DE2720021A1 - Pumpanlage zum kuehlen von kabeln, insbesondere von elektrischen energiekabeln - Google Patents

Description

DR. E. WIEGAND DIPUΙΝΏ. YV NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

München Hamburg

TELEFON: 55547« TELEGRAMME : KAR PATE NT TELEX: 529066 KARP 0

8000 M ü N C H E N 2, MATH I LD E N STRASS E 12

U. Mai 1977

W.42796/77 12/Eh

Industrie Pirelli S.p.A. Mailand (Italien)

Pumpanlage zum Kühlen von Kabeln, insbesondere von elektrischen Energiekabeln.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Kühlen von Kabeln, insbesondere elektrischen Energiekabeln mittels verschiedener Isolierölkanäle. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage, mittels welcher es möglich ist, die in den Kabelkanälen

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befindliche Ölmenge in Hin- und Herbewegungen bzw. in Schwingungen zu versetzen.

Es ist bekannt, daß Energiekabel, da sie zufolge des Stromdurchganges einer Erwärmung unterworfen sind, angemessene Kühlung erfordern, um die Temperatur auf einem Wert zu halten, der sowohl mit der Lebensdauer als auch mit dem Betrieb des Kabels verträglich ist.

Aus diesem Grunde werden verschiedene Anlagen verwendet, um das Isolieröl in dem Kabel zu verschieben bzw. zu bewegen für den Zweck, sich zufolge des Stromdurchganges ergebene Wärme in Längsrichtung abzuführen, und um die Bildung örtlicher überhitzter Bereiche zu verhindern, insbesondere im Bereich von Verbindungen die, wenn sie vorhanden sind, dazu dienen, Kabellängen miteinander zu verbinden.

Bei einer bekannten Anlage ist eine Pumpe in den Isolierölkreis geschaltet, wobei Öl unter Druck in einen der Kanäle gepumpt und aus den übrigen Kanälen abgesaugt wird, wobei die Kanäle parallel zueinander angeordnet sind. Bei einer solchen Anlage bestehen jedoch zwei unannehmbare Nachteile. Ein erster Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, daß zufolge mechanischer Verunreinigungen, die sich von den Pumpenzahnrädern ergeben, die dielektrischen Isolieröleigenschaften verschlechtert bzw. zerstört werden. Der zweite Nachteil, der beispielsweise bei einer Schaltung von drei einpoligen Kabeln festgestellt werden kann, ergibt sich aus der Tatsache, daß Längsbewegung des Isolieröles in einem Kanal in Vorwärtsrichtung und in den beiden übrigen Kanälen in Rückwärtsrichtung erhalten wird. Demgemäß wird ungleichmäßige Kühlung der verschiedenen Phasen bzw. in den verschiedenen Kanälen erhalten.

Bei einer weiteren bekannten Anlage ist der Isolierölkreis von einem Kreis getrennt, in welchem Puinpenöl umläuft. Eine solche Anlage umfaßt im wesentlichen an einem ersten Ende eines Kabelkanales eine Zentrifugalpumpe, einen

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ersten Flüssigkeit enthaltenden Behalter und einen zweiten Behälter, der eine Anzahl von linsenartigen Zellen enthält, die mit Isolieröl gefüllt sind und verforinbare Wände haben. Diese Zellen sind mittels eines Sammelrolires miteinander verbunden, welches das Innere der Zellen cdt Kabelöl verbindet, wenn der zweite Behälter mit der gleichen Flüssigkeit wie der erste Behälter gefüllt ist. Am zweiten Kabelende befindet sich ein dritter arbeitsmitteldicht geschlossener Behälter, in dessen Innerem sich eine Anzahl von verformbaren geschlossenen Zellen befindet, die mit Gas gefüllt sind. Dieser Drittbehälter steht mit dem Kabelöl in Verbindung.

Während des Betriebes zieht die Pumpe Flüssigkeit von dem ersten Behälter ab und fo'rdert sie in den zweiten Behälter, woraus sich eine Änderung des Volumens der Zellen und damit ein Ölfluß von den Zellen zum Kabel und aus dem Kabel in den dritten Behälter ergibt. Danach wird die Drehrichtung der Pumpe umgekehrt, so daß der Druck im zweiten Behälter sinkt und Öl von dem dritten Behälter über das Kabel bzw. durch das Kabel in Richtung gegen die Zellen des zweiten Behälters fließt.

Bei einer Anlage gemäß vorstehender Beschreibung können die obengenannten Nachteile vermieden werden, weil das Isolieröl von dem Pumpenzahnrad getrennt bleibt, und weil jede Phase des Kabels in gleicher Weise wie die anderen Phasen gekühlt wird.

Es ist jedoch offensichtlich, daß die Verwendung einer Zentrifugalpumpe für jeden Zellenbehälter zu hohen Kosten führt, wenn eine Mehrzahl von Kabeln und zugehörigen Kanälen vorhanden ist, in denen das Isolieröl hin- und herbewegt werden soll. Weiterhin ist insbesondere zu bemerken, daß Zentrifugalpumpen praktische Anwendung nur bei Drücken von 3 oder h Atmosphären Anwendung finden, während bei gegenwärtigen Kühlanlagen Betriebsdrücke von höher als 10 Atmosphären erforderlich sein können.

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Es könnte angenommen werden^ daß der gewünschte Druck durch Erhöhung der Anzahl der Pumpen erzielt werden könnte, jedoch würde hierdurch nur der rein technische Nachteil überwunden, während sich beträchtliche wirtschaftliche Nachteile ergeben, da hohe Kosten für zahlreiche Pumpen aufgewendet werden müßten.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß die gegenwärtig bekannten Kühlanlagen verschiedene Nachteile haben, die bis heute noch nicht gelöst werden konnten.

Zusätzlich wurden weitere Nachteile festgestellt, die sich ergeben, wenn eine Anlage, bei welcher erzwungene Kühlung mittels Pumpen hervorgerufen werden kann, einer anderen Anlage zugeordnet werden soll, die mit den traditionellen Behältern ausgerüstet ist, die Isolieröl enthalten und die in der Lage sind, Olvolumenänderungen zufolge von Änderungen der Kabeltemperatur auszugleichen. Solche Behälter sind an den Enden der Kanäle derart angeordnet, daß sie Isolieröl in Übereinstimmung mit Olvolumenänderungen in den Kabelkanälen entweder abgeben oder aufnehmen, beispielsweise auch als Folge der Änderungen der Umgebungstemperatur zwischen Tag und Nacht.

Allgemein beinhalten die zuvor beschriebenen Nachteile eine Anzahl von Problemen, die gelöst werden sollten. Hierbei sollte beispielsweise eine Lösung dieser Probleme geschaffen werden, die es ermöglicht, eine einzelne oder einzige Anlage zu erhalten, die das öl nicht verschlechtert bzw. unbrauchbar macht, die für erzwungene Kühlung und auch dahingehend wirksam ist, Olvolumenänderungen in den Kanälen zufolge von Änderungen der Kabeltemperatur auszugleichen, und die gleichzeitig einfach ausgeführt und mit geringen Kosten herzustellen und zu betreiben ist, und zwar sowohl hinsichtlich der verwendeten Materialien und hinsichtlich der erforderlichen Arbeiten für den Einbau der Ausrüstung.

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Die bisher bekannten Lösungen ermöglichen eine gleichzeitige Lösung der genannten Probleme nicht.

Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Anlage für Hin- und Herbewegung einer Ölmenge in verschiedenen Kanälen elektrischer Kabel zu schaffen, mit welcher die genannten Probleme gelöst und die geschilderten Nachteile überwunden werden.

Ein Gegenstand der Erfindung ist eine Pumpanlage zum Kühlen eines elektrischen Energiekabels bzw. von elektrischen Energiekabeln, die wenigstens drei verschiedene Isolierölkanäle haben. Gemäß der Erfindung umfaßt eine solche Anlage einen Kreis für gleichzeitiges Kühlen von Isolieröl in den Kabeln und in getrennten Phasen, und dieser Kreis umfaßt an den gegenüberliegenden Kabelenden eine Mehrzylinderpumpe mit volumetrischen Zylindern und Balgenzylindern in einer Anzahl, die wenigstens gleich der Anzahl der Kanäle ist. Weiter umfaßt die Anlage eine Pumpenantriebseinrichtung, die den drei Zylindern gemeinsam und einem Motor zugeordnet ist, sowie einen Isolieröl— behälter und ein Elektroventil nahe jedem Kanalende. Jeder Pumpenzylinder ist mit seiner Saugseite an einen Behälter, und mit seiner Druckseite mit dem Ende eines Kanles verbunden, und jedes Elektroventil ist zwischen die Saugseite und die Druckseite jedes Zylinders eingesetzt, so daß, wenn es offen ist, ein direkter Isolierölfluß zwischen dem Kanal und dem Behälter ermöglicht ist. Wenn das Ventil geschlossen ist, ist das Pumpen von Isolieröl vom Behälter in den Kanal ermöglicht.

Eine solche Anlage ist von besonderem Vorteil bei Verwendung mit elektrischen Kabeln, bei denen die Ölvolumenänderungen in den Kabelkanälen ausgeglichen werden müssen. Sie ist ferner von besonderem Vorteil beim Kühlen von Kabeln mittels erzwungener Hin- und Herbewegung des Öles in den betreffenden Kanälen, um beispielsweise die Kabeltempera· tür auf einem annehmbaren Werte zu halten, wenn elektrische

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Energie befördert werden mußjdie stärker oder größer ist als es dem Nennwert bzw. der Nennenergie entspricht.

