УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСЕВОЙ ПОДПРЕССОВКИ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ Российский патент 1996 года по МПК H01F41/04 H01F27/30 

Изобретение относится к области электроэнергетики и электротехники и может быть использовано в производстве трансформаторов.

Известно устройство (Блюмберг В.А. и др. Переналаживаемые станочные приспособления. Л. 1978, с. 73 74, рис. 22), представляющее собой гидромотор (гидроцилиндр), корпус которого является статором, выполненным в виде стакана с канавкой на внутренней стороне, а вал ротором. Вал цилиндра выполнен в виде втулки, соединенной посредством шпонок с гайкой. На втулке закреплена одна или две лопасти-поршня. Под действием давления масла, поступающего в одну из полостей цилиндра, лопасть поворачивается от одной стороны перегородки корпуса до другой. При этом гайка, сопрягающаяся с полым лишенным вращения винтом, перемещает последний в осевом направлении. Винт соединен с тягой, через которую передается усилие зажима на зажимные устройства приспособлений.

Недостатком его является весьма ограниченное осевое перемещение винта.

Близкий к предлагаемому техническому решению по конструктивным особенностям гидравлический крутящий привод (заявка Великобритании N1311645, кл. F1D, 1973) содержит цилиндрический корпус, выполненный внутри справа цилиндрическим большого диаметра, а слева снабжен эвольвентными шлицами меньшего диаметра, и торцовые фланцы, снабженные каналами подвода отвода рабочей жидкости, поршень, справа выполненный цилиндрическим по внутреннему диаметру корпуса и снабженный кольцевым уплотнением, а слева по наружному диаметру снабженный эвольвентными шлицами, сопряженными со шлицами корпуса, со сквозным отверстием и камерой внутри, разделяющей правое гладкое отверстие и левое, снабженное эвольвентными шлицами противоположного наружным направления, и выходной вал, снабженный подшипниками, уплотненный в осевых отверстиях фланцев корпуса, внутри корпуса справа выполненный цилиндрическим и уплотненный в отверстии поршня, а слева снабженный эвольвентными шлицами, сопряженными со шлицами левой части отверстия поршня.

Известно устройство для осевой подпрессовки обмоток трансформаторов по а. с. (патенту) N1356018, кл. Н01F 27/30, 1987 прототип, которое содержит гидроцилиндр с поршнем и штуцер для подачи гидроагента в гидроцилиндр.

Недостатком устройства является ограниченный ход подпрессовки.

В результате возникает настоятельная потребность разработки устройства, реализация которого позволяет увеличить ход подпрессовки.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве, содержащем штуцер и гидроцилиндр, последний выполнен с винтовой канавкой по всей длине его внутренней поверхности, размещенный в гидроцилиндре поршень с винтовым гребнем по всей его наружной поверхности, имеющим сечение, соответствующее сечению канавки гидроцилиндра, так, что канавка и гребень образуют винтовую и гидравлическую пару, причем высота гребня может быть меньше глубины канавки гидроцилиндра, а гребень снабжен пластиной, дополняющей его до профиля и сечения канавки гидроцилиндра, штуцер для подачи гидроагента в гидроцилиндр, храповой механизм, зубья которого расположены по наружному диаметру гребня поршня, а пружина с собачкой в нижнем конце канавки гидроцилиндра, согласно изобретению, снабжено короткой шпилькой и вторым храповым механизмом, поршень выполнен со сквозным осевым отверстием с резьбой в нижней его части противоположного винтовой паре "гидроцилиндр поршень" направления, короткая шпилька установлена в осевом отверстии поршня, ее верхняя часть выполнена в виде другого поршня, уплотненного в указанном отверстии, или плунжера, а нижняя часть сопряжена с внутренней резьбой поршня винтовой и гидравлической пары "гидроцилиндр-поршень", при этом нижний торец короткой шпильки выполнен со сферической поверхностью и снабжен штифтами, пружина с собачкой второго храпового механизма расположена на поршне винтовой и гидравлической пары "гидроцилиндр-поршень" у нижнего конца канавки его внутренней резьбы, а зубья противоположного зубьям первого храпового механизма направления расположены на нижних витках гребня резьбы короткой шпильки, профили сечений винтовых канавок и гребней гидроцилиндра поршня, его пластины и короткой шпильки могут иметь форму трапеции, причем пластина снабжена плоской пружиной в глубине паза.

