УСТРОЙСТВО И КОМПОНОВКА ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ СХЕМОТЕХНИКИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ И ФИЛЬТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ЛОВУШКИ С ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ ОСАЖДЕНИЕМ Российский патент 2015 года по МПК B03C3/68 H01F27/02 

Настоящее изобретение относится к устройству унитарного корпуса для защиты и охлаждения компонентов схемотехники кондиционирования и фильтрации напряжения, обычно используемых для обеспечения формы волны пульсирующего высокого напряжения регулируемого тока к устройству ловушки с электростатическим осаждением.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Некоторые из основных источников промышленного загрязнения воздуха в нестоящее время включают в себя твердые частицы, образуемые при сгорании ископаемого топлива, выхлопных газов двигателей и различных химических процессов. Ловушка с электростатическим осаждением обеспечивает эффективных способ исключения или уменьшения твердых частиц загрязнения, образуемых в течение таких процессов. Ловушка с электростатическим осаждением генерирует сильное электрическое поле, которое прикладывается к газам/продуктом сгорания, выходящим из выхлопной трубы. В основном, сильное электрическое поле заряжает любые твердые частицы, выпускаемые вместе газообразными продуктами сгорания. Эти заряженные частицы могут быть просто затем улавливаться электрически перед выходом из выхлопной трубы и, таким образом, исключаться из загрязнения атмосферы. В этом случае ловушки с электростатическим осаждением играют важную роль в содействии уменьшению загрязнения воздуха.

Стандартный однофазный источник электропитания для ловушки с электростатическим осаждением типично включает в себя источник напряжения 380-600 В переменного тока, имеющего частоту 50 или 60 Гц. Как правило, триодные тиристоры, которые могут регулироваться при использовании стандартного устройства автоматического управления по напряжению, используют для управления величиной мощности и модулирования времени, когда входной переменный ток подается на вход трансформатора и двухполупериодный мостовой выпрямитель (называемый «набором трансформатор-выпрямитель»). Двухполупериодный мостовой выпрямитель преобразует переменный ток из выхода трансформатора в пульсирующий постоянный ток, а также удваивает частоту переменного тока до 100 Гц или 120 Гц, соответственно. После этого высоковольтный выходной постоянный ток подается к устройству ловушки с электростатическим осаждением. Как правило, фильтр нижних частот в виде устройства токоограничивающей дроссельной катушки-реактивного сопротивления, например, индуктора и/или резистора, электрически соединен последовательно между триодными тиристорами и входом к трансформатору для ограничения высокочастотной энергии и профилирования формы волны выходного напряжения.

Ловушка с электростатическим осаждением по существу работает как большой конденсатор, который имеет два проводника, разделенных диэлектриком. Коронирующие электроды и улавливающие пластины образуют два проводника, а выхлопной газ, который подвергается очистке, действует в качестве диэлектрика. В основном, ловушка с электростатическим осаждением выполняет две функции: первой его функцией является функционирование в качестве нагрузки на источник электропитания так, чтобы ток коронного разряда между коронирующими электродами и улавливающими пластинами мог использоваться для зарядки/улавливания частиц, а второй его функцией является его функционирование в качестве фильтра нижних частот. Поскольку емкость этого фильтра нижних частот имеет относительно низкое значение, форма волны напряжения ловушки с электростатическим осаждением имеет значительную величину пульсирующего напряжения.

Во время работы одним явлением, которое может ограничивать электрическое возбуждение (подачу питания) ловушки с электростатическим осаждением, является искрение. Искрение имеет место, когда газ, который подвергается обработке в выхлопной трубе, имеет локализованный пробой, так что имеется быстрый подъем электрического тока с соответствующим уменьшением напряжения. Следовательно, вместо получения тока коронного разряда, равномерно распределенного по всему объему поля разряда в ловушке с электростатическим осаждением, имеется искровой разряд высокой амплитуды, который проводит весь доступный ток по одной дорожке через выхлопной газ, а не через бесчисленные дорожки коронного разряда, распределенные на большой площади выхлопного газа. Искрение может вызвать повреждение внутренних компонентов ловушки с электростатическим осаждением, а также нарушить всю работу ловушки с электростатическим осаждением. Таким образом, устройство автоматического управления по напряжению используют для прерывания электропитания, как только обнаружен искровой разряд. После этого, токоограничивающее устройство реактивного сопротивления действует в качестве фильтра нижних частот для отключения подачи какой-либо потенциально повреждающей высокочастотной энергии к трансформатору. Во время этого короткого периода подавления ток рассеивается через эту локализованную дорожку электрического проводника до тех пор, пока не прекратится искрение, и затем вновь прикладывается электрическое напряжение.

