ГАЗОНЕПРОНИЦАЕМЫЙ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЙ КОРПУС ДЛЯ ЭНЕРГОПЕРЕДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2010 года по МПК H02B13/65 

Изобретение относится к газонепроницаемому герметизирующему корпусу со смотровым стеклом для контроля внутреннего пространства герметизирующего корпуса для энергопередающего устройства.

Подобный газонепроницаемый герметизирующий корпус известен, например, из выложенной заявки на полезную модель Германии DE 29806211 U1. Там во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса расположен комбинированный разъединяющий-заземляющий выключатель, который содержит подвижные контакт-детали. Для распознавания положения подвижных контакт-деталей в герметизирующий корпус введены смотровые стекла. Сквозь эти смотровые стекла является возможным оптическая регистрация положения подвижных контакт-деталей.

В обычном случае газонепроницаемые герметизирующие корпуса изготовлены из материала, непрозрачного для оптического излучения. Внутреннее пространство герметизирующего корпуса является поэтому затемненным. Наблюдение подлежащих контролю областей во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса потому возможно только с трудом.

В основе изобретения поэтому лежит задача такого выполнения газонепроницаемого герметизирующего корпуса названного вначале вида, что является возможным более простое нацеленное наблюдение подлежащих контролю областей во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса.

Задача в случае газонепроницаемого герметизирующего корпуса названного выше вида решается согласно изобретению таким образом, что смотровое стекло выполнено в виде линзовой системы.

Посредством применения линзовой системы можно более отчетливо отображать подлежащую контролю область. Это может происходить, например, за счет того, что подлежащую контролю область особым образом выделяют относительно других областей, которые также находятся в области регистрации смотрового стекла. Для этого можно производить особое увеличение подлежащей контролю области. Однако может быть также предусмотрено с помощью подходящего маркирования внутри линзовой системы или особенной окраски линзовой системы особенно выделять подлежащую контролю область. За счет использования линзовой системы далее можно наблюдать подлежащую контролю область также в слабоосвещенных внутренних пространствах герметизирующего корпуса. При этом с помощью линзовой системы можно нацелено отклонять или, соответственно, фокусировать оптическое излучение. Под оптическим излучением понимают электромагнитное излучение, которое охватывает диапазон длин волн порядка от 100 нм до 1 мм. Этим излучением является, в частности, оптическое излучение, известное под понятиями ультрафиолетовое излучение, видимый свет и инфракрасное оптическое излучение. Кроме того, за счет использования линзовой системы уменьшается дополнительно необходимое на герметизирующем корпусе пристраиваемое пространство. Газонепроницаемые герметизирующие корпуса часто заключают газы или жидкости, которые относительно окружающего пространства находятся при повышенном давлении. По этой причине герметизирующие корпуса имеют относительно толстые стенки. За счет применения линзовой системы можно использовать конструктивное пространство, имеющееся в распоряжении внутри стенки, для отклонения или, соответственно, фокусирования оптического излучения. Таким образом отпадают большие встроенные детали внутри герметизирующего корпуса или также на внешнем периметре герметизирующего корпуса.

Предпочтительная форма выполнения может далее предусматривать, что линза линзовой системы закрывает отверстие в герметизирующем корпусе газонепроницаемо.

Линза линзовой системы изготовлена из подходящего материала, который позволяет прохождение оптического излучения. Подобным материалом может быть, например, стекло, соль, пластмасса или подобный газонепроницаемый материал. При этом может быть предусмотрено, что линза содержит вогнутую линзу, выпуклую линзу или комбинацию из вогнутых и выпуклых участков.

