ПОГРУЖНОЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ДЛЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ПОДВОДНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ Российский патент 1999 года по МПК F04D13/08 H02K5/12 

Изобретение относится к области морской техники для подводных технических средств, в частности к погружным электромеханическим приводам, например, для насосов, вращающихся электродов и т.п.

Известен погружной герметизированный электродвигатель "сухого" типа, который может быть использован в конструкциях погружных электронасосных агрегатов для откачки жидкости из скважин /1/. Для повышения надежности электродвигателя магнитожидкостный герметизатор оснащен гидравлическим затвором-устройством для уравнивания давления в камере между элементами герметизатора с давлением окружающей среды, заполнения внутренней полости электродвигателя воздухом под атмосферным давлением, а также изменения конструкции эластичного компенсатора, для уравнивания давления воздуха во внутренней полости электродвигателя с давлением окружающей среды и его местоположения в конструкции электродвигателя.

Недостатками этого электродвигателя являются сложность конструкции и большая масса из-за потребности в прочном корпусе при достаточно больших внешних давлениях. Указанные недостатки не позволяют использовать погружной герметизированный электродвигатель на подводно-технических средствах.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является электропривод с муфтой соединения герметичного роторного насоса /2/. В данной известной конструкции герметичного роторного насоса корпус электродвигателя и корпус выходного вала выполнены негерметичными. Муфта в данном решении выполнена в виде концентрично расположенных внутреннего ведущего и наружного ведомого магнитных колец, разделенных магнитопроницаемой герметизирующей гильзой. При этом ведомое кольцо муфты состоит из отдельных магнитов, размещенных в роторе на его внутреннем диаметре между соседними радиальными пазами.

Основным недостатком этого известного привода является прежде всего нескомпенсированность в нем внутреннего и внешнего давления. При необходимости применения известного привода на подводно-технических средствах его электродвигатель и ведущее кольцо магнитной муфты необходимо поместить в герметичные корпуса, а это приводит к существенному увеличению массогабаритных характеристик привода. Указанный недостаток известного привода исключает возможность применения его в качестве привода на подводных технических средствах, например автономных необитаемых подводных аппаратах (АНПА), для которых требование к массогабаритным характеристикам агрегатов, узлов и деталей весьма жесткие.

В основу изобретения поставлена задача создать надежный, скомпенсированный по внутреннему и внешнему давлению погружной электромеханический привод для исполнительных устройств подводно-технических средств (преимущественно АНПА) с уменьшенными массогабаритными характеристиками, с повышенной технологичностью, экологически чистый и удобный в эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что в погружном электромеханическом приводе для исполнительных устройств подводных технических средств, содержащем корпус с электродвигателем, корпус с выходным валом привода и магнитную муфту сочленения вала электродвигателя с выходным валом привода, выполненную в виде концентрически расположенных ведущего и ведомого магнитных колец, разделенных магнитопроницаемой герметизирующей гильзой, корпус электродвигателя и корпус выходного вала соединены между собой посредством переходной втулки с образованием между ними герметичных внешней и внутренней камер магнитной муфты, при этом внешняя камера заполнена диэлектрической жидкостью и в ней размещено ведущее магнитное кольцо, установленное на валу электродвигателя, а внутренняя камера заполнена нейтральной жидкостью и в ней размещено ведомое магнитное кольцо, соединенное с выходным валом привода, в корпусе выходного вала, непосредственно вокруг вала, выполнена полость, заполненная нейтральной жидкостью, корпус электродвигателя со свободной стороны снабжен торцевой крышкой, образующей герметичную камеру электрических соединений, заполненную диэлектрической жидкостью, а выходной вал привода снабжен скользящим подпружиненным электродом. В переходной втулке выполнены каналы, которые соединяют внешнюю камеру магнитной муфты с камерой электрических соединений корпуса электродвигателя. Камера электрических соединений корпуса электродвигателя снабжена штуцером с гибким шлангом для вывода герметизированных электрических проводов и заполнения камеры диэлектрической жидкостью. Корпус выходного вала снабжен штуцером с гибким шлангом и герметизированным проводником, обеспечивающим контакт с подпружиненным электродом приводного вала. Кроме того, в корпусе выходного вала выполнено отверстие для заполнения полости внутренней камеры муфты и полости выходного вала нейтральной жидкостью, причем внешний выход отверстия герметизирован пробкой, и выполнено также отверстие, соединяющее полость вала с внутренней камерой магнитной муфты. Оба корпуса привода и соединяющая их переходная втулка выполнены из электроизоляционного и коррозионностойкого материала с плотностью менее 1 кг/дм³ (например, синтактика).

