DE2747538C2

DE2747538C2 - Gas-Füllstandsmesser

Info

Publication number: DE2747538C2
Application number: DE19772747538
Authority: DE
Inventors: Max 7061 Berglen Höckele; Werner 7012 Fellbach Müller
Original assignee: Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
Priority date: 1977-10-22
Filing date: 1977-10-22
Publication date: 1982-10-21
Also published as: DE2747538A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gas-Füllstandsmesser für einen Schalter, dessen Gehäuse ein im Vergleich zu Luft spezifisch schweres Isoliergas, insbesondere SF6-Gas, enthält.

Bei Gefäßen oder Gefäßsystemen, die eine unter Überdruck stehende Gasfüllung haben, läßt sich in einfacher Weise, nämlich mittels eines Druckmessers, der Füllzustand messen oder überwachen. Steht jedoch die Gasfüllung nicht unter einem Überdruck, 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. Die bekannten Füllstandsmesser für Flüssigkeiten (DE-PS 4 03 959, DE-GM 18 51013) können nämlich für eine Gas-Füllstandsmessung nicht verwendet werden, weil Gase im Gegensatz zu Flüssigkeiten den ganzen Raum füllen, in dem sie eingeschlossen sind.

Als Gas-Füllstandsmesser für einen Schalter kommt auch eine bekannte Gaswaage (DD-PS 3 874) nicht in Frag«. Abgesehen davon, daß dafür Sorge getragen werden müßte, daß das Gas ständig durch die Meßkammer dieser Gaswaage gepumpt wird, was einen erheblichen zusätzlichen Aufwand erforderlich machen würde, würde eine derartige Gaswaage viel zu spät einen Verlust an isoliergas anzeigen. Zu Beginn eines Verlustes an Isoliergas wäre nämlich die Änderung der Gasdichte infolge einer Mischung des Isoliergases mit eingeströmter Luft ν iel zu gering, um von der Gaswaage angezeigt zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen GasfüIIstandsmesser zu schaffen, mit den: die Füllung eines Gefäßes oder Gefäßsystems mit einem Gas, das schwerer als Luft ist und gegenüber der umgebenen Atmosphäre keinen Überdruck hat in einfacher Weise und so genau ermittelt werden kann, daß bereits der Beginn eines Gasverlustes erkennbar ist. Diese Aufgabe löst ein Gas-Füllstandsmesser mit den Merkmalen des Anspruches 1.

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 und der Raum über dem Gasspiegel sich mit Luft füllt 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 auch dem Ausgleichsgewicht um einfach herzustellende Körper handelt und das Kraftübertragungssystem eine einfache Hebel- bzw. Rollenmechanik sein kann. Für die Anzeigeeinrichtung genügt in der Regel ein Sichtfenster. Dadurch, daß sich das Volumen des Ausgleichsgewichtes stark von demjenigen des Schwimmers unterscheidet, erhält man eine maximale Differenz des Auftriebes beider Körper. Natürlich wäre es grundsätzlich auch möglich, das Gewicht des Schwimmers auf andere Weise, beispielsweise mittels Federkraft zu kompensieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kraftübertragungssystem einen schwenkbar gelagerten, doppelarmigen Hebel auf, dessen einer Arm den Schwimmer und dessen anderer Arm das Ausgleichsgewicht trägt. Vorteilhaft ist hierbei neben dem einfachen konstruktiven Aufbau vor allem die Möglichkeit, einen verhältnismäßig großen Hebelarm für den Schwimmer wählen zu können, was die Überwindung der Lagerreibung erleichtert.

Kann oder will man den Gas-Füllstandsmesser nicht 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 An mit doppelarmigem Hebel möglich. In der Regel wird in diesem Falle jedoch eine Ausführungsform zweckmäßiger sein, oei der das Kraftübertragungssystem wenigsten·: 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 Seilreifen ohne Schwierigkeiten in einem zylindrischen Gefäß unterbringen. Allerdings bestimmt der Innendurchmesser dieses Gefäßes den Durchmesser der Seilrolle.

Genügt ein Sichtfenster, das den Blick beispielsweise auf den 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 Nachiulleinrichtung 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.