При выборе линзы с круглой поверхностью основания имеет место форма, которая является сравнительно стабильной к давлению, так что соответственно сформованное в герметизирующем корпусе отверстие может перекрываться посредством линзы как газонепроницаемо, так и стойко к давлению. При этом линза может удерживаться, например, в подходящей оправе и оправа устанавливаться, например, на фланец, окружающий отверстие. Для уплотнения могут применяться упругие уплотнительные элементы. Закрывание отверстия линзой имеет такое преимущество, что на герметизирующем корпусе возникают определенные места контактирования, которые могут легко уплотняться. Далее с помощью линзы может происходить соответствующее отклонение хода луча от подлежащей контролю области во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса наружу газонепроницаемого герметизирующего корпуса, и наоборот.

Дальнейшая предпочтительная форма выполнения может предусматривать, что к линзовой системе обращено сенсорное поле сенсорного датчика для регистрации оптического излучения, причем сенсорное поле расположено снаружи внутреннего пространства герметизирующего корпуса.

Расположение сенсорного поля снаружи внутреннего пространства герметизирующего корпуса позволяет простым образом подсоединять сенсорный датчик посредством проводов к следующим устройствам диспетчерского управления без необходимости прохождения через газонепроницаемую стенку герметизирующего корпуса. Применяемый сенсорный датчик может выбираться различно из множества имеющихся в продаже сенсорных датчиков. Кроме того, с помощью встраивания линзовой системы в газонепроницаемую стенку достигается то, что оптическое излучение без проблем может проникать через саму стенку. Сама линзовая система может содержать одну или несколько оптических линз. При подходящем выборе линзовой системы является возможным использовать сенсорный датчик, который не имеет сам никаких фокусирующих устройств для оптического излучения. Так, например, можно представить себе применение полупроводниковой микросхемы, которая регистрирует оптическое излучение и преобразует его в электрические импульсы. Подобные микросхемы имеются в продаже, например, под обозначением микросхемы с зарядовой связью. Микросхема тогда действует в качестве сенсорного поля для оптического излучения и образует подлежащую контролю область внутреннего пространства герметизирующего корпуса.

Разделение линзовой системы и сенсорного датчика имеет далее преимущество, что при работах по техническому обслуживанию сенсорный датчик может простым образом заменяться, а сама линзовая система остается как часть газонепроницаемой стенки в герметизирующем корпусе. За счет этого не требуются никакие вмешательства во внутреннее пространство герметизирующего корпуса. Тем самым исключаются возможно появляющиеся при этом загрязнения или повреждения. В связи с прогрессом технического развития можно предположить, что после износа сенсорного датчика однотипный сенсорный датчик больше не имеется в распоряжении и замена должна производиться тогда из актуального предложения сенсорных датчиков. Так как на функцию самого герметизирующего корпуса сенсорный датчик влияния не оказывает, на герметизирующем корпусе может быть расположено согласующее устройство, чтобы можно было использовать отличающийся от прежнего сенсорный датчик.

По сравнению с расположением сенсорного датчика целиком во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса в случае соответствующего изобретению решения имеется далее преимущество, что внутреннее пространство герметизирующего корпуса не загружено дополнительными внутрикорпусными деталями. В газонепроницаемых герметизирующих корпусах высоковольтных коммутационных аппаратов или, соответственно, высоковольтных энергопередающих устройств внутренние пространства выполнены очень компактными, причем в отдельных местах могут отмечаться высокие напряженности электрического поля. При встраивании сенсорного датчика во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса существует опасность дополнительного усиления повышения напряженности поля и уменьшения эксплуатационной надежности энергопередающего устройства.

Типичными сенсорными датчиками для регистрации оптического излучения являются, например, электронные камеры. Простые камеры имеют, однако, тот недостаток, что смонтированная на камерах оптика вследствие ее компактного выполнения имеет только ограниченную светосилу. Регистрация области во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса через смотровое стекло дополнительно ухудшает качество получаемых изображений. За счет применения линзовой системы можно, например, отказаться от применения оптики на сенсорном датчике. Более того, за счет выполнения смотрового стекла в виде линзовой системы сама оптика уже является встроенной в герметизирующий корпус. Оптические лучи могут отклоняться и фокусироваться уже в области стенки корпуса. Снаружи герметизирующего корпуса расположено соответствующее сенсорное поле, например полупроводниковая микросхема, на которую проектируют изображение подлежащей контролю области внутреннего пространства герметизирующего корпуса. За счет этого можно улучшить качество полученных изображений.