Der geschilderte Vorteil ergibt sich aus den Eigenschaften der Anlage, die im wesentlichen wie folgt sind:

a) Durch die Verwendung von Pumpen mit volumetrisclien Zylindern und Balgenzylindern kann Kabelisolieröl in den Ölkreisen vollständig frei von mechanischen Verunreinigungen angesaugt und unter Druck abgegeben werden,

b) eine erste Ausführung für erzwungene Kühlung von Kabeln umfaßt in der Praxis nur zwei Mehrzylinderpurapen, bei welcher jeder Zylinder über eine Antriebseinrichtung einem Motor und einem Behälter für jedes Kanalende zugeordnet ist. Bei dieser ersten Ausführung befindet sich jede Pumpe an den betreffenden Kabelenden, und jeder Pumpenzylinder hat einen Ölabgabeteil, der einem Kanal zugeordnet ist, und einen Ölansaugteil, der einem Behälter zugeordnet ist,

c) eine zweite Ausführung zum Ausgleichen von 01-voluinenänderungen in den Kanälen umfaßt die gleichen Behälter, wie sie bei der ersten Ausführung verwendet werden, sowie einfache Rohrleitungen zum hydraulischen Verbinden der Behälter mit den Kanälen mittels Elektroventilen.

Die genannten Eigenschaften ermöglichen, wie es aus der nachstehenden Beschreibung noch besser ersichtlich wird, die Kühlung von elektrischen Kabeln in wirksamer Weise für jeden elektrischen Belastungszustand, ohne die Eigenschaften des Isolieröls zu ändern, und mit einer einfachen Ausführung und mit geringen Installationskosten.

Zusätzlich ist eine Anlage gemäß der Erfindung besonders geeignet zum Kühlen von drei einpoligen Kabeln eines Dreiphasensystems mit drei verschiedenen Isolierölkanälen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Kühlen von elektrischen Kabeln gemäß vorstehender Beschreibung. Ein solches

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Verfahren ist durch die folgenden Schritte gekennzeichnet:

a) Alternative Betätigung der Pumpen und Schließen von Elektroventilen an den der betätigten Pumpe zunächstliegenden Kanalenden, und Offenlassen von Elektroventilen an den von der betätigten Pumpe entferntliegenden Kanälenden.

b) Die betätigte Pumpe saugt Öl aus Behältern an.

c) Öl unter Druck wird von den betätigten Pumpenzylindern in Richtung gegen die Kanäle und von diesen in Richtung gegen die von der betätigten Pumpe entferntliegenden Behälter gefördert.

d) Die betätigte Pumpe wird blockiert.

e) Die Pumpenbetätigung wird unter Schließen der Elektroventile an den von der zuvor betätigten Pumpe entferntliegenden Kanalenden ausgeführt, wobei eine Wiederholung mit umgekehrtem Ablauf der Schritte a), b), c) und d) erfolgt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Anlage gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einpolige Kabel eines Dreiphasensystems.

Fig. 3 zeigt einen Pumpenzylinder der Anlage gemäß Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine Antriebseinrichtung einer Pumpe.

Die Anlage i gemäß Fig. 1 ist für das Kühlen eines Dreiphasensystems geeignet, welches drei einpolige Kabel 2, 3» 4 (Fig. 2) aufweist, von denen jedes eine Isolierschicht 5 bzw. 6 bzw. 7 um einen Leiter 8 bzw. 9 bzw. 10 hat, wobei jeder Leiter einen mittleren Kanal 11 bzw. 12 bzw. 13 für Isolieröl aufweist. Die Kanäle 11, 12, 13 sind in Fig. 1 schematisch dargestellt und sie erstrecken sich bis zu den Kabelenden A, A¹ bzw. B, B¹ bzw. C, C¹.

Die Anlage 1 umfaßt zwei Pumpen 14 und 15, deren

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jede drei gleiche Zylinder 16, 17 und 18 bzw, 19, 20 und 21 aufweist, die unter der Steuerung von Saugventilen und Druckventilen, die in Fig. 1 nicht dargestellt und später in Verbindung mit Fig. 3 im einzelnen beschrieben werden, Isolieröl ansaugen und unter Druck abgeben können. Jeder Pumpe 14, 15 ist ein Motor 22 bzw. 23 und eine Antriebseinrichtung 24 bzw. 24' zwischen dem Motor und der Pumpe zugeordnet, wie es später in Verbindung mit Fig. 4 im einzelnen beschrieben wird. Weiterhin ist nahe dem Kanalende A, B bzw. C je ein Isolieröl unter Druck enthaltender Behälter 25 bzw. 26 bzw. 27, und nahe deai Kanalende A¹ bzw. B¹ bzw. C ein Behälter 28 bzw. 29 bzw. 30 angeordnet.