Таким образом, для улучшения эффективности улавливания частиц необходимо, чтобы было уменьшено пульсирующее напряжение в ловушке с электростатическим осаждением. Это является важным, поскольку наличие пульсирующего напряжения приводит в результате к пиковому значению формы волны напряжения для ловушки с электростатическим осаждением, которое больше среднего значения формы волны напряжения для ловушки с электростатическим осаждением. Таким образом, поскольку пиковое значение формы волны напряжения для ловушки с электростатическим осаждением не должно превышать уровня пробоя или искрения вследствие проблем, связанных с искрением, описанным выше, среднее электрическое напряжение для работы ловушки с электростатическим осаждением должно поддерживаться на низком уровне. К сожалению, этот низкий уровень среднего напряжения оказывает отрицательное влияние на эффективность улавливания частиц ловушки с электростатическим осаждением.

Один способ осуществления уменьшения пульсирующего напряжения предусматривает использование механизма пульсирующего напряжения постоянного тока, который поддается регулированию для приема мощности от однофазного источника напряжения переменного тока, вместе со спирально-намотанным емкостным фильтром в конструкции, где механизм пульсирующего напряжения постоянного тока электрически соединен параллельно со спирально-намотанным емкостным фильтром, а спирально-намотанный емкостной фильтр электрически соединен параллельно с ловушкой с, электростатическим осаждением. Принципиальная схема примера этого типа ловушки с электростатическим осаждением, соответствующей предшествующему уровню техники, иллюстрируется на фиг.1 и подробно описана в патентах США №6839251 и №6611440. Как показано на фиг.1, по меньшей мере, один спирально-намотанный емкостной фильтр 62 электрически соединен параллельно с ловушкой 66 с электростатическим осаждением и действует для уменьшения пульсации напряжения и восстановления первоначальной формы волны напряжения, прикладываемого к ловушке с электростатическим осаждением, так, чтобы при использовании однофазного источника электропитания, минимальное значение, среднее значение и пиковое значение формы волны прикладываемого напряжения были по существу одинаковыми. Использование одного или более спирально-намотанных емкостных фильтров 62 в этом случае имеет преимущество уменьшения потенциально повреждающих токов искрения и ослабления нормального тока коронирующего разряда.

Следовательно, вышеописанные высоковольтные электрические компоненты, требуемые для этого типа ловушки с электростатическим осаждением, не производятся и вмещаются все вместе в один общий корпус. Все компоненты вместе фактически занимают значительную величину пространства, и, следовательно, значительно влияют на требования, предъявляемые к пространству и посадочному месту для установки. К сожалению, местоположения, в которых, как правило, используют такие ловушки с электростатическим осаждением и их соответствующие компоненты электронного регулированию по напряжению, страдают от дефицита доступного пространства для монтажа. Соответственно, имеется большая потребность в системе ловушки с электростатическим осаждением, имеющей конструкцию корпуса, который окружает все или большинство вышеуказанных электрических компонентов в одном компактном корпусе, который является безопасным, надежным, простым для монтажа, занимает относительно небольшой объем и пространственное посадочное место, является рентабельным и обеспечивает достаточный и эффективный теплоотвод для всех компонентов, размещенных в нем.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Единое устройство и компоновка корпуса описана для вмещения и охлаждения электронных компонентов, связанных с работой высоковольтной ловушки с электростатическим осаждением, используемой в промышленных технологических процессах. Устройство и компоновка корпуса неограничивающего иллюстративного примера, описанного в этой заявке, предназначено для заключения в него набора трансформатор-выпрямитель, а также высоковольтной цепи резистивно-емкостного фильтра устройства ловушки с электростатическим осаждением вместе в одной оболочке, и для рассеивания всего избыточного тепла, генерируемого этими компонентами. Для улучшения рассеивания (отвода) тепла устройство корпуса наполнено изоляционным жидким охлаждающим средством с высокими диэлектрическими свойствами и снабжено теплорассеивающими (теплоотводящими) реберными конструкциями на одной или более сторонах. Устройство корпуса может быть получено из металла или других пригодных материалов и может быть предусмотрено со съемной верхней частью и дренажной трубкой или подобным элементом для охлаждающего средства с целью упрощения замен охлаждающего средства. Верхняя часть корпуса также может быть снабжена дополнительной небольшой съемной панелью для обеспечения возможности прямого и простого доступа к компонентам цепи резистивно-емкостного фильтра, содержащимся в ней. В одном предпочтительном аспекте, поскольку все высоковольтные компоненты ловушки с электростатическим осаждением обычно не размещаются вместе в одной и той же оболочке, характерное устройство корпуса, описанное в этой заявке, обеспечивает улучшение по сравнению с ловушками с электростатическим осаждением, соответствующими предшествующему уровню техники, в том отношении, что обеспечивается намного меньше пространственного посадочного места, чем было получено ранее.

