DE1220009B

DE1220009B -

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Publication number: DE1220009B
Application number: DE1964A0046451
Authority: DE
Priority date: 1964-06-10
Filing date: 1964-06-29
Publication date: 1973-12-06
Also published as: CH409061A; FR1435699A; DE1220009C2; US3359390A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIh

Deutsche Kl.: 21c-35/10

Nummer: 1220 009

Aktenzeichen: A 46451 VIII d/21 c

Anmeldetag: 29. Juni 1964

Auslegetag: 30. Juni 1966

Es sind bereits beheizbare Druckgasschalter bekannt. Das Druckgas, z. B. SF₆-GaS, zirkuliert dort in einem geschlossenen Kreislaufsystem. Dieses Kreislaufsystem besteht aus einem Niederdruckbehälter, einem Hochdruckbehälter und einem Kompressor. Dem Hochdruckbehälter wird das Druckgas aus dem Kompressor zugeführt, und zwar jeweils dann, wenn eine bestimmte Temperatur des Druckgases im Hochdruckbehälter unterschritten wird oder wenn der Gasdruck im Hochdruckbehälter zu weit abgesunken ist. Bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur des Hochdruckgases senkt sich die Gasdruckdifferenz zwischen Hoch- und Niederdruckbehälter, und es spricht ein Bi-Metall-Ventil an. Dadurch spricht ein Druckrelais an und setzt den Kompressor in Betrieb, welcher das durch das Komprimieren erwärmte Gas dem Hochdruckbehälter zuführt. Durch diesen Vorgang ergibt sich eine unerwünscht lange Verzögerung bis zur Wiederherstellung der richtigen Betriebstemperatur. Diese Nachteile vermeidet die Erfindung, indem es gelingt, mit kleiner Druckdifferenz und kurzem Zeitverzug zu arbeiten.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit einem Kreislaufsystem für das Druckgas, bestehend aus einem Hochdruckbehälter, einem Niederdruckbehälter und einem Kompressor, der entspanntes Druckgas aus dem Niederdruckbehälter ansaugt und es mit Überdruck dem Hochdruckbehälter wieder zuführt.

Die Erfindung besteht darin, daß der Hochdruckbehälter vollständig und der Niederdruckbehälter teilweise wärmeisoliert ist, daß vom Hochdruckbehälter Überdruckventile zum Niederdruckbehälter vorgesehen sind, daß dem Kompressor ein Heizelement nachgeschaltet ist und daß für das Schalten des Kompressors und des Heizelementes Relais vorgesehen sind, von denen eines vom Druck des Gases im Hochdruckbehälter, eines von der Temperatur des Gases im Hochdruckbehälter und eines vom Ausschaltbefehl an den Schalter abhängig ist.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert:

In der Fig. 1 bedeutet 1 einen einpoligen Druckgasschalter mit zwei Schaltstellen la. Die Schaltstellen befinden sich in den Schaltkammern 3. Die Schaltkammern stehen in Verbindung mit dem Hochdruckbehälter 4. Die Schaltkammern sind im Niederdruckbehälter untergebracht. Über die Rohrleitung 2 a ist der Niederdruckbehälter mit der Niederdruckseite des Kompressors 8 verbunden. Die Hochdruckseite des Kompressors ist über die Rohrleitung 8 α mit dem Hochdruckbehälter verbunden. In diesem Druckgasschalter mit einem Kreislaufsystem für
das Druckgas

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.,

Baden (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Egbertus Adrianus Frowein,

Nussbaumen (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 10. Juni 1964 (7582)