Die Zylinder 16, 17 und 18 der Pumpe 14 haben ein Druckventil, welches über eine Druck- bzw. Abgabeleitung 31, 32 bzw. 33 mit dem Kanal ende A, B bzw. C verbunden ist, sowie ein Saugventil, welches mit einer Saugleitung 34, bzw. 36 verbunden ist.

Die Behälter 25, 26 und 27 sind jeweils über eine Leitung 37, 38 bzw. 39 mit dem Kanalende A, B bzw. C verbunden.

Jede Saugleitung 34, 35 bzw. 36 hat eine begrenzte Länge zwischen dem betreffenden Saugventil und einer Stelle 40, 41 bzw. 42, die zwischen den Enden der Behälteranschlußleitung 37, 38 bzw. 39 liegt.

Hydraulische Verbindung zwischen den betreffenden Behältern und Ölkanälen ist durch jeweils ein geeignetes Elektroventil 43, 44 bzw. 45 zugelassen oder abgesperrt, welches in die ßehälteranschlußleitung 37, 38 bzw. 39 zwischen der Stelle 40, 41 bzw. 42 und das Kanalende A, B bzw. C geschaltet ist.

Die Verbindungen der Pumpe I5 mit den Behältern 28, 29 und 30, und die Verbindungen der Pumpe 15 und der Behälter 28, 29, 30 mit dem Isolieröl an den Kanalenden A¹, B¹ und C¹ sind die gleichen, wie sie bereits für die Pumpe 14 beschrieben sind. Dabei sind für analoge Teile gleiche

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Bezugszeichen unter Ilinzufügung eines "·" verwendet.

Nach der allgemeinen Beschreibung der Anlage 1 werden ihre einzelnen Bauteile, d.h. die Pumpenzylinder 16 bis 21, die Antriebseinrichtungen 22 bis 24 und die Behälter 25 bis 30 im einzelnen beschrieben. Für die Vereinfachung der nachstehenden Beschreibung werden lediglich der Zylinder 16, die Antriebseinrichtung 24 und der Behälter 25 beschrieben, da die jeweils drei Zylinder und die beiden Antriebseinrichtungen sowie die Behälter einander gleich sind. Der Zylinder 16 (Fig. 3) weist eine innere Kammer k6 mit zwei Endteilen 46' und 46", eine mittlere waagerechte Achse, ein Druck- bzw. Abgabeventil 47, ein Saugventil k8 und einen zylindrischen Balgen k9 auf, dessen Achse r«it der Achse der Kammer k6 ausgerichtet ist, und dessen eines Ende an dem Endteil 46' der Kammer k6 arbeitsmitteldicht befestigt ist. Das gegenüberliegende Ende des Balgens 49 ist in der Kammer 46 mit einer Platte 49' verbunden. In dem Balgen 49 und gleichachsig zu diesem befindet sich ein fluiddynamischer Zylinder 50, in welchem eine Kolbenstange verschiebbar ist. Weiterhin ist an der Mitte der Balgenplatte 49' ein zylindrischer Schaft 52 angebracht, der in einer mittleren Führung 53 gleitet, die an dem Ende 50· des fluiddynamischen Zylinders 50 gebildet ist.

Der Kolben 51 ist mittels einer Feder 59 gemäß Fig. 3 von links nach rechts in seine Ruhestellung belastet, die zwischen einem Lager 59' des Kolbens 51 und dem Ende 50' des fluiddynamischen Zylinders 50 angeordnet ist.

Zwischen dem Endteil 46" der Kammer 46 und einem kreisförmigen Flansch 49" der Platte 49' ist eine Feder 54 angeordnet, welche den Balgen 49 gemäß Fig. 3 von links nach rechts belastet.

Der Innenraum der Kammer 46 ist von zwei getrennten Arbeitsmitteln eingenommen, die voneinander unabhängig sind,

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Diese Arbeitsmittel umfassen ein Betätigungsarbeitsmittel, welches den Raum im Inneren des fluiddynamischen Zylinders 50 und über Öffnungen 50" am Ende 50' des Zylinders 50 den übrigen Raum im Inneren des Balgens 49 füllt, sowie unter dem Nenndruck der Anlage stehendes Isolieröl, welches den Raum zwischen der Innenwandung der Kammer 46 und der Außenwandung des Balgens 49 einnimmt.