Описанная реализация неограничивающего иллюстративного примера устройства корпуса для компонентов и компоновки компонентов, размещенных в нем, спроектированы так, чтобы иметь электронные компоненты набора трансформатор-выпрямитель и цепи резистивно-емкостного фильтра упакованными в этом корпусе, таким образом, обеспечивая этим значительную экономию затрат покупателю по сравнению со стандартными компоновками, используемыми для высоковольтных ловушек с электростатическим осаждением, выпускаемых на промышленной основе. Требование размера и пространства на рабочем месте может быть уменьшено, поскольку исключается обычная практика сопряжения набора трансформатор-выпрямитель и цепи резистивно-емкостного типа на рабочем месте. Трудозатраты на монтажном участке также уменьшаются, поскольку устройство/компоновка корпуса для компонентов регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением включает в себя высоковольтный набор трансформатор-выпрямитель и компоненты цепи резистивно-емкостного фильтра.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - принципиальная электрическая схема примера системы ловушки с электростатическим осаждением, соответствующая предшествующему уровню техники, использующая набор трансформатор-выпрямитель и резистивно-емкостный фильтр, состоящий из спирально-намотанного емкостного фильтра и последовательно соединенного резистора, где композиция резистора и конденсатора параллельно электрически соединена с ловушкой с электростатическим осаждением;

Фиг.2 - вид спереди, сделанный с частичным вырезом, корпуса неограничивающего иллюстративного примера для высоковольтных компонентов ловушки с электростатическим осаждением;

Фиг.3 - вид сбоку корпуса неограничивающего иллюстративного примера для высоковольтных компонентов ловушки с электростатическим осаждением;

Фиг.4 - вид сверху корпуса неограничивающего иллюстративного примера для высоковольтных компонентов ловушки с электростатическим осаждением;

Фиг.5 - вид сверху корпуса неограничивающего иллюстративного примера для высоковольтных компонентов ловушки с электростатическим осаждением с верхней панелью, удаленной для иллюстрации размещения внутренних электрических компонентов;

Фиг.6 - поперечный разрез вида сверху, выполненный по линиям А-А, показанным на фиг.5;

Фиг..7 - поперечный разрез вида сверху, выполненный по линиям В-В, показанным на фиг.5;

Фиг.8 - поперечный разрез вида сверху, выполненный по линиям С-С, показанным на фиг.5;

Фиг.9 - вид сверху корпуса альтернативного примера и компоновки внутренних компонентов для размещения высоковольтных компонентов ловушки с электростатическим осаждением;

Фиг.10 - поперечный разрез вида сверху, выполненный по линиям D-D, показанным на фиг.9;

Фиг.11 - поперечный разрез вида сверху, выполненный по линиям Е-Е, показанным на фиг.9.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 принципиальная электрическая схема примера цепи кондиционирования и фильтрации напряжения, обычно используемой для обеспечения формы волны пульсирующего высокого напряжения регулируемого тока к устройству ловушки с электростатическим осаждением, указана ссылочным номером 10. Цепь 10 управления для кондиционирования и фильтрации формы волны выходного напряжения к устройству 50 ловушки с электростатическим осаждением включает в себя триодные тиристоры регулирования входа переменного тока, соединенные с некоторой стандартной схемотехникой регулирования напряжения, набор 12, 14 трансформатор-выпрямитель и цепь 16, 18 резистивно-емкостного фильтра, состоящую из высоковольтного спирально-намотанного емкостного фильтра 16 и произвольного соединенного последовательно токоограничивающего резистора 18. Выход последовательной комбинации спирального намотанного конденсатора 16 и произвольного резистора 18 электрически соединен параллельно с устройством 50 ловушки с электростатическим осаждением, которое размещено в трубе выхлопного газа вне корпуса и в стороне от корпуса 20 для компонентов.

Например, напряжение переменного тока, которое имеет вид синусоидальной формы, которое проходит между отрицательным значением для половины цикла и положительным значение для половины цикла со значением нуля вольт между каждым половины цикла, прикладывается к линейным входным выводам. Это линейное входное напряжение переменного тока может, как правило, находиться в диапазоне от 380 до 600 В и иметь частоту 50 или 60 Гц. Один линейный входной вывод последовательно электрически соединен с катодом первого триодного тиристора в обратной параллельной зависимости. Только один из триодных тиристоров обеспечивает проводимость во время любого особого полуцикла. Затвор первого триодного тиристора и затвор второго триодного тиристора оба электрически соединены со стандартной цепью/устройством автоматического регулирования напряжения. Эта цепь автоматического регулирования напряжения прикладывает положительное отпирающее напряжение к затворам триодных тиристоров для инициирования лавины носителей заряда в триодном тиристоре для разрешения прохождения тока во время положительной или отрицательной части цикла переменного тока от анода одного триодного тиристора к катоду другого триодного тиристора, соответственно. Это обеспечивает возможность триодным тиристорам включаться (проводить ток) при одном уровне напряжения во время полуцикла и оставаться включенными до тех пор, пока ток через один или другой триодный тиристор не упадет ниже заданного уровня.

