DE19517401C1 - Ausgleichsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Bei dem Betrieb von Transformatoren (Trafos) bei Schienenfahrzeugen treten Arbeitstemperaturen von -30° bis 135°C auf und das im Trafo verwendete Trafoöl, meist Silikonöl, unterliegt Volumenschwankungen von mehr als 10%, damit diese temperaturbedingten Volumenschwankungen auszuglei­ chen sind, ist es üblich, oberhalb des Transformators oder Trafos einen Ausgleichsbehälter anzuordnen, der Trafoöl bevorratet und über eine fluidführende Verbindung in das Innere des Gehäuses des Trafos abgibt, sofern niedrige Betriebstemperaturen vorliegen, aber auch im Betrieb bei hohen Temperaturen in der Art eines Ausgleichsgefäßes vom Trafo stammendes Trafo­ öl aufnimmt. Insbesondere beim Einsatz solcher Ausgleichsbehälter in Schienenfahrzeugen kommt es zu Problemen. Zum einen können beim Betrieb des Schienenfahrzeuges Querbeschleunigungen in der Größe von 5 g auftreten, die ein homogenes Zu- oder Abfließen des Trafoöles über die fluidführende Verbindung verhindern, und im übrigen ist ein Hin- und Herschwappen des Trafoöles innerhalb des Ausgleichsbehälters aus naheliegenden Gründen bereits unerwünscht.

Aus Kostengründen wird bei der notwendigen Wartung des Trafos dieser voll­ ständig aus dem Schienenfahrzeug entfernt und gegen einen neuen oder bereits gewarteten Trafo ausgetauscht. Auf diese Art und Weise werden unnötige Still­ standszeiten des Schienenfahrzeuges vermieden. Bei einem dahingehenden Ein- und Ausbau ist aber die darüber angeordnete konventionelle Ausgleichsvorrich­ tung im Weg und behindert einen raschen Ein- und Ausbau des Trafos. Auch wäre es bereits aus Platzgründen heraus zweckmäßig, die Ausgleichsvorrich­ tung im Unterflurbereich des Schienenfahrzeuges anzuordnen.

Durch die DD-WP 62 619 ist eine gattungsgemäße Ausgleichsvorrichtung bekannt, die ohne Führungseinrichtung für ihre Ausgleichsplatte auskommt und mithin die beim Betrieb eines Schienenfahrzeuges angesprochenen hohen Querbeschleunigun­ gen nicht funktionssicher aufnehmen kann. Zwar wirkt die Ausgleichsplatte bei der bekannten Ausgleichsvorrichtung mit auf ihrer Unterseite angebrachten Anschlägen zusammen, um eine Überdehnung des balgartigen Ausgleichsbehälters zu vermei­ den; allein die dahingehende Anordnung baut konstruktiv groß auf und ist mithin nicht geeignet, im beengten Unterflurbereich eines Schienenfahrzeuges angeordnet zu werden. Auch ist die bekannte Ausgleichsvorrichtung als Anbauvorrichtung Teil des jeweiligen Transformators und mit diesem ein- und auszubauen, was entspre­ chend aufwendig ist und die Stillstandszeiten des Schienenfahrzeuges erhöht.

Durch die DD-WP 62 621 ist eine Führungseinrichtung für eine Ausgleichsvorrich­ tung bei Transformatoren bekannt in Form eines Scherentriebes. Als Ausgleichs­ behälter dienen dabei mindestens drei zylindrische balgartige Körper, die derart angeord­ net sind, daß ihre Längsachsen mit den Ecken eines Polygons zusammenfallen, wobei die endseitig angeordneten, als Deckel dienenden Ausgleichsplatten der balgartigen Körper über den Scherentrieb geführt sind. Der als Führungseinrichtung dienende Scherentrieb weist darüber hinaus Anschläge auf, die den Verfahrweg des Ausgleichsbehälters begrenzen und vor Überlastung schützen. Die dahingehend bekannte Ausgleichsvorrichtung baut ebenfalls groß auf und wäre für eine Anord­ nung im Unterflurbereich eines Schienenfahrzeuges nicht geeignet. Ferner sind Hemmungen des Scherentriebes nicht auszuschließen, sofern hohe Querbeschleuni­ gungen auf die Ausgleichsvorrichtung einwirken.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun­ de, eine Ausgleichsvorrichtung zu schaffen, die in einem Schienenfahrzeug im Unterflurbereich anordenbar ist und die auch bei hohen Querbeschleunigungen eine kontinuierlich wirkende Fluidverbindung zwischen dem Ausgleichsbehälter und dem Trafogehäuse herstellt.

Eine dahingehende Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des An­ spruches 1.

