用于凈化殼體中的能預定的區域的設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于凈化殼體中的能預定的區域的設備，該殼體特別是中壓范圍的變頻器的殼體，其具有至少一個導體(2)，該導體由絕緣體(1)包圍以及具有由照明部件(3)和至少一個探測器(5)構成的光學監控單元。該監控單元設計用于記錄在能預定的區域(7)中的、特別是在導體延伸進入的區域(7)中的顆粒沉積(9)。如果顆粒沉積(9)超過閥值，該設備激活手動的或自動的清潔過程。
【專利說明】用于凈化殼體中的能預定的區域的設備
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種用于凈化特別是中壓范圍的變頻器的殼體中的能預定的區 域的設備。
【背景技術】
[0002] 中壓范圍的變頻器例如用于控制大型電動機。變頻器大多數位于殼體中，該殼體 定位在工業生產裝置附近。出于冷卻單個部件的目的這種殼體安裝有通風機，以便氣流流 過殼體。通過這個氣流顆粒到達殼體的內部空間中。在處于氣流之外的區域中越來越多地 積聚這些顆粒。這些顆粒通常由一般的灰塵和/或小液滴構成。通常這些顆粒沉積是無害 的。然而，問題在于匯流排延伸的區域。匯流排由多條導體構成，該導體布置在絕緣體上。 在這些導體之間電場強度大多數是很高的，以使得在導體之間的區域中的顆粒沉積可以導 致泄漏電流。泄漏電流例如導致使顆粒層內的極小的區域干燥。在這些具有以亞毫米的直 徑的區域中電場強度很高，以致結果是規律的部分放電。這種部分放電可以導致電暈放電。 結果是破壞匯流排并且在某種情況下損壞變頻器。再者這種強大的不能控制的放電意味著 對于處在附近的人的安全風險。此外在破壞匯流排和/或變頻器的情況下產生巨大的維修 費用。
[0003] 為了克服這個問題，在包括手動地清潔內部空間的規律的保養的范疇內，試著防 止泄漏電流的產生。由于變頻器的殼體中的一些區域的清潔是時間較長的，這種處理方法 在保養變頻器中意味著巨大的費用因素。 實用新型內容
[0004] 本實用新型的目的在于，在需要時不受約束地清除在殼體內部的顆粒沉積。此外 本實用新型的目的在于，在監控區域中的顆粒沉積嚴重時開始清潔，必要時也進行手動地 清潔。
[0005] 該目的在開頭所述的類型的設備中這樣實現，即光學監控單元設計用于記錄在能 預定的區域中的、特別是在導體延伸進入的區域中的顆粒沉積，以及在探測到超過閥值的 顆粒沉積時，這個設備設計用于激活手動的或自動的清潔過程。
[0006] 匯流排尤其在變頻器的中間電路中是具有在導體之間的強大的電場的區域。所以 顆粒沉積特別地損害在導體之間的區域。為了應對這種損害，使用光學監控單元。這種監 控單元的技術上的實施方案可以例如由光源構成，該光源照射預定的區域。散射光束可以 通過透鏡收集和/或在探測器、例如光敏電阻或光電三極管中探測。如果散射光強度變化， 則可以推測出監控區域中的顆粒沉積。在此能預定的區域與監控區域的概念被同義地使 用。此外如果要清楚地說明，監控區域的概念特別是用于應該監控與顆粒沉積有關的這個 區域。光源也可以在可見的波長范圍之外、例如在紅外的波長范圍內工作。在紅外的波長 范圍具有優點，即通過附加存在的適合的探測器的應用也可以例如探測水分和/或空氣濕 度。另一個可能性是安裝作為光敏探測器的攝影機。攝影機的功能在于，拍攝預定的區域 的圖像。單個的圖像的變化可以借助電子電路和/或數字圖像處理或者說是分析軟件來記 錄。對于更好的對比度有利的是，附加地暫時照明這個區域。為了可以更好地記錄顆粒沉 積，為相關的表面配有例如棋盤形的或條形的圖案。所以探測在圖像中的圖案的減少的對 比度導致，獲得顆粒沉積的強度的大小。另一個對于光學監控單元的可能性是用于在相應 的熱輻射的波長范圍中的紅外光的探測器。在探測器的足夠的精度下可以直接探測基于放 熱的泄漏電流或部分放電。另一個用于電場和/或磁場的或者用于電磁的、發射放電電荷 (Entladungen)的射線的探測器可以工作在例如從10赫茲以下至10兆赫茲以上的頻率范 圍內。