Герметичный токоввод

 

Изобретение относится к электротехнике и касается устройств, передающих электроэнергию в пространство, ограниченное прочноплотной оболочкой. Цель изобретения - повышение надежности при термоциклических нагрузках. Для этого между токопроводящей шпилькой 2 и упором 6 расположена цилиндрическая втулка из диэлектрического материала, например электротехнического фарфора, контактирующая торцами с токопроводящей шпилькой 2 и упором 6 через фторопластовые уплотнительные прокладки 4, 5, заключенные в замкнутом объеме, В радиальном направлении токопроводящая шпилька 2 отделена от корпуса 1 изолирующей фторопластовой втулкой 3, а от упора 6 и нажимного элемента 8 - фторопластовой втулкой 10. Упругий пакет , состоящий из тарельчатых пружин 11 и шайбы 12, сжимается гайкой 13 и отделен от нажимного элемента 8 изолятором 14. 2 з.п; ф-лы, 1 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s Н 01 В 17/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

С)

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4780536/07 (22) 09.01.90 (46) 15.03.92. Бюл. ¹ 10 (71) Институт ядерной энергетики АН БССР (72) B.À,Íèêååíêo и С,П.Субботин (53) 621.315(088.8) (56) KSB Technische Berichte, ФРГ, 1987,¹ 23, с.16, В.М,Будов и др. Конструирование основного оборудования АЭС. М,: Энергоатомиздат, 1985, с,168, Синев Н.M. и др. Бессальниковые водяные насосы, М.: Атомиздат, 1972, с.405.

Там же, с.408. (54) ГЕРМЕТИЧНЫЙ ТОКОВВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и касается устройств, передающих электроэнергию в пространство, ограниченное

„„. Ж „„1 720097 À1 прочноплотной оболочкой. Цель изобретения — повышение надежности при термоциклических нагрузках. Для этого между токопроводящей шпилькой 2 и упором 6 расположена цилиндрическая втулка из диэлектрического материала, например электротехнического фарфора, контактирующая торцами с токопроводящей шпилькой 2 и упором 6 через фторопластовые уплотнительные прокладки 4, 5, заключенные в замкнутом обьеме, B радиальном направлении токопроводящая шпилька 2 отделена от корпуса 1 изолирующей фторопластовой втулкой 3, а от упора 6 и нажимного элемента

8 — фторопластовой втулкой 10. Упругий пакет, состоящий из тарельчатых пружин 11 и шайбы 12, сжимается гайкой 13 и отделен от нажимного элемента 8 изолятором 14, 2 з.п; ф-лы, 1 ил, 1b 1T

Ф

\ Г

1720097

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнениям устройств, подводящих электроэнергию к электропотребителям, находящимся внутри прочноплотных корпусов в среде и под давлением теплоносителя, например к встроенным электродвигателям газодувных машин, обеспечйвающих циркуляцию газообразного теплоносителя в технологических контурах, Известен гермоввод центробежного насоса погружного типа на давление 320 бар и подводимое напряжение 10 кВ.

Недостатком данного устройства является наличие длинной тонкостенной втулки сложной конфигурации из диэлектрика, что увеличивает габариты устройства. Кроме того, пять областей контакта с прокладками значительно усложняет технологию изготовления указанной втулки.

Известен гермоввод, в котором токопроводящий стержень соединен с керамическим изолятором герметичной пайкой.

Недостатком этого гермоввода является необходимость применения специальных материалов и технологии.

Известен также герметичный электроввод, недостаток которого обусловлен герметизацией фторопластовой втулки сложной геометической формы, находящейся в незамкнутом объеме, что со времени приводит к перераспределению напряжений (релаксации) в зоне уплотнительных поверхностей при термоциклических нагрузках и влечет за собой снижение герметичности узла.

Общим недостатком всех указанных устройств является низкая ремонтопригодность, так как выход из строя одной из деталей уплотнения приводит к необходимости замены всего узла.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство гермоввода электронасоса реакторной установки ледокола "Ленин", Однако известное устройство характеризуется наличием керамической втулки сложной формы. Контактирование медных уплотнителыных прокладок с упомянутой втулкой по поверхности, значительно меньшей, чем весь торец втулки, приводит к росту концентраторов напряжений и возможности появления сколов в зоне контакта.

