НАПОРНЫЙ РЕЗЕРВУАР С КОМПЕНСАЦИОННЫМ СИЛЬФОНОМ Российский патент 2014 года по МПК H02B13/45 

Изобретение относится к напорному резервуару с деформируемым компенсационным сильфоном, обеспечивающим относительное движение между первым и вторым местами соединения напорного резервуара.

Подобный напорный резервуар известен, например, из выложенного описания изобретения к неакцептованной заявке ФРГ DE 3546011А1. Там несколько компенсационных сильфонов со своими соответствующими местами соединения для достижения компенсации значительных изменений длины установлены последовательно.

Подобный напорный резервуар относительно дорог в изготовлении, поскольку приходится использовать множество мест соединения, компенсационных сильфонов, а также корпусов. В результате появляется множество мест уплотнения, которые во время монтажа необходимо соответственно герметизировать и герметизация которых должна быть долговечной.

Поэтому задачей изобретения является создание такого напорного резервуара вышеупомянутого типа, чтобы увеличение длины хода при компенсации реализовывалось за счет упрощения напорного резервуара.

Согласно изобретению задача напорного резервуара вышеупомянутого типа решается за счет того, что компенсационный сильфон герметизирует опорное устройство между первым и вторым местами уплотнения.

Опорное устройство позволяет придавать напорному резервуару достаточную механическую сопротивляемость. Через опорное устройство оба места соединения могут сообщаться друг с другом, так что им обеспечивается определенное относительное положение.

Кроме того, предпочтительно, может быть предусмотрено, чтобы опорное устройство было телескопическим.

Телескопирование позволяет различным узлам заходить друг в друга. Таким образом, независимо от положения мест уплотнения относительно друг друга обеспечивается диэлектрически благоприятный внешний контур опорного устройства. С помощью компенсационного сильфона может быть осуществлена соответствующая герметизация телескопического опорного устройства.

При этом, например, предпочтительно предусмотреть, чтобы компенсационный сильфон охватывал по меньшей мере один цилиндрический участок опорного устройства.

В опорном устройстве может быть, например, предусмотрен цилиндрический участок, обеспечивающий телескопичность опорного устройства. Благодаря расположению компенсационного сильфона вокруг цилиндрического участка может быть ограничена длина перекрытия компенсационным сильфоном. Так, например, может быть предусмотрено, чтобы детали опорного устройства были составной частью корпуса напорного резервуара. Цилиндрический участок может быть установлен на поршне, скользящем в цилиндре, или на цилиндре, принимающем поршень.

В другом предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, чтобы компенсационный сильфон охватывал цилиндрический и поршневой участки телескопического опорного устройства.

За счет охвата компенсационным сильфоном по меньшей мере частей цилиндрического и поршневого участков увеличивается реализуемое с помощью напорного резервуара изменение длины хода, в частности, между местами уплотнения. Правда, для этого требуется компенсационный сильфон больших размеров, однако увеличение длины хода при компенсации может быть реализовано с помощью одного единственного компенсационного сильфона. В частности, при установке напорного резервуара в регионах с проблемным климатом, т.е., в регионах с очень высокими или очень низкими температурами и, соответственно, с большими колебаниями температуры, имеется возможность восприятия напорным резервуаром больших изменений длины. Так, например, устройства, примыкающие к первому, или второму, месту соединения также могут изменять свою длину, не вызывая механических напряжений во всем устройстве, которые при известных условиях могли бы привести к необратимым повреждениям.

Кроме того, предпочтительным образом может быть предусмотрено, чтобы опорное устройство и компенсационный сильфон электрически контактировали друг с другом.

Благодаря наличию электрического контакта между компенсационным сильфоном и опорным устройством эти детали имеют одинаковый электрический потенциал. В результате возникновение между ними электрических разрядов или чего-либо подобного является невероятным. Таким образом, может быть предусмотрено, чтобы опорное устройство и/или компенсационный сильфон были деталями корпуса. Тем самым между компенсационным сильфоном и опорным устройством предпринято разделение функций. Опорное устройство служит для механического крепления и стабилизации напорного резервуара, в то время как компенсационный сильфон, который при известных условиях сам по себе эластичен и нестабилен, служит для герметичного отгораживания напорного резервуара от текучей среды.