Kreislaufsystem saugt der Kompressor aus · dem Niederdruckbehälter entspanntes Druckgas an und führt dieses wieder mit Überdruck dem Hochdruckbehälter zu. Der Hochdruckbehälter ist mittels einer Wärmeisolierschicht 5 vollständig wärmeisoliert. Der Niederdruckbehälter ist durch eine nicht geschlossene Wärmeisolierschicht 24 teilweise wärmeisoliert. An den Schaltkammern 3 sind Überdruckventile 7 angebracht, die ein Abströmen des Druckgases nach dem Niederdruckbehälter ermöglichen, wenn der Gasdruckunterschied in den beiden Behältern einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Dem Kompressor 8 ist über die Rohrleitungen 8 α und Aa das Heizelement 9 nachgeschaltet. Dieses besteht aus der Rohrleitungsschlange 9 a, an welcher die Heizwicklung 9 b aufgebracht ist. Das Heizelement 9 dient dazu, die Temperatur des Druckgases nach Verlassen des Kompressors in bestimmter vorgeschriebener Weise zu erhöhen. Gasdruckmesser ρ und Temperaturfühler t im Hochdruckbehälter 4 dienen dazu, den Druck und die Temperatur des Druckgases auf bestimmten Betriebswert zu halten. Bei eingeschalteter Heizwicklung erfolgt eine Aufheizung des Druckgases vor Eintritt in den Hochdruckbehälter.

Es kann vorteilhaft sein, parallel zur Rohrleitungsschlange 9 a des Heizelementes eine Umgehungs-

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leitung anzuordnen, welche das Absperrventil 10 auf- element so gering wie möglich zu halten. Ein günsti--

weist. Bei offenem' Absperrventil 10 strömt der ger Kompromiß wird durch folgende Maßnahme

größte Teil des Druckgases vom Kompressor in erreicht:

kürzester Zeit direkt in den Hochdruckbehälter unter Der Niederdruckbehälter 2 wird teilweise mit

Umgehung des Heizelementes, Bei geschlossenem 5 einem Wärmeschutz 24 isoliert, und zwar So weit,

Absperrventil strömt sämtliches Druckgas vom Korn- daß bei der höchsten vorkommenden Umgebungs-

pressor durch das Heizelement. Das Betätigen des temperatur die Verlustwärme der stromführenden

Absperrventils erfolgt mittels eines Schaltmagneten Teile des Schalters gerade an die Umgebung abge-

10 α über das Relais P und über das Relais S. Für geben wird. Dadurch werden die vorschriftsmäßigen,

die Steuerung des Kompressors und des Heizstromes io festgelegten Höchsttemperaturen für diese Teile nicht

für das Heizelement sowie gegebenenfalls des Schalt- überschritten. Die Heizleistung wird durch diese

magneten des Absperrventils sind Betätigungsrelais Maßnahme auf ein Minimum heruntergesetzt.

T, P, S vorgesehen. Relais T mit dem Temperatur- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung

fühler t arbeitet in Abhängigkeit von der Temperatur wird gemäß Fig.-2 in StrömungsriGhtung des Gases

des Gases in dem Hochdruckbehälter, Relais P mit 15 ein Kühler 22 und parallel dazu eine Umgehungs-

dem Druckmesser ρ in Abhängigkeit vom Druck des leitung mit einem Absperrventil 23 vorgesehen.

Gases in dem Hochdruckbehälter und Relais S beim Die Betätigung des Absperrventils 23 erfolgt außer

Erteilen des Ausschaltbefehls an den Schalter. durch das Druckrelais und das Sehaltreläis noch

Die Zusammenschaltung der Relais T, P und S mit zusätzlich durch ein Relais T₁, das von der Tempedem Kompressor bzw. mit der Heizwicklung 9 b und ao ratur des Gases im Niederdruckbehälter abhängig ist des Heizelementes 9 geschieht in solcher Weise, daß Ferner wird der NJederdruekbehälter mit einer nur sich folgende Zusammenarbeit ergibt: Wenn die teilweise vorhandenen Wäfmeisolation 24 versehen. Temperatur des Gases im Hochdruckbehälter zu Mittels dieser Anordnung ist es je nach Bedarf mögniedrig ist, schaltet das Γ-Relais den Kompressor 8 lieh, das Gas im Hochdruckbehälter zu kühlen,
und das Heizelement 9 ein. Das allenfalls vorhandene 35 Die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g, 2 Absperrventil 10 ist dabei geschlossen. ist folgende:

Hierdurch wird angeheiztes Gas in den Hoch- _Erstens. _{Zu niedri TeniperatlH}. des Gases
druckbehälter gepumpt wodurch dort Druck und _im Hochdruckbehälter
Temperatur ansteigen. Bei Überschreitung eines vorgegebenen Druckes im Hochdruckbehälter öffnen sich 30 Das Temperatur-Relais T spricht an, Kompressor 8 dann die Überdruckventile 7, und es stellt sich ein wird in Gang gesetzt, das Überbrückungsventü 10 Gaskreislauf geschlossen und das Heizelement 9 eingeschaltet

