DE3038493C1 - Anlage zum Aufheizen und Trocknen von Teilen unter Vakuum durch Dampfkondensation und Abscheiden einer zweiten hoeher siedenden Fluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Aufheizen von papierisolierten elektrotechnischen Teilen, wie z. B. Transformatoren, Kondensatoren, Meßwandlern, Stromdurchführungen etc., zum Zwecke der Trocknung und Entgasung unter Vakuum.

Es gibt verschiedene Verfahren, nach denen Teile, die im Vakuum getrocknet werden sollen, auf die erwünschte Temperatur gebracht werden. Die vorlie- - gende Erfindung· bezieht sich auf das Kondensations-Aufheiz-Verfahren'(Vapour-Phase-Verfahren).

Die zu trocknenden Teile — es handelt sich im wesentlichen um papierisolierte elektrische Teile, wie z. B. Transformatoren, Kondensatoren, Stromwandler, Stromdurchführungen etc. — befinden. sich in einer vakuumdichten Kammer oder im eigenen vakuumdichten Gehäuse. Bevor die Papierisolierungen zur Erhöhung ihrer Durchschlagsfestigkeit mit Transformatorenöl imprägniert werden, muß ihnen das aufgrund 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 Geräte auf die erforderliche Trocknungstemperatur wird der Dämpf einer niedrigsiedenden Flüssigkeit, z. B. Kerosen. in die Kammer eingelassen. Bei der Kondensation dieses Dampfes auf den noch kälteren Oberflächen der Teile geht die freiwerdende Kondensationswärme auf diese über und erhöht ihre Temperatur.

Das abfließende Kondensat löst die den Teilen anhaftenden Reste von ölen, die insbesondere bei schon gebrauchten Transformatoren in erheblichen Mengen

2^r> auftreten können. Zur Wiederverwendung wird die Flüssigkeit aufgefangen und durch eine Förderpumpe einem Verdampfer zugeführt. Das als Wärmeträger benützte Kerosen hat bei allen vorkommenden Temperaturen einen Dampfdruck der niedriger als der von Wasser ist. Auf diese Art ist es möglich, auch während der Aufheizung zu trocknen, indem man einen Teilstrom des Dampfes zu einem Kondensator führt, der den aus den Teilen austretenden Wasserdampf mitreißt. Dieses Verfahren ist bekannt.

Grundsätzliche Ausführungen dazu sind zu finden bei Oesch und Schatzl: Die Solventdampftrocknung von Leistungstransformatoren, Micafil Nachrichten, August 1976 und in dem Buch von F. Kneule: Das Trocknen, 3. Auflage, Verlag Sauerlünder, Aarau und Frankfurt/M.,

S. 451-452.

Für das genannte Verfahren werden z. B. Blasenverdampfer verwendet. Diese bringen den Nachteil mit sich, daß die hochsiedenden Bestandteile der zur Verdampfung kommenden Lösung sich im Verdampfer anreichern und den Dampfdruck der Wärmeträgerflüssigkeit erniedrigen. Dadurch nimmt die Verdampferleistung ab und die vorgeschriebene Temperatur wird an den aufzuheizenden Teilen nicht mehr erreicht. Zum Trennen der Wärmeträgerflüssigkeit von dem angerei-

cherten Öl müssen dann Blindchargen gefahren werden, die hohe Energiekosten und Zeitverzögerung mit sich bringen.

Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem die Trennung von leichtsiedenden und hochsiedenden Teilen dadurch erfolgt, daß man die Flüssigkeit überhitzt und unter Druck durch eine Düse in die Trockenkammer, in welcher sich die Teile befinden, einspritzt und expandieren läßt. Die leichtsiedenden Teile verdampfen dann, wobei durch die verbrauchte Verdampfungswärme die Dampftemperatur so herabgesetzt wird, daß die zu trocknenden Teile nicht mehr durch die überhöhte Temperatur geschädigt werden.

Die hochsiedenden Bestandteile der Flüssigkeit verdampfen nicht und werden durch geeignete Prallbleehe oder ähnliches einem Sammelgefäß zugeführt. Für den Fall, daß es sich bei den zu trocknenden Teilen um Transformatoren im eigenen Gehäuse handelt, wird diese Expansionsverdampfung auch in einem vorge-

schalteten Expansionsgefäß, welches mit einem Sammelgefäß für die schwersiedenden Bestandteile verbunden ist, durchgeführt. Dieses Verfahren bringt Nachteile höheren apparativen und steuerungstechnischen Aufwandes mit sich.