這相應于300納米以上的波長。因此可以附加地記錄發生的放電。雖然兩個波長區 域相互不依賴地用于探測放電，但這兩個可能性的組合描述了一種用于探測放電的特別的 更準確的方法。如果通過設想的方法記錄在預定的區域中的顆粒沉積，因此將信號傳送到 自動的清潔單元。這個清潔設備可以是通風機、通過噴嘴流動的氣體或類似的。特別是在 嚴重污染的情況下附加地通過信號報告給應負責的位置。此時這個位置可以例如布置相關 區域的手動的清潔。根據顆粒沉積清楚地顯示出來，這個部分也可以采取必要的安全準備， 例如電源電壓的中斷。不但可使用監控單元本身，而且其可與清潔設備組合使用，本實用新 型描述了有效的構想，以便防止在中壓范圍中不可控制的放電和節省保養費用。
[0007] 在一個有利的設計方案中光學監控單元由一個或多個用于照明能預定的區域的 照明部件和至少一個用于探測散射光束的探測器構成。一個平滑的、必要時為金屬的表面 通常比沉積了顆粒如灰塵的表面明顯更好地反射光波。如果利用預定的強度的光照射表 面，那么反射光的強度在表面上的顆粒沉積中被降低。因此探測到的散射光束在強度上降 低。如果散射光束的強度降到額定值以下，那么開始清潔過程。如果清潔機械裝置使散射光 束的強度沒有上升超過額定值，那么可以發送信號給應負責的位置。多個能預定的區域的 監控常常是必要的，因為顆粒沉積多數大面積地出現和/或在多個、相互隔離的區域內發 生。所以也可以在具有多個元件的大型的開關柜中實現防止不可控制的放電的足夠保護。
[0008] 在另一個有利的設計方案中光敏探測器用作光學監控單元，該光敏探測器設計用 于探測部分放電，并且其中在出現部分放電時設置清潔過程、用于手動清潔的請求、報警信 號和/或電源電壓的中斷。具有在預定的波長范圍內的高靈敏性的光敏探測器可以用于探 測部分放電。在此探測器例如用作光電倍增器，也稱為光電倍增管，其附加地與濾波器一起 設計，該濾波器對于在波長范圍內的光子是可穿透的，該光子通過放電發射出來。如果這個 監控系統探測到部分放電，那么可以如上所述首先設置清潔過程。如果這個清潔過程沒有 顯示出期望的結果，那么可以借助信號報告給應負責的區域。對特別頻繁出現的部分放電 的探測可以表明由于污染而降低的耐壓強度并且因此造成的即將發生的擊穿。在探測到明 顯增加的放電次數的情況下能由此降低變頻器的電壓，直到克服缺點，必要時通過保養過 程克服缺點。
[0009] 在另一個有利的設計方案中通過攝影機實現光學監控單元，該攝影機設計用于在 確定的時刻拍攝表面的圖像，其中設置電子電路，該電子電路設計用于從這些圖像的變化 中產生顆粒沉積的等級。在此一個實施例是與用于圖像分析的與電子電路組合的電子攝影 機。圖像分析例如可以借助傅里葉變換來實現，該傅里葉變換記錄了圖像的低頻的變化。此 外在分別確定的時間內拍攝圖像，并且記錄圖像與圖像間的差別。如果表面例如紅色涂裝， 提出分析的另外一種形式。在這個區域中的顆粒沉積時隨著增加的顆粒沉積紅色的強度降 低。這種降低很容易分析并且可以考慮作為污染的程度。兩種方法可以單個也可以組合地 使用。測量之間的時間可以基于過程的緩慢性而選擇在小時的范圍。如果確定增加的顆粒 沉積，那么可以縮短拍攝之間的時間間隔。附加地可以觸發清潔機械裝置和/或將信號輸 出到應負責的位置。
[0010] 在另一個有利的設計方案中清潔過程通過氣流或者手動地來設置，并且這個設備 具有用于產生信號或信息給應負責的位置的裝置。這個設計方案涉及清潔的具體的可能 性。顆粒增多地沉積在表面上，該顆粒沒有或不充分地由周圍的氣流所檢測到。如果這個 區域的監控確認了顆粒沉積，那么通過附加的氣流清潔這個區域是有利的。這個氣流可以 通過經過閥門與高壓氣體容器(DruckgasgefdB)連接的噴嘴產生。另一種可能性是通過 附加的通風機的運行方式。在此有利的是，通風機只是暫時地用于清除顆粒層。也可以暫 時地在不記錄顆粒層情況下實現暫時的改變以便預防地抵抗顆粒沉積。除附加的通風機的 使用外也可以通過改變平板的定向用于改變存在的氣流的方向，該平板位于氣流中并且該 平板根據位置可以在期望的方向上使氣流轉向。如果自動的清潔不充分，也就是在完成清 潔過程之后監控單元探測到顆粒沉積，那么可以向應負責的位置發送信號，以便例如開始 手動的清潔。
