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用于净化壳体中的能预定的区域的设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于净化壳体中的能预定的区域的设备，该壳体特别是中压范围的变频器的壳体，其具有至少一个导体(2)，该导体由绝缘体(1)包围以及具有由照明部件(3)和至少一个探测器(5)构成的光学监控单元。该监控单元设计用于记录在能预定的区域(7)中的、特别是在导体延伸进入的区域(7)中的颗粒沉积(9)。如果颗粒沉积(9)超过阀值，该设备激活手动的或自动的清洁过程。
【专利说明】用于净化壳体中的能预定的区域的设备

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种用于净化特别是中压范围的变频器的壳体中的能预定的区 域的设备。

【背景技术】
[0002] 中压范围的变频器例如用于控制大型电动机。变频器大多数位于壳体中，该壳体 定位在工业生产装置附近。出于冷却单个部件的目的这种壳体安装有通风机，以便气流流 过壳体。通过这个气流颗粒到达壳体的内部空间中。在处于气流之外的区域中越来越多地 积聚这些颗粒。这些颗粒通常由一般的灰尘和/或小液滴构成。通常这些颗粒沉积是无害 的。然而，问题在于汇流排延伸的区域。汇流排由多条导体构成，该导体布置在绝缘体上。 在这些导体之间电场强度大多数是很高的，以使得在导体之间的区域中的颗粒沉积可以导 致泄漏电流。泄漏电流例如导致使颗粒层内的极小的区域干燥。在这些具有以亚毫米的直 径的区域中电场强度很高，以致结果是规律的部分放电。这种部分放电可以导致电晕放电。 结果是破坏汇流排并且在某种情况下损坏变频器。再者这种强大的不能控制的放电意味着 对于处在附近的人的安全风险。此外在破坏汇流排和/或变频器的情况下产生巨大的维修 费用。
[0003] 为了克服这个问题，在包括手动地清洁内部空间的规律的保养的范畴内，试着防 止泄漏电流的产生。由于变频器的壳体中的一些区域的清洁是时间较长的，这种处理方法 在保养变频器中意味着巨大的费用因素。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于，在需要时不受约束地清除在壳体内部的颗粒沉积。此外 本实用新型的目的在于，在监控区域中的颗粒沉积严重时开始清洁，必要时也进行手动地 清洁。
[0005] 该目的在开头所述的类型的设备中这样实现，即光学监控单元设计用于记录在能 预定的区域中的、特别是在导体延伸进入的区域中的颗粒沉积，以及在探测到超过阀值的 颗粒沉积时，这个设备设计用于激活手动的或自动的清洁过程。
[0006] 汇流排尤其在变频器的中间电路中是具有在导体之间的强大的电场的区域。所以 颗粒沉积特别地损害在导体之间的区域。为了应对这种损害，使用光学监控单元。这种监 控单元的技术上的实施方案可以例如由光源构成，该光源照射预定的区域。散射光束可以 通过透镜收集和/或在探测器、例如光敏电阻或光电三极管中探测。如果散射光强度变化， 则可以推测出监控区域中的颗粒沉积。在此能预定的区域与监控区域的概念被同义地使 用。此外如果要清楚地说明，监控区域的概念特别是用于应该监控与颗粒沉积有关的这个 区域。光源也可以在可见的波长范围之外、例如在红外的波长范围内工作。在红外的波长 范围具有优点，即通过附加存在的适合的探测器的应用也可以例如探测水分和/或空气湿 度。另一个可能性是安装作为光敏探测器的摄影机。摄影机的功能在于，拍摄预定的区域 的图像。单个的图像的变化可以借助电子电路和/或数字图像处理或者说是分析软件来记 录。对于更好的对比度有利的是，附加地暂时照明这个区域。为了可以更好地记录颗粒沉 积，为相关的表面配有例如棋盘形的或条形的图案。所以探测在图像中的图案的减少的对 比度导致，获得颗粒沉积的强度的大小。另一个对于光学监控单元的可能性是用于在相应 的热辐射的波长范围中的红外光的探测器。在探测器的足够的精度下可以直接探测基于放 热的泄漏电流或部分放电。