自动吸湿器设备及方法

专利名称：自动吸湿器设备及方法
自动吸湿器设备及方法
本申请要求于2004年7月23日提交的、序列号为 10/896,989、名称为"吸湿器设备及方法"的美国专利申请的优先权， 并且本申请为所述美国申请的持续部分，所述美国专利申请是2002年 9月6日提交的、序列号为10/235,795、名称为"吸湿器设备及方法" 的美国专利申请的分案申请。上述美国专利申请公开的全部内容以引 用的方式并入到此处。技术领域
本发明总体上涉及用以除去空气中的水汽的脱水器，特别 地，本发明致力于电力设备的自动吸湿器。
背景技术：
高功率电气设备，如大型变压器、负载抽头切换器和断路器， 一般浸入油中，利用所述油绝缘和冷却电力设备。由于油随着温度的 变化而膨胀和收缩，这一类设备在油面上方设有一个与大气相通的顶 部空间，以便控制例如变压器油槽内的压力。必须保持油槽内的压力， 以便防止油中产生能够降低油的介电强度的气泡。
当油槽内热度增加时，油槽中的油膨胀，油槽内压力升高， 油池内的空气被排出油槽。当油槽开始冷却时，油槽中的油收缩，油 槽内压力降低，空气被吸入油槽以维持油槽内的压力。
常规上，利用吸湿器调节空气流入或流出油槽。在某些吸湿 器中，在罐状容器和外界空气之间设有通气孔，并在所述通气孔和吸
湿器容器之间设置阀，通过按照需要开启和关闭所述阔控制油槽内的 压力以控制空气流入和流出油冲曹。
通常，吸湿器包括一种干燥剂物质，如硅胶，用于在空气进 入到油槽内部之前除去其中的所有水汽。水是导电体，因此水汽进入 油槽会破坏变压器的电学特性。
然而，当干燥剂漏出干燥剂容器时，问题就会产生。例如在 装卸过程中，干燥剂可能碎裂成漏出干燥剂容器的细小的块状，另夕卜， 干燥剂微粒可能随排出吸湿器的空气通过所述阀，沉积在阀中或附着 在通气孔顶端。
更进一步，由干燥剂的干燥蒸发出的水汽通常在吸湿器内的 壁上冷凝。当冷凝为液态时，就会流过阀并经由通气孔中的孔流到大 气中。然而，如果干燥剂微粒沉积在阀中或粘附在通气孔内，可能会 使水汽困阻在罐状容器内，从而干燥剂不能完全干燥。结果，吸湿器 将不能执行其干燥功能。
因此，需要提供一种吸湿器，所述吸湿器不会使可能从干燥 剂容器中漏出的干燥剂微粒干扰吸湿器的运行。发明内容[OOIO]本发明在很大程度上满足了前述需求，其中，在一个方面，本发明提供了一种吸湿器，所述吸湿器包括罐状容器，与所述罐状容 器连接的阀壳体和与所述阀壳体连接的通气组件。所述通气组件包括 通气组件体和至少 一个筛网遮蔽口 。所述筛网遮蔽口沿着所述通气组 件体的垂直轴布置。所述罐状容器内的干燥剂物质所吸收的水汽经由通气孔排出所述罐状容器，在排出的过程中，通气孔可操作地开启和 关闭。
在本发明的另 一个方面，用于除去容器内的空气中的水分的 吸湿器设备包括罐体、连接于所述容器的罐体内的可自动关闭的气流 通道、所述罐体内容纳的干燥剂、安装在所述罐体内的电控加热元件、 所述罐体内的排水管和干燥剂中的湿度传感器。
在本发明的另 一个方面中，用于除去容器内空气中的水分的 吸湿器设备包括用于吸收空气中的水汽并排出水汽的脱水装置、用于 在所述容器和所述脱水装置之间引流所述容器中的空气的气流装置、 用于引流排出的水汽的出口装置、用于阻断所述气流装置中引流的空 气的自动气流阻断装置、用于阻断在所述出口装置中排出的水汽的自 动出口阻断装置、脱水部件中用于加热以使吸收的水汽从所述脱水装 置中释放的加热装置、用于检测所述容器的空气中的水汽的水汽传感 装置、以及用于控制所述加热装置、及所述气流阻断装置和所述出口 阻断装置的控制装置。
