Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10711
.pdf
Внутри компрессионного цилиндра установлен поршень, в центре которого имеется отверстие, нижний конец
которого сообщается с множеством портов.
Эти отверстия состоят из радиально расположенных отверстий, сообщающихся с центральным отверстием, и
имеют на своих внешних концах радиальные пазы, образованные по периферии поршня, которые
предпочтительно немного шире радиально расположенных отверстий, сообщающихся с центральным
отверстием вдоль поршня.
Форма этих отверстий позволяет идеально выравнивать их, так как их можно распилить пилой, что
обеспечивает мгновенный сброс давления масла.
На поршне установлен выпускной клапан чашеобразной формы, который скользит по поршню и находится
внутри стальной гильзы. Выпускной клапан проходит вдоль стальной гильзы и расположен между стальной
гильзой и уменьшенной нижней частью упомянутого выше компрессионного цилиндра.
Когда поршень сжатия находится в верхней точке своего хода, а верхний край выпускного клапана совпадает
с входными отверстиями в стальной гильзе, отверстия в поршне открываются. Верхний внутренний край
выпускного клапана предпочтительно имеет скошенную кромку.
В верхней части компрессионного цилиндра расположен подпружиненный нагнетательный клапан.
Выпускной клапан образует крышку для отверстий в поршне, а верхняя часть образует закрытую камеру, так
что излишки масла, вытекающие из отверстий в поршне, возвращаются непосредственно во всасывающие
или входные отверстия в цилиндре для повторного использования.
Верхняя часть указанного клапана образует направляющую, которая, опираясь на стальную гильзу,
удерживает поршень в концентрическом положении относительно цилиндра. Верхняя часть выпускного
клапана также образует поршень, который оказывает небольшое давление вниз из-за давления топлива, и это
помогает устранить любой люфт, который может возникнуть в рабочем механизме.
Весь выпускной клапан охватывает поршень насоса и служит его направляющей, так что никакое боковое
давление не может вызвать заклинивание или износ указанных деталей.
Поршень насоса приводится в движение любым подходящим способом, например, эксцентриком, кулачком,
коленчатым валом и тому подобным.
Выпускной клапан установлен на поршне и внутри стальной гильзы таким образом, что его положение на
поршне зависит от расположения отверстий в этом поршне и его...
<Описание/Классификация. Страница номер 2>
Положение относительно впускных отверстий в гильзе цилиндра определяет прекращение подачи указанного
масляного топлива в цилиндр двигателя.
Механизм управления выпускным клапаном включает в себя рифленый воротник, выполненный как единое
целое с выпускным клапаном и окружающий поршень насоса.
В указанной канавке установлены ролики, которые вращательно закреплены на конце раздвоенного
элемента, шарнирно установленного на шпинделе, смонтированном в корпусе насоса. На этом элементе
образован зубчатый сегмент, который входит в зацепление с червяком, установленным на шпинделе,
закрепленном на корпусе насоса. На указанном шпинделе также установлен рычаг управления для вращения
червяка, который управляет выпускным клапаном. Очевидно, что другие типы управления выпускным
клапаном могут быть с таким же успехом применены вместо описанного выше.
Рукоятка выпускного клапана предназначена для взаимодействия с упором, который представляет собой
привинченный штифт, внешний конец которого эксцентричен по отношению к основной части штифта.
Поскольку эксцентриковая часть является той частью, на которую опирается рукоятка, видно, что вращение
штифта будет изменять положение эксцентриковой части этого штифта относительно рукоятки. Штифт
фиксируется в заданном положении с помощью контргайки.
Принцип работы насоса следующий: топливо поступает в цилиндр насоса через множество отверстий в
стальной гильзе; при опускании поршня в пространстве между внешним диаметром поршня и цилиндром
образуется вакуум. Подпружиненный шаровой клапан, регулирующий выход топлива из цилиндра,
предотвращает обратный поток топлива через соединительный патрубок.
При дальнейшем опускании поршень открывает впускные отверстия в цилиндре насоса, позволяя топливному
маслу поступать внутрь и заполнять пространство между верхней частью поршня и седлом шарового клапана.
На обратном ходе поршень снова вытесняет мазут через впускные отверстия до тех пор, пока край поршня не
перекроет эти отверстия. Давление на топливо теперь увеличивается до тех пор, пока не станет достаточным
для подъема подпружиненного обратного клапана и преодоления давления в трубопроводе.
Подача топлива продолжается к форсунке двигателя до тех пор, пока отверстия в поршне не будут открыты
выпускным клапаном. Это происходит за счет движения поршня вверх, в результате чего отверстия в поршне
проходят за пределы защитного механизма выпускного клапана, после чего давление топлива немедленно
падает, что приводит к возвращению обратного клапана в исходное положение под действием пружины,
управляющей им.
