專利名稱：用于監(jiān)控在一個(gè)填充有液體的設(shè)備內(nèi)的氣體體積的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控在一個(gè)填充有液體的設(shè)備內(nèi)的氣體體積的裝置，其中，所述設(shè)備通過一個(gè)入流管道與至少一個(gè)膨脹容器相連以及所述裝置包含一個(gè)浮游在所述液體中的浮游體。膨脹容器在本發(fā)明的意義上可以理解為一種可以容納通過所述設(shè)備的入流管道膨脹的液體的容器以及一種氣體收集容器，例如一個(gè)連接在液體膨脹容器前的雙浮子繼電器(Buchholzrelais)。另外，本發(fā)明涉及一種用于借助于一個(gè)在設(shè)備的膨脹容器內(nèi)浮游的浮游體監(jiān)控一個(gè)填充有液體的設(shè)備內(nèi)的氣體體積的方法。
在大型變壓器中，基于在運(yùn)行期間所存在的大的電磁損耗以及與此相關(guān)的變壓器變熱而強(qiáng)迫需要充分冷卻所述設(shè)備。為此目的，這些變壓器的核心和繞組要安置在一液體容器、尤其一個(gè)油箱內(nèi)。位于油箱內(nèi)的冷卻液體亦即絕大部分變壓器油在運(yùn)行過程中由于變壓器變熱而膨脹，同時(shí)溢流的液體被收集在一個(gè)安置在所述變壓器之上的膨脹容器內(nèi)。除了由熱能引起液體膨脹外，由于劇烈地加熱所述冷卻液體以及由于在變壓器中發(fā)生的化學(xué)-物理過程可能會(huì)從冷卻液體中散發(fā)出附加的氣體或者在設(shè)備或連接管道內(nèi)產(chǎn)生附加氣體。同樣，由于在設(shè)備或連接管道內(nèi)的漏泄可能會(huì)使周圍空氣進(jìn)入到該氣密的回路中以及聚集在該設(shè)備內(nèi)部或者所述膨脹容器內(nèi)。這些氣體由于其密度輕而聚集在所述位于變壓器之上的膨脹容器內(nèi)。
這些膨脹容器就其功能而言被稱為氣體收集器，通常也稱為雙浮子繼電器。按照德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 42566規(guī)定在一用油冷卻的變壓器運(yùn)行過程中當(dāng)超出一預(yù)定的氣體體積時(shí)要發(fā)出一報(bào)警信號(hào)。其中，在所述作為相應(yīng)的膨脹容器和氣體收集容器的雙浮子繼電器內(nèi)部探測(cè)是否達(dá)到所述預(yù)定的氣體體積，氣體收集容器連接在一個(gè)原有的液體膨脹容器之前。該液體膨脹容器僅僅用于容納所述膨脹的液體以及因此是一個(gè)敞開的與周圍空氣相接觸的系統(tǒng)。如果在所述液體膨脹容器存在一種液體以及在所述設(shè)備中沒有形成附加的氣體，則所述膨脹容器(雙浮子繼電器)完全被液體充滿?；谠谒雠蛎浫萜鲀?nèi)探測(cè)到的報(bào)警信號(hào)，顯示變壓器一種可能出現(xiàn)的危急狀態(tài)以及可以通過深入地檢查所述變壓器來檢測(cè)這種危急狀態(tài)。
此外，由德國(guó)專利申請(qǐng)DE101 33 615C1公開了一種用于檢測(cè)在一個(gè)填充有液體的設(shè)備、尤其是高壓設(shè)備內(nèi)的未溶解氣體的裝置，其中，借助于該裝置可以測(cè)出在一個(gè)雙浮子繼電器中氣體產(chǎn)生隨時(shí)間的變化情況。在該德國(guó)專利申請(qǐng)DE101 33 615C1范圍內(nèi)所建議的測(cè)量裝置由一個(gè)差分壓力測(cè)量裝置組成，該差分壓力測(cè)量裝置通過兩根充滿液體的管道與至少兩個(gè)壓力測(cè)量接頭相連。在此，所述充滿液體的管道一方面與所述雙浮子繼電器內(nèi)部連通以及另一方面與一根向上開口的參考液柱相連。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是快速且可靠地探測(cè)在一個(gè)填充有液體的設(shè)備內(nèi)存在的氣體體積。
上述技術(shù)問題通過按照權(quán)利要求1所述的裝置以及按照權(quán)利要求9所述的方法得以解決。
為此按照本發(fā)明規(guī)定，一浮游體與一根固定在所述膨脹容器內(nèi)的軸相連以及相對(duì)于該軸可旋轉(zhuǎn)地被支承。從本發(fā)明的角度看，所述軸的這種可旋轉(zhuǎn)的支承包括所述浮游體相對(duì)于一根固定軸的鉸接以及所述軸帶著一個(gè)與其固定連接的浮游體圍繞該軸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。所述浮游的浮游體反映了在膨脹容器內(nèi)的液面的高度水平面，使得可以從另外對(duì)膨脹容器的形狀和尺寸的認(rèn)識(shí)中推斷出處于液體之上的氣體體積。
