DE928596C

DE928596C - Pressure reducer

Info

Publication number: DE928596C
Application number: DEL12378A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl-Phys Eberbeck
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1952-05-20
Filing date: 1952-05-20
Publication date: 1955-06-06

Description

Druckminderer Die Erfindung bezieht sich auf einen neuartig konstruierten Druckminderer für die Belüftungseinrichtung an elektrischen Apparaten.Pressure reducer The invention relates to a novel constructed Pressure reducers for the ventilation system on electrical apparatus.

Es ist bekannt, bei elektrischen Geräten unter Spannung stehende Isolierteile zu belüften, um einen elektrischen Überschlag infolge von Kondenswasserbildung und Feuchtigkeitsniederschlag zu vermeiden. Als Beispiel hierfür sei die Belüftung von Polsäulen elektrischer Hochspannungsschalter genannt, bei denen ein Luftstrom ständig im Innern der keramischen Polsäule aufrechterhalten wird.It is known to have insulating parts under voltage in electrical devices to ventilate to avoid electrical flashover due to condensation and Avoid condensation of moisture. An example of this is the ventilation of Pole pillars called electrical high-voltage switches, in which there is a constant flow of air is maintained inside the ceramic pole pillar.

Die erforderliche Druckluft wird vielfach aus einem ohnehin vorhandenen Druckluftspeicher entnommen. Hierbei ist eine Entspannung erforderlich, beispielsweise von dem Kesseldruck 2o atü auf einen Druck von o bis 0,3 atü. Zu diesem Zweck hat man bisher meist die in der Technik auch sonst vielfach angewandten Reduzierventile benutzt. Diese Reduzierventile sperren den Durchfluß ab, sobald auf der Niederdruckseite ein bestimmter Höchstdruck überschritten wird. Sie besitzen bewegliche Teile und sind störungsanfällig und außerdem in der Herstellung teuer. In anderen Fällen hat man sich einfach damit begnügt, eine kleine Austrittsöffnung in Form einer Kerbe oder winzigen Bohrung zu verwenden. Wegen der großen Gefahr der Verstopfung durch Schmutzteilchen, aber auch wegen der Möglichkeit der Vereisung ist diese Lösung in den meisten Fällen ungenügend.The required compressed air is often taken from an already existing compressed air reservoir. Relaxation is required here, for example from the boiler pressure 2o atm to a pressure of 0 to 0.3 atm. For this purpose the reducing valves, which are also widely used in technology, have mostly been used up to now. These reducing valves shut off the flow as soon as a certain maximum pressure is exceeded on the low-pressure side. They have moving parts and are prone to failure and also expensive to manufacture. In other cases one has simply contented himself with using a small outlet opening in the form of a notch or tiny hole. Because of the great risk of clogging by dirt particles, but also because of the possibility of freezing, this solution is in most cases insufficient.

Man könnte nun daran denken, durch Hintereinanderschaltung einer großen Anzahl von kleinen Düsenquerschnitten eine Entspannungsvorrichtung herzustellen. Dabei könnte die einzelne Düse so groß gehalten werden, daß Schmutzteilchen im allgemeinen hindurchtreten können. Das würde aber bedeuten, wie sich berechnen läßt, daß man bei der obengenannten Entspannung um den Betrag von 2o Atm. etwa zwanzig bis dreißig solcher Düsen benötigt. Aber auch durch diese Anordnung ist die Gefahr der Vereisung nicht beseitigt, da sich an jeder Düse infolge der plötzlichen Einschnürung des Luftstromes auf engem Raum nahezu ädiabatische Entspannungsvorgänge abspielen, die sehr leicht zu einer Vereisung führen können.You could think of it now by cascading a large one Number of small nozzle cross-sections to produce a relaxation device. The individual nozzle could be kept so large that dirt particles in general can pass through. But that would mean, as can be calculated, that one with the above relaxation by the amount of 20 atm. about twenty to thirty such nozzles are required. But even with this arrangement there is a risk of icing not eliminated since at each nozzle as a result of the sudden constriction of the air flow play almost aediabatic relaxation processes in a confined space, which can very easily lead to icing.

Die Erfindung benutzt statt dessen, das an sich bekannte Prinzip der Entspannung in einer langen dünnen Röhre. Hält man den Durchmesser der Röhre für den Durchtritt von Schmutzteilchen genügend groß, d. h. wählt man ihn in der Größenordnung von i mm2, so errechnet sich in dem vorliegenden Fall eine Rohrlänge von 9 m. Gegenstand der Erfindung ist nun eine besonders zweckmäßige Anordnung dieses langen dünnen Kanals.The invention uses instead, the principle known per se Relaxation in a long thin tube. If one takes the diameter of the tube for the passage of dirt particles sufficiently large, d. H. one chooses it in the order of magnitude of i mm2, a pipe length of 9 m is calculated in the present case the invention is now a particularly useful arrangement of this long thin Canal.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckminderer zur Belüftung elektrischer Isolationen, dessen enge Kanäle erfindungsgemäß durch das Zusammenfügen von wahlweise mit Rillen versehenen Gehäuseteilen und Deckelteilen gebildet werden. Diese Anordnung besitzt den Vorteil der leichten Reinigungsmöglichkeit und läßt sich ferner in einer sehr kompakten Ausführung herstellen.The invention relates to a pressure reducer for electrical ventilation Insulations, the narrow channels of which according to the invention by joining together optionally grooved housing parts and cover parts are formed. This arrangement has the advantage of being easy to clean and can also be used in a produce a very compact design.

Die Erfindung sieht also die Verwendung von solchen Gehäuse- bzw. Deckelteilen vor, in denen ein oder mehrere in einer Ebene liegende Spiralsysteme od. dgl. angeformt sind. Verwendet man gemäß der Erfindung gut wärmeleitendes Material in möglichst großem Umfang, so -erreicht man, wie durch Versuche festgestellt würde, eine praktisch isofherme Entspannung innerhalb des Druckminderers. Sorgt man erfindungsgemäß weiterhin dafür, daß sich das Gehäuse des Druckminderers etwa auf der gleichen Temperatur befindet wie der in dem Druckkessel befindliche Luftvorrat, dann ist eine Vereisung völlig unmöglich gemacht. Man. kann also bei dieser Ausführung auf eine Beheizung des Druckminderers, wie sie bisher üblich war, verzichten.The invention therefore provides for the use of such housing or Cover parts in which one or more spiral systems lying in one plane or the like. Are molded. If, according to the invention, a material that conducts heat well is used to the greatest possible extent, one achieves, as would be determined by experiments, practically isothermal relaxation within the pressure reducer. One cares according to the invention also ensure that the housing of the pressure reducer is at approximately the same temperature is like the air supply in the pressure vessel, then there is icing made completely impossible. Man. can therefore use heating in this version of the pressure reducer, as has been customary up to now.

Besonders bei der Heranziehung von Preß- oder Gießverfahren lassen sich vorteilhaft Einzelteile des Druckminderers auch aus elastischen Werkstoffen, z. B. Kunststoffen, herstellen, und die Kunststoffe können dann so gewählt werden, daß Dichtungen in Fortfall kommen können. Metallische Einlagen längs der Spirale können dann den isothermen Ablauf der Entspannung sicherstellen.Especially when using pressing or casting processes individual parts of the pressure reducer are also advantageously made of elastic materials, z. B. plastics, produce, and the plastics can then be chosen so that seals can be omitted. Metallic inlays along the spiral can then ensure the isothermal process of relaxation.

Weitere Einzelheiten der Erfindung seien an Hand der Fig. i bis q. näher erläutert.Further details of the invention are provided with reference to FIGS. I to q. explained in more detail.

Fig. i zeigt schematisch die bevorzugte Hintereinanderschaltung zweier enger Kanäle in Form ebener Spiralen. Die bei A in die erste Spirale i eintretende Luft erreicht über den Verbindungskanal 2 die zweite Spirale 3 und tritt aus dieser bei B wieder aus. An den Verbindungskanal 2 ist der Druckanzeiger q. angeschlossen: Für das oben bereits erwähnte Beispiel der Reduzierung von etwa 2o auf etwa 0,3 atü ergab sich eine Gesamtlänge des Drosselkanals von 9 m. Es ist daher zweckmäßig, die beiden Spiralen i und 3 jeweils mit einer Länge von q.1/2 m auszulegen.. In diesem Fall ergibt sich rechnerisch und experimentell ein Druck von i¢ atü im Verbindungskanal 2. Ist in der Spirale i infolge Verstopfung eine Querschnittsverminderung eingetreten, so sinkt der Druck bei 2 und q. ganz erheblich ab, im extremen Fall bis o atü. Umgekehrt kann eine Verstopfung der Spirale 3 dazu führen, daß in dem Kanal 2 schließlich der Kesseldruck von 2o atü erreicht wird. Auf obige Weise ist es gelungen, unter Verwendung eines üblichen robusten Manometers eine empfindliche Anzeige für solche Störungen in der Arbeitsweise des Druckminderers zu schaffen.Fig. I shows schematically the preferred series connection of two narrow channels in the form of flat spirals. The air entering the first spiral i at A reaches the second spiral 3 via the connecting channel 2 and exits it again at B. The pressure indicator q is on the connecting channel 2. connected: For the example already mentioned of the reduction from about 2o to about 0.3 atm, the total length of the throttle duct was 9 m. It is therefore advisable to use the two spirals i and 3 each with a length of q.1 / 2 m .. In this case, mathematically and experimentally, a pressure of i ¢ atü in connecting channel 2 results. If there is a reduction in cross section in spiral i as a result of clogging, then the pressure drops at 2 and q. quite considerably, in the extreme case up to o atü. Conversely, a blockage of the spiral 3 can lead to the fact that the boiler pressure of 20 atmospheres is finally reached in the channel 2. In the above way, it has been possible to create a sensitive display for such disturbances in the operation of the pressure reducer using a customary robust manometer.

