Индукционный аппарат с направленной циркуляцией охлаждающей среды

 

1« ИНДУКЦИОННЫЙ АППАРАТ С НАПРАВЛЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СРЕДЫ , например трансформатор, со- , держащий бак со стенками, заполненный жидкой охлаждающей диэлектрической средой и снабженный отверстием в стенке, активную часть с бхлаждающй-. ми каналами, установленную в баке, напорную, камеру внутри бака, сйединенную с одной стороны с отверстием в стенке бака, а с другой стороны с охлаждающимиканалами активной части , преимущественно с каналами обмОток и магнитопровода, радиатор с Верхним присоединенным к баку и нижним коллекторами, приводной насос с заг борным и нагнетательным патрубками,/ струйный насос с-напорным патрубком сопла, присоединенным к нагнетательному патрубку приводного насоса, с выходным патрубком, присоединенным к отверстию в стенке бака, и о всасывающим -патрубком, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения мощности и нагрузочной способности путем повышения эффективности охлаждения, аппарат снабжен маслоочистительным фильтром и дополнительным сборным коллектором , расположенным вне радиатора и выполненным в виде замкнутого короба , снабженного гидравлическим присоединением к баку и отверстиями, к которым присоединены нижний коллектор радиатора, заборный патрубок приводного насоса и всасывающий патi рубок струйного насоса, а маслоочиссл тительный фильтр установлен в контуре циркуляции масла между нижним коллектором радиатора и ;напорным патрубком струйного насоса. 2.Аппарат по По 1, о. т л и ч а ющ и и с я тем,, что дополнительный сборный коллектор установлен на стен-, ке бака. 3.Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что дополниел тельный сборный ко.ллектор размещен оо внутри бака. 4.Аппарат по пПо 1-3, о т л ичающийся тем, что маслоочистительный фильтр установлен между нагнетательным патрубком приводного насоса и напорным патрубком струйного насоса.

„„SU„„1040534 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Н 01 F 17/10

1 t

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н АвтОРснОму свидетельс1 Ву (21) 3352360/24-07 (22) 04.11.81 (46) 07.09.83. Бюл. М 33 (72) Ю.И. Борю, A.È. Колединов, И.Н. Люблин, Г.Е. Тарле и Г.Б. Ходос (71) Центральное конструкторское бюро

Главэнергоремонта и Специальное кон" структорское бюро Средневолжского производственного объединения "Трансформатор" (53) 621.314.212(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР, N 794677, кл. H 01 J.27/10, 1979.

2. Патент СЫА У 3602850, кл. 336-57, 1971. (54)(57) 1 ° ИНДУКЦИОННЫЙ АППАРАТ С НА"

ПРАВЛЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ

СРЕДЫ, например трансформатор, содержащий бак со стенками, заполненный жидкой охлаждающей диэлектрической средой и снабженный отверстием в стенке, активную часть с охлаждающи-. ми каналами, установленную в баке, напорную. камеру внутри бака, соеди." ненную с одной стороны с отверстием в стенке бака, а с другой стороныс охлаждающими каналами активной час" ти, преимущественно с каналами обмоток и магнитопровода, радиатор с верхним присоединенным к баку и нижним коллекторами, приводной насос с за". борным и нагнетательным патрубками,, струйный насос с,напорным патрубком сопла, присоединенным к нагнетательному патрубку приводного насоса, с выходным патрубком, присоединенным к отверстию в стенке бака, и в всасывающим патрубком, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения мощности и нагрузочной способности путем повышения эффективности охлаждения, аппарат снабжен маслоочистительным фильтром и дополнительным сборным коллектором, расположенным вне радиатора и выполненным в виде замкнутого коро" ба, снабженного гидравлическим присоединением к баку и отверстиями, к которым присоединены нижний коллектор радиатора, заборный патрубок приводного насоса и всасывающий пат- I рубок струйного насоса, а маслоочистительный фильтр установлен в контуре циркуляции масла между нижним коллектором радиатора и;напорным патруЬком струйного насоса.

