-
EINRICHTUNG ZUM ENTFERNEN BZW. MESSEN VON NICHTBBSORBIERTEN GASEN
IN FLÜSSIGKEITEN Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entfern nen bzw. Messen
von nichtabsorbierten Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere für umlaufende Hochleistungsmaschinen,
wie Turbogeneratoren.
-
Einrichtungen dieser Art mit einem Gassammelgefaß und einem Flüssigkeitsbehälter,
sind bereits-bekannt, wobei Gassammelgefäß und Flüssigkeitsbehälter miteinander
verbunden sind. Sie arbeiten auf Grund der Flüssigkeitsverdrängung,
wobei
im Flüssigkeitsbehälter das Flüssigkeitsniveau immer höher ist als das Flüssigkeitsniveau
im Gassammelgefäß. Es ist ferner bekannt, daß bei umlaufenden elektrischen Hochleistungsmaschinen
wie Turbogeneratoren der umlaufende Teil mit Wasserstoff, während die Ständerwicklung
unmittelbar mit Wasser gekühlt wird. Um einen störungsfreien Betrieb zu erreichen,
muß die Aussickerung des Wassers aus dem Strömungssystem im Inneren der Maschine
verhindert werden, damit die Isolation unversehrt erhalten bleibt. Zu diesem Zweck
wird der Gasdruck oberhalb des Wasserdruckes gehalten. Infolge dieses Druckunterschiedes
gelangt aber Gas in das Strömungssystem des Wassers, und zwar zum Teil durch Diffusion
und zum Teil durch Sickerung, die durch unvermeidbare Unzulänglichkeiten der Abdichtungen
bedingt ist. Durch die anwesenheit von Gas in Form von Blasen im Strömungssystem
des Wassers erfolgt eine abnahme der Zahlung der Wicklungen, Deshalb muß für die
Entfernung der Gasblasen aus dem Wasserkühisystem gesorgt werden. Zu starke Sickerung
ist ein Zeichen beginnender schwerer Betriebsstörungen, so daß auch eine Kenntnis
des entfernten Gasvolumens erforderlich ist, aus welchem auf den Anfangszeitpunkt
einer eventuellen Betriebsstörung gefolgert werden kann.
-
Gemäß einem bekannten Vorschlag erfolgt die Entfernung dadurch, daß
das Kühlwasser der Wicklungen zur Gänze oder zum Teil ein Gefäß großen Volumens
durchströmt, wobei seine Geschwindigkeit so weit abnimmt, daß keine Blasen mehr
mitgerissen werden können. Zum Bestimmen des Volumens des auf diese Weise ausgeschiedenen
und im oberen Teil des Gefäßes angesammelten Gases, sowie zum Entfernen desselben
aus dem Kühiwassersystem sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden.
-
Bei einem bekannten Vorschlag strömt das angesammelte Gas unter der
Wirkung der Auftriebskraft einem Gefäß bekannten Volumens mit einem Flüssigkeitsniveauanzei
ger
oberhalb des Gasausscheiders zu. Im Ständergehäuse ist der Gasdruck höher als der
Druck des Wassers in den Wicklungen, wobei dessen statischer Druck durch die Höhenlage
eines Niveaugefäßes bestimmt wird. Unter der Wirkung des Druckunterschiedes wird
das in das Kühlwassersystem eindringende Gas durch die Wasserströmung mitgerissen
und einem Gasausscheider zugeführt. Das Gas sammelt sich im oberen Teil des Ausscheiders
an und strömt von dort in ein Gefäß bekannten Volumens, wo es eine Senkung des Wasserniveaus
bewirkt. Bei einem bestimmten Wasserniveau wird ein FlEssigkeitsnieveauanzeiger
betätigt und dadurch das Bedienungspersonal gemahnt.
-
Bei einem anderen bekannten Vorschlag ist der Gasausscheider als
ein Dehnungsgefa3 ausgebildet, das von einem Teil des Kühlwassers der Wicklungen
durchströmt wird.
