JP4335943B2 - 液体調整タンクとしてのマルチチャンバシステムとその使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体調整タンクとしてのマルチチャンバシステムとその使用に関する。

電気部材、特に変圧器は、液体冷却循環路、例えば油循環路によって運転時の熱による過熱に対し保護されている。前記変圧器油は、加熱に伴い膨張し、変圧器を越えて油導管を介して油膨張タンク中で捕捉され、前記油膨張タンクは同様に変圧器油により部分的に充填される。前記油膨張タンクと変圧器との間の油導管中には、所謂ブッフホルツ継電器が配置されることが多く、その際、ブッフホルツ継電器中では変圧器中で形成されたガスが測定されかつ所定のガス容積を超えた場合に変圧器のスイッチオフが行われる。大きなガス容積が、変圧器内部での機能不良の原因となることが多い。ドイツ工業規格ＤＩＮ４２５６６は、油冷却される変圧器を運転すべく、前記装置内部で所定のガス容積を上回った際に、ブッフホルツ継電器を用いて警報メッセージを発するよう規定している。所定のガス容積への到達は、この場合、本来の液体膨張タンクの前方に配置された相応する膨張タンク及びガス捕捉タンクとしてのブッフホルツ継電器内部で検出される。

この公知のシステム中では、変圧器油の冷却時に油膨張タンク中の脱気開口部を経て更に環境から空気が吸い込まれ、環境空気中に存在する水分は空気除湿器によって低減される。空気／水分の冷却循環路中への侵入は、全ての場合において避けねならない。さもないと変圧器の絶縁耐力が著しく低下してしまうためである。

独国特許出願公開第１９６３６４５６号明細書は、温度に依存して容積が変化するシステムを外来ガスから遮断する装置、特に絶縁液の温度に依存して又は絶縁液温度とは無関係に圧力に影響を及ぼす一体式の装置と接続された電気的変圧器を開示している。前記明細書に記載された発明では、絶縁液と外気又はガスクッションとの間に膜を配置し、前記膜は外気と冷却循環路との直接的な交換を阻止している膨張タンクを有している。

英国特許第３１８３９７号明細書は、弾性の膜が膨張タンク中で液体表面をガスクッションに対し分離し、かつそれにより外気との空気交換を阻止している変圧器用の膨張タンクを開示している。

先行技術の欠点は、変圧器内部のガス容積の過剰な上昇時にスイッチオフメカニズムが設けられていないことである、それは、上記したシステムは完全に液体で充填された冷却循環路用に構成されているに過ぎないためである。

英国特許第３６８２６４号明細書は、変圧器用の膨張タンクを開示し、この場合は相互に階段状のマルチチャンバシステムが冷却循環路内部への外気の侵入を阻止している。しかし、この場合の欠点は、膨張タンクの加速時に液柱が相互に動き得るため冷却循環路中へ外気が侵入し、前記システムは静止した据え置き型の装置にしか使えないことである。

本発明の課題は、先行技術における上記の欠点を回避し、かつ加速するシステム中でも稼働させ得る膨張タンクを提供することである。

前記課題は、請求項１に記載の本発明により解決される。本発明の場合には、第１チャンバ中で第１導管システムが第１チャンバと液体システムとを接続し、かつ第２導管システムが第１チャンバと少なくとも１つの他の第２チャンバとを接続し、その際、第２導管システムが第２チャンバ中に配置され、第２チャンバ中に存在する液体においてそれにより生じる液体圧が第２導管システム中にも同様に存在し、かつ第２導管システムは第１チャンバ中に配置され、第１チャンバが液体により完全に充填される場合に初めて第２導管システムは同様に液体で完全に充填され、そのため液体システムと第２チャンバとの間に液圧結合が生じるように構成される。第１導管システムが完全に充填された際、同様に外気又はガスが第２チャンバを介して液体システム内へ侵入するのを阻止できる。前記第２導管システムの開口部は、第１チャンバの上側領域内に配置するのが好ましい。

第２チャンバ中の少なくとも１つの膜が、第２チャンバ中の気相に対し液体の表面を気密に遮閉すると更に好ましい。更に好ましい実施形態では、第１チャンバを第２チャンバ中に配置し、その際、前記のチャンバは回転対称であり、かつ第２チャンバ中の液体の表面を、第２チャンバ中の気相に対し回転対称の膜により気密に遮閉する。チャンバのこの配置により、唯一の膜を、例えばリングの形で使用できる。前記膜は弾性であるとよい。