Eine Ausführungsmöglichkeit für einen gemäß der Erfindung hergestellten Druckminderer zeigt ausschnittsweise die Fig. 2. Eine Gehäuseplatte 5 ist zwischen zwei Deckelplatten 6 und 7 in der dargestellten Weise eingeschlossen. Die Gehäuseplatte 5 besteht aus einer kreisförmigen Scheibe, in die beiderseits Rillen 8 und 9 eingeschnitten sind. Der Querschnitt dieser spiralförmig eingeformten Rillen beträgt etwa i mm2. Bei io ist druckdicht die Zufuhrleitung an den Deckel? angeschlossen, so daß Druckluft durch die Bohrung i i des Deckels 7 in den äußersten Gang r2 der Spirale 9 eintreten kann. Von hier aus gelangt das Gas unter ständigem Druckabfall bis zur nicht dargestellten innersten Windung. Zur Abdichtung zwischen benachbarten Gängen des Spiralsy stems ist eine Dichtungsplatte 1q. jeweils zwischen Gehäuseplatte und Deckelplatte eingelegt. Die Deckelteile und das Gehäuseteil werden durch mehrere Schraubbolzen 13 zusammengehalten, die auf dem Umfang der Scheiben 6 und 7 verteilt sind. Es ist besonders darauf zu achten, daß überall ein genügender Anpreßdruck zwischen den Platten herrscht. Man wird also nötigenfalls auch zentral eine Druckkraft ausüben.One possible embodiment for a manufactured according to the invention The pressure reducer is shown in detail in FIG. 2. A housing plate 5 is between two cover plates 6 and 7 included in the manner shown. The case plate 5 consists of a circular disc into which grooves 8 and 9 are cut on both sides are. The cross-section of these spirally formed grooves is approximately i mm2. With io, is the supply line to the lid pressure-tight? connected so that compressed air enter the outermost gear r2 of the spiral 9 through the bore i i of the cover 7 can. From here the gas arrives with a constant drop in pressure as far as the not shown innermost turn. For sealing between adjacent aisles of the Spiralsy stems is a sealing plate 1q. each inserted between the housing plate and the cover plate. The cover parts and the housing part are held together by several screw bolts 13, which are distributed on the circumference of the disks 6 and 7. It is especially towards it make sure that there is sufficient pressure everywhere between the plates. Man will therefore also exert a pressure force centrally if necessary.

Von der innersten Windung der Spirale 9 ist ein Verbindungskanal zu der innersten Windung der Spirale 8 geschaffen. Zur Ablesung des in dem ebenfalls nicht dargestellten Verbindungskanal herrschenden Druckes kann in bekannter Weise ein Manometer eingesetzt werden.A connecting channel is closed from the innermost turn of the spiral 9 the innermost turn of the spiral 8 created. To read the in the also Connection channel, not shown, prevailing pressure can be used in a known manner a pressure gauge can be used.

Von der innersten Windung der Spirale 8 gelangt die Luft nun unter weiterer Entspannung in die äußerste Windung 15 und von da aus in die Austrittsleitung 22, die in gleicher Weise in dem Deckel 6 angeordnet ist, wie es von der Anordnung der Leitung io oben gesagt worden ist.The air now gets under from the innermost turn of the spiral 8 further relaxation in the outermost turn 15 and from there into the outlet line 22, which is arranged in the same way in the cover 6 as it is from the arrangement the line io has been said above.