[0011] 在另一個有利的設計方案中待監控的所述區域具有位置標記、例如2D碼。而且在 不充分的清潔過程時2D碼的信息的顯示設計用于為手動清潔提供顯示。這種設計方案的 形式承擔計算殼體的內部空間的復雜性和尺寸。為了進行價格低廉的保養有利的是，為保 養人員顯示，顆粒層在殼體中位于何處。如上所述監控單元的一個有利的設計方案是攝影 機，該攝影機將在對比度或顏色強度上的顆粒層的顯示測量出來。替代簡單的圖案也可以 考慮將2D碼或條形碼(條形碼Balkencode)的對比度或顏色強度作為表面污染的程度。在 此2D碼的附加信息用于定位顆粒沉積的位置。如果將這個信息顯示給保養人員，可以顯著 地加快保養。
[0012] 在另一個有利的設計方案中在預定的時間間隔內實現和/或通過監控單元觸發 氣流的改變。為了防止顆粒無益的沉積、特別是在導體的附近，氣流的方向可以例如通過改 變平板的位置來短時地改變。這種改變可以如上面所述地通過附加的通風機或者通過能以 角度和/或位置改變的平板來實現。可以預定時間間隔，例如每周一次或者根據需要。同 時這個需要通過檢測單元來確定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 下面根據在附圖中示出的實施例詳細描述和說明本實用新型。其示出：
[0014] 圖1是具有導體的絕緣體、監控單元和不同的通風機。
【具體實施方式】
[0015] 圖1示出具有導體2的絕緣體1、監控單元和清潔過程的不同的設計方案。在這 個附圖中導體2位于絕緣體1的表面。絕緣體1處于相關的殼體的內部。監控單元由照明 部件3和探測器5構成。照明部件3照射監控區域7。散射光束8由探測器5探測。探測 器5可以用于測量散射光束8的強度或者設計為攝影機，該攝影機拍攝表面的圖像。特別 是為了記錄部分可以將放電探測器5設計為光電倍增器。在放電或部分放電的情況下產生 的光子基于其波長由其余的背景光濾出并且被探測到。如果探測器5也在紅外線波長范圍 內是足夠敏感的，那么必要時也可以探測局部的熱量，該熱量使那一個區域干燥，該熱量之 后導致部分放電。在監控區域內的顆粒沉積9的情況下該顆粒沉積通過電子電路11記錄， 該電子電路與探測器5連接。電子電路11分析探測器5的數據并且在確定顆粒沉積的覆 蓋密度超過閥值或者探測到部分放電的情況下，要么觸發清潔過程要么傳送信號S到應負 責的位置13。應負責的位置可以例如使得進行手動的清潔。為清潔過程設計多種可能性。 位于氣流15的區域內的平板14可以通過伺服電動機Μ在角度或位置上改變，以使得氣流 15的一部分有針對性地朝存在顆粒沉積9的區域轉向。另一個有利的設計方案開始運轉附 加的通風機21，其氣流15'有針對性地到達監控區域7,該氣流與顆粒沉積9粘附在一起。 一個用于清除顆粒沉積9的特別有效的方法在于借助噴嘴23產生附加的氣流15 "，該噴嘴 通過閥門25、例如與高壓容器24連接。如果顆粒沉積9的濃度超過閥值，那么閥門25由電 子電路11控制并且開啟。每個所述的清潔過程可以依次實施和/或相互組合。
[0016] 如果在清潔過程之后還是一直沒有超過閥值，可以通過信號S向附加的位置13委 托手動的清潔。
[0017] 總而言之本實用新型涉及一種用于凈化特別是中壓范圍的變頻器的殼體中的能 預定的區域的設備，其具有至少一個導體2,該導體由絕緣體包圍并且具有光學監控單元， 該光學監控單元由照明部件3和至少一個探測器5構成。光學監控單元用于記錄在能預定 的區域7中的、特別是在導體延伸進入的區域7中的顆粒沉積9。如果顆粒沉積9超過閥 值，該設備激活手動的或自動的清潔過程。
【權利要求】