Оставшееся между верхней частью поршня и цилиндром масло и топливо, оставшееся в течение оставшейся
части хода поршня вверх, теперь проходит по центральному каналу в поршне через радиально
расположенные отверстия в этом поршне в пространство между цилиндром поршня и выпускным клапаном к
входным отверстиям в стенке цилиндра насоса для начала следующего хода всасывания.
Эффективная длина хода поршня насоса определяет количество топлива, подаваемого в форсунку
двигателя, и поскольку фактический ход поршня постоянен, достигается переменная подача, в результате
чего положение выпускного клапана изменяется относительно радиальных отверстий в поршне.
Положение выпускного клапана относительно радиальных отверстий в поршне может изменяться способом,
ранее известным как... строганый.
Дата: 15 июля. 1933.
Норман С. Барлоу, дипломированный патентный поверенный, Беннеттс Хилл, 16. Бирмингем 2.
Представитель заявителя. Усовершенствования, связанные с топливными насосами высокого давления для
двигателей внутреннего сгорания. Я, Уильям Артур Шелдрик, проживающий по адресу: Черч-роуд, 12, Кантон,
Кардифф, подданный Великобритании, настоящим заявляю о характере данного изобретения и способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное
изобретение включает усовершенствования, связанные с топливными насосами высокого давления для
двигателей внутреннего сгорания типа, имеющего поршень, на котором концентрически установлен клапан,
положение указанного Клапан регулируется для обеспечения эффективного значения 0. Целью данного
изобретения является создание насоса, способного работать на высоких скоростях, имеющего простую
конструкцию и надежную работу.
Настоящее изобретение характеризуется выпускным клапаном, концентрично установленным на поршне, для
которого он образует направляющую, предназначенную для образования крышки для поршневых и впускных
отверстий, при этом верхняя часть указанного выпускного клапана образует закрытую камеру с частью
внешней поверхности камеры сжатия, так что...
<Описание/Классификация. Страница номер 3>
Кроме того, топливо, вытекающее из поршневых отверстий при сбросе давления на поршень путем открытия
поршневых отверстий выпускным клапаном, возвращается непосредственно во всасывающие или впускные
отверстия цилиндра для повторного использования.
Для того чтобы настоящее изобретение было ясно понято и легко применимо на практике, я прилагаю три
листа чертежей, на которых: — Рисунок 1 представляет собой вид сбоку насоса согласно настоящему
изобретению, с корпусом насоса в разрезе.
Рисунок 2 представляет собой вертикальный разрез, перпендикулярный виду, показанному на рисунке 1.
На рисунке 3 представлен увеличенный фрагмент в разрезе поршня, цилиндра сжатия и гильзы,
показывающий расположение различных каналов.
Рисунок 4 представляет собой разрез в точке C-D на рисунке 3.
На рисунке 5 показан вид сбоку плунжера насоса, частично в разрезе.
На рисунке 6 показан вид сбоку плунжера насоса, а на рисунке 7 — разрез в точке А-В на рисунке 5.
При практическом применении настоящего изобретения, как показано на прилагаемых чертежах, корпус 8
насоса имеет отверстие в верхней части, в которое вставлена стальная гильза 9, в которой образованы
отверстия или порты 10, которые совпадают с кольцевым углублением 11, образованным в вышеупомянутом
отверстии, причем углубление 11 сообщается с входным отверстием для масла и топлива. 12.
Далее внутри стальной гильзы 9 устанавливается компрессионный цилиндр, который в верхней части входит
в стальную гильзу К, а нижняя наружная часть 14, четко показанная на рисунке 3, компрессионного цилиндра
13 имеет уменьшенный диаметр, что позволяет установить между стальной гильзой 9 и цилиндром 13 клапан,
который будет описан ниже. Цилиндр 13 снабжен множеством отверстий 15 по периметру, которые совпадают
с отверстиями 10, образованными в стальной гильзе 9.
Отверстия 15 в цилиндре 13 образуют прямоугольное отверстие, при этом наружные части этих отверстий 15
утоплены и наклонены под углом, так что при поступлении топлива через два или более отверстий ему
передается восходящее движение, в результате чего два или более потока топлива, встречаясь,
закручиваются вверх и заполняют пространство цилиндра.
