DE29622644U1

DE29622644U1 - Ausgleichsvorrichtung mit Hydrospeicher

Info

Publication number: DE29622644U1
Application number: DE29622644U
Authority: DE
Original assignee: Hydac Technology GmbH
Current assignee: Hydac Technology GmbH
Priority date: 1996-01-20
Filing date: 1996-01-20
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2006-01-21

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsvorrichtung für den Einsatz bei Transformatoren, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit mindestens einem Ausgleichsbehälter, der eine fluidführende Verbindung mit dem Inneren des Gehäuses des Transformators aufweist.

Bei dem Betrieb von Transformatoren (Trafos) bei Schienenfahrzeugen treten Arbeitstemperaturen von -30⁰C bis 135⁰C auf und das im Trafo verwendete Trafoöl, meist in Form von Silikonöl, unterliegt Volumenschwankungen von mehr als 10 %. Um diese temperaturbedingten Volumenschwankungen ausgleichen zu können, ist es Stand der Technik, oberhalb des Transformators oder Trafos einen Ausgleichsbehälter anzuordnen, der Trafoöl bevorratet und über eine fluidführende Verbindung in das Innere des Gehäuses des Trafos abgibt,

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sofern niedrige Betriebstemperaturen vorliegen, aber auch im Betrieb bei hohen Temperaturen in der Art eines Ausgleichsgefäßes vom Trafo stammendes Trafoöl aufnimmt. Insbesondere beim Einsatz dahingehender Ausgleichsbehälter in Schienenfahrzeugen kommt es zu Problemen. Zum einen können beim Betrieb des Schienenfahrzeuges Querbeschleunigungen in der Größe von 5g auftreten, die ein homogenes Zu- oder Abfließen des Trafoöls 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 vollständig aus dem Schienenfahrzeug entfernt und gegen einen neuen oder bereits gewarteten Trafo ausgetauscht. Auf diese Art und Weise werden unnötige Stillstandszeiten des Schienenfahrzeuges vermieden. Bei einem dahingehenden Ein- und Ausbau ist aber auch die darüber angeordnete konventionelle Ausgleichsvorrichtung im Weg und behindert einen raschen Ein- und Ausbau des Trafos. Auch wäre es bereits aus Platzgründen heraus zweckmäßig, die Ausgleichsvorrichtung im Unterflurbereich des Schienenfahrzeuges anzuordnen.

Zwar ist bereits durch die nachveröffentlichte deutsche Patentanmeldung 195 17 401.1-32 vorgeschlagen worden, eine Ausgleichsvorrichtung zu schaffen, die in einem Schienenfahrzeug platzsparend im Unterflurbereich anordenbar ist und die auch bei hohen Querbeschleunigungen eine kontinuierlich wirkende Fluidverbindung zwischen dem Ausgleichsbehälter und dem Trafogehäuse herstellt. Jedoch benötigt dieser bekannte Ausgleichsbehälter dennoch unverhältnismäßig viel Einbauraum aufgrund seiner Konstruktion, bei der eine mittels einer Führungseinrichtung längs einer Verstellachse verfahrbare Ausgleichsplatte vorhanden ist, die unter der Einwirkung eines Kraftspeichers ständig in Anlage mit dem im Ausgleichsbehälter aufgenommenen Trafoöl ist, so daß dieses unter ständiger "Spannung" im Ausgleichsbehälter gehalten ein