-
Das im oberen Teil des Dehnungsgefäßes angesammelte Gas gelangt in
den unteren Teil eines angeschlossenen Gefäßes, von wo das Wasser in den oberen
Teil desselben verdrängt wird. Bei einem bestimmten Wasserniveau wird ebenfalls
ein Flüssigkeitsniveauanzeiger betätigt und dadurch das Bedienungspersonal gemahnt.
-
Bei den bekannten Lösungen wird das angesammelte Gas über ein Ventil
aus dem Kühlwassersystem entfernt, wobei ein zuverlässiger Verschluß und dadurch
die Bestimmung des Volumens des eingesickerten Gases unsicher wird. Bei der beschriebenen
bekannten Lösung, wo der Gasausscheider zugleich als ein Dehnungsgefäß ausgebildet
ist, wird diese Unzuverlässigkeit noch ausgeprägter, da das Wasserniveau im Dehnungsgefäß
schwankt und dadurch auch im mit dem Dehnungsgefäß verbundenen GefäP Niveauschwankungen
auftreten. Dabei wird auf die Stärke des Gaseinbruches bei den bekannten Lösungen
aus der Häufigkeit der Flüssigkeitsniveauanzeigen gefolgert. Somit ist es unmöglich,
einen Gaseinbruch schnell feststellen und ein unverzügliches Eingreifen vornehmen
zu können.
-
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Unzulänglichkeiten
und die Schaffung einer Einrichtung zum Entfernen bzw. Messen von nichtabsorbierten
Gasen in Flüssigkeiten, mittels welcher das Volumen des Gases in der die Einrichtung
durchströmenden Flüssigkeit kontinuierlich gemessen und nach der Zuführung einer
vorbestimmten Gasmenge bzw. Gasvolumens eine selbsttätige Entfernung des Gases vorgenommen
werden kann. Die Zahl der Entleerungen (Gasentfernungen) soll dabei registrierbar
sein und bei einer Gaszuströmung vorbestimmter Intensität ein Mahnungssignal abgegeben
werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einer Einrichtung der
eingangs erwähnten Art zwischen Gassammelgefäß und Flüssigkeitsbehälter zwei Verbindungen
vorgesehen sind, die eine Verbindung aus einer Leitung besteht, die aus dem unteren
Teil des Gassammelgefäßes ausgeht und im unteren Teil des Flüsigkeitsbehälters ausmündet,
wahrend die andere Verbindung aus einem Flüssigkeitsverschluß mit einem Umkehrabschnitt
zwischen zwei Zuführungsabschnitten besteht, der den oberen Teil des Gassammelgefäßes
mit dem unteren Teil des Flüssigkeitsbehälters verbindet, wobei der Umkehrabschnitt
des Flüssigkeitsverschlusses höher liegt als die untere Ausmündung der aus dem Gassammelgefäß
in den Flüssigkeitsbehälter führenden Leitung.
-
Zweckmäßig weist der im Gassammelgefäß ausmündende Zuführungsabschnitt
des Flüssigkeitsverschlusses einen grö-Oberen Durchmesser auf als der im Flüssigkeitsbehälter
ausmündende Zuführungsabschnitt desselben. Es ist ferner zweckmäßig, wenn an den
im Gassammelgefaß ausmündenden Zuführungsabschnitt des Flüssigkeitsverschlusses
in der Nähe des Umkehrabschnittes ein abwärts stehender U-förmiger DurchlaB mit
einem Umkehrabschnitt zwischen zwei Zuführungsabschnitten angeschlossen ist, dessen
Umkehrabschnitt tiefer liegt als die im Gassammelgefäß ausmündende Öffnung des Flüssigkeitsverschlusses.
Der im Gassammelgefäß ausmündende
Zuführungsabschnitt des abwärts
gerichteten U-förmigen Durchlasses kann einen größeren Durchmesser aufweisen als
sein an den Flüssigkeitsverschluß angeschlossene Zuführungsabschnitt, wobei seine
Ausmündung aufgeweitet sein kann.