在本发明的另一个方面，用于除去容器内空气中的水分的方 法包括，将具有干燥剂的壳体附接于与所述容器相连接的空气通道， 监测所述干燥剂的湿度，通过加热所述干燥剂清除所述干燥剂中的水汽，以及通过关闭所述空气通道和开启壳体底部的出口排出清除的水.-七〉飞。
到此，我们较为粗略地勾勒出本发明的某些实施方式，以便 于更好地理解与之相关的详细描述，以及更好地理解本发明对现有技
术的贡献。当然，本发明还有另外的实施方式，下文中将对其进行描 述，并且它们将形成所附权利要求的主题。
在这方面，在详细说明本发明的至少一个实施方式之前，应 该理解到，本发明并没将其申请局限于下文的说明中提出和附图中显 示的结构细节和部件的排列方式。本发明能够以那些说明的实施方式 之外的实施方式实现，并能够以不同的方式实现和完成。而且，需要 明白的是，本说明书以及摘要中采用的措辞和术语，其目的都是为了 说明，而不应祐j见为限制。
如此，本领域的技术人员将会理解，本公开所依据的概念可 容易地利用为实施本发明的某些目的的其他结构、方法和系统的设计 的基础。因此，重要的是权利要求应被视为包括了这一类等效的结 构，只要其不脱离本发明的精神和范围。


图1为根据本发明的示例性的吸湿器的分解图。
图2为示例性的过滤器和过滤器支撑架的正-见图。
图3为示例性的阀壳体的横截面^L图。
图4为另一个示例性的吸湿器系统结构框图。
图5为示例性吸湿器的示例性控制模块的结构框图。
具体实施方式
现在参看附图中的图1，附图中相似的附图标记表示相似的 构件，图1所示为根据本发明的吸湿器10。如图l所示，所述吸湿器10包括罐12,在本发明的典型的实施方式中，所述罐12是由玻璃或诸如聚碳酸酯的透明塑料制成。在本发明的示例性实施方式中，如图1所示，所述罐12的形状为圆柱形。
容器14安装在所述罐12内部，用于容纳干燥剂。加热器 15设置在干燥剂容器14中，用于将水汽从干燥剂中驱出。在本发明的 示例性的实施方式中，装配机构16、 18，例如螺钉，和锁定装置20、 22，例如螺栓，将加热器15固定在所述干燥剂容器14上。加热器15 可以是可维持自我调节运转的热装置的任何一种，包括，但不限于正 温度系数(PTC)加热器。
在本发明的示例性的实施方式中，所述干燥剂容器14由在 干燥剂容器14中形成开口的滤网材料制成。在本发明的同一个或另一 个示例性的实施方式中，所述干燥剂被覆盖一层指示性物质，使得干 燥剂的颜色根据干燥剂所保持的湿度而改变。干燥剂容器14中的开口 使得能够从所述容器14的外部观察到干燥剂，并因此能够确定干燥剂 的状态。所述干燥剂容器14中的开口也使水汽能够从干燥剂容器逸出。
与罐12底部连接的是阀壳体24。在本发明的示例性的实施 方式中，阀壳体24包括浮球26。所述浮球26安装在阀壳体24内，并 根据罐12与，例如，变压器油槽27之间的气压差控制流进和流出罐 12的气流。
例如，当油29在变压器油槽27内部膨胀时，迫使顶部空间 29中的空气从变压器油槽27中排出并进入罐12。因此，变压器油槽 27内的气压大于罐12中的气压。球26足够轻，致使其向上移动，从 而空气能够从罐12经由阀体壳24流出。
当罐12内部气压大于变压器油槽27内部气压时，球26上 移，从而使空气可从顶部空间29排出，穿过罐12，并排出阀壳体24 之外。当罐12内部气压大于变压器油槽27内部气压时，球26上移， 以允许空气进入阀壳体24和/或通气组件34中，穿过罐12，并且进入 油槽27的顶部空间29。例如，当变压器油槽27和罐12内部之间没有 压力差时，球26阻挡空气进入罐12，以避免可能含水汽的非必要的空 气进入吸湿器10和变压器油槽27。