Может быть также предусмотрено, что сенсорный датчик придан в соответствие линзовой системе только временами, например во время фазы ввода в эксплуатацию или при другой определенной необходимости. Кроме необходимости через линзовую систему может вручную производиться личный осмотр контролируемой области во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса. По сравнению с плоскими смотровыми стеклами может производиться нацеленное увеличение интересующих областей через линзу линзовой системы. Сенсорный датчик для крепления может устанавливаться, например, в корпусной оболочке, которая крепится над линзовой системой.

Далее может быть предпочтительно предусмотрено, что сенсорное поле закреплено на линзовой системе.

Закрепление сенсорного поля на линзовой системе позволяет то, что сенсорное поле можно более точно ориентировать относительно оптической оси линзовой системы. Вибрации других корпусных секции могут таким образом вызывать относительное движение между сенсорным полем и линзовой системой только с трудом.

Предпочтительно может быть далее предусмотрено, что линзовая система на своем обращенном от внутреннего пространства герметизирующего корпуса конце содержит прозрачное для оптического излучения тело с плоской поверхностью, к которой сенсорное поле ориентировано приблизительно параллельно.

Выбор закрывающего тела с плоской поверхностью позволяет более простое юстирование сенсорного поля на линзовой системе. В простом случае сенсорные поля образованы полупроводниковыми микросхемами, приблизительно плоскими. Параллельная ориентация является создаваемой соответствующей вспомогательной рамой. В простом случае полупроводниковая микросхема, например, может быть установлена непосредственно на плоскую поверхность линзовой системы, так что избегается проникновение посторонних тел в зазор, образованный между светочувствительной поверхностью полупроводниковой микросхемы и плоской поверхностью линзовой системы.

Может быть также предусмотрено, что предпочтительным образом оптически прозрачное тело на обращенной от плоской поверхности стороне имеет сферически изогнутую поверхность.

Подобная сферически изогнутая поверхность может иметь, например, вогнутую или выпуклую чашеобразную кривизну. Подобные формы выполнения могут с успехом применяться тогда, когда во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса должна регистрироваться, например, широкая область. В этом случае мирятся также с некоторыми искажениями, чтобы зарегистрировать область одним единственным сенсорным датчиком. Тело может быть составлено также из нескольких частей. Так, например, несколько линз могут быть залиты вместе друг с другом.

Дальнейшая предпочтительная форма выполнения может предусматривать, что линзовая система фокусирует область регистрации во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса на сенсорное поле.

С помощью соответствующего фокусирования линзовой системы на сенсорное поле обеспечено резкое отображение области регистрации во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса. При этом может быть предусмотрено, что линзовая система имеет постоянную установку фокуса. Далее, однако, может быть предусмотрено, что через линзовую систему является возможным активное фокусирование. С помощью этого можно контролировать, например, различные пространственно ступенчатолежащие области, которые находятся в области регистрации линзовой системы.

Следующая предпочтительная форма выполнения может предусматривать, что линзовая система содержит призму.

Посредством призмы может отклоняться ход лучей. Так, является возможным располагать линзовую систему в областях герметизирующего корпуса, от которых невозможен непосредственный взгляд на подлежащую контролю область во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса. Далее посредством призмы можно расщеплять также оптическое излучение, за счет чего является возможной упрощенная оценка отдельных областей хода лучей. Может быть предусмотрено, что одна или несколько поверхностей призмы по меньшей мере частично снабжены зеркальным покрытием. Могут также применяться несколько призм, чтобы регистрировать различные области во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса.

Следующая предпочтительная форма выполнения изобретения может предусматривать, что линзовая система содержит линзу Френеля.