Сопоставительный анализ существенных признаков заявляемого погружного электромеханического привода и прототипа показывает, что первый, в отличие от прототипа, имеет следующие существенные отличительные признаки:
- корпус электродвигателя и корпус выходного вала соединены между собой посредством переходной втулки, с образованием между ними герметичных внешней и внутренней камер магнитной муфты;
- внешняя камера заполнена диэлектрической жидкостью и в ней размещено ведущее магнитное кольцо, которое установлено на валу электродвигателя;
- внутренняя камера заполнена нейтральной жидкостью и в ней размещено ведомое магнитное кольцо, соединенное с выходным валом привода;
- в корпусе выходного вала, непосредственно вокруг вала, выполнена полость, заполненная нейтральной жидкостью;
- корпус электродвигателя со свободной стороны снабжен торцевой крышкой, образующей герметичную камеру электрических соединений, заполненную диэлектрической жидкостью;
- выходной вал привода снабжен скользящим подпружиненным электродом.

Данная совокупность существенных отличительных признаков совместно с известными существенными признаками обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на который распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Признаки же, указанные ниже, характеризуют изобретение лишь в конкретных формах выполнения, но также существенным образом обеспечивают достижение технического результата:
- в переходной втулке выполнены каналы, соединяющие внешнюю камеру магнитной муфты с камерой электрических соединений корпуса электродвигателя;
- камера электрических соединений корпуса электродвигателя снабжена штуцером с гибким шлангом для вывода герметизированных электрических проводов и заполнения камеры диэлектрической жидкостью;
- корпус выходного вала снабжен штуцером с гибким шлангом и герметизированным проводником, обеспечивающим контакт с подпружиненным электродом приводного вала;
- в корпусе выходного вала выполнено отверстие для заполнения полости внутренней камеры муфты и полости выходного вала нейтральной жидкостью, причем внешний выход отверстия герметизирован пробкой;
- в корпусе выходного вала выполнено отверстие, соединяющее полость вала с внутренней камерой магнитной муфты;
- оба корпуса и соединяющая их переходная втулка выполнены из электроизоляционного и коррозионностойкого материала с плотностью менее 1 кг/дм³ (например, синтактика).

Именно такая совокупность существенных признаков позволила создать удобный в эксплуатации, надежный в работе и скомпенсированный по внутреннему и внешнему давлению погружной электромеханический привод для исполнительных устройств подводно-технических средств, преимущественно АНПА. Данный привод имеет уменьшенные массогабаритные характеристики, повышенную технологичность и обеспечивает экологическую чистоту среды, в которой привод работает.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следетвенную связь с достигаемым техническим результатом.

Благодаря данной совокупности существенных признаков стало возможным создать работоспособный погружной электромеханический привод для исполнительных устройств подводных технических средств, т.е. стало возможным решить поставленную задачу.

Следовательно, заявленное изобретение является новым, обладает изобретательским уровнем, т. е. оно явным образом не следует из уровня техники и пригодно для промышленного применения на АНПА и других подводно-технических средствах.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен продольный разрез погружного электромеханического привода для исполнительных устройств подводных технических средств.

