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Die Erfindung betrifft einen Cas-Fiillstandsmess?r für Gef<jße
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oder Gefäßsysteme, deren im Vergleich zu Luft spezifisch schwerere
Gasfüllung keinen Überdruck gegenüber der umgebenden Atmospaare hat, insbesondere
für SF6-Schalter.
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Bei Gefä3.en oder Gefäßsystemen, die eine unter Überdruck stewende
Gasfüllung haben, läßt sicn in einfacher Weise, nämlich mittels eines Druckmessers,
der Füllzustand messen und überwachen. Stehet aber die Gas füllung nicht unter einem
a-berdrck, dann erfordert eine Füllstandsmessung einen erheblichen Aufwand. Dies
gilt auch bei einer Füllung mit einem Gas, das spezifisch schwerer als Luft ist,wie
z.B. SF6-Gas.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasfüllst.-lndsmesser
zu schaffen, mit dem die Füllung eines Gefäßes oder Gefäßsystems mit einem Gas,
das schwerer als Luft ist, in einfacher Weise ermittelt werden kann. Diese Aufgabe
erfüllt ein Gas-Füllstandsmesser mit einem in das Gas eintauchenden Schwimmer, einem
über ein Kraftübertragungssystem das Gewicht des Schwimmers zumindest nahezu kompensierenden
Ausgleichsgewicht und einer wenigstens die Erkennung eines bestimmten Standes des
Schwimmers gestattenden Anzeigeeinrichtung.
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Durch eine vollständige oder nahezu vollständige Kompensation des
Gewichtes des Schwimmers ist dieser in der Lage, eine vom Gas-Füllstand abhängige
Position einzunehmen, da sein Auftrieb in dem im Vergleich zu Luft spezifisch schwereren
Gas ausreicht, ihn stets in einer definierten Lage bezüglich dem Gasniveau zu halten.
Tritt aus dem Gefäß oder dem Gefäßsystem Gas aus, wobei sich der Gasspiegel senkt,
dann sinkt auch der Schwimmer entsprechend ab. Der Aufwand für einen derartigen
Gas-Füllstandsmesser ist sehr gering, weil es sich sowohl bei dem Schwimmer als
auc dein Ausgleichsgewicht um einfach herzustellende Körper handelt und das Kraftübertragungssystem
eine einfache Hebel- b.Z.Rollennech-mik sein kann. Für die Anzeigeeinrichtung genügt
in der Regel ein Sicht-Fenster.
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Sofern sowohl der Schwimmer als auch das Ausgleichsgewicht in das
Gas eintauchen, was im Interesse eines möglichst einfachen Kraftübertragungssystems
vorteilhaft ist, haben zweckmßigerweise der Schwimmer und das Ausgleichsgewicht
stark unterschiedliche Volumina, um eine möglichst große Differenz des Auftriebs
beider Körper zu erhalten. Natürlich wäre es grundsätzlich auch mt>glich, das
Gewicht des Schwimmers auf andere Weise, beispielsweise mittels Federkraft, zu kompensieren.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kraftübertragungssystem
einen schwenkbar gelagerten, doppelarmigen Hebel auf, dessen einer Arm den Schwimmer
und dessen anderer Arq das einracnen Ausgleichsgewicht trägt. Vorteilhaft ist hierbei
neben dem/konstruktiven Aufbau vor allem die Möglichkeit, einen verhältnismäßig
großen Hebelarm für den Schwimmer wahlen zu können,was dir Überwindung der Lagerreihung
erleichtert.
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nicht Kann oder will man den Gas-Füllstandsmesser/in dem zu kontrollierenden
Gefäß, beispielsweise im Schaltergehäuse eines SF6-Schalters,anordnen, sondern in
einem separaten, mit diesem Gefäß verbundenen Gefäß, dann ist dies auch bei einer
Ausführungsform der vorstehend genannten Art mit doppelarmigem Hebel möglich. In
der Regel wird in diesem Falle jedoch eine Ausführungsform zweckmäßiger sein, bei
der das Kraftübertragungssystem wenigstens eine drehbar gelagerte Seilrolle aufweist,
über die ein einerseits den Schwimmer und andererseits das Ausgleichsgewicht tragendes
Seil geführt ist. Man kann nämlich hierbei den Schwimmer, das Ausgleichsgewicht
und die Seilrolle oder Seilrollen ohne Schwierigkeiten in einem zvlindrischen Gefäß
unterbstimmt bringen. Allerdings / der Innendurchmesser dieses Gefäßes den Durchmesser
der Seilrolle.
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Genügt ein Sichtfenster, das den *.beispielsweise tillcic/aur aen
Schwimmer freigibt, nicht, was immer dann der Fall ist, wenn bei einem
bestimmten
Stand des Schwimmers ein Signal ausgelöst oder Gas nachgefüllt werden soll, dann
wird zweckmäßigerweise an der Bewegungsbahn des Ausgleichsgewichtes wenigstens ein
von diesem betätigbarer, berührungsloser Schalter angeordnet, an den eine Signaleinrichtung
und/oder eine Nachfülleinrichtung angeschlossen ist. Ein berührungsloser Schalter
hat hierbei gegenüber einem anderen Schalter den Vorteil, daß er auf das Ausgleichsgewicht
keine Kraft ausübt und dadurch die Stellung des Schwimmers nicht beeinflußt.