Кроме того, может быть предпочтительно, чтобы опорное устройство и компенсационный сильфон были электрически изолированы друг от друга.

Электрическая изоляция опорного устройства и компенсационного сильфона позволяет разместить между этими узлами электроизоляционную среду и использовать, например, напорный резервуар, для передачи электроэнергии. В этом случае опорное устройство является частью электрического проводника, например, так называемой сборной шины, служащей для проводки, регулирования и управления электрическим током, в то время как компенсационный сильфон составляет часть напорного резервуара. Наряду с выполнением корпуса, герметичным для текучей среды, с помощью компенсационного сильфона может быть осуществлена также защита от прикосновения к опорному устройству.

Кроме того, при этом, предпочтительно, может быть предусмотрено, чтобы опорное устройство содержало в радиальном направлении относительно своей оси телескопирования электроизоляционный опорный элемент.

Электроизоляционный опорный элемент, например, дисковый изолятор, стержневой изолятор или устройство с местом электрической изоляции могут обеспечить дистанцирование компенсационного сильфона или других узлов напорного резервуара относительно опорного устройства. Электрическая изоляция препятствует передаче потенциалов между опорным устройством и другим узлом. При этом компенсационный сильфон может непосредственно опираться на электроизоляционный опорный элемент. Однако можно также предусмотреть, чтобы эта опора была лишь опосредованной через промежуточный узел напорного резервуара.

В очередном предпочтительном варианте может быть предусмотрено, чтобы цилиндрический и поршневой участки заходили друг в друга с использованием уплотнительного элемента.

Опорное устройство с цилиндрическим и поршневым участками, заходящими друг в друга, служит для выполнения формы узла, изменяемой по длине в направлении вставки поршня. Радиальные силы могут восприниматься опорным устройством. Благодаря установке уплотнительного элемента, например, благодаря пластмассовой облицовке и т.п., может быть определена характеристика срабатывания опорного устройства в части его аксиальной подвижности. Так, например, возможно, чтобы компенсация длины была по желанию облегченной или усложненной в зависимости от области применения напорного резервуара. Кроме того, с помощью уплотнительного элемента могут быть предотвращены кантовка или блокировка цилиндрического и поршневого участков относительно друг друга.

При этом предпочтительно, возможно, чтобы цилиндрический и поршневой участки электрически контактировали через контактное устройство.

С помощью контактного устройства цилиндрический и поршневой участки могут электрически контактировать друг с другом. Если на опорное устройство нужно подать соответствующий потенциал и он должен быть передан дальше через напорный резервуар, электрический контакт узлов опорного устройства может быть полезен. Для контактирования могут быть использованы, например, гибкие токопроводящие ленточные проводники и т.п. Так, например, возможно, чтобы электрический проводник для передачи электроэнергии (так называемая сборная шина) был выполнен в виде опорного элемента, и чтобы по этому элементу передавалась электрическая энергия. Однако даже при использовании опорного устройства как части корпуса напорного резервуара предпочтительно предусмотреть определенный потенциал на всех узлах. Этим определенным потенциалом может быть, например, потенциал земли, так что переход напряжений и разностей потенциалов в корпусе напорного резервуара вряд ли возможен. Таким образом, корпус напорного резервуара может служить также в качестве защиты от прикосновения к детали, установленной внутри, например, к детали, находящейся под высоким напряжением, какой является сборная шина.

Предпочтительным образом может быть предусмотрено, чтобы контактное устройство имело скользящие контакты.

Контактное устройство со скользящими контактами может быть, например, предусмотрено в области поршневого и цилиндрического участков, на которых постоянно ожидается перекрытие цилиндрического и поршневого участков. При известных условиях это контактное устройство со скользящими контактами может быть выполнено в комбинации с уплотнительным элементом. В качестве контактного устройства со скользящими контактами пригодны, например, контактные пальцы, спиральные пружины, контактные пластины или контактные устройства со скользящими контактами в ином исполнении.

Кроме того, в предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, чтобы по меньшей мере одно из мест соединения имело фланец.