Внутри компрессионного цилиндра 13 установлен поршень 16, в центре которого имеется отверстие 17,
нижний конец которого сообщается с множеством портов 18. Эти отверстия представляют собой радиально
расположенные проемы, сообщающиеся с центральным отверстием 17, и на их внешних концах по
периферии поршня 16 образованы радиальные пазы, которые предпочтительно немного шире радиально
расположенных отверстий, сообщающихся с центральным отверстием 17, вдоль поршня 16. Форма этих
портов 18 обеспечивает идеальную центровку, поскольку их можно распилить пилой, что позволяет мгновенно
сбрасывать давление масла.
На поршне 16 установлен выпускной клапан 19 чашеобразной формы, который скользит по поршню 16 и
находится внутри стальной гильзы 9.
Выпускной клапан 19 проходит вдоль стальной гильзы 9 и уменьшенной нижней части 14 упомянутого выше
компрессионного цилиндра 13.
Когда поршень сжатия 16 находится в верхней точке своего хода, а верхний край выпускного клапана 19
совпадает с входным отверстием 10 в стальной гильзе 9, отверстия 18 в поршне 16 открываются.
Верхний внутренний край выпускного клапана 19 предпочтительно имеет скошенную кромку.
В верхней части компрессионного цилиндра 13 расположен подпружиненный нагнетательный клапан.
Выпускной клапан 19 образует крышку для отверстий 18 в поршне 16, а верхняя часть образует закрытую
камеру, так что излишки топлива, вытекающие из отверстий 18 в поршне, возвращаются непосредственно во
всасывающие или входные отверстия 10 в цилиндре 9 для повторного использования. Верхняя часть
указанного клапана 19 образует направляющую, которая, опираясь на стальную гильзу 19, удерживает
поршень 16 в концентрическом положении относительно цилиндра 13. Верхняя часть выпускного клапана 19
также образует поршень, который оказывает небольшое давление вниз под действием давления мазута, что
позволяет компенсировать любой люфт, который может возникнуть в рабочем механизме клапана.
Весь выпускной клапан 19 охватывает поршень насоса 16 и служит его направляющей, так что никакое
боковое давление любого рода не может вызвать заклинивание или износ указанных частей.
Поршень насоса 16 перемещается возвратно-поступательно любым подходящим способом, например, с
помощью эксцентрика 21, как показано на рисунке, установленного на валу 22, или с помощью кулачка,
кривошипа или подобного устройства.
Выпускной клапан 19 установлен на поршне 16 и внутри стальной гильзы 9 таким образом, что его положение
на поршне 16 определяется относительно отверстий 18 в этом поршне, а его положение относительно
впускных отверстий 10 в гильзе 9 регулирует прекращение подачи указанного масляного топлива в цилиндр
двигателя.
Механизм управления выпускным клапаном 19 включает в себя рифленый воротник 23, выполненный как
неотъемлемая часть выпускного клапана 19 и окружающий поршень насоса. Установлен в указанном пазу
<Описание/Классификация. Страница номер 4>
представляют собой ролики, которые вращательно установлены на конце раздвоенного элемента 24, который
шарнирно установлен на шпинделе 25, установленном в корпусе насоса 8. На бывшей детали 24 образован
зубчатый сегмент, который входит в зацепление с червяком, установленным на шпинделе 29, закрепленном
на корпусе насоса.
На указанном шпинделе также установлен рычаг управления для вращения червяка, который управляет
выпускным клапаном 19.
Очевидно, что другие типы управления выпускным клапаном могут быть с таким же успехом применены
вместо описанного выше.
Рукоятка выпускного клапана 26 предназначена для взаимодействия с упором, который представляет собой
привинченный штифт 27, наружный конец которого эксцентричен по отношению к основной части штифта 27.
Поскольку эксцентриковая часть является той частью, на которую опирается рукоятка, видно, что вращение
штифта 27 будет изменять положение эксцентриковой части этого штифта относительно рукоятки 26.
Шпилька 27 фиксируется в заданном положении с помощью контргайки.
Принцип работы насоса следующий: топливо поступает в цилиндр 13 насоса через множество отверстий 10 в
стальной гильзе 9; при опускании поршня 16 в пространстве между верхней частью поршня 16 и цилиндром 13
образуется вакуум. Подпружиненный шаровой клапан 20, регулирующий выход из цилиндра 13,
предотвращает обратный поток топлива через соединительную муфту.
Поршень 16 при дальнейшем опускании... Закрывает впускные отверстия 15 в цилиндре насоса 13 и
позволяет топливному маслу поступать внутрь, заполняя пространство между верхней частью поршня и
седлом шарового клапана.
На обратном ходе топливо снова вытесняется через впускные отверстия 15 до тех пор, пока край поршня 16
не перекроет указанные отверстия 15. Давление на топливо теперь увеличивается до тех пор, пока не станет
достаточным для подъема подпружиненного обратного клапана 20 и преодоления давления в трубопроводе.