Weiterhin sind Fallfilmverdampfer zum Eindicken von Lösungen bekannt, wobei der Dampf in einem Kondensator niedergeschlagen wird und auf diese Art eine Anreicherung der nicht verdampfenden Komponenten im Kreislauf erfolgt. Die Vollständigkeit der Trennung der beiden Lösungskomponenten hängt von der Temperatur im Dampfkondensator ab. Da beim Vapour-Phase-Verfahren die aufzuheizenden Teile als Kondensator dienen, steigt der Dampfdruck während der Aufheizphase ständig an und gleichzeitig erhöht sich die Konzentration des Wärmeträgers im Rücklauf, so daß der Einsatz eines Fallfilmverdampfers alleine keinen wesentlichen Vorteil gegenüber dem Blasenverdampfer bringt.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die hier beschriebenen Nachteile zu beseitigen und auf verfahrenstechnisch einfache Weise eine kontinuierliche Trennung der leicht- und schwersiedenden Bestandteile der verunreinigten Heizflüssigkeit ohne zusätzlichen Energieaufwand durchzuführen.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß für die Verdampfung der leichtsiedenden Heizflüssigkeit und die Trennung des Dampfes derselben von den schwersiedenden Bestandteilen ein an sich bekannter Dünnschichtverdampfer, insbesondere ein Fallfilmverdämpfer, eingesetzt wird. Solche Dünnschichtverdampfer sind so gestaltet, daß die beheizten Flächen in dem Verdampfungskessel von einem dünnen Film der zu verdampfenden Flüssigkeit benetzt werden, wobei die Temperatur derselben so gehalten werden kann, daß nur der Bestandteil der Flüssigkeit verdampft, dessen Verdampfung erwünscht ist.

Das noch heiße Rücklaufprodukt — Öl mit einer Restkonzentration an Kerosen — wird erfindungsgemäß durch eine flüssigkeitsüberlagerte Drucksperre in einen isolierten Sammelbehälter geleitet, wobei sich zwischen diesem und der Drucksperre erfindungsgemäß ein Nachverdampfer befindet und dieser sowie der Sammelbehälter erfindungsgemäß mit einem Dampfkondensator verbunden sind, in den die Restmenge der Wärmeträgerflüssigkeit abdestilliert wird. Auf diese Art erfolgt eine kontinuierliche Abscheidung des Öles aus dem Wärmeträgerkreislauf. Weiterhin ist der Sammelbehälter durch eine Dampfleitung mit dem Kondensator verbunden, durch die die restlichen niedrigsiedenden Flüssigkeitskomponenten zurückgewonnen und dem Dampfkreislauf wieder zugeführt werden, wobei die Verdampfungswärme entweder durch Wärmeisolation und/oder durch Beheizen des Sammelbehälters gewonnen wird. Es ist auch möglich, als Nachverdampfer einen separaten Teil des Rohrbündels des Fallfilmverdampfers zu benützen, indem man mit einer zusätzlichen Pumpe das durch die Drucksperre abfließende öl-Kerosen-Gemisch diesem Verdampferteil zuführt und so die Abtrennung der restlichen Teile der Wärmeträgerflüssigkeit erfolgt Diese Bauart erlaubt eine niedrigere Bauhöhe der Anlage und spart den Zusatzverdampfer ein. Überdies kann hierbei der Nachverdampfer sowohl im Gleichstrom- als auch im Gegenstromverfahren betrieben werden.

Mit steigender Temperatur der aufzuheizenden Teile steigt auch die Konzentration des Wärmeträgers im Rücklauf und die spezifische Wärme der Lösung ist nicht mehr in der Lage, alles Kerosen zu verdampfen. Außerdem ist zu diesem Zeitpunkt das öl aus den beheizten Teilen schon ausgewaschen und seine geringe Konzentration in Kerosen stört nicht mehr. Weiterhin erhöht sich die Kerosen-Konzentration dadurch, daß der Kessel die angebotene Energie mangels genügender kalter Oberflächen nicht mehr aufnehmen kann. Mit anderen Worten: Es verdampft nur ein Teil der dem Verdampfer zugeführten Wärmeträgerflüssigkeit.

Für diesen Abschnitt der Aufheizphase wird erfindungsgemäß die ölabscheidung unterbrochen, indem das kesseltemperaturabhängige Ventil 11 geschlossen und Ventil 12 geöffnet wird, und somit die nicht verdampften Teile des Flüssigkeitsgemisches in den Sammelbehälter 14 zurückgeführt werden. Auf diese Art ist eine Anpassung der Verdampferleistung an die verminderte Energieaufnahme der Kesselcharge ohne Änderung des Kerosendurchsatzes möglich.

F i g. 1 zeigt ein Ablaufschema der erfindungsgemäßen Anordnung.

Fig.2 zeigt ausschnittweise eine Abwandlung des Ablaufschemas der F i g. 1 mit einem Teil des Fallfilmverdampfers als Nachverdampfer im Gleichstromverfahren.

Fig.3 zeigt das Ablaufschema nach Fig.2 im Gegenstromverfahren.

Im folgenden wird anhand der Fig.l bis 3 die Erfindung, beispielsweise, näher beschrieben:

In einem Trockenkessel 1 der F i g. 1 befinden sich die zu trocknenden Teile 2. Vom Fallfilmverdampfer 3 wird über eine Leitung 5 Kerosendampf in den Trockenkessel 1 eingeführt Auf den Oberflächen der Teile 2 kondensiert der Dampf und gibt seine Kondensationswärme an die Teile 2 ab. Im Auffangbehälter 14 unter dem Trockenkessel 1 sammelt sich das Kondensat und wird über eine Förderpumpe 6 zum Verdampfer zurückgeführt.

Das Rücklaufprodukt wird durch eine Drucksperre 10 (Schwimmerventil) dem Nachverdampfer 15 und dem Sammelbehälter 4 zugeführt die beide durch eine Verbindungsleitung zum Kondensator 13 unter einem niedrigeren Druck stehen als der Fallfilmverdampfer 3, wodurch eine zusätzliche Reinigung des abgeschiedenen Öles erfolgt.

Wird ein Teil 18 des Fallfilmverdampfers als Nachverdampfer im Gleichstromverfahren benutzt, so wird die Anlage nach Fig.2 aufgebaut Das durch die Drucksperre 10 abfließende Rücklaufprodukt wird mit der Förderpumpe 19 dem rechten kleineren Teil des Verdampfers 18 zugeführt und nachdestilliert. Der Dampf kondensiert im Dampfkondensator 13, und das Restöl wird im Behälter 4 gesammelt

Der als Nachverdampfer benutzte Teil 18 des Fallfilmverdampfers 3 kann auch im Gegenstromverfahren betrieben werden. Dann wird der Dampf über die Leitung 20 in Fig.3 dem Dampfkondensator 13 zugeführt.

Der Sammelbehälter 4 kann noch eine Wärmeisolation 16 und/oder eine Zusatzheizung 17 enthalten und wird am Ende der Charge entleert

Das Vakuum im Trockenkessel 1 wird durch eine Vakuumpumpe 8 mit vorgeschaltetem Kondensator 7 und Kondensatsammeigefäß 9 für die Heizflüssigkeit hergestellt und aufrechterhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: * s

1. Anlage zum Aufheizen und Trocknen von papierisolierten elektrotechnischen Teilen, wie z. B. Transformatoren, Kondensatoren, Meßwandlern, Stromdurchführungen etc., unter Vakuum durch die Kondensationswärme des Dampfes einer ersten Flüssigkeit, wobei während der Aufheizung aus den Teilen mindestens eine zweite höhersiedende Flüssigkeit anfällt, die mit der ersten Flüssigkeit eine Lösung bildet und Abtrennen der höhersiedenden Flüssigkeit durch Einsatz eines Dünnschichtverdampfers, insbesondere eines Fallfilmverdampfers, bestehend aus einem evakuierbaren Kessel (1), einer Vakuumpumpe (8), zwei Dampfkondensatoren (7, 13) vor der Vakuumpumpe und einem Fallfilmverdampfer (3) mit darunter angeordnetem Sammelbehälter (4) zum Auffangen der höher siedenden Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Fallfilmverdampfer (3) eine Drucksperre (10) angeordnet ist, durch die die nicht verdampfenden Teile der Flüssigkeit abfließen, und daß unter der Drucksperre (10) ein Nachverdampfer (15) mit einer Verbindungsleitung zum Kondensator (13) angeordnet ist, in dem die Restkonzentration der ersten Flüssigkeit auf die dem Dampfdruck im Kondensator (13) entsprechenden Werte erniedrigt wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht verdampfenden Teile der Flüssigkeit unter der Drucksperre kontinuierlich abfließen.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (4) wärmeisoliert und/oder beheizbar ist und durch eine Dampfleitung mit dem Kondensator (13) verbunden ist.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Drucksperre (10) und dem Nachverdampfer (15) ein Absperrventil (11) angeordnet ist und zwischen der Drucksperre (10) und dem Absperrventil (11) eine Verbindungsleitung zum Sammelbehälter (14) mit einem Absperrventil (12) besteht, durch die bei hoher Temperatur im Kessel (1) die nicht verdampfenden Teile der Lösung in den Sammelbehälter (14) zurückgeführt werden.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Nachverdampfer ein separat abgesperrtes Teil (18) des Rohrbündels des Fallfilmverdampfers (3) in Verbindung mit einer Förderpumpe (19) verwendet wird.

6. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfkondensator (13) des Nachverdampfers (18) an dessen Oberteil angeschlossen ist, so daß der Dampf entgegengesetzt zur Flüssigkeit strömt.