Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufheizen und Trocknen von Teilen mit hygroskopischen Elektro-Isolierungen auf Zellstoff- und/oder Kunststoffbasis gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie auf ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Es gibt verschiedene Verfahren, nach denen Teile, die im Vakuum getrocknet werden sollen, auf die gewünschte Temperatur gebracht werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Kondensationsaufheizverfahren, geläufiger unter der Bezeichnung Vapour-Phase-Verfahren. Ein solches Verfahren bzw. eine entsprechende Vorrichtung ist aus der DE 4 446 204 C1 bekannt. Dabei befinden sich die zu trocknenden Teile, es handelt sich im Wesentlichen um papierisolierte elektrische Teile, wie beispielsweise Transformatoren, Kondensatoren, Stromwandler, Stromdurchführungen etc., in einer vakuumdichten Kammer oder in einem vakuumdichten Gehäuse. Bevor die Papierisolierungen zur Erhöhung ihrer Durchschlagfestigkeit mit Transformatorenöl imprägniert werden, muss ihnen das auf Grund der Luftfeuchte im Papier gelöste Wasser entzogen werden. Dazu werden die Geräte unter Vakuum aufgeheizt.
Dabei verdampft das Wasser und wird in dem der Vakuumpumpe vorgeschalteten Kondensator niedergeschlagen. Zum Aufheizen der Teile auf die erforderlichen Trocknungstemperaturen wird der Dampf einer niedrig siedenden Flüssigkeit, wie z.B. Kerosin, als Heizmedium in die Kammer eingelassen. Bei der Kondensation des Dampfes auf den noch kälteren Oberflächen der Teile geht die frei werdende Kondensationswärme auf diese über und erhöht die Temperatur. Falls die Transformatorenspulen vorimprägniert sind oder es sich um bereits im Betrieb gewesene Transformatorenteile handelt, enthält die Isolation auch \l. Bei der Trocknung wird der Isolation nicht nur Wasser, sondern auch \l entzogen.
Das abfliessende Kondensat löst das aus den Teilen aufgenommene \l bzw. die anhaftenden Reste von \l, welches insbesondere bei der Wiederaufarbeitung von Transformatoren in erheblichen Mengen auftreten kann. Zur Wiederverwendung der Heizflüssigkeit wird die abfliessende Flüssigkeit aufgefangen und durch eine Förderpumpe einem Verdampfer zugeführt. Auf Grund der zunehmenden Anreicherung des höher siedenden \les im Wärmeträgerkreislauf verringert sich der Dampfdruck der Heizflüssigkeit. Dadurch nimmt die Verdampferleistung ab und die notwendige Temperatur wird an den aufzuheizenden Teilen nicht mehr erreicht. In diesem Fall muss das \l aus dem Kreislauf des Arbeitsmediums, bspw. des Kerosins, abgetrennt werden.
In der eingangs genannten DE 4 446 204 C1 ist der Verdampfer als Durchflussverdampfer mit aufsteigendem Flüssigkeitsstrom ausgebildet. Beim Verdampfen zieht das Kerosin in den Röhren das abzutrennende \l mit sich und scheidet sich in einem Expansionsraum von dem \l, welches in Folge Schwerkraft in eine Nachverdampfereinrichtung läuft, in der sich ein noch niedrigerer Druck einstellt als im Durchflussverdampfer. Dadurch wird das restliche \l vom Kerosin abgetrennt. Bei dieser Lösung ist also neben dem eigentlichen Verdampfer noch ein eigener Nachverdampfer notwendig, was den apparativen Aufwand erhöht.
Eine Trocknungsanlage der eingangs genannten Art ist z.B. auch aus der DE 3 014 831 C2 bekannt, wobei als Verdampfer ein Kaskadenverdampfer eingesetzt wird. Nachteilig hierbei ist, dass im Falle des Auftretens von Transformatorenöl die Abscheidung des \ls aus der niedrig siedenden Heizflüssigkeit, wenn kein Nachverdampfer verwendet wird, erst nach dem eigentlichen Trocknungsprozess in einem eigenen Arbeitsgang durchgeführt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufheiz- und Trockenvorrichtung der genannten Art anzugeben, bei welcher die Abscheidung der höher siedenden Flüssigkeit ohne höheren apparativen Aufwand und möglichst schon während des eigentlichen Trocknungsbetriebes stattfinden kann, sodass die Nutzungszeit der Vakuumkammer erhöht wird.
