ГАЗОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 1999 года по МПК H01H33/34 F04B9/12 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к газогидравлическим аккумуляторам, и может быть использовано в гидроприводах высоковольтных выключателей.

Известен гидравлический аккумулятор поршневого типа [1], применяемый в гидроприводах высоковольтных выключателей. Такой аккумулятор представляет собой цилиндр, разделенный на газовую и гидравлическую полости установленным в цилиндре поршнем с эластичным уплотнением.

Недостатком такого аккумулятора является невысокая надежность узлов уплотнения, допускающих просачивание газа при длительных сроках эксплуатации, что требует периодических проверок давления и дозаправки аккумулятора газом.

Известен также аккумулятор давления [2] к гидравлическому приводу высоковольтного выключателя, состоящий из гидроаккумулятора, включающего заполненную жидкостью цилиндрическую полость с подвижным поршнем, и носителя запасенной энергии, выполненного в виде герметично закрытого крышками с торцев и заполненного сжатым газом сильфона, который передает давление на поршень аккумулятора посредством штока.

Недостатком данного аккумулятора является наличие подвижного поршневого уплотнения, постоянно находящегося под односторонним давлением, что приводит к потерям жидкости из гидравлической полости. Кроме того, значительная масса подвижной системы (поршень- шток - крышка сильфона) ухудшает динамические характеристики аккумулятора, снижает его быстродействие.

Известен также аккумулятор [3], выполненный в виде двух последовательно расположенных сильфонов, один из которых заполнен сжатым газом, другой - жидкостью. Такой аккумулятор не содержит подвижных уплотнений. Недостатком его является громоздкость конструкции, значительная масса подвижной системы, сложность узлов крепления к приводу.

Наиболее близким к заявленному является газогидравлический аккумулятор [4] , выполненный в виде силового сосуда, разделенного резиновой или резинотканевой диафрагмой на гидравлическую и газовую полости. В сосуде со стороны гидравлической полости имеется горловина для подсоединения к гидравлическому исполнительному механизму, а со стороны газовой полости имеется заправочный вентиль. Аккумуляторы данного типа обладают высоким быстродействием и нашли применение, например, в испытательных гидропульсаторах.

Недостатком данных аккумуляторов, не позволяющим использовать их в гидроприводах высоковольтных выключателей, является непродолжительный срок службы эластичных диафрагм, особенно в различных температурных условиях. Перепады температур обусловлены не только условиями окружающей среды, но и нагревом-охлаждением газа в процессе его сжатия-расширения при работе привода. Для замены диафрагмы сосуд выполняют разъемным, что усложняет конструкцию. Но основной недостаток диафрагменных аккумуляторов - невысокая надежность локализации газа вследствие диффузии его через резиновую диафрагму, а следовательно, снижение давления в газовой полости. Поэтому требуются частые проверки давления и дозаправка аккумулятора газом в течение срока эксплуатации.

Решаемой технической задачей является создание компактного газогидравлического аккумулятора с высокой степенью локализации газа, простого и надежного в эксплуатации, не требующего специальных мер обслуживания при длительных сроках работы.

Поставленная техническая задача решается газогидравлическим аккумулятором, выполненным в виде силового сосуда, внутренний объем которого разделен на газовую и гидравлическую полости. В сосуде со стороны гидравлической полости выполнена горловина для подсоединения к гидравлическому исполнительному устройству. Со стороны газовой полости в стенку сосуда вмонтирован заправочный вентиль. Согласно изобретению, внутри сосуда установлен металлический сильфон, один торец которого, подвижный, герметично закрыт металлической крышкой, а другой торец герметично закреплен к стенке сосуда в зоне расположения заправочного вентиля. Соединения сильфона с крышкой и стенкой сосуда выполнены сварными. С точки зрения устойчивости сильфона геометрические размеры его выбраны из условия, что расстояние между торцами не превышает 0,8 от его наружного диаметра.

Такой газогидравлический аккумулятор не имеет подвижных уплотнений. Соединения сильфона с крышкой и стенкой сосуда выполнены герметично, в частности, сваркой. Это обеспечивает высокую степень герметизации газа в полости сильфона. Силовой сосуд также выполнен неразъемным, например сварным, так как при эксплуатации не требуется осмотра и замены каких-либо элементов внутри него. Такая конструкция отличается компактностью. Высокая податливость и малая масса подвижной системы обеспечивают быстродействие и хорошие динамические характеристики аккумулятора.

На чертеже изображен газогидравлический аккумулятор в продольном разрезе.