Погружной электромеханический привод для исполнительных устройств подводных технических средств содержит корпус 1 электродвигателя 2, корпус 3 выходного вала 4. Корпус 1 и корпус 3 соединены между собой посредством переходной втулки 5 с образованием между этими корпусами герметичной камеры магнитной муфты, которая магнитопроницаемой герметизирующей гильзой 6 разделена на внешнюю камеру 7 и внутреннюю камеру 8. Внешняя камера 7 магнитной муфты заполнена диэлектрической жидкостью и в ней размещено ведущее магнитное кольцо 9, которое сочленено с валом 10 электродвигателя 2. Внутренняя камера 8 магнитной муфты заполнена нейтральной жидкостью (например, дистиллированной водой) и в ней размещено ведомое магнитное кольцо 11, которое соединено с выходным валом 4. Вокруг выходного вала 4 в корпусе 3 выполнена полость 12, которая также заполнена нейтральной жидкостью, причем сам выходной вал 4 снабжен скользящим подпружиненным электродом 13. Это позволило электрически изолировать исполнительное устройство от электродвигателя и исключить любое влияние на исполнительное устройство со стороны других конструктивных элементов привода. Корпус 1 электродвигателя 2 со свободной стороны снабжен торцевой крышкой 14, образующей герметичную камеру 15 электрических соединений, заполненную диэлектрической жидкостью. Камера 15 электрических соединений снабжена штуцером 16 и герметизирующей прокладкой 17. Штуцер 16 предназначен для вывода проводов 18 из камеры 15 к системе управления электродвигателя 2 и для заполнения самой камеры 15 диэлектрической жидкостью. В переходной втулке 5 выполнены отверстия 19 для облегчения заполнения внешней камеры 7 магнитной муфты диэлектрической жидкостью через камеру 15 электрических соединений. Выходной вал установлен в подшипниках 20 и 21. В корпусе 3 выходного вала 4 выполнено отверстие 22 для заполнения полости внутренней камеры 8 магнитной муфты и полости камеры 12 нейтральной жидкостью, причем для этого камеры соединены между собой отверстиями 23. Внешний вход отверстия 22 герметизирован пробкой 24 с герметизирующей прокладкой 25. В корпусе 3 выполнено также отверстие 26, в, которое установлен скользящий подпружиненный электрод 13. Один конец электрода 13 скользит по выходному валу 4, а другой его конец через пружину 27 электрически связан с проводником 28. Внешний вход отверстия 26 герметизирован штуцером 29 с герметизирующей прокладкой 30. Проводник 28 пропущен через штуцер 29 и также герметизирован прокладками 31, 32 и 33. К проводнику 28 с помощью гайки 34 через гибкий шланг крепится вывод провода 35. В свободном торце корпуса 3 выполнены отверстия 36 с резьбой для крепления к нему исполнительного устройства. Дополнительно на чертеже показаны герметизирующие прокладки 37, 38, 39 и 40.

Погружной электромеханический привод для исполнительных устройств подводных технических средств работает следующим образом.

Подготовленный к работе погружной электромеханический привод вместе с исполнительным устройством устанавливают на подводное техническое средство на его штатное место и электрически соединяют с источником питания последнего. Снаряженное таким образом подводное техническое средство опускают с судна-носителя в воду. При подаче напряжения от системы управления подводного технического средства на электродвигатель 2 вращение его вала 10 через ведущее магнитное кольцо 9 и ведомое магнитное кольцо 11 магнитной муфты передается выходному валу 4 и далее на исполнительное устройство. Электрическая связь выходного вала 4 с системой управления осуществляется через скользящий электрод 13, проводник 28 и провод 35. Такая связь необходима для измерения напряжения или величины тока в исполнительном устройстве (например, вращающемся электроде) либо для подачи в исполнительное устройство напряжения и тока соответствующей величины (например, по методу инверсионной вольтамперометрии).

Институтом разработаны и изготовлены экспериментальные образцы погружных электромеханических приводов различных модификаций и проведены их лабораторные и натурные испытания.

Как показали результаты испытаний, разработанные погружные приводы работоспособны, надежны, удобны в эксплуатации, имеют весьма малые габариты и массу и обеспечивают экологическую чистоту среды, в которой работают.

Источники, принятые во внимание:
1. Россия, заявка N 92005233/07 на изобретение от 11.11.92 г., МПК 6 F 04 D 13/16, H 02 K 5/12, (опубл. в БИ N 2 20.01.1995 г.).

