EP0481239B1 - Ölfilter, insbesondere für Stufenschalter von Stufentransformatoren - Google Patents

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EP0481239B1
EP0481239B1 EP91116009A EP91116009A EP0481239B1 EP 0481239 B1 EP0481239 B1 EP 0481239B1 EP 91116009 A EP91116009 A EP 91116009A EP 91116009 A EP91116009 A EP 91116009A EP 0481239 B1 EP0481239 B1 EP 0481239B1
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oil
filter
filter chamber
moisture
chamber
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Karl Dipl.-Ing. Stenzel (Fh)
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H2009/0055—Oil filters for tap change devices

Definitions

  • Oil filters in particular for tap changers of tap transformers
  • the invention relates to an oil filter according to the preamble of claim 1.
  • Such oil filters are known: DE-OS 22 57 615.
  • transformer oil serving as a cooling and insulating liquid is subject to both contamination and undesirable water absorption during operation of the transformer.
  • the combustion and combustion residues are usually removed from the diverter switch oil by filters. It is both known, for example from DE 25 12 145, to provide a filter device consisting of deposition surfaces in the diverter switch vessel itself, and, as disclosed for example in DE 29 48 111, to provide a separate oil filter system consisting of filter and circulating pump, which continuously switches the diverter switch oil or circulated periodically, thereby retaining the combustion and combustion residues.
  • An oil filter is known from DE 22 57 615, in which the water components are filtered out of the oil of a transformer by moisture-absorbing or hygroscopic materials between an oil circulation pump and a conventional oil filter.
  • the filter consists of a mixture of absorption granules to absorb the water components and filter granules.
  • the contaminants to be filtered out due to the aging of the transformer oil form an oil sludge that encloses and glues the surface of the individual granules and thus prevents the desired moisture absorption after a short time.
  • the filter In order to achieve at least a reasonably satisfactory mode of operation over a longer period of time in the known filter, the filter would have to have a large longitudinal expansion in the direction of flow of the oil, so that the oil to be filtered is guided past as much granulate as possible; Of course, the aim is to make the filter construction as compact as possible.
  • the object of the present invention is to provide a compact and simply constructed oil filter of the type described at the outset which allows efficient filtering of both the combustion and combustion residues on the one hand and the water components on the other hand, in particular of diverter switch oil from tap changers.
  • the filter according to the invention allows both conventional filtering, i.e. Cleaning of solid components, the oil as well as its drying. Because in the same filter the filtering off of combustion and combustion residues, other abrasion etc. takes place and only then is the filtered oil pressed through the water-absorbing area, it is impossible for oil sludge to settle in this water-absorbing area, which could seal the surface of the absorption material. Since this danger no longer exists, the grain size of a granulate used especially for this purpose can be selected to be small, regardless of oil sludge deposits, and the effective absorption surface can thus be increased.
  • the advantage of the invention is that the distance that the oil has to travel through the inner chamber to the outlet opening is lengthened, and thus the effective absorption surface, ie the surface area through which the oil flows in the inner chamber, is increased again.
  • Figure 1 shows the filter according to the invention in a corresponding filter housing schematically in a lateral sectional view.
  • the actual oil filter is arranged in its oil space 2 and fastened with a fastening bolt 9. It is designed as a hollow cylinder and has an outer filter wall 3 with oil inlet openings 5 and an inner filter wall 4 with oil outlet openings 6. The end faces are closed by plates 10 and 11 in a liquid and gas tight manner.
  • An outer filter chamber 7 and an inner filter chamber 8 are arranged concentrically in the interior of the filter.
  • the outer filter chamber is made with conventional material to filter out the burn-up and combustion residues, e.g. with filter paper in a lamella arrangement, glass wool or similar. filled.
  • the inner filter chamber 8 is covered with a granulate of water-absorbing material, e.g. Zeolite, filled and interspersed with guide elements 12, which are designed as disks and penetrate the inner filter chamber 8 like a labyrinth.
  • a granulate of water-absorbing material e.g. Zeolite
  • this intermediate wall which is also not shown in the drawing, can be omitted.
  • the oil within the inner filter chamber 8 is positively guided by the guide elements 12, which are designed, for example, as flat, vertical disks; it travels a much larger distance to the oil outlet openings 6 than the length of the oil filter.
  • the effective surface of the granules or the like in the inner filter chamber 8, over which the oil flows, can be substantially increased without enlarging the filter dimensions, which in turn allows improved water absorption.
  • the guide elements can also be designed differently within the scope of the invention; for example, they can form concentric cylinders, shells, segments or the like.
  • Figure 2 shows such a further embodiment of the filter.