Da die Lagerung oder Lagerungen des Kraftübertragungssystemes sehr leichtgängig ausgebildet sein jo 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.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht eines Gefäßes mit einem eingebauten ersten Ausführungsbeispiel;

Fig.2 eine schematisch dargestellte Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels;

F i g. 3 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels;

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 3. Im Gehäuse 1 eines Hoch- oder Mittelspannungsschalters, das mit SF₆-GaS als Isoliermittel gefüllt ist, wobei das SF6-Gas keinen Überdruck gegenüber der das Gehäuse 1 umgebenden Luft aufweist, ist ein als Ganzes mit 2 bezeichneter Gas-Füllstandsmesser angeordnet, der die Füllhöhe des SF₆-Gases anzeigt. Wie F i g. 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

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 1OmN und etwa 5OmN hat Die Form des Schwimmers kann grundsätzlich beäiebig gewählt werden. Zweckmäßig ist aber eine solche Form, die einen annähernd von der Winkellage des doppelarmigen Hebels unabhängigen Auftrieb ergibt und im Falle eines Zusammenwirkens des Schwimmers mit einer Skala das Ablesen der Schwimmerstellung erleichtert

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

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 SFb-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.

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.

Um die Stellung des Schwimmers 6 beobachten zu können ist, wie F i g. 1 zeigt, in der Wand des Gehäuses 1 ein Sichtfenster 10 vorgesehen, das den Blick auf den Schwimmer 6 freigibt

Das in den F i g. 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 Gasstand 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 Kunststoffzylinder, dessen axiale Länge etwa gleich der Höhe des Schaltergehäuses gewählt ist. Wie die

F i g. 3 und 4 zeigen, wird das untere Ende des Gehäuses ! 11 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 Hl 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.

Der Verschlußkörper 113 ist mit einer zum Inneren des Gehäuses 111 Iiin 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. Wie Fig.4 zeigt, ist der Durchmesser der Seilscheiben 116 nur wenig kleiner als der Innendurchmesser des das Gehäuse 111 bildenden, durchsichtigen Kunststoff rohres.

Über 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 ihat 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

ί 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

ίο 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. Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 kompensiert das Ausgleichsgewicht 107 das Gewicht des Schwimmers 106, dessen Auftrieb im SFe-Gas zwischen etwa 1OmN und etwa 50 mN liegt.

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 F i g. 3 zeigt, am Boden 112 anliegt. Wird auf die Polschuhe 120 ein Permanentmagnet 121 aufgelegt, dann hält dessen Feld das Ausgleichsgewicht 107 in AnJage am Boden 112.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gas-Füllstandsmesser für einen Schalter, dessen Gehäuse ein im Vergleich zu Luft spezifisch schwereres Isoliergas, insbesondere SFö-Gas. ent- ü hält, gekennzeichnet durch einen in das keinen Oberdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre aufweisende Isoliergas eintauchenden Schwimmer (6; 106), ein über ein Kraftübertragungssystem (3,4; 116,117) das Gewicht des Schwimmers zumindest nahezu kompensierendes Ausgleichsgewicht (7; 107), dessen Volumen sich stark von demjenigen des Schwimmers unterscheidet, und eine wenigstens die Erkennung eines bestimmten Standes des Schwimmers gestattende Anzeigeeinrichtung (8, 10; 111).

2. Gas-Füllstandsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungssystem einen schwenkbar gelagerten, doppelarmigen Hebel (3) aufweist, dessen einer Arm den Schwimmer (6) und dessen anderer Arm das Ausgleichsgewicht (7) trägt

3. Gas-Füllstandsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungssystem wenigstens eine drehbar gelagerte Seilrolle (116) aufweist, über die eine einerseits den Schwimmer (106) und andererseits das Ausgleichsgewicht (107) tragende Kordel (118) geführt ist.

4. Gas-Füllstandsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß an der Bewegungsbahn des Ausgleichsgewichts (7)ein von diesem betätigbarer, berührungsloser Schalter (8) angeordnet ist an den eine Signaleinrichtung und/oder eine Nachfülleinrichtung angeschlossen ist.

5. Gas-Füllstandsmesser nach einem der Ansprüehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Schwimmer (106) und das Ausgleichsgewicht (107) in einem separaten Gefäß (Ul) angeordnet sind, das mit dem zu kontrollierenden Gefäß über zwei in beiden Gefäßen das gleiche Gasniveau gewährleistende Leitungen verbunden ist.

6. Gas-Füllstandsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das den Schwimmer (6; 106) und das Ausgleichsgewicht (7; 107) enthaltende Gefäß (1; 111) einen die Sicht auf den Schwimmer und/oder das Ausgleichsgewicht und/oder das Kraftübertragungssystem (3, 4; 116, 117) freigebenden Wandbereich (10; 111) hat.

7. Gas-Füllstandsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine im wirksamen so Zustand eine Bewegung des Schwimmers (6; 106) und/oder des Ausgleichsgewichtes (7; 107) verhindernde Transportarretierungsvorrichtung (9; 120, 121).

8. Gas-Füllstandsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportarretierungsvorrichtung einen an der Bewegungsbahn des Ausgleichsgewichts (107) angeordneten Magneten (121) aufweist und das Ausgleichsgewicht (107) aus einem ferromagnetischen Material besteht.