2. Аппарат по и. 1, о. т л и ч а юшийся тем,. что дополнительный ) 4 сборный коллектор установлен на ствн-, ке Ьака. 4ь

3. Аппарат по пп. 1 и 2, о т л и" ч а ю шийся тем, что дополнительный сборный коллектор размещен © внутри Ьака.

4. Аппарат по пп. 1-3, о т л ич а lo c R тем, что маслоочистительный фильтр установлен между нагнетательным яатрубком приводного насоса и напорным патруЬком струйного насоса.

1 10

Изобретение относится к электро- технике и энергетике, в частности к индукционным аппаратам, содержащим охлаждающую систему с радиаторами °

Известна конструкция индукционного аппарата с направленной циркуляцией охлаждающей среды, содержащая бак с жидкой охлаждающей диэлектрической средой, активную часть с охлаждающими каналами, установленную в баке, перегородку, внутри. Ьака, разделяющую его на верхнюю и напорную нижнюю камеры и имеющую в зоне активной части отверстия, совпадающие с охлаждающими каналами активной части, радиатор с верхним, присоединенным к верхней камере бака, и нижним коллекторами, приводной насос с заборным, присоединенным к нижнему коллектору радиатора, и нагнетательному патрубками сопло с напорным патрубком, присоединенным к нагнетательному патрубку приводного насоса, кожух, окружающий сопло, с всасывающим, присоединенным к нижнему коллектору радиатора, и выходным, присоединенным к напорной нижней. камере бака, патрубками, причем аппарат снабжен трубопроводом, соединенным с нижним коллектором радиатора и верхней камерой . бака (11.

Однако такая конструкция не позволяет установить известным способом защиту от попадания в обмотки возможных загрязнений из радиаторов, поскольку загрязнения из них могут засасываться вместе с маслом в напорную нижнюю камеру бака и далее попадать в оЬмотки, снижая электрическую прочность аппарата. Установка маслоочистительного фильтра между нагнетательным патрубком приводного насоса и напорным патрубком сопла не устраняет этот недостаток, так как значительная часть потока масла из радиатора поступает в напорную нижнюю камеру бака через всасывающий патрубок кожуха, окружающего сопло.Кроме того, конструкция не оЬеспечивает достижения максимальной эффективности охлаждения как из-за того, что значительная часть потока масла, циркулирующего в наружной системе охлаждения не проходит через охлаждающие трубы, радиатора,так и из-за наличия большого числа переходных гидравлических элементов с относительно большим гидравлическим сопротивлением., снижающим ко зффициент инжекции соплового устрой40534 3 ства. Увеличение. расхода масла через радиатор может достигаться уменьшением проходного сечения трубопровода, соединенного с нижним коллектором ра" диатора и верхней камерой бака, однако. это приводит к дальнейшему снижению коэффициента инжекции соплового устройства и эффективности внутреннего охлаждения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является также индукционный аппарат, содержащий бак с жидкой охлаждающей средой, активную часть. с охлаждающими каналами, установленную в баке, перегородку внутри бака, разделяющую его на верхнюю и напорную нижнюю камерц и имеющую в зоне активной части отверстия, совпадающие с охлаждающими каналами

20 активной части, радиатор с верхним, присоединенным к верхней камере бака, и нижним коллекторами, приводной насос с заборным и нагнетательным патрубками, сопло с напорным патрубком, 25 присоединенным к нагнетательному патрубку приводного насоса, кожух, окружающий сопло, с всасывающим и выходным присоединенным к напорной нижней камере бака, патрубками Г2 .

