Взрывонепроницаемое уплотнение подшипникового узла электродвигателя (варианты)

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во взрывозащищенных электродвигателях. Взрывонепроницаемое уплотнение подшипникового узла электродвигателя содержит крышку, образующую щелевой взрывонепроницаемый зазор с валом, пламеотсекающую втулку, установленную на валу, и две тонкостенные втулки с сегментами, жестко закрепленные одним концом в кольцевой канавке подшипниковой крышки и выполненные с продольными прорезями, причем одна из втулок - наружная - на другом конце снабжена отгибом, размещенным с зазором в расточке пламеотсекающей втулки, а втулки установлены так, что прорези на них смещены одна относительно другой. Особенность уплотнения состоит в том, что сегменты тонкостенных втулок выполнены из биметалла с коэффициентом расширения материала внутреннего слоя меньшим, чем коэффициент расширения материала наружного слоя, и поверхность пламеотсекающей втулки, обращенной к отгибу, выполнена с кривизной радиусом, равным R=L+δ, где L - длина сегмента тонкостенной втулки, δ - взрывозащитный зазор между отгибом наружной тонкостенной втулки и пламеотсекающей втулкой. Предложенное уплотнение позволяет повысить надежность электродвигателя. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во взрывозащищенном оборудовании, в частности во взрывозащищенных электродвигателях.

Аналогичными техническими решениями к заявляемому являются уплотнение подшипникового узла взрывозащищенной электрической машины (SU 1429229, МПК 7 Н 02 К 5/136, 1988), содержащее набор плоских не соединенных между собой уплотнительных колец, болты и торцевую крышку с кольцевым осевым выступом с внешним диаметром и осевой длиной, равной внешнему диаметру и толщине уплотнительного кольца, и взрывонепронецаемый подшипниковый узел (SU 1179481, МПК 7 Н 02 К 5/136, 1985), содержащий крышку, втулку, дополнительный подшипник, внешнюю обойму и установленное на валу с возможностью аксиального перемещения и образующее с валом взрывонепронецаемый зазор кольцо. Недостатками данных аналогичных технических решений являются невысокая надежность взрывозащиты электродвигателя и сложность конструкции.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является (SU 1457078, МПК 7 Н 02 К 5/136, 1989) Взрывонепроницаемое уплотнение подшипникового узла электродвигателя, в соответствии с формулой изобретения, содержащее подшипниковую крышку, образующую щелевой взрывонепроницаемый зазор с вращающимся валом, пламеотсекающую втулку, установленную на валу, и две коаксиально установленные на валу тонкостенные втулки с сегментами, жестко закрепленные одним концом в кольцевой канавке подшипниковой крышки и выполненные с продольными прорезями, причем одна из втулок - наружная - на другом конце снабжена отгибом, размещенным с зазором в расточке пламеотсекающей втулки, а втулки установлены так, что прорези на них смещены одна относительно другой. Недостатком этого взрывонепроницаемого уплотнения является невысокая надежность взрывозащиты электродвигателя. Это объясняется относительно длительным периодом перекрытия взрывонепроницаемого зазора подшипникового узла в момент взрыва.

Задачей изобретения является повышение надежности электродвигателя.

Поставленная задача решается тем, что взрывонепроницаемое уплотнение подшипникового узла электродвигателя (вариант 1), содержащее подшипниковую крышку, образующую щелевой взрывонепроницаемый зазор с вращающимся валом, пламеотсекающую втулку, установленную на валу, и две коаксиально установленные на валу тонкостенные втулки с сегментами, жестко закрепленные одним концом в кольцевой канавке подшипниковой крышки и выполненные с продольными прорезями, причем одна из втулок - наружная - на другом конце снабжена отгибом, размещенным с зазором в расточке пламеотсекающей втулки, а втулки установлены так, что прорези на них смещены одна относительно другой, в отличие от прототипа сегменты тонкостенных втулок выполнены из биметалла с коэффициентом расширения материала внутреннего слоя меньшим, чем коэффициент расширения материала наружного слоя, и поверхность пламеотсекающей втулки, обращенной к отгибу, выполнена с кривизной радиусом, равным R=L+δ, где L - длина сегмента тонкостенной втулки, δ - взрывозащитный зазор между отгибом наружной тонкостенной втулки и пламеотсекающей втулкой.