По сравнению с прототипом заявленное техническое решение имеет следующие отличительные признаки:
поршень выполнен со сквозным осевым отверстием с резьбой в нижней его части противоположного винтовой паре "гидроцилиндр-поршень" направления,
устройство снабжено короткой шпилькой, установленной в осевом отверстии поршня, ее верхняя часть выполнена в виде другого поршня с уплотнением в указанном отверстии или плунжера, а нижняя часть сопряжена с внутренней резьбой поршня винтовой и гидравлической пары "гидроцилиндр-поршень", при этом нижний торец шпильки выполнен со сферической поверхностью и снабжен штифтами,
устройство снабжено вторым храповым механизмом, пружина с собачкой которого расположена на поршне винтовой и гидравлической пары "гидроцилиндр-поршень" у нижнего конца канавки его внутренней резьбы, а зубья встречного зубьям первого храпового механизма направления выполнены на нижних витках гребня резьбы короткой шпильки и их количество равно количеству зубьев первого,
пластина поршня гидроцилиндра снабжена плоской пружиной в глубине паза винтового гребня поршня,
профиль сечения канавок и гребней гидроцилиндра, поршня, его пластины и короткой шпильки имеет форму трапеции.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Аналоги, содержащие признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, не обнаружены и решение явным образом не следует из уровня техники. На основании этого можно сделать вывод, что решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показано устройство в разрезе, на фиг. 2 разрез по А А фиг. 1, на фиг. 3 устройство в разрезе в промежуточном (рабочем) положении между опорными элементами ярмовой балкой и прессующим кольцом.

Устройство содержит силовой гидроцилиндр 1 с поршнем 2 (фиг. 1 3). Гидроцилиндр 1 снабжен винтовой канавкой 3, выполненной по всей длине его внутренней поверхности, а поршень 2 снабжен винтовым гребнем 4, выполненным по всей длине его наружной поверхности. Сечение и профиль винтового гребня 4 поршня 2 соответствуют сечению и профилю винтовой канавки 3 гидроцилиндра 1. Они выполнены одного направления (правого или левого) и образуют винтовую резьбовую и гидравлическую пару. Ширина (площадь сечения) гребня 4 поршня 2 и канавки 3 гидроцилиндра 1 увеличены за счет соответствующего уменьшения ширины (площади сечения) канавки 5 поршня 2 и гребня 6 гидроцилиндра 1.

Высота гребня 4 поршня 2 может быть выполнена меньшей глубины канавки 2 гидроцилиндра 1. В этом случае гребень 4 поршня 2 снабжается пластиной 7, дополняющей его до полного профиля и сечения канавки 3 цилиндра 1.

Пластина 7 устанавливается в конце полной ширины гребня 4 у верхнего торца поршня 2 в пазу 8, перпендикулярном гребню 4.

Профиль сечения сопряженных винтовых канавок 3 и гребня 4, пластины 7, канавки 5 и гребня 6 может иметь форму трапеции.

Пластина 7 поджимается к трапецеидальному профилю канавки 3 цилиндра 1 плоской пружиной 9, установленной в глубине перпендикулярного гребню 4 паза 8, что обеспечивает уплотнение трепецеидального гребня 4 поршня 2 в такого же профиля канавке 3 поршня 2 при снижении требований к точности изготовления их и сохранении необходимой герметичности, т.е. упрощение изготовления устройства.

Цилиндр 1 удерживается от поворота вокруг своей оси, например, штифтами.

От самоотвинчивания под воздействием вибрации и электродинамических ударов поршень 2 удерживается храповым механизмом, зубья 10 которого (фиг. 1
3) выполнены по наружному диаметру нижних витков гребня 4 поршня 2, а собачка с пружиной, например в виде одной детали пружина собачка 11, закреплена заклепкой 12 в пазу 13 у нижнего конца канавки 3 цилиндра 1.

Поршень 2 выполнен со сквозным осевым отверстием с резьбой в нижней части противоположного резьбе винтовой пары "гидроцилиндр 1 поршень 2" направления.

Устройство снабжено короткой шпилькой 14, установленной в осевом отверстии поршня 2, ее верхняя часть выполнена в виде другого поршня 15 с уплотнением 16 в указанном отверстии или плунжера (тот же поршень 15, но без канавки и уплотнения 16) при необходимости исключения уплотнения 16 в случае работы трансформатора при температуре, которую не выдерживает материал уплотнения 16, а нижняя часть сопряжена с внутренней резьбой поршня 2 винтовой и гидравлической пары "гидроцилиндр 1 поршень 2", при этом нижний торец шпильки 14 выполнен со сферической поверхностью с целью исключения заклинивания резьбовых пар "гидроцилиндр 1 поршень 2" и "поршень 2 шпилька 14" при неизбежных перекосах опорных поверхностей и снабжен, например, штифтами, вдавливаемыми в изоляцию осевой силой и удерживающими шпильку 14 от поворота вокруг своей оси при подпрессовке (фиг. 3).