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Da die Lagerung oder Lagerungen des Kraftübertragungssystemes sehr
leichtgängig ausgebildet sein müssen und schon sehr geringe Unterschiede in den
vom Schwimmer und dem Ausgleichsgewicht erzeugten Kräften zu einer Verschiebung
dieser beiden Körper ausreichen, sieht man vorzugsweise eine im wirksamen Zustand
eine Bewegung des Schwimmers und/oder des Ausgleichsgewichtes verhindernde Transportarretierungsvorrichtung
vor. Eine solche Arretierungsvorrichtung kann so ausgebildet sein, daß mit ihrer
Hilfe eine Bewegung des Kraftübertragungssystemes verhindert oder erschwert werden
kann. Man kann aber auch, und dies ist besonders einfach, für das Ausgleichsgewicht
ein ferromagnetisches Material verwenden und das Ausgleichsgewicht mit Hilfe eines
Magneten für den Transport arretieren.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieler> im einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht
eines GefäBes mit einem eingebauten ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 2 eine schematisch
dargestellte Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 einen
Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels; Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie
IV - IV der Fig. 3.
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Im Gehäuse 1 eines Hoch- oder Mittelspannungsschalters, das mit SF6-Cas
als Isollermittel gefülit ist, wobei das 5F6-Gas keinen Oberdruck gegenüber der
das Gehäuse 1 ungebenden Luft aufweist, ist ein als Ganzes mit 2 bezeichneter Gas-Füllstandsmesser
angeordnet, der die Füllhöhe des SF6-Gases anzeigt. Wie Fig. 2 zeigt, weist der
Gasfüllstandsmesser 2 einen doppelarmigen Hebel 3 auf, der mit horizontaler Achse
zwischen zwei laschenförmigen Wangen 4 schwenkbar gelagert ist, welche am Deckel
5 des Gehäuses 1 befestigt sind und von diesem aus sich nach unten in das Gehäuse
hinein erstrecken. Im Ausführungsbeispiel wird der doppelarmige Hebel 3 vom Außenring
eines Kugellagers getragen, dessen Innenring auf der Schwenkachse sitzt.
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Der eine Arm des doppelarmigen Hebels 3 trägt an seinem einen Ende
einen Schwimmer 6, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um einen Kunststoffhohlkörper
mit gasdicht abgeschlossenem Innenraum handelt, wodurch das Gewicht des Schwimmers
6 gering ist. Sein Volumen ist so gewählt, daß er, wenn er vollständig in das SF6-Gas
eingetaucht ist, einen Auftrieb zwischen etwa 10 mN und etwa 50 mN hat. Die Form
des Schwimmers kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. Zweckmäßig ist aber eine
solche Form, die einen annähernd von der Winkellage des doppelarmigen Hebels unabhängigen
er-Auftrieb/gibt und im Falle eines Zusammenwirkens des Schwimmers mit einer Skala
das Ablesen der Schwimmerstellung erleichtert.
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Am freien Ende des anderen Armes des doppelarmigen Hebels 3 sitzt
ein Ausgleichsgewicht 7, das im Ausführungsbeispiel aus einem ferromagnetischen
Material besteht. Sein spezifisches Gewicht ist deshalb wesentlich größer als dasjenige
des Schwimmers, wodurch das Volumen des Ausgleichsgewichtes 7 wesentlich kleiner
ist
als dasjenige des Schwimmers 6. Das Volumen des Ausgleichsgewichtes 7 und der Abstand
seines Schwerpunktes von der Drehachse des doppelarmigen Hebels 3 sind so gewählt,
daß das Ausgleichsgewicht das Gewicht des Schwimmers 6 genau kompensiert.
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An der Bahn, die das Ausgleichsgewicht 7 bei einer Schwenkbewegung
des doppelarmigen Hebels 3 beschreibt, ist ein berührungsloser Schalter 8 angeordnet,
und zwar an einer Stelle, an der das Ausgleichsgewicht 7 dann steht, wenn der Spiegel
der SF6-Gasfüllung so weit abgesunken ist, daß ein Warnsignal erzeugt werden muß.
Der berührungslose Schalter 8 enthält in einem Schwingkreis eine Spule, die in der
Nähe des Schalters 8 ein Feld erzeugt. Kommt das Ausgleichsgewicht 7 in dieses Feld,
dann wird hierdurch der Schwingkreis so stark bedämpft, daß die Schwingungen aussetzen.
Dies wird zur Erzeugung eines Signales ausgenutzt. Mit Hilfe des berührungslosen
Schalters 8 kann statt eines Warnsignales oder zusätzlich ein Steuersignal erzeugt
werden, aufgrund dessen ein Magnetventil geöffnet werden kann, das in einer Gaszufuhrleitung
liegt. Es kann dann automatisch SF6-Gas nachgefüllt werden.
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Eine Transportarretierung des doppelarmigen Hebels 3 ist in der Weise
möglich, daß mittels einer durch den Deckel des Gehäuses 1 hindurchgeführten Arretierungsschraube
9 der doppelarmige Hebel 3 blockiert wird.
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Um die Stellung des Schwimmers 6 beobachten zu können ist, wie Fig.
1 zeigt, in der Wand des Gehäuses 1 ein Sichtfenster 10 vorgesehen, das den Blick
auf den Schwimmer 6 freigibt.
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Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel dient
ebenfalls zur Messung des Gasfüllstandes eines nicht dargestellten SF6-Schalters.
Es weist aber ein eigenes Gehäuse 111 auf und ist mit dem nicht dargestellten Schaltergehäuse
über eine obere und eine untere Verbindungsleitung verbunden, die wenig unterhalb
des
Deckels bzw. wenig über dem Boden des Schaltergehäuses in dieses
eingeführt sind. Hierdurch ist sichergestellt, daß wie bei kommunizierenden Röhren
der Gas sand in dem neben dem Schaltergehäuse in vertikaler Längsachse angeordneten
Gehäuse 111 das gleiche Niveau hat wie im Inneren des Schaltergehäuses. Das Gehäuse
111 ist ein durchsichtiger Kunstsoffzylinder,dessen axiale etwa Länge/gleich der
Höhe des Schaltergehäuses gewählt ist. Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, wird das untere
Ende des Gehäuses 111 von einem eingesetzten Boden 112 verschlossen, der bei einer
zentralen Bohrung für den Anschluß der unteren Verbindungsleitung versehen ist.
In das obere Ende des Gehäuses 111 greift gasdicht ein Verschlußkörper 113 ein,der
ebenfalls eine zentrale Bohrung aufweist, die in das Innere des Gefäßes 111 mündet
und in die eine radiale Bohrung 114 mündet, an welche die obere Verbindungsleitung
angeschlossen wird.
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Der Verschlußkörper 113 ist mit einer zum Inneren des Gehäuses 111
hin offenen, schlitzartigen Ausnehmung 115 versehen, in welche zwei gleich ausgebildete,
nebeneinander angeordnete Seilrollen 116 eingreifen, die mittels je eines Kugellagers
auf einer horizontalen Welle 117 drehbar gelagert sind, welche, wie Fig. 3 zeigt,
in Bohrungen des Verschlußkörpers 113 eingesteckt ist, die in die schlitzartige
Ausnehmung 115 münden.
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Wie Fig. 4 zeigt, ist der Durchmesser der Seilscheiben 116 nur wenig
kleiner als der Innendurchmesser des das Gehäuse 111 bildenden, durchsichtigen Kunststoffrohres.
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ber jede der beiden Seilscheiben 116 ist eine dünne Kordel 118 geführt,
deren eines Ende über eine Feder 119 mit einem Ausgleichsgewicht 107 verbunden ist.
Das Ausgleichsgewicht 107 besteht aus einem ferromagnetischen Material und hat die
Form eines relativ dünnen Ringes, dessen Außendurchmesser wenig kleiner ist als
der Innendurchmesser des Gehäuses 111. Das andere Ende jeder Kordel 118 ist mit
einer dünnen Leiste 120 verbunden, an deren Unterseite ein zylindrisch ausgebildeter
Schwimmer 106
mit seiner einen Stirnseite befestigt ist. Die beiden
Leisten 120 liegen, wie Fig. 3 zeigt, nebeneinander und stehen, wie Fig. 4 zeigt,
in diametraler Richtung über den Schwimmer 106 über. Die Längsachse des Schwimmers
106 kann hierdurch eine vertikale Lage einnehmen. Der Außendurchmesser des Schwimmers
106 ist so gewählt, daß er durch den das Ausgleichsgewicht bildenden Ring-hindurchtreten
kann, an dem die beiden Federn 119 ebenfalls an diametral liegenden Stellen befestigt
sind, so daß auch die Ringachse sich in eine vertikale Lage einstellen kann.
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Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 kompensiert das
Ausgleichsgewicht 107 das Gewicht des Schwimmers 106, dessen Auftrieb im SF6-Gas
zwischen etwa 10 mN und etwa 50 mN liegt.
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Zur Arretierung während des Transports sind in eine nach außen offene
Ringnut des Bodens 112 zwei Polschuhe 120 eingesetzt, die in geringem Abstand vom
Ausgleichsgewicht 107 enden, wenn dieses, wie Fig. 3 zeigt, am Boden 112 anliegt.
Wird auf die Polschuhe 120 ein Permanentmagnet 121 aufgelegt, dann hält dessen Feld
das Ausgleichsgewicht 107 in Anlage am Boden 112.