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ständiges Nachfließen des Trafoöles in das Gehäuseinnere des Trafos gewährleistet. Darüber hinaus ist diese Lösung aufgrund der Vielzahl von gegeneinander zu bewegender mechanischer Bauteile aufwendig und mithin teuer in der Herstellung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde_/ eine Ausgleichsvorrichtung für den Einsatz bei Transformatoren zu schaffen, die wenig Einbauraum benötigt, kostengünstig in der Herstellung und sicher im Betrieb ist. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Ausgleichsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 der jeweilige Ausgleichsbehälter ein Hydrospeicher ist, der mit seiner Flüssigkeitsseite an die fluidführende Verbindung und der mit seiner Gasseite an eine Druckquelle angeschlossen ist, und daß mittels einer Druckbegrenzungseinrichtung ein Druckwert auf der Gasseite des Hydrospeichens einstellbar ist, lassen sich mit einem Standardbauteil, wie dem Hydrospeicher, der kostengünstig zur Verfügung steht, die Druck- und Volumenschwankungen der Transformatorflüssigkeit innerhalb des Transformatorgehäuses ausgleichen. Dabei wird das Speichervoiumen des Hydrospeichers derart gewählt, daß dieses größer ist als das maximal zu verdrängende Volumen, um eine Absicherung gegenüber einem maximalen Druckanstieg auf der Fiüssigkeitsseite zu haben. Bei der erfindungsgemäßen Lösung braucht der Druckanstieg oder Druckabfall durch Temperaturänderungen am Speicher nicht berücksichtigt zu werden, so daß insbesondere ein kleinvolumiger, platzsparender Hydrospeicher zum Einsatz kommen kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung ist der Hydrospeicher ein Blasenspeicher, dessen Speicherblase auf der Flüssigkeitsseite derart ein Speichervolumen abtrennt, daß Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels im Transformatorgehäuse ausgeglichen sind und daß unter

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dem auf der Gasseite herrschenden Druck die Flüssigkeit in Richtung des Transformatorgehäuses gehalten ist. Vorzugsweise ist dabei das Speichervolumen des Blasenspeichers größer als die maximal verdrängbare Fiüssigkeitsmenge aus dem Transformatorgehäuse.

Die die Flüssigkeits- und Gasseite aufweisenden Blasenspeicher sind Standardbauteile und die sog. Speicherblase ist ein gasdichtes Trennelement aus gummielastischem Material, so daß bei einem Anstieg des Druckes auf der Flüssigkeitsseite das Gas auf der Gasseite komprimiert wird, das wiederum expandiert und die gespeicherte Flüssigkeit aus dem Speicher verdrängt, sobald der Druck auf der Flüssigkeitsseite sich erniedrigt. Hierdurch ist also ein wechselnder, pulsierender Betrieb möglich, bei dem Volumen- und Druckänderungen der Flüssigkeit innerhalb des Transformatorgehäuses in beiden Richtungen kontinuierlich ausgleichbar sind.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Druckquelle Teil eines Druckluftnetzes, insbesondere des Schienenfahrzeuges, wobei die Druckbegrenzungseinrichtung mindestens ein Druckbegrenzungsventil aufweist, das in das Druckluftnetz eingesetzt eingangsseitig und mit seinem Steueranschluß an die Gasseite des Hydrospeichers angeschlossen ist. Sollte es mithin zu einem ungewollten Druckanstieg auf der Gasseite des Hydrospeichers kommen, öffnet das Druckbegrenzungsventil und die gespeicherte Druckluft wird so lange abgegeben, bis der eingestellte Druck im Hydrospeicher wieder erreicht ist. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß auf der Ausgangsseite des Druckbegrenzungsventils eine Schalldämpferanordnung an das Druckluftnetz angeschlossen ist, über die sich die Druckluft in die Umgebung abführen läßt.

Des weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, die Druckwerte des Druckluftnetzes mit einem Luftdruckregelventil einzustellen. Auf diese Art und Weise lassen sich die hohen Druckwerte des Druckluftnetzes von 6 bis 10 bar auf einen

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Druckwert von beispielsweise 0,4 bar einstellen, was es erlaubt, die Anlage im gefahrlosen Niederdruckbereich zu betreiben.

Im folgenden ist die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt in prinzipieller Darstellung den Aufbau der Ausgleichsvorrichtung mit Druckluftnetz und Transformator.