在本发明的示例性的实施方式中，在罐12和壳体24之间设 有密封垫28，例如垫圈，以防止水汽在罐12与壳体24的接合位置处 进入吸湿器10。在本发明的示例性的实施方式中，装配才几构16、 18 和锁定机构30、 32被用于将壳体24固定到罐12。
在本发明的示例性的实施方式中，通气组件包括烧结青铜通 气孔。在本发明的另一个示例性的实施方式中，通气组件34，例如回 气管，连接于阀壳体24。本发明的回气管34改进了吸湿器的操作，因 为烧结青铜通气孔具有能够捕获从干燥剂容器14中漏出的干燥剂微粒 的樣i细孔。在本发明的示例性的实施方式中，回气管34和阀壳体24 具有螺紋部分，从而回气管34能螺接到阀壳体24上，并能够容易地 从阀壳体24上旋下。
在本发明的同一个或者另一个示例性的实施方式中，回气管 34具有开口，例如垂直设置的开口 36-42。在本发明的示例性的实施方 式中，开口 36-42被滤网材料44-50覆盖。滤网开口 36-42允许空气流 入和流出罐12。滤网开口 36-42还起着过滤抽入回气管34中的空气中 的微粒的作用。应该理解到，可改变完全覆盖开口 36-42所用的滤网的 数目。通气组件34还可用于捕捉可能漏出干燥剂容器14并通过阀 壳体24的干燥剂微粒。在本发明的示例性的实施方式中，滤网开口 36-42沿着通气组件34的垂直轴布置。因此，假如干燥剂微粒恰好阻 塞一个滤网开口，例如滤网开口 36，位于^皮阻塞的滤网开口上方的滤 网开口，例如滤网开口38，仍允许空气进入和退出阀壳体24。当通气组件34不再能够容纳更多的干燥剂^t粒时，通气组 件34可从阀壳体24上旋下，以便清空干燥剂微粒。此外，通气组件 34允许任何流过阀壳体的水通过滤网开口。因此，依照本发明的吸湿 器的设计避免了干燥剂^t粒对流进和流出阀壳体24的空气流的阻碍。在本发明的示例性的实施方式中，50眼的不確秀钢滤网材料 被用于开口 36-42。在本发明的示例性的实施方式中，通气组件34的 体部/管壳由塑料材料制成。在本发明的示例性的实施方式中，通气组 件为由Adsens Technology of City of Industry, CA制造的高流量回气管。在本发明的示例性的实施方式中，过滤器52设置在罐12内。 在本发明的示例性的实施方式中，过滤器52由玻璃纤维纸制成。在本 发明的同一个或者另一个示例性的实施方式中，支撑架54， 56用于将 过滤器52固定在罐12内。在本发明的示例性的实施方式中，装配机 构16、 18用于将过滤器52和支撑滤网54、 56固定在罐内。固定^L构， 例如螺栓58-64，用于将支撑架54、 56固定到过滤器52。过滤器52防止从干燥剂容器14中漏出的干燥剂微粒进入阀 壳体24。因此，过滤器52防止跑出的干燥剂微粒堵塞阀壳体24。此 外，也防止通过阀壳体24从罐12中排出的水汽积聚在阀壳体内，使
千燥剂无法千燥。
顶盖66用于密封干燥剂容器。装配机构68、 70和锁定机构 72、 74,,例如螺钉和螺栓，，用于通过加热器15将顶盖66固定到罐 12。连接器73用于将吸湿器10连接到，例如，辅助电气盒，以控制 加热器15的操作。开口 75用于将吸湿器IO连接到，例如，变压器油 槽27的气体顶部空间29。图2所示为根据本发明的过滤器支撑架76和过滤器78。过 滤器支撑架76上可设置与过滤器78上的开口 84和86对准的开口 80 和82。在本发明的示例性的实施方式中，过滤器78和过滤器支撑架 76为圆筒形。在本发明的同一个或另一个示例性的实施方式中，过滤 器支撑架76由滤网材料制成。