Zur Lösung der Aufgabe ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass der Verdampfer über eine schliessbare \ffnung mit dem Vakuumkessel und über eine Umwegleitung direkt mit dem Kondensator in Verbindung gebracht werden kann.
Ausführungen der Erfindung und eine neue Betriebsweise sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
Durch die erfindungsgemäss vorgeschlagenen Anschlussmöglichkeiten des Verdampfers entweder an den Kessel oder direkt an den Kondensator sind zwei unterschiedliche Betriebsweisen möglich. Die erste ist der normale Betrieb, bei dem im Verdampfer Heizflüssigkeit verdampft wird, die dann in den Vakuumkessel gelangt und die zu behandelnden Teile durch Kondensation erwärmt. Die zweite Betriebsweise ist die Reinigung der Heizflüssigkeit. Dabei wird erfindungsgemäss die \ffnung zum Verdampferkessel geschlossen und die Umwegleitung zum Kondensator geöffnet, sodass die das höher siedende Medium enthaltende Lösung des Wärmeträgers innerhalb des Verdampfers aufgeheizt, die niedriger siedende Flüssigkeit verdampft und direkt dem Kondensator zugeführt wird, während die höher siedende Flüssigkeit unverdampft abgezogen wird, bevorzugt an einer im Verdampfer angeordneten Stelle.
Diese Abscheidung führt man bevorzugt in der oder den Druckabsenkphasen durch, das heisst, die Unterbrechung der Dampfzufuhr zum Vakuumkessel erfolgt z.B. nach Erreichen einer bestimmten Objektgrenztemperatur, nach der bereits ein grosser Feuchteanteil entfernt ist.
Erfindungsgemäss ist ein zusätzlicher Verdampferraum für den \labscheider nicht erforderlich. Es kann jeweils während der Druckabsenkungsphasen und/oder während der Feintrocknung Transformatorenöl abgeschieden werden. Mit den bisher bekannten Verdampfern ist die Abscheidung von Transformatorenöl nur am Ende des Trockungsprozesses in einem zusätzlichen Verfahrensschritt möglich. Der Trocknungskessel ist dadurch beim Stand der Technik für die nächste Charge blockiert. Durch die Erfindung wird eine integrierte Bauform erreicht, ohne dass ein zusätzlicher explosionsgeschützter Verdampferraum erforderlich ist.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Verdampfer ein kontinuierlich arbeitender Verdampfer ist, wie z.B. ein Fallfilmverdampfer, ein Steigfilmverdampfer oder ein Kaskadenverdampfer. Diese Verdampfer zeichnen sich durch kontinuierliche Betriebsweisen aus, welche dem kontinuierlichen Prozess der Erfindung entgegenkommen. Besonders geeignet ist ein Fallfilmverdampfer, da dort die Trennung zwischen den beiden Flüssigkeiten bereits im Verdampfer erfolgen kann. Die Sammlung der schwerer flüchtigen Komponente, insbesondere des Transformatoröles, kann durch einfache Anordnung eines Sammelraumes, bevorzugt am Boden des Verdampfers, erfolgen.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Verdampfer direkt an der Aussenseite des Vakuumkessels angeordnet ist. Bei dieser integrierten Lösung nimmt der Verdampfer nur wenig zusätzlichen Bauraum ein. Der Übergang der verdampften Substanz in den aufzuheizenden Raum ist besonders einfach und erfolgt ohne wesentliche Verluste, wie dies bei langen Wegen auftreten würde. Dadurch wird eine integrierte, kompakte Bauweise erreicht.
Eine besonders vorteilhafte Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung ergibt sich, wenn der Verdampfer taktweise betrieben wird, wobei sich die Aufheizphasen, in denen der Verdampfer mit der Vakuumkammer verbunden ist, mit den Druckabsenkphasen, in denen der Verdampfer vom Vakuumkessel getrennt ist und mit dem Kondensator in Verbindung steht, sodass die Heizflüssigkeit von der höher siedenden Fraktion befreit wird, abwechseln.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau einer Aufheiz- und Trockenanlage gemäss der Erfindung,
Fig. 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Vakuumkessels mit integriertem Verdampfer,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 2 gemäss der Schnittlinie A-A,
Fig. 3a ein Detail von Fig. 3,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Vakuumkessels mit integriertem Verdampfer,
Fig. 5 einen Schnitt durch den Gegenstand der Fig. 4 gemäss Schnittlinie B-B und
Fig. 6 den Temperatur- und Druckverlauf im Vakuumkessel während des Aufheizens und Trocknens.