Места соединения напорного резервуара служат для успешного включения напорного резервуара в общую систему. К местам соединения подключаются другие узлы, так что напорный резервуар может успешно компенсировать изменения длины, имеющие место и у этих подключенных узлов. При этом места соединения могут быть выполнены самыми разными. При этом следует предусмотреть, чтобы они могли использоваться возможно более гибко. Так, например, места соединения могут быть выполнены, например, как фланец, так чтобы напорный резервуар мог закрепляться на соответствующих контрфланцах. При этом фланец может быть деталью корпуса, и он должен был бы быть в состоянии осуществлять герметичное в отношении текучей среды, в частности, газонепроницаемое, соединение с примыкающими узлами. В качестве фланцев используются, например, резьбовые фланцы или другие фланцевые соединения.

На опорном устройстве места соединения по своему положению установлены относительно друг друга, и в зависимости от исполнения опорного устройства между местами соединения могут выполняться лишь определенные относительные движения. Предпочтительным образом это движение должно было бы быть линейным движением вдоль оси, проходящей между местами соединения. В зависимости от исполнения опорного устройства в отношении его поршневых или цилиндрических участков при известных условиях могут компенсироваться также небольшие радиальные сдвиги между местами соединения.

В очередном предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, чтобы напорный резервуар был герметичным в отношении текучей среды.

Напорный резервуар имеет корпус, заключающую детали, расположенные внутри напорного резервуара, и защищающую их от внешних воздействий.

При этом внутренняя часть напорного резервуара корпуса может быть до предела заполнена специальной средой. При этом эта среда препятствует нескоординированному выходу и улетучиванию среды из напорного резервуара. При этом корпус напорного резервуара рассчитан таким образом, чтобы он противостоял соответствующим давлениям среды, находящейся внутри напорных резервуаров.

Кроме того, предпочтительным образом может быть предусмотрено, чтобы напорный резервуар был частью устройства для передачи электроэнергии.

Устройства для передачи электроэнергии, как правило, имеют электрический проводник, который должен устанавливаться изолированно от других узлов. При известных условиях электрический проводник должен быть выполнен с возможностью подключения, содержать распределительные узлы и т.д. После этого напорный резервуар обеспечивает электрически стабильную изоляцию электрических проводников, проходящих внутри напорных резервуаров. При этом текучие среды находятся внутри корпуса напорного резервуара, так что между узлами, установленными внутри напорного резервуара, и корпуса напорного резервуара имеется достаточная электрическая изоляция. Предпочтительным образом текучие изолирующие среды после образования канала пробоя в состоянии перекрывать этот канал пробоя автоматически. В частности, оправдало себя применение изоляционных масел и газов. В качестве изоляционных газов могут быть использованы, например, азот, гексафторид серы или другие электрически изолирующие газы. При соответствующем впуске текучих сред, в частности, газов с избыточным давлением, электрическая прочность изоляции этих сред может быть дополнительно увеличена, так что возможно более компактное исполнение устройств для передачи электроэнергии. Устройствами для передачи электроэнергии являются, например, кабели, трубопроводы и распределительные устройства с газовой изоляцией, как-то: силовые выключатели, разъединители, заземляющие выключатели, разрядники для защиты от перенапряжений, измерительные трансформаторы и т.п.

Ниже примеры выполнения изобретения схематически изображены на чертежах и описаны более подробно. При этом

на фиг. 1 изображено сечение напорного резервуара с компенсационным сильфоном, охватывающим цилиндрический и поршневой участки опорного устройства, а

на фиг. 2 - напорный резервуар с компенсационным сильфоном, охватывающим цилиндрический участок опорного устройства.

На фиг. 1 изображен напорный резервуар 1 с первым местом 2 соединения, а также со вторым местом 3 соединения. Напорный резервуар 1 предусмотрен для использования как часть устройства для передачи электроэнергии. Для этого оба места 2, 3 соединения имеют одинаковое устройство. Ниже описывается вариант выполнения места соединения на основе конструкции первого места 2 соединения.

Первое место 2 соединения имеет дискообразное устройство, Первое место 2 соединения выполнено коаксиально оси 4 симметрии. Первое место 2 соединения имеет круговой контур. Круговой контур образован металлической рамкой 5. Металлическая рамка 5 действует в качестве фланца места соединения 2. Для соединения металлической рамки 5 с контрфланцем она имеет симметрично распределенные по окружности выемки 6, через которые могут пропускаться болтовые соединения, обеспечивающие затяжку первого места 2 соединения с контрфланцем.