-
An das Gassammelgefäß kann von unten ein aufrechtes Rohr mit einem
Schwimmer angeschlossen und unten über eine seitliche Öffnung mit dem unteren Teil
und oben über seine Ausmündung mit dem oberen Teil des Gassammelgefäßes verbunden
sein. Der Schwimmer weist zweckmäßig einen Eisenkern auf, dem eine Änzeigespule
am Rohr zugeordnet sein kann.
-
Der untere Teil des Gassammelgefäßes ist zweckmäßig nach unten verjüngt.
-
Die Vorteile dieser verschiedenartigen Maßnahmen werden anhand der
Zeichnungen zusammen mit weiteren Einzelheiten der Erfindung erläutert, wobei die
Zeichnungen bekannte bzw. erfindungsgemäße Einrichtungen zur Gasentfernung aus Flüssigkeiten
darstellen.
-
Fig. 1 ist ein Schaltbild einer bekannten Einrichtung.
-
Fig. 2 zeigt das Schaltbild einer anderen bekannten Einrichtung.
-
Fig. 3 stellt das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Einrichtung dar.
-
Fig. 4 ist ein Längsschnitt einer beispielsweisen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Einrichtung.
-
Fig. 5 und 6 zeigen Einzelheiten in Ansicht.
-
Gleiche Bezugszeichen weisen in den Zeichnungen auf ähnliche Einzelheiten
hin.
-
In der Zeichnung stellt Fig. 1 das Wesen einer bekannten Einrichtung
dar. Mit 1 5 St das Ständergehäuse bezeichnet, in welchem der Gasdruck höher ist
als der Druck des in der Wicklung 2 strömenden Wassers. Der statische Druck des
letzteren wird durch das Niveau eines Ausdehnungsgefäßes 3 bestimmt. Die Wasserströmung
wird durch eine Pumpe 4 aufrechterhalten. Das in das Wassersystem einsickernde
Gas
wird durch die Wasserströmung in einen Gasabscheider 5 mit einem Sturzwehr geschleudert,
in dessen oberem Teil das Gas sich ansammelt und einem Gefäß 6 von bekanntem Volumen
oberhalb des Gasabscheiders 5 zuströmt, wo es eine Abnahme des Wasserniveaus verursacht.
Bei einem bestimmten Wasserniveau wird ein Flüssigkeitsniveauanzeiger 7 betätigt,
worauf ein Ventil 8 durch das Bedienungspersonal geöffnet wird und das Gas über
ein Rohr 9 in den Umgebungsraum entweicht.
-
Eine andere bekannte Einrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Hier
bildet ein geschlossenes Ausiehnungsgefiß 3 zugleich einen Gasabscheider, der von
einem Teil des Eühlwassers der Wicklung 2 durchströmt wird. Das im oberen Teil des
geschlossenen Ausdehnungsgefäßes 3 angesammelte Gas gelangt in den unteren Teil
eines Gefäßes 10, und drängt das Wasser in den oberen Teil desselben. Bei einem
bestimmten Wasserniveau wird ebenfalls ein Flüssigkeitsniveallanzeiger 7 betätigt,
worauf dann durch öffnen eines Ventils 8 das Gas in der bereits beschriebenen Weise
über ein Rohr 9 in den Umgebungsraum entweichen kann.
-
Bei den bekannten Einrichtungen entweicht das angesammelte Gas aus
dem Wassersystem über die Ventile 8, wobei das Erreichen des vollkommen geschlossenen
Zustandes und somit die Bestimmung des Volumens des eingesickerten Gases unsicher,
bzw. unzuverlässig wird. Bei der bekannten Einrichtung gemäß Fig. 2 ist diese Unsicherheit
durch Schwankungen des Wasserniveaus im geschlossenen Iusdehnungsgefäß 3 noch größer,
da diese Schwankungen auch im Gefäß 10 fühlbar sind.