Стандартная цепь/устройство для автоматического регулирования напряжения предусмотрена для регулирования мощности и для регулирования величины времени, в течение которого линия напряжения переменного тока, которая электрически соединенной с входными линейными выводами, остается проводящей. Помимо всего прочего, если имеет место искрение, то цепь/устройство для автоматического регулирования напряжения останавливает подачу пускового/лавинного напряжения к затворам триодных тиристоров для разрешения гашения искрового разряда. Представительное устройство для автоматического регулирования напряжения описано в патенте США №5705923, выданном Джонстону и др. 6 января 1998 года и предназначенном для ВНА Group, Inc., и названном «Система регулирования токоограничивающего дросселя переменной индуктивности для ловушки с электростатическим осаждением». Анод первого триодного тиристора и катод второго триодного тиристора электрически соединены последовательно с устройством токоограничивающего дросселя. Токоограничивающий дроссель фильтрует и профилирует форму волны напряжения, покидающего триодные тиристоры. В идеальном случае форма волны напряжения, оставляющая токоограничивающий дроссель, будет широкой, поскольку среднее значение равно общей работе и поскольку такая форма волны, как правило, дает наилучшую эффективность улавливания для ловушки с электростатическим осаждением. Пиковое и среднее значения сигнала напряжения, входящего в устройство ловушки с электростатическим осаждением в идеальном случае должны быть очень близкими. Кроме того, повышенная передача мощности достигается, когда полное сопротивление (импеданс) нагрузки согласуется с линейным импедансом. Таким образом, значение реактивного сопротивления устройства токоограничивающего дросселя предпочтительно задается таким, чтобы индуктивность устройства токоограничивающего дросселя согласовывалось с полным сопротивлением цепи, включая нагрузку устройства ловушки с электростатическим осаждением.

В соответствии с фиг.2, устройство и компоновка корпуса для компонентов содержит основную, вероятно металлическую или термопластичную конструкцию 20 корпуса для компонентов, имеющую большую область внутренней полости и меньшее внешнее отделение 22 для низковольтных компонентов. Большая часть внутренней полости бака/корпуса 20 предпочтительно заполнена с зазором в несколько дюймов до верхней плоской крышки 24 неэлектропроводным диэлектрическим жидким охлаждающим средством 21, например маслом, которое обладает высокими напряжением пробоя и теплопроводными свойствами. Меньшее отделение 22 для низковольтных компонентов не содержит жидкостей и вмещает только относительно низковольтные компоненты системы регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением, например триодные тиристоры, регулирующие входной переменных ток и схемотехнику автоматического регулирования напряжения, как показано на фиг.1. Во время работы, высоковольтные электрические компоненты системы регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением содержатся погруженными в диэлектрическую жидкость 21 в части внутренней полости бака/корпуса 20 и охлаждаются посредством циркулирующих конвективных потоков, создаваемых в диэлектрической жидкости 21. Бак/корпус 20 также включает в себя внешний периферийный верхний фланец 23 и плоскую верхнюю крышку 24, которые предусмотрены с соответствующими средствами для крепления крышки 24 к фланцевой части 23 корпуса, например, с отверстиями для крепления болтами, винтами, заклепками или подобными элементами. Между краем крышки 24 и фланцем 23 может быть использована прокладка или подобное средство (не показано) для предотвращения потери или просачивания жидкого охлаждающего средства 21, гарантируя отсутствие попадания снаружи пыли и других загрязняющих веществ и уменьшение проникания влаги.

Высоковольтный изолирующий проходной изолятор 25 размещен на верхней части бака/корпуса 20 и включает в себя часть, которая проходит через плоскую крышку 24 во внутреннюю область бака/корпуса 20. Концевая часть проходного изолятора 25 предпочтительно погружена в диэлектрическое жидкое охлаждающее средство 31 и действует в качестве прохода входного контактного зажима наружу бака/корпуса 20. Предохранительное защитное кольцо 26 на плоской крышке 24 окружает изолятор 25. Конструкции 35 рукояток предусмотрены на плоской крышке 24 для содействия удаления плоской крышки. Внешние монтажные кронштейны 27 также предусмотрены под фланцем 23 на двух верхних сторонах бака/корпуса 20 вблизи каждого из углов. Вдоль фланца 23 и вдоль края плоской крышки 24 предусмотрены отверстия для вставления болтов для крепления плоской крышки к баку/корпусу. Аналогичным образом, отверстия под болты также могут быть предусмотрены в прикрывающей съемной панели 34 и плоской крышке 24 для использования в креплении съемной панели к верхней плоской крышке корпуса. Опорное основание 28 предусмотрено на одной стороне вблизи дна бака/корпуса 20.

Прикрепленный к каждой из двух сторон бака/корпуса 20, стандартный радиатор 30 панельного типа, содержащий множество, проходящих в вертикальном направлении полых панелей 31, расположенных «лицом к лицу», разнесенных в горизонтальном направлении с вертикальными проходами между внешними поверхностями панелей. Каждый радиатор 30 включает в себя пару отстоящих друг от друга в вертикальном направлении магистральных труб 32 и 33, сообщающихся на их верхнем и нижнем концах с внутренней областью бака 20 на его верхнем и нижнем концах соответственно. Нормальный уровень жидкости охлаждающего средства 21 в баке/корпусе 20 находится выше местоположения верхней магистральной трубы 32.