В металлическую рамку 5 вставлен изолятор 7. Изолятор 7 соединен с рамкой 5 герметично в отношении текучей среды. Изолятор 7 служит для концентрического крепления электрического проводника 8, предусмотренного для подачи электрического тока. Электрический проводник 8 в данном случае выполнен в виде трубчатого проводника. Однако можно также предусмотреть, чтобы электрический проводник 8 на участке места 2 соединения был выполнен сплошным.

Металлическая рамка 5, изолятор 7, а также электрический проводник 8 соединены друг с другом герметично относительно текучей среды. Благодаря этому возможно, например, предотвращение нежелательного вытекания или прохождения текучих сред через первое место 2 соединения. Однако в зависимости от потребности в первом месте 2 соединения может быть также предусмотрена выемка для обеспечения целенаправленного прохождения текучих сред через первое место 2 соединения. Для этого изолятор 7 может иметь, например, одну или несколько выемок. Однако переход текучих сред может обеспечить одна выемка для электрического проводника 8. Второе место 3 соединения в принципе имеет такое же устройство, что и первое место 2 соединения. Наряду с выполнением мест 2, 3 соединения с электрическим проводником 8, установленным по центру, через места соединения могут проходить также несколько электрических проводников 8 с электроизоляцией. Для этого может быть, например, предусмотрено, чтобы изолятор 7 имел соответствующее зажимное приспособление для нескольких электрических проводников 8 или чтобы металлическая рамка 5 имела несколько выемок для установки нескольких изоляторов, удерживающих, соответственно, один или несколько электрических проводников.

Для создания напорного резервуара 1 первое место 2 соединения, а также второе место 3 соединения устанавливаются приблизительно коаксиально, причем их дискообразная форма устанавливается по возможности симметрично оси 4 симметрии. Для укомплектования напорного резервуара 1 на первом месте 2 соединения устанавливается цилиндрический участок корпуса, выступающий в качестве поршневого участка 9 корпуса. На месте 3 соединения устанавливается другой цилиндрический участок корпуса, выступающий в качестве цилиндрического участка 10 корпуса. Поршневой участок 9, а также цилиндрический участок 10 корпуса рассчитаны таким образом, что наружная боковая поверхность поршневого участка 9 при посадке в точности заходит во внутреннюю боковую поверхность цилиндрического участка 10 корпуса. При необходимости между наружной боковой поверхностью поршневого участка 9 корпуса и цилиндрической поверхностью 10 корпуса вводится уплотняющее средство 11. Уплотняющее средство 11 в данном случае наносится на наружную боковую поверхность поршневого участка 9 корпуса и служит, с одной стороны, для уплотнения поршневого участка 9 корпуса, с другой, это уплотняющее средство 11 действует также в направлении уменьшения трения, так чтобы обеспечить легкий ход при относительном движении поршневого участка 9 корпуса и цилиндрического участка 10 корпуса вдоль оси 4 симметрии. Оба места 2, 3 соединения с помощью поршневого участка 9 корпуса и цилиндрического участка 10 корпуса опираются друг на друга, так что первое телескопическое опорное устройство образовано поршневым участком 9 корпуса и цилиндрическим участком 10 корпуса.

Проводник 13, установленный внутри напорного резервуара 1, имеет такое же устройство, что и поршневой и цилиндрический участки 9, 10 корпуса. Проводник также содержит поршневой участок 13, выполненный коаксиально оси 4 симметрии. Кроме того, проводник содержит цилиндрический участок 14. Поршневой участок 13 и цилиндрический участок 14 проводника подвижны относительно друг друга в направлении оси 4 симметрии и образуют второе телескопическое опорное устройство 15. Так же, как и первое опорное устройство 12, второе опорное устройство 15 подпирает оба места 2, 3 соединения относительно друг друга и обеспечивает продольное движение обоих мест 2, 3 соединения относительно оси 4 симметрии. Наряду с выполнением поршневого участка 13 и цилиндрического участка 14 проводника в форме труб может быть также предусмотрено использование массивных узлов, имеющих соответствующее отверстие только на участке их перекрытия для образования цилиндра.