Подача топлива продолжается к форсунке двигателя до тех пор, пока отверстия 18 в поршне не будут
открыты выпускным клапаном 19, что происходит за счет движения поршня 16 вверх, в результате чего
отверстия 18 в поршне 16 выходят за пределы защитного кожуха выпускного клапана 19, после чего давление
топлива немедленно падает, что приводит к возвращению обратного клапана 20 в исходное положение под
действием пружины 28, управляющей им.
Оставшееся после подъема топливо между верхней частью поршня 16 и цилиндром 13 проходит по
центральному каналу 17 поршня 16, выходит через радиально расположенные отверстия 18 в этом поршне в
пространство между поршневым цилиндром 13 и выпускным клапаном 19 к входным отверстиям 10 в стенке
цилиндра насоса для начала следующего такта всасывания.
Эффективная длина хода поршня насоса определяет количество топлива, подаваемого в форсунку
двигателя, и, поскольку фактический ход поршня постоянен, переменная подача достигается путем изменения
положения выпускного клапана 19 относительно радиальных отверстий 18 в поршне 16.
Положение выпускного клапана 19 относительно радиальных отверстий 18 в поршне 16 может изменяться
способом, описанным выше.
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_422851.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=422851&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB422851A
[]
/ > 1 КС\',
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: 19 июля 1933 г. № 20366/33 422-,851 Полная спецификация слева: 3 июля 1934 г.
À;W S j % Полная спецификация принята: 21 января 1935 г.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Усовершенствования в области защиты электрических водонагревательных приборов или относящиеся к ней.
Мы, компания A REYROLLE & C Om PANY L Im ITED, зарегистрированная в соответствии с
законодательством Великобритании, расположенная по адресу: H Iebburn-on-Tyne, графство Дарем, и HEE
Niy LEBDN, подданный Великобритании, расположенный по адресу: 212, Wingrove Road, Ньюкасл-апон-Тайн,
графство Нортумберленд, настоящим заявляем, что суть данного изобретения заключается в следующем:
Данное изобретение относится к защите многофазных водонагревателей с электродами и других
многофазных электрических водонагревательных приборов, в которых вода находится в непосредственном
контакте с нагревательными элементами, так что корпус или кожух самого нагревателя представляет собой
нейтральную точку системы. Уже предлагалось изолировать корпус или кожух от земли, но такое решение
вызывает возражения по различным причинам, среди которых можно упомянуть необходимость обеспечения
надлежащих изоляционных соединений в водопроводных трубах, а также обеспечения некоторой формы
экрана для предотвращения доступа к корпусу или кожуху нагревателя, когда он находится под напряжением.
Корпус заземлен, однако нагреватель обязательно обеспечивает заземленную нейтральную точку в
электрической системе, и в системе, питающей несколько таких нагревателей, существует ряд
альтернативных путей для протекания токов короткого замыкания в случае замыкания на землю в системе,
что затрудняет адекватную защиту системы от замыканий на землю. Более того, поскольку нагревательные
элементы заключены внутри корпуса нагревателя, замыкание на землю внутри нагревателя неизбежно
должно найти свой путь к земле через одно из нейтральных заземляющих соединений системы.
Целью настоящего изобретения является создание адекватного электрического защитного устройства для
защиты, в частности, от замыканий на землю, электрического водонагревательного аппарата описанного
выше типа и электрической системы, питающей один или несколько таких аппаратов, причем устройство
должно быть таким, чтобы различать неисправности внутри нагревателя или одного из нагревателей и
неисправности в остальной части системы.
В соответствии с изобретением, водонагревательный прибор защищен от замыканий на землю с помощью
направленного реле, токовая катушка которого питается от трансформатора тока или группы
трансформаторов тока в цепи питания прибора в соответствии с током утечки на землю, в то время как его
катушка напряжения питается в соответствии с напряжением в этой цепи. Удобно, что катушка напряжения
питается от разомкнутой дельта-соединенной вторичной обмотки трансформатора напряжения, первичная
обмотка которого подключена к цепи питания прибора. Защита от перегрузки прибора предпочтительно
осуществляется с помощью плавких катушек отключения при перегрузке. Таким образом, в случае
трехфазной системы, в которой токовая катушка направленного реле соединена между звездообразными
точками звездообразно соединенных вторичных обмоток трех трансформаторов тока соответственно в трех
фазах, адекватная защита от перегрузки может быть обеспечена с помощью двух плавких катушек
отключения при нагрузке, соединенных последовательно с двумя такими вторичными обмотками.