另一个用于电场和/或磁场的或者用于电磁的、发射放电电荷 (Entladungen)的射线的探测器可以工作在例如从10赫兹以下至10兆赫兹以上的频率范 围内。这相应于300纳米以上的波长。因此可以附加地记录发生的放电。虽然两个波长区 域相互不依赖地用于探测放电，但这两个可能性的组合描述了一种用于探测放电的特别的 更准确的方法。如果通过设想的方法记录在预定的区域中的颗粒沉积，因此将信号传送到 自动的清洁单元。这个清洁设备可以是通风机、通过喷嘴流动的气体或类似的。特别是在 严重污染的情况下附加地通过信号报告给应负责的位置。此时这个位置可以例如布置相关 区域的手动的清洁。根据颗粒沉积清楚地显示出来，这个部分也可以采取必要的安全准备， 例如电源电压的中断。不但可使用监控单元本身，而且其可与清洁设备组合使用，本实用新 型描述了有效的构想，以便防止在中压范围中不可控制的放电和节省保养费用。
[0007] 在一个有利的设计方案中光学监控单元由一个或多个用于照明能预定的区域的 照明部件和至少一个用于探测散射光束的探测器构成。一个平滑的、必要时为金属的表面 通常比沉积了颗粒如灰尘的表面明显更好地反射光波。如果利用预定的强度的光照射表 面，那么反射光的强度在表面上的颗粒沉积中被降低。因此探测到的散射光束在强度上降 低。如果散射光束的强度降到额定值以下，那么开始清洁过程。如果清洁机械装置使散射光 束的强度没有上升超过额定值，那么可以发送信号给应负责的位置。多个能预定的区域的 监控常常是必要的，因为颗粒沉积多数大面积地出现和/或在多个、相互隔离的区域内发 生。所以也可以在具有多个元件的大型的开关柜中实现防止不可控制的放电的足够保护。
[0008] 在另一个有利的设计方案中光敏探测器用作光学监控单元，该光敏探测器设计用 于探测部分放电，并且其中在出现部分放电时设置清洁过程、用于手动清洁的请求、报警信 号和/或电源电压的中断。具有在预定的波长范围内的高灵敏性的光敏探测器可以用于探 测部分放电。在此探测器例如用作光电倍增器，也称为光电倍增管，其附加地与滤波器一起 设计，该滤波器对于在波长范围内的光子是可穿透的，该光子通过放电发射出来。如果这个 监控系统探测到部分放电，那么可以如上所述首先设置清洁过程。如果这个清洁过程没有 显示出期望的结果，那么可以借助信号报告给应负责的区域。对特别频繁出现的部分放电 的探测可以表明由于污染而降低的耐压强度并且因此造成的即将发生的击穿。在探测到明 显增加的放电次数的情况下能由此降低变频器的电压，直到克服缺点，必要时通过保养过 程克服缺点。
[0009] 在另一个有利的设计方案中通过摄影机实现光学监控单元，该摄影机设计用于在 确定的时刻拍摄表面的图像，其中设置电子电路，该电子电路设计用于从这些图像的变化 中产生颗粒沉积的等级。在此一个实施例是与用于图像分析的与电子电路组合的电子摄影 机。图像分析例如可以借助傅里叶变换来实现，该傅里叶变换记录了图像的低频的变化。此 外在分别确定的时间内拍摄图像，并且记录图像与图像间的差别。如果表面例如红色涂装， 提出分析的另外一种形式。在这个区域中的颗粒沉积时随着增加的颗粒沉积红色的强度降 低。这种降低很容易分析并且可以考虑作为污染的程度。两种方法可以单个也可以组合地 使用。测量之间的时间可以基于过程的缓慢性而选择在小时的范围。如果确定增加的颗粒 沉积，那么可以缩短拍摄之间的时间间隔。附加地可以触发清洁机械装置和/或将信号输 出到应负责的位置。
[0010] 在另一个有利的设计方案中清洁过程通过气流或者手动地来设置，并且这个设备 具有用于产生信号或信息给应负责的位置的装置。这个设计方案涉及清洁的具体的可能 性。颗粒增多地沉积在表面上，该颗粒没有或不充分地由周围的气流所检测到。如果这个 区域的监控确认了颗粒沉积，那么通过附加的气流清洁这个区域是有利的。这个气流可以 通过经过阀门与高压气体容器(DruckgasgefdB)连接的喷嘴产生。另一种可能性是通过 附加的通风机的运行方式。在此有利的是，通风机只是暂时地用于清除颗粒层。也可以暂 时地在不记录颗粒层情况下实现暂时的改变以便预防地抵抗颗粒沉积。除附加的通风机的 使用外也可以通过改变平板的定向用于改变存在的气流的方向，该平板位于气流中并且该 平板根据位置可以在期望的方向上使气流转向。如果自动的清洁不充分，也就是在完成清 洁过程之后监控单元探测到颗粒沉积，那么可以向应负责的位置发送信号，以便例如开始 手动的清洁。