Посредством линзы Френеля является возможным ограничение глубины встраивания линзовой системы. Могут применяться мощные линзы, которые, однако, имеют малую монтажную глубину. Применение линз Френеля является поэтому особенно подходящим в случае компактных газонепроницаемых герметизирующих корпусов высоковольтного силового выключателя или пространства высоковольтной распределительной установки.

В последующем изобретение схематически показывается на основе примеров выполнения на чертежах и описывается ниже более подробно:

на Фиг.1 приведено сечение через высоковольтный силовой выключатель с линзовой системой,

на Фиг.2 - детальный вид линзовой системы с собирающей линзой,

на Фиг.3 - детальный вид линзовой системы с линзой Френеля,

на Фиг.4 - детальный вид линзовой системы с призмой и

на Фиг.5 - линзовая система, которая образована из множества оптических линз.

На Фиг.1 представлен в качестве примера высоковольтный силовой выключатель 1. Высоковольтный силовой выключатель 1 является так называемым силовым выключателем типа Dead-Tank, то есть газонепроницаемый герметизирующий корпус 2, образованный в основном из электрически проводящего материала, окружает один или несколько прерывательных блоков 3. Расположенные во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса прерывательные блоки 3 имеют соответственно по одному коммутационному участку, который имеет подвижные относительно друг друга контакт-детали. Внутреннее пространство герметизирующего корпуса заполнено текучей средой, находящейся под повышенным давлением, как, например, SF₆, N₂ или изоляционным маслом. Для соединения подвижных относительно друг друга контакт-деталей в сеть передачи электроэнергии на газонепроницаемом герметизирующем корпусе 2 расположены проходные изоляторы наружной установки 4а, 4b. Проходные изоляторы наружной установки 4а, 4b позволяют газонепроницаемый ввод электрических проводов, которые поддерживаются изолированно относительно газонепроницаемого герметизирующего корпуса 2. Изобретение является, однако, применимым также для других устройств передачи электроэнергии, как проложенные в трубах с газовой изоляцией линии (GIL) и распределительные устройства с газовой изоляцией (GIS).

Газонепроницаемый герметизирующий корпус 2 в основных частях изготовлен из металла, непрозрачного для оптического излучения. Для контроля положения подвижных относительно друг друга контакт-деталей прерывательных блоков 3 в стенку газонепроницаемого герметизирующего корпуса 2 введена линзовая система 5. В настоящем случае линзовая система 5 образована собирающей линзой, которая образована из прозрачного для видимого света газонепроницаемого материала, например стекла. Линзовая система 5 заделана в оправу и выполнена газонепроницаемой и стойкой к давлению. При необходимости через линзовую систему 5 может происходить контроль коммутационного положения прерывательного блока 3. Ручной контроль может производиться, например, обслуживающим персоналом энергоснабжающих организаций. Однако может быть также предусмотрено, что контроль коммутационного положения прерывательного блока 3 происходит при необходимости или постоянно посредством оптического сенсорного датчика 6. Оптический сенсорный датчик 6 посредством крепежного устройства 7 ориентирован относительно оптической оси линзовой системы 5. Крепежное устройство 7 само может быть установлено, например, на непрозрачных для оптического излучения участках газонепроницаемого герметизирующего корпуса 2 и/или быть закрепленным на самой линзовой системе 5. В простом случае может быть, например, предусмотрено, что оптический сенсорный датчик 6 выполнен в виде полупроводниковой микросхемы, оптически чувствительная сенсорная поверхность которой обращена к линзовой системе и расположена на линзовой системе 5 с соблюдением малого зазора или непосредственно прилегая к ней. Созданные оптическим сенсорным датчиком 6 электрические импульсы передаются, например, к устройству обработки 8. От устройства обработки 8 данные могут передаваться на другие управляющие устройства, устройства диспетчерского управления, запоминающие устройства и т.д.

На Фиг.2 - 5 показаны соответственно вырезы из газонепроницаемого герметизирующего корпуса 2, причем выполнение соответствующей линзовой системы варьировано.

