ПРОХОДНОЙ УЗЕЛ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНУЮ СИСТЕМУ
PASSAGE NODE OF POWER TRANSMISSION TO LOW-TEMPERATURE SYSTEM

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[1] В настоящей заявке заявляется конвенционный приоритет по временной заявке №61/981,133, поданной 17 апреля 2014 г., содержимое которой полностью включено здесь посредством отсылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[2] Настоящее изобретение в целом относится к электрическим проходным соединительным устройствам. Более конкретно, настоящее изобретение относится к низкотемпературному процессу, к двойному уплотнению, к проходным соединительным устройствам для передачи низковольтной электрической мощности к погружным двигателям, генераторам, насосам, турбинам и смесителям.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[3] На фигуре 1 показан разобранный известный проходной узел 10 передачи электрической мощности в низкотемпературную систему. Проходной узел 10 обеспечивает электрическую цепь для передачи электрической мощности через границу перепада давлений в процессах, связанных с низкотемпературными текучими средами, например с жидким азотом, или в системах хранения таких текучих сред. Узел 10 содержит контактную трубную секцию 12, расположенную посередине, которая снабжена двумя основными уплотнениями 14, поджатыми фланцем 16 со стороны источника электропитания и фланцем 18 со стороны нагрузки. Через каждый фланец проходят герметично уплотненные токопроводящие контактные штырьки 20. Штырьки 20 соединены электрически внутри контактной трубной секции 12, так что электрическая мощность передается со стороны, сообщающейся с внешней средой, на сторону низкотемпературной текучей среды.
[4] С такой конструкцией связан ряд проблем. Во-первых, фланцы 16 и 18 имеют стандартную форму и стандартные размеры. Это может приводить к неправильной ориентации частей при сборке, которая допускает возможность такой ошибки. Очень обычная ошибка - неправильное угловое положение фланцев, или же они могут быть прикреплены неправильно. Во многих мастерских и монтажных организациях вполне могут складироваться аналогичные фланцы. В этом случае возможно использование несовместимых соединительных частей фланцев или неправильный монтаж компонентов. Во-вторых, известные конструкции в достаточной степени подвержены протечкам и нарушениям герметичных уплотнений. Необходима более надежная конструкция. В-третьих, известные конструкции имеют слишком большие размеры. То есть они слишком тяжелы, и их трудно устанавливать. В-четвертых, в известных конструкциях нет выводов для присоединения заземляющих проводов. И наконец, нет защиты таких соединительных устройств от проникновения пыли и воды, так что существует опасность искрового разряда несмотря на имеющуюся надлежащую электрическую изоляцию.
[5] Соответственно, существует потребность в улучшенном проходном узле передачи электрической мощности в установках с низкотемпературными текучими средами. Настоящее изобретение направлено на удовлетворение такой потребности и, кроме того, обладает и другими достоинствами и преимуществами.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[6] В настоящем изобретении предлагается узел контактной трубной секции для установки в качестве части проходного узла передачи электрической мощности в низкотемпературную систему, причем узел контактной трубной секции содержит проходной корпус, формирующий полость, проходящую между его первым открытым концом и вторым открытым концом. Узел контактной трубной секции содержит первую контактную пластину, первые изоляционные втулки, проходящие с герметичным уплотнением сквозь первую контактную пластину, и первые контактные штырьки, проходящие с герметичным уплотнением через первые изоляционные втулки, причем первые контактные штырьки проводят электрический ток и изолированы электрически от первой контактной пластины и от проходного корпуса. Узел контактной трубной секции содержит также вторую контактную пластину, вторые изоляционные втулки, проходящие с герметичным уплотнением сквозь вторую контактную пластину, и вторые контактные штырьки, проходящие с герметичным уплотнением через вторые изоляционные втулки, причем вторые контактные штