用于凈化殼體中的能預(yù)定的區(qū)域的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于凈化殼體中的能預(yù)定的區(qū)域的設(shè)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(dǎo)體(2)，該導(dǎo)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(gòu)成的光學(xué)監(jiān)控單元。該監(jiān)控單元設(shè)計用于記錄在能預(yù)定的區(qū)域(7)中的、特別是在導(dǎo)體延伸進(jìn)入的區(qū)域(7)中的顆粒沉積(9)。如果顆粒沉積(9)超過閥值，該設(shè)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(yù)定的區(qū)域的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)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(yù)定的區(qū) 域的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 中壓范圍的變頻器例如用于控制大型電動機(jī)。變頻器大多數(shù)位于殼體中，該殼體 定位在工業(yè)生產(chǎn)裝置附近。出于冷卻單個部件的目的這種殼體安裝有通風(fēng)機(jī)，以便氣流流 過殼體。通過這個氣流顆粒到達(dá)殼體的內(nèi)部空間中。在處于氣流之外的區(qū)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(gòu)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(qū)域。匯流排由多條導(dǎo)體構(gòu)成，該導(dǎo)體布置在絕緣體上。 在這些導(dǎo)體之間電場強(qiáng)度大多數(shù)是很高的，以使得在導(dǎo)體之間的區(qū)域中的顆粒沉積可以導(dǎo) 致泄漏電流。泄漏電流例如導(dǎo)致使顆粒層內(nèi)的極小的區(qū)域干燥。在這些具有以亞毫米的直 徑的區(qū)域中電場強(qiáng)度很高，以致結(jié)果是規(guī)律的部分放電。這種部分放電可以導(dǎo)致電暈放電。 結(jié)果是破壞匯流排并且在某種情況下?lián)p壞變頻器。再者這種強(qiáng)大的不能控制的放電意味著 對于處在附近的人的安全風(fēng)險。此外在破壞匯流排和/或變頻器的情況下產(chǎn)生巨大的維修 費(fèi)用。
[0003] 為了克服這個問題，在包括手動地清潔內(nèi)部空間的規(guī)律的保養(yǎng)的范疇內(nèi)，試著防 止泄漏電流的產(chǎn)生。由于變頻器的殼體中的一些區(qū)域的清潔是時間較長的，這種處理方法 在保養(yǎng)變頻器中意味著巨大的費(fèi)用因素。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于，在需要時不受約束地清除在殼體內(nèi)部的顆粒沉積。此外 本實(shí)用新型的目的在于，在監(jiān)控區(qū)域中的顆粒沉積嚴(yán)重時開始清潔，必要時也進(jìn)行手動地 清潔。
[0005] 該目的在開頭所述的類型的設(shè)備中這樣實(shí)現(xiàn)，即光學(xué)監(jiān)控單元設(shè)計用于記錄在能 預(yù)定的區(qū)域中的、特別是在導(dǎo)體延伸進(jìn)入的區(qū)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(shè)備設(shè)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(dǎo)體之間的強(qiáng)大的電場的區(qū)域。所以 顆粒沉積特別地?fù)p害在導(dǎo)體之間的區(qū)域。為了應(yīng)對這種損害，使用光學(xué)監(jiān)控單元。這種監(jiān) 控單元的技術(shù)上的實(shí)施方案可以例如由光源構(gòu)成，該光源照射預(yù)定的區(qū)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(qiáng)度變化， 則可以推測出監(jiān)控區(qū)域中的顆粒沉積。在此能預(yù)定的區(qū)域與監(jiān)控區(qū)域的概念被同義地使 用。此外如果要清楚地說明，監(jiān)控區(qū)域的概念特別是用于應(yīng)該監(jiān)控與顆粒沉積有關(guān)的這個 區(qū)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(nèi)工作。在紅外的波長 范圍具有優(yōu)點(diǎn)，即通過附加存在的適合的探測器的應(yīng)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(jī)。攝影機(jī)的功能在于，拍攝預(yù)定的區(qū)域 的圖像。單個的圖像的變化可以借助電子電路和/或數(shù)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(qū)域。為了可以更好地記錄顆粒沉 積，為相關(guān)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(dǎo)致，獲得顆粒沉積的強(qiáng)度的大小。另一個對于光學(xué)監(jiān)控單元的可能性是用于在相應(yīng) 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(fā)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(nèi)。這相應(yīng)于300納米以上的波長。因此可以附加地記錄發(fā)生的放電。雖然兩個波長區(qū) 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(zhǔn)確的方法。如果通過設(shè)想的方法記錄在預(yù)定的區(qū)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(shè)備可以是通風(fēng)機(jī)、通過噴嘴流動的氣體或類似的。特別是在 嚴(yán)重污染的情況下附加地通過信號報告給應(yīng)負(fù)責(zé)的位置。此時這個位置可以例如布置相關(guān) 區(qū)域的手動的清潔。根據(jù)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(zhǔn)備， 例如電源電壓的中斷。不但可使用監(jiān)控單元本身，而且其可與清潔設(shè)備組合使用，本實(shí)用新 型描述了有效的構(gòu)想，以便防止在中壓范圍中不可控制的放電和節(jié)省保養(yǎng)費(fèi)用。
[0007] 在一個有利的設(shè)計方案中光學(xué)監(jiān)控單元由一個或多個用于照明能預(yù)定的區(qū)域的 照明部件和至少一個用于探測散射光束的探測器構(gòu)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(yù)定的強(qiáng)度的光照射表 面，那么反射光的強(qiáng)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(qiáng)度上降 低。如果散射光束的強(qiáng)度降到額定值以下，那么開始清潔過程。如果清潔機(jī)械裝置使散射光 束的強(qiáng)度沒有上升超過額定值，那么可以發(fā)送信號給應(yīng)負(fù)責(zé)的位置。多個能預(yù)定的區(qū)域的 監(jiān)控常常是必要的，因為顆粒沉積多數(shù)大面積地出現(xiàn)和/或在多個、相互隔離的區(qū)域內(nèi)發(fā) 生。所以也可以在具有多個元件的大型的開關(guān)柜中實(shí)現(xiàn)防止不可控制的放電的足夠保護(hù)。
[0008] 在另一個有利的設(shè)計方案中光敏探測器用作光學(xué)監(jiān)控單元，該光敏探測器設(shè)計用 于探測部分放電，并且其中在出現(xiàn)部分放電時設(shè)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(yù)定的波長范圍內(nèi)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(shè)計，該濾波器對于在波長范圍內(nèi)的光子是可穿透的，該光子通過放電發(fā)射出來。如果這個 監(jiān)控系統(tǒng)探測到部分放電，那么可以如上所述首先設(shè)置清潔過程。如果這個清潔過程沒有 顯示出期望的結(jié)果，那么可以借助信號報告給應(yīng)負(fù)責(zé)的區(qū)域。對特別頻繁出現(xiàn)的部分放電 的探測可以表明由于污染而降低的耐壓強(qiáng)度并且因此造成的即將發(fā)生的擊穿。在探測到明 顯增加的放電次數(shù)的情況下能由此降低變頻器的電壓，直到克服缺點(diǎn)，必要時通過保養(yǎng)過 程克服缺點(diǎn)。
[0009] 在另一個有利的設(shè)計方案中通過攝影機(jī)實(shí)現(xiàn)光學(xué)監(jiān)控單元，該攝影機(jī)設(shè)計用于在 確定的時刻拍攝表面的圖像，其中設(shè)置電子電路，該電子電路設(shè)計用于從這些圖像的變化 中產(chǎn)生顆粒沉積的等級。在此一個實(shí)施例是與用于圖像分析的與電子電路組合的電子攝影 機(jī)。圖像分析例如可以借助傅里葉變換來實(shí)現(xiàn)，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(nèi)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(qū)域中的顆粒沉積時隨著增加的顆粒沉積紅色的強(qiáng)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(fā)清潔機(jī)械裝置和/或?qū)⑿盘栞?出到應(yīng)負(fù)責(zé)的位置。
[0010] 在另一個有利的設(shè)計方案中清潔過程通過氣流或者手動地來設(shè)置，并且這個設(shè)備 具有用于產(chǎn)生信號或信息給應(yīng)負(fù)責(zé)的位置的裝置。這個設(shè)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(qū)域的監(jiān)控確認(rèn)了顆粒沉積，那么通過附加的氣流清潔這個區(qū)域是有利的。這個氣流可以 通過經(jīng)過閥門與高壓氣體容器(DruckgasgefdB)連接的噴嘴產(chǎn)生。另一種可能性是通過 附加的通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式。在此有利的是，通風(fēng)機(jī)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(shí)現(xiàn)暫時的改變以便預(yù)防地抵抗顆粒沉積。除附加的通風(fēng)機(jī)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(jù)位置可以在期望的方向上使氣流轉(zhuǎn)向。如果自動的清潔不充分，也就是在完成清 潔過程之后監(jiān)控單元探測到顆粒沉積，那么可以向應(yīng)負(fù)責(zé)的位置發(fā)送信號，以便例如開始 手動的清潔。