图3所示为根据本发明的阀壳体24的横截面视图。如图3 所示，阀88形成在阀壳体24内。在本发明的示例性的实施方式中， 阀88为浮i^阀，其中3求26置于阀座90上。图4为连"f妄于油槽27的另一个示例性的吸湿器100的结构 框图。所述具有干燥剂(未显示)的示例性的吸湿器125连接于内部 带有空气和油29的油槽27。所述示例性的吸湿器125连接于空气通道 105,以便于空气29从油槽27进入到所述示例性的吸湿器125。空气 通道105中的气流由螺线管117控制以启动阀115。螺线管117由控制 模块101通过信号/电源线103控制。水汽或湿度传感器109和111分 别设于油槽27的空气29中和示例性的吸湿器125内。湿度传感器109 通过信号/电源线103连接于控制模块101。在示例性吸湿器125的适当的位置处，设置另一个螺线管 137启动的阀135,以控制经由出口 119积聚在吸湿器125内的水的通
道。螺线管137由连接于控制模块101的信号/电源线103控制。所述 示例性的吸湿器125包括由控制模块101通过信号/电源线104控制的 加热元件106。信号/电源线103、 104与控制^f莫块101的连接在所述控 制模块101中分别显示为110、 120、 130、 140和150。在运行中，控制模块101通过湿度传感器109检测油槽27 的空气29内的湿度，并通过湿度传感器111检测示例性的吸湿器125 内的湿度。基于从湿度传感器109、 111上读取的任一个或两个湿度值， 控制^f莫块101通过激活信号/电源线104以加热所述加热元件106而开 始吸湿器125的水汽清除循环。在热循环开始之前或与热循环开始同 时，控制模块101向与空气通道105中的阀115连接的螺线管117产 生信号，以关闭阀115。阀115的关闭开始防止水汽经由空气通道105 从吸湿器125再进入到油槽27内的空气29中。通过堵塞这一通向油 槽27的空气29的管道，通过由阀135和螺线管137联合控制的出口 119是从吸湿器125内排出的水汽的唯一通道。在排除水汽循环过程中， 控制模块101开启阀135，以使吸湿器125内过剩的或者积聚的水汽能 够沖出。在从吸湿器125适当地清除水汽后，控制模块101通过控制 螺线管137的控制关闭阀135。在适当结束清除水汽循环之后，在空气 通道105内已关闭的阀115可,皮打开。各个阀115和135的开启和关 闭的定时控制可与湿度传感器109和111适当的读数相协调。通过使用在吸湿器125内的水汽传感器111，图4中所描绘 的示例性的实施方式可提供用于如下文所讨论的湿度-定时配置时的超 控能力。应当看到，尽管在图4所示的示例性实施方式表明螺线管117 和137分别与相应的阀115和135分离，但使用一体的电磁阀系统亦 不脱离本发明的精神和范围。此外，各装置可使用分开的控制线和电
源线，而非单一的控制/电源线。再者，螺线管117和137可以彼此连
接以串联操作。图5显示了示例性的控制模块201。示例性的控制模块201 包括电源终端163,所述电源终端163通过电源线159向湿度控制器 155、继电控制器165、可选通讯(COM)控制器175和可选定时控制 器185提供电能。通讯及控制功能分别经由信号/数据总线104、 164 和174往复传递于湿度控制器155与继电控制器165、通信控制器175 和定时控制器185之间。在定时控制器185和继电控制器165之间设 有独立的信号总线184,用于对继电控制器165进行独立控制。通讯线 /总线180与通信控制器175连接，用于外部通讯。