Когда несколько водонагревателей питаются от одного источника питания через два или более фидера,
защита 80 от замыканий на землю на фидерах может быть обеспечена путем установки на конце каждого
фидера, подключенного к источнику питания, направленного реле, которое отключает фидер, когда ток
замыкания на землю протекает через фидер 85 в направлении, отличном от источника питания.
Изобретение может быть реализовано на практике различными способами, но в качестве предпочтительного
варианта в соответствии с ним можно привести следующий, для группы электродных водонагревателей,
питаемых от трехфазного силового трансформатора, имеющего вторичную обмотку, соединенную звездой, с
заземленной нейтральной точкой, причем обмотки второй фазы подключены к шинам электростанции, от
которых два или более фидера идут к шинам подстанции, к которым подключены водонагреватели.
В такой системе, благодаря тому, что каждый водонагреватель имеет заземленное нейтральное соединение,
существует ряд альтернативных путей для протекания токов короткого замыкания в случае замыкания на
землю в системе. В случае замыкания на землю на одной из фаз одного из фидеров, ток короткого замыкания
течет от вторичной обмотки силового трансформатора в поврежденной фазе непосредственно через шину
электростанции и поврежденный проводник фидера к месту замыкания. Большая часть этого тока
возвращается в питающую обмотку через землю и нейтральное заземление силового трансформатора, но
оставшаяся часть тока возвращается из земли в питающую обмотку через различные корпуса нагревателей, а
затем через две исправные фазы фидеров и вторичные обмотки силового трансформатора в этих фазах.
Таким образом, на питающем конце В неисправном фидере направление тока замыкания на землю
направлено от электростанции, а на конце фидера, подключенного к подстанции, — к электростанции, тогда
как в исправных фидерах направление тока на обоих концах — к электростанции.
В случае внутреннего повреждения одного из нагревателей условия протекания тока замыкания на землю, как
правило, аналогичны, за исключением окрестностей поврежденного нагревателя. В этом случае путь тока
замыкания на землю проходит через корпус нагревателя. Большая часть тока, как и прежде, возвращается
через землю к силовому трансформатору, и снова существуют вспомогательные пути возврата через
исправные нагреватели и фидеры, а также еще один путь возврата для небольшой части тока, идущий от
места повреждения через исправные фазы поврежденного нагревателя и далее через питающий фидер к
силовому трансформатору. В этом случае направление тока замыкания на землю между шинами подстанции
и поврежденным нагревателем направлено от электростанции, но в других точках системы направление
потока такое же, как и в случае повреждения соответствующего фидера.
Таким образом, реле направленного тока утечки на землю, расположенное рядом с каждым нагревателем,
будет различать замыкания на землю в нагревателе и замыкания на землю в других местах системы, а
аналогичное реле на питающем конце фидера будет различать замыкания на землю на фидере или
оборудовании, питаемом от него, и замыкания на землю на других фидерах или оборудовании.
В предпочтительном варианте защитное устройство, предусмотренное для каждого водонагревателя,
включает в себя направленное реле, имеющее токовую катушку и катушку напряжения и управляющее цепью
отключения автоматического выключателя, через который нагреватель подключен к шинам подстанции. Три
аналогичных трансформатора тока предусмотрены соответственно в трех фазах цепи питания нагревателя,
их вторичные обмотки соединены звездой с обеих сторон, а токовая катушка направленного реле подключена
между двумя точками звезды таким образом, что она активируется в соответствии с током утечки на землю
известным способом. Также предусмотрен трансформатор напряжения, первичные обмотки которого
соединены звездой и питаются от цепи питания нагревателя, а вторичные обмотки соединены в треугольник
для активации катушки напряжения направленного реле. Эта катушка напряжения имеет такую форму, что
она обеспечивает желаемую направленную характеристику реле, но не оказывает существенного влияния на
настройку тока, которая может, например, составлять около % или 30 % от нормального линейного тока. Реле
предпочтительно индукционного типа и имеет практически мгновенное срабатывание при относительно
больших нагрузках. неисправностей, но с обратной временной задержкой для легких неисправностей, чтобы
обеспечить стабильность в случае кратковременных скачков тока, вызванных, например, операциями
переключения в системе.
Для защиты от перегрузки предусмотрены две катушки отключения при перегрузке, последовательно
соединенные соответственно с двумя вторичными обмотками трансформаторов тока. Каждая катушка
зашунтирована известным способом предохранителем, номинал которого обеспечивает адекватную защиту
от перегрузки без риска нежелательной работы при кратковременных перегрузках, вызванных, например,
внешними помехами. На конце фидеров, питающих нагреватели, также предусмотрена направленная защита
от утечки на землю, устанавливаемая на электростанции, для различения неисправных и исправных фидеров.