Das Abgabeventil 47 und das Saugventil 48 können von irgendeiner bekannten Art sein, und eine besondere Aus— führungsforni ist lediglich beispielsweise beschrieben. Das Abgabeventil 47 umfaßt einen inneren kegelstumpfförmigen Sitz 47' mit einer mittleren Öffnung 47", die mit einer entsprechenden Öffnung 47"' in der Wand der Kammer 46 ausgerichtet ist. Weiterhin ist eine obere Öffnung F vorgesehen, die mit der Abgabeleitung J>1 verbunden ist, die ihrerseits mit dem Kanalende A des Kanals 11 verbunden ist (siehe Fig. i).

Das Abgabeventil 47 hat ein Ventilglied M, dessen kegelstumpfförmiges Ende mittels einer Feder N gegen den kegelstumpfförmigen Sitz 47' gedruckt ist. Die Feder N stützt sich an einer Anschlagfläche N¹des Ventils 47 ab. Das Ventilglied M hat einen oberen Teil mit Führungsspeichen R, die mit der Innenwandung des Gehäuses des Ventiles 47 in Berührung stehen.

Die Feder N ist derart angeordnet und ausgeführt, daß ein Wegbewegen des Ventilgliedes M von dem kegelstumpfförmigen Sitz 47' nur dann möglich ist, wenn der Isolieröldruck in der Kammer 46 einen vorbestimmten Wert für die erzwungene Kühlung des Kabels erreicht.

Das Saugventil 48 hat einen in einem Gehäuse angeordneten kegelstumpfförraigen Sitz 48· mit einer mittleren Öffnung 48", die mit der Saugleitung 34 in Verbindung steht. Weiterhin weist das Ventil 48 eine obere Öffnung F¹ auf, die mit einer Öffnung 48"· in der Wand der Kammer 46 in Verbindung steht.

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Das Saugventil *»8 hat ein Ventilglied M¹ , dessen kegelstumpfförmiger Endteil unter der Wirkung der Schwerkraft auf dem kegelstumpfförmigen Sitz 'kB¹ aufsitzt. Das Ventilglied M¹ weist am oberen Teil Führungsspeichen R' auf, die mit der Innenwand des Ventilgehäuses in Berührung stehen.

Nachstehend wird die Antriebseinrichtung 2'i beschrieben, die in der Lage ist, Verschiebungen von Kolben in den Zylindern 16, 17 und 18 zu bestimmen (siehe Fig. 1).

Die Antriebseinrichtung 2^li (Fig. k) umfaßt einen Exzenter 55, der von einer Welle 56 getragen ist, die mit dem zugehörigen Motor 22 verbunden ist, und einen mehrere Flächen aufweisenden prismatischen massiven Körper 57, von welchem drei Flächen 57' mit Rollenlagern 58 versehen sind, wobei die Achsen der Rollen parallel zur Erstreckung der Welle 56 verlaufen, und von welchen drei weitere Flächen 57" sich mit den Flächen 57' abwechseln und keine Lager tragen.

Der prismatische Körper 57 enthält in seinem Inneren den Exzenter 55 und ist im Raum blockiert zufolge der Schubkraft, welche die drei Kolben 51, 51', 51"' der Zylinder 16, 17, 18 über die Fedem59, 60, 61 an die Flächen 57' anlegen.

Während exzentrischer Drehung bleibt der Kolben immer in Berührung mit derselben mit Rollenlagern 58 versehenen Fläche 57' und er erfährt zuerst eine Schubkraft, die gemäß Fig. k von der Achse der Welle 56 nach außen und gemäß Fig. 3 von rechts nach links gerichtet ist. Danach, wenn zufolge Weiterdrehung des Exzenters 55 die Fläche 57' in Richtung gegen die Achse der Welle 56 bewegt wird (Fig. k), gelangt der Kolben 51 zufolge der Wirkung der Feder 59 in seine Ausgangsstellung zurück. In ähnlicher Weise verhalten sich die Kolben 51' und 51" während der exzentrischen Drehung, und sie verbleiben dauernd über die Rollen—

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lager 58 mit derselben Fläche 57' in Berührung. Zufolge des Vorhandenseins der Rollenlager 58 haben vorteilhaft irgendwelche Verschiebungen zwischen den Kolben 51 und den Flächen 57' keine nachteilige Wirkung.

Bei der Ausfiihrungsforra gemäß Fig. k hat der prismatische Körper 57 nur drei Flächen 57', die eine Verschiebung der Kolben 51 hervorrufen. Jedoch kann die Anzahl der Kolben und der zugehörigen wirksamen Flächen vergrößert werden, wenn größere Ölabgabe in die Kabel erwünscht ist. Beispielsweise könnten zwei Zylinder für jedes Kanalende vorgesehen sein, und in diesem Fall werden auch die Flächen 57" eben gemacht wie die Flächen 57', und über Rollenlager würde Berührung mit einer entsprechenden Anzahl von Kolben hervorgerufen.

Nachstehend werden die Behälter beschrieben. Der Behälter 25 ist von bekannter Ausführung, beispielsweise von einer Ausführung, wie sie in der italienischen Patentschrift 893 462 beschrieben ist. Der Behälter 25 hat im wesentlichen zylindrische Gestalt und er weist in seinem Inneren eine elastische zylindrische Kammer auf, die aus einem mit dem Behälterboden übereinstimmenden starren Boden, einer Umfangs— fläche, die durch eine elastische balgenartige Membran gebildet ist, und einem bewegbaren starren Verschließboden zusammengesetzt ist, der an der oberen Kante der Membran angebracht ist.

Die elastische Kammer enthält entgastes Isolieröl, welches unter dem Nenndruck der Anlage steht, und sie steht mit der Behälteranschlußleitung 37 (Fig. l) in Verbindung, die mit dem Kanalende A des Ölkanals 11 verbunden ist. Weiterhin steht sie über die Verbindungsstelle 40 mit der Saugleitung 34 in Verbindung.

Rund um die balgenartige Membran ist ein Raum vorgesehen, in welchem sich Gas befindet, das unter einem Druck steht, der der gleiche ist, unter welchem das Isolieröl in der elastischen Kammer steht.

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Wenn beispielsweise der Isoliei'öldruck in der Behälteranschlußleitung 37 unter einen vorbestimmten Wert sinkt, wird der Gasdruck auf der Außenseite der elastischen Kammer größer, so daß die Membran verformt und ein Ölfluß von der elastischen Kammer in Richtung gegen den Eintritt der Anschlußleitung 37 hervorgerufen wird.

Die Arbeitsweise der Anlage 1 ist wie folgt:

Wenn erzwungene Kühlung gewünscht wird, wird zuerst eine der Pumpen Ik, 15 betätigt, so daß erzwungene Hin- und Herbewegungen des Öles in den einzelnen Kanälen in entgegengesetzten Richtungen hervorgerufen werden.

Beispielsweise beginnt das Arbeiten mit einer Betätigung der Pumpe Ik, während die Pumpe 15 sich im Stillstand befindet. Dabei werden die Elektroventile 43', ^¹ und *t5^f gleichzeitig unwirksam gemacht, d. h. in die Offenstellung gebracht, so daß ein Ölfluß zwischen den Kanälen Ii, 12 und 13 und den Behältern 28, 29 und 30 möglich ist, während die Elektroventile k3, *»4 und 45 wirksam gemacht werden, d. h. in die Schließstellung gebracht werden, um zu verhindern, daß ein Teil des von den Zylindern 16, 17 und 18 unter Druck abgegebenen Isolieröls über die Behälteranschlußleitungen 37, 38 und 39 in den betreffenden Behälter 25, 26 oder 27 zurückfließt. Unter diesen Bedingungen dreht sich der Motor 22, so daß der von der Welle 56 angetriebene Exzenter 55 zyklisch eine Schubkraft an den Flächen des prismatischen Körpers 56 hervorruft und diese zyklisch in ihre Ausgangsstellung zurückführt (Fig. k). Unter der Wirkung der von dem Exzenter 55 übertragenen Schubkraft wird eine Verschiebung der Kolben 51, 51' und 51" hervorgerufen, die gemäß Fig. k von der Achse der Welle 56 radial nach außen erfolgt.

Diese Verschiebung - beschrieben anhand des Kolbens 51 des Zylinders 16 und in Verbindung mit Fig. 3 - entspricht einer Bewegung des Kolbens 51 gemäß Fig. 3 von rechts nach links in das Innere des fluiddynamischen Zylin-

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ders 50. Hierbei wird Betätigungsarbeitsmittel durch die Öffnungen 50" am Ende 50' des Zylinders 50 gedrückt und demgemäß eine Ausweitung des Balgens 49 gemäß Fig. 3 von rechts nach links gegen die Kraft der Feder 5** hervorgerufen, wobei der Schaft 52 in der mittleren Führung 53 gleitet. Wenn dann der Exzenter 55 die Fläche 57' des prismatischen Körpers 57 in Richtung gegen die Welle 56 beilegt, ergibt sich eine Rtickbewegung des Kolbens 51 in seine Ausgangsstellung unter der Wirkung der Feder 59, wobei der Balgen 49 unter der Wirkung der Feder 5^ und durch den Isolieröldruck zusammengedrückt wird, der dem Nenndruck der Anlage 1 entspricht und der in jedem Fall vorhanden ist, selbst wenn die Pumpe 14 zum Stillstand gebracht wird.

