DE2744549A1 - Einrichtung zur ueberwachung der dichte eines gases innerhalb eines druckbehaelters - Google Patents

Einrichtung zur ueberwachung der dichte eines gases innerhalb eines druckbehaelters

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DE2744549A1 DE19772744549 DE2744549A DE2744549A1 DE 2744549 A1 DE2744549 A1 DE 2744549A1 DE 19772744549 DE19772744549 DE 19772744549 DE 2744549 A DE2744549 A DE 2744549A DE 2744549 A1 DE2744549 A1 DE 2744549A1
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Description

- 3 - BÄF3SÄ Jt
BROWN, BOVERI & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT lttf |p5 vL»
MANNHEIM und BROWN BOVERI
Firma Alexander Yfiegand GmbH & Co.
Armaturen- und Manometerfabrik
8763 Klingenberg
Mp.Nr. 619/77 Mannheim, 3. Okt. 1977
ZFE/P4-Ft/Hr
"Einrichtung zur Überwachung der Dichte eines Gases innerhalb eines Druckbehälters"
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung der Dichte eines Gases innerhalb eines Druckbehälters, insbesondere zur Überwachung der Dichte von SFg-Gas in Schaltanlagen und Schaltgeräten.
Bei elektrischen Schaltanlagen, wo derartige Einrichtungen insbesondere eingesetzt werden, ist einerseits der Druck und andererseits die Dichte des SFg-Gases für die Isolierfestigkeit bzw. die Löschfähigkeit sehr wesentlich. Aus diesem Grunde müssen Einrichtungen verwendet werden, mit denen man die Dichte und den Druck überwacht. Dabei ist zunächst wichtig die Dichte und v/eniger der Druck, wobei allerdings der Druck für die Löschfähigkeit von besonderer Wichtigkeit ist. Einrichtungen zur Überwachung der Dichte sprechen im Normalfall nicht an, wenn sich der Druck innerhalb des Gehäuses ausschließlich von Temperaturänderungen herrührend ändert; sie sprechen jedoch dann sofort an, wenn aufgrund eines Lecks der Druck und damit zwangsläufig auch die Dichte stark abfällt.
-A-
9098U/063*
ZFt/PI (670 1000'KE)
Einrichtungen, mit denen die Dichte eines Gases innerhalb eines Druckbehälters überwacht werden, sind an sich bekannt. Beispielsweise ist in einem Zylinder ein Kolben vorgesehen, welcher auf einen mit einer Innenbohrung versehenen federbelasteten Stößel einwirkt, innerhalb dessen Innenbohrung ein loser Stößel geführt ist. Der federbelastete Stößel besitzt an seinem einen Ende einen Absatz, der lose Stößel durchgreift diesen Absatz und weist einen Bund auf, über den hinaus er sich weiter fortsetzt. Zwischen dem Absatz und dem Bund sind Bimetallscheiben angeordnet, die so ausgelegt sind, daß sie den Druckanstieg und damit die Verschiebung des Stößels aufgrund erhöhter bzw. sich verändernder Temperatur ausgleichen. Ein derartiger Dichtewächter, insbesondere zur überwachung der Dichte von SFg-Gas in SFg-isolierten, gekapselten Schaltanlagen ist eine Spezialanfertigung, bei der die Anzeige, ob sich die Dichte verändert und damit ein Leck vorhanden ist, elektrisch erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche erheblich gegenüber den bekannten Einrichtungen verbilligt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem den Zeiger antreibenden Ausdehnungselement, insbesondere j einer Rohrfeder, und dem Zeiger eines an sich bekannten handeis-j üblichen Manometers ein Kompensationselement angeordnet ist, welches derart ausgelegt ist, daß es die Lageveränderung des Ausdehnungselementes, die vom sich mit der Temperatur im Gas ändernden Druck herrührt, kompensiert.