При нахождении ловушки с электростатическим осаждением в работе, жидкое охлаждающее средство в баке/корпусе 20 нагревается. Нагреваемое охлаждающее средство поднимается к верхней части бака/корпуса посредством естественной конвекции, поступая в радиатор через верхнюю трубу 32. Когда охлаждающее средство охлаждается в радиаторе 30, оно опускается вниз в полых панелях 31, возвращаясь во внутреннюю область бака через нижнюю трубу 33 в качестве относительно холодной жидкости. Охлаждающее средство продолжает циркулирование таким образом, двигаясь вверх в баке 20 и вниз в радиаторе 30, когда работает ловушка с электростатическим осаждением. Безусловно, каждый радиатор 30 служит для отвода тепла от охлаждающего средства, когда оно проходит вниз через часть радиатора и в каждой части радиатора, ограничивая, таким образом, температуру охлаждающего средства в баке/корпусе 20.

На фиг.3 приведен вид сбоку конструкции 20 бака/корпуса, иллюстрируемого на фиг.2. Ссылочные номера, показанные на фиг.3, соответствуют компонентам и элементам, описанным выше со ссылкой на фиг.2.

На фиг.4 приведен вид сверху конструкции 20 бака/корпуса, иллюстрируемой на фиг.2. На этом виде сверху показан каждый боковой смонтированный радиатор 30 вместе с изолирующим проходным изолятором 25, предохранительным защитным кольцом 26 и смонтированным спереди внешним отделением 22 для низковольтных компонентов. Крышка 24 корпуса показана предусмотренной со съемной панелью 34. Другие ссылочные номера, показанные на фиг.4, соответствуют элементам и компонентам с идентичными ссылочными номерами, показанными на фиг.2 и фиг.3, как описано выше.

На фиг.5 приведен вид сверху корпуса 20, показанного со снятой верхней плоской крышкой 24 для иллюстрации компоновки электрических компонентов, размещенных внутри бака/корпуса. Трансформатор 12 и пара компонентов 14, содержащие набор 12, 14 трансформатор-выпрямитель цепи, иллюстрируемой на фиг.1, показаны выше. Компоненты 14 мостового выпрямителя смонтированы на вертикальной пластине/перегородке теплоотвода (не показано), подвешенной на держателе 36 поперечины. Рядом с компонентами 14 мостового выпрямителя и держателем 36 поперечины находится корпус 37 конденсатора, который вмещает спирально намотанный конденсатор 16. Между несущим держателем 36 и вышеуказанным трансформатором 12 находится несущий держатель 38, которые несет компоненты 39 устройства токоограничивающего дросселя/реактивного сопротивления. Также показаны в верхней части чертежа два изолятора 40 и множество высоковольтных резисторов 41, которые смонтированы на верхней части корпуса 37 спирально-намотанного емкостного фильтра. Эта монтажная компоновка лучше иллюстрируется на фиг.6, на которой приведен разрез, сделанный по линиям А-А, показанным на фиг.5.

Как более очевидно из фиг.6, изолятор 40 смонтирован на верхней части корпуса 37 спирально-намотанного емкостного фильтра, а набор из шести высоковольтных резисторов 41 смонтирован на верхней части изолятора 40. Хотя это недвусмысленно не показано на приведенных чертежах, трассировка межсоединений между электрическими компонентами реализована так, чтобы спирально-намотанный емкостной фильтр 16 в корпусе 37 соединялся последовательно с высоковольтными резисторами 41, которые соединены вместе параллельно для образования токоограничивающего сопротивления 18 цепи, иллюстрируемой на фиг.1. Также показаны диэлектрическое жидкое охлаждающее средство 21 и относительные положения компонентов 39 устройства дросселя/активного сопротивления относительно трансформатора 12 и корпуса 37 спирально-намотанного емкостного фильтра в баке/корпусе 20. Трансформатор 12 также показан как содержащий секцию 42 центрального шихтованного магнитопровода 42 с обмотками сердечника 43.

На фиг.7 приведен разрез бака/корпуса и компонентов, сделанный по линиям В-В, показанным на фиг.5. На этом чертеже иллюстрируются монтажная компоновка и позиционные взаимные связи компонентов в баке/корпусе 20 для корпуса 37 конденсатора вместе с парой изоляторов на верхней части корпуса 37 конденсатора и множеством высоковольтных резисторов 41. Аналогичным образом, на фиг.8 приведен разрез по линиям С-С, показанным на фиг.5. Этот вид предназначен для более ясной иллюстрации относительных позиционных взаимосвязей в баке/корпусе 20 трансформатора 12, компонентов 39 устройства дросселя/реактивного сопротивления и несущего держателя 38 устройства реактивного сопротивления.