Der Querschnitt der Rillen 8 und 9 muß nicht rechteckig sein, man kann ihn auch halbrund oder anders wählen. In dem vorliegenden Beispiel kann die mit den Rillen versehene Gehäuseplatte 5 zweckmäßig aus dem gut wärmeleitenden und gut bearbeitbaren Messing hergestellt werden, während die Deckel 6 und 7 aus Eisen bestehen können.The cross-section of the grooves 8 and 9 need not be rectangular, one can also choose semicircular or different. In the present example, the with the grooves provided housing plate 5 expediently from the highly thermally conductive and well machinable brass can be made, while the covers 6 and 7 are made of iron can exist.

In hier nicht dargestellter Weise kann der Druckminderer nun unmittelbar mit dem Drückluftbehälter wärmeleitend verbunden sein, so daß er in seiner Gesamtheit sich im wesentlichen auf der gleichen Temperatur befindet wie die im Behälter enthaltene Luft.. Ist der Druckminderer in Betrieb;-so wird ihm -infolge der Abkühlung der sich entspannenden Luft Wärme entzogen. Da jedoch alle Teile aus gut wärmeleitendem -Material bestehen, sind nennenswerte Temperaturunterschiede innerhalb des Druckminderers nicht möglich, und da derselbe wärmeschlüssig mit dem Kessel verbunden ist, kann er sich auch nicht wesentlich unter die Temperatur des letzteren abkühlen. Die bei 22 austretenden Gase besitzen bei dem oben zahlenmäßig angeführten Beispiel deshalb im stationären Betriebszustand eine Temperatur, die etwa 2° unter der Kesseltemperatur liegt.In a manner not shown here, the pressure reducer can now directly be connected to the compressed air container in a thermally conductive manner, so that it is in its entirety is at essentially the same temperature as that contained in the container Air .. If the pressure reducer is in operation; -this will -due to the cooling down of the heat withdrawn from relaxing air. However, since all parts are made of good thermal conductivity -Material exist, there are significant temperature differences within the pressure reducer not possible, and there the same thermally connected to the boiler it cannot cool itself significantly below the temperature of the latter either. The gases escaping at 22 have in the above numerical example therefore, in steady-state operation, a temperature that is around 2 ° below the boiler temperature lies.

Wie wichtig es ist, möglichst isotherm zu entspannen, ergibt sich aus folgenden, einschlägigen Tabellen zu entnehmenden Zahlen: Auf 2o atü komprimierte, feuchtigkeitsgesättigte Luft besitzt bei 2o° einen Wassergehalt von 0,76 - io-3 kg Wasser pro Kilogramm Luft. Entspannt man i kg Luft auf i Atm., so ist es in der Lage, 1,52 - io-2kg Wasser aufzunehmen. Bei der isothermen Entspannung anfangs gesättigter Luft wird die relative Feuchtigkeit also geringer. Entspannt man jedoch die vorgenannte Luftmenge auf Atmosphärendruck unter gleichzeitiger Abkühlung auf -:2o', ebenfalls unter Beibehaltung des absoluten Feuchtigkeitsgehaltes, so tritt eine Kondensation ein, da Luft bei Atmosphärendruck und -2o° schon mit o,65 - io-3 kg Wasser pro Kilogramm Luft gesättigt ist. Das örtliche Auftreten von so tiefen Temperaturen innerhalb des Entspannungsprozesses muß also unbedingt vermieden werden. Der neue Druckminderer ist also deshalb ganz besonders zweckmäßig konstruiert, weil bei ihm keine solche Abkühlung möglich ist.How important it is to relax as isothermally as possible can be seen from the following relevant tables: Moisture-saturated air compressed to 20 atmospheres has a water content of 0.76 - 10-3 kg of water per kilogram of air at 2o °. If you relax 1 kg of air to 1 atm., Then it is able to absorb 1.52 - 10-2 kg of water. With the isothermal expansion of initially saturated air, the relative humidity becomes lower. However, if the aforementioned amount of air is released to atmospheric pressure with simultaneous cooling to -: 2o ', also while maintaining the absolute moisture content, then condensation occurs, since air at atmospheric pressure and -2o ° already with 0.65 - io-3 kg of water per Kilograms of air is saturated. The local occurrence of such low temperatures within the relaxation process must therefore be avoided at all costs. The new pressure reducer is therefore particularly well designed because it does not allow such cooling.