От самоотвинчивания под воздействием вибрации и электродинамических ударов шпилька 14 удерживается вторым храповым механизмом, зубья 17 которого (фиг. 2) противоположного зубьям 10 первого храпового механизма направления выполнены по наружному диаметру нижних витков гребня 18 шпильки 14, а собачка с пружиной, например, также в виде одной детали, пружина-собачка 19 закреплена заклепкой 20 в пазу 21 у нижнего конца канавки внутренней резьбы поршня 2 под шпильку 14 (фиг. 1 3). Пружина-собачка 19 упирается свободным концом в ближайший зуб 17 на наружном диаметре гребня 18 шпильки 14.

Поршень 2 можно захватить за предназначенные для этого глухие сверления 22 в нижнем торце и ввернуть в цилиндр 1 или вывернуть (при необходимости).

Цилиндр 1 прикреплен к ярмовой балке 23 штуцером 24 (фиг.3), снабженным осевым каналом для подвода прессующего агента, например трансформаторного масла. Штуцер 24 ввернут в резьбовое отверстие цилиндра 1, уплотнен кольцами 25 и пластиной 26 и застопорен от проворачивания отогнутым на головку штуцера 24 концом пластины 26 (фиг. 3).

Развиваемая устройством подпрессовки сила передается нижним сферическим торцом шпильки 14 через изоляцию и прессующее кольцо 27 обмотке 28 (фиг. 3).

Устройство для осевой подпрессовки обмоток работает следующим образом.

В полость между дном цилиндра 1 и верхним торцом поршня 2 подается масло и постепенно (возможно медленнее) его давление повышается до расчетной величины (фиг. 1, 3). Насколько суммарная результирующая сила от давления масла на верхние торцы поршня 2 и шпильки 14 увеличивается, настолько уменьшается часть силы запрессовки, передаваемая через винтовые пары "гидроцилиндр 1 поршень 2" и "поршень 2 короткая шпилька 14".

Одновременно увеличивается результирующая сила от давления масла на верхний торец гребня поршня 2 или пластину 7 при ее наличии, развивающая момент вращения поршня 2. Нижним сферическим торцом резьбовая шпилька 14, лишенная возможности поворота вдавленными в изоляцию штифтами, передает результирующую силу прессующему кольцу 27.

При уравновешивании силы запрессовки суммарной результирующей силой от давления масла на верхние торцы поршня 2 и шпильки 14 практически исчезает трение в полностью разгруженной резьбовой паре "гидроцилиндр 1 поршень 2". Однако при этом резьбовая пара "поршень 2 шпилька 14" будет нагружена результирующей силой от давления масла на верхний торец поршня 2, это площадь кольцевого торца между внутренним диаметром гребня 4 и диаметром осевого отверстия в поршне 2 или наружным диаметром резьбы короткой шпильки 14, что одно и то же, но в несколько раз меньше результирующей силы от давления масла на верхний торец шпильки 14 (реальные конструктивные соотношения торцовых площадей около 1:3).

Поэтому суммарный момент трения в резьбовой паре "поршень 2 шпилька 14" и почти разгруженной резьбовой паре "гидроцилиндр 1 поршень 2" не будет большим суммарного момента трения между сферической пятой и опорой и почти разгруженной резьбовой парой "цилиндр 1 поршень 2" прототипа.

Основная результирующая сила на верхний торец короткой резьбовой шпильки 14 передается прессующему кольцу 27 непосредственно резьбовой шпилькой 14, а небольшая результирующая сила на верхний кольцевой торец поршня 2 нагружает вторую винтовую пару "поршень 2 резьбовая шпилька 14" и саму резьбовую шпильку 14.

Именно на преодоление момента трения от небольшой результирующей во второй винтовой паре "поршень 2 короткая резьбовая шпилька 14" почти полностью расходуется момент вращения, развиваемый поршнем 2.

При превышении момента вращения над суммой моментов сопротивления вращению моментом трения в резьбовой паре "поршень 2 шпилька 14" и моментом трения в почти разгруженной резьбовой паре "цилиндр 1 поршень 2" поршень 2 начинает выворачиваться из гидроцилиндра 1 и одновременно сворачиваться со шпильками 14, при этом шпилька 14 удерживается от поворота штифтами, вдавливаемыми в изоляцию осевой силой.

При дальнейшем превышении момента вращения над суммарным моментом трения начинается быстрое выворачивание поршня 2 из гидроцилиндра 1 и одновременное сворачивание с неподвижной шпильки 14. При этом шпилька 14 давлением масла постоянно поджата сферическим торцом к изоляции, а штифты вдавлены в изоляцию, чем и обеспечивается удержание шпильки 14 от поворота. Процесс быстрого выворачивания будет продолжаться до тех пор, пока постоянно увеличивающееся усилие запрессовки и вновь возникающий в резьбовых парах суммарный момент трения от увеличивающейся передаваемой ими части усилия запрессовки не уравновесят вращающий момент от расчетного давления и поршень 2 остановится.

