способ повышения надежности электрической машины и электрическая машина для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ повышения надежности электрической машины, включающий герметизацию ее токоведущих элементов взрывонепроницаемой оболочкой, отличающийся тем, что внутреннее пространство, изолированное взрывонепроницаемой оболочкой, подвергают одновременно охлаждению, осушке и пылеочистке, причем пылеочистку производят в местах непосредственного пылеобразования, используя в качестве пылеуловителя липкие материалы, например клеящие вещества на основе органических компонентов.

2. Электрическая машина, содержащая взрывонепроницаемую оболочку со статором, внутри которой установлены ротор, коллектор, угольные щетки, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена теплообменником, выполненным в виде трубы, оребренной теплоотводящими пластинами, влагопоглотителем, выполненным в виде чулка из перфорированного материала, внутренняя полость которого заполнена влагопоглотителем, а на наружной поверхности закреплены кольца, выполненные из плотного материала, и пылеуловителем, выполненным в виде слоя липкого материала, нанесенного на внутреннюю поверхность взрывонепроницаемой оболочки, поверхности теплоотводящих пластин трубы теплообменника и колец влагопоглотителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для изготовления взрывобезопасных электрических машин.

Известен способ повышения надежности электрической машины путем герметизации ее токоведущих элементов обдуваемой оболочкой, внутри которой установлены статор, вал с якорем, коллектор, угольные щетки (см. книгу В.Д.Юхимчук. Технология и ремонт машин постоянного тока, Харьков, 2000 г., с.32, Рис. 1-8) - аналог.

Недостатком известного технического решения является то, что герметизирующая оболочка выполнена без учета взрывопроницаемости, что не позволяет применять известное решение во взрывоопасных средах, например в горных рудниках и т.п.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому эффекту является способ повышения надежности электрической машины путем герметизации ее токоведущих элементов взрывонепроницаемой оболочкой, и электрическая машина для его осуществления, содержащая взрывонепроницаемую оболочку, внутри которой установлены статор, ротор, коллектор, угольные щетки (см. книгу В.Д.Юхимчук. Технология и ремонт машин постоянного тока, Харьков, 2000 г., с.32. Рис. 1-9) - прототип.

Известное решение может быть использовано для работы во взрывоопасных средах, но его работа будет ненадежна по следующим причинам:

a) нагрев токоведущих элементов в закрытом объеме приводит к нагреву изоляционного материала, его растрескиванию и, как следствие, к потери изоляционных свойств;

b) после отключения машины от сети или же при спаде нагрузки, температура воздуха внутри машины понижается, вызывая тем самым падение давления воздуха внутри оболочки. Влажный воздух падение давления воздуха внутри оболочки. Влажный воздух окружающей среды засасывается в оболочку и поглощается изоляционным материалом, что также может привести к потери его изоляционных свойств;

с) наличие графитовых щеток внутри взрывонепроницаемой оболочки и их истирание в процессе эксплуатации приводит к образованию внутри оболочки графитовой пыли, которая осаждается на электрических частях машины. Так как графит является токопроводящим материалом, то наличие графитовой пыли на электрических частях машины, при плохой изоляции может привести к замыканию на корпус, а значит к выходу машины из строя.

Задачей изобретения является повышение надежности электрической машины.

Для достижения поставленной задачи в известном способе повышения надежности электрической машины, включающем герметизацию ее токоведущих элементов взрывонепроницаемой оболочкой, предложено внутреннее пространство, изолированное взрывонепроницаемой оболочкой, одновременно подвергать охлаждению, осушке и пылеочистке, причем пылеочистку осуществлять в местах непосредственного пылеобразования, используя в качестве пылеуловителя липкие материалы, например клеящие вещества на основе органических компонентов; а в электрической машине, содержащей взрывонепроницаемую оболочку со статором, внутри которой установлены ротор, угольные, щетки, предложено дополнительно установить: 1) теплообменник, выполненный в виде трубы, оребренной теплоотводящими пластинами; 2) влагопоглотитель, выполненный в виде чулка из перфорированного материала, внутренняя полость которого заполнена, например, силикогелем (алюмогелем или цеолитом), а на наружной поверхности закреплены кольца, выполненные из плотного материала; 3) пылеуловитель, выполненный в виде слоя липкого материала, нанесенного на внутреннюю поверхность взрывонепроницаемой оболочки, поверхности теплоотводящих пластин трубы теплообменника и колец влагопоглотителя.

Сущность изобретения сводится к тому, чтобы в закрытом объеме электрической машины обеспечить безопасные условия для ее работы (внутреннее пространство, изолированное взрывонепроницаемой оболочкой, подвергают одновременно охлаждению, осушке и пылеочистке).