На участке перекрытия поршневого участка 13 и цилиндрического участка 14 проводника установлены контактные устройства со скользящими контактами, обеспечивающие электрический контакт поршневого участка 13 и цилиндрического участка 14 проводника. Таким образом, независимо от относительного положения поршневого участка 13 и цилиндрического участка 14 проводника по проводнику пропускается электрический ток. Наряду с применением контактных устройств со скользящими контактами, например, кольцеобразно вращающихся пластин, контактных пальцев и т.п., может быть предусмотрено также использование гибких участков проводника, контактирующих электрически как с поршневым участком 13, так и с цилиндрическим участком 14, и осуществляющих при относительном движении последних перекрытие контактной площадки с упругой деформацией.

Для поддержки опорных действий первого опорного устройства 12 и второго опорного устройства 15 между обоими опорными устройствами предусмотрен электроизоляционный опорный элемент 16, установленный радиально оси 4 симметрии. Электроизоляционный опорный элемент 16 может, например, дискообразно вращаться вокруг проводника 13 и поддерживать проводник 13. Благодаря этому первое опорное устройство 12 дополнительно стабилизируется относительно второго опорного устройства 15, так что обеспечивается относительное движение с легким ходом между первым местом 2 соединения и вторым местом 3 соединения. В результате использования электроизоляционного опорного элемента 16, например, из искусственной смолы и т.п., обеспечивается разделение потенциалов узлов первого опорного устройства 12 и узлов второго опорного устройства 15. Таким образом, проводник может удерживаться внутри изолятора 7 электрически изолированным относительно электрического потенциала металлической рамки 5, а также электрически изолированным относительно узлов корпуса.

Для предотвращения перехода электрического потенциала на поршневой участок 9, а также на цилиндрический участок 10 корпуса на оба узла может быть подан одинаковый потенциал. Благоприятным для этого оказалось использование потенциала земли. Для электрического контакта могут быть, соответственно, предусмотрены отдельные контактные элементы между обоими участками - поршневым 9, а также цилиндрическим участком 10 корпуса. Однако может быть также предусмотрено, чтобы уплотняющее средство 11 обеспечивало достаточный электрический контакт между обоими узлами первого опорного устройства 12 или чтобы контактирование осуществлялось через компенсационный сильфон 17.

В результате относительного движения обоих мест 2, 3 соединения в отношении друг друга происходят также относительные движения поршневых участков 9, 13, а также цилиндрических участков 10, 14 в отношении друг друга. Уплотняющее средство 11 препятствует проникновению инородных веществ внутрь напорного резервуара, в котором находится проводник. Для обеспечения герметичности относительно текучей среды на длительные периоды времени и при достаточном качестве предусмотрен компенсационный сильфон 17, охватывающий как узлы первого опорного устройства 12, так и второго опорного устройства 15. Компенсационный сильфон 17 содержит по существу канальные структуры, причем его поверхность имеет волнообразную форму, так что компенсационному сильфону 17 свойственна обратимая деформация. Компенсационный сифон 17 содержит на своих контактных площадках с местами 2, 3 соединения кольцевую структуру. Компенсационный сильфон 17 газонепроницаемо соединяется с металлическими рамками 5 мест 2, 3 соединения. Так, например, может быть предусмотрено неразъемное соединение компенсационного сильфона 17 с металлическими рамками 5. Для этого подходят, в частности, способы сварки или пайки.

Поскольку компенсационный сильфон 17 перекрывает все расстояние между местами 2, 3 соединения, все устройство защищено от проникновения или вытекания текучей среды. Таким образом, теперь можно заполнять внутреннюю полость напорного резервуара сжатым газом. Между металлическими рамками 5 поверх компенсационного сильфона 17 выполнен корпус, именуемый герметическим барьером в отношении текучей среды.