Andere Ausführungsformen des Druckminderers, die ebenfalls eine kompakte Ausbildung und leichte Reinigung desselben ermöglichen, sind in den Fig. 3 und 4 schematisch angedeutet. In Fig. 3 bedeuten 23 und 24. die Deckelteile, welche in diesem Fall selbst die Rillen der Spiralsysteme 25 und 26 aufweisen. Die bei C eintretende Luft gelangt nach Durchtritt -durch die Spirale 25 über den Verbindungskanal 27, 28 in die Spirale 26 und tritt bei D entspannt wieder aus. Zur Abdichtung ist zwischen den beiden Deckeln eine Dichtungsplatte 29 vorgesehen. Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung muß die Dichtungsplatte 29 in gewissem Umfang mechanische Biegungskräfte aufnehmen, da in den gegenüberstehenden Kanälen der beiden Spiralen verschiedene Drucke herrschen, wie sich auch aus der Beschriftung dieser Figur ergibt. Die Anordnung in Fig. 3 ist daher so gewählt, daß der höchste Druckunterschied zwischen gegenüberstehenden Spiralgängen etwa 14 Atm. beträgt. Ordnet man nach Fig. q. die Spiralen gegenseitig versetzt an (Fig. 4a), so genügt als Zwischenlage zwischen den Deckelplatten eine dünne Dichtungsscheibe 3o, wie sich aus Fig. q.b, der ausschnittsweisen Darstellung eines Schnittes durch diese Ausführung des Druckminderers, entnehmen läßt.Other embodiments of the pressure reducer that are also compact Training and easy cleaning of the same are shown in FIGS. 3 and 4 indicated schematically. In Fig. 3, 23 and 24 denote the cover parts, which in in this case even have the grooves of the spiral systems 25 and 26. The one entering at C. After passing through the spiral 25, air arrives via the connecting channel 27, 28 into the spiral 26 and exits again relaxed at D. For sealing is between A sealing plate 29 is provided for the two covers. In the case of the one shown in FIG Arrangement, the sealing plate 29 must to a certain extent mechanical bending forces record, as different in the opposite channels of the two spirals Pressures prevail, as can also be seen from the lettering on this figure. The order in Fig. 3 is therefore chosen so that the highest pressure difference between opposite Spirals about 14 atm. amounts to. Sorting according to Fig. Q. the spirals are mutual offset at (Fig. 4a), then one is sufficient as an intermediate layer between the cover plates thin sealing washer 3o, as can be seen from Fig. q.b, the detail representation a section through this version of the pressure reducer.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können durch andere Ausführungen im Rahmen der Erfindung ergänzt werden. Beispielsweise können mehrere spiralförmige oder anders gewundene Gänge hintereinander- oder nebeneinandergeschaltet sein. Man kann die benötigten Rillen auch in anderer Weise herstellen, als es in den Figuren beschrieben ist. Beispielsweise kann man sich gewellter Bleche oder Kunststoffen bedienen. Oder man kann die Kanäle dadurch erzeugen, daß man sowohl den Deckel als auch das Gehäuseteil mit Rillen versieht.The exemplary embodiments described can be implemented in other ways be supplemented within the scope of the invention. For example, several spiral or otherwise winding gears can be connected one behind the other or next to one another. Man can also produce the required grooves in a different way than shown in the figures is described. For example, you can get corrugated sheet metal or plastics serve. Or you can create the channels by having both the cover and also provides the housing part with grooves.

Claims

PATENT CLAIMS: - i. Pressure reducer for the ventilation device of insulating parts of electrical devices, in particular electrical high-voltage switches, characterized by one or more narrow channels formed by joining together housing parts and cover parts optionally provided with grooves.

2. Pressure reducer according to claim i, characterized by the use of two by means of a connecting channel series-connected, molded into both sides of a common housing plate and spiral systems sealed with a cover each, with openings for the Supply and discharge are provided.

3. Pressure reducer according to claim i, characterized by two cover parts provided with spiral grooves connected in series and an intermediate layer made of an elastic material.

Pressure reducer according to claim 2 and 3, characterized by one on the connecting channel between the two Pressure gauges or pressure indicators connected to spiral systems.

5. Pressure reducer according to claim i to q., characterized by the use of highly thermally conductive Building material at least for the housing part on the one hand or for the cover parts on the other hand.

6. Pressure reducer according to claim i to 5, characterized in that one of the two each component delimiting the channels is made of elastic material.

7. Pressure reducer according to claim 6, characterized by a highly thermally conductive insert, for. B. a Loosely inserted copper tape in the partially poorly thermally conductive materials limited channels. B. Pressure reducer according to claim i to 7, characterized in that that its individual parts, which conduct heat well, are at the same temperature as a result of thermal interconnection of the compressed air tank.