Поставленная задача решается также тем, что взрывонепроницаемое уплотнение подшипникового узла электродвигателя (вариант 2), содержащее подшипниковую крышку, образующую щелевой взрывонепроницаемый зазор с вращающимся валом, пламеотсекающую втулку, установленную на валу, и две коаксиально установленные на валу тонкостенные втулки с сегментами, жестко закрепленные одним концом в кольцевой канавке подшипниковой крышки и выполненные с продольными прорезями, причем одна из втулок - наружная - на другом конце снабжена отгибом, размещенным с зазором в расточке пламеотсекающей втулки, а втулки установлены так, что прорези на них смещены одна относительно другой, в отличие от прототипа сегменты наружной тонкостенной втулки выполнены из материала с большим коэффициентом температурного расширения, чем у материала сегментов внутренней тонкостенной втулки, и в сегментах наружной тонкостенной втулки вблизи пламеотсекающего отгиба перпендикулярно ее образующей сделаны прорези, в которые входят штифты, закрепленные на сегментах внутренней тонкостенной втулки с возможностью перемещения вдоль прорезей, а также поверхность пламеотсекающей втулки, обращенная к отгибу, выполнена с кривизной радиусом, равным R=L+δ, где L - длина сегмента тонкостенной втулки, δ - взрывозащитный зазор между отгибом наружной тонкостенной втулки и пламеотсекающей втулкой.

На фиг.1 изображен общий вид, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - вид Б на фиг.1.

Взрывонепроницаемое уплотнение (вариант 1) установлено в подшипниковом щите 1 и включает в себя подшипниковую крышку 2, выполненную с обращенной к валу кольцевой канавкой 3 и упорным буртиком 4. В кольцевой канавке 3 жестко закреплены две коаксиально установленные относительно вала 5 тонкостенные втулки 6 и 7. Внешний диаметр наружной втулки 6 соответствует внутреннему диаметру подшипниковой крышки 2. Втулки 6 и 7 сопряжены между собой. Между внутренней втулкой 7 и валом 5 образован зазор. На свободном конце каждая из втулок имеет продольные прорези 8, которые расчленяют втулки на отдельные сегменты 9. Сегменты 9 выполнены из биметалла, причем коэффициент расширения внутреннего слоя сегментов меньше коэффициента расширения наружного слоя. Ширина прорезей 8 уменьшается от свободного конца втулок в направлении подшипниковой крышки. Втулки установлены так, что их прорези смещены одна относительно другой. Наружная втулка на ее свободном конце снабжена радиальным наружным отгибом 10. Этот отгиб размещен в проточке пламеотсекающей втулки 11, жестко установленной на валу, и выполненной с кривизной радиусом, равным R=L+δ, где L - длина прорезей 8, δ - зазор между отгибом 10 и пламеотсекающей втулкой 11.

Взрывонепроницаемое уплотнение (вариант 2) установлено в подшипниковом щите 1 и включает в себя подшипниковую крышку 2, выполненную с обращенной к валу кольцевой канавкой 3 и упорным буртиком 4. В кольцевой канавке 3 жестко закреплены две коаксиально установленные относительно вала 5 тонкостенные втулки 6 и 7. Внешний диаметр наружной втулки 6 соответствует внутреннему диаметру подшипниковой крышки 2. Втулки 6 и 7 сопряжены между собой. Между внутренней втулкой 7 и валом 5 образован зазор. На свободном конце каждая из втулок имеет продольные прорези 8, которые расчленяют втулки на отдельные сегменты 9. Сегменты 9 наружной тонкостенной втулки 6 выполнены из материала с большим коэффициентом температурного расширения, чем у материала сегментов внутренней тонкостенной втулки 7, и в сегментах наружной втулки вблизи пламеотсекающего отгиба 10 перпендикулярно ее образующей сделаны прорези 12, в которые входят штифты 13, закрепленные на сегментах внутренней втулки 7 с возможностью перемещения вдоль прорезей 12. Ширина прорезей 8 уменьшается от свободного конца втулок в направлении подшипниковой крышки 2. Втулки установлены так, что их прорези смещены одна относительно другой. Наружная втулка на ее свободном конце снабжена радиальным наружным отгибом 10. Этот отгиб размещен в проточке пламеотсекающей втулки 11, жестко установленной на валу, и выполнен с кривизной радиусом, равным R=L+δ, где L - длина сегментов 9, δ - взрывозащитный зазор между отгибом 10 и пламеотсекающей втулкой 11.