2. Россия, патент N 2047789, МПК 6 F 04 C 2/00, 2/344, 18/356, 1993 г. (опубл. в БИ N 31 10.11.95 г.) - прототип.

Изобретение относится к морской технике, в частности к погружным электромеханическим приводам, например, для насосов, вращающихся электродов и т. п. Погружной электромеханический привод содержит корпус с электродвигателем, корпус с установленным в нем выходным валом привода и магнитную муфту сочленения вала электродвигателя с выходным валом привода, выполненную в виде концентрически расположенных ведущего и ведомого магнитных колец, разделенных магнитопроницаемой герметизирующей гильзой. Корпуса электродвигателя и выходного вала соединены между собой посредством переходной втулки с образованием между ними герметичных внешней и внутренней камер магнитной муфты. Внешняя камера магнитной муфты заполнена диэлектрической жидкостью и в ней размещено ведущее магнитное кольцо, установленное на валу электродвигателя. Внутренняя камера магнитной муфты заполнена нейтральной жидкостью и в ней размещено ведомое магнитное кольцо, соединенное с выходным валом привода. В корпусе выходного вала, непосредственно вокруг вала, выполнена полость, заполненная нейтральной жидкостью. Корпус электродвигателя со свободной стороны снабжен торцевой крышкой, образующей герметичную камеру электрических соединений, заполненную диэлектрической жидкостью. Выходной вал привода снабжен скользящим подпружиненным электродом. Использование изобретения позволяет скомпенсировать внутреннее и внешнее давление в погружном электромеханическом приводе, повысить надежность и удобство в работе, технологичность, уменьшить массогабаритные характеристики и обеспечить экологическую чистоту среда, в которой привод работает. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Погружной электромеханический привод для исполнительных устройств подводных технических средств, содержащий корпус с электродвигателем, корпус с выходным валом привода и магнитную муфту сочленения вала электродвигателя с выходным валом привода, выполненную в виде концентрически расположенных ведущего и ведомого магнитных колец, разделенных магнитопроницаемой герметизирующей гильзой, отличающийся тем, что корпус электродвигателя и корпус выходного вала соединены между собой посредством переходной втулки, с образованием между ними герметичных внешней и внутренней камер магнитной муфты, при этом внешняя камера заполнена диэлектрической жидкостью и в ней размещено ведущее магнитное кольцо, установленное на валу электродвигателя, а внутренняя камера заполнена нейтральной жидкостью и в ней размещено ведомое магнитное кольцо, соединенное с выходным валом привода, в корпусе выходного вала, непосредственно вокруг вала, выполнена полость, заполненная нейтральной жидкостью, корпус электродвигателя со свободной стороны снабжен торцевой крышкой, образующей герметичную камеру электрических соединений, заполненную диэлектрической жидкостью, а выходной вал привода снабжен скользящим подпружиненным электродом. 2. Погружной электромеханический привод по п. 1, отличающийся тем, что в переходной втулке выполнены каналы, которые соединяют внешнюю камеру магнитной муфты с камерой электрических соединений корпуса электродвигателя. 3. Погружной электромеханический привод по п. 1, отличающийся тем, что камера электрических соединений корпуса электродвигателя снабжена штуцером с гибким шлангом для вывода герметизированных электрических проводов и заполнения камеры диэлектрической жидкостью. 4. Погружной электромеханический привод по п. 1, отличающийся тем, что корпус выходного вала снабжен штуцером с гибким шлангом и герметизированным проводником, обеспечивающим контакт с подпружиненным электродом приводного вала. 5. Погружной электромеханический привод по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе выходного вала выполнено отверстие для заполнения полости внутренней камеры муфты и полости выходного вала нейтральной жидкостью, причем внешний выход отверстия герметизирован пробкой. 6. Погружной электромеханический привод по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе выходного вала выполнено отверстие, соединяющее полость вала с внутренней камерой магнитной муфты. 7. Погружной электромеханический привод по п. 1, отличающийся тем, что оба корпуса и соединяющая их переходная втулка выполнены из электроизоляционного и коррозионностойкого материала с плотностью менее 1 кг/дм³ (например, синтактика).