КОМПЕНСАТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК H01F27/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к трансформаторам для использования в подводных условиях, а конкретнее - к компенсатору давления баллонного типа, используемому в подводной электрической установке.

Уровень техники

Подводные электрические установки, такие как трансформаторы или преобразователи частоты, представляют собой агрегаты, используемые под водой. Обычно такие установки заполняются изоляционной жидкостью. Во время работы такой установки температура изоляционной жидкости меняется, при этом необходима компенсация давления среды. Для этого используют компенсатор давления, который находится в жидкостной связи с внутренней полостью установки. Такой компенсатор давления предусмотрен для отвода избыточной жидкости, когда ее температура и объем возрастают, и возврата этой жидкости назад в установку, когда температура понижается.

Одним из типов компенсаторов давления является компенсатор баллонного типа. Такой компенсатор баллонного типа имеет жесткий баллон и эластичный мешок, размещенный внутри этого жесткого баллона. Такой эластичный мешок может быть связан с морской водой снаружи кожуха. Промежуточное пространство между эластичным мешком и жестким баллоном может действовать как резервуар для приема избыточной жидкости, такой как масло, из установки.

Известные конструкции баллонных компенсаторов имеют серьезные недостатки, из-за чего они плохо подходят для арктических условий, в которых температура опускается ниже нуля. В таких условиях, если установка нуждается в подъеме на поверхность воды для обслуживания, существующие баллонные компенсаторы имеют тенденцию к повреждению от замерзания.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является создание компенсатора давления, в котором устранены упомянутые выше недостатки. Указанная цель достигается с помощью изобретения, представленного независимым пунктом формулы изобретения. Некоторые представленные варианты раскрываются в зависимых пунктах патентной формулы.

Данное изобретение дает важное преимущество, благодаря которому замерзания можно избежать или как минимум устранить.

Краткое описание чертежей

Ниже следует подробное описание изобретения на примерах его осуществления, проиллюстрированных прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг. 1 - один вариант баллонного компенсатора в одном возможном положении установки;

фиг. 2 - более детальное представление участка, выделенного на фиг. 1.

Осуществление изобретения

Фиг. 1 показывает вертикальное сечение одного варианта компенсатора давления баллонного типа 100. Такой компенсатор может представлять собой продолговатую конструкцию баллонного типа, которая может иметь круглое или практически круглое сечение в горизонтальной плоскости.

Компенсатор 100 может иметь жесткую внешнюю оболочку 102, которая может быть выполнена, например, из металла. Внутри этой жесткой внешней оболочки размещена эластичная камера или эластичный мешок 104. Этот эластичный мешок может быть сделан из эластичного материала, такого как резина.

Такой компенсатор имеет два отверстия 108, 110, по одному на каждом конце указанного жесткого баллона 102. Первое отверстие 108 предназначено для формирования жидкостной связи компенсатора давления 100 с подводной установкой, такой как трансформатор или частотный преобразователь. Подводная установка может содержать жесткий трубопровод, к которому подсоединяется этот компенсатор давления 100. Для соединения и прикрепления указанного компенсатора к этой установке может быть использовано крепежное и герметизирующее оборудование.

Второе отверстие 110 предназначено для связи с морской водой. Сквозь это второе отверстие морская вода может поступать в эластичный мешок 104 и выходить из него. Соединение указанного мешка с жестким баллоном в области второго отверстия выполнено водонепроницаемым. Таким образом, вода может поступать только внутрь мешка 104, а не в промежуточное пространство 116 между мешком 104 и баллоном 106. В одном варианте этот мешок может содержать выступающий выпускной штуцер, размеры которого немного меньше размеров второго отверстия 110. К выпускному участку мешка 104 может быть прикреплена втулка, которая может слегка выступать из отверстия 110 указанного баллона. Эта втулка может иметь резьбу, которая совместима с резьбой крепежного элемента, который фиксирует выпускной штуцер мешка 104 во втором отверстии баллона.

Фиг. 1 показывает баллонный компенсатор в основном монтажном положении, а именно в вертикальном положении, в котором штуцерный соединитель 110 с морской водой направлен вниз. Несмотря на то что указанный баллон показан в вертикальном положении, возможны и другие монтажные положения. Однако данные варианты относятся к монтажным положениям, в которых соединитель с водой 110 находится на том же уровне или ниже, чем соединитель с изоляционной средой 108. Таким образом, монтажное положение может варьироваться между отображенным на фиг. 1 вертикальным положением и горизонтальным положением компенсатора.

Между эластичным мешком 104 и жестким баллоном 106 имеется промежуточное пространство 116. В процессе использования промежуточное пространство 106 содержит изоляционную жидкость, такую как трансформаторное масло, которая поступает в указанное пространство 116 через первое отверстие 108. Сначала, до погружения установки в воду, компенсатор может быть организован таким образом, чтобы половина общего объема была заполнена маслом, а половина внутреннего объема мешка 104 - воздухом. При погружении трансформатора в воду морская вода хотя бы частично замещает воздух.