1. 一種用于凈化殼體中的能預定的區域的設備，具有至少一個導體（2)，所述導體由 絕緣體（1)包圍以及具有光學監控單元，其特征在于，所述光學監控單元設計用于記錄在 能預定的區域（7)中的顆粒沉積（9)，以及在探測到超過閥值的所述顆粒沉積（9)時，所述 設備設計用于激活手動的或自動的清潔過程。
2. 根據權利要求1所述的設備，其中所述殼體是中壓范圍的變頻器的殼體。
3. 根據權利要求1所述的設備，其中所述能預定的區域（7)是所述導體延伸進入的區 域。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的設備，其中所述光學監控單元由一個或多個用 于照明這個或這些所述能預定的區域（7)的照明部件（3)和至少一個用于探測這個或這些 所述照明部件（3)的散射光束（8)的探測器（5)構成。
5. 根據權利要求1至3中任一項所述的設備，其中光敏探測器（5)用作所述光學監控 單元，所述光敏探測器設計用于探測火花放電，并且其中在出現所述火花放電時設置所述 清潔過程、用于手動清潔的請求、報警信號（S)和/或電源電壓的中斷。
6. 根據權利要求4所述的設備，其中光敏探測器（5)用作所述光學監控單元，所述光敏 探測器設計用于探測火花放電，并且其中在出現所述火花放電時設置所述清潔過程、用于 手動清潔的請求、報警信號（S)和/或電源電壓的中斷。
7. 根據權利要求1至3中任一項所述的設備，其中所述光學監控單元通過攝影機（5) 實現，所述攝影機設計用于在確定的時刻拍攝表面的圖像，其中設置有電子電路（11)，所述 電子電路設計用于從所述圖像的變化中產生所述顆粒沉積（9)的等級。
8. 根據權利要求6所述的設備，其中所述光學監控單元通過攝影機（5)實現，所述攝影 機設計用于在確定的時刻拍攝表面的圖像，其中設置有電子電路（11)，所述電子電路設計 用于從所述圖像的變化中產生所述顆粒沉積（9)的等級。
9. 根據權利要求1至3中任一項所述的設備，其中所述清潔過程通過氣流（15'， 15")或者手動地來設置，并且其中所述設備具有用于產生報警信號（S)或信息給應負責 的位置（13)的裝置。
10. 根據權利要求8所述的設備，其中所述清潔過程通過氣流（15'，15")或者手動 地來設置，并且其中所述設備具有用于產生報警信號（S)或信息給應負責的位置（13)的裝 置。
11. 根據權利要求1至3中任一項所述的設備，其中待監控的區域具有位置標記。
12. 根據權利要求10所述的設備，其中待監控的區域具有位置標記。
13. 根據權利要求11所述的設備，所述位置標記是2D碼，在不充分的清潔過程時所述 2D碼的信息設計用于為手動清潔提供顯示。
14. 根據權利要求12所述的設備，其中待監控的區域具有位置標記。
15. 根據權利要求1至3中任一項所述的設備，其中在沒有成功的自動清潔過程時設置 用于手動再清潔的必要性的顯示。
16. 根據權利要求14所述的設備，其中在沒有成功的自動清潔過程時設置用于手動再 清潔的必要性的顯示。
17. 根據權利要求9所述的設備，其中在能預定的時間間隔內和/或通過所述監控單元 觸發，實現所述氣流（15'，15")的改變。
18. 根據權利要求10所述的設備，其中在能預定的時間間隔內和/或通過所述監控單 元觸發，實現所述氣流（15'，15")的改變。
19. 一種用于中壓范圍的變頻器，所述變頻器位于殼體中并且安裝有根據權利要求1 至18中任一項所述的用于凈化的設備。
【文檔編號】G01N15/00GK204064853SQ201320799881
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2012年12月6日
【發明者】沃爾夫岡·博爾德爾·厄爾梅爾, 克里斯托弗·艾斯曼, 約爾格·哈塞爾, 約爾根·胡伯, 馬庫斯·普法伊費爾, 卡斯滕·普羅博爾, 安德烈亞斯·施雷格爾曼, 漢斯·弗里德里克·斯特凡尼 申請人:西門子公司
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