[0011] 在另一個有利的設(shè)計方案中待監(jiān)控的所述區(qū)域具有位置標(biāo)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(shè)計用于為手動清潔提供顯示。這種設(shè)計方案的 形式承擔(dān)計算殼體的內(nèi)部空間的復(fù)雜性和尺寸。為了進(jìn)行價格低廉的保養(yǎng)有利的是，為保 養(yǎng)人員顯示，顆粒層在殼體中位于何處。如上所述監(jiān)控單元的一個有利的設(shè)計方案是攝影 機(jī)，該攝影機(jī)將在對比度或顏色強(qiáng)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(qiáng)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(yǎng)人員，可以顯著 地加快保養(yǎng)。
[0012] 在另一個有利的設(shè)計方案中在預(yù)定的時間間隔內(nèi)實(shí)現(xiàn)和/或通過監(jiān)控單元觸發(fā) 氣流的改變。為了防止顆粒無益的沉積、特別是在導(dǎo)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(fēng)機(jī)或者通過能以 角度和/或位置改變的平板來實(shí)現(xiàn)?？梢灶A(yù)定時間間隔，例如每周一次或者根據(jù)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(jù)在附圖中示出的實(shí)施例詳細(xì)描述和說明本實(shí)用新型。其示出：
[0014] 圖1是具有導(dǎo)體的絕緣體、監(jiān)控單元和不同的通風(fēng)機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 圖1示出具有導(dǎo)體2的絕緣體1、監(jiān)控單元和清潔過程的不同的設(shè)計方案。在這 個附圖中導(dǎo)體2位于絕緣體1的表面。絕緣體1處于相關(guān)的殼體的內(nèi)部。監(jiān)控單元由照明 部件3和探測器5構(gòu)成。照明部件3照射監(jiān)控區(qū)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(qiáng)度或者設(shè)計為攝影機(jī)，該攝影機(jī)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(shè)計為光電倍增器。在放電或部分放電的情況下產(chǎn)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(nèi)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(qū)域干燥，該熱量之 后導(dǎo)致部分放電。在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)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(shù)據(jù)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(fā)清潔過程要么傳送信號S到應(yīng)負(fù) 責(zé)的位置13。應(yīng)負(fù)責(zé)的位置可以例如使得進(jìn)行手動的清潔。為清潔過程設(shè)計多種可能性。 位于氣流15的區(qū)域內(nèi)的平板14可以通過伺服電動機(jī)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(qū)域轉(zhuǎn)向。另一個有利的設(shè)計方案開始運(yùn)轉(zhuǎn)附 加的通風(fēng)機(jī)21，其氣流15'有針對性地到達(dá)監(jiān)控區(qū)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(chǎn)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(shí)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(shí)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(yù)定的區(qū)域的設(shè)備，其具有至少一個導(dǎo)體2,該導(dǎo)體由絕緣體包圍并且具有光學(xué)監(jiān)控單元， 該光學(xué)監(jiān)控單元由照明部件3和至少一個探測器5構(gòu)成。光學(xué)監(jiān)控單元用于記錄在能預(yù)定 的區(qū)域7中的、特別是在導(dǎo)體延伸進(jìn)入的區(qū)域7中的顆粒沉積9。如果顆粒沉積9超過閥 值，該設(shè)備激活手動的或自動的清潔過程。