DE939958C

DE939958C - Druckprobe und Dichtheitspruefung von Kesseln fuer Transformatoren u. dgl.

Info

Publication number: DE939958C
Application number: DEL15879A
Authority: DE
Inventors: Viktor Dr-Ing Aigner
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1953-06-25
Filing date: 1953-06-25
Publication date: 1956-03-08

Description

Druckprobe und Dichtheitsprüfung von Kesseln für Transformatoren u. dgl.
Zur Dichtheitsprüfung von Behältern und Leitungen sind schon verschiedene Verfahren angegeben worden. So ist es beispielsweise bekannt, die Behälter mit Luft, Wasserstoff oder Stickstoff unter Druck zu füllen und sie in ein Wasserbad einzutauchen. Sind dabei irgendwelche Leckstellen oder Poren in den Behälterwänden vorhanden, so dringt das Gas durch diese aus und strömt nach oben, wodurch an Hand der Blasenbildung die Leckstellen feststellbar sind. Damit hierbei ein Austreten des Gases durch die Leckstellen im Behälter möglichst nicht verhindert wird, fügt man dem Wasser Zusätze, wie Polyätheralkoholderivate oder ähnliche Verbindungen, hinzu, wodurch eine Lösung mit reduzierter Oberflächenspannung erhalten wird. Dieses Verfahren, also Abdrücken gasgefüllter Behälter unter Flüssigkeit mit durch entsprechende Zusatzmittel erniedrigter Oberflächenspannung, ist jedoch nur anwendbar für kleinere Behälter bzw. Leitungen, da beispielsweise beim Prüfen großer Behälter außerordentlich große Wasserbecken zu deren Aufnahme zur Verfügung stehen müßten, die außerordentlich hohe Kosten verursachen würden. Außerdem würde schon allein infolge des hydrostatischen Druckes des Wassers ein Austreten der Gase durch die Leckstellen weitestgehend verhindert und damit eine zuverlässige Dichtheitsprüfung unmöglich ge- macht werden. Abgesehen davon ist die Untersuchung von Leckstellen auf Grund der Blasenbildung an sich schon, sehr umständlich Im Transformatorenbau, wobei es sich durchweg um große und größte Kesseleinheiten handelt, müssen die Kessel bekanntlich auf Dichtheit der Schweißnähte geprüft werden, damit nicht während des Betriebs ein Ölaustritt aus dem Kessel erfolgt, was eine Demontage des Transformators bedeutet, da der Kern herausgehoben, das Öl entleert und die undichten Stellen erneut geschweißt werden müssen.
Die Prüfung der Kessel erfolgt hierbei gewöhnlich mit heißem Öl entsprechend der Betriebstemperatur von So0 C und mehr, da heißes 01 angeblich wesentlich leichter durch feinste Spalten dringt, zumindest sich an der Außenwand leichter bemerkbar macht als Wasser, weil es im Gegensatz zu diesem nicht verdunstet.
Da die Kessel mit Rücksicht auf dauernde Aufrechterhaltung der hohen elektrischen Festigkeit des Ols, ferner mit Rücksicht auf die Vermeidung einer Ölverschlammung und der Rostbiidung innen bakelisiert werden, kann es vorkommen, daß der Bakelitanstrich anfänglich, d. h. bei Prüfung, Spalten in den Schweißnähten und Wänden abdichtet, später hingegen doch ein Olaustritt erfolgt.
Man kann sich dadurch helfen, daß die Schweißnähte nicht bakelisiert werden, indem man sie beim Streichen oder Spritzen abdeckt. Spalten im Blech werden bei diesem Verfahren nach wie vor durch den Btakelitanstrich verdeckt.
Werden nach Entfernen der Abdeckungen der Schweißnähte bei der Öldruckprobe (7 m Olsäule) Schweißnahtspalten entdeckt, wobei zur Erleichterung der Feststellung der Spalte der Kessel beispielsweise mit an sich bekannten, stark schäu-' melden Flüssigkeiten relativ niedriger Oberflächenspannung abgepinselt werden kann, so muß der Kessel entleert und von Ölresten gereinigt werden, um die schadhaften Stellen erneut schweißen und anschließend bakelisieren zu können. Dies wird dann besonders umständlich, wenn bei der Druckprobe auch die Schweißnähte bakelisiert sind und trotzdem ein Durchsickern von 01 erfolgt. Die sorgfältige Entfernung des Öls ist auch. deshalb notwendig, damit der nachträgliche Bakelitanstrich am Kesseleisen haftet. Der Arbeitsaufwand für die Olentfernung ist besonders groß, wenn der Kessel ohne Bakelisierung mit heißem Öl abgedrückt wird, weil dann der ganze Kessel mit Rücksicht auf die folgende Bakelisierunglsorgfältig vom 01 befreit werden muß.
-Werden hierzu Lösungsmittel für das Öl verwendet, wie z. B. Benzin, Methylenchlorid oder Sodalösungen, so ergeben sich weitere Schwierigkeiten, wie Feuergefahr, Explosionsgefahr und gesundheitliche Schädigungen durch Einatmen; die einwandfreie Brauchbarkeit von alkalischem Wasser ist noch umstritten. Die Schwierigkeiten sind ferner dadurch bedingt, daß heißes Öl für die Druckprobe verwendet werden muß und somit eine Heizanlage für das Öl erforderlich wird.
An Stelle von heißem Öl könnte auch Wasserdampf verwendet werden, doch erfordert auch dieser eine eigene Kesselanlage usw. Die eventuelle Rostbildung bei Verwendung von Wasserdampf an Stelle von Öl kann durch Putzen des Kessels mittels Sandstrahlen vor dem Bakelisieren einwandfrei und einfach beseitigt werden.
Die genannten Schwierigkeiten lassen sich nun erfindungsgemäß in einfachster Weise dadurch beseitigen, daß als Druck- bzw. Kesselfüllmittel für die Druckprobe und Dichtheitsprüfung von Kesseln für Transformatoren u. dgl. durch entsprechende Zusätze entspanntes Wasser verwendet wird, das unter sonst gleichen Voraussetzungen in größerer Menge austritt als nichtentspanntes Wasser. Die Eignung von Flüssigkeiten, durch feinste Spalten zu dringen, hängt nicht nur mit der Zähigkeit von Wasser bzw. 01 zusammen, die bei Wasser niedriger liegt als bei 01, wie folgende Zusammenstellung zeigt:

