DE687354C

DE687354C - Protective device for electrical equipment that responds to oil flow

Info

Publication number: DE687354C
Application number: DE1936S0125546
Authority: DE
Inventors: Otto Kaufmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1936-12-31
Filing date: 1936-12-31
Publication date: 1940-01-29

Description

Auf ölströmung ansprechende Schutzvorrichtung für elektrische Apparate Um in elektrischen Apparaten, z. B. in Transformatoren, Schaltern, Kondensatoren oder Kabelanlagen, die Ölströmung zu überwachen und unzulässige Änderungen in der Ölströmung, die meist auf Störungen im Apparat zurückzuführen sind, zur Anzeige zu bringen, bedient man sich der bekannten, mit Signaleinrichtungen verbundenen Staubleche oder Stauklappen. Ein derartiges bewegliches Staublech wird beispielsweise in die Verbindungsleitung zwischen dem Ölkessel eines Transformators und einem Ölausdehnungsgefäß eingesetzt. Wenn infolge von Störungen der Überdruck im Apparatekessel wächst und die Strömungsgeschwindigkeit des Öles nach dem Ausdehnungsgefäß zunimmt, wird die Stauklappe betätigt. Ein derartiges, mit Signaleinrichtungen verbundenes Ansprechorgan beeinflußt jedoch häufig die Strömungsverhältnisse des Öles. Besonders nachteilig ist dabei eine gewisse Drosselwirkung, die ein derartiges Staublech auf den freien Ölstrom ausübt und die unter Umständen bei besonders heftigen und rasch ansteigenden Druckstößen unzulässige Drucksteigerungen im Öl und im Kessel hervorrufen können.Protective device for electrical apparatus that responds to oil flow To be used in electrical apparatus, e.g. B. in transformers, switches, capacitors or cable systems to monitor the flow of oil and make impermissible changes in the Oil flow, which can usually be traced back to malfunctions in the apparatus, for display to bring, one uses the known, connected with signaling devices Baffles or flaps. Such a movable baffle is for example in the connection line between the oil tank of a transformer and an oil conservator used. If, as a result of malfunctions, the overpressure in the apparatus tank increases and the flow rate of the oil after the expansion tank increases, the Stowage flap actuated. Such a response member connected to signaling devices However, it often influences the flow conditions of the oil. Particularly disadvantageous is a certain throttling effect that such a baffle on the free Oil flow exerts and which may be particularly violent and rapidly increasing Pressure surges can cause impermissible pressure increases in the oil and in the boiler.

Um nun ein Ansprechorgan zu erhalten, das die Ölströmung praktisch nicht beeinflußt oder behindert, dient gemäß der Erfindung als Ansprechorgan ein beweglich angeordneter und derartig stromlinienförmig ausgebildeter Körper, daß an ihm in der Ölströmung Auftriebskräfte wirksam werden. Die zur Ölströmung im wesentlichen parallel liegenden Seitenflächen des Ansprechorganes sind derart konvex bzw. konkav ausgebildet, daß die von der Ölströmung erzeugten, auf beide Seitenflächen wirkenden Kräfte einen Auftrieb ergeben. Am besten eignet sich hierzu ein gekrümmtes Blech oder ein Körper, der ein sogenanntes Göttinger Profil hat.In order to get a response organ that practically controls the flow of oil not influenced or hindered, serves according to the invention as a response organ movably arranged and streamlined body in such a way that Buoyancy forces become effective on it in the oil flow. The essential for the oil flow Side surfaces of the response member lying parallel are thus convex or concave designed that the generated by the oil flow, acting on both side surfaces Forces result in a lift. A curved sheet is best suited for this or a body that has a so-called Göttingen profile.