На Фиг.2 - 5 соответственно показан участок газонепроницаемого герметизирующего корпуса 2. Далее также в виде вырезок представлены подвижные относительно друг друга контакт-детали коммутационного участка прерывательного блока 3.

Линзовая система 5 представленного на Фиг.2 примера выполнения образована собирающей линзой, которая на своей обращенной к прерывательному блоку 3 стороне имеет сферически искривленную поверхность. На обращенной от внутреннего пространства герметизирующего корпуса стороне линзовая система 5а имеет плоскую поверхность. Плоскость изображения линзовой системы 5а лежит в обращенной от внутреннего пространства герметизирующего корпуса граничной плоскости линзовой системы 5а. На плоскую поверхность наложено сенсорное поле оптического сенсорного датчика 6. Наложение может происходить таким образом, что сенсорное поле оптического сенсорного датчика 6 находится в непосредственном контакте с плоской поверхностью линзовой системы 5а. Альтернативно, однако, может быть также предусмотрено, что между плоской поверхностью линзовой системы 5а и сенсорным полем оптического сенсорного датчика 6 создается зазор за счет соответствующих дистанционных элементов, например рамы или другого несущего каркаса. В простом случае оптический сенсорный датчик 6 может фиксироваться, например, с помощью внешне созданной силы.

Фиг.3 по сравнению с примером выполнения, представленным на Фиг.2, имеет отличие, что в линзовой системе 5b находит применение линза Френеля. Линза Френеля вследствие своей конструктивной особенности только мало вдается во внутреннее пространство герметизирующего корпуса.

На Фиг.4 показано использование призмы в линзовой системе 5с. Через наклонную поверхность призмы ход лучей отклоняется, так что оптический сенсорный датчик 6 регистрирует также области, которые не расположены непосредственно противоположно друг другу. Дополнительно можно комбинировать призму со сферической кривизной.

На Фиг.5 представлена более сложная линзовая система 5d. Линзовая система 5d состоит из множества выпуклых и вогнутых линз. За счет комбинации множества линз может нацелено повышаться качество представления подлежащей контролю области. Далее подобная система предоставляет преимущество, что может производиться переменное фокусирование области регистрации. Это может происходить, например, за счет того, что некоторые или все линзы линзовой системы 5d изменяют в их положении или изменяют кривизну самих линз, например, за счет наложения электрического поля.

За счет различных точек фокусирования является возможным не только контролировать контакт-детали прерывательного блока 3, можно также контролировать, например, участки, лежащие более удаленно, в которых, например, расположены другие подлежащие контролю устройства.

Оптический сенсорный датчик 6 представленной на Фиг.5 линзовой системы 5d закреплен посредством несущего устройства 9 на линзовой системе 5d. При этом несущее устройство 9 может быть выполнено так, что оптический сенсорный датчик 6 является подвижным, поворачивающимся или также откидывающимся относительно линзовой системы 5d. Может быть также, однако, предусмотрено, что несущее устройство 9 установлено на непроницаемых для оптического излучения участках газонепроницаемого герметизирующего корпуса 2. В качестве несущего устройства 9 являются, например, применимыми корпусные оболочки, которые защищают сенсорный датчик 6.

Также при применении множества линз на линзовой системе 5d одна линза, в показанном примере выполнения вогнутая линза, использована для образования газонепроницаемого перехода к окружающим линзовую систему 5d областям газонепроницаемого герметизирующего корпуса 2. Однако может быть также предусмотрено, что несколько линз линзовой системы 5d совместно производят уплотнение отверстия непрозрачного для оптического излучения участка газонепроницаемого герметизирующего корпуса 2. Соответственно этому на граничных поверхностях предусмотрены достаточные уплотнения.

В представленной на Фиг.5 линзовой системе 5d некоторые линзы лежат снаружи внутреннего пространства герметизирующего корпуса. Одна линза лежит во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса и вогнутая линза образует границу между внутренним пространством герметизирующего корпуса 2 и пространством, окружающим герметизирующий корпус 2.