Кроме того, герметизация медными прокладками, открытыми по цилиндрическим поверхностям, требует уточненного расчета и тарировки усилия в зоне контакта, так как появление недопустимых пластических деформаций в прокладке приводит к разгерметизации.

55 химической активностью.

Размещение фторопластовых уплотнительных прокладок в замкнутом кольцевом объеме, одной из поверхностей которого является торец цилиндрической втулки из диэлектрического материала, исключает

Цель изобретения — повышение надежности работы токоввода при термоциклических нагрузках путем выравнивания градиентов напряжений в деталях герметизатора.

Поставленная цель достигается тем, что в герметичном токовводе, содержащем токопроводящую шпильку и нажимной элемент, установленные в сквозном отверстии корпуса, изолятор, расположенный между гайкой и нажимным элементом, и две фторопластовые втулки, концевой участок одной из которых охватывает концевой участок другой, заполняющие зазор между токопроводящей шпилькой и корпусом, в указанном зазоре между токопроводящей шпилькой и нажимным фланцем расположена цилиндрическая втулка из диэлектрического материала, один торец которой через уплотнительные элементы взаимодействует с упором, поджатым к корпусу нажимным элементом, а другой торец — со шпилькой.

Кроме того уплотнительная втулка выполнена из электротехнического фарфора. а уплотнительные прокладки — из фторопласта, B предлагаемом герметичном токовводе от усилия, возникающего в радиальном направлении под воздействием давления уплотняемой среды с наружной стороны цилиндрической втулки из диэлектрического материала,и от усилия со стороны уплотнительных прокладок на эту втулку, возникающего в осевом направлении, в цил и ндрической втул ке из диэлектрического материала действуют только напряжения сжатия, что уменьшает вероятность сколов и разрушения этой втулки в случае применения хрупких материалов, например электротехнического фарфора. Строгая цилиндрическая форма втулки исключает появление конструктивных концентраторов напряжений и выравнивает градиенты напряжений по сечению данной втулки, что увеличивает ее надежность при цилиндрических нагрузках, а также позволяет обрабатывать уплотнительные поверхности с требуемой чистотой на универсальном оборудовании с последующей притиркой плоских поверхностей, Использование в качестве материала уплотнительных прокладок фторопласта позволяет применять предлагаемое устройство для уплотнения сред с повышенной

1720097 разгерметизацию соединения за счет вытекания фторопласта при изменениях температуры и давления, причем любая другая форма контакта уплотнительных прокладок и втулки приведет к неблагоприятному перераспределению напряжений в этой втулке и снижает надежность как самой цилиндрической втулки из диэлектрического материала, так и соединения в целом.

Выполнение цилиндрической втулки из электротехнического фарфора упрощает технологию изготовления, так как возможно изготовление заготовок из мягкого полуфабриката с последующим обжигом при минимальных припусках на чистовую обработку.

На чертеже приведено предлагаемое устройство, общий вид.

В отверстии прочноплотного корпуса 1 расположена токопроводящая шпилька 2, отделенная от корпуса изолирующей фторопластовой втулкой 3, одновременно перекрывающей зазор между шпилькой 2 и нажимным элементом 8 и охватывающей концевой участок втулки 10. В токопроводящей шпильке 2 имеется кольцевой прямоугольный паз, в котором размещена фторопластовая уплотнительная прокладка

4. С торцами указанной прокладки 4 и аналогичной прокладки 5, установленной в кольцевом прямоугольном пазу упора 6, контактирует торцами цилиндрическая втулка 7 из электротехнического фарфора, Цилиндрические поверхности втулки 7 сопрягаются с цилиндрическими поверхностями канавок токопроводящей шпильки 2 и упора 6 по посадке Н9/е9. Упор 6 поджимается к корпусу 1 нажимным элементом 8 в виде резьбовой втулки через фторопластовую прокладку 9.

Токопроводящая шпилька 2 в радиальном направлении отделена от упора 6 и нажимного элемента 8 фторопластовой втулкой 10, которая перекрывает зазор и одновременно охватывается концевым участком втулки 3, Упругий пакет, состоящий из двух тарельчатых пружин 11 и шайбы 12, поджимается гайкой 13 к нажимному элементу 8 через изолятор 14. Между гайками

13 и 15 установлен клеммный наконечник 16 подводящего кабеля 17. Токопроводящая шпилька 2 соединена с потребителем электроэнергии кабелем 18, конец которого припаян к этой шпильке.