gp Известная конструкция аппарата характеризуется тем, что не позволяет установить известным способом защиту от попадания в обмотки возможных загрязнений из радиаторов, поскольку загрязнения из радиаторов могут засасываться вместе с маслом в напорную нижнюю камеру бака и далее попадать в обмотки, снижая электрическую прочность аппарата. Установка маслоочистительного фильтра между нагнетатель" ным патрубком приводного насоса и напорным патрубком сопла не устраняет этот недостаток, так как значительная часть потока масла из радиатора поступает в напорную нижнюю камеру бака через всасывающий патрубок кожуха, окружающего сопло. Установка фильтра после выходного патрубка или перед всасывающим патрубком кожуха недопустима, так как при этом сопловое устройство не выполняет свои две основные функции: увеличивать расход масла в системе охлаждения при принудительной циркуляции масла и пропускать через себя масло при отключении приводного насоса в режиме естественной циркуляции масла. Недостаток этой конструкции состоит также в том, что: из-за одноконтурной схемы циркуляf

3 10405 ции масла в наружной системе охлажде ния суммарный расход масла через ра": диаторы равен суммарному расходу масла через активную часть, что противоречит требованиям, определяемым термогидравлическими характеристиками активной части и радиаторов. Кроме того, одноконтурная схема циркуляции масла в наружной системе охлаждения не позволяет получить оптимальные 10 конструкцию и характеристики струйно" го насоса и.максимальную эффективность охлаждения.

Цель изобретения - повышение на. дежности аппарата и. увеличение его . мощности и нагрузочной способности путем повышения эффективности охлаж" дения.

Для достижения поставленной цели-. индукционный аппарат, содержащий Ьак, со стенками, заполненный жидкой охлаждающей диэлектрической средой. и снабженный отверстием в стенке, ак": тивную часть с охлаждающими канала-. ми, установленную в баке, напорную камеру внутри бака, соединенную с од" ной стороны с отверстием в стенке бака, а с другой стороны - с охлаждающими каналами активной части, преимущественно с каналами обмоток и маг.нитопровода, радиатор с верхним при" соединенным к Ьаку и нижним коллекторами, приводной насос с заборным и нагнетательным патрубками, струйный насос с напорным патрубком соп-: ла, присоединенным к нагнетательному патрубку приводного насоса, с вы" ходным патрубком, присоединенным к отверстию в стенке бака, и с всасывающим патрубком, снабжен маслоочис" тительным Фильтром и дополнительным 4О сборным коллектором, расположенным вне радиатора и выполненным в. виде замкнутого короба, снабженного гидрав" лическим присоединением к баку и от" верстиями, к которым присоединены . 45 нижнии коллектор радиатора, заборный патруЬок приводного насоса и вса" сывающий патрубок струйного насоса, а маслоочистительный фильтр установлен в контуре циркуляции масла между SO нижним коллектором радиатора и наn0pHbIH патрубком струйного насоса.

Причем одна из стенок дополнительного сборного коллектора может Ьыть. совмещена со стенкой бака.

Сборный коллектор размещен внутри ,,бака.

34 4

Маслоочистительный Фильтр установлен между нагнетательным патрубком приводного насоса и напорным патрубком струйного насоса.

Кроме того, маслоочистительный фильтр может быть установлен внутри дополнительного сборного коллектора на участке между отверстиями, к которым присоединены нижний коллектор радиатора и заборный патрубок приводного насоса.

На Фиг. 1 изображено внутреннее устройство предлагаемого индукционного аппарата; на Фиг. 2 - наружное устройство индукционного аппарата с маслоочистительным Фильтром, установленным между нагнетательным патрубком приводного насоса и напорным патрубком струйного насоса; на фиг,3, сечение Я-Я на Фиг. 2; на фиг. 4 " сечение Б-Б на Фиг. 2; на Фиг. 5сечение В-В по Фиг. 2; на фиг. 6вариант исполнения аппарата, по фиг. 1-5; на фиг. 7 " вариант испол,нения аппарата по фиг. 1-6.