[0011] 在另一个有利的设计方案中待监控的所述区域具有位置标记、例如2D码。而且在 不充分的清洁过程时2D码的信息的显示设计用于为手动清洁提供显示。这种设计方案的 形式承担计算壳体的内部空间的复杂性和尺寸。为了进行价格低廉的保养有利的是，为保 养人员显示，颗粒层在壳体中位于何处。如上所述监控单元的一个有利的设计方案是摄影 机，该摄影机将在对比度或颜色强度上的颗粒层的显示测量出来。替代简单的图案也可以 考虑将2D码或条形码(条形码Balkencode)的对比度或颜色强度作为表面污染的程度。在 此2D码的附加信息用于定位颗粒沉积的位置。如果将这个信息显示给保养人员，可以显著 地加快保养。
[0012] 在另一个有利的设计方案中在预定的时间间隔内实现和/或通过监控单元触发 气流的改变。为了防止颗粒无益的沉积、特别是在导体的附近，气流的方向可以例如通过改 变平板的位置来短时地改变。这种改变可以如上面所述地通过附加的通风机或者通过能以 角度和/或位置改变的平板来实现。可以预定时间间隔，例如每周一次或者根据需要。同 时这个需要通过检测单元来确定。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 下面根据在附图中示出的实施例详细描述和说明本实用新型。其示出：
[0014] 图1是具有导体的绝缘体、监控单元和不同的通风机。

【具体实施方式】
[0015] 图1示出具有导体2的绝缘体1、监控单元和清洁过程的不同的设计方案。在这 个附图中导体2位于绝缘体1的表面。绝缘体1处于相关的壳体的内部。监控单元由照明 部件3和探测器5构成。照明部件3照射监控区域7。散射光束8由探测器5探测。探测 器5可以用于测量散射光束8的强度或者设计为摄影机，该摄影机拍摄表面的图像。特别 是为了记录部分可以将放电探测器5设计为光电倍增器。在放电或部分放电的情况下产生 的光子基于其波长由其余的背景光滤出并且被探测到。如果探测器5也在红外线波长范围 内是足够敏感的，那么必要时也可以探测局部的热量，该热量使那一个区域干燥，该热量之 后导致部分放电。在监控区域内的颗粒沉积9的情况下该颗粒沉积通过电子电路11记录， 该电子电路与探测器5连接。电子电路11分析探测器5的数据并且在确定颗粒沉积的覆 盖密度超过阀值或者探测到部分放电的情况下，要么触发清洁过程要么传送信号S到应负 责的位置13。应负责的位置可以例如使得进行手动的清洁。为清洁过程设计多种可能性。 位于气流15的区域内的平板14可以通过伺服电动机Μ在角度或位置上改变，以使得气流 15的一部分有针对性地朝存在颗粒沉积9的区域转向。另一个有利的设计方案开始运转附 加的通风机21，其气流15'有针对性地到达监控区域7,该气流与颗粒沉积9粘附在一起。 一个用于清除颗粒沉积9的特别有效的方法在于借助喷嘴23产生附加的气流15 "，该喷嘴 通过阀门25、例如与高压容器24连接。如果颗粒沉积9的浓度超过阀值，那么阀门25由电 子电路11控制并且开启。每个所述的清洁过程可以依次实施和/或相互组合。
[0016] 如果在清洁过程之后还是一直没有超过阀值，可以通过信号S向附加的位置13委 托手动的清洁。
[0017] 总而言之本实用新型涉及一种用于净化特别是中压范围的变频器的壳体中的能 预定的区域的设备，其具有至少一个导体2,该导体由绝缘体包围并且具有光学监控单元， 该光学监控单元由照明部件3和至少一个探测器5构成。光学监控单元用于记录在能预定 的区域7中的、特别是在导体延伸进入的区域7中的颗粒沉积9。如果颗粒沉积9超过阀 值，该设备激活手动的或自动的清洁过程。
【权利要求】
1. 一种用于净化壳体中的能预定的区域的设备，具有至少一个导体（2)，所述导体由 绝缘体（1)包围以及具有光学监控单元，其特征在于，所述光学监控单元设计用于记录在 能预定的区域（7)中的颗粒沉积（9)，以及在探测到超过阀值的所述颗粒沉积（9)时，所述 设备设计用于激活手动的或自动的清洁过程。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述壳体是中压范围的变频器的壳体。
