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Elektrisches Gerät mt einem mit Isolierflüssigkeit
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gefullten Gehäuse Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät, insbesondere
Hochspannungs-Meßwandler, mit einem druckdichten, mit Isolierflüssigkeit gefüllten
Gehäuse, in dem zum Ausgleich von Volumenschwankungen der Isolierflüssigkeit mindestens
eine komprimierbare, gasdichte, mit Luft oder einem inerten Gas gefüllte Druckdose
vorgesehen ist.
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Es ist bereits ein Leistungstransformator bekannt, bei dem im Innern
des mit Öl gefüllten Gehäuses komprimierbare Zellen zur Aufnahme der Wärmeausdehnung
des Isolieröls vorgesehen sind (DE-PS 714 480). Diese Zellen bestehen aus Hohlkörpern
mit elastischen und dicht abgeschlossenen Wänden aus gewelltem Kupfer- oder Messingblech
in Dosen- oder Zylinderform und sind mit Luft oder einem inerten Gas aufgepumpt.
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Bereits bei der Dimensionierung und Berechnung der Druckdosen und
deren Anzahl ist zu berücksichtigen, daß die Isolierflüssigkeit sogar während der
tiefsten zu erwar-
tenden Temperatur unter einem geringen Überdruck
stehen soll und während der zulässigen Höchsttemperatur aus Dichtigkeits- und mechanischen
Festigkeitsgründen einen zulässigen Überdruck nicht überschreiten darf. Bei der
tiefsten Temperatur, d. h. bei dem geringsten Überdruck der Isolierflüssigkeit,
sind die elastischen Wände der Druckdosen stark nach außen gewölbt. Mit steigender
Temperatur und damit steigendem Druck der Isolierflüssigkeit ändert sich diese Wölbung.
Bei hohen Temperaturen und damit verbundenem hohem Druck können die elastischen
Wände der Druckdosen sogar nach innen gewölbt sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gerät der eingangs
genannten Art eine einfache Einrichtung zur Funktionskontrolle der Druckdosen anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der höchsten
Stelle des Gerätes ein Anzeigeelement schwenkbar gelagert ist, das sich im Wirkbereich
eines Schwimmers befindet, und daß das Gehäuse im Schwenkbereich des Anzeige elementes
mit einem Schauglas versehen ist. Damit ist eine Anzeigevorrichtung geschaffen,
mit deren Hilfe man den Zustand der Druckdosen überprüfen kann.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung wird eine Undichtigkeit
einer oder mehrerer Druckdosen sichtbar gemacht. Im ungestörten Betriebsfall wird
das Anzeigeelement durch den Schwimmer praktisch an der Decke des elektrischen Gerätes
festgeklemmt. Durch das Schauglas sieht man die Isolierflüssigkeit. Wird nun eine
oder werden mehrere Druckdosen undicht, so entweicht das Gas aus ihr und sie läuft
zunehmend mit Isolierflüssigkeit voll. Das entwichene Gas sammelt sich an der höchsten
Stelle des Gehäuses, so daß dieses nicht
mehr vollständig mit Isolierflüssigkeit
gefüllt ist; der Flüssigkeitsspiegel und damit auch der Schwimmer sinken allmählich
nach unten. Das schwenkbare Anzeigeelement folgt dem Schwimmer, bis es aus seinem
Wirkbereich heraus ist und vollständig nach unten klappt.
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Es gelangt damit vor das Schauglas. Durch dieses ist dann nicht mehr
die Isolierflüssigkeit, sondern das Anzeigeelement zu sehen. Steigt anschließend
der Flüssigkeitsspiegel wieder an - beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung
-, so bleibt trotzdem das Anzeigeelement hinter dem Schauglas. Auf diese Art läßt
sich sogar bei späteren Beobachtungen feststellen, daß eine oder mehrere Druckdosen
defekt sind.
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Mit der Zeit kann das Gas durch die Flüssigkeit absorbiert werden,
so daß - zumindest bei hohen Temperaturen - nach einiger Zeit das Gehäuse wieder
vollständig mit Isolierflüssigkeit gefüllt ist, dann jedoch unter einem geringeren
Druck. Das führt bei tiefen Temperaturen dazu, daß ein Teil des Volumens nicht mehr
mit Isolierflüssigkeit gefüllt ist.