前記膜をホルダで第２チャンバの内壁に固定するとよい。それとは別に、第２チャンバ中で液体表面に対応して気密に閉鎖するガイドレールが第２チャンバの内壁に接して前記膜を誘導する。この構造では、強固な固定と比較して膜の機械的負荷を低減できる。

導管システムの横断面及び／又は高さは、第１チャンバ中での可能な液体圧に関して最大値に依存して構成かつ形成するとよい。空気除湿装置は第２チャンバ内の気相中の湿度を低下させ、その結果膜表面側は、気相中の水分により化学的−物理的に侵食されない。

更に本発明では、液体で充填された装置内のガス容積を監視するシステム、特に少なくとも１つのマルチチャンバシステム、液体システム及びガス容積を監視するための装置、特にブッフホルツ継電器を有する変圧器が配置され、前記装置は液体システムを介してガス容積を監視すべく、装置及びマルチチャンバシステムと接続される。好ましい実施態様では、前記マルチチャンバシステムはガス容積を監視する装置の後方に配置される。

更に、輸送手段中で液体冷却される装置用の、特に変圧器用の膨張タンクとしてマルチチャンバシステムを使用すると好ましい。更に、輸送手段中のガス容積を監視すべく、前記のシステムを使用すると好ましい。前記輸送手段の加速により、膨張タンク中で一様な高さの液柱が殆ど存在しないため、この場合、著しい圧力変動が生じ、外気も液体冷却システム内へ侵入しかねない。本発明によるマルチチャンバシステムは、加速されたシステム、例えば車両中でも、変圧器用の液体システムの使用が可能であるという利点を持つ。更に、システムの外部領域からの空気又はガスの侵入は加速時であっても阻止される。

更に好ましい実施形態は、残りの従属請求項に記載している。本発明を、実施例及び図面により詳細に説明する。

図１は、本発明によるマルチチャンバシステム１を示す。

第１チャンバ２は第２チャンバ３中に配置されていて、該２つのチャンバ２、３は第２導管システム５を介して互いに接続されている。第１導管システム４は液体システム１０と接続されている。前記第１チャンバ２は、液体で、冷却液であるのが好ましい、例えば変圧器油で完全に充填されている。前記第２導管システム５は第１チャンバ２中に配置されていて、第２導管システム５の上側の開口部を介してだけ液体が第１チャンバ２と第２チャンバ３との間を移動でき、その際、前記開口部は第１チャンバ２の上側のカバーの直下に配置されている。第１チャンバ２が液体で完全に充填された際、液体システム１０を経て第２チャンバ３と冷却システムとの間に液圧結合が初めて生じる。この構造により、第２チャンバ３中の空気又はガスが第２導管システム５をでて第１チャンバ２内へ、引き続き第１導管システム４を経て液体システム１０内へ到達することは十分に抑制できる。空気除湿装置７は液体表面上の気相の湿度を低下する機能を果たす。

本発明では、更に少なくとも１つの膜６ａ、６ｂを設けており、該膜は第２チャンバ３中で液密、かつ気相に対し気密に封止している。前記膜６ａは、ホルダ８により第２チャンバ３の内壁に固定されている。この結果外部の影響により導管システム中の液柱が「破壊され」、空気又はガスが前記システム内へ侵入したときも、空気又はガスがマルチチャンバシステム１中、ひいては液体システム１０へ侵入するのを排除している。この際、弾性の膜６ａは第２チャンバ３中への液体の移動に応じて変形し、その結果空気又はガスが到達することなく、マルチチャンバシステム１内の液体調整、ひいては液体システム１０の液体調整が可能となる。更に、本発明のマルチチャンバシステム１により、第２チャンバ３の気相から空気又はガスが第２チャンバ３内の液体へ拡散するのを抑制できる。

空気除湿装置７は、液体表面又は膜表面６ａ上の気相の湿度を低下させる役目を持つ。

第２図は、液体で充填された装置９、例えば変圧器中のガス容積を監視するための本発明によるシステムの概略図を表す。液体で充填された装置９中で生じるガスは、液体システム１０中でブッフホルツ継電器１１に送られる。ブッフホルツ継電器中で、前記のガス容積が監視される。更に、前記液体システムにはマルチチャンバシステム１が膨張タンクとして接続されている。マルチチャンバシステム１の、変圧器９に対して相対的な又はブッフホルツ継電器１１に対し相対的な位置は自由に選択可能である。それは、液体システム１０による第２チャンバ３（図示せず）中の圧力調整は液圧結合により行っているためである。従って、前記システムは加速されるシステム中での運転にも適している。

本発明によるマルチチャンバシステムの概略図を表す。 液体で充填された装置中のガス容積を監視するための本発明によるシステムの概略図を表す。

符号の説明

１ マルチチャンバシステム、２、３ チャンバ、４、５ 導管システム、６ａ、６ｂ 膜、７ 空気除湿装置、８ 膜ホルダ、９ 液体充填された装置、１０ 液体システム、１１ ガス容積を監視するための装置、１２ 第２チャンバ中の気相

Claims (12)

1. 第１チャンバ（２）中で第１導管システム（４）が前記第１チャンバ（２）と液体システム（１０）とを接続し、第２導管システム（５）が前記第１チャンバ（２）と少なくとも１つの他の第２チャンバ（３）とを接続し、その際、前記第２導管システム（５）が第２チャンバ（３）中に配置されていて、前記第２チャンバ（３）中に存在する液体においてそれにより生じる液体圧が前記第２導管システム（５）中にも同様に存在し、かつ前記第２導管システム（５）は第１チャンバ（２）中に配置されていて、前記第１チャンバ（２）が液体により完全に充填された際に初めて前記第２導管システム（５）は同様に液体で完全に充填され、その結果前記液体システム（１０）と第２チャンバ（３）との間に液圧結合が生じることを特徴とする液体膨張タンクとしてのマルチチャンバシステム。
2. 第２導管システム（５）の開口部が、第１チャンバ（２）の上方領域に配置されたことを特徴とする請求項１記載のマルチチャンバシステム。
3. 第２チャンバ（３）中で、少なくとも１つの膜（６ａ）が液体の表面を第２チャンバ（３）中の気相に対し気密に遮蔽することを特徴とする請求項１又は２記載のマルチチャンバシステム。
4. 第１チャンバ（２）が第２チャンバ（３）中に配置され、前記両チャンバ（２、３）は回転対称であり、かつ第２チャンバ（３）中の液体の表面は、第２チャンバ（３）中の気相に対し回転対称の膜（６ａ）により気密に遮閉されたことを特徴とする請求項３記載のマルチチャンバシステム。
5. 膜（６ａ）が弾性体であることを特徴とする請求項３又は４記載のマルチチャンバシステム。
6. ホルダ（８）が第２チャンバ（３）の内壁に膜（６ａ）を固定するか、又は気密に閉鎖するガイドレールが第２チャンバ（３）の内壁に接して膜（６ａ）を、第２チャンバ（３）中の液体表面に対応し誘導することを特徴とする請求項３から５の１つに記載のマルチチャンバシステム。
7. 導管システム（４、５）の横断面及び／又は高さが、第１チャンバ（２）中で可能な液体圧力の最大値に依存して構成されたことを特徴とする請求項１から６の１つに記載のマルチチャンバシステム。
8. 空気除湿装置（７）が、第２チャンバ（３）内の気相（１２）中の湿度を低下させることを特徴とする請求項１から７の１つに記載のマルチチャンバシステム。
9. 請求項１から８の１つに記載の少なくとも１つのマルチチャンバシステム（１）と、液体システム（１０）と、ガス容積を監視するための装置（１１）とを備え、液体で充填された装置（９）内のガス容積を監視するためのシステムにおいて、前記装置（９）が液体システム（１０）を経てガス容積の監視のための装置（１１）とマルチチャンバシステム（１）とに接続されたガス容積を監視するためのシステム。
10. マルチチャンバシステム（１）が、ガス容積を監視するための装置（１１）と共に、液体で充填された装置（９）に接続されたことを特徴とする請求項９記載のシステム。
11. 輸送手段において液体冷却される装置（９）の膨張タンクとして、請求項１から８の１つに記載のマルチチャンバシステムを使用する方法。
12. 輸送手段中において液体冷却される装置（９）のガス容積を監視すべく、請求項９又は１０に記載のシステムを使用することを特徴とするガス容積を監視するためのシステムの使用方法。

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