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于凈化殼體中的能預(yù)定的區(qū)域的設(shè)備，具有至少一個導(dǎo)體（2)，所述導(dǎo)體由 絕緣體（1)包圍以及具有光學(xué)監(jiān)控單元，其特征在于，所述光學(xué)監(jiān)控單元設(shè)計用于記錄在 能預(yù)定的區(qū)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(shè)備設(shè)計用于激活手動的或自動的清潔過程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述殼體是中壓范圍的變頻器的殼體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述能預(yù)定的區(qū)域（7)是所述導(dǎo)體延伸進(jìn)入的區(qū) 域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)監(jiān)控單元由一個或多個用 于照明這個或這些所述能預(yù)定的區(qū)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(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的設(shè)備，其中光敏探測器（5)用作所述光學(xué)監(jiān)控 單元，所述光敏探測器設(shè)計用于探測火花放電，并且其中在出現(xiàn)所述火花放電時設(shè)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(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中光敏探測器（5)用作所述光學(xué)監(jiān)控單元，所述光敏 探測器設(shè)計用于探測火花放電，并且其中在出現(xiàn)所述火花放電時設(shè)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(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)監(jiān)控單元通過攝影機(jī)（5) 實(shí)現(xiàn)，所述攝影機(jī)設(shè)計用于在確定的時刻拍攝表面的圖像，其中設(shè)置有電子電路（11)，所述 電子電路設(shè)計用于從所述圖像的變化中產(chǎn)生所述顆粒沉積（9)的等級。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)監(jiān)控單元通過攝影機(jī)（5)實(shí)現(xiàn)，所述攝影 機(jī)設(shè)計用于在確定的時刻拍攝表面的圖像，其中設(shè)置有電子電路（11)，所述電子電路設(shè)計 用于從所述圖像的變化中產(chǎn)生所述顆粒沉積（9)的等級。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的設(shè)備，其中所述清潔過程通過氣流（15'， 15")或者手動地來設(shè)置，并且其中所述設(shè)備具有用于產(chǎn)生報警信號（S)或信息給應(yīng)負(fù)責(zé) 的位置（13)的裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述清潔過程通過氣流（15'，15")或者手動 地來設(shè)置，并且其中所述設(shè)備具有用于產(chǎn)生報警信號（S)或信息給應(yīng)負(fù)責(zé)的位置（13)的裝 置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的設(shè)備，其中待監(jiān)控的區(qū)域具有位置標(biāo)記。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中待監(jiān)控的區(qū)域具有位置標(biāo)記。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述位置標(biāo)記是2D碼，在不充分的清潔過程時所述 2D碼的信息設(shè)計用于為手動清潔提供顯示。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中待監(jiān)控的區(qū)域具有位置標(biāo)記。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的設(shè)備，其中在沒有成功的自動清潔過程時設(shè)置 用于手動再清潔的必要性的顯示。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中在沒有成功的自動清潔過程時設(shè)置用于手動再 清潔的必要性的顯示。
17. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中在能預(yù)定的時間間隔內(nèi)和/或通過所述監(jiān)控單元 觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)所述氣流（15'，15")的改變。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中在能預(yù)定的時間間隔內(nèi)和/或通過所述監(jiān)控單 元觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)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(jù)權(quán)利要求1 至18中任一項所述的用于凈化的設(shè)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(yōu)先權(quán)日:2012年12月6日
【發(fā)明者】沃爾夫?qū)げ柕聽枴ざ驙柮窢? 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(fèi)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