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Zur Beseitigung des Fehlers muß die Isolierflüssigkeit zumindest teilweise
abgelassen und das Gehäuse geöffnet werden. Um die Anzeigeeinrichtung wieder in
ihren Ausgangszustand zurückzubringen, d. h. das Anzeigeelement in eine in etwa
waagerechte Lage zu bringen, bis es durch den mit dem Flüssigkeitsspiegel nach oben
steigenden Schwimmer beim Wiederfüllen des Gehäuses mit Isolierflüssigkeit arretiert
wird, kann beispielsweise das Anzeige element aus einem magnetisierbaren Material
bestehen, das durch einen von außen auf das Gehäuse aufgesetzten Magneten in der
gewünschten Lage gehalten wird. Nach dem vollständigen Füllen des Gehäuses mit Isolierflüssigkeit
wird der äußere Magnet entfernt und die Anzeigeeinrichtung ist wieder betriebsbereit.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß an der husten
Stelle des Gerätes zur Aufnahme des Anzeigeelementes und des Schwimmers ein zusätzliches
Gehäuse vorgesehen ist, das mit dem Gehäuse des Gerätes durch eine Öffnung verbunden
und ebenfalls mit Isolierflüssigkeit gefüllt ist. Dieses zusätzliche Gehäuse kann
im Durchmesser wesentlich kleiner sein als das Gehäuse des eigentlichen elektrischen
Gerätes, so daß man mit weniger Isolierflüssigkeit für das zusätzlich benötigte
Volumen für die Anzeigeeinrichtung auskommt.
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Außerdem sinkt wegen des geringeren Durchmessers des zusätzlichen
Gehäuses der Flüssigkeitsspiegel beim Aufsteigen von aus einer Druckdose entweichendem
Gas schneller ab, d. h. die Anzeigeeinrichtung reagiert empfindlicher. Vorteilhafterweise
wird das Schauglas an der Seitenfläche des zusätzlichen Gehäuses vorgesehen sein,
die auf der Seite der Anlenkung des Anzeigeelementes liegt.
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Da die Anzeige einrichtung an der höchsten Stelle des Gerätes angeordnet
sein muß, läßt sie sich bei einem seitlich angebrachten Schauglas auch bei der großen
Höhe der elektrischen Geräte - beispielsweise mehrere Meter bei Hochspannungs-Meßwandlern
- noch problemlos ablesen. Es sind jedoch auch Anwendungsfälle denkbar, in denen
das Schauglas in der Decke des zusätzlichen Gehäuses untergebracht ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der
Schwimmer zwischen der dem Schauglas gegenüberliegenden Wand des Gehäuses und einem
Führungsteil nur in senkrechter Richtung bewegbar ist. Durch diese Zwangsführung
des Schwimmers ist exakt der Punkt festgelegt, an dem das Anzeigeelement bei absinkendem
Flüssigkeitsstand aus dem Wirkbereich des Schwimmers
herauskommt
und vollständig nach unten klappt. Ohne eine derartige Führung könnte der Schwimmer
auch eine seitliche Bewegung vollführen; das Anzeigeelement würde in einem solchen
Fall erst bei einem tieferen Flüssigkeitsstand herunterklappen. Die Führung kann
einerseits aus einer Schiene bestehen, die parallel zur Seitenwand läuft, andererseits
auch aus einer starr mit dem Schwimmer verbundenen Stange, die an der Seitenwand
angelenkt ist. Im ersten Fall kann sich der Schwimmer nur in senkrechter Richtung
bewegen, im zweiten Fall bewegt sich der Schwimmer auf einer Kreisbahn um den Anlenkpunkt.
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Das gemäß der Erfindung verwendete Anzeigeelement wird vorzugsweise
aus einer Klappe bestehen, deren dem Schauglas zugewandte Seite eine andere Farbe
als die Isolierflüssigkeit besitzt. Besonders bei Verwendung einer kontrastreichen
Farbe, beispielsweise eines leuchtenden Rots, wird damit das Erkennen der Klappe
wesentlich begünstigt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch dadurch gelöst,
daß die Druckdose seitlich gehaltert ist, daß mit ihr ein drehbar gelagerter Fühler
in Wirkverbindung steht, daß an den Fühler ein Ende eines Hebels starr angreift,
dessen anderes Ende an einem mit einer Markierung versehenen Anzeigeteil angelenkt
ist, und daß im Bereich der Markierung die Gehäusewand ein Schauglas enthält. In
diesem Fall überträgt der Hebel die Bewegung des mit der Druckdose in Wirkverbindung
stehenden Fühlers auf ein Anzeigeteil, das je nach der Stellung des Fühlers eine
andere Lage einnimmt. Im Hinblick auf eine konstruktive Ausgestaltung empfiehlt
es sich, den Fühler mittels zweier Drehzapfen zu lagern und den Hebel mit dem dem
Fühler abgewandten Ende eines Drehzapfens zu verbinden.