Fig. 1 zeigt einen evakuierbaren Vakuumkessel 1, in dem sich die zu trocknenden Teile 2, wie bspw. Transformatoren, befinden. Am Vakuumkessel 1 angebaut ist der Verdampfer 3 für die Heizflüssigkeit, z.B. Kerosin, wobei hier der Verdampfer als Fallfilmverdampfer ausgestaltet ist. Der Verdampfer 3 weist eine \ffnung auf, die zum Vakuumkessel 1 führt und über das Ventil 4 schliessbar ist. Eine Umgehungsleitung, verschliessbar über Ventil 5, führt zum Kondensator 11; eine Abzugsmöglichkeit für die höher siedende zweite Flüssigkeit, z.B. Transformatorenöl, führt über Ventil 7 zur Förderpumpe 8 oder über Ventil 6 zum Behälter 9, in dem sich das abfliessende Kondensat vom Vakuumkessel 1 und vom Kondensator 11, im Trenngefäs 14 von Wasser befreit, sammelt. Die Förderpumpe 10 leitet die Heizflüssigkeit zum Verdampfer 3.
An den Vakuumkessel 1 angeschlossen sind über die Reguliereinrichtung 12 und den Kondensator 11 die Vakuumpumpe 13 sowie über den weiteren Kondensator 15 die weitere Vakuumpumpe 16.
Der die zu trocknenden Teile enthaltende Vakuumkessel 1 wird anfänglich mit der weiteren Vakuumpumpe 16 mit vorgeschaltetem weiterem Kondensator 15 evakuiert. Im weiteren Verlauf des Trocknungsprozesses werden aus den Teilen 2 austretender Wasserdampf und in das Vakuumsystem einströmende Leckluft mit der Vakuumpumpe 13 und dem Kondensator 11 über die Reguliereinrichtung 12 abgesaugt, welche eine Drucksperre zwischen dem Vakuumkessel 1 und dem Kondensator 11 bildet.
Von dem, hier als Fallfilmverdampfer ausgebildeten, Verdampfer 3 wird Kerosindampf in den Vakuumkessel 1 eingeführt. Der Kerosindampf kondensiert an den Oberflächen der Teile 2 und gibt seine Kondensationswärme an diese ab, wodurch die Temperatur im Hinblick auf die gewünschte Trocknung der Teile 2 erhöht wird. Das abfliessende Kondensat sammelt sich im Behälter 9 und wird von der Förderpumpe 10 in den Verdampfer 3 zurückgeführt. Das Kerosin wird durch die Einlauftüllen am Eingang des Verdampfers 3 gleichmässig auf dessen Rohre verteilt und läuft an den beheizten Innenflächen der Rohre nach unten. Der entstehende Kerosindampf strömt direkt in den Vakuumkessel 1 und kondensiert an den aufzuheizenden Teilen 2. Mit zunehmender Temperatur der Teile 2 steigt auch der Kerosindampfdruck in dem Vakuumkessel 1.
Dadurch wird nicht mehr die gesamte Kerosinmenge verdampft, d.h. ein Teil läuft unverdampft durch die Verdampferrohre und wird ohne Energieverlust dem Kerosinkreislauf durch das Ventil 6 wieder zugeführt.
Der aus der Isolation austretende Wasserdampf wird zusammen mit der Leckluft und einem Teil des Kerosindampfes in den Kondensator 11 gesaugt. Dort kondensieren Kerosindampf und Wasserdampf und laufen in das darunter befindliche Trenngefäss 14 ab. Die Leckluft wird von der Vakuumpumpe 13 abgesaugt.
Werden vorimprägnierte Spulen oder Aktivteile von Reparaturtransformatoren aufgeheizt, so wird das \l von dem abfliessenden Kerosin-Kondensat ausgewaschen und in dem Kerosin gelöst. Die Folge ist eine Dampfdruckabsenkung der in den Verdampfer 3 geförderten Kerosin-\llösung und eine zunehmende geringere Aufheizgeschwindigkeit durch Verringerung des den Dampftransport bestimmenden Druckgefälles zwischen Verdampfer 3 und Vakuumkessel 1. Um die Aufheizung mit der vollen Leistung fortsetzen zu können, muss das gelöste Transformatorenöl aus dem Kerosin ausgeschieden werden. Dies geschieht erfindungsgemäss dadurch, dass z.B. am Ende der Aufheizung oder während der Feintrocknung das Ventil 4 geschlossen wird. Mit einem einstellbaren Durchsatz wird Kerosinlösung in den Verdampfer 3 gefördert. Durch \ffnen des Ventils 5 wird die direkte Verbindung zum Kondensator 11 hergestellt.