应当看到，在所描述的示例性实施方式中，继电控制器165 是机械继电器，然而，使用例如开关晶体管、逻辑电路等的非机械型 继电器或开关亦不应脱离本发明的精神和范围。再者，通过按照需要 使用离散的部件或电路或集成电路，可实现湿度控制器155和定时控 制器185的各种功能。基于这里所述的本发明的说明部分， 一个普通 技术人员可利用现成的产品或定制产品来实现文中描述的所需求的各 种控制器，或根据需要以不同的组合方式对产品做修改。例如，尽管 说明通信控制器175不直接控制定时控制器185或与之直接通信，但 如需要的话，技术人员可以设计出定时控制器185的控制和/或通信路 径以便直接控制定时控制器185。当同定时控制器185 —起应用时，示例性的控制模块201在 定时控制器185中设计的时间期滞后于由湿度控制器155所确定的必 要时间期的情况下，可提供超控功能以增强吸湿器125的除水汽能力。 相反地，当湿度控制器155确定在定时控制器中设定的时间期领先适
当的除水汽间隔时，湿度控制器155可延迟启动除水汽进程。例如，定时控制器185可能被指定为具有固定的重复周期和固定的除水汽期 间。由于其中固定的周期和期间配置，在春季和冬季，定时控制器185 可能不能够适当地处理过量的湿度增量。而且，过度的除水汽循环或 过长的除水汽期间可能使吸湿器125内的干燥剂退化。应用具有超控 性能的湿度控制器155可更有效地执行除水汽过程，因此，延长了容 纳在吸湿器125内的干燥剂的寿命。
应当看到，根据需要，湿度控制器155的超控性能可包括对 定时控制器185所指定的时间周期和运行期间的调整。例如，湿度控 制器155可在每四或五个时间周期内只被触发一次。因此，如果在选 定数目的定时控制器185的除水汽操作循环之后，湿度控制器155可 被触发，以确定是否对油槽27内的空气29或吸湿器125完成了充分 的除水汽。如果按照定时控制器185所提供的时间周期或期间不能令 人满意地实现充分的除水汽，则湿度控制器155可以有选择地调整其 中的周期或期间以便于更高效地除水汽。
通信控制器175能够使控制模块201提供与外部系统，例如 监视站(未图示)，的通信。通过提供外部通信能力，使用某一或更多 的众所周知的或将来开发的通信方案，如果在吸湿器125或油槽27内 检测到的湿度超过了可接受的水平，则所述示例性的控制模块201能 够向监视站发送信号。如果吸湿器125发生故障，或油槽27发生泄 漏，其中吸湿器125被认为不能够完全除湿，则这种情况可能发生。
应当看到，对本文所描述的实施方式所做的各种修改不脱离 本发明的精神和范围。例如，除湿度传感器109和111之外，还可能 利用温度传感器确定露点。可选择地，可在认为适当的情况下使用恒 湿器。再者，湿度传感器109和111可包括介电特性探测器，以确定 干燥剂的介电性能。
本发明的许多特征和优点可清楚在从详细说明中看到，并因 此，所附加的权利要求意欲涵盖所有落入本发明的实质的精神和范围 内的本发明的所述特征及优点。而且，由于许多^f'务改和变动对于本领 域的技术人员而言容易实现，因此本发明并不限于已图示和描述的精 确的结构和操作，因此，所有合适的修改和等效设计均被认为落入本 发明的范围。
权利要求
1、一种用于脱去容器内的空气中的水分的吸湿器设备，包括罐体；连接于所述容器的所述罐体内的可自动关闭的气流通道；容纳在所述罐体内的干燥剂；安装在所述罐体内的电控加热元件；所述罐体内的排水管；以及所述干燥剂中的湿度传感器。
2、 如权利要求1所述的吸湿器设备，进一步包括 所述容器内的湿度传感器。