На фиг.9 приведен вид сверху корпуса и компоновки внутренних компонентов альтернативного неограничивающего иллюстративного примера для размещения высоковольтных компонентов ловушки с электростатическим осаждением. В этом примере корпус компонентов ловушки с электростатическим осаждением предусмотрен с частью 20 с жидкостным охлаждением, которая содержит трансформатор 12, мостовой выпрямитель 14 и компоненты 39 устройства реактивного сопротивления, и с частью 44 с воздушным охлаждением без жидкости, которая содержит спирально-намотанный емкостной фильтр 37, изолятор 40 и высоковольтные резистивные компоненты 41. Часть 44 с воздушным охлаждением и часть 20 с жидкостным охлаждением совместно используют общую боковую стенку 45, через которую выступает один или более горизонтально установленные высоковольтные изолирующие переходные изоляторы 46. Концевая часть высоковольтного изолирующего переходного изолятора 46 предпочтительно погружена в диэлектрическое жидкое охлаждающее средство 21 и служит в качестве высоковольтного проводящего прохода из части 20 бака с жидкостным охлаждением в часть 44 корпуса с воздушным охлаждением. Часть 44 с воздушным охлаждением предусмотрена с одним или более боковых отверстий 47 для входа или выхода воздушного потока и элементы 48 защиты вентиляции. Другие ссылочные номера, указанные на фиг.9, соответствуют элементам и компонентам идентичных ссылочных номеров, указанных на фиг.2-6, как описано выше.

На фиг.10 приведен разрез, сделанный по линиям D-D, показанным на фиг.9, альтернативного примера бака/корпуса, иллюстрируемого на фиг.9. Этот вид более недвусмысленно иллюстрирует монтажную компоновку и позиционные взаимосвязи компонентов в части 20 бака с жидкостным охлаждением и компонентов в части 44 корпуса с воздушным охлаждением. Например, трансформатор 12, мостовой выпрямитель 14, и компоненты 38 устройства реактивного сопротивления показаны как погруженные в диэлектрическую охлаждающую жидкость 21 в части 20 с жидкостным охлаждением, тогда как корпус 37 спирально-намотанного емкостного фильтра вместе с изолятором 40 на верхней части корпуса 37 конденсаторов и множеством высоковольтных резисторов 41 показаны как размещенные в части 44 с воздушным охлаждением. На фиг.11 аналогичным образом приведен разрез, сделанный по линиям Е-Е, показанным на фиг.9. Этот вид иллюстрирует относительные позиционные взаимосвязи компонентов в части с воздушным охлаждением примера альтернативной конструкции бака/корпуса.

В приведенном описании используются различные примеры для изложения различных реализации настоящего изобретения, включающие в себя его предпочтительные варианты осуществления, а также для предоставления любому специалисту в этой области техники возможности ознакомления с практической работой настоящего изобретения, включая изготовление и использование любых устройств или систем и реализации любых соответствующих способов. Патентуемый объем настоящего изобретения ограничен формулой изобретения и может включать в себя другие примеры, которые очевидны для квалифицированных специалистов в этой области техники. Предполагается, что такие примеры находятся в объеме формулы изобретения, если они имеют структурные элементы, которые не отличаются от литерального языка формулы изобретения, или если они включают в себя эквивалентные структурные элементы с существенными отличиями от литеральных языков формулы изобретения.

Группа изобретений относится к устройствам с электростатическим осаждением, в частности, к размещению компонентов схемотехники кондиционирования и фильтрации напряжения. Устройство включает герметично уплотненную часть бака для высоковольтных компонентов, наполненную жидким охлаждающим средством и содержащую по меньшей мере набор высоковольтных компонентов трансформатора-выпрямителя в жидком охлаждающем средстве, съемную плоскую крышку на верхней стороне, высоковольтный изолирующий проходной изолятор выходного контактного зажима, смонтированный через съемную плоскую крышку, часть бака, имеющую, по меньшей мере одну конструкцию радиатора панельного типа, смонтированную на внешней стенке, отделение с воздушным охлаждением без жидкости для размещения низковольтных компонентов, образованное на внешней стороне части бака с общей боковой стенкой с частью бака. В указанном отделении смонтированы один или более триодных тиристора регулирования входного напряжения постоянного тока и/или изолирующие проходные изоляторы проходов проводов через указанную общую боковую стенку части бака. Достигается компактность и простота монтажа, повышается надежность и безопасность. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство корпуса для компонентов схемотехники регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением, содержащее
поддающуюся герметическому уплотнению часть бака для высоковольтных компонентов, наполненную жидким охлаждающим средством и содержащую, по меньшей мере, набор высоковольтных компонентов трансформатора-выпрямителя в жидком охлаждающем средстве, съемную плоскую крышку на верхней стороне части бака, высоковольтный изолирующий проходной изолятор выходного контактного зажима, смонтированный через съемную плоскую крышку на верхней стороне отделения бака, часть бака, имеющую, по меньшей мере, одну конструкцию радиатора панельного типа, смонтированную на внешней стенке части бака, предназначенную для циркуляции и охлаждения жидкого охлаждающего средства, в которой жидкое охлаждающее средство, содержащееся в части бака, циркулирует через конструкцию радиатора через посредство конвекционных потоков, когда нагревается указанными погруженными компонентами, и
отделение с воздушным охлаждением без жидкости, предназначенное для размещения низковольтных компонентов, образованное на внешней стороне части бака и совместно использующее общую боковую стенку с частью бака, в котором смонтированы один или более триодных тиристора регулирования входного напряжения постоянного тока и/или изолирующие проходные изоляторы проходов проводов через указанную общую боковую стенку части бака.

