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Dokumentenidentifikation DE10041997B4 29.12.2005
Titel Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage mit einer Einrichtung zur Erfassung der Gasdichte
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Affolder, Thilo, 63165 Mühlheim, DE
DE-Anmeldedatum 10.08.2000
DE-Aktenzeichen 10041997
Offenlegungstag 25.04.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.12.2005
IPC-Hauptklasse H02B 13/065

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage, mit einem geschlossenen Gasraum, einer vollständig innerhalb des Gasraumes angeordneten Einrichtung mit von der Gasdichte im Gasraum abhängiger Längenausdehnung und einer Sensoreinrichtung zur berührungslosen Erfassung und Auswertung der Längenausdehnung.

Zur Messung der Gasdichte in gasisolierten Schaltanlagen ist es aus dem landläufigen Stand der Technik bekannt, im Gasraum der Schaltanlage, also direkt im Gasbehälter, einen geschlossenen Faltenbalg einzusetzen und die als Folge einer Änderung des Gasdrucks bedingte Längenveränderung des Faltenbalgs mittels eines Magneten einer mechanischen Messeinrichtung außerhalb des Gasraumes zu übertragen. Die Messeinrichtung wirkt dabei unmittelbar auf einen konventionellen Schalter ein mit dem Ergebnis, dass mit dem Unterschreiten einer bestimmten Gasdichte und der damit einhergehenden Reduzierung der Isolierfähigkeit des Gases ein Alarmsignal generiert wird.

Da der Faltenbalg innerhalb des Gasraumes stets auch die Temperatur des ihn umgebenen Gases annimmt, stellen sich die Längenänderungen des Faltenbalges direkt proportional den Druckverhältnissen innerhalb des Gasraumes der Schaltanlage ein.

Um die mechanischen Steuervorgange des Schalters außerhalb des Gasraumes gegen unerwünschte Störbeeinflussungen zu schützen, sind relativ aufwendige Maßnahmen zur Vermeidung von Falschauswertungen bezüglich von Druck- und Stoßbelastungen sowie einer Verfälschung der Messwerte durch Reibungsverluste des Messsystem selbst zu treffen.

Des Weiteren ist aus der Druckschrift EP 0 878 042 B1 eine metallgekapselte Schaltanlage mit zumindest einen im Innenraum der Kapselung (Gasraum) angeordneten Sensor zur Erfassung einer Zustandsgröße im Zusammenhang mit Teilentladungsvorgängen innerhalb der Kapselung bekannt. Das Ergebnis der Erfassung wird vom Sensor elektromagnetisch erfasst und mittels einer Sendeantenne drahtlos einer außerhalb der Kapselung befindlichen Verarbeitungseinrichtung übertragen.

Mit der Erkennung eines Teilentladungsvorganges, der im allgemeinen auf eine mangelhafte Isolierfähigkeit des Gases zurückzuführen ist, wird dann ebenfalls ein Alarmsignal zur Beseitigung des Fehlers erzeugt.

Die DE 27 03 421 A1 beschreibt einen Dichtmesser für Gase, bei dem ein Kolben ein zu überwachendes Hauptvolumen von einem Vergleichsvolumen abtrennt. Bei einer Dichteänderung im zu überwachenden Hauptvolumen bewegt sich der Kolben nach oben, und die Bewegung des Kolbens wird über eine mit dem Kolben verbundene Stange nach außen sichtbar gemacht. Durch Reibungsverluste bei der Bewegung der Stange in ihrer Führung wird dabei die Qualität der Messungen nachteilig beeinflusst.

Aus der DE 79 29 553 U1 ist eine Anordnung bekannt, bei der ein Faltenbalg außerhalb eines Gasraumes angeordnet ist. Der Faltenbalg ist mit einer Membran verbunden, wobei eine Druckänderung innerhalb des Gasraumes über die Membran am Faltenbalg sichtbar wird.

