CH633886A5

CH633886A5 - Einrichtung zur ueberwachung der dichte eines gases innerhalb eines druckbehaelters.

Info

Publication number: CH633886A5
Application number: CH1021478A
Authority: CH
Inventors: Rolf Bleidt; Achim Gareus; Joachim Nasterlack; Kurt Neubeck
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie; Wiegand Alexander Gmbh & Co Ar
Priority date: 1977-10-04
Filing date: 1978-10-02
Publication date: 1982-12-31
Also published as: JPS5463877A; CA1117784A; SE7810319L; DE2744549C2; FR2405481A1; GB2008763B; IT1100835B; US4214474A; GB2008763A; NL7809999A; DE2744549A1; FR2405481B3; IT7828395A0; JPS6258744U

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung der Dichte eines Gases innerhalb eines Druckbehälters, insbesondere zur Überwachung der Dichte von SF6-Gas in Schaltanlagen und Schaltgeräten.

Bei elektrischen Schaltanlagen, wo derartige Einrichtungen insbesondere eingesetzt werden, ist einerseits der Druck und andererseits die Dichte des SF6-Gases für die Isolierfestigkeit bzw. die Löschfähigkeit sehr wesentlich. Aus diesem Grunde müssen Einrichtungen verwendet werden, mit denen man die Dichte und den Druck überwacht. Dabei ist zunächst wichtig die Dichte und weniger der Druck, wobei allerdings der Druck für die Löschfähigkeit von besonderer Wichtigkeit ist. Einrichtungen zur Überwachung der Dichte sprechen im Normalfall nicht an, wenn sich der Druck innerhalb des Gehäuses ausschliesslich von Temperaturänderungen herrührend ändert; sie sprechen jedoch dann sofort an,wenn aufgrund eines Lecks der Druck und damit zwangsläufig auch die Dichte stark abfällt.

Einrichtungen, mit denen die Dichte eines Gases innerhalb eines Druckbehälters überwacht wird, sind an sich bekannt. Beispielsweise ist in einem Zylinder ein Kolben vorgesehen, welcher auf einen mit einer Innenbohrung versehenen federbelasteten Stössel ein wirkt, innerhalb dessen Innenbohrung ein loser Stössel geführt ist. Der federbelastete Stössel besitzt an seinem einen Ende einen Absatz, der lose Stössel durchgreift diesen Absatz und weist einen Bund auf, über den hinaus er sich weiter fortsetzt. Zwischen dem Absatz und dem Bund sind Bimetallscheiben angeordnet, die so ausgelegt sind, dass sie den Druckanstieg und damit die Verschiebung des Stössels aufgrund erhöhter bzw. sich verändernder Temperatur ausgleichen. Ein derartiger Dichtewächter, insbesondere zur Überwachung der Dichte von SF6-Gas in SF6-isolierten, gekapselten Schaltanlagen, ist eine Spezialanfertigung, bei der die Anzeige, ob sich die 5 Dichte verändert und damit ein Leck vorhanden ist, elektrisch erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche erheblich gegenüber den bekannten Einrichtungen verbilligt ist.

io Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst. Das Manometer kann dabei ein handelsübliches Manometer sein, bei dem nur das übliche, nur die Einwirkung von Temperaturänderungen auf das Manometer ausgleichende Kompensationselement, durch ein 15 anderes ersetzt wird, das so ausgelegt ist, dass es auch die von Temperaturänderungen herrührenden Druckänderungen im zu überwachenden Gas kompensiert.

Als Kompensationselement kann beispielsweise ein Bimetallstreifen oder auch ein Kunststoffelement mit einem geeigne-20 ten Ausdehnungskoeffizienten vorgesehen sein. Verwendet man ein Bimetall, wo wird dies vorteilhaft Q-förmig ausgebildet; benutzt man ein Kunststoffelement, so kann man eine Verbesserung dadurch erzielen, dass man zwei parallel verlaufende Kunststoffstangen unter Zwischenschaltung einer aus Metall be-25 stehenden Stange einsetzt; der Kunststoff hat einen verhältnismässig hohen Ausdehnungskoeffizienten, während derjenige des Metalles niedrig ist. Damit addieren sich die Längenänderungen der beiden Kunststoffstangen und vergrössern auf diese Weise den möglichen Kompensationsweg.

30 Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, soll die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht auf ein Rohrfedermano-35 meter mit Druckkompensation mit einem ersten Kompensationselement und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen Ausgestaltung eines Kompensationselementes.