-
Eine schematische Darstelsung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist
in Fig. 3 gezeigt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, werden hier die sich oben im
Wassersystem ansammelnden Gasblasen im Gasabscheider 5 durch die ständige Wasserströmung
fortlaufend einer Vorrichtung 11 zugeführt, wo die Gasblasen zuräckgehalten werden,
während das
Wasser in das iusdehnungsgefäß 3 und von dort zurück
in das Eühlwasßersystem weiterströmt.
-
Ein Ausfünnungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in
Fig. 4 dargestellt. Ein Gassammelgefäß 12 und ein Flüssigkeitsbehälter 13 sind beim
dargestellten Ausführungsbeispiel übereinander angeordnet und über zwei Leitungen
verbunden. Die eine Leitung besteht aus einem Rohr 14, das aus dem unteren Teil
des Gassammelgefäßes ausgeht und unterhalb des Wasserniveaus im Flüssigkeitsbehälter
13 ausmündet. Die andere Verbindung besteht beim dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einem in Fig. 5 dargestellten U-Rohr 15, das auf die Art eines tlüssigkeitsverschlusses,
aus dem oberen Teil des Gassammelgefäßes 12 ausgeht und ebenfalls unterhalb des
Wasserniveaus im Flüssigkeitsbehäiter 13 ausmündet, wobei der Umkehrabschnitt des
U-Rohres 15 einem ahnlichen Abschnitt des Flüssigkeitsver schlusses bzw; die Schenkel
16 und 17 des U-Rohres 15 je einem Zuführungsabschnitt des Flüssigkeitsverschlusses
entsprechen. Das mit Gasblasen behaftete Wasser strömt über ein Rohr 18 in das Gasssmmelgefäß
12 ein, wo die Gasblasen sich im oberen Teil des Gefäßes ansammeln, während das
blasenfreie Wasser über das Rohr 14 dem Flüssigkeitsbehälter 13 zuströmt. Durch
die sich im oberen Teil des Gassammelgefäßes ansammelnden Gasblasen wird das Wasser
aus dem Gassammelgefäß 12, sowie aus dem im Gassammelgefäß ausmündenden Schenkel
16 des U-Rohres 15 kontinuierlich verdrängt. Ist das Wasser selbst aus dem untersten
Teil des U-Rohres 15 verdrangt worden, wird die im anderen Schenkel 17 des U-Rohres
vorhandene Wassersäule nicht mehr in der Lage sein, den Gasdruck zu überwinden,
so daß das Gas das Wasser auch aus diesem Schenkel verdrängt und über das freigewordene
U-Rohr 15 in den darüber liegenden Flüssigkeitsbehälter 13 zuströmen begInnt. Diese
Gasströmung hält solange an, bis das über das Rohr 14 gleichzeitig zuströmende Wasser
die Öffnung des Schenkels 16 des U-Rohrea
15 erreicht. Dann wird
das U-Rohr 15 durch das über diese oeffnung zuströmende Wasser gefüllt, wodurch
auch der Strömungsweg des Gases geschlossen wird.
-
Der Schenkel 17 des U-Rohres 15, sowie der unterste Abschnitt desselben
weisen einen verjüngten Querschnitt auf, damit das Gas aus dem untersten Abschnitt
des U-Rohres 15 nicht in Form von Blasen entweichen kann. Eine Trennwand 19 verhindert,
daß die über den Schenkel 17 des U-Rohres 15 entweichenden Gasblasen durch das über
das Rohr 14 zurückströmende Wasser in das GassammelgefES 12 mit zurückgerissen werden.