Die DE 28 27 406 A1 offenbart eine Vorrichtung, bei der im Inneren des Gasraumes eine Gaswaage angeordnet ist. Ein mit einem leichteren Gas gefülltes Anzeigeelement, das an einem Balken befestigt ist, bewirkt bei einer Dichtänderung im Gasraum durch einen geringeren Auftrieb eine Auslenkung einer ebenfalls am Balken befestigten Feder. Durch die Auslenkung der Feder wird über eine Steuerfahne ein in der Anlagenkapselung gasdicht eingelassener induktiver Nährungsschalter betätigt und damit eine kritische Gasdichte angezeigt. Nachteilig bei einer solchen Anordnung ist eine hohe Empfindlichkeit der Gaswaage gegenüber Störeinflüssen, wie beispielsweise Stößen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, für die Gasdichteüberwachung der Schaltanlagen ein Messsystem zu definieren, das sowohl gegen äußere als auch innere Störbeeinflussungen – Druck, Stoß, mechanische Reibungsverluste etc. – weitestgehend unempfindlich ist, ohne jedoch die Qualität der Messung an sich zu vermindern. Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale

  • 1.1 die Einrichtung umfasst einen durch Druckänderungen betätigbaren Faltenbalg (FB) mit variabler Längenausdehnung,
  • 1.2 die Sensoreinrichtung (S-P1,2) ist zur berührungslosen Erfassung der variablen Längenausdehnung (LA) des Faltenbalgs außerhalb des Gasraumes (GR) angeordnet,
  • 1.3 die Sensoreinrichtung (S-P1,2) generiert bei kritischer Gasdichte und entsprechender Längenausdehnung des Faltenbalges (FB) ein Gaszustandskennungssignal (GZ).

Mit der Kombination zweier, für sich allein an sich bekannter Technologien,

  • (1) Druckerfassung durch Längenänderung des Faltenbalges im Gasraum und
  • (2) berührungslose Übertragung der Längenänderung des Faltenbalges nach außen außerhalb des Gasraumes, ist für die Erfassung der Gasdichte ein Messsystem realisiert, dass gegenüber inneren und äußeren Störbeeinflussungen weitestgehend unempfindlich ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht im Zusammenhang mit der berührungslosen Übertragung der Längenänderung des Faltenbalgs vom inneren Teil des Gasraumes nach außen die Merkmale

  • 2.1 die Sensoreinrichtung ist durch mindestens einen induktiven Näherungsschalter realisiert,
  • 2.2 der induktive Näherungsschalter ist derart positioniert, dass die Längenausdehnung des Faltenbalgs im Gasraum in x- und/oder y-Richtung erfassbar ist, vor.

Als induktive Näherungsschalter können beispielsweise die aus der Druckschrift EP 0 492 029 B1 bekannten Näherungssensoren eingesetzt sein, die mit der Positionierung in x- und/oder y-Richtung eine an die notwendigen Erfordernisse angepasste Genauigkeit der Längenveränderung des Faltenbalges erfassen können.

Innere und äußere Störbeeinflussungen sind damit praktisch ausgeschlossen.

Alternativ zu den induktiven Näherungssensoren können auch Hall-Sensoren eingesetzt sein, die bei gleicher Positionierung ebenfalls sehr genaue Angaben über die Gasdichte innerhalb der Gasräume zulassen.


Anspruch[de]
  1. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage mit einem geschlossenen Gasraum, einer vollständig innerhalb des Gasraumes angeordneten Einrichtung mit von der Gasdichte im Gasraum abhängiger Längenausdehnung und einer Sensoreinrichtung zur berührungslosen Erfassung und Auswertung der Längenausdehnung,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    1.1 die Einrichtung einen durch Druckänderungen betätigbaren Faltenbalg (FB) mit variabler Längenausdehnung umfasst,

    1.2 die Sensoreinrichtung (S-P1,2) zur berührungslosen Erfassung der variablen Längenausdehnung (LA) des Faltenbalgs außerhalb des Gasraumes (GR) angeordnet ist,

    1.3 die Sensoreinrichtung (S-P1,2) bei kritischer Gasdichte und entsprechender Längenausdehnung des Faltenbalges (FB) ein Gaszustandskennungssignal (GZ) generiert.
  2. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage nach Patentanspruch 1,

    gekennzeichnet durch die Merkmale

    2.1 die Sensoreinrichtung (S-P1,2) ist durch mindestens einen induktiven Näherungsschalter realisiert,

    2.2 der induktive Näherungsschalter ist derart positioniert, dass die Längenausdehnung (LA) des Faltenbalgs (FB) im Gasraum (GR) in x- und/oder y-Richtung erfassbar ist.
  3. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage nach Patentanspruch 1,

    gekennzeichnet durch die Merkmale

    3.1 die Sensoreinrichtung (S-P1,2) ist durch mindestens einen Hall-Sensor realisiert,

    3.2 der Hall-Sensor ist derart positioniert, dass die Längenausdehnung (LA) des Faltenbalgs (FB) im Gasraum (GR) in x- und/oder y-Richtung erfassbar ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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