3. 根据权利要求1所述的设备，其中所述能预定的区域（7)是所述导体延伸进入的区 域。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述光学监控单元由一个或多个用 于照明这个或这些所述能预定的区域（7)的照明部件（3)和至少一个用于探测这个或这些 所述照明部件（3)的散射光束（8)的探测器（5)构成。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中光敏探测器（5)用作所述光学监控 单元，所述光敏探测器设计用于探测火花放电，并且其中在出现所述火花放电时设置所述 清洁过程、用于手动清洁的请求、报警信号（S)和/或电源电压的中断。
6. 根据权利要求4所述的设备，其中光敏探测器（5)用作所述光学监控单元，所述光敏 探测器设计用于探测火花放电，并且其中在出现所述火花放电时设置所述清洁过程、用于 手动清洁的请求、报警信号（S)和/或电源电压的中断。
7. 根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述光学监控单元通过摄影机（5) 实现，所述摄影机设计用于在确定的时刻拍摄表面的图像，其中设置有电子电路（11)，所述 电子电路设计用于从所述图像的变化中产生所述颗粒沉积（9)的等级。
8. 根据权利要求6所述的设备，其中所述光学监控单元通过摄影机（5)实现，所述摄影 机设计用于在确定的时刻拍摄表面的图像，其中设置有电子电路（11)，所述电子电路设计 用于从所述图像的变化中产生所述颗粒沉积（9)的等级。
9. 根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述清洁过程通过气流（15'， 15")或者手动地来设置，并且其中所述设备具有用于产生报警信号（S)或信息给应负责 的位置（13)的装置。
10. 根据权利要求8所述的设备，其中所述清洁过程通过气流（15'，15")或者手动 地来设置，并且其中所述设备具有用于产生报警信号（S)或信息给应负责的位置（13)的装 置。
11. 根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中待监控的区域具有位置标记。
12. 根据权利要求10所述的设备，其中待监控的区域具有位置标记。
13. 根据权利要求11所述的设备，所述位置标记是2D码，在不充分的清洁过程时所述 2D码的信息设计用于为手动清洁提供显示。
14. 根据权利要求12所述的设备，其中待监控的区域具有位置标记。
15. 根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中在没有成功的自动清洁过程时设置 用于手动再清洁的必要性的显示。
16. 根据权利要求14所述的设备，其中在没有成功的自动清洁过程时设置用于手动再 清洁的必要性的显示。
17. 根据权利要求9所述的设备，其中在能预定的时间间隔内和/或通过所述监控单元 触发，实现所述气流（15'，15")的改变。
18. 根据权利要求10所述的设备，其中在能预定的时间间隔内和/或通过所述监控单 元触发，实现所述气流（15'，15")的改变。
19. 一种用于中压范围的变频器，所述变频器位于壳体中并且安装有根据权利要求1 至18中任一项所述的用于净化的设备。
【文档编号】G01N15/00GK204064853SQ201320799881
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2012年12月6日
【发明者】沃尔夫冈·博尔德尔·厄尔梅尔, 克里斯托弗·艾斯曼, 约尔格·哈塞尔, 约尔根·胡伯, 马库斯·普法伊费尔, 卡斯滕·普罗博尔, 安德烈亚斯·施雷格尔曼, 汉斯·弗里德里克·斯特凡尼 申请人:西门子公司