Es ist zwar grundsätzlich bekannt, die Temperatur bei Manometern zu kompensieren. Beispielsweise ist zwischen der auf den Segmenthebel einwirkenden Zugstange und dem Segmenthebel selbst ein U-förmig ausgebildetes Thermobimetall angeordnet. Damit aber wird lediglich die Längenänderung bzw. die Lageänderung des Ausdehnungselementes, beispielsweise einer Rohr-
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feder, kompensiert, die ausschließlich von der Temperaturänderung in der Rohrfeder selbst herrührt. Mit der vorliegenden· Erfindung wird darüberhinaus noch die Druckänderung, die von der Temperaturänderung im Inneren des Druckbehälters herrührt, kompensiert.
In besonders vorteilhafter Weise kann dabei die Zugstange selbst als Kompensationselement ausgebildet sein.
Dies ist insoweit besonders vorteilhaft, als damit eine erhebliche Vereinfachung erzielt wird.
Als Kompensationselement kann beispielsweise ein Bimetallstreifen oder auch ein Kunststoffelement mit einem geeigneten Ausdehnungskoeffizienten vorgesehen sein. Verwendet man ein Bimetall, so v/ird dies vorteilhaft -Λ--förmig ausgebildet; benutzt man ein Kunststoffelement, so kann man eine Verbesserung dadurch erzielen, daß man zwei parallel verlaufende Kunststoffstangen unter Zwischenschaltung einer aus Metall bestehenden Stange einsetzt; der Kunststoff hat einen verhältnismäßig hohen Ausdehnungskoeffizienten, während derjenige des Metalles niedrig ist. Damit addieren sich die Längenänderungen der beiden Kunststoffstangen und vergrößern auf diese Weise den möglichen Kompensationsweg.
Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, soll die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht auf ein Rohrfedermanometer mit Druckkompensation mit einem
ersten Kompensationselement und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen Ausgestaltung eines Kompensationselementes nach der Erfindung.
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Ein an sich bekanntes Rohrfedermanometer besitzt einen Federträger 10, an dem ein Gewindeabschnitt 12 vorgesehen ist. Mit
diesem Gewindeabschnitt 12 kann das Rohrfedermanometer auf eine
Druckleitung aufgeschraubt werden. Über eine nicht näher darge- j stellte Öffnung wird dem Innenraum der Rohrfeder 14 Druck züge- ' führt (vergleiche Pfeil A). Die Rohrfeder 14 ist mit einem
Endstück 16 verschlossen, an dem eine Lasche 18 befestigt ist,
welche mit einer Bohrung 20 versehen ist, die als Endpunkt der \ Rohrfeder anzusehen ist. Durch die Bohrung 20 verläuft eine
Achse 22, an der ein-Λ-förmiges Bimetall 24 drehbar an der
Lasche 18 angebracht ist. Das andere, freie Ende des Bimetalls
24 ist mit einem Segmenthebel 26 verbunden. Dieser Segmenthebel j ist in Punkt B drehbar und ortsfest gelagert; an seinem Ende, | welches dem Befestigungspunkt des Bimetalls 24 gegenüberliegt,
besitzt der Segmenthebel einen Zahnkranz 28, der in Eingriff
mit einem Ritzel 30 steht, welches selbst wiederum mit einem j nicht weiter dargestellten Zeiger verbunden ist. Der Segment- : hebel 26 besitzt weiterhin einen Justageschlitz 32; auf diese | Weise kann der Angriffspunkt des Bimetalls 24 am Segmenthebel 26 verstellt bzw. verändert v/erden. Der Segmenthebel befindet sich ι zwischen einer Oberplatine 34 und einer Unterplatine 36; die ! Oberplatine 34 ist am Federträger 10 angebracht und die Unter- j platine 36 ist an den Punkten C und D an der Oberplatine befestigt.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:
Das in einem abeschlossenen Behälter befindliche Gas, welches , unter Druck steht, sei TemperaturSchwankungen, beispielsweise ! zwischen -25° und +40° unterworfen. Dies hat zur Folge, daß sich der Druck des Gases in Abhängigkeit von der Temperatur mehr
oder weniger stark ändert. Ein normales, handelsübliches Manometer würde nun diese Druckschwankungen messen. Dabei würde
sich die Rohrfeder 14 aufgrund des Druckes verlängern oder
verkürzen. Zusätzlich kommt noch der Einfluß der Temperatur:
auch aufgrund der Temperatur wird sich die Länge der Rohrfeder j ändern. Es ist selbstverständlich bekannt, diese, ausschließ-
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lieh von der Temperatur herrührenden Längenänderungen zu kompensieren.