Der Kerosindampf wird abgesaugt, kondensiert und in den Vorratstank 9 oder einen anderen Vorratstank zurückgefördert. Das Transformatorenöl läuft unverdampft durch die Verdampferrohre nach unten und wird mit der Förderpumpe 8 abgepumpt.
Wegen der direkten Verbindung zum Kondensator 11 wird der Druck im Verdampfer 3 auf den Kerosinpartialdruck des Kondensators abgesenkt. Dadurch ist eine optimale Trennung von Kerosin und Transformatorenöl möglich. Die kleinstmögliche Restkonzentration des Kerosins hängt im Wesentlichen nur von der Kühlwassertemperatur des Kondensators 11 ab.
Z.B. während der Dauer der Zwischen-Drucksenkphasen kann somit im taktweisen Betrieb der Kerosinkreislauf gereinigt werden, sodass bei Fortsetzung der Aufheizung die volle Verdampferleistung zur Verfügung steht.
Die Fig. 2 und 3 zeigen den als Fallfilmverdampfer ausgebildeten Verdampfer 3 mit Ein- und Ausgang für das Wärmeträgermittel (Kerosin), mit den Rohren 17 als die Heizflüssigkeit führende Rohre, mit der Verteileinrichtung am Kopf des Verdampfers 3 zur gleichmässigen Verteilung der Heizflüssigkeit, mit der verschliessbaren \ffnung zum Vakuumkessel 1, über die das verdampfte Kerosin strömt, und mit der Abzugsmöglichkeit (Sammeleinrichtung) für die höher siedende Komponente ganz unten mit dem Flüssigkeitsstandsanzeiger LS.
Wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, ist der Verdampfer 3 bevorzugt seitlich des Vakuumkessels 1 an einer Aussenwand angeordnet. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Verdampfer 3 im Abstand vom Vakuumkessel 1 anzuordnen. Wesentlich ist stets, dass der Verdampfer 3, z.B. über das Ventil 4, in Strömungsverbindung mit dem Vakuumkessel 1 gebracht werden kann. Während der Phasen der Druckabsenkung wird das Ventil 4 geschlossen, wobei die im Kreislauf befindliche niedrig siedende Heizflüssigkeit der Lösung verdampft wird und die höher siedende Flüssigkeit unverdampft durch den Fallfilmverdampfer 3 nach unten läuft, gesammelt wird und von der Austragungspumpe 8 für die höher siedende Flüssigkeit abgezogen wird. Die niedriger siedende Heizflüssigkeit wird dem Kondensator 11 zugeführt.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere vorteilhafte Ausführung des Verdampfers 3, wobei das Gehäuse des Verdampfers 3 zylindrisch ausgebildet ist. Die Verdampferrohre 17 befinden sich dann also in einem äusseren, das Gehäuse bildenden Rohr 18. Hierdurch ist gegenüber den Ausführungen der Fig. 2 und 3 eine einfachere Herstellung möglich.
Fig. 6 zeigt den Temperatur- und Druckverlauf während des Aufheizens und Trocknens mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Der Temperaturverlauf ist mit T, der Druckverlauf mit P gekennzeichnet. Die einzelnen Abschnitte des Prozesses sind bezeichnet mit:
<tb><TABLE> Columns=2
<tb><SEP>A<SEP>Vorbereitung des Prozesses,
<tb><SEP>B<SEP>Aufheizung,
<tb><SEP>C<SEP>endgültige Drucksenkung,
<tb><SEP>D<SEP>Feintrocknung,
<tb><SEP>E<SEP>Entnahme des zu trocknenden Teiles unterteilt und
<tb><SEP>Z<SEP>Zwischendruckabsenkungen.