Hochdruckbehälter^Überdruekventile—Nieder- ^Das Absperrventil 23 ist geöffnet Der Kompressor

druckraum—Kompressor-Heizelement- **»& ^Gas *» dem Niederdruckbehalter 2 an^utid

Hochdruckbehälter ³S WPP* ^{es un}^^r Umgehung des Kuhlers 22 durch das

Heizelement 9 in den Hochdrückbehälter 4, Das

ein. Dieser bleibt so lange aufrechterhalten, bis die erwärmte Gas heizt diesen Behälter und die Schalterforderliche Temperatur des Gases im Hochdruck- kammern 3 auf und entweicht dann durch die Überraum wieder erreicht ist. Infolge dieser direkt auf druckventile 7 in den Niederdruckbehälter, der die Temperatur im Hochdruckraum reagierenden 40 gleichzeitig ebenfalls aufgewärmt wird. Von da fließt Steuerung wird die Solltemperatur im Hochdruck- das Gas zurück zu dem Kompressor 8. Der Aufheizraura in kürzester Zeit wiederhergestellt. Vorgang hält an, bis die gewünschte Temperatur im

Wenn durch interne Leckverluste eine Senkung Hochdruckbehälter erreicht ist und das Relais T

des Gasdruckes im Hochdruckbehälter eintritt, abfällt,

spricht das P-Relais an. Dadurch wird der Kompres- 45 Zweitens: Zu hohe Temperatur im

sor m Betrieb gesetzt und das Unüeitungsventil 10 Niederdruekbehälter
geöffnet, worauf der Kompressor unter Umgehung

des Heizelementes 9 den Hoehdruckraum in kürzester Das Temperatur-Relais T₁ spricht an, der Kom-Zeit auf den erforderlichen Solldruck bringt. Wenn presser 8 wird in Gang gesetzt, und das Absperrein Ausschaltbefehl an die Sehaltstellen gegeben 50 ventil 23 wird geschlossen. Der Kühler 22 wird wirkwird und so zum Löschen des Lichtbogens vom sam, das Absperrventil 10 steht offen, und das Hefe-Hochdruckbehälter 4 bzw. den Schaltkammern 3 element 9 wird umgangen.

durch die Kontakte der Sehaltstellen, welche" düsen- Der Kompressor saugt zu heißes Gas aus dem artig ausgebildet sind, Druckgas in den Niederdruck- Niederdruekbehälter 2 an und pumpt es durch den behälter strömt, wird mit der Wiederaufladung des 55 Kühler 22 in den Hochdruckbehälter 4 und die Hochdrupkbehälters nicht gewartet, bis der Druck in Schaltkammern 3- Nachdem das Gas den Kühler 22 diesem Behälter so weit gesunken ist, daß das verlassen hat, ist es auf annähernde Umgebungs-P-Relais anspricht Es wird durch den Ausschalt- temperatur abgekühlt und kühlt zugleich die strornbefehl.das S-Relais direkt betätigt, welches unmittel- führenden Teile des Sehalters. Durch die Überdruckbar den Kompressor einschaltet, 60 ventile 7 gelangt es in den Niederdruekbehälter, wo

Wenn der Sehaltbefehl zu Ende ist, ist inzwischen es eine kühlende Wirkung ausübt, und fließt dann

der Druck im Hochdruckbehälter so weit abgeklun- wieder zum Kompressor.

gen, daß das P-Relais angesprochen hat. Dieses Dieser Kühlvorgang wird so lange aufrechterhält

Relais übernimmt die Steuerung des Kompressors ten, bis die Temperatur im Niederdruekbehälter

und des Absperrventils, bis der Solldruck im Hoch- 65 wieder den gewünschten Wert erreicht hat und das

druckbehälter wiederhergestellt ist. Relais T₁ abfällt.