тАккумулятор содержит силовой металлический сосуд 1 сварной конструкции. Сосуд снабжен горловиной 2 для подсоединения к гидроприводу высоковольтного выключателя (не показан) посредством крепежных элементов, например, к резьбовым отверстиям 3. В противоположной стенке сосуда вмонтирован заправочный газовый вентиль 4 с запорной иглой. Для надежной герметизации газа вентиль 4 закрыт глухим колпаком 5 через уплотнительную прокладку 6. Внутри сосуда 1 размещен сильфон 7, имеющий на торцах опорные фланцы 8 и 9. Фланцем 8 сильфон герметично закреплен посредством сварки к стенке сосуда 1 в зоне расположения заправочного вентиля 4. Свободный подвижный торец сильфона с фланцем 9 герметично закрыт металлической крышкой 10 при помощи сварки. Внутренний объем сильфона с крышкой образует, таким образом, полость 11, заполняемую сжатым газом через заправочный вентиль 4. А окружающая сильфон полость 12 заполняется жидкостью через горловину 2 при подключении к рабочему цилиндру гидропривода (не показан). Горловина 2 герметизируется с помощью уплотнительного кольца 13. Прочностные параметры сильфона 7 выбирают из условия необходимости выдерживать внутреннее давление газа в растянутом положении, когда крышка 10 подвижного торца сильфона упирается в стенку сосуда в зоне горловины 2. Это минимальный для аккумулятора уровень давления (давление заправки газом). Аккумулятор может сколько угодно долго находиться при одностороннем давлении газа, то есть при отсутствии противодавления жидкости. Это упрощает эксплуатацию гидропривода с заявленным аккумулятором, так как позволяет проводить работы в условиях, когда осуществляют сброс давления масла, например при ремонте гидропривода или при временном выводе его из эксплуатации, без каких-либо мероприятий по сбросу, контролю и пополнению давления газа.

Газогидроаккумулятор работает следующим образом.

При расходовании масла (или другой жидкости) из полости 12 крышка 10 перемещается по направлению к горловине 2, поддерживая давление масла. Ход крышки 10 обеспечивается компенсирующей способностью сильфона 7. При поступлении масла в полость 12 крышка 10 перемещается по направлению от горловины 2, газ в полости 11 сжимается и аккумулятор вновь приходит в исходное состояние.

Экспериментально опробован газогидравлический аккумулятор длиной L 340 мм, наружным диаметром D₃ 325 мм. Внутренний диаметр силового сосуда D₂ 293 мм. Сосуд выполнен из стали 09Г2С, сильфон - из стали 08Х18Н10Т. Сильфон имеет длину H 170 мм, диаметр D₁ 278 мм. Компенсирующая способность сильфона 30 мм, заправочный объем газа 10 л, давление заправки газом 200 бар. Максимальное рабочее давление газа 240 бар (при предельно сжатом положении сильфона). Маневровый объем 1,33 л, работа, совершаемая за полный ход сильфона, 29 КДж.

Таким образом, заявленное конструктивное исполнение газогидроаккумулятора за счет практически абсолютной герметизации газовой полости, отсутствия подвижных уплотнений, трущихся поверхностей, позволяет решить задачу создания компактного, надежного и простого в эксплуатации, пригодного для работы в составе гидропривода высоковольтных выключателей аккумулятора.

Список литературы:
1. Александров Г. Н. "Проектирование электрических аппаратов". Л.: Энергоиздат, 1985 г., с. 259.

2. Пат. SU N 1778805, опубл. БИ N 44, 92 г.

3. Патент RU N 2020629, опубл. БИ N 18, 94 г.

4. "Уплотнительная техника". Справочник. М.: Машиностроение, 1986 г., с. 149.

Газогидравлический аккумулятор относится к области машиностроения и может использоваться, в частности, в гидроприводах высоковольтных выключателей. Газогидравлический аккумулятор состоит из разделенного по внутреннему объему силового сосуда с горловиной для соединения с гидравлическим исполнительным устройством и заправочным газовым вентилем. Новым является размещение во внутренней полости сосуда металлического сильфона, один торец которого герметично закреплен к стенке сосуда, на участке с встроенным заправочным вентилем, а другой, подвижный, торец сильфона герметично закрыт металлической крышкой. За счет указанного конструктивного исполнения решается задача создания компактного, надежного и простого в эксплуатации газогидроаккумулятора к гидроприводам высоковольтных выключателей, пригодного для длительной работы в различных климатических условиях. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Газогидравлический аккумулятор, выполненный в виде металлического силового сосуда, внутренний объем которого разделен на газовую и гидравлическую полости, причем в сосуде со стороны гидравлической полости выполнена горловина для подсоединения к гидравлическому исполнительному устройству, а со стороны газовой полости в стенку сосуда вмонтирован заправочный вентиль, отличающийся тем, что внутри сосуда установлен металлический сильфон, один торец которого, подвижный, герметично закрыт металлической крышкой, а другой торец герметично закреплен к стенке сосуда в зоне расположения заправочного вентиля. 2. Газогидравлический аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что соединения сильфона с крышкой и стенкой сосуда выполнены сварными. 3. Газогидравлический аккумулятор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что геометрические размеры сильфона выбраны из условия, что расстояние между торцами не превышает 0,8 от его наружного диаметра.