Die Figuren enthalten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ansprechorgans. In den Ölstrom, z. B. in die Verbindungsleitung i zwischen einem Transformatorkessel und einem Ausdehnungsgefäß, ist der er- Endungsgemäße Profilkörper 2 als Ansprechorgan auf die Ölströmung eingesetzt, wie Fig. i zeigt. Seine eine Seitenfläche 3 ist konkav und die zweite Seitenfläche.4 konvex ausgebildet. Der Ölstrom, dessen Richtung durch den Pfeil 5 angedeutet ist, wird an der. Seitenflächen 3 und 4 so geführt, daß er vön# diesen Flächen nicht abreißen kann. Nach den bekannten Strömungsgesetzen steht das Ansprechorgan 2 bzw. das Profil unter einer Auftriebskraft. Da der Drehpunkt 6 des Körpers 2 vor dem Druckmittelpunkt 7 liegt, muß dieser eine Drehung in Richtung des Pfeiles 8 ausführen. Diese Bewegung kann zum Betätigen von Signal- oder Steuereinrichtungen bziv. -stromkreisen ausgenutzt werden. Zur besseren Führung des Flüssigkeitsstrornes längs der Seitenflächen 3 und 4. empfiehlt es sich, an dem Körper 2 die bekannte Handley-Page-Fläche 9 anzuordnen. Auch bei größeren Ausschlagwinkeln beim Ansprechen des Körpers 2 kann der Ölstrom vom Körper :2 infolgedessen nicht abreißen.The figures contain exemplary embodiments of the response member according to the invention. In the oil stream, e.g. B. in the connection line i between a transformer tank and an expansion tank, the End-to-end profile bodies 2 used as a response member to the oil flow, as shown in FIG. Its one Side face 3 is concave and the second side face.4 is convex. Of the Oil flow, the direction of which is indicated by arrow 5, is at the. Side faces 3 and 4 out in such a way that it cannot tear off these surfaces. According to the known Due to the laws of flow, the response element 2 or the profile is subject to a buoyancy force. Since the fulcrum 6 of the body 2 is in front of the pressure center 7, this must be a Turn in the direction of arrow 8. This movement can be used to operate Signal or control devices bziv. circuits are used. For better Guiding the liquid flow along the side surfaces 3 and 4, it is recommended to to arrange the known Handley-Page surface 9 on the body 2. Even with larger ones Deflection angles when responding to the body 2 can result in the oil flow from the body: 2 don't tear off.

Die Krümmung der genannten Seitenflächen und die Lage des Drehpunktes 6 können so gewählt werden, daß die auf den Körper 2 wirkenden Auftriebsdrehmomente auf dem Wege aus der Ruhelage in die Ansprechlage zunehmen. Wenn daher der Körper anspricht, d. h. sich zu bewegen beginnt, wird er unter der Wirkung einer zunehmenden Kraft in seine Ansprechlage gedrängt, ohne daß der Körper infolge geringer Strömungsschwankungen pendelt. Die richtige Wahl des Anstellwinkels a, ist für die Erzielung der günstigsten Wirkung in dieser Hinsicht ebenfalls maßgebend. Dabei wird unter Anstellwinkel der Winkel verstanden, den die Profiltangente T mit der Ölströmungsrichtung 5 einschließt. Die richtige Lage des Anstellwinkels wird, abgesehen von der Drehpunktslage 6 bzw. den äußeren Abmessungen des Profils 2; auch durch die Ruhelage des Körpers bestimmt. Diese ist durch Anschläge io gegeben, in die der Körper :2 durch sein Eigengewicht oder durch die Kraft der Feder i i gedrängt wird.The curvature of the mentioned side surfaces and the position of the pivot point 6 can be chosen so that the lift torques acting on the body 2 increase on the way from the rest position to the response position. If, therefore, the body responds, d. H. begins to move, he is under the action of increasing Force pushed into its response position without the body as a result of small flow fluctuations commutes. The correct choice of the angle of attack a is to achieve the most favorable Effect in this respect also decisive. It is under the angle of attack Understand the angle that the profile tangent T includes with the direction of oil flow 5. The correct position of the angle of attack is, apart from the pivot point position 6 resp. the external dimensions of the profile 2; also determined by the resting position of the body. This is given by stops io in which the body: 2 by its own weight or is urged by the force of the spring i i.