<tb></TABLE>
Im Bereich A wird der Vakuumkessel 1 auf den erforderlichen Betriebsdruck evakuiert. Im Bereich B findet die Aufheizung durch Kondensation des Kerosins an den aufzuheizenden Teilen 2 statt, wobei Zwischendrucksenkungsphasen Z zur Verbesserung des Feuchteentzugs eingesetzt werden. Da in diesen Zwischendrucksenkungsphasen Z der Verdampfer 3 für den eigentlichen Prozess nicht benötigt wird, kann in diesen Zeiten erfindungsgemäss die Abscheidung des \ls vom Kerosin vorgenommen werden.
Da der Verdampfer ab Beginn der Phase C nicht mehr benötigt wird, kann er, wie bereits ausgeführt, während der Drucksenkungsphase C und der Feinvakuumphase D (Feintrocknung) ebenfalls zur Abscheidung des \ls vom Kerosin eingesetzt werden.
Abhängig von der Grösse des aufzuheizenden und zu trockenden Transformators können mehrere Zwischendrucksenkungsphasen verwendet werden.
The invention relates to a device for heating and drying parts with hygroscopic electrical insulation based on cellulose and / or plastic according to the preamble of claim 1, and to a method for operating the device according to the preamble of claim 5.
There are various methods by which parts to be dried in a vacuum are brought to the desired temperature. The present invention relates to the condensation heating process, more commonly known as the vapor phase process. Such a method or a corresponding device is known from DE 4 446 204 C1. The parts to be dried are essentially paper-insulated electrical parts, such as transformers, capacitors, current transformers, current feedthroughs, etc., in a vacuum-tight chamber or in a vacuum-tight housing. Before the paper insulation is impregnated with transformer oil to increase its dielectric strength, the water dissolved in the paper due to the air humidity must be removed. To do this, the devices are heated under vacuum.
The water evaporates and is deposited in the condenser upstream of the vacuum pump. To heat the parts to the required drying temperatures, the vapor of a low-boiling liquid, e.g. Kerosene, let into the chamber as heating medium. When the steam condenses on the even colder surfaces of the parts, the heat of condensation that is released is transferred to the parts and increases the temperature. If the transformer coils are pre-impregnated or the parts of the transformer have already been in operation, the insulation also contains \ l. When drying, not only water but also \ l are removed from the insulation.
The draining condensate dissolves the \ l taken from the parts or the adhering residues of \ l, which can occur in considerable quantities, especially when reprocessing transformers. To reuse the heating liquid, the outflowing liquid is collected and fed to an evaporator by a feed pump. Due to the increasing accumulation of the higher-boiling \ les in the heat transfer circuit, the vapor pressure of the heating liquid decreases. This reduces the evaporator output and the required temperature is no longer reached on the parts to be heated. In this case, the \ l must be separated from the circuit of the working medium, e.g. kerosene.
In DE 4 446 204 C1 mentioned at the outset, the evaporator is designed as a flow-through evaporator with an ascending liquid flow. During evaporation, the kerosene in the tubes pulls the \ l to be separated and separates from the \ l in an expansion space, which, as a result of gravity, runs into a post-evaporator device in which an even lower pressure is set than in the flow-through evaporator. This separates the remaining \ l from the kerosene. In addition to the actual evaporator, this solution also requires a separate post-evaporator, which increases the outlay on equipment.
A drying plant of the type mentioned is e.g. also known from DE 3 014 831 C2, a cascade evaporator being used as the evaporator. The disadvantage here is that if transformer oil occurs, the separation of the oil from the low-boiling heating fluid, if no post-evaporator is used, can only be carried out in a separate operation after the actual drying process.
The invention is based on the object of specifying a heating and drying device of the type mentioned, in which the separation of the higher-boiling liquid can take place without a higher outlay on equipment and, if possible, already during the actual drying operation, so that the useful life of the vacuum chamber is increased.
To achieve the object, it is provided according to the invention that the evaporator can be connected directly to the condenser via a closable opening and via a detour line.
Embodiments of the invention and a new mode of operation are the subject of dependent claims.
The proposed connection options of the evaporator according to the invention either to the boiler or directly to the condenser make two different operating modes possible. The first is normal operation, in which heating liquid is evaporated in the evaporator, which then enters the vacuum boiler and heats the parts to be treated by condensation. The second mode of operation is cleaning the heating fluid. According to the invention, the opening to the evaporator boiler is closed and the detour line to the condenser is opened, so that the solution of the heat transfer medium containing the higher-boiling medium within the evaporator is heated, the lower-boiling liquid is evaporated and fed directly to the condenser, while the higher-boiling liquid is drawn off without evaporation is, preferably at a point arranged in the evaporator.