ils das Wasser dem U-Rohr 15 zuzufließen beginnt, würde die Senkung des Flüssigkeitsniveaus
im Gassammelgefäß 12 oberhalb einer bestimmten Gasströmungsgeschwindigkeit so rasch
sein, daß das U-Rohr 15 nur zum Teil mit Wasser aufgefüllt sein würde, was zum Ausgleichen
von geringeren Gasdrücken ausreichend wäre und somit zu geringeren Gasentleerungen
führen würde. Um dies zu vermeiden, wird erfindungsgemaß' an den im Gassammelgefäß
12 ausmündenden Schenkel 16 des U-Rohres 15 ein U-förmiger Durchlaß in Form eines
weiteren U-Rohres 20 mit seinem Zufiihrungsabschnitt oder Schenkel 21 in umgekehrter
Lage angeschlossen, wobei die höchste Stelle dieses U-Rohres, d.h. sein Umkehrabschnitt
unterhalb der Ausmündung des Schenkels 16 liegt.
-
Bei Entleerung steigt das Wasserniveau im freien Zuführungsabschnitt
oder Schenkel 22 des U-Rohres 20 im gleichen Maß wie im Gassammelgefäß 12. Wenn
das Wasserniveau im Schenkel 22 des U-Rohres 20 die oberste Stelle (den Umkehrabschnitt)
verläßt, setzt eine Strömung ein, wodurch die U-Rohre 15 und 20 gefüllt werden und
dadurch der Strömungsweg zur Entweichung des Gases geschlossen wird. Der Schenkel
21, sowie der oberste oder Umkehrabschnitt des U-Rohres 20 weisen einen verjüngten
Querschnitt auf, damit bei Auffüllung dort eine zusammenhängende Wassersäule entsteht.
-
Bei ungleichmäßiger Gasströmung würde im Schenkel
16
des U-Rohres 15 eine Schwankung des Wassers auftreten, was zu ungleichmäßiger Gasentleerung
führen könnte Um dies zu vermeiden, weißt der in Gassammelraum 12 ausmundende Schenkel
16 des aufwärts gerichteten U-Rohres 15 einen größeren Querschnitt auf als sein
an den Flüssigkeitsbehälter 13 angeschlossener Schenkel 17. &uch der im Gassammelraum
12 ausmündende Schenkel 22 des abwärts gerichteten U-Rohres 20 hat einen größeren
Querschnitt als sein sich an das U-Rohr 15 anschließender Schenkel 21, wobei seine
Ausmündung aufgeweitet ist, damit das au der WRcd des Rohres abfließende Wasser
keine Bildung von Luftsäcken hervorruft.
-
Die Einrichtung ist mit eInem Rohr 25 ergänzt, das von unten in den
Raum des Gassammelgefäßes 12 eingeführt und mit einem Schwimmer 24 ausgerüstet ist.
Eine Querbohrung 25 im Rohr 23 gestattet, daß die Wasserniveaus im Gassa:nmelgefaß
12 bzw. im Rohr 23 sich gegenseitig ausgleichen. Im Schwimmer 24 ist ein Eisenkern
26 angebracht, wobei das Rohr 23 mit einer Anzeigespule 27 versehen ist.
-
Die Spule 27 ist an eine nicht dargestellte Anzeigevorrichtung angeschlossen
und gestattet durch Fühlen der Bewegungsgeschwindigkeit des Schwimmers 24 des Registrieren
der Entleerungen, sowie die Lieferung eines @@nsignals.
-
Um die Signalgaben ausgeprägter zu gestalten, verjüngt sich der Raum
des Gassammelgefäßes 12 nach unten, Bei allmählicher Verjüngung wird auch die Beschleunigung
des Schwimmers kontinuierlich, wodurch ermöglicht wird, durch Verschieben der Anzeigespule
27 die Anzeige auf einen vorbestimmten Wert einstellen zu können.
-
Im obigen ist die Erfindung anhand von U-Rohren beachrieben worden.
Es ist aber leicht einzusehen, daß anstatt U-Rohren auch andere Arten von Durchlässen
verwendet worden könnten, die der Forderung der Bildung von Flüssigkeitsverschlüssen
Strömungswegen mit Umkehrabschnitten entsprechen, wie dies in der Beschreibung angedeutet
worden ißt.