°C Zähigkeit in cStd

Wasser 1 Mineralöl K 7

20 | 1,0064 | 28,5

50 0,5564 8,5

I00 o,2g44 2,55

Die Eignung von Öl, durch Spalten zu sickern, hängt nicht nur mit der Zähigkeit, vielmehr auch mit der Oberflächenspannung zusammen, die für das Wasser und Mineralöl aus folgender Zusammenstellung hervorgeht:

O C | Oberflächenspannung gegen Luft in yn

Wasser t Mineralöl

0 75,6 28,9

20 72,58

50 67,799 24,2

I00 58,802

Die Oberflächenspannung von Mineralöl liegt demnach wesentlich tiefer als die von normalem Wasser und spricht dafur, daß 01 unter Umständen leichter als Wasser durch Spalten dringt, wenn es unter Druck steht. Wird jedoch Wasser mit einem Entspannungsmittel versetzt, so sinkt seine Oberflächenspannung derart ab, daß es wie heißes 01 durch feinste Spalten hindurchtritt.
Die Kurven der Fig. I zeigen- die Verminderung der Oberflächenspannung von Wasser beim Zusatz eines Entspannungsmittels. Man erkennt den geringen Einfluß der Temperaturen auf die Oberflächenspannung und den großen Einfluß der Konzentration. Diese Verminderung der Oberflächenspannung bei Zusatz eines Entspannungsmittels befähigt das Wasser, besonders gut durch feinste Spalten zu dringen, so daß kaltes Wasser mit einem entsprechenden Zusatz eines Entspannungsmittels heißes 01 zu ersetzen vermag.
Wird die Druckprobe der Kessel vor der Bakelisierung erfindungsgemäß mit entspanntem Wasser durchgeführt, so erübrigt sich die Verwendung bzw. Aufstellung von heizbaren Ölkesseln oder Dampfkesseln, und die Säuberung der Schweißnähte und des Kastens von Bakelit und Öl entfällt.
Einen klaren Vergleich von Wasser mit und ohne Entspannungsmittel ergaben Versuche mit Kapillarrohren, wobei die Oberflächenspannung aus der Steighöhe der Flüssigkeiten in den Kapillaren ermittelt wurde. Leitungswasser und destilliertes Wasser ergaben praktisch gleich hohe Werte der Oberflächenspannung; mit einem Entspannungsmittel sanken die Werte auf die Hälfte ab in Übereinstimmung mit den Kurven der Fig. I.
Die Werte der Oberflächenspannung von Transformatorenöl waren temperaturunabhängig und praktisch gleich groß wie die des Wassers mit Entspannungsmittel.
Als Ergebnis kann daher festgestellt werden, daß Wasser mit etwa 4 g/1 Entspannungsmittel bei Raumtemperatur hinsichtlich der Oberflächenspannung 8ogrädigem Transformatorenöl gleichwertig ist.
Zur weiteren Klärung der Eignung von Wasser mit Entspannungsmitteln für den Nachweis von Spalten wurden gleichartige Kapillaren unter einen gleich hohen statischen Druck von Leitungswasser ohne bzw. mit Entspannungsmittel sowie von gogrädigem Tr7nsformatorenöl gesetzt und die Auslaufmenge als Funktion der Zeit ermittelt. Das Ergebnis ist in den Kurvenscharen der Fig. 2 und 3 dargestellt.
Die Fig. 2 zeigt, daß ein Zusatz von 1 g Entspannungsmittel je 250 cm3 = 4g/l eine höhere Auslaufmenge ergibt als ein Zusatz von 2 g/l bzw.
8 g/l. Wer'nur zeigt sich die klare Überlegenheit von entspanntem Wasser gegenüber Leitungswasser, da entspanntes Wasser die doppelte Auslaufmenge ergibt.