Токоввод работает следующим образом.

Герметизация по наружной поверхности отверстия корпуса 1 обеспечивается фторопластовой прокладкой 9. Усилие уплотнения прокладки обеспечивает

55 резьбовая втулка 8 через упор 6 при первоначальной затяжке указанной резьбовой втулки. Герметизацию по поверхности токопроводящей шпильки 2 обеспечивают фторопластовые уплотнительные прокладки 4 и

5 при взаимодействии торцовых поверхностей кольцевых прямоугольных пазов токопроводящей шпильки 2 и упора 6 и втулки 7.

Первоначальное усилие затяжки соединения создают посредством гайки 13 при поджатии токопроводящей шпильки 2 к упору 6 через фторопластовые уплотнительные прокладки 4 и 5 и втулку 7. Тарировку первоначального усилия затяжки определяют по деформации тарельчатых пружин 11, Соединительный кабель 18 не препятствует перемещению токопроводящей шпильки 2 вдоль оси герметизатора, так как усилие деформации кабеля пренебрежимо мало по сравнению с усилием затяжки при относительно малых перемещениях токопроводящей шпильки 2 вдоль оси. Исходя из этого при появлении избыточного давления Pg3 внутри корпуса происходит дополнительное самоуплотнение соединения по уплотнительным прокладкам 4 и 5, так как возникает неуравновешенное усилие, пропорциональное этому давлению, вследствие разности площадей торцов токопроводящей шпильки 2, на которые воздействует давление, т.е. эта шпилька работает аналогично поршню.

При работе во втулке 7 возникают только напряжения сжатия как в радиальном, так и в осевом направлениях, так как рабочее давление воздействует на наружную ци"линдрическую поверхность указанной втулки и сжимает ее, а сжатие вдоль оси обеспечивается конструктивно. Отсутствие растягивающих напряжений значительно снижает возможность сколов и разрушения втулки 7, что по сравнению с известным токовводом позволяет повысить надежность работы гермоввода при термоциклических нагрузках.

Для исследования предлагаемой конструкции был изготовлен испытательный участок 831Э.039.000, полностью соответствующий конструкции. Размеры втулки 7 в участке Ф26хф20х16. Испытания проводили в два этапа. На первом этапе внутреннюю полость корпуса 10 раз нагружали давлением 25 Mila с выдержкой после каждого нагружения в течение 10 мин. Последующий контроль гелиевым течеискателем подтвердил соответствие II классу герметичности по ОСТ 5,0170-81. На втором этапе провели десятикратное нагружение до

25 МПа с выдержкой 20 мин при Т=100 С, После указанного цикла герметичность гер1720097

30

40

Составитель В.Никеенко

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор А.Огар

Заказ 774 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 моввода соответствовала II классу по ОСТ

5.0170-81. Электроизоляция токопроводящей шпильки относительно корпуса составила 1000 МОм при напряжении 2,5 кВ, что соответствует нормам для электропотребителей от источника напряжения 380 В.

Изобретение позволяет повысить надежность предлагаемого герметичного токоввода при циклических изменениях температуры и .давления по сравнению с известными устройствами.

Формула изобретения

1. Герметичный токоввод, содержащий корпус, в сквозном отверстии которого расположен нажимной элемент, установленную в нем посредством крепежных элементов токопроводящую шпильку, изолятор, расположенный между крепежными и фиксирующим элементами, уплотнительные элементы и две диэлектрические втулки, концевой участок одной из которых охватывает концевой участок другой с зазором, отличающийся тем, что, с

5 целью повышения надежности в работе токоввода при термоциклических нагрузках, он снабжен установленным в корпусе и взаимодействующим с нажимным элементом упором и расположенной в упомянутом за10 зоре дополнительной диэлектрической втулкой, один торец которой через уплотнительные элементы взаимодействуют с упором, другой торец — со шпилькой.

2. Токоввод по п.1, о т л и ч а ю щ и й15 с я тем, что дополнительная втулка выполнена из электротехнического фарфора.

3. Токоввод по пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что уплотнительные элементы выполнены из фторопласта.