Natürlich müssen die Feder und Anschläge stromlinienförmig umkleidet sein, wobei diese Verkleidung gleichzeitig elektrische Signalleitungen enthalten kann. Um im Ölstrom möglichst wenig die Strömung beeinflussende Teile zu erhalten, empfiehlt es sich, den Körper 2, dessen Draufsicht in Fig. 2 ersichtlich ist; auf einer drehbaren Achse 12 zu befestigen, die in einer Wandnische gelagert ist.Of course, the spring and stops need to be streamlined be, this cladding also contain electrical signal lines can. In order to preserve as few parts as possible in the oil flow that influence the flow, it is advisable to use the body 2, the plan view of which can be seen in FIG. 2; on to attach a rotatable axis 12, which is mounted in a wall niche.

Wie Fig. 3 erkennen läßt, ist an der Achse außerdem eine: Fahne 13 befestigt, die einen Schlitz oder eine Kulisse 14 hat. In diese greift der als Stift ausgebildete Anschlag 15 ein, der die Ruhelage und die Ansprechlage , des Körpers 2 bestimmt. Außerdem ist auf der Achse 12 der Träger einer Quecksilber-I schaltröhre 16 oder die Schaltröhre 16 selbst i mittels der Schelle 17 befestigt. Natürlich können diese Anschläge und Schaltröhren -'Ich außerhalb des das Ansprechorgan 2 ent-'@@fia@tenden Rohres i oder Gehäuses untergebracht sein, wenn- die Achse 12 öldicht durch die Rohrwand hindurchgeführt ist.As can be seen in FIG. 3, a flag 13 is also attached to the axis, which has a slot or a gate 14. The stop 15, which is designed as a pin and determines the rest position and the response position of the body 2, engages in this. In addition, the carrier of a mercury interrupter 16 or the interrupter 16 itself is attached to the axis 12 by means of the clamp 17. Of course, these stops and switching tubes -'I can be housed outside of the response element 2 ent- '@@ fia @ tending tube i or housing if the axis 12 is passed through the tube wall in an oil-tight manner.

Wenn der Körper 2 hohl ist, kann er die Schaltorgane in seinem Inneren aufnehmen oder selbst als Ouecksilberschaltröhre ausgebildet sein.If the body 2 is hollow, it can switch organs inside it take up or even be designed as a silver switching tube.

Kontakte und Gegenkontakte können auch von zwei gegeneinander beweglichen Ansprechorganen bei der in Fig.4 dargestellten Anordnung getragen werden.Contacts and mating contacts can also be mutually movable by two Response organs are worn in the arrangement shown in Figure 4.

Fig.4 enthält auch gleichzeitig ein Ausführungsbeispiel für die Unterbringung der Ansprechorgane in einen senkrecht verlaufenden Ölstrom. Die beiden Ansprechorgane -20 und 21 sind in eine Rohrleitung oder in das erweiterte Stück einer Rohrleitung 22 eingesetzt. Sie tragen die Vorkontakte 23 und die Hauptkontakte 24 und haben die Drehachsen . 25 und 26. Bei geringer Strömung schließen sich nur die Vorkontakte 23, während bei starker Strömung auch die Hauptkontakte 24 betätigt werden, so daß je nach der Schwere des die Ölströmung verursachenden Fehlers entweder nur Signaleinrichtungen betätigt werden oder beim Schalten der Hauptkontakte 24 der Ausschalter des schadhaften Apparates ausgelöst wird. Die Betätigung der beiden Schalter 23 und 24 erfordert eine Strömungsrichtung des Öles, die durch den Pfeil 27 bezeichnet ist. Wenn das Öl in umgekehrter Richtung strömt, werden die beiden Ansprechorgane 20 und ?i auseinanderge- i führt. Um auch diese Bewegung anzuzeigen, können die Ansprechorgane weitere Signaleinrichtungen betätigen.Fig. 4 also contains an embodiment for the accommodation at the same time the response organs in a vertical oil flow. The two contact bodies -20 and 21 are in a pipe or in the extended section of a pipe 22 used. They carry the preliminary contacts 23 and the main contacts 24 and have the axes of rotation. 25 and 26. When the current is low, only the pre-contacts close 23, while the main contacts 24 are actuated in strong currents, so that depending on the severity of the fault causing the oil flow either only signaling devices be operated or when switching the main contacts 24 of the off switch of the defective Device is triggered. The operation of the two switches 23 and 24 requires a direction of flow of the oil, which is indicated by the arrow 27. If that Oil flows in the opposite direction, the two response organs 20 and? I are separated i leads. In order to also indicate this movement, the response organs can use additional signaling devices actuate.