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Description

    Ölfilter, insbesondere für Stufenschalter von Stufentransformatoren
  • Die Erfindung betrifft ein Ölfilter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Solche Ölfilter sind bekannt: DE-OS 22 57 615.
  • Es ist bekannt, daß das als Kühl- und Isolierflüssigkeit dienende Transformatoröl im Betrieb des Transformators sowohl einer Verschmutzung als auch einer ebenfalls unerwünschten Wasseraufnahme unterliegt.
  • Noch wesentlich stärker ist die Verschmutzung des Öles im Ölgefäß eines Stufenschalters, weswegen dieses Ölgefäß, in dem sich der Lastumschalter befindet, regelmäßig vom Ölraum des übrigen Transformators getrennt ist. Diese Verschmutzungen bestehen aus Abbrandprodukten der Kontakte durch die beim Schalten unvermeidliche Lichtbogenbildung, Verbrennungsrückständen durch thermische Beanspruchung des Lastumschalteröles sowie aufgenommenen Wasserbestandteilen.
  • Besonders bei Stufenschaltern mit hoher Schaltzahl ist eine starke Verschmutzung des Öles im Ölgefäß des Stufenschalters festzustellen.
  • Dabei ist eine solche Verschmutzung gerade bei Anwendungen solcher Stufenschalter mit ständiger Spannungsbeanspruchung der im Lastumschalteröl befindlichen Isolierteile nachteilig und muß durch eine geeignete Reinigung vermieden werden.
  • Die Abbrand- und Verbrennungsrückstände werden üblicherweise durch Filter aus dem Lastumschalteröl entfernt. Dabei ist es sowohl bekannt, beispielsweise aus der DE 25 12 145, eine aus Ablagerungsflächen bestehende Filtereinrichtung im Lastumschaltergefäß selbst vorzusehen, als auch, wie beispielsweise in DE 29 48 111 offenbart, eine separate aus Filter und Umwälzpumpe bestehende Ölfilteranlage vorzusehen, die das Lastumschalteröl kontinuierlich oder periodisch umwälzt und dabei die Abbrand- und Verbrennungsrückstände zurückhält.
  • Aus der DE 22 57 615 ist ein Ölfilter bekannt, bei dem durch feuchtigkeitsabsorbierende bzw. hygroskopische Materialien zwischen einer Ölumlaufpumpe und einem üblichen Ölfilter die Wasserbestandteile aus dem Öl eines Transformators herausgefiltert werden. Dazu besteht das Filter aus einem Gemisch von Absorptionsgranulat zur Aufnahme der Wasserbestandteile sowie Filtergranulat.
  • Dieses bekannte Filter ist jedoch nicht für Stufenschalteröl, das, anders als herkömmliches Transformatoröl, zahlreiche Abbrand- und Verbrennungsrückstände enthält, geeignet.
  • Darüber hinaus hat es zahlreiche Nachteile im praktischen Betrieb, so daß es trotz seines einfachen und kostengünstigen Aufbaus nicht angewendet wird.
  • Die auszufilternden Verunreinigungen durch Alterung des Transformatorenöles bilden einen Ölschlamm, der die Oberfläche der einzelnen Granulatkügelchen umschließt und verklebt und somit schon nach kurzer Zeit die angestrebte Feuchtigkeitsabsorption unterbindet. Um bei dem bekannten Filter wenigstens eine einigermaßen befriedigende Wirkungsweise über einen längeren Zeitraum zu erreichen, müßte das Filter eine in Strömungsrichtung des Öles große Längenausdehnung besitzen, damit das zu filternde Öl an möglichst viel Granulat vorbeigeführt wird; angestrebt wird natürlich eher eine möglichst kompakte Filterbauweise.
  • Ein weiterer Widerspruch ergibt sich bei dem bekannten Filter daraus, daß einerseits das Granulat zur Erzielung einer großen wirksamen Oberfläche möglichst feinkörnig sein muß, andererseits aber gerade bei einer kleinen Körnung sich der Ölschlamm alsbald mit dem Granulat vermischt und die Oberfläche, wie eben erläutert, vollständig umschließt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kompaktes und einfach aufgebautes Ölfilter der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das eine effiziente und langzeitstabile Filterung sowohl der Abbrand- und Verbrennungsrückstände einerseits als auch der Wasserbestandteile andererseits, insbesondere von Lastumschalteröl von Stufenschaltern, gestattet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Filter gestattet einerseits gleichzeitig sowohl die herkömmliche Filterung, d.h. Reinigung von festen Bestandteilen, des Öles als auch seine Trocknung. Dadurch, daß im gleichen Filter zeitlich zuerst die Ausfilterung von Abbrand- und Verbrennungsrückständen, sonstigem Abrieb u.ä. erfolgt und erst dann das gefilterte Öl durch den wasserabsorbierenden Bereich gedrückt wird, ist es unmöglich, daß sich noch in diesem wasserabsorbierenden Bereich Ölschlamm absetzt, der die Oberfläche des Absorptionsmaterial verschließen könnte. Da diese Gefahr nicht mehr besteht, kann beim erfindungsgemäßen Filter die Korngröße eines extra dafür eingesetzten Granulats ohne Rücksicht auf Ölschlammablagerungen klein gewählt und damit die effektive Absorptionsoberfläche vergrößert werden.
  • Vorteilhaft bei der Erfindung ist dass der Weg, den das Öl durch die innere Kammer bis zur Austrittsöffnung zurücklegen muß,verlängert wird, und damit die wirksame Absorptionsoberfläche, d.h. die Oberfläche, die das Öl in der inneren Kammer durchströmt, nochmals vergrößert wird.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
  • Die Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Filter in einem entsprechenden Filtergehäuse schematisch in seitlicher Schnittdarstellung.
  • Innerhalb des Filtergehäuses 1, das an zwei gegenüberliegenden Seiten in bekannter Weise Öleinlaß- und -auslaßflansche zur Verbindung mit der Leitung des Ölfiltersystems besitzt, ist in seinem Ölraum 2 das eigentliche Ölfilter angeordnet und mit einem Befestigungsbolzen 9 befestigt. Es ist als Hohlzylinder ausgebildet und weist eine äußere Filterwand 3 mit Öleintrittsöffnungen 5 und eine innere Filterwand 4 mit Ölaustrittsöffnungen 6 auf. Die Stirnseiten sind durch Platten 10 und 11 flüssigkeits- und gasdicht verschlossen.
  • Im Inneren des Filters sind konzentrisch eine äußere Filterkammer 7 und eine innere Filterkammer 8 angeordnet. Die äußere Filterkammer ist mit konventionellem Material zur Ausfilterung der Abbrand- und Verbrennungsrückstände, beispielsweise mit Filterpapier in Lamellenanordnung, Glaswolle o.ä. gefüllt.
  • Die innere Filterkammer 8 ist mit einem Granulat wasserabsorbierenden Materials, z.B. Zeolith, gefüllt und mit Leitelementen 12 durchsetzt, die als Scheiben ausgebildet sind und die innere Filterkammer 8 labyrinthartig durchsetzt.
  • Es ist möglich, zusätzlich zwischen den beiden Filterkammern 7, 8 eine öldurchlässige Wand, Membran o.ä. anzuordnen, die das Durchströmen des Öles ermöglicht und gleichzeitig die unterschiedlichen Materialien, Granulate o.ä. in den beiden Filterkammern 7, 8 voneinander trennt.
  • Ist jedoch beispielsweise die äußere Filterkammer 7 lamellenartig mit Filterpapier gefüllt, kann diese, in der Zeichnung auch nicht dargestellte, Zwischenwand entfallen.
  • Durch die Leitelemente 12, die beispielhaft als ebene, vertikale Scheiben ausgebildet sind, wird das Öl innerhalb der inneren Filterkammer 8 zwangsgeführt; es legt einen wesentlich größeren Weg bis zu den Ölaustrittsöffnungen 6 zurück, als der Länge des Ölfilters entspricht. Dadurch läßt sich die wirksame Oberfläche des Granulates o. dgl. in der inneren Filterkammer 8, die vom Öl überströmt wird, ohne Vergrößerung der Filterabmessungen wesentlich erhöhen, was wiederum eine verbesserte Wasserabsorption gestattet. Natürlich können die Leitelemente im Rahmen der Erfindung auch anders ausgebildet sein; sie können beispielsweise konzentrische Zylinder, -schalen, -segmente oder dgl. bilden. Figur 2 zeigt eine solche weitere Ausführungsform des Filters.
  • Wesentlich ist ausschließlich die Verlängerung des vom Öl zurückzulegenden Weges.
  • Zusammenfassend ist festzustellen, daß dadurch, daß die ausgefilterten Ölrückstände, die zur Ölschlammbildung führen, zurückgehalten werden, bevor sie das wasserabsorbierende Filtermaterial schädigen können und gleichzeitig durch die beschriebene Vergrößerung der Absorptionsoberfläche eine optimale Reinigung des Öles bei geringem Aufwand erreicht wird.