Кроме того, баллонный компенсатор содержит обводной канал, который облегчает жидкостную связь между двумя точками в промежуточном пространстве 116. В одном варианте эти две точки находятся почти на концах указанного баллона. Пример такого типа отображен на фиг. 1, который показывает обводную трубу 106, соединяющую концы этого баллона через два обводных отверстия. Рядом с этими обводными отверстиями обводная труба имеет изогнутые участки 106А, 106В, проходя при этом вдоль баллона практически перпендикулярно, чтобы облегчить протекание жидкости внутри.

Как показано на фиг. 1, такой обводной канал может представлять собой обводную трубу 106, размещенную снаружи баллона.

В другом варианте обводной канал может представлять собой трубу, размещенную внутри жесткого баллона 102 в промежуточном пространстве 116.

В следующем варианте канал представляет собой одну или более канавок во внутренней стенке баллона, что позволяет жидкости, такой как трансформаторное масло, течь в промежуточном пространстве.

В последующем варианте обводной канал сформирован посредством разделительного элемента, который отделяет внутреннее пространство баллона от эластичного мешка, так что обводной канал формируется внутри баллона. В одном варианте разделительный элемент представляет собой один или более выступов (полос), размещенных либо на мешке, либо на баллоне. Такой выступ может быть продольным. В другом варианте разделительный элемент содержит набор выступов, которые совместно формируют канал для промежуточной жидкости. Эти выступы могут иметь разную форму, например в виде точек.

В упомянутых выше и последующих вариантах предусмотрен обводной канал, позволяющий изоляционной среде протекать между двумя точками в промежуточном пространстве. В некоторых вариантах этот канал выполнен в виде трубы. В других вариантах канал формируется посредством отделения, хотя бы частичного, баллона от мешка с помощью выступа и/или канавки в одном или в каждом из них.

Хотя выше были приведены примеры только одного обводного канала, данный компенсатор давления может иметь многочисленные обводные каналы. И хотя примеры были приведены в основном тех случаев, когда обводной канал соединяет два конца компенсатора давления, указанный обводной канал альтернативно или дополнительно может соединять две точки, которые распложены ближе одна к другой, чем концы баллона. В этом случае обводной канал также облегчает жидкостную связь между двумя точками, которые отнесены одна от другой в продольном направлении баллона.

В одном варианте такой обводной канал практически параллелен продольному направлению баллона. В соответствии с фиг. 1, даже если небольшие секции канала 106А, 106В непараллельны продольному направлению баллона, основное направление указанного канала параллельно. В другом варианте обводной канал (обводные каналы) может проходить под наклоном к продольному направлению баллона.

Фиг. 2 показывает более подробный вид первого конца 108 компенсатора давления 100. Здесь представлен обводной канал в виде трубы 106В, выполненной снаружи баллона, в промежуточное пространство которого эта труба входит практически перпендикулярно.

Если обводной канал представляет собой трубу или канавку в жестком баллоне, этот канал может подходить ближе к указанному концу баллона, чем к концу эластичного мешка. Таким образом, гарантируется, что указанный мешок ни при каких обстоятельствах не заблокирует жидкостную связь в этом канале. Это применимо к одному или обоим концам баллона.

Возможно использование разделительного элемента 112, который отделяет указанный мешок от первого отверстия 108. Этот разделительный элемент в то же время не дает указанному мешку заблокировать поток жидкости или проникнуть в отверстие 108.

Такой разделительный элемент может содержать плоскую поверхность, размещенную на расстоянии от отверстия 110, так чтобы изоляционная среда могла протекать между этой поверхностью и внутренней стенкой баллона.

Может быть предусмотрен опорный компонент 114 для поддержки указанного мешка в баллоне. В одном варианте такой опорный компонент содержит крепежный элемент, который фиксирует или закрепляет один участок этого мешка относительно баллона. В одном варианте этот крепежный элемент прикрепляет мешок к баллону. В другом варианте, показанном на фиг. 2, этот крепежный элемент прикрепляет мешок к разделительному элементу 112.

В одном варианте крепежный элемент содержит ленту, которая присоединена к этому мешку и к баллону или к разделительному элементу. Лента может быть эластичной.

В другом варианте опорный компонент может содержать один или более стержней, которые предназначены для фиксации длины мешка. В одном варианте такой стержень расположен внутри мешка. В другом варианте стержень размещен в гнезде, предусмотренном на внешней поверхности мешка. Предпочтительно, чтобы этот стержень был упругим, а его длина составляла бы как минимум половину длины мешка. Он может быть сделан, например, из металла или пластика. Такой стержень не имеет острых участков, что защищает мешок от проколов.