На фиг. 2 изображена модификация напорного резервуара 1, изображенного на фиг. 1. В отношении устройства мест 2, 3 соединения, относительной подвижности мест 2, 3 соединения относительно оси 4 симметрии, создания первого опорного устройства 12, а также второго опорного устройства 15 действует все сказанное в отношении фиг. 1. Однако в отличие от варианта выполнения на фиг. 1 в примере выполнения напорного резервуара на фиг. 2 использования электроизоляционного опорного элемента для поддержания стабильности первого опорного устройства 12, а также второго опорного устройства 15 не предусмотрено. Для создания формы, достаточно герметичной в отношении текучей среды, и для уменьшения размеров сильфона 17а цилиндрический участок 10а корпуса выполнен как часть корпуса, герметичной в отношении текучей среды. Цилиндрический участок 10а корпуса соединен с металлической рамкой 5 второго места 3 соединения герметично в отношении текучей среды. Компенсационный сильфон 17а соединен с металлической рамкой 5 первого места 2 соединения герметично в отношении текучей среды. В отличие от примера на фиг. 1 компенсационный сильфон 17а герметично в отношении текучей среды соединен с концом цилиндрического участка 10а, выступающим в направлении первого места 2 соединения. Для этого опять-таки может осуществляться способ неразъемной стыковки, предпочтительно, сварка или пайка. Теперь между обеими металлическими рамками 5 первого места 2 соединения и второго места 3 соединения создается корпус с использованием компенсационного сильфона 17а и герметических свойств цилиндрического участка 10а. При этом компенсационный сильфон 17 а охватывает поршневой участок 9а напорного резервуара. Компенсационный сильфон 17а электрически соединен с цилиндрическим участком 10а, а также с поршневым участком 9а корпуса с помощью металлических рамок 5 или непосредственно.

Изобретение относится к электротехнике, к напорным резервуарам с деформируемым компенсационным сильфоном. Технический результат состоит в упрощении напорного резервуара. Напорный резервуар (1) имеет первое место (2) соединения, а также второе место (3) соединения. Оба места (2, 3) соединения подвижны относительно друг друга. Компенсационный сильфон (17, 17а) уплотняет телескопическое опорное устройство (12, 15). 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Напорный резервуар (1) с деформируемым компенсационным сильфоном (17, 17а), обеспечивающим относительное движение между первым и вторым местами (2, 3) соединения напорного резервуара (1) и уплотняющим опорное устройство (12, 15) между первым местом (2) соединения и вторым местом (3) соединения, отличающийся тем, что опорное устройство (12, 15) является телескопическим.

2. Напорный резервуар (1) по п.1, отличающийся тем, что компенсационный сильфон (17, 17а) охватывает по меньшей мере один цилиндрический участок опорного устройства (12, 15).

3. Напорный резервуар (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что компенсационный сильфон (17, 17а) охватывает цилиндрический и поршневой участки телескопического опорного устройства (12, 15).

4. Напорный резервуар (1) по п.1, отличающийся тем, что опорное устройство (12, 15) и компенсационный сильфон (17, 17а) электрически контактируют друг с другом.

5. Напорный резервуар (1) по п.1, отличающийся тем, что опорное устройство (12, 15) и компенсационный сильфон (17, 17а) электрически изолированы друг от друга.

6. Напорный резервуар (1) по п.4 или 5, отличающийся тем, что опорное устройство (12, 15) в радиальном направлении относительно своей оси телескопирования содержит электроизоляционный опорный элемент.

7. Напорный резервуар (1) по п.3, отличающийся тем, что цилиндрический и поршневой участки входят друг в друга с использованием уплотнительного элемента.

8. Напорный резервуар (1) по п.7, отличающийся тем, что цилиндрический и поршневой участки электрически контактируют через контактное устройство.

9. Напорный резервуар (1) по п.8, отличающийся тем, что контактное устройство является контактным устройством со скользящими контактами.

10. Напорный резервуар (1) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно из мест (2, 3) соединения (2, 3) содержит фланец.

11. Напорный резервуар (1) по п.1, отличающийся тем, что напорный резервуар герметичен в отношении текучей среды.

12. Напорный резервуар (1) по п.1, отличающийся тем, что компенсационный сильфон (17, 17а) является частью корпуса напорного резервуара (1).

13. Напорный резервуар (1) по п.1, отличающийся тем, что напорный резервуар (1) является частью устройства для передачи электроэнергии.