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ повышения надежности электрической машины отличается тем, что внутреннее пространство, изолированное взрывонепроницаемой оболочкой, подвергают одновременно охлаждению, осушке и пылеочистке, причем пылеочистку ведут в местах непосредственного пылеобразования, используя в качестве пылеуловителя липкие материалы, например клеящие вещества на основе органических компонентов, а электрическая машина дополнительно снабжена: 1) теплообменником, выполненным в виде трубы оребренной теплоотводящими пластинами; 2) влагопоглотителем, выполненным в виде чулка из перфорированного материала, внутренняя полость которого заполнена влагопоглотителем, а на наружной поверхности закреплены кольца, выполненные из плотного материала; 3) пылеуловителем, выполненным в виде слоя липкого материала, нанесенного на внутреннюю поверхность взрывонепроницаемой оболочки, поверхности теплоотводящих пластин трубы теплообменника и колец влагопоглотителя, следовательно заявляемое решение соответствует критерию "новизна".

Проведенные патентные исследования позволяют сделать вывод, что предлагаемое решение соответствует изобретательскому уровню, т.к. в патентной литературе отсутствуют решения со сходными признаками.

Предлагаемая электрическая машина показана на чертеже.

На фиг.1 показан общий вид электрической машины.

На фиг.2 - разрез А-А фиг.1.

На фиг.3 - общий вид влагопоглотителя.

Она состоит из взрывонепроницаемой оболочки со статором 1. Внутри оболочки 1 установлены: ротор 2, коллектор 3, угольные щетки 4, щеткодержатель 5, теплообменник 6, выполненный в виде трубы 7 оребренной теплоотводящими пластинами 8; влагопоглотитель 9, выполненный в виде чулка 10 из перфорированного материала, внутренняя поверхность которого заполнена влагопоглотителем (например силикогель или цеолит), а на наружной поверхности закреплены кольца 11, выполненные из плотного материала. Электрическая машина снабжена также уловителем 12 пыли, выполненным в виде слоя липкого материала, нанесенного на внутреннюю поверхность взрывонепроницаемой оболочки со статором 1, поверхности теплоотводящих пластин 8 трубы 7 теплообменника 6 и колец 11 влагопоглотителя 9. Влагопоглотитель 9 с липкими кольцами 11 устанавливается со стороны коллектора 3 непосредственно в зоне образования графитовой пыли и закрепляется к корпусу взрывонепроницаемой оболочки 1.

Работает электрическая машина следующим образом:

При включении машины обмотка ее нагревается, нагревая при этом и внутреннее пространство, изолированное взрывонепроницаемой оболочкой со статором 1, до температур 150-180°С.

Одновременно с включением электрической машины открывают и вентиль подачи охлаждающей жидкости (на чертеже не показан) в трубу 7 теплообменника 6 жидкость (например, вода) нагревается (тем самым охлаждая внутреннее пространство, изолированное взрывонепроницаемой оболочкой 1) и отводится в систему технического водоснабжения (на чертеже не показано).

Внутреннее пространство, изолированное взрывонепроницаемой оболочкой 1, охлаждается до требуемых температур.

После отключения от сети или же при спаде нагрузки температура воздуха внутри машины понижается. При этом влажный воздух окружающей среды засасывается внутрь взрывонепроницаемой оболочки 1. Вследствие малых размеров свободного объема электрической машины, происходит активное поглощение влаги из воздуха влагопоглотителем 9, что снижает поглощение влаги изоляцией электрической машины. При вращении коллектора 3 происходит истирание щеток 4 в результате чего выделяется угольная пыль. Угольная пыль под действием центробежных сил (круговое вращение ротора 2) направляется в основном в сторону влагопоглотителя 9, наружная поверхность которого снабжена пылеуловителем 12 липкий слой колец 11. Основная масса графитовой пыли прилипает к липким кольцам 11. Лишь незначительная масса частиц графитовой пыли распространяется в замкнутом пространстве, направляясь к внутренним стенкам взрывонепроницаемой оболочки 1, теплообменнику 6, которые также снабжены, пылеуловителем 12, выполненным в виде слоя липкого материала, нанесенного на внутреннюю поверхность взрывонепроницаемой оболочки 1 и поверхности теплоотводящих пластин 8 теплообменника 6. Налипание графитовых частиц пыли на слое липкого материала пылеуловителя 12 приводит к очистке внутреннего пространства взрывонепроницаемой оболочки, что снижает осаждение частиц пыли на токоведущие элементы.

Налипшая пыль периодически в процессе регламента удаляется вместе со слоем липкого материала с поверхностей взрывонепроницаемой оболочки 1 и теплоотводящих пластин теплообменника 6. После этого на эти поверхности наносится новый слой липкого материала. Влагопоглотитель 9 вместе, с кольцами 11 меняют на новый. Затем производят сборку электрической машины и ее наладку. Машина готова к работе. После включения машины цикл повторяется.