Während der Phase des Zusammendrückens des Balgens 49 im Zylinder 16 ergibt sich in der Kammer 46 ein Unterdruck, der ausreichend ist, um das Ventilglied M* vom kegelstumpfförmigen Sitz 48* des Saugventils 48 abzuheben. Demgemäß fließt Isolieröl aus dem Behälter 25 über die Ansaugleitung 34 und die Öffnung 48ⁿ des Saugventils 48 in die Kammer 46. Während der nachfolgenden Ausdehnung des Balgens 49 gemäß Fig. 3 von rechts nach links unter der Wirkung des Kolbens 51 wird das zuvor angesaugte Isolieröl gegen das Ventilglied M des Abgabeventils 47 gedrückt, und zwar mit einer Kraft, die größer als die Kraft der Feder N ist, so daß das Ventilglied M von dem kegelstumpfförmigen Sitz 47* wegbewegt wird. Gleichzeitig wird das Ventilglied M* gegen den kegelstumpfförmigen Sitz 48* bewegt, so daß das Saugventil 48 geschlossen wird.

Unter den beschriebenen Bedingungen fließt Isolieröl über die mittlere Öffnung 47ⁿ des Abgabeventils 47 und durch die Öffnung F in die Abgabeleitung 31» In den Kanal 11 und dann über die Behälteranschlußleitung 37* in den Behälter 28.

Die Zylinder I7 und 18 arbeiten in ähnlicher Weise«

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Danach wird nach einer vorbestimmten Zeit die Pumpe lh zum Stillstand gebracht und die Elektroventile h"b, hh und 45 werden unwirksam gemacht, d. h. geöffnet, so daß Isolieröl aus den Kanälen 11, 12 und 13 zu den Behältern 25, 26 und 27 fließen kann. Gleichzeitig werden die Elektroventile 43', ^**¹ und 45¹ wirksam gemacht, d. h. geschlossen, um zu verhindern, daß von den Zylindern 19, 20 und 21 in die Kanäle 11, 12 und 13 gedrücktes Isolieröl über die Anschlußleitungen 37', 38' und 39¹ in die Behälter 28, 29 und 30 zurückfließt.

Unter den geschilderten Bedingungen erfolgen Saughübe und Druckhübe der Pumpe 15, wobei unter Druck stehendes Öl in die Kanäle 11, 12 und 13 in Richtung gegen die Behälter 25, 26 und 27 abgegeben wird. Die Arbeitsvorgänge sind genau die gleichen, wie sie zuvor in Verbindung mit der Pumpe lh beschrieben wurden, so daß eine Wiederholung aus Gründen der Vereinfachung nicht erfolgt. Es ist offensichtlich, daß mit Arbeitskrexsläufen gemäß vorstehender Beschreibung vorteilhaft gleichmäßige Kühlung in allen Kanälen 11 bis 13 erhalten wird.

Es sind gleiche Bauteile an den Enden jedes Kanals vorgesehen, und über zyklische Betätigung der Bauteile auf den beiden Seiten der Kabel oder Kanäle werden gleiche Hin- und Herbewegungen des Öles in allen Kanälen erhalten. Demgemäß werden alle elektrischen Phasen in gleicher Weise gekühlt.

Die beschriebenen Arbeitskreisläufe werden durch abwechselnde Betätigung der Pumpen lh und I5 wiederholt, bis die Temperatur der Kabel auf einen annehmbaren vorbestimmten Wert gebracht ist. Wenn der bestehende Zustand der Betriebstemperatur der Kabel entspricht, werden beide Pumpen lh und 15 zum Stillstand gebracht und die Elektroventile 43, hh, h5 und ^3', hk* und ^5' werden gleichzeitig unwirksam gemacht, d. h. geöffnet, so daß alle Behälter 25 bis sich in direkter Verbindung mit den Kanälen 11 bis I3 befinden.

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Die Anlage gemäß der Erfindung ist unter Verwendung der gleichen Behälter, wie sie für die erzwungene Kühlung verwendet werden, und mit Hilfe einfacher Elektroventile in der Lage, in bekannter Weise Olvolumenänderungen in den Kanälen zufolge von Tempera— turänderungen der Kabel aufzunehmen, und zwar durch in der elastischen Kammer der Behälter befindliches Isolieröl. Zufolge dieses Merkmals ist die Anlage sehr einfach. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nur zwei Pumpen und nur zwei Motoren verwendet werden zusammen mit der sich daraus ergebenden Möglichkeit, solche aktiven Einheiten in zivilen Anlagen begrenzter Abmessungen aufzunehmen. Hierbei ergeben sich auch niedrige Kosten für die Anlage.

Ein weiterer Vorteil der Anlage gemäß der Erfindung besteht in der besonderen Anordnung der hydraulischen Kreise gemäß vorstehender Beschreibung, gemäß welchen die Hin- und Herbewegungen oder Schwingungen des Öls in den einzelnen Kanülen unabhängig voneinander sind. Eine solche Stromkreisanordnung ist wichtig, weil eine mögliche Ölverschiiiutzung in einem Kanal sich nicht auf das Öl in den anderen Kanälen überträgt, wobei zusätzlich, wenn Öl gei'einigt werden muß, das Stillsetzen der Anlage nur den betreffenden einen Kanal betrifft.

Ein weiterer Vorteil der Anlage ergibt sich daraus, da keinerlei Bedienungspersonal erforderlich ist, weil alle Arbeitsschritte bequem mit einem vorbestimmten Programm automatisch ausgeführt werden können, welches für jedes Ende der Kanäle das Arbeiten des einzigen Motors oder der drei gewöhnlichen Elektroventile bestimmt. Weiterhin ergeben sich zufolge des Vorhandenseins von nur wenigen aktiven Teilen niedrigere Kosten für die Ausrüstung zum Steuern dieser aktiven Teile, wobei sich außerdem weniger Störungen ergeben.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß es unabhängig von der Anzahl der Seite an

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Seite angeordneten Dreifachanordnungen von Kanälen es immer möglich ist, nur zwei Mehrzylinderpumpen, nur zwei Motoren und nur zwei Antriebseinrichtungen zu verwenden. Zusätzlich sind auf diese Weise die aktiven Bauteile der Anlage gemäß der Erfindung bequem und einfach angeordnet, selbst wenn der an den Enden der Kanäle verfügbare Raum klein ist.

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Claims (5)

1. ^_m^ Patentansprüche

   V 1./Pumpanlage zum Kühlen von einem elektrischen Energiekabel oder elektrischen Energiekabeln, die wenigstens drei Isolierölkanäle aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreis für gleichzeitiges Kühlen des Isolieröles in getrennten Phasen bzw. Kanälen vorgesehen ist, der Kreis an den gegenüberliegenden Enden (A, B, C, A», B», C) der Kabel oder Kanäle (11 bis 13) je eine Mehrzylinderpumpe (Ik bzw. 15) mit volumetrischen balgenartigen Zylindern (l6 bis 18 bzw. 19 bis 21) aufweist, deren Anzahl gleich der Anzahl der Kanäle ist, eine Pumpenantriebseinrichtung (2k bzw. 2k^f) vorgesehen ist, die den Zylindern jeder Pumpe gemeinsam ist und die einem Motor (22 bzw. 23) zugeordnet ist, ein Isolierölbehälter (25 bis 30) und ein Elektroventil (^3 bis ^5^f) nahe jedem Ende jedes Kanales vorgesehen ist, jeder Pumpenzylinder auf seiner Saugseite mit einem Behälter, und auf seiner Druck- bzw. Abgabeseite mit einem Kanalende verbunden ist, und daß jedes Elektroventil zwischen der Saugseite und der Abgabeseite eines Zylinders angeordnet ist, so daß in der Offenstellung des Ventils direkter Isolieröl— fluß zwischen dem Kanal und dem Behälter, und bei geschlossenem Ventil das Pumpen von Isolieröl von dem Behälter in den Kanal ermöglicht ist.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu kühlende Kabel bzw. die zu kühlende Kabel drei getrennte Ölkanäle (li bis 13) aufweisen, die zu drei einpoligen Kabeln eines Dreiphasensystems gehören.
3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2_f dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Pumpe zwei volumetrische Zylinder für jeden Kanal vorgesehen sind.
4. 4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antriebseinrichtung (2k bzw. 2k^%) einen einzigen Exzenter (55) aufweist, der von dem zugehörigen

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   Motor (22 bzw. 23) betätigt ist.
5. 5. Verfahren für die Betätigung einer Kühlanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

   a) Die Pumpen werden abwechselnd betätigt, wobei die Elektroventile, die sich an den der Pumpe zunächstliegenden Enden der Kanäle befinden, geschlossen und die Elektroventile, die sich an den von der Pti^pe entferntliegenden Enden der Kanäle befinden, geöffnet werden,

   b) Mittels der betätigten Pumpe wird öl aus den Behältern angesaugt,

   c) öl unter Druck wird von den Zylindern der betätigten Pumpe in Richtung zu den Kanälen und von den Kanälen zu den Behältern abgegeben, die von der betätigten Pumpe entfernt liegen,

   d) die betätigte Pumpe wird stillgesetzt,

   e) die andere Pumpe wird betätigt unter Schließen der Eelktroventile, die sich an den der jetzt betätigten Pumpe zunächstliegenden Kanalenden befinden, und unter öffnen der Elektroventile, die sich an den von der jetzt betätigten Pumpe entfernt liegenden Kanalenden befinden, und

   f) die Schritte b) und c) werden mit umgekehrxer ölfließrichtung ausgeführt.