This separation is preferably carried out in the pressure reduction phase or phases, i.e. the steam supply to the vacuum boiler is interrupted e.g. after reaching a certain object limit temperature, after which a large proportion of moisture has already been removed.
According to the invention, an additional evaporator space is not required for the \ labscheider. Transformer oil can be separated during the pressure reduction phases and / or during the fine drying. With the previously known evaporators, the separation of transformer oil is only possible at the end of the drying process in an additional process step. The drying boiler is blocked in the prior art for the next batch. The invention achieves an integrated design without the need for an additional explosion-proof evaporator space.
According to a particular embodiment of the invention, it is provided that the evaporator is a continuously operating evaporator, such as e.g. a falling film evaporator, a rising film evaporator or a cascade evaporator. These vaporizers are characterized by continuous modes of operation which accommodate the continuous process of the invention. A falling film evaporator is particularly suitable since the separation between the two liquids can already take place in the evaporator. The less volatile component, in particular the transformer oil, can be collected by simply arranging a collecting space, preferably at the bottom of the evaporator.
In a special embodiment of the invention it is provided that the evaporator is arranged directly on the outside of the vacuum vessel. With this integrated solution, the evaporator takes up little additional space. The transition of the vaporized substance into the room to be heated is particularly simple and takes place without significant losses, as would occur with long distances. This achieves an integrated, compact design.
A particularly advantageous mode of operation of the device according to the invention results when the evaporator is operated in cycles, the heating phases in which the evaporator is connected to the vacuum chamber, with the pressure reduction phases in which the evaporator is separated from the vacuum boiler and with the condenser stands so that the heating liquid is freed from the higher boiling fraction.
Further objectives, advantages, features and possible uses of the present invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. All of the described and / or illustrated features, alone or in any meaningful combination, form the subject matter of the present invention, regardless of how they are summarized in the claims or their relationship.
Show it:
1 shows a basic structure of a heating and drying system according to the invention,
2 shows an embodiment of a vacuum boiler according to the invention with an integrated evaporator,
3 shows a section through the object of FIG. 2 along the section line A-A,
3a shows a detail of Fig. 3,
4 shows a further embodiment of a vacuum boiler according to the invention with an integrated evaporator,
Fig. 5 shows a section through the object of Fig. 4 along section line B-B and
Fig. 6 shows the temperature and pressure curve in the vacuum vessel during heating and drying.
1 shows an evacuable vacuum vessel 1 in which the parts 2 to be dried, such as transformers, are located. The evaporator 3 for the heating liquid, e.g. Kerosene, where the evaporator is designed as a falling film evaporator. The evaporator 3 has an opening which leads to the vacuum boiler 1 and can be closed via the valve 4. A bypass line, which can be closed via valve 5, leads to the condenser 11; a withdrawal option for the higher-boiling second liquid, e.g. Transformer oil leads via valve 7 to feed pump 8 or via valve 6 to container 9, in which the draining condensate from vacuum vessel 1 and condenser 11, freed from water in separating vessel 14, collects. The feed pump 10 directs the heating liquid to the evaporator 3.
The vacuum pump 13 is connected to the vacuum boiler 1 via the regulating device 12 and the condenser 11, and the further vacuum pump 16 is connected via the further condenser 15.
The vacuum vessel 1 containing the parts to be dried is initially evacuated with the further vacuum pump 16 with a further condenser 15 connected upstream. In the further course of the drying process, water vapor escaping from the parts 2 and leakage air flowing into the vacuum system are drawn off with the vacuum pump 13 and the condenser 11 via the regulating device 12, which forms a pressure barrier between the vacuum vessel 1 and the condenser 11.
Kerosene vapor is introduced into the vacuum vessel 1 from the evaporator 3, which is designed here as a falling film evaporator. The kerosene vapor condenses on the surfaces of the parts 2 and releases its heat of condensation thereon, as a result of which the temperature is increased in view of the desired drying of the parts 2. The draining condensate collects in the container 9 and is fed back into the evaporator 3 by the feed pump 10. The kerosene is evenly distributed through the inlet nozzles at the inlet of the evaporator 3 on its tubes and runs down the heated inner surfaces of the tubes. The resulting kerosene vapor flows directly into the vacuum vessel 1 and condenses on the parts 2 to be heated. As the temperature of the parts 2 increases, the kerosene vapor pressure in the vacuum vessel 1 also increases.