Индукционный аппарат с направленной циркуляцией охлаждающей среды, например трансформатор (фиг. 1-5 ) со" держит бак 1 со стенками, заполненный жидкой охлаждающей диэлектрической средой 2 и снабженный отверстием 3 в стенке, активную часть 4 с охлаждающими каналами 5, установленную в баке 1, напорную камеру 6 внутри бака 1, соединенную с одной стороны с отверстием 3 a стенке бака 1, а с другой стороны - с охлаждающими каналами 5 активной части 4, радиатор 7 с верхним 8, присоединенным к баку 1, и нижним 9 коллекторами, приводной насос 10 с заборным 1\ и нагнетатель" ным 12 патрубками, струйный насос 13 с напорным патрубком 14,сопла, присоединенным к нагнетательному патруб" ку 12 приводного насоса 10, с выходным патруЬком 15, присоединенным,к отверстию 3 в стенке бака 1, и с вса" сывающим патрубком 16, причем аппарат снабжен маслоочистительным фильтром 17 и дополнительным сборным коллектором 18, расположенным вне радиатора 7 и выполненным s виде замкнутого короЬа, снаЬженного гидравлическим присоединением 19 к баку и отверстиями 20, к которым присоединены нижний коллектор 9 радиатора 7, заборный патрубок 11 приводного насоса 10, и всасывающий патруЬок 16 струйного насоса 13. Маслоочистительный фильтр

1040534

10 установлен в контуре циркуляции масла между нижним коллектором 9 радиатора 7 и напорным патрубком 14 сопла струйного насоса 13. Для уменьшения габаритов аппарата и трудоемкости из- 5 готовления одна стенка дополнительного сборного коллектора 18 может быть совмещена со стенкой Ьака 1 (фиг.6 ), причем дополнительный сборный коллектор 18 может быть размещен внутри бака 1 (фиг. /1.

Иаслоочистительный фильтр 17 может быть установлен также между нагнетательным патруЬком 12 приводного насоса 10 и напорным патрубком 14 сопла струйного насоса 13 (фиг. 2 ). При применении маслоочистительного фильтра 17 с небольшим гидравлическим сопротивлением, не1 препятствующим естествен" ной циркуляции масла, он может быть 20 установлен внутри дополнительного сборного коллектора 18 на участке между отверстиями 20, к которым присоединены нижний коллектор 9 радиатора 7 и заборный патрубок 11 привод- 25 ного насоса 10.

Устройство работает следующим образом (на примере масляного трансфор" матора, фиг. 1-5 ).

Приводной насос 1О заЬирает масло З0 из дополнительного сборного коллектора 18 и радиатора 7 и нагнетает его через маслоочистительный фильтр 17 под давлением в напорный патрубок 14 сопла струйного насоса 13 и далее в его выходной патрубок 15. За счет инжектирующего действия струи масла, выходящей с больной скоростью из сопла, через всасывающий патрубок 16 струйного насоса 13 подсасывается до-4 полнительное количество масла из бака 1, которое поступает в гидравлическое присоединение 19, дополнительный сЬорный коллектор 18 и далее в выходной патрубок 15 струйного насоса 13. Все суммарное количество масла, поступающего в выходной патрубок 15, направляется через отверстие 3 в баке 1 в напорную камеру 6 и далее в охлаждающие каналы 5 активной части 4.

Отличительной особенностью предлагаемой конструкции индукционного аппарата является взаимное расположение на дополнительном сборном коллекторе 18 гидравлического присоединения 19 35 и отверстий 20, к которым присоедине" ны всасывающий патрубок 16 струйного насоса 13, заборный патрубок 11 при,водного насоса 10, и нижний коллектор 9 радиатора 7. Наибольший коэффициент инжекции.струйного насоса 13, и, следовательно, наибольшая эффек" тивность внутреннего охлаждения аппа-рата достигается, когда поток масла, поступающий во всасывающий патрубок 16 встречает на своем пути минимально возможное гидравлическое сопротивление, т.е. когда отверстие 20 для всаI сывающего патрубка 16 расположено прямо напротив гидравлического присоединения 19, (фиг. 2 и 5 ). Для того, чтобы весь поток масла, выходящий из радиатора 7 в сборный коллектор 18, проходил через маслоочистительный фильтр 17,должны быть выполнены два условия: во-первых, отверстие 20 для всасывающего патрубка 16 и гидравлическое присоединение 19 должны территориально находиться в одной зоне сборного коллектора 18, а отверстия 20 для заборного патрубка 11 и нижнего коллектора 9 должны распо.лагаться по одну сторону от этой зоны (фиг. 2 ), во-вторых, гидравличес/ кое сопротивление гидравлического при" соединения 19 и параметры струйного насоса 13 при данном приводном насосе 1О должны Ьыть выбраны так, чтобы на участке сборного коллектора 18, находящегося между отверстиями 20 для присоединения всасывающий патрубок 16, и заборного патрубка 11, поток масла при включенном приводном насосе 10 был равен нулю или же направлен в сторону заборного патрубка 11. Эти условия относятся и к случаю, когда к сборному коллектору 18 присоединено несколько радиаторов 7 °