一個(gè)連接元件、尤其是一個(gè)直徑小且自重輕的桿件相宜地將所述軸與所述與該軸間隔一定距離的浮游體連接起來。所述軸與液面之間的相對(duì)高度以及所述連接元件的長(zhǎng)度決定了所述待探測(cè)的氣體體積的測(cè)量寬度以及氣體探測(cè)的精度。
比較有利的方式是，一個(gè)位置固定的力傳感器檢測(cè)在所述連接元件上的一預(yù)定長(zhǎng)度(a)處的扭矩。在所述力傳感器中測(cè)量的扭矩超出一個(gè)預(yù)定的扭矩時(shí)由一個(gè)處理裝置產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)。所述預(yù)定的扭矩鑒于所述軸在膨脹容器內(nèi)的相對(duì)位置是衡量在一個(gè)用作雙浮子繼電器的膨脹容器內(nèi)的最大可探測(cè)到的氣體體積的尺度，當(dāng)其被超過時(shí)就發(fā)出一個(gè)報(bào)警信號(hào)，并且該預(yù)定的扭矩因此要滿足德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN42566。
另外，比較有利的是，處于一些確定的高度水平面上的多個(gè)浮游體分別相對(duì)于一些相互平行設(shè)置的軸相對(duì)錯(cuò)開地設(shè)置，在此，各浮游體具有不同的尺寸和/或密度。通過在各根軸的不同高度水平面上安裝不同密度的浮游體可以探測(cè)不同氣體和/或借助于不同氣體體積測(cè)量方法檢測(cè)到的氣體體積相互調(diào)整來提高氣體體積測(cè)量的精度。但是為了探測(cè)不同氣體需要，將所述膨脹容器劃分成一些獨(dú)立的腔室以及在每個(gè)腔室中通過一個(gè)位于該腔室中的浮游體僅僅分別用于確定一種氣體。
作為替代方式，一個(gè)位置固定的角度測(cè)量?jī)x檢測(cè)所述浮游體的連接元件與所述軸的一個(gè)水平橫軸線之間的角度。通過測(cè)得一個(gè)角度同樣地借助于所述膨脹容器的尺寸和形狀可以確定一個(gè)處于液體之上的氣體體積。在所述浮游體的連接元件與所述水平線之間的角度超出一個(gè)預(yù)定的角度值時(shí)一個(gè)在所述用作雙浮子繼電器的膨脹容器內(nèi)的處理裝置產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)以及因此該處理裝置同樣要滿足德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN42566。
所述浮游體有利地具有附加的電容性和/或電感性元件和/或光學(xué)元件，其中，一個(gè)處理裝置檢測(cè)通過這些元件產(chǎn)生的電磁信號(hào)和/或電信號(hào)和/或光信號(hào)。通過采用附加的或可選用的各種體積確定方法可以將所述分別測(cè)得的氣體體積相互調(diào)準(zhǔn)。
按照本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)控在一個(gè)填充有液體的設(shè)備內(nèi)的氣體體積的方法，其中，所述設(shè)備具有一個(gè)與至少一個(gè)膨脹容器相連的入流管道以及一個(gè)浮游在所述液體中的浮游體處于所述膨脹容器內(nèi)，在所述膨脹容器內(nèi)將該浮游體與一個(gè)位置固定的軸連接并使之相對(duì)于該軸可旋轉(zhuǎn)地被支承，其中，檢測(cè)所述浮游體相對(duì)于所述軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。有利的擴(kuò)展方式是，將所述軸定位在所述膨脹容器內(nèi)的一個(gè)基于相對(duì)于所述膨脹容器的上罩蓋內(nèi)側(cè)面最大的待檢測(cè)氣體體積確定的高度水平面上，以及借助于一個(gè)尤其沿一個(gè)支架的預(yù)定凹槽形式的固定裝置將所述軸固定在確定的高度水平面上。因?yàn)樗龃綔y(cè)的氣體體積持續(xù)地聚集在所述用作雙浮子繼電器的膨脹容器內(nèi)的液體之上，因此相宜地相對(duì)于所述上罩蓋的內(nèi)側(cè)面地確定待探測(cè)的氣體體積以及因此可以測(cè)得所述軸的待確定的高度水平。
下面借助于附圖所示具體實(shí)施方式
詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖中

圖1表示所述按照本發(fā)明的裝置的簡(jiǎn)略示意圖；圖2表示帶有兩個(gè)本發(fā)明裝置的一個(gè)氣體檢測(cè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)略示意圖。
圖1表示所述作為膨脹容器1a的本發(fā)明裝置的簡(jiǎn)略示意圖。所述在一個(gè)(未示出的)變壓器之上安置的膨脹容器1a通過一個(gè)(未示出的)連接管道與一個(gè)入口2相連。另外，該膨脹容器1a通過一個(gè)出口3與一個(gè)(未示出的)后置膨脹容器1b相連，其中，該后置的液體膨脹容器同樣可以構(gòu)造為在上罩蓋10a中存在有一個(gè)出口3的膨脹容器1a。其中，該(未示出的)后置膨脹容器1b防止所述膨脹容器1a在完全充滿液體時(shí)在其內(nèi)部壓力過度升高。在膨脹容器1a內(nèi)部安置兩個(gè)浮游體5、6，其中，這兩個(gè)浮游體5、6通過間隔一定距離的連接元件4a、4b可相對(duì)于所述處于該膨脹容器1a內(nèi)的液體的液面可旋轉(zhuǎn)地被支承。所述上方浮游體5與一根在一確定的高度水平面9上的軸11相連并且可旋轉(zhuǎn)地被支承。如果液面下降到一個(gè)規(guī)定的水平面之下以及因此面臨變壓器過熱的危險(xiǎn)時(shí)，下方浮游體6切斷所述全部變壓器設(shè)備。這一點(diǎn)也同樣適用于封堵蓋8，該封堵蓋8確保在(例如在變壓器內(nèi)部發(fā)生爆炸時(shí))猛然壓力升高的情況下迅速關(guān)閉所述膨脹容器1a。上方浮游體5這樣安裝在所述膨脹容器1a中，即，使得它可以在膨脹容器1a內(nèi)有氣體形成的情況下持續(xù)地檢測(cè)氣體體積。這一點(diǎn)是通過下述措施保證的，即，所述上方浮游體5相對(duì)于所述膨脹容器1a的上罩蓋10a內(nèi)側(cè)間隔一個(gè)預(yù)定距離地設(shè)置以及可相對(duì)于如此確定的相對(duì)水平面9可旋轉(zhuǎn)地被支承。由此可以持續(xù)而無遺漏地監(jiān)控在膨脹容器1a內(nèi)的氣體體積的形成直至達(dá)到一個(gè)最大預(yù)定的氣體體積以及在超過該最大的預(yù)定氣體體積時(shí)由監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)報(bào)警信號(hào)。取決于所采用的液體以及進(jìn)而基于通過所述浮游體5相對(duì)于軸11的浮游而形成的最大可能的扭矩來求得所述浮游體5、6的密度和尺寸以及所述連接元件4a、4b的長(zhǎng)度。與所述上方浮游體5或上方連接元件4a相連的力傳感器7持續(xù)地反映所述通過該浮游體5形成的力矩或扭矩并因此是一個(gè)對(duì)于所述位于膨脹容器1a內(nèi)的氣體體積量的度量，由此可以快速且可靠地探測(cè)出氣體體積。
圖2表示帶有兩個(gè)按照本發(fā)明的膨脹容器1a、1b的一個(gè)設(shè)備12的簡(jiǎn)略示意圖。在一個(gè)液體容器14、尤其是一個(gè)高壓變壓器設(shè)備14上在該液體容器14的頂部區(qū)域內(nèi)安裝一入流管道13。該入流管道13通過一個(gè)入口2與一個(gè)第一膨脹容器1a相連。該第一膨脹容器1a用于檢測(cè)在所述設(shè)備12的在該膨脹容器1a內(nèi)匯集的氣體體積。通過一個(gè)出口3，所述第一膨脹容器1a通過另一個(gè)入流管道13與一個(gè)安置在更高位置處的第二膨脹容器1b的入口2相連。另外，在上罩蓋10a(圖2中未示出)中有出口3，其用于與周圍空氣平衡。再在環(huán)境氣壓下測(cè)量所述在第二膨脹容器1b內(nèi)測(cè)得的氣體體積。
附圖標(biāo)記清單1a 第一膨脹容器1b 第二膨脹容器2 入口3 出口4a 上方連接元件4b 下方連接元件5 上方浮游體6 下方浮游體7 位置固定的力傳感器8 封堵蓋9 確定的高度水平面10a 上罩蓋10b 下罩蓋11 軸12 設(shè)備13 流管道14 液體容器