Beim System nach Fig-1 wird man bestrebt sein, Die Wirkung des Systems bei internen Druek-

die Gesamtheizleistung von Kompressor und Heiz- Verlusten im Hochdruckraum bzw. Behältern, das

Ansprechen der Relais P und S ist gleich derjenigen, wie bereits beim System in F i g. 1 beschrieben.

Es ist klar, daß die zusätzliche Kühlung der stromführenden Schalterteile mit dem beschriebenen Gasumlauf nur stattfinden kann, solange das Gas, das dem Hochdruckbehälter und damit den Schaltkammern zugeführt wird, eine Temperatur aufweist, die höher ist als die zugelassene Temperatur des Gases im Hochdruckbehälter, um Kondensation zu vermeiden.

Unterhalb dieser Temperatur kann das Kühlsystem also nicht benutzt werden, und die Wärme, die von den stromführenden Teilen des Schalters erzeugt wird, wird am unisolierten Teil 24 α des Niederdruckbehälters an die Umgebung übertragen.

In der Anordnung nach Fig. 2 wird der Niederdruckbehälter so isoliert, daß bei einer Außentemperatur, die etwas höher als die vorgegebene Mindesttemperatur des Druckgases im Hochdruckbehälter ist, die stromführenden Teile ihre Verlustwärme über ao den unisolierten Teil des Niederdruckbehälters an die Umgebung abgeben können, ohne die vorschriftsmäßig festgelegte Höchsttemperatur für diese Teile zu überschreiten. Weil die vorgegebene Mindesttemperatur des Hochdruckgases aber weit unterhalb der höchsten Umgebungstemperatur liegt, kann ein bedeutend größerer Teil des Niederdruckbehälters thermisch isoliert werden, als im Falle der Anordnung nach Fig. 1. Dementsprechend ist die aufzuwendende Heizleistung im System nach F i g. 2 bedeutend geringer.

Bei einer Außentemperatur, bei der der Schalter beheizt werden muß, wird die erzeugte Wärme der stromführenden Teile durch die natürliche Kühlung abgeführt. Bei einer höheren Außentemperatur wird je nach Strombelastung eine zusätzliche Kühlung dieser Teile erforderlich.

Im ganzen gesehen, wird durch die Isolation des Niederdruckbehälters erreicht, daß bei tiefen Umgebungstemperaturen die Heizleistung und die Laufzeit des Kompressors stark herabgesetzt wird. Bei hoher Umgebungstemperatur muß der Kompressor eine gewisse Zeit laufen, um eine zusätzliche Kühlung der stromführenden Teile zu erzielen.

Je nach den klimatischen Bedingungen wird sich durch eine passende Wahl des Verhältnisses der wärmeisolierten Fläche zur unisolierten Fläche des Niederdruckbehälters ein Minimum an Jahresleistung des Kompressors erzielen lassen.

Claims

Patentansprüche:

1. Druckgasschalter mit einem Kreislaufsystem für das Druckgas, bestehend aus einem Hochdruckbehälter, einem Niederdruckbehälter und einem Kompressor, der entspanntes Druckgas aus dem Niederdruckbehälter ansaugt und es mit Überdruck dem Hochdruckbehälter zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckbehälter (4) vollständig und der Niederdruckbehälter (2) teilweise wärmeisoliert ist, daß vom Hochdruckbehälter (4) Überdruckventile (7) zum Niederdruckbehälter (2) vorgesehen sind, daß dem Kompressor (8) ein Heizelement (9) nachgeschaltet ist und daß für das Schalten des Kompressors (8) und des Heizelementes (9) Relais (P, T, S) vorgesehen sind, von denen eines (P) vom Druck des Gases im Hochdruckbehälter, eines (T) von der Temperatur des Gases im Hochdruckbehälter und eines (S) vom Ausschaltbefehl an den Schalter abhängig ist.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Umgehungsleitung zum Heizelement (9) ein durch einen Schaltmagneten (10 a) betätigtes Absperrventil (10) angeordnet ist.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kompressor (8) in Strömungsrichtung des Druckgases ein Kühler (22) nachgeschaltet ist und daß ein durch einen Schaltmagneten (23 a) betätigtes Absperrventil (23) in einer Umgehungsleitung parallel zum Kühler (22) vorhanden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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