3、 如权利要求1所述的吸湿器设备，进一步包括控制单元，其控制所述气流通道和所述排水管的自动开启和关闭 以及所述加热元件的加热。
4、 如权利要求3所述的吸湿器设备，其中所述控制单元与所述干 燥剂中的湿度传感器连接。
5、 如权利要求3所述的吸湿器设备，其中所述控制单元与所述容 器的空间内的湿度传感器连接。
6、 如权利要求3所述的吸湿器设备，其中所述控制单元包括 湿度传感器控制器；继电控制器；以及与所述湿度传感器控制器连接的通信控制器。
7、 如权利要求6所述的吸湿器设备，进一步包括与所述湿度控制器和继电控制器连接的定时控制器。
8、 如权利要求1所述的吸湿器，进一步包括 所述罐体内的压力传感器。
9、 如权利要求1所述的吸湿器，进一步包括 所述罐体内的介电特性传感器。
10、 一种用于脱去容器内的空气中的水分的吸湿器设备，包括用于吸收空气中的水汽并排出水汽的脱水装置；用于在所述容器和所述脱水装置之间引流所述容器中的空气的气 流装置;用于引流排出的水汽的出口装置；用于阻断所述气流装置中的引流空气的自动气流阻断装置；用于阻断所述出口装置中的排出水汽的自动出口阻断装置；所述脱水装置中的加热装置，其用于加热以使吸收的水汽从所述 脱水装置中释放；用于检测所述容器内的空气中的水汽的水汽传感装置；以及用于控制所述加热装置、所述气流阻断装置和所述出口阻断装置 的控制装置。
11、 如权利要求IO所述的吸湿器，其中所述控制装置包括 用于响应所述水汽传感装置的水汽响应装置；用于轮转时间期间和持续时间的定时装置； 用于控制向所述阻断装置和所述加热装置供给电力的开关装置。
12、 如权利要求11所述的吸湿器，其中所述控制装置进一步包括用于同外部设备交换信息的通信装置，其中，所述通信装置启动 或禁止恢复循环。
13、 如权利要求IO所述的吸湿器，进一步包括 用于检测所述容器内的水汽的第二水汽传感装置。
14、 如权利要求IO所述的吸湿器，进一步包括用于检测所述脱水 装置内的压力的压力传感装置。
15、 一种脱水系统，包括 其中封闭有空气的油槽； 罐体；连接于所述油槽的所述罐体内的可自动关闭的气流通道； 容纳在所述罐体内部的干燥剂； 安装在所述罐体内的电控加热元件； 所述罐体内的可自动关闭的排水管；以及 所述干燥剂内的湿度传感器。
16、 如权利要求15所述的脱水系统，进一步包括 所述容器内的湿度传感器。
17、 一种用于脱去容器内的空气中的水分的方法，包括将带有干燥剂的壳体附接到与所述容器相连的空气通道内；监测所述干燥剂的湿度； 通过加热所述干燥剂来清除干燥剂中的水汽； 通过关闭所述空气通道和开启壳体底部的出口除去所述清除的水
18、 如权利要求17所述的脱水方法，进一步包括 监测所述容器内的空气压力。
19、 如权利要求17所述的脱水方法，进一步包括 基于所监测到的干燥剂内的湿度水平来调节清除期。
20、 如权利要求17所述的脱水方法，进一步包括 与外部系统的交流信息。
全文摘要
一种用于水合容器(27)内的空气(29)吸湿器设备(10，100)，其包括通过检测(111)吸潮器(125)内吸收的水汽、关闭空气通道(105)同时打开水汽出口(119)清除积聚的水汽。控制模块(101)调节缺省的基于时间的清除周期以解决所检测到的水汽的波动问题。所述控制模块(101)具有外部通讯功能(175)以使监测站能够对所述吸湿器装置(10，100)进行监控。
文档编号B01D53/04GK101128891SQ200580048618
公开日2008年2月20日 申请日期2005年12月23日 优先权日2004年12月23日
发明者托马斯·M·戈尔纳, 舍瑞什·P·梅赫塔 申请人:沃克沙电力设备有限公司