Dadurch, daß erfindungsgemäß für das Verfahren der Ausgleichsplatte eine Füh­ rungseinrichtung vorgesehen ist, die zwei gegeneinander verschiebbare Hülsen aufweist, von denen eine mit der Ausgleichsplatte und die andere mit den festste­ henden Teilen des Ausgleichsbehälters verbunden ist, und daß zumindest eine der Hülsen mit einer Anschlagfläche an der Ausgleichsplatte oder an dem Ausgleichs­ behälter zusammenwirkt, ist das im Ausgleichsbehälter aufgenommene Trafoöl unter ständiger "Spannung" im Ausgleichsbehälter gehalten, so daß unter dem Druck der Ausgleichsplatte ein ständiges Nachfließen des Trafoöls in das Gehäuse­ innere des Trafos gewährleistet ist. Bei einem Zuviel an Trafoöl im Trafogehäuse, beispielsweise bei hohen Betriebstemperaturen, wird dann entgegen der Wirkung des Kraftspeichers die Ausgleichsplatte um das abgegebene Übermaß an Volumen entsprechend angehoben, wobei auch in dieser Betriebssituation die Ausgleichs­ platte eine ständige Druckkraft auf das bevorratete Trafoöl im Ausgleichsbehälter ausübt. Bei einer solchen Anordnung, die der Niederdrucktechnologie zuzuordnen ist, kommt es auch nicht mehr zu dem ungewollten Schwappen des Trafoöls im Ausgleichsbehälter und auch bei hohen g-Beschleunigungen ist eine Funktion der Ausgleichsvorrichtung nicht in Frage gestellt.

Durch das Ineinandergreifen der Hülsen und der besonderen Anordnung der je­ weils vorgesehenen Anschlagfläche ist einer Überbeanspruchung des Faltenbalges durch zu starkes Zusammendrücken bedingt durch das Einströmen des Trafoöls in den Ausgleichsbehälter entgegengewirkt und eine sicher funktionierende Führungs­ einrichtung bei kleiner Einbaugröße verwirklicht, was den beengten Platzverhält­ nissen im Unterflurbereich eines Schienenfahrzeuges entgegenkommt. Ferner ist auch bei hohen Querbeschleunigungen durch die gegenseitige Abstützung der Hülsen der Führungseinrichtung ein störungsfreier Betrieb gewährleistet. Vorzugs­ weise sind hierbei die beiden Hülsen mit einem vorgebbaren Spiel gegeneinander verschiebbar, so daß Hemmungen der Ausgleichsvorrichtung mit Sicherheit vermie­ den sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrich­ tung ist die Ausgleichsplatte mit einem Ende eines Faltenbalges verbunden, dessen anderes Ende mit feststehenden Teilen des Ausgleichsbehälters verbunden ist, wobei die Ausgleichsplatte mit dem Faltenbalg innerhalb des Ausgleichsbehälters ein Luftvolumen begrenzt. Dem Faltenbalg kommt dabei die Funktion eines Dicht­ elementes der Ausgleichsvorrichtung zu und grenzt ein Luftvolumen innerhalb des Faltenbalges gegenüber dem Vorratsbereich für das Trafoöl ab. Da der mit der Ausgleichsplatte verbundene Faltenbalg den Bewegungen der Ausgleichsplatte ohne weiteres nachfolgen kann, ist eine entsprechende Ankopplung von Luftvolumen zu Ölvolumen ständig gegeben.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist zwischen den sich umfangsseitig umgreifenden Hülsen der Kraft­ speicher in Form einer Schraubenfeder angeordnet, die sich mit ihrem einen Ende an der Ausgleichsplatte und mit ihrem anderen Ende an den feststehenden Teilen des Ausgleichsbehälters abstützt. Diese Schraubenfeder, vorzugsweise in Form einer Druckfeder, stellt baulich ein einfaches Maschinenteil dar; ist aber auch in der Lage, große Zustellkräfte auf die Ausgleichsplatte auszuüben, so daß das bevorratete Trafoöl innerhalb der Ausgleichsvorrichtung unter dem be­ nötigten Vorspanndruck steht.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aus­ gleichsvorrichtung sind die feststehenden Teile des Ausgleichsbehälters aus einem Abschlußdeckel gebildet, der randseitig von einem Gehäusemantel um­ schlossen ist, der wiederum an seinem dem Abschlußdeckel entgegengesetzten Ende einen weiteren Abschlußdeckel umfaßt. Auf diese Art und Weise läßt sich auch noch zwischen Gehäusemantel und Faltenbalg eine vorgebbare Volumen­ menge an Trafoöl bevorraten.