Das Bimetall 24, welches sich am Ende der Rohrfeder befindet, ist nun so ausgelegt, daß es die Längenänderung der Rohrfeder, die von der Änderung der Druckes herrührt, kompensiert. Beispielsweise sei ein mittlerer Druck von 6 bar als Nullstellung angenommen. Verringert sich nun z.B. die Temperatur des Gases und damit der Druck innerhalb des Behälters, dann vrird sich die Rohrfeder verkürzen; das Bimetall 24 ist so auszulegen, daß es die Verkürzung kompensiert; die öffnung des -Π- muß sich' um die Längenänderung zusammenziehen. Auf diese Weise wird das ι spezifische Volumen und damit die Dichte, die ja umgekehrt ; proportional zum spezifischen Volumen ist, überwacht. Fällt ! nun der Druck aufgrund eines Lecks ab, dann ist die Druckänderung größer als die Druckänderung ausschließlich aufgrund [ der sich ändernden Temperatur. Der nicht dargestellte Zeiger j bzw. eine mit dem Zeiger gegebenenfalls verbundene Anzeige- j scheibe wird ihre Lage ändern.
Um derartige Änderungen in der Dichte auch akustisch anzeigen zu können, kann man einen Schalter vorsehen, der von dem Zeiger .betätigt wird; auch dieser Schalter ist nicht weiter dargestellt. Dieser Schalter schließt &nn einen Stromkreis zur Betätigung eines Alarmsignals.
Eine andere Ausgestaltung des Kompensationselementes, welches in der Gesamtheit mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet ist, ist mit seinem einen Ende F an der Achse 20 an der Lasche 18 gelenkig befestigt, während das andere Ende des Kompensationsele=entes 40, welches mit dem/Sußeieicßnet ist, am Zahnsegmenthebel 26 gelenkig angeschlossen ist. Das Kompensationselement 40 besitzt zwei parallel zueinander angeordnete Kunststoffstangen 41 und 44, deren Ausdehnungskoeffizient auf die Längenänderung der Rohrfeder 14 abgestimmt ist, die herrührt von der Druckänderung im Behälter, die auf die Temperaturänderung j zurückzuführen ist. Das eine Ende der Stange 41 ist, wie oben
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erwähnt, an die Lasche 18 angeschlossen; das andere Ende ist mit einer .Metallstange 42 fest verbunden, welche ebenfalls parallel zu den beiden Kunststoffstangen 41 und 44 verläuft. Diese Metallstange 42 weist hin zum Ende F. Die Metallstange 42 und das Rohr 41 sind über eine Lasche 46 miteinander verbunden. Das freie Ende der Stange 42, welches in der Nähe des Endes F endet, ist mittels einer Lasche 45 mit der Kunststoffstange 44 verbunden, welche, von der Lasche 45 ausgehend, in die der Kunststoffstange 41 entgegengesetzte Richtung verläuft; ihr Ende ist , mit dem Buchstaben G bezeichet, wie oben erwähnt. Der Ausdehnungskoeffizient der Stange 44 entspricht dem der Stange oder Kunststoffstange 41. Der Ausdehnungskoeffizient der Metallstange 42 ist so gewählt, daß er klein ist im Vergleich zu dem der Kunststoffstangen 41 und 44. Damit addieren sich die Längenänderungen der bd>den Kunststoffstangen, so, als wenn eine aus der llunst stoff stange 41 und 44 zusammengesetzte größere Stange vorgesehen wäre. Der Vorteil bei dieser Ausgestaltung liegt darin, daß die Abmessungen des Kompensationselementes 40 verhältnismäßig gering sind.
Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, das Kompensations- ι element entweder als Bimetall gemäß Figur 1 oder Kunststoff- ! stangen gemäß Figur 2 so auszulegen, daß Druckunterschiede ; in der Atmosphäre mit erfasst werden können. Für SFg-gekapselte Schaltanlagen jedoch dürfte der atmosphärische Einfluß nur gering sein, so daß er vernachlässigbar ist. Mit den bezeichneten Ausführungeikann man, um den Einfluß des Umgebung» luftdruckes zu verhindern, auch Absolutdruckmesser mit mitge- j liefertem Referenzdruck einsetzen, wobei dann ein derartiger j Manometer im Behälter eingesetzt werden kann. Wesentlich ist unter anderem, daß als Manometer solche verwendet werden, die im Handel vorhanden sind, wobei es nicht darauf ankommt, ob es sich um empfindliche oder weniger empfindliche Manometer, um Rohrfeder- oder um Plattenmembranmanometer handelt. Bei allen Manometern kann die 'Drucktemperaturkompensation mit der
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Kompensationseinrichtung ohne weiteres erzielt werden, wobei, wie oben erwähnt, das Kompensationselement entweder als
jT7---förmiges Bimetall oder geeignet ausgelegte Kunststoffstangen ausgebildet ist. Dabei kann man die Kunststoffstangen in der in der Figur 2 gezeigten Form einsetzen. Man kann auch eine einzelne Kunststoffstange oder wenigstens zwei Kunststoff stangen verwenden.
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ZFE/P4F 1 (6768000/KE)
Leerseite

Claims (7)

BROWN, BOVERI & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT |gji} [ *'Λ MANNHEIM Firma Alexander Wiegand GmbH & Co. Armaturen- und Manometerfabrik Klingenberg Mp.Nr. 619/77 Mannheim, 3. Okt. 1977 ZFE/PA-Ft/Hr Patentansprüche
1. Einrichtung zur Überv/achung der Dichte eines Gases innerhalb eines Druckbehälters, insbesondere zur Überv/achung der j Dichte von SFg-Gas in Schaltanlagen und Schaltgeräten, ι dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem den Zeiger an- j treibenden Ausdehnungselement (14), insbesondere einer Rohrfeder und dem Zeiger eines an sich bekannten handelsüblichen Manometers ein Kompensationselement (24; 40) angeordnet ist, welches derart ausgelegt ist, daß es die Lageänderung des Ausdehnungselementes, die vom sich mit der Temperatur im Gas ändernden Druck herrührt, kompensiert.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei dem zwischen dem Aus- .
dehnungselement und einem Segmenthebel zum Antrieb des j
Zeigers eine Zugstange angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet;,
daß die Zugstange als Kompensationselement (24,40) ausgebildet ist.
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ZFt/P 4 (675 1000''KE)
INSPECTED
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3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement (24) ein Bimetall ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement als wenigstens eine Kunststoffstange mit an die Längenänderung des Ausdehnungselementes (14) angepaßtemAusdehnungskoeffizienten ausgebildet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das: Bimetall (24) als —n_-förmiger gebogener Bimetallstreifen ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kompensationselement (40) wenigstens zwei parallel angeordnete Kunststoffstangen (41,44) aufweist, deren jeweils diametral entgegengesetztes eines Ende an dem Ausdehnungselement (14) bzw. am den Zeiger antreibenden Element befestigt sind, während die beiden anderen diametral entgegengesetzten Enden mittels eines Zwischengliedes, dessen Ausdehnungskoeffizienten klein ist verglichen mit dem der Kunststoffstangen, miteinander verbunden sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenglied (42) eine Metallstange vorgesehen ist.
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ZFE/P 1 F 1 (6768000.'KE)
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