Данный компенсатор давления в соответствии с предыдущими вариантами пригоден для использования в положении, в котором соединитель с водой 110 находится на том же уровне или ниже, чем соединитель 108 для изоляционной среды.

Специалистам ясно, что в качестве перспективной технологии данная идея изобретения может быть реализована разными способами. Это изобретение и его варианты не ограничиваются примерами, упомянутыми выше, но могут меняться в рамках формулы изобретения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в подводных электрических установках. Технический результат состоит в исключении повреждений при замерзании. Компенсатор давления для подводной электрической установки содержит жесткий баллон (102) и эластичный мешок (104), размещенный в жестком баллоне (102). В компенсаторе давления выполнено первое (108) отверстие на первом его конце, обеспечивающее жидкостную связь изоляционной жидкости с промежуточным пространством (116), сформированным между жестким баллоном (102) и эластичным мешком (104). Второе отверстие (110) обеспечивает жидкостную связь морской воды с внутренним пространством эластичного мешка (104). Обводной канал (106) обеспечивает жидкостную связь между двумя точками промежуточного пространства (116) компенсатора давления (100). 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Компенсатор давления для подводной электрической установки, содержащий жесткий баллон (102) и эластичный мешок (104), размещенный в жестком баллоне (102); компенсатор давления, содержащий первое отверстие (108) на первом конце компенсатора давления (100), обеспечивающее жидкостную связь изоляционной жидкости с промежуточным пространством (116), сформированным между жестким баллоном (102) и эластичным мешком (104); компенсатор давления, содержащий также второе отверстие (110), обеспечивающее жидкостную связь морской воды с внутренним пространством эластичного мешка (104), который характеризуется тем, что у него имеется обводной канал (106), обеспечивающий жидкостную связь между двумя точками промежуточного пространства (116) этого компенсатора давления.

2. Компенсатор давления по п. 1, отличающийся тем, что жесткий баллон (102) имеет продолговатую форму, а обводной канал (106) размещен практически параллельно продольному направлению жесткого баллона (102).

3. Компенсатор давления по п. 1, отличающийся тем, что обводной канал (106) практически соединяет первый и второй концы этого компенсатора давления (100).

4. Компенсатор давления по п. 1, отличающийся тем, что имеет разделительный элемент для удержания эластичного мешка (104) и жесткого баллона (102) как минимум частично на расстоянии один от другого, так чтобы в промежуточном пространстве (116) формировался обводной канал (106).

5. Компенсатор давления по п. 4, отличающийся тем, что разделительный элемент имеет канавку или выступ на внутренней поверхности жесткого баллона (102) и(или) канавку или выступ на внешней поверхности эластичного мешка (104), так чтобы при разделении эластичного мешка (104) и жесткого баллона (102) как минимум частично между внутренней поверхностью жесткого баллона (102) и внешней поверхностью эластичного мешка (104) формировался обводной канал (106).

6. Компенсатор давления по п. 1, отличающийся тем, что обводной канал содержит обводную трубу (106).

7. Компенсатор давления по п. 6, отличающийся тем, что обводная труба (106) расположена снаружи жесткого баллона (102).

8. Компенсатор давления (100) по п. 1, отличающийся тем, что предназначен для монтажа практически в вертикальном положении, в котором указанное первое отверстие располагается выше второго отверстия.

9. Компенсатор давления (100) по п. 1, отличающийся тем, что содержит опорный компонент для того, чтобы он поддерживал длину эластичного мешка (104) практически во всех ситуациях его использования.

10. Компенсатор давления (100) по п. 9, отличающийся тем, что указанный опорный компонент содержит крепежный элемент (114) для закрепления конца эластичного мешка (104) на первом конце компенсатора давления (100).

11. Компенсатор давления (100) по п. 10, отличающийся тем, что содержит разделительный элемент (112) для отделения эластичного мешка (104) от первого отверстия (108), так чтобы гарантировать жидкостную связь в первом отверстии (108).

12. Компенсатор давления (100) по п. 11, отличающийся тем, что крепежный элемент (114) прикреплен к разделительному элементу (112).

13. Компенсатор давления (100) по п. 9, отличающийся тем, что опорный компонент содержит упругий стержень, размещенный в контакте с эластичным мешком (104), так чтобы поддерживать его длину.

14. Подводная электрическая установка, содержащая компенсатор давления по любому из пп. 1-13, отличающаяся тем, что этот компенсатор давления смонтирован на указанной установке так, чтобы первое отверстие (108) было ориентировано вертикально на том же уровне или выше, чем второе отверстие (110).

15. Подводная электрическая установка по п. 14, которая является трансформатором.