Аналогичным образом работает anna" рат и при установке маслоочистительного фильтра 17 внутри сборного коллектора 18.

Таким образом, предлагаемая конструкция индукционного аппарата, основанная на применении простой двухконтурной схемы принудительной циркуляции масла в наружной системе охлаждения, обеспечивающей минимальные потери давления и минимальную мощность приводного насоса, позволяет одновременно получить высокую надежность аппарата, максимальный коэффициент инжекции струйного насоса и, следовательно, максимальную эффективность внутреннего охлаждения, необходимое соотношение расходов масла в активной части и радиаторах, соответствующее

1040534

8 их термогидравлическим характеристикам, а также оптимальные для каждой конструкции радиаторов расходы масла .в них и, следовательно, максималь-. ную эффективность наружного охлаждения. В результате высокой эффективнос" ти внутреннего и наружного охлаждения достигается значительное повышение мощности и нагрузочной способности аппарата °

Данная конструкция обеспечивает также автоматическое управление работой системы охлаждения аппарата, т.е, перевод с режима принудительной циркуляции масла на режим встественной 15 циркуляции масла и обратно путем простого отключения и включения приводного насоса 11. При этом в режиме естественной циркуляции масло, выходя иэ нижнего коллектора 9 радиато- 20 ра 7, двигается по двум путям - через. гидравлическое присоединение 19 в бак 1, и через всасывающий 16 и выходной 15 патрубки струйного насоса 13 в напорную камеру 6 бака 1. Гид-25 равлическое присоединение 19, созда-. . вая дополнительное соединение нижнего коллектора 9 радиатора 7 с баком 1, с одной стороны, за счет уменьшения гидравлического сопротивления потоку масла, выходящему из радиатора, обеспечивает более высокую скорость движения масла под деиствием гравитационных сил и, следовательно, увеличе" ние коэффициента теплопередачи радиа" тора в этом режиме, а с другой сторо" ны, улучшает охлаждение масла,находящегося в баке l над напорной камерой 6 между наружной обмоткой и стен" кой бака.

Одним из вариантов данной конструкции является выполнение,индукцион ного аппарата с группой радиаторов, нижние коллекторы которых приооединены к дополнительному сборному коллектору.

Кроме того, индукционный аппарат может содержать группу струйных насосов и группу приводных насосов.

Применение данной конструкции,на " пример, для понижающих сетевых транс" форматоров, позволит увеличить их ,мощность и нагрузочную способность и соответственно их среднюю загрузку на

20-30 при увеличении стоимости трансФорматоров на 2-31 при сохранении их уровня надежности.

Годовой экономический эффект от максимального использования предлагаемого аппарата в трансформаторах

110 кВ составит 3 млн.руб. по приве" денным затратам с соответствующей экономией меди, электротехнической и конструкционной стали.

1040534 (Риг,7 t

1040534

1040934

Составитель В. Мясникова

Редактор О. Сопко Техреду Ж.Кастелевич Корректор O. Тигор

Заказ 6/40/55 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035с NocKBa Ж"35i Р«а шская На6 с 8. "/g

©илиал llllll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,