Die in der Figur gezeigte Ausgleichsvorrichtung ist für den Einsatz bei Transformatoren, insbesondere für Schienenfahrzeuge (nicht dargestellt), vorgesehen. Als Ausgleichsbehälter der Ausgleichsvorrichtung weist diese einen Hydrospeicher in Form eines Blasenspeichers 12 auf. Dieser ist mit seiner Flüssigkeitsseite 14 an eine fluidführende Verbindung 16 in Form einer Rohrleitung angeschlossen, die mit ihrem einen Ende an die Unterseite des Blasenspeichers 12 angeschlossen ist und mit ihrem anderen Ende im oberen Bereich des Transformatorgehäuses 18 in dieses mündet. Auf seiner Gasseite 20 ist der Blasenspeicher 12 über ein als Ganzes mit 22 bezeichnetes Druckluftnetz des Schienenfahrzeuges an eine Druckquelle 24, beispielsweise in Form eines Kompressors, angeschlossen. Mittels einer als Ganzes mit 26 bezeichneten Druckbegrenzungseinrichtung ist ein vorgebbarer Druckwertebereich auf der Gasseite 20 des Blasenspeichers 12 einstellbar.

Die elastische und gasundurchlässige Speicherblase 28 aus Kautschukmaterial trennt auf der Flüssigkeitsseite 14 des Blasenspeichers 12 derart ein Speichervolumen ab, daß Schwankungen des Flüssigkeitsspiegel im Transformatorgehäuse 18 ausgeglichen sind, wobei unter dem auf der Gasseite 20 herrschenden Druck die Transformatorflüssigkeit in Richtung des Transformatorgehäuses 18 mit einer vorgebbaren "Spannung" gehalten ist. Dabei ist das Speichervolumen

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des Blasenspeichers 12 größer gewählt als die maximal verdrängbare Flüssigkeitsmenge aus dem Transformatorgehäuse 18. Das Transformatorgehäuse 18 kann vorzugsweise vollständig den Transformator und die aufgenommene Transformatorflüssigkeit gegebenenfalls luftdicht gegenüber der Umgebung abschließen.

Die Druckbegrenzungseinrichtung 26 weist neben einem Druckbegrenzungsventil 30 ein Luftdruckregel ventil 32 mit Manometerüberwachung auf. Das Druckbegrenzungsventil 30, das in das Druckluftnetz 22 eingesetzt ist, ist eingangsseitig und mit seinem Steueranschluß 34 an die Gasseite 20 des Blasenspeichers 12 angeschlossen. Ferner ist auf der Ausgangsseite des Druckbegrenzungsventils 30 eine Schaüdämpferanordnung 36 an das Druckluftnetz 22 angeschlossen. Des weiteren ist in der mit Pfeil angegebenen Strömungsrichtung der Druckluft zwischen der Druckluftquelle 24 und dem Luftdruckregelventil 32 eine Filtereinheit 38 in dem Druckluftnetz 22 vorhanden.

Zur besseren Erläuterung wird im folgenden die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung anhand ihrer Funktion näher erläutert. Das vollständig mit Transformatoröl befüllte Transformatorgehäuse ist über die Verbindungsleitung 16 an die Unterseite des Blasenspeichers 12 und an seine Flüssigkeitsseite 14 angeschlossen. Mithin befindet sich gemäß der Ausgangsdarstellung der Figur sowohl Transformatoröl in der fluidführenden Verbindung 16 als auch auf der Flüssigkeitsseite 14 des Hydrospeichers. Kommt es aufgrund einer Betriebstemperaturerhöhung auf Seiten des Transformators 10 zu einer Ausdehnung der Transformatorflüssigkeit, erhöht sich der Flüssigkeitsspiegel auf der Flüssigkeitsseite 14 des Hydrospeichers und die durch die Speicherblase 28 abgetrennte Gasmenge auf der Gasseite 20 wird komprimiert. Kommt es zu einem weiteren unerwarteten Anstieg auf der Flüssigkeitsseite bei weiterer Gaskomprimierung, würde das auf einen Schwellenwert eingestellte Druckbegrenzungsventil 30 öffnen und die überflüssige Gasmenge entweicht über die