Наряду с использованием изобретения в энергопередающих устройствах можно также принимать во внимание другие герметизирующие корпуса. Так, например, можно оснащать подобным образом нефте- и газопроводы, накопительные емкости и т.п.

Газонепроницаемый герметизирующий корпус (2) окружает внутреннее пространство герметизирующего корпуса. На герметизирующем корпусе (2) расположено смотровое стекло, посредством которого можно контролировать область электромагнитного излучения, которое охватывает диапазон длин волн порядка от 100 нм до 1 мм, расположенную во внутреннем пространстве. Смотровое стекло выполнено в виде линзовой системы (5, 5а, 5b, 5c, 5d). Через линзовую систему подлежащая контролю область фокусируется на сенсорное поле оптического сенсорного датчика. Линзовая система обеспечивает надежность контроля подвижных контакт-деталей разъединяющего выключателя путем нацеленного наблюдения с использованием конструктивного пространства внутри стенок герметизирующего корпуса, при этом сама линзовая система остается как часть газонепроницаемой стенки в герметизирующем корпусе и закрывает отверстие в корпусе, что является техническим результатом изобретения. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Газонепроницаемый герметизирующий корпус (2) со смотровым стеклом для контроля внутреннего пространства герметизирующего корпуса для энергопередающего устройства, отличающийся тем, что смотровое стекло выполнено в виде линзовой системы (5, 5а, 5b, 5c, 5d), причем линза линзовой системы (5, 5а, 5b, 5c, 5d) закрывает газонепроницаемое отверстие в герметизирующем корпусе (2).

2. Газонепроницаемый герметизирующий корпус (2) по п.1, отличающийся тем, что к линзовой системе (5, 5а, 5b, 5c, 5d) обращено сенсорное поле сенсорного датчика (6) для регистрации оптического излучения, причем сенсорное поле расположено вне внутреннего пространства герметизирующего корпуса.

3. Газонепроницаемый герметизирующий корпус (2) по п.2, отличающийся тем, что сенсорное поле закреплено на линзовой системе (5, 5а, 5b, 5c, 5d).

4. Газонепроницаемый герметизирующий корпус (2) по п.2, отличающийся тем, что линзовая система (5, 5а, 5b, 5с, 5d) содержит на своем обращенном от внутреннего пространства герметизирующего корпуса конце прозрачное для оптического излучения тело с плоской поверхностью, относительно которой сенсорное поле ориентировано приблизительно параллельно.

5. Газонепроницаемый герметизирующий корпус (2) по п.3, отличающийся тем, что линзовая система (5, 5а, 5b, 5с, 5d) содержит на своем обращенном от внутреннего пространства герметизирующего корпуса конце прозрачное для оптического излучения тело с плоской поверхностью, относительно которой сенсорное поле ориентировано приблизительно параллельно.

6. Газонепроницаемый герметизирующий корпус (2) по п.4, отличающийся тем, что оптически прозрачное тело на обращенной от плоской поверхности стороне содержит сферически изогнутую поверхность.

7. Газонепроницаемый герметизирующий корпус (2) по п.5, отличающийся тем, что оптически прозрачное тело на обращенной от плоской поверхности стороне содержит сферически изогнутую поверхность.

8. Газонепроницаемый герметизирующий корпус (2) по п.2, отличающийся тем, что линзовая система (5, 5а, 5b, 5c, 5d) фокусирует область регистрации во внутреннем пространстве герметизирующего корпуса на сенсорное поле.

9. Газонепроницаемый герметизирующий корпус (2) по п.1, отличающийся тем, что линзовая система (5, 5а, 5b, 5c, 5d) содержит призму.

10. Газонепроницаемый герметизирующий корпус (2) по п.1, отличающийся тем, что линзовая система (5, 5а, 5b, 5c, 5d) содержит линзу Френеля.