Dichtemesser nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Meldung eines Dichteabfalles neben der Hülse (20) mehrere Reedkontakte (21) angeordnet sind.