Ein Rohrfedermanometer besitzt einen Federträger 10, an 40 dem ein Gewindeabschnitt 12 vorgesehen ist. Mit diesem Gewindeabschnitt 12 kann das Rohrfedermanometer auf eine Druckleitung aufgeschraubt werden. Über eine nicht näher dargestellte Öffnung wird dem Innenraum der Rohrfeder 14 Druck zugeführt vergleiche Pfeil A). Die Rohrfeder 14 ist mit 45 einem Endstück 16 verschlossen, an dem eine Lasche 18 befestigt ist, welche mit einer Bohrung 20 versehen ist, die als Endpunkt der Rohrfeder anzusehen ist. Durch die Bohrung 20 verläuft eine Achse, an der ein Q-förmiges Bimetall 24 drehbar an der Lasche 18 angebracht ist. Das andere, freie Ende des Bime-so talls 24 ist mit einem Segmenthebel 26 verbunden. Dieser Segmenthebel 26 ist im Punkt B drehbar und ortsfest gelagert; an seinem Ende, welches dem Befestigungspunkt des Bimetalls 24 gegenüberliegt, besitzt der Segmenthebel einen Zahnkranz 28, der in Eingriff mit einem Ritzel 30 steht, welches selbst wieder-55 um mit einem nicht weiter dargestellten Zeiger verbunden ist. Der Segmenthebel 26 besitzt weiterhin einen Justageschlitz 32 ; auf diese Weise kann der Angriffpunkt des Bimetalls 24 am Segmenthebel 26 verstellt bzw. verändert werden. Der Segmenthebel befindet sich zwischen einer Oberplatine 34 und ei-60 ner Unterplatine 36 ; die Oberplatine 34 ist am Federträger 10 angebracht und die Unterplatine 36 ist an den Punkten C und D an der Oberplatine befestigt.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:

Das in einem abgeschlossenen Behälter befindliche Gas, 65 welches unter Druck steht, sei Temperaturschwankungen, beispielsweise zwischen — 25 ° und +40° unterworfen. Die direkten Einwirkungen der Temperaturschwankungen auf das Manometer werden, wie bereits beschrieben, bei vielen im Handel

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befindlichen Manometern durch ein zu diesem Zweck eingebautes Kompensationselement ausgeglichen. Jedoch wird natürlich ein handelsübliches Manometer die durch Temperaturschwan-kungen bei gleichbleibender Dichte im Gas auftretenden Druckschwankungen messen. Dieser Effekt ist bei Verwendung des Manometers zur Überwachung der Dichte eines Gases natürlich unerwünscht, da nur durch Änderungen der Dichte bewirkte Druckänderungen angezeigt werden sollen. Erfindungs-gemäss wird daher ein Kompensationselement verwendet, das so ausgelegt ist, dass es nicht nur die direkten Einwirkungen von Temperaturschwankungen auf das Manometer, sondern auch die durch Temperaturänderungen bedingten Änderungen des Gasdruckes kompensiert. Verringert sich die Temperatur des Gases und damit der Druck innerhalb des Behälters, dann wird sich die Rohrfeder verkürzen; das Bimetall 24 ist so auszulegen, dass es die Verkürzung kompensiert; die Öffnung des Q muss sich um die Längenänderung ändern. Auf diese Weise wird das spezifische Volumen und damit die Dichte, die ja umgekehrt proportional zum spezifischen Volumen ist, überwacht. Fällt nun der Druck aufgrund eines Lecks ab, dann ist die Druckänderung grösser als die Druckänderung ausschliesslich aufgrund der sich ändernden Temperatur. Der nicht dargestellte Zeiger bzw. eine mit dem Zeiger gegebenenfalls verbundene Anzeigescheibe wird ihre Lage ändern.

Um derartige Änderungen in der Dichte auch akustisch anzeigen zu können, kann man einen Schalter vorsehen, der von dem Zeiger betätigt wird ; auch dieser Schalter ist nicht weiter dargestellt. Dieser Schalter schliesst dann einen Stromkreis zur Betätigung eines Alarmsignals.

Eine andere Ausgestaltung des Kompensationselementes, welches in der Gesamtheit mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet ist, ist mit seinem einen Ende F an der Achse 20 an der Lasche 18 gelenkig befestigt, während das andere Ende des Kompensationselementes 40, welches mit dem Buchstaben G bezeichnet ist, am Zahnsegmenthebel 26 gelenkig angeschlossen ist. Das Kompensationselement 40 besitzt zwei parallel zueinander angeordnete Kunststoffstangen 41 und 44, deren Ausdehnungskoeffizient auf die Längenänderung der Rohrfeder 14 abgestimmt ist, die herrührt von der Druckänderung im Behälter, die auf die Temperaturänderung zurückzuführen ist. Das eine Ende der Stange 41 ist, wie oben erwähnt, an die Lasche 18 angeschlossen, das andere Ende ist mit einer Mestallstange 42 fest verbunden, welche ebenfalls parallel zu den beiden Kunststoffstangen 41 und 44 verläuft. Diese Metallstange 42 weist hin zum Ende F. Die Metallstange 42 und das Rohr 41 sind über eine Lasche 5 46 miteinander verbunden. Das freie Ende der Stange 42, welches in der Nähe des Endes F endet, ist mittels einer Lasche 45 mit der Kunststoffstange 44 verbunden, welche, von der Lasche 45 ausgehend, in die der Kunststoffstange 41 entgegengesetzte Richtung verläuft ; ihr Ende ist mit dem Buchstaben G bezeich-io net, wie oben erwähnt. Der Ausdehnungskoeffizient der Stange 44 entspricht dem der Stange oder Kunststoffstange 41. Der Ausdehnungskoeffizient der Metallstange 42 ist so gewählt, dass er klein ist im Vergleich zu dem der Kunststoffstangen 41 und 44. Damit addieren sich die Längenänderungen der beiden 15 Kunststoffstangen, so, als wenn eine aus der Kunststoffstange 41 und 44 zusammengesetzte grössere Stange vorgesehen wäre. Der Vorteil bei dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Abmessungen des Kompensationselements 40 verhältnismässig gering sind.

20 Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, das Kompensationselement entweder als Bimetall gemäss Figur 1 oder Kunststoffstangen gemäss Figur 2 so auszulegen, dass Druckunterschiede in der Atmosphäre mit erfasst werden können. Für SF6-gekapselte Schaltanlagen jedoch dürfte der atmosphärische Ein-25 fluss nur gering sein, so dass er vernachlässigbar ist. Mit den bezeichneten Ausführungen kann man, um den Einfluss des Umgebungsluftdruckes zu verhindern, auch Absolutdruckmesser mit mitgeliefertem Referenzdruck einsetzen, wobei dann ein derartiger Manometer im Behälter eingesetzt werden kann. We-30 sentlich ist unter anderem, dass als Manometer solche verwendet werden, die im Handel vorhanden sind, wobei es nicht darauf ankommt, ob es sich um empfindliche oder weniger empfindliche Manometer, um Rohrfeder-oder um Plattenmembran-manometer handelt. Bei allen Manometern kann die Drucktem-35 peraturkompensation mit der Kompensationseinrichtung ohne weiteres erzielt werden, wobei, wie oben erwähnt, das Kompensationselement entweder als Q-förmiges Bimetall oder geeignet ausgelegte Kunststoffstangen ausgebildet ist. Dabei kann man die Kunststoffstangen in der in der Figur 2 gezeigten Form ein-40 setzen. Man kann auch eine einzelne Kunststoffstange oder wenigstens zwei Kunststoffstangen verwenden.

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Einrichtung zur Überwachung der Dichte eines Gases innerhalb eines Druckbehälters, insbesondere zur Überwachung der Dichte von SF6-Gas in Schaltanlagen und Schaltgeräten, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Manometer enthält mit einem Ausdehnungselement (14) und einem von demselben angetriebenen Zeiger und dass zwischen Ausdehnungselement und Zeiger ein Kompensationselement (24 ; 40) angeordnet und so ausgelegt ist, dass es die Lageänderung des Ausdehnungselements, die vom sich mit der Temperatur im Gas ändernden Druck herrührt, kompensiert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der zwischen dem Ausdehnungselement und einem Segmenthebel zum Antrieb des Zeigers eine Zugstange angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange als Kompensationselement (24; 40) ausgebildet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (24) ein Bimetall ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement als wenigstens eine Kunststoffstange mit an die Längenänderung des Ausdehnungselementes (14) angepasstem Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetall (24) als ein eine ungefähr halbkreisförmige Ausbuchtung aufweisender Bimetallstreifen ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (40) wenigstens zwei parallel angeordnete Kunststoffstangen (41,44) aufweist, deren jeweils diametral entgegengesetztes eines Ende (F; G) an dem Ausdehnungselement (14) bzw. am den Zeiger antreibenden Element befestigt sind, während die beiden anderen diametral entgegengesetzten Enden mittels eines Zwischengliedes (42), dessen Ausdehnungskoeffizienten klein ist verglichen mit dem der Kunststoffstangen, miteinander verbunden sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenglied (42) eine Metallstange vorgesehen ist.