Die untere Kurvenschar gemäß Fig. 3 zeigt, daß die Auslaufmenge von entspanntem Wasser heißem Transformatorenöl weit überlegen ist, da nach Io Stunden die Auslaufmenge von entspanntem Wasser das 2I,sfache der Auslaufmenge von Trausformatorenöl bei gleicher Kapillare, gleicher hydrostatischer Druckhöhe, jedoch Raumtemperatur bei Wasser einerseits und 900 C Öltemperatur andererseits, betragen hat.
Das entspannte Wasser kann mit Alkaliblau gefärbt und gefiltert werden. Die Auslaufmengen des entspannten Wassers werden durch die Färbung nicht beeinträchtigt.
Das gefärbte und entspannte Wasser ist mithin für die Dichtigkeitsprobe von Transformatorenkesseln besonders geeignet. Das durch Haarrisse hindurchgetretene Wasser wird speziell auf außen gekalkten Kesseln deutlich sichtbar, weil sich die weiße Kalkfarbe blau färbt und dadurch von der Umgebung scharf abhebt. Ein Aufheizen des Wassers im Kessel, so daß der Kessel aufetwa go° kommt, würde auch die Wärmedehnung des Kessels gewährleisten. Die Aufheizung könnte während der vielstündigen Druckprobe durch elektrische Heizkörper oder Heizschbngen erfolgen, die mit Heißwasser oder Dampf beschickt werden. Nach Fig. I liegt die Oberflächenspannung von heißem entspanntem Wasser etwas tiefer als die von kaltem Wasser, wodurch in Verbindung mit verminderter Viskosität der Ausfluß noch weiter gefördert wird.
Den praktischen Bedürfm.ssen dürfte jedoch entspanntes Wasser von Raumtemperatur genügen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Druckprobe und Dichtheitsprüfung von Kesseln für Transformatoren u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß als Druck- bzw. Kesselfüllmittel durch entsprechende Zusätze entspanntes Wasser verwendet wird.
2. Druckprobe und Dichtheitsprüfung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit entspanntem Wasser von Raumtemperatur durchgeführt wird.
3. Druckprobe und Dichtheitsprüfung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit entspanntem Wasser von etwa go0 C durchgeführt wird.
4. Druckprobe und Dichtheitsprüfung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekernzeichnet, daß sie vor der Dakelisierung des Kessels durchgeführt wird.
5. Druckprobe und Dichtheitsprüfung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf eine Dauer von 24 Stunden erstreckt wird.
6. Druckprobe und Dichtheitsprüfung nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kontrastfärbemittel für die Kesselfüllung einerseits und die Kesselaußenwand andererseits verwendet werden.
7. Druckprobe und Dichtheitsprüfung nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das entspannte Wasser mit Alkaliblau gefärbt wird.
8. Druckprobe und Dichtbeitsprüfung nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zu prüfende Kessel außen mit Kalkmilch bestrichen wird.

Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 3I6 842; französische Patentschrift Nr. 973 I55; »Kältetechnik«, Heft 9 (I952), S. 226 bis 232, Veröffentlichung von Schmidt.