Claims (2)

  1. Ölfilter zum Reinigen und Trocknen von Isolieröl, vorzugsweise für Stufenschalter von Stufentransformatoren, in Form eines Hohlzylinders, wobei das zu filternde Öl sowohl ein Material zur Ausfilterung fester Bestandteile als auch ein feuchtigkeitsabsorbierendes Material durchläuft,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Ölfilter innerhalb einer äußeren Filterwand (3) in zwei konzentrisch angeordnete Filterkammern (7, 8) unterteilt ist,
    daß das Öl durch Öleintrittsöffnungen (5) in der Mantelfläche der äußeren Filterwand (3) radial von außen nach innen durch das Ölfilter gedrückt wird,
    daß die innere Filterkammer (8) das feuchtigkeitsabsorbierende Material enthält und
    daß in der inneren Filterkammer (8) Leitelemente oder -bleche (12) labyrinthartig derart angeordnet sind,
    daß der Weg des Öles durch die innere Filterkammer (8) verlängert, aber nicht unterbrochen wird.
  2. Ölfilter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als feuchtigkeitsabsorbierende Material in der inneren Filterkammer (8) hygroskopisches Granulat, insbesondere Zeolith, verwendet wird.
EP91116009A 1990-10-19 1991-09-20 Ölfilter, insbesondere für Stufenschalter von Stufentransformatoren Expired - Lifetime EP0481239B1 (de)

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