Wenn es darauf ankommt, daß der Anstellwinkel der Ansprechorgane auf dem ganzen Arbeitswege praktisch konstant bleibt, wird das Ansprechorgan vorteilhaft durch ein Gelenkpolygon, z. B. durch eine Parallelogrammführung, geführt, die in Fig. 5 enthalten ist. Das Ansprechorgan 30 ist unverdrehbar an dem Gelenkpolygon 3 i befestigt. Durch die Feder 32 wird es in die Ruhelage gedrängt. Die Höhe H des Ansprechorgans 30 im Flüssigkeitsstrom ist abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit. Wenn man die Bewegung des Ansprechorgans 30 oder die eines Gelenkpunktes 33 des Gelenkpolygons auf eine Meßvorrichtung, z. B. auf einen bekannten Ringrohrgeber 34, überträgt, kann man auch die Strömungsgeschwindigkeit des Öles messen. Der Ringrohrgeber besteht hierbei bekanntlich aus einem je nach seinem Verdrehungswinkel mit verschiedener Länge in eine Quecksilberfüllung oder in einen Elektrolyten eintauchenden Widerstand, der in einem elektrischen Meßkreis liegt.When it comes down to the fact that the angle of attack of the response organs remains practically constant over the entire work path, the response element is advantageously provided by a hinge polygon, e.g. B. by a parallelogram guide, which is included in FIG. The response member 30 is non-rotatably attached to the joint polygon 3 i. It is forced into the rest position by the spring 32. The height H of the response element 30 in the liquid flow is dependent on the flow velocity. If the movement of the response member 30 or that of a hinge point 33 of the hinge polygon is applied to a measuring device, e.g. B. on a known ring tube transducer 34, transfers, you can also measure the flow rate of the oil. As is known, the ring tube transducer consists of a resistor which, depending on its angle of rotation, has a different length and is immersed in a mercury filling or in an electrolyte and which is located in an electrical measuring circuit.

Insbesondere wenn sich das Ansprechorgan auf hohem Betriebspotential befindet, wenn es also in einem auf Betriebspotential befindlichen Regelschalterkessel von Stufentransformatoren untergebracht ist, empfiehlt es sich, die Ansprech- oder die Ruhelage des Ansprechorganes mit einer lichtelektrischen Signaleinrichtung zu überwachen. Die das Ansprechorgan enthaltende Rohrleitung oder das Gehäuse der Schutzvorrichtung muß zu diesem Zweck für die Strahlung durchlässig sein. Die Strahlung, die ganz oder zum Teil durch das Ansprechorgan abgeblendet wird, kann dabei auf eine lichtelektrische Zelle fallen, durch deren Widerstandsänderung die Signal- oder Steuerstromkreise betätigt werden. Auch bei Auslösung eines Fallgewichtes durch die ansprechende Schutzvorrichtung kann der Übertritt von der Hochspannung in den mit Niederspannung gespeisten Signalstromkreis vermieden werden. Hierbei löst das Ansprechorgan die Verriegelung eines Fallgewichtes oder läßt plötzlich einen Kraftspeicher (Druckluft oder Federkraft) auf einen Körper einwirken, der nach seiner Freigabe in eine Kontaktvorrichtung fällt oder in diese hineingeworfen wird. Die Schaltung des Signalstromkreises erfolgt dann durch das Leitvermögen oder die kinetische Energie des Fallgewichtes.Especially when the response organ is at high operating potential if it is in a control switch boiler at operating potential is accommodated by step transformers, it is advisable to use the response or the rest position of the response organ with a photoelectric signal device monitor. The pipeline containing the response device or the housing of the protective device must be transparent to the radiation for this purpose. The radiation that quite or is partially masked by the response organ, can be based on a photoelectric Cell fall, the change in resistance of the signal or control circuits be operated. Even if a falling weight is triggered by the appealing protective device the transfer from the high voltage to the signal circuit fed with the low voltage can occur be avoided. Here, the response organ releases the locking of a drop weight or suddenly leaves an energy store (compressed air or spring force) on a body act which, after its release, falls into a contact device or into this is thrown into it. The signal circuit is then switched by the Conductivity or the kinetic energy of the falling weight.