В процессе длительной эксплуатации давление масла в полости между дном гидроцилиндра 1 и верхними торцами поршня 2 и шпильки 14 равно нулю, а все усилие запрессовки обмотки передается через резьбовые пары "короткая шпилька 14 поршень 2" и "поршень 2 гидроцилиндр 1".

Итак, по сравнению с прототипом предложенное техническое решение имеет следующее преимущество: увеличен ход подпрессовки при тех же габаритах устройства.

Изобретение относится к области электроэнергетики и электротехники и может быть использовано в производстве трансформаторов. Сущность изобретения состоит в том, что в устройстве для осевой подпрессовки обмоток трансформаторов, содержащем силовой гидроцилиндр с поршнем и штуцер для подачи гидроагента в гидроцилиндр, последний выполнен с винтовой канавкой по всей длине его внутренней поверхности. Устройство содержит также два храповых механизма с пружинами и собачками и короткую шпильку, установленную в сквозном осевом отверстии поршня. На наружной поверхности поршня выполнен винтовой гребень. Упомянутые канавки и гребень образуют винтовую и гидравлическую пару "гидроцилиндр-поршень". Зубья первого храпового механизма расположены по наружному диаметру гребня поршня, а его пружина с собачкой - в нижнем конце канавки гидроцилиндра. Короткая шпилька имеет верхнюю часть в виде другого поршня, установлена и уплотнена в осевом отверстии поршня гидроцилиндра, а ее нижняя часть с резьбой сопряжена с резьбой, выполненной на нижней части стенок сквозного осевого отверстия поршня гидроцилиндра. Нижний торец короткой шпильки имеет сферическую поверхность и снабжен штифтами. Пружина с собачкой второго храпового механизма расположена на поршне гидроцилиндра у нижнего конца канавки его внутренней резьбы, а зубья второго храпового механизма выполнены на нижних витках гребня резьбы короткой шпильки и их количество равно количеству зубьев первого храпового механизма. Резьба внутренних стенок сквозного осевого отверстия поршня гидроцилиндра имеет направление, противоположное направлению винтовой и гидравлической пары "гидроцилиндр-поршень". Изобретение обеспечивает увеличенный ход подпрессовки при неизменных по сравнению с прототипом габаритах устройства. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для осевой подпрессовки обмоток трансформаторов, содержащее гидроцилиндр с поршнем и штуцер для подачи гидроагента в гидроцилиндр, отличающееся тем, что оно снабжено двумя храповыми механизмами с пружинами и собачками и короткой шпилькой, гидроцилиндр выполнен с винтовой канавкой по всей длине его внутренней поверхности, поршень выполнен со сквозным осевым отверстием и с винтовым гребнем по всей длине его наружной поверхности, имеющим сечение, соответствующее сечению канавки гидроцилиндра, при этом упомянутые канавка и гребень образуют винтовую и гидравлическую пару "гидроцилиндр-поршень", зубья первого храпового механизма расположены по наружному диаметру гребня поршня, а его пружина с собачкой в нижнем конце канавки гидроцилиндра, на нижней части стенок сквозного осевого отверстия поршня выполнена резьба противоположного винтовой и гидравлической паре "гидроцилиндр-поршень" направления, короткая шпилька установлена в осевом отверстии поршня, ее верхняя часть выполнена в виде другого поршня, уплотненного в указанном осевом отверстии, а нижняя часть с резьбой сопряжена с внутренней резьбой поршня винтовой и гидравлической пары "гидроцилиндр-поршень", при этом нижний торец короткой шпильки выполнен со сферической поверхностью и снабжен штифтами, пружина с собачкой второго храпового механизма расположена на поршне винтовой и гидравлической пары "гидроцилиндр-поршень" у нижнего конца канавки его внутренней резьбы, а зубья второго храпового механизма выполнены на нижних витках гребня резьбы короткой шпильки и их количество равно количеству зубьев первого храпового механизма. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя часть короткой шпильки выполнена в виде плунжера. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что высота гребня поршня меньше глубины канавки гидроцилиндра, при этом гребень поршня гидроцилиндра снабжен пластиной, дополняющей его до профиля и сечения канавки гидроцилиндра. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что пластина поршня гидроцилиндра снабжена плоской пружиной. 5. Устройство по п. 3 или 4, отличающееся тем, что профили сечений канавок и гребней гидроцилиндра, поршня, его пластины и короткой шпильки имеют форму трапеции.