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Sind mehrere Druckdosen für den Ausgleich der Volumenschwankungen
der Isolierflüssigkeit vorgesehen, so werden diese Dosen vorteilhaft durch seitliche
Halterungen mit gleichem Abstand senkrecht übereinander gehaltert.
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Zwischen zwei Dosen befindet sich jeweils ein drehbar gelagerter Fühler.
Alle Fühler sind über Hebel an ein und demselben Anzeigeteil angelenkt. Im Falle,
daß eine Druckdose undicht wird, bestimmt dann der mit dieser Dose in Wirkverbindung
stehende Fühler die Stellung des Anzeigeteils unabhängig vom Zustand der anderen
Dosen.
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Damit das Erkennen einer oder mehrerer undichter Druckdosen an der
Stellung der Markierung auf dem Anzeigeteil möglichst einfach gestaltet werden kann,
empfiehlt es sich, das Schauglas mit zwei Markierungen zu versehen, die den zulässigen
senkrechten Bewegungsspielraum der Markierung auf dem Anzeigeteil festlegen.
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Diese Anzeigeeinrichtung, bei der gewissermaßen die Form der Druckdosen
abgetastet und angezeigt wird, kann praktisch überall im Gehäuse des elektrischen
Gerätes, wo sowieso die Druckdosen vorhanden sind, angeordnet sein. Sie benötigt
praktisch keinen oder nur geringen zusätzlichen Raum.
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Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Figuren 1 bis 7 näher beschrieben und erläutert. Dabei zeigt Fig. 1a - teilweise
geschnitten -den oberen Teil eines Hochspannungs-Meßwandlers im ungestörten Betriebsfall.
Fig. 1b zeigt einen Ausschnitt davon mit dem Schauglas.
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Fig. 2 zeigt - praktisch als Momentaufnahme - eine der Fig. la entsprechende
Ansicht des Hochspannungs-Meßwandlers mit einer undicht gewordenen Druckdose.
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Fig. 3a zeigt in einem Ausschnitt ein im Vergleich zu Fig. 2 fortgeschrittenes
Stadium. Fig. 3b zeigt die dazugehörende Ansicht auf das Schauglas.
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Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, bei
dem zwischen starr gelagerten Druckdosen Fühler angeordnet sind, die die Volumenänderungen
der Druckdosen auf ein Anzeigeelement übertragen.
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Fig. 5 zeigt die entsprechende Seitenansicht des Ausführungsbeispiels
nach Fig. 4. Bei beiden Figuren ist der ungestörte Betriebsfall, einmal bei niedrigen
Temperaturen und einmal bei hohen Temperaturen, dargestellt.
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Fig. 6 zeigt die gleiche Ansicht wie Fig. 5 im gleichen Betriebszustand,
nur daß hierbei eine Druckdose undicht ist.
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Fig. 7 schließlich zeigt im Ausschnitt eine Seitenansicht mit dem
Schauglas im ungeschnittenen Zustand, wobei gleichzeitig die Stellung der Markierung
auf dem Anzeigeelement für unterschiedliche Betriebs- und Störfälle angezeigt ist.
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Fig. 1 zeigt den oberen Teil eines Hochspannungs-Meßwandlers 1 mit
Primäranschlüssen 2 bzw. 2a und einem - andeutungsweise dargestellten - Stützisolator
3. Das Innere des Meßwandlers 1 ist vollständig mit einer Isolierflüssigkeit 4,
beispielsweise Öl, gefüllt. Im oberen Teil des Meßwandlergehäuses befinden sich
mehrere Druckdosen 5, mit deren Hilfe die Volumenänderung der Isolierflüssigkeit
4 aufgefangen werden kann. Die Druckdosen besitzen elastische Wände 5a und 5b, beispielsweise
aus gewelltem Kupfer- oder Messingblech, und sind mit Luft oder einem inerten Gas
aufgepumpt.
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Oberhalb dieser Druckdosen 5 besitzt der Meßwandler 1 ein zusätzliches
Gehäuse 6, das ebenfalls vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist und durch eine
Öff-
nung 7 mit dem Inneren des Meßwandlers 1 in Verbindung steht.
In einer Seitenwand dieses Gehäuses 6 befindet sich ein Schauglas 8. Oberhalb des
Schauglases ist an einer Decke des Gehäuses 6 ein Anzeigeelement in Form einer Klappe
9 in einem Punkt 10 angelenkt. Weiterhin befinden sich in diesem Gehäuse 6 ein Fuhrungsteil
11 sowie ein Schwimmer 12. Bei dem Schwimmer 12 kann es sich um eine Kugel oder
einen Zylinder handeln, der sich zwischen dem Führungsteil 11 und der Wand des Gehäuses
6 in senkrechter Richtung bewegen kann. Solange das zusätzliche Gehäuse mit Isolierflüssigkeit
vollständig gefüllt ist, klemmt der Schwimmer 12 die Klappe 9 an der Decke des Gehäuses
fest. Durch das Schauglas 8 ist in diesem Fall die Isolierflüssigkeit zu sehen.
Die entsprechende Ansicht zeigt die Fig. 1b.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. la sind die elastischen Wände 5a,
5b der Druckdosen 5 leicht nach außen gewölbt.
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Das entspricht einem mittleren Druck und einer mittleren Temperatur
der Isolierflüssigkeit 4.
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In Fig. 2 ist angenommen, daß die obere Druckdose 5 undicht geworden
ist. Das in ihr enthaltene Gas strömt aus; die Druckdose füllt sich allmählich mit
Isolierflüssigkeit. Das Gas sammelt sich im oberen Teil des zusätzlichen Gehäuses
6. Dadurch sinkt der Flüssigkeitsspiegel in diesem Gehäuse und mit diesem Flüssigkeitsspiegel
auch der Schwimmer 12. Die Klappe 9 ist dann nicht mehr an der Decke des Gehäuses
festgeklemmt und schwenkt zusammen mit dem Schwimmer 12 nach unten. Ab einer gewissen
Absenkung des Flüssigkeitsspiegels gelangt die Klappe 9 aus dem Wirkbereich des
Schwimmers 12 und schwenkt vollständig nach unten. Dieser Zustand ist in Fig. 3a
dargestellt. Die Klappe 9 liegt dann vor dem Schauglas 8. Durch das Schauglas 8
ist dann, wie in
Fig. 3b dargestellt, die Klappe sichtbar. Um eine
deutliche Anzeige zu erhalten, ist die Klappe an der dem Schauglas 8 zugewandten
Seite rot angestrichen.
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Selbst wenn allmählich das Gas durch die Isolierflüssigkeit absorbiert
wird und die Isolierflüssigkeit auch das zusätzliche Gehäuse wieder vollständig
füllt - mit einem geringeren Druck als es unter normalen Betriebsbedingungen der
Temperatur entspräche -,wird zwar der Schwimmer wieder nach oben steigen, die Klappe
9 aber bleibt hinter dem Schauglas 8. Somit kann man sogar bei späteren Beobachtungen
feststellen, daß eine oder mehrere Druckdosen defekt sind. In diesem Fall muB der
Hochspannungs-Meßwandler außer Betrieb gesetzt, die Isolierflüssigkeit zumindest
teilweise abgelassen und das Gehäuse zur Reparatur geöffnet werden. Um anschließend
die Klappe 9 wieder in ihre waagerechte Stellung zu bringen, in der sie beim Wiedervollfüllen
des Meßwandlers mit Isolierflüssigkeit durch den aufsteigenden Schwimmer 12 zu halten
ist, ist die Klappe 9 beispielsweise aus einem magnetischen Material gefertigt;
durch einen von außen aufgesetzten Magneten wird sie dann in waagerechter Position
gehalten. Nach dem vollständigen Füllen auch des Zusatzgehäuses 6 kann der Magnet
entfernt werden und die Anzeigeeinrichtung ist wieder einsatzbereit.
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Die anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebene Ausführungsform einer Anzeigeeinrichtung
für defekte Druckdosen kann nur an der höchsten Stelle des Meßwandlers 1 angeordnet
sein, da sie auf das aus der Druckdose ausströmende und nach oben steigende Gas
anspricht. Im Gegensatz dazu kann die anhand der Figuren 4 bis 7 im folgenden beschriebene
Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung für defekte Druckdosen praktisch an jeder
Stelle innerhalb des Meßwandlers angeordnet sein.