Das Ansprechorgan kann entweder schwerer oder leichter als die zu überwachende Flüssigkeit sein. Es besteht beispielsweise aus einem aus Blech, Glas oder Porzellan hergestellten Hohlkörper. Auch Preßstoff, z. B. Kunstharz, kunstharzgetränkte Faserstoffe, Preßpapier, gepreßtes Holz mit oder ohne Metalleinlagen, oder Metalle, Leichtmetalle, Spritzguß usw. sind hierfür geeignet.The response organ can either be heavier or lighter than that too be monitoring fluid. It consists, for example, of a sheet metal, glass or porcelain-made hollow bodies. Also press material, z. B. synthetic resin, synthetic resin impregnated Fibers, press paper, pressed wood with or without metal inserts, or metals, Light metals, injection molding, etc. are suitable for this.

Da das Ansprechorgan der Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung nur durch eine Differenzkraft in Bewegung gesetzt wird und da diese Differenzkraft von der Viscosität der zu überwachenden Flüssigkeit weitgehend unabhängig ist, ist auch die Ansprecbgrenze der Vorrichtung viscositätsunabhängig. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung beruht darauf, daß das Ansprechorgan in jeder beliebigen Lage oder Olströmungsrichtung sowohl im horizontalen als auch im vertikalen Ölstrom verwendet werden kann. Natürlich kann die Schutzvorrichtung auch in beliebigen anderen Flüssigkeiten, Gasen oder Luft arbeiten und die Strömungsverhältnisse überwachen, entsprechend den verschiedenen in den genann-,en elektrischen Apparaten zur Verwendung kcmmenden Isolier- upd Kühlfliissigkeiten, z. B. feuersicheren Isolierölen, wie chloriertes Diphenyl, Trichlorbenzol usw., oder auch Luft oder Gase, wie sie z. B. in luftgekühlten Transformatoren verwendet werden.Since the response organ of the protection device according to the invention only is set in motion by a differential force and since this differential force of the viscosity of the liquid to be monitored is largely independent, is also the response limit of the device is independent of the viscosity. Another benefit of the Device is based on the fact that the response member in any position or direction of oil flow can be used in both horizontal and vertical oil flow. Naturally the protective device can also be used in any other liquids, gases or Air work and monitor the flow conditions, according to the various in the mentioned electrical apparatus for the use of combing insulating and cooling liquids, z. B. fire-safe insulating oils, such as chlorinated diphenyl, trichlorobenzene, etc., or air or gases, such as those used, for. B. used in air-cooled transformers will.

Der von der Strömung gesteuerte bewegliche Körper kann auch aus einem einzigen gekrümmten Blech bestehen.The moving body controlled by the flow can also consist of a consist of a single curved sheet metal.

Claims

PATENT FRUITS: i. Protective device responsive to oil flow for electrical apparatus, e.g. B. transformers, capacitors or switches, thereby characterized in that a movably arranged and streamlined in such a way as a response member trained body is used that on him in the oil flow buoyant forces effective will.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that of the to Oil flow substantially parallel side surfaces of the response member the one is so convex and the other is so concave that the Oil flow generated, forces acting on both side surfaces result in a lift.

3. Apparatus according to claim i, characterized in that the response member is a Göttingen profile has. d :.

Device according to claims i to 3, characterized in that that the end positions of the response member are determined by stops and the response member pushed into the rest position by spring forces or weights or by its own weight will.

5. Apparatus according to claim i to q., Characterized in that the response .organ is guided for example by a joint lever polygon that its angle of attack remains practically constant when moving in the oil flow.

6. Apparatus according to claim i to 5, characterized in that the response organ is in the response or in the rest position in the beam path of a photoelectric control or signaling device is located.