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Schalldämpferanordnung 36 in die Umgebung. Da es sich bei dem Betriebsgas um Druckluft handelt, ist die dahingehende Abgabe an die Umgebung unschädlich. Bei einem entsprechenden Druckabfall auf der Gasseite wird dann über die Druckluftquelle 24 des Druckluftnetzes 22 und über das Luftdruckregelventil 32 so lange Druckluft nachgefördert, bis der vorgebbare Schwellenwert des Luftdruckregelventils 32 erreicht ist. Der Blasenspeicher 12 nimmt dann wieder seine ursprünglichen Druckwerte auf der Gasseite 20 ein und würde bei einem Sinken des Flüssigkeitsspiegels im Transformatorgehäuse 18 unter Zwischenschalten der Speicherblase 28 die in ihm bevorratete Flüssigkeitsmenge über die Verbindungsleitung 16 wieder in Richtung des Inneren des Transformatorgehäuses 18 zurückdrängen.

Das Luftdruckregel ventil 32 reduziert dabei die Druckbetriebswerte des Druckluftnetzes 22 zwischen 6 bis 10 bar auf ca. 0, 4 bar, so daß die gesamte Ausgleichsvorrichtung im gefahrlosen Niederdruckbereich arbeiten kann. Über am Hydrospeicher angebrachte Flanschstücke 40 läßt sich der Hydrospeicher beispielsweise im Unterflurbereich eines Schienenfahrzeuges fest anordnen. Die zwischen den beiden Ventilen 30 und 32 verlaufende Verbindungsleitung des Druckluftnetzes 22, an das auch der Steueranschluß 34 angeschlossen ist, mündet über eine Abzweigung in die Gasseite 20 des Hydrospeichers, so daß insofern eine kompakt aufbauende Druckbegrenzungseinrichtung 26 gegeben ist.

Claims

-01 - Schutzansprüche

1. Ausgleichsvorrichtung für den Einsatz bei Transformatoren (10), insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit mindestens einem Ausgleichsbehälter, der eine fluidführende Verbindung (16) mit dem Inneren des Gehäuses (18) des Transformators (10) aulweist, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Ausgleichsbehälter ein Hydrospeicher ist, der mit seiner Flüssigkeitsseite (14) an die fluidführende Verbindung (16) und der mit seiner Gasseite (20) an eine Druckquelle (24) angeschlossen ist, und daß mittels einer Druckbegrenzungseinrichtung (26) ein Druckwert auf der Gasseite (20) des Hydrospeichers einstellbar ist.

2. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydrospeicher ein Blasenspeicher (12) ist,, dessen Speicherblase (28) auf der Flüssigkeitsseite derart ein Speichervolumen abtrennt, daß Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels im Transformatorgehäuse (18) ausgeglichen sind und daß unter dem auf der Gasseite (20) herrschenden Druck die Flüssigkeit in Richtung des Transformatorgehäuses (18) gehalten ist.

3. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichervolumen des Blasenspeichers (12) größer ist als die maximal verdrängbare Flüssigkeitsmenge aus dem Transformatorgehäuse (18).

4. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle Teil eines Druckluftnetzes, insbesondere des Schienenfahrzeugs, ist und daß die Druckbegrenzungseinrichtung (26) mindestens ein Druckbegrenzungsventil (30) aufweist, das in das Druckluftnetz (22) eingesetzt eingangsseitig und mit seinem Steueranschluß (34) an die Gasseite (20) des Hydrospeichers angeschlossen ist.

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5. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch A₁ dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ausgangsseite des Druckbegrenzungsventils (30) eine Schalldämpferanordnung (36) an das Druckluftnetz (22) angeschlossen ist.

6. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwerte des Druckluftnetzes (22) mit einem Luftdruckregelventil (32) einstellbar sind.