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In Fig. 4 ist andeutungsweise der obere Teil eines Kopfgehäuses 15
eines Hochspannungs-Meßwandlers 14 dargestellt, an den sich nach oben ein Gehäuse
16 zur Aufnahme von vier Druckdosen 5 anschließt. Durch eine Öffnung 17 ist auch
das Gehäuse 16 vollständig mit Isolierflüssigkeit 4 gefüllt. Die elastischen Wände
5a bzw. 5b der Druckdosen 5 sind leicht nach außen gewölbt, d. h.
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es herrscht ein mittlerer Druck und eine mittlere Temperatur in der
Isolierflüssigkeit 4. Die Druckdosen sind durch Halterungen 18, wie sie in der Seitenansicht
nach Fig. 5 sichtbar sind, in gleichem Abstand senkrecht übereinander gehalten.
Zwischen je zwei Dosen ist ein Fühler 19 angebracht, der mit zwei Drehzapfen 20
gelagert ist; an einem Drehzapfen 20 greift ein Hebel 21 an.
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Die Drehzapfen 20 sind in zwei Halteschienen 22 gelagert. Die freien
Enden sämtlicher Hebel 21 sind an einem gemeinsamen Anzeigeteil 24 angelenkt, das
mit einer Markierung 25 versehen ist. Auf der Seite des Anzeigeteiles weist die
Wand des Gehäuses 16 ein Schauglas 26 auf.
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Fig. 5 zeigt eine Ansicht entsprechend Fig. 4 von der Seite des Schauglases
26 aus. Der einzige Unterschied zur Fig. 4 besteht darin, daß ein Betriebszustand
mit einem höheren Druck und einerkijheren Temperatur der Isolierflüssigkeit 4 gewählt
worden ist und daher die elastischen Wände 5a bzw. 5b der Druckdosen 5 nach innen
gewölbt sind. Durch das Eigengewicht des Anzeigeteiles 24 werden die Fühler 19 gedreht,
soweit der Zwischenraum zwischen den Druckdosen es zuläßt. Anstelle des Eigengewichtes
oder zusätzlich dazu kann eine Feder die Fühler 19 drehen.
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Die Funktion dieser Anzeigeeinrichtung ist folgende: Durch Druck-
bzw. Temperaturänderung wird das Druckdosenvolumen und damit die Distanz D zwischen
den Druck-
dosen geändert. Bei geringem Druck der Isolierflüssigkeit
vergrößert sich das Volumen der Druckdosen und D wird kleiner. Bei einer kleinen
Distanz D liegen die Fühler 19 nahezu waagerecht und das Anzeigeteil mit der Markierung
steht sehr hoch. Bei steigendem Druck in der Isolierflüssigkeit 4 wird die Distanz
zwischen den einzelnen Druckdosen 5 größer, die Fühler 19 drehen sich mehr und mehr
in eine senkrechte Stellung hinein. Gleichzeitig senkt sich das Anzeigeteil 24 ab.
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Fig. 6 entspricht in wesentlichen Teilen der Fig. 5, nur ist angenommen,
daß eine Druckdose undicht geworden ist.
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Diese defekte Druckdose 5 nimmt ihre ursprüngliche Form mit einem
sehr großen Volumen, d. h. mit stark nach außen gewölbten Wänden 5a bzw. Sb, ein.
Dadurch wird der mit dieser Druckdose in Wirkverbindung stehende Fühler 19 in waagerechter
Lage gehalten, wodurch das Anzeigeteil 24 in seine höchste Stellung gebracht wird.
Es spielt dabei keine Rolle, in welchem Zustand sich die anderen Druckdosen befinden.
Die Bewegung und die Lage der Markierung 25 auf dem Anzeigeteil 24 ist leicht durch
das Schauglas 26 zu beobachten.
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Fig. 7 zeigt die Ansicht durch das Schauglas zusammengefaßt für mehrere
unterschiedliche Betriebszustände.
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Zwei waagerechte Markierungsstriche 30 und 31 begrenzen den.normalen
Betriebsbereich. Befindet sich die Markierung 25 an der unteren Grenze, so bedeutet
das, daß im Meßwandler der zulässige maximale Druck und die zulässige maximale Temperatur
erreicht sind. Andererseits bedeutet die Stellung der Markierung 25 vor der oberen
Grenze 31, daß der zulässige minimale Druck und die zulässige minimale Temperatur
erreicht sind. Liegt die
Markierung 25 oberhalb der Grenze 31,
so bedeutet das, daß eine oder mehrere Druckdosen undicht sind.
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8 Ansprüche 7 Figuren