2. Устройство корпуса по п.1, в котором жидкое охлаждающее средство является изоляционным маслом с высокими диэлектрическими свойствами.

3. Устройство корпуса по п.1, в котором съемная плоская крышка включает в себя съемную панель доступа.

4. Устройство корпуса по п.1, в котором съемная плоская крышка включает в себя защитное предохранительное кольцо, смонтированное на верхней стороне крышки, окружающей изолятор выходного контактного зажима высоковольтного прохода.

5. Устройство корпуса по п.1, дополнительно содержащее прокладку, установленную между съемной плоской крышкой и отделением бака, которая обеспечивает герметическое уплотнение.

6. Устройство корпуса по п.1, дополнительно содержащее дренажную трубку для жидкого охлаждающего средства, смонтированную на стороне отделения бака.

7. Устройство корпуса по п.1, дополнительно содержащее, по меньшей мере, два отдельных радиатора панельного типа, смонтированных на противоположных сторонах отделения бака.

8. Устройство корпуса по п.1, дополнительно содержащее отделение с воздушным отделением без жидкости, предназначенное для размещения высоковольтных компонентов, образованное на внешней части бака и совместно использующее общую боковую стенку с частью бака, и дополнительно содержащее один или более высоковольтных изолирующих проходных изоляторов проходов проводов, смонтированных через общую боковую стенку, совместно используемую с частью бака, в котором отделение с воздушным охлаждением без жидкости, предназначенное для размещения высоковольтных компонентов, устройства корпуса содержит цепь высоковольтного спирально-намотанного емкостного фильтра.

9. Корпус для цепи регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением, содержащий
отделение для высоковольтных компонентов, имеющее отдельное меньшее отделение для низковольтных компонентов, образованное на стороне (боковой поверхности) отделения для высоковольтных компонентов и совместно использующее часть общей стенки с отделением для высоковольтных компонентов, причем отделение для высоковольтных компонентов, по меньшей мере, частично наполнено жидким охлаждающим средством и имеет съемную плоскую крышку на верхней стороне;
набор высоковольтных компонентов трансформатора-выпрямителя и высоковольтную цепь спирально-намотанного емкостного фильтра, включающую в себя один или более последовательно соединенных токоограничивающих резисторов, смонтированных в отделении для высоковольтных компонентов и погруженных в жидкое охлаждающее средство;
пару радиаторов типа многореберных полых панелей, присоединенную на одной или более сторон корпуса, в котором жидкое охлаждающее средство, содержащееся в отделении для высоковольтных компонентов, циркулирует через радиатор через посредство конвекционных потоков, когда нагревается посредством высоковольтных компонентов во время работы;
множество сквозных зажимов, смонтированных в общей стеновой части корпуса во внутренней части отделения для высоковольтных компонентов между отделением для высоковольтных компонентов и отделением для низковольтных компонентов для прохождения, по меньшей мере, переменного тока от компонентов в отделении для низковольтных компонентов к высоковольтному набору трансформатор-выпрямитель в отделении для высоковольтных компонентов; и
высоковольтный сквозной изолятор выходного контактного зажима, смонтированный на верхней части отделения для высоковольтных компонентов корпуса и проходящий в наполненную охлаждающим средством внутреннюю часть для обеспечения высокого напряжения для устройства ловушки с электростатическим осаждением на выходном контактном зажиме вне корпуса.

10. Корпус для цепи регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением по п.9, в котором трансформаторный компонент высоковольтного набора трансформатор-выпрямитель смонтирован в отделении для высоковольтных компонентов на нижней плоской части корпуса.

11. Корпус для цепи регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением по п.10, дополнительно содержащий герметичный корпус конденсатора для вмещения одного или более высоковольтных спирально-намотанных емкостных элементов, причем корпус смонтирован в отделении для высоковольтных компонентов на нижней плоской части корпуса смежно трансформаторному компоненту.

12. Корпус для цепи регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением по п.11, в котором множество высоковольтных компонентов мостового выпрямителя высоковольтного набора трансформатор-выпрямитель смонтировано на вертикально ориентированном теплоотводе, позиционированном между трансформаторным компонентом и герметичным корпусом конденсатора.

13. Корпус для цепи регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением по п.12, в котором вертикально ориентированный теплоотвод подвешен из держателя поперечины, прикрепленного к противоположным внутренним сторонам отделения для высоковольтных компонентов.