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控在一個(gè)填充有液體的設(shè)備(12)內(nèi)的氣體體積的裝置，其中，該設(shè)備(12)具有一個(gè)與至少一個(gè)膨脹容器(1a)相連的入流管道(13)，以及所述裝置具有至少一個(gè)浮游在所述液體中的浮游體(5)，其特征在于，所述浮游的浮游體(5)與一個(gè)在所述膨脹容器(1a)內(nèi)的位置固定的軸(11)相連并且相對(duì)于該軸(11)可旋轉(zhuǎn)地被支承。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，一個(gè)連接元件(4a)將所述軸(11)與所述與該軸(11)間隔一定距離的浮游體(5)連接起來。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，一個(gè)位置固定的力傳感器(7)檢測(cè)在所述連接元件(4a)上的一預(yù)定長(zhǎng)度(a)處的扭矩。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在所述力傳感器(7)中測(cè)量的扭矩超出一個(gè)預(yù)定的扭矩時(shí)，一個(gè)處理裝置產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，多個(gè)處于一些確定的高度水平面(9)上的浮游體(5)分別相對(duì)于所述相互平行設(shè)置的軸(11)相對(duì)錯(cuò)開地設(shè)置，其中，各浮游體(5)具有不同的尺寸和/或密度。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，一個(gè)位置固定的角度測(cè)量?jī)x檢測(cè)在所述連接元件(4a)與所述軸(11)的一水平橫軸線之間的角度。
7.按照權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，在所測(cè)量的角度超過所述連接元件(4a)的一個(gè)預(yù)定角度時(shí)，一個(gè)處理裝置產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)。
8.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述浮游體(5)具有附加的電容性元件和/或電感性元件和/或光學(xué)元件，其中，一個(gè)處理裝置檢測(cè)通過這些元件所產(chǎn)生的電磁信號(hào)和/或電信號(hào)和/或光信號(hào)。
9.一種用于監(jiān)控在一個(gè)填充有液體的設(shè)備(12)內(nèi)的氣體體積的方法，其中，所述設(shè)備(12)具有一個(gè)與至少一個(gè)膨脹容器(1a)相連的入流管道(13)并且一個(gè)浮游在所述液體中的浮游體(5)處于該膨脹容器(1a)內(nèi)，在該膨脹容器(1a)內(nèi)所述浮游體(5)與一根位置固定的軸(11)連接并且可旋轉(zhuǎn)地被支承，其中，檢測(cè)所述浮游體(5)相對(duì)于所述軸(11)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，基于一個(gè)相對(duì)于所述膨脹容器(1a)的上罩蓋(10a)內(nèi)側(cè)面的最大可檢測(cè)到的氣體體積，確定所述軸(11)在所述膨脹容器(1a)內(nèi)的一個(gè)確定的高度水平面(9)，并借助于一個(gè)固定裝置將所述軸(11)固定在所確定的高度水平面(9)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控在一個(gè)填充有液體的設(shè)備內(nèi)的氣體體積的裝置，其中，所述設(shè)備具有一個(gè)與至少一個(gè)膨脹容器相連的入流管道以及所述裝置具有至少一個(gè)浮游在所述液體中的浮游體。其中，所述浮游的浮游體與一個(gè)固定在所述膨脹容器內(nèi)的軸相連以及相對(duì)于該軸可旋轉(zhuǎn)地被支承。通過測(cè)量由所述浮游體產(chǎn)生的扭矩或者相對(duì)于水平面的角度可以快速和高精度地檢測(cè)所述處于液體之上的氣體體積。另外，本發(fā)明還涉及一種用于借助于一個(gè)浮游的浮游體監(jiān)控一個(gè)填充有液體的設(shè)備內(nèi)的氣體體積的方法。
文檔編號(hào)H02H5/04GK1894565SQ200480037143
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者弗里德里克·伯納, 魯?shù)细瘛?kù)茨納 申請(qǐng)人:西門子公司