Взрывонепронецаемое уплотнение (варианты 1, 2) работает следующим образом. В случае нарушения нормальной работы двигателя температура внутри электродвигателя возрастает и повышается температура сегментов 9 тонкостенных втулок 6 и 7. Под действием температуры сегменты 9 из-за свойств биметалла деформируются в сторону вала 5, уменьшая тем самым радиальный зазор между валом 5 и внутренней поверхностью втулки 7, зазор между отгибом 10 и пламеотсекающей втулкой 11 остается неизменным. Благодаря этому при взрыве газовой смеси внутри двигателя сегменты 9 прижимаются к вращающемуся валу 5 и охватывают его на некоторой длине контакта с менее длительным периодом перекрытия взрывонепроницаемого зазора подшипникового узла в момент взрыва. При этом полностью перекрывается радиальный зазор между валом и внутренней поверхностью втулки 7, зазор между отгибом 10 и пламеотсекающей втулкой 11 остается неизменным. Торцы смежных сегментов 9 смыкаются между собой. Это перекрывает проход продуктам сгорания через прорези 8. Сопротивление движению продуктов взрыва увеличивается из-за лабиринта, образованного отгибом 10, втулки 6 и пламеотсекающей втулкой 11. Благодаря этому выход продуктов взрыва растягивается во времени. Они проникают наружу через незначительные щели, образованные уплотнением и элементами корпуса, со значительно сниженной температурой.

Формула изобретения

1. Взрывонепроницаемое уплотнение подшипникового узла электродвигателя, содержащее подшипниковую крышку, образующую щелевой взрывонепроницаемый зазор с вращающимся валом, пламеотсекающую втулку, установленную на валу, и две коаксиально установленные на валу тонкостенные втулки с сегментами, жестко закрепленные одним концом в кольцевой канавке подшипниковой крышки и выполненные с продольными прорезями, причем одна из втулок - наружная - на другом конце снабжена отгибом, размещенным с зазором в расточке пламеотсекающей втулки, а втулки установлены так, что прорези на них смещены одна относительно другой, отличающееся тем, что сегменты тонкостенных втулок выполнены из биметалла с коэффициентом расширения материала внутреннего слоя меньшим, чем коэффициент расширения материала наружного слоя, и поверхность пламеотсекающей втулки, обращенной к отгибу, выполнена с кривизной радиусом, равным R=L+δ, где L - длина сегмента тонкостенной втулки, δ - взрывоэащитный зазор между отгибом наружной тонкостенной втулки и пламеотсекающей втулкой.

2. Взрывонепроницаемое уплотнение подшипникового узла электродвигателя, содержащее подшипниковую крышку, образующую щелевой взрывонепроницаемый зазор с вращающимся валом, пламеотсекающую втулку, установленную на валу, и две коаксиально установленные на валу тонкостенные втулки с сегментами, жестко закрепленные одним концом в кольцевой канавке подшипниковой крышки и выполненные с продольными прорезями, причем одна из втулок - наружная - на другом конце снабжена отгибом, размещенным с зазором в расточке пламеотсекающей втулки, а втулки установлены так, что прорези на них смещены одна относительно другой, отличающееся тем, что сегменты наружной тонкостенной втулки выполнены из материала с большим коэффициентом температурного расширения, чем у материала сегментов внутренней тонкостенной втулки, и в сегментах наружной тонкостенной втулки вблизи пламеотсекащего отгиба перпендикулярно ее образующей сделаны прорези, в которые входят штифты, закрепленные на сегментах внутренней тонкостенной втулки с возможностью перемещения вдоль прорезей, а также поверхность пламеотсекающей втулки, обращенная к отгибу, выполнена с кривизной радиусом, равным R=L+δ, где L -длина сегмента тонкостенной втулки, δ - взрывозащитный зазор между отгибом наружной тонкостенной втулки и пламеотсекающей втулкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3