14. Корпус для цепи регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением по п.13, в котором один или более высоковольтных изоляторов смонтировано на верхней части герметичного корпуса конденсатора.

15. Корпус для цепи регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением по п.14, в котором один или более резисторов смонтировано на верхней части каждого из высоковольтных изоляторов.

16. Корпус для цепи регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением по п.10, дополнительно содержащий один или более электрических компонентов реактивного сопротивления, смонтированных на держателе несущей поперечины, прикрепленном на противоположных внутренних сторонах отделения для высоковольтных компонентов над частью трансформаторного компонента.

17. Корпус для цепи регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением по п.9, в котором жидкое охлаждающее средство является электрически изолирующим диэлектрическим маслом.

18. Корпус для цепи регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением по п.9, в котором съемная плоская крышка включает в себя съемную панель доступа.

19. Корпус для цепи регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением по п.9, в котором съемная плоская крышка включает в себя предохранительное защитное кольцо, смонтированное на верхней стороне крышки, окружающей высоковольтный сквозной изолятор выходного контактного зажима

20. Корпус для цепи регулирования напряжения ловушки с электростатическим осаждением по п.9, дополнительно содержащий дренажную трубку для охлаждающего средства, смонтированную на стороне отделения для высоковольтных компонентов.

21. Устройство для вмещения схемотехники управления ловушкой с электростатическим осаждением, содержащее
отделение бака для высоковольтных компонентов с жидкостным охлаждением, имеющее отдельное отделение для высоковольтных компонентов с воздушным охлаждением, образованное на внешней части отделения бака с жидкостным охлаждением и совместно использующее общую стеновую часть с отделением с воздушным охлаждением, причем отделение для высоковольтных компонентов отделения бака с жидкостным охлаждением, по меньшей мере, частично наполнено жидким диэлектрическим охлаждающим средством и имеет съемную плоскую крышку на верхней стороне;
многореберный радиатор типа полой панели, присоединенный на одной или обеих сторонах отделения бака с жидкостным охлаждением, в котором жидкое диэлектрическое охлаждающее средство, содержащееся в части отделения бака, циркулирует через радиатор через посредство конвекционных потоков;
высоковольтный проходной изолятор, изолирующий проход провода, смонтированный на верхней части отделения бака с жидкостным охлаждением и проходящий в наполненную охлаждающим средством внутреннюю часть для обеспечения выходного контактного зажима для соединения с устройством ловушки с электростатическим осаждением, вне корпуса; и
один или более проходных изоляторов проходов проводов, смонтированных через общую боковую стенку между отделением бака с жидкостным охлаждением и отделением для высоковольтных компонентов с воздушным охлаждением;
в котором, по меньшей мере, высоковольтный набор компонентов трансформатор-выпрямитель смонтирован в отделении бака для высоковольтных компонентов с жидкостным охлаждением и погружен в жидкое диэлектрическое охлаждающее средство, и в котором цепь высоковольтного спирально-намотанного емкостного фильтра, включающая в себя один или более последовательно соединенных токоограничивающих резисторов, смонтирована в отделении для высоковольтных компонентов с воздушным охлаждением.

22. Устройство корпуса по п.21, дополнительно содержащее меньшее отделение для низковольтных компонентов, образованное на стороне наполненного жидкостью отделения для высоковольтных компонентов и совместно использующее часть общей стенки с наполненным жидкостью отделением для высоковольтных компонентов.

23. Устройство корпуса по п.21, дополнительно содержащее множество проходных изоляторов проходов проводов, смонтированное в общей стеновой части корпуса во внутреннюю часть отделения для низковольтных компонентов между отделением для высоковольтных компонентов и отделением для низковольтных компонентов, для прохождения, по меньшей мере, переменного тока от компонентов в отделении для низковольтных компонентов к высоковольтному набору трансформатор-выпрямитель в отделении для высоковольтных компонентов.

24. Устройство корпуса по п.21, в котором жидкое охлаждающее средство является изоляционным маслом с высокими диэлектрическими свойствами.

25. Устройство корпуса по п.21, в котором съемная плоская крышка включает в себя съемную панель доступа.

26. Устройство корпуса по п.21, в котором съемная плоская крышка включает в себя предохранительное защитное кольцо, смонтированное на верхней стороне крышки, окружающей высоковольтный сквозной изолятор выходного контактного зажима.

27. Устройство корпуса по п.21, дополнительно содержащее прокладку, установленную между съемной плоской крышкой и отделением бака, которая обеспечивает герметическое уплотнение.

28. Устройство корпуса по п.21, дополнительно содержащее дренажную трубку для охлаждающего средства, смонтированную на стороне отделения бака.

29. Устройство корпуса по п.21, дополнительно содержащее, по меньшей мере, два отдельных радиаторов панельного типа, смонтированных на противоположных сторонах отделения бака.