As a result, the entire amount of kerosene is no longer evaporated, i.e. a part runs unevaporated through the evaporator tubes and is fed back to the kerosene circuit through the valve 6 without loss of energy.
The water vapor emerging from the insulation is sucked into the condenser 11 together with the leakage air and part of the kerosene vapor. There, kerosene vapor and water vapor condense and run off into the separation vessel 14 located below. The leakage air is sucked out of the vacuum pump 13.
If pre-impregnated coils or active parts are heated by repair transformers, the \ l is washed out by the draining kerosene condensate and dissolved in the kerosene. The result is a reduction in the vapor pressure of the kerosene solution fed into the evaporator 3 and an increasing slow heating-up speed by reducing the pressure gradient between the evaporator 3 and the vacuum boiler 1 that determines the steam transport. In order to be able to continue the heating at full capacity, the dissolved transformer oil has to be released the kerosene are excreted. This is done according to the invention in that e.g. at the end of the heating or during the fine drying, the valve 4 is closed. Kerosene solution is conveyed into the evaporator 3 with an adjustable throughput. By opening the valve 5, the direct connection to the condenser 11 is established.
The kerosene vapor is suctioned off, condensed and conveyed back into the storage tank 9 or another storage tank. The transformer oil runs unevaporated down through the evaporator tubes and is pumped out with the feed pump 8.
Because of the direct connection to the condenser 11, the pressure in the evaporator 3 is reduced to the kerosene partial pressure of the condenser. This enables an optimal separation of kerosene and transformer oil. The smallest possible residual concentration of the kerosene essentially depends only on the cooling water temperature of the condenser 11.
For example, During the period of the intermediate pressure reduction phases, the kerosene circuit can be cleaned in cyclical operation, so that the full evaporator capacity is available when heating continues.
2 and 3 show the evaporator 3 designed as a falling film evaporator with inlet and outlet for the heat transfer medium (kerosene), with the pipes 17 as the heating liquid pipes, with the distribution device at the top of the evaporator 3 for even distribution of the heating liquid the closable opening to the vacuum boiler 1, through which the vaporized kerosene flows, and with the possibility of drawing off (collecting device) for the higher-boiling component at the very bottom with the liquid level indicator LS.
As can be seen from FIGS. 2 and 3, the evaporator 3 is preferably arranged on the side of the vacuum vessel 1 on an outer wall. Of course, it is also possible to arrange the evaporator 3 at a distance from the vacuum boiler 1. It is always essential that the evaporator 3, e.g. can be brought into flow connection with the vacuum vessel 1 via the valve 4. During the phases of the pressure reduction, the valve 4 is closed, the circulating low-boiling heating liquid of the solution being evaporated and the higher-boiling liquid running down through the falling-film evaporator 3 without being evaporated, being collected and drawn off by the discharge pump 8 for the higher-boiling liquid becomes. The lower-boiling heating liquid is supplied to the condenser 11.
4 and 5 show a further advantageous embodiment of the evaporator 3, the housing of the evaporator 3 being cylindrical. The evaporator tubes 17 are then located in an outer tube 18 which forms the housing. In this way, a simpler manufacture is possible than in the embodiments of FIGS. 2 and 3.
FIG. 6 shows the temperature and pressure curve during heating and drying with a device according to the invention. The temperature curve is marked with T, the pressure curve with P. The individual sections of the process are labeled:
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> A <SEP> preparation of the process,
<tb> <SEP> B <SEP> heating,
<tb> <SEP> C <SEP> final pressure reduction,
<tb> <SEP> D <SEP> fine drying,
<tb> <SEP> E <SEP> removal of the part to be dried divided and
<tb> <SEP> Z <SEP> intermediate pressure drops.
<tb> </TABLE>
In area A, the vacuum vessel 1 is evacuated to the required operating pressure. In area B, the heating takes place by condensation of the kerosene on the parts 2 to be heated, intermediate pressure reduction phases Z being used to improve the removal of moisture. Since the evaporator 3 is not required for the actual process in these intermediate pressure reduction phases Z, the separation of the oil from the kerosene can be carried out according to the invention at these times.
Since the evaporator is no longer required from the beginning of phase C, it can, as already stated, also be used during the pressure reduction phase C and the fine vacuum phase D (fine drying) to separate the oil from the kerosene.
Depending on the size of the transformer to be heated and dried, several intermediate pressure reduction phases can be used.