Это обеспечивается направленным реле на каждом фидере, токовая катушка которого питается от цепи
утечки на землю группы из трех трансформаторов тока, как и реле, предусмотренное для каждого
нагревателя. Напряжение катушки этого реле может подаваться от трансформатора тока в нейтральном
заземляющем соединении вторичной обмотки силового трансформатора или, альтернативно, от разомкнутой
дельта-вторичной обмотки трансформатора напряжения, первичная обмотка которого подключена к фидеру.
Данное реле направленного действия снабжено задержкой, достаточной для устранения неисправности
нагревателя 115, или же для этой цели может быть предусмотрено отдельное реле с заданным ограничением
времени.
При такой схеме будет очевидно, что замыкание на землю на одном из 120 фидеров будет устранено
направляющим реле на стороне питания неисправного фидера, а другие направляющие реле в системе
останутся неработоспособными. При замыкании на землю в одном из нагревателей сработает направляющее
реле 125 на самом нагревателе, а также на стороне питания сеялки, подающей питание на неисправный
нагреватель, а другие реле останутся неработоспособными. Из-за временной задержки в работе реле фидера
130 422,851, реле нагревателя сработает первым и устранит неисправность, оставив фидер в цепи.
Следует понимать, что если распределительный щит также питает нагрузки, отличные от водонагревателей, и
не имеет заземленных нейтральных точек, то нет необходимости устанавливать направленное реле защиты
от утечки на питающем конце любого фидера, питающего только такие другие нагрузки, и для таких фидеров
будет достаточно простой ненаправленной защиты от утечки на землю.
В тех случаях, когда в системе установлен только один водонагреватель, для питающего конца фидера,
подключенного к нагревателю, достаточно ненаправленной защиты от утечки на землю с соответствующей
задержкой, однако направленная защита от утечки на землю сохраняется для самого нагревателя. Следует
отметить, что описанная выше схема приведена лишь в качестве примера и может быть модифицирована
различными способами в рамках изобретения. Так, например, вместо описанной выше схемы, при желании,
для защиты от неисправностей в фидерах могут быть использованы системы защиты Мерца-Прайса или
другие защитные устройства.
Датировано 19-м днем июля 1933 года.
Компания KILBURN & STRODE, представители заявителей.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Усовершенствования в области защиты электрических водонагревательных приборов. Мы, компания A
REYRO LLE & C Omr 1 AY LIMITED, зарегистрированная в соответствии с законодательством
Великобритании, расположенная в городе Итэбберн-на-Тайне, графство Дарем, и Генри Лейберн (ранее
известный как Генри Лейберн, название было изменено официальным заявлением от 24 апреля 1934 года),
подданный Великобритании, проживающий по адресу: Уингроув-роуд, 212, Ньюкасл-на-Тайне, графство
Нортумберленд, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Настоящее изобретение относится к защите многофазных водонагревателей с электродами и других
многофазных электрических водонагревательных устройств, в которых вода находится в непосредственном
контакте с нагревательными элементами, так что корпус нагревателя представляет собой нейтральную точку
системы. Ранее уже предлагалось изолировать корпус от земли, но такое решение вызывает возражения по
ряду причин, среди которых можно упомянуть необходимость обеспечения надлежащих изоляционных
соединений в водопроводных трубах, а также наличия какого-либо экрана, предотвращающего доступ к
корпусу нагревателя под напряжением. Однако, когда корпус заземлен, нагреватель обязательно
обеспечивает заземленную нейтральную точку в электрической системе, и в системе, питающей несколько
таких нагревателей, существует ряд альтернативных путей для протекания токов короткого замыкания в
случае замыкания на землю в системе, что затрудняет адекватную защиту системы от замыканий на землю.
Более того, поскольку нагревательные элементы заключены внутри корпуса нагревателя, замыкание на
землю внутри нагревателя обязательно должно найти свой путь к земле через одно из нейтральных
заземляющих соединений системы.
Целью настоящего изобретения является создание адекватного электрического защитного устройства для
защиты, в частности, от замыканий на землю, электрического водонагревательного аппарата описанного
выше типа и электрической системы 80, питающей один или несколько таких аппаратов, причем устройство
должно быть таким, чтобы различать неисправности внутри нагревателя или одного из нагревателей и
неисправности в остальной части системы 85. В устройстве согласно изобретению водонагревательный
аппарат защищен от замыканий на землю с помощью направленного реле, токовая катушка которого питается
от трансформатора тока или группы трансформаторов тока в цепи питания аппарата в соответствии с током
утечки на землю, в то время как его катушка напряжения питается в соответствии с напряжением в этой цепи.
Удобно, что катушка напряжения питается от разомкнутой дельта-соединенной вторичной обмотки
трансформатора напряжения, первичная обмотка которого подключена к цепи питания аппарата. Защита от
перегрузки для аппарата предпочтительно осуществляется с помощью катушек с предохранителями от
перегрузки. Таким образом, в случае трехфазной системы, в которой токовая катушка Направленное реле
подключается между точками звезды 105, соединенных последовательно вторичными обмотками трех
трансформаторов тока соответственно в трех фазах; адекватная защита от перегрузки может быть
обеспечена с помощью двух катушек отключения при перегрузке с предохранителями, соединенных
последовательно с двумя 110 такими вторичными обмотками.
Когда несколько водонагревателей питаются от одного источника питания через два или более фидера,
защита от замыканий на землю в фидерах может быть обеспечена путем обеспечения защиты на источнике
питания.
На конце каждого фидера установлено направленное реле, которое отключает фидер при протекании тока
замыкания на землю через фидер в направлении, противоположном источнику питания. Изобретение может
быть реализовано на практике различными способами, но прилагаемые чертежи схематически иллюстрируют
предпочтительную схему в соответствии с ним для группы электродных водонагревателей, питаемых через
фидеры от трехфазного силового трансформатора. На этих чертежах, рисунки 1 и 2 представляют собой
принципиальные схемы системы питания нагревателей, иллюстрирующие влияние замыканий на землю
соответственно на питающий фидер и внутри одного из нагревателей, рисунок 3 иллюстрирует защитное
оборудование для каждого нагревателя, а рисунки 4 и 5 иллюстрируют альтернативные варианты защитного
оборудования для питающих фидеров.
В изображенной системе силовой трансформатор A Al A A', от которого питаются нагреватели, имеет
вторичные обмотки A' AS As, соединенные звездой с нейтралью, заземленной в точке A4. Вторичные фазные
обмотки Al A A' соответственно подключены к шинам электростанции B' B' B', от которых два или более
фидера C' C' 03 C' идут к шинам подстанции D' D 2 Ds, к которым подключены трехфазные водонагреватели.
Каждый водонагреватель имеет три электрода, схематически обозначенных как E' E 2 E', погруженных в воду
внутри корпуса нагревателя E, который заземлен в точке E4.
В такой системе, благодаря тому, что каждый водонагреватель имеет заземленное нейтральное соединение,
существует ряд альтернативных путей для протекания токов короткого замыкания в случае замыкания на
землю в системе. В случае замыкания на землю на одной фазе одного из фидеров, например, в точке F на
рисунке 1, ток короткого замыкания течет от вторичной обмотки A' силового трансформатора в поврежденной
фазе непосредственно через шину электростанции B' и поврежденный проводник фидера C' к месту
повреждения, как показано трехсторонней стрелкой. Большая часть этого тока возвращается к питающей
обмотке A' через землю и нейтральное заземляющее соединение A4 силового трансформатора, как показано
двусторонними стрелками, но оставшаяся часть тока возвращается из земли к питающей обмотке A1 через
различные корпуса нагревателей E, а затем через две исправные фазы C' всех фидеров и вторичные обмотки
силового трансформатора A' в этих фазах, как показано односторонними стрелками.
Таким образом, на питающем конце неисправного фидера C направление тока замыкания на землю
направлено от электростанции, а на конце этого фидера, со стороны подстанции, поток направлен к
электростанции, в то время как на исправных фидерах поток на обоих концах направлен к электростанции.
В случае внутреннего повреждения одного из нагревателей, например, в точке F' на рисунке 2, условия
протекания тока замыкания на землю в целом аналогичны, за исключением соседнего участка 75
неисправного нагревателя. В этом случае путь тока замыкания на землю проходит через оболочку E
нагревателя. Основная часть тока возвращается через землю к силовому трансформатору, как показано на
рисунке 80, и существуют также вспомогательные пути возврата через исправные нагреватели и фидеры,
причем еще один путь возврата для небольшой части тока проходит от места повреждения через исправные
фазы E'-E' неисправных нагревателей и далее через питающий фидер к силовому трансформатору.
В данном случае направление тока замыкания на землю между шинами подстанции D' D' D' и неисправным
нагревателем составляет 90 градусов от электростанции, но в других точках системы направление потока
совпадает с направлением тока при неисправности соответствующего фидера.
Направленный ток утечки на землю re 95, протекающий рядом с каждым нагревателем, будет, следовательно,
различать замыкания на землю в нагревателе и замыкания на землю в других местах системы, а аналогичное
реле на питающем конце фидера будет различать замыкания на землю на фидере или оборудовании,
питаемом от него, и замыкания на землю на других фидерах или оборудовании.
В предпочтительной конфигурации, показанной на рисунках 3-5, защитное устройство 105, предусмотренное
для каждого водонагревателя (см. рисунок 3), включает в себя направленное реле G, имеющее токовую
катушку G' и катушку напряжения G' и контакты G3, управляющие цепью к отключающей катушке HI для
автоматического выключателя J110, через который нагреватель подключен к шинам подстанции D'DoD3. Три
аналогичных трансформатора тока 1K'K'K предусмотрены соответственно в трех фазах цепи питания
нагревателя, их вторичные обмотки 115 соединены звездой с обеих сторон, а токовая катушка G'
направленного реле G подключена между двумя точками звезды так, что она запитывается в соответствии с
током утечки на землю 120 известным способом. Также предусмотрен трансформатор напряжения,
первичные обмотки которого L'L'2L соединены звездой и запитываются от цепи питания нагревателя, а
вторичные обмотки 125 M'512M3 соединены в разомкнутый треугольник.
Для включения катушки напряжения G 2 направленного реле G. Эта катушка напряжения G 2 спроектирована
таким образом, чтобы обеспечивать желаемую направленную характеристику реле, но при этом существенно
не влиять на настройку тока, которая может, например, составлять около 20 % или 30 % от нормального
линейного тока. Реле предпочтительно индукционного типа и имеет практически мгновенный момент
срабатывания при относительно сильных повреждениях, но с обратной временной задержкой при слабых
повреждениях, чтобы обеспечить его стабильность в случае кратковременных скачков тока, например, из-за
коммутационных операций в системе.
Для защиты от перегрузки последовательно с двумя вторичными обмотками трансформатора тока K'3 I 1
соединены две катушки срабатывания защиты от перегрузки N N', каждая из которых зашунтирована
известным способом предохранителем N' или N', номинал которого обеспечивает адекватную защиту от
перегрузки без риска нежелательного срабатывания из-за кратковременных перегрузок, вызванных,
например, внешними помехами.
На конце фидеров, питающих нагреватели (см. рисунки 4 и 5), также предусмотрена направленная защита от
утечки на землю для различения неисправных и исправных фидеров. Это обеспечивается направленным
реле O на каждом фидере, токовая катушка O' которого питается от цепи утечки на землю группы из трех
трансформаторов тока P' p 2 p 3, как и реле G, предусмотренное для каждого нагревателя.
Катушка напряжения O' этого реле O может быть запитана, как показано на рисунке 4, от трансформатора
тока Q в нейтральном заземляющем соединении A' вторичной обмотки силового трансформатора, или, как
показано на рисунке 5, от разомкнутой дельта-вторичной обмотки R' R' R'3 трансформатора напряжения,
первичная обмотка S' S' 53 которого подключена к фидеру. Это направленное реле O снабжено задержкой по
времени, достаточной для устранения неисправности на нагревателе, при этом его содержимое O'
непосредственно управляет катушкой отключения T1 автоматического выключателя T, или, в качестве
альтернативы, для этой цели может быть предусмотрено отдельное реле с заданным ограничением времени.
При такой схеме будет очевидно, что замыкание на землю на одном из фидеров будет устранено
направляющим реле O на стороне питания неисправного фидера, а другие направляющие реле в системе
останутся неактивными. При замыкании на землю в одном из нагревателей сработает направляющее реле G
на самом нагревателе, а также начнет срабатывать реле O на стороне питания фидера, питающего
неисправный нагреватель, а другие реле останутся неактивными. Из-за задержки срабатывания реле фидера
0, реле нагревателя G сработает первым и устранит неисправность, оставив фидер в цепи.
Следует понимать, что если система также питает нагрузки, отличные от водонагревателей, и не имеет
заземленных нейтральных точек, то нет необходимости устанавливать реле направленной утечки на
питающем конце любого фидера, питающего только такие другие нагрузки, и для таких фидеров будет
достаточно простой ненаправленной защиты от утечки на землю.
В тех случаях, когда в системе установлен только один водонагреватель, для питающего конца фидера,
подключенного к нагревателю, достаточно ненаправленной защиты от утечки на землю 75 с соответствующей
задержкой, при этом направленная защита от утечки на землю сохраняется для самого нагревателя 80.
Следует отметить, что описанная выше схема приведена лишь в качестве примера и может быть
модифицирована различными способами в рамках изобретения. Так, например, вместо описанной выше
схемы, при желании, для защиты от неисправностей в фидерах могут быть использованы защитные
устройства типа Мерца-Прайса или 85.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
Соседние файлы в папке патенты