Des weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Gehäusemantel den Falten­ balg randseitig mit einem vorgebbaren Abstand umfaßt und daß zwischen der Ausgleichsplatte und dem weiteren Abschlußdeckel die fluidführende Verbin­ dung in Form einer Leitung für das Trafoöl in den Ausgleichsbehälter mündet. Aufgrund dieser Anordnung ist eine kontinuierliche Nachführrate an Trafoöl über die fluidführende Verbindung gewährleistet. Vorzugsweise ist hierbei fer­ ner vorgesehen, daß zumindest der Ausgleichsbehälter, die Ausgleichsplatte und der Faltenbalg zylindrisch ausgebildet sind, so daß bei beengten Unterflur­ einbau eine gute Anpassungsmöglichkeit der Ausgleichsvorrichtung gegeben ist.

Im folgenden ist die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung anhand der einzigen Figur näher erläutert, wobei die Figur einen Längsschnitt durch die Ausgleichsvorrichtung in ihrer Einbaulage zeigt.

Die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung weist einen Ausgleichsbehälter 10 auf, der in seinem unteren Randbereich mit einem Anschlußstück 12 versehen ist, das dem Anschluß an eine fluidführende Leitung (nicht dargestellt) dient, die das Innere des Ausgleichsbehälters 10 mit dem Inneren des Transformator- Gehäuses (nicht dargestellt) verbindet. In dem Ausgleichsbehälter 10 ist eine mittels einer als Ganzes mit 14 bezeichneten Führungseinrichtung längs einer Verstellachse 16 verfahrbare Ausgleichsplatte 18 angeordnet, die unter der Ein­ wirkung eines Kraftspeichers in Form einer Druck-Schraubenfeder 20 in Anlage mit dem im Ausgleichsbehälter aufgenommenen Trafoöl (nicht dargestellt) ist.

Die Ausgleichsplatte 18 ist mit einem Ende eines Faltenbalges 22 verbunden, der vorzugsweise aus einem Edelstahlblech gebildet ist. Das andere obere Ende des Faltenbalges 22 ist mit feststehenden Teilen des Ausgleichsbehälters in Form eines oberen Abschlußdeckels 24 verbunden. Die Ausgleichsplatte 18 begrenzt dabei mit dem Faltenbalg 22 innerhalb des Ausgleichsbehälters 10 ein Luftvolumen. Für einen Druckausgleich, betreffend dieses einschließbare Luft­ volumen, ist an dem oberen Abschlußdeckel 24 eine Öffnung 26 vorgesehen und eine daran angeschlossene Zu- und Abfuhrleitung 28 mündet mit ihrem ei­ nen Ende in das Innere des Ausgleichsbehälters 10. Das andere Ende dieser Zu- und Abfuhrleitung 28 kann an eine Filtereinheit (nicht dargestellt) angeschlos­ sen sein, damit auszuschließen ist, daß gegebenenfalls mit Trafoöl verunreinigte Luft ungefiltert aus dem Ausgleichsbehälter austreten kann, beispielsweise dann, wenn der Balg 22 versagen sollte.

Die als Ganzes mit 14 bezeichnete Führungseinrichtung weist zwei gegenein­ ander verschiebbare zylindrische Hülsen 30, 32 auf, von denen die untere mit der Ausgleichsplatte 18 und die andere mit dem Abschlußdeckel 24 verbunden ist, wobei die innerhalb der unteren Hülse 32 geführte Hülse 30 mit einer Anschlagfläche 34 an der Ausgleichsplatte 18 zusammenwirkt. Im umgekehrten Fall kann jedoch auch die äußere Hülse 32 derart axial nach oben weiterge­ führt sein, daß sie bei einem Zusammendrücken der Druckfeder 20 bei entspre­ chend einströmendem Trafoöl in den Ausgleichsbehälter 10 an der unteren Anschlagfläche, gebildet durch die Unterseite des Abschlußdeckels 24 (zum Schutz des Faltenbalges 22) anstößt. Die beiden Hülsen 30, 32 sind darüber hinaus mit einem vorgebbaren Spiel gegeneinander verschiebbar angeordnet. Die obere Hülse 30, die in einen Durchlaß 36 der Ausgleichsplatte 24 eingreift, ist gegenüber dieser mittels einer Dichtplatte 38 gegenüber der Umgebung abgedichtet. Neben dem oberen Gehäusedeckel 24 weist die Ausgleichsvorrichtung auch einen unteren Gehäusedeckel 40 auf, die beide randseitig von einem Gehäusemantel 42 umschlossen sind, wobei dieser Gehäusemantel 42 den Faltenbalg 22 randseitig mit einem vorgebbaren Ab­ stand umfaßt, 50 daß zwischen der Ausgleichsplatte 18 und dem weiteren Abschlußdeckel 40 die fluidführende Verbindung in Form einer Leitung (nicht dargestellt) über das Anschlußstück 12 in den Ausgleichsbehälter 10 mündet. Das Trafoöl 10 ist also über die Ausgleichsplatte 18 und den Faltenbalg 22 von der Luftseite des Ausgleichsbehälters 10 getrennt und ein Durchtritt des Trafoöles, meist Silikonöl, auf die Luftseite des Ausgleichsbehälters 10 ist ausgeschlossen.

Wird betriebsbedingt Trafoöl über das Anschlußstück 12 in das Innere des Ausgleichsbehälters 10 geleitet, dann wird die Druckfeder 20 um einen entsprechend dem zugeführten Volumen vorgegebenen Betrag zusammengedrückt und die Ausgleichsplatte 18 bewegt sich in der Figur gesehen längs ihrer Verstellachse 16 nach oben, wobei der Faltenbalg 22 um dieselbe Wegstrecke zusammenge­ drückt wird. Das im Ausgleichsbehälter 10 innerhalb des Faltenbalges 22 aufge­ nommene Luftvolumen wird um den Betrag des eingeströmten Trafoöles verrin­ gert und strömt über die Öffnung 26 und die Zu- und Ablaufleitung 28 ab. Damit einer Beschädigung des Faltenbalges 22 entgegenzuwirken ist, ist eine maximal vorgesehene Verstellstrecke vorgesehen, die dann begrenzt ist, wenn die Unterseite der innen geführten Hülse 30 an die Anschlagfläche 34 der Ausgleichsplatte 18 anstößt. Wird innerhalb des Transformators Trafoöl benötigt, bewirken die anstehenden Druckverhältnisse im Anschlußstück 12, daß die Druckfeder 20 sich entspannt und über die Ausgleichsplatte 18 wird das Transformatorenöl dem Gehäuse des Transformators zugeführt. Mit der erfindungsgemäßen Aus­ gleichsvorrichtung sind dynamische Wechsel beim Zu- und Abführen des Transformatorenöles möglich. Aufgrund des ausgeübten Druckes mittels des Kraftspeichers in Form der Druckfeder 20 läßt sich die Ausgleichsvorrichtung auch unterhalb des Transformators im Unterflurbereich eines Schienenfahrzeu­ ges anordnen, und von dort läßt sich der Fluidvorrat abrufen.

Claims (7)

1. Ausgleichsvorrichtung, insbesondere für den Einsatz bei Transformatoren von Schienenfahrzeugen, mit einem Ausgleichsbehälter (10), der eine fluidführen­ de Verbindung mit dem Inneren des Gehäuses des Transformators aufweist, wobei in dem Ausgleichsbehälter (10) eine längs einer Verstellachse (16) verfahrbare Ausgleichsplatte (18) angeordnet ist, die unter der Einwirkung eines Kraftspeichers in Anlage mit dem im Ausgleichsbehälter (10) aufge­ nommenen Trafoöl ist, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verfahren der Ausgleichsplatte (18) eine Führungseinrichtung (14) vorgesehen ist, die zwei gegeneinander verschiebbare Hülsen (30, 32) aufweist, von denen eine mit der Ausgleichsplatte (18) und die andere mit den feststehenden Teilen des Aus­ gleichsbehälters (10) verbunden ist, und daß zumindest eine der Hülsen (30, 32) mit einer Anschlagfläche (34) an der Ausgleichsplatte (1 8) oder an dem Ausgleichsbehälter (10) zusammenwirkt.

2. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsplatte (18) mit einem Ende eines Faltenbalges (22) verbunden ist, dessen anderes Ende mit feststehenden Teilen des Ausgleichsbehälters verbunden ist, und daß die Ausgleichsplatte (18) mit dem Faltenbalg (22) innerhalb des Ausgleichsbehälters (10) ein Luftvolumen begrenzt.

3. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hülsen (30, 32) mit einem vorgebbaren Spiel gegeneinander ver­ schiebbar sind.

4. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den sich umfangsseitig umgreifenden Hülsen (30, 32) der Kraftspeicher in Form einer Schraubenfeder (20) angeordnet ist, die sich mit ihrem einen Ende an der Ausgleichsplatte (18) und mit ihrem anderen Ende an den feststehenden Teilen des Ausgleichsbehälters (10) abstützt.

5. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die feststehenden Teile des Ausgleichsbehälters (10) aus einem Abschlußdeckel (24) gebildet sind, der randseitig von einem zugehörigen Gehäusemantel (42) umschlossen ist, der an seinem dem Abschlußdeckel (24) entgegengesetzten Ende einen weiteren Abschlußdeckel (40) umfaßt.

6. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (42) den Faltenbalg (22) randseitig mit einem vorgebbaren Abstand umfaßt, und daß zwischen der Ausgleichsplatte (18) und dem weiteren Abschlußdeckel (40) die fluidführende Verbindung in Form einer Leitung für das Trafoöl in den Ausgleichsbehälter (10) mündet.

7. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest der Ausgleichsbehälter (10), die Ausgleichs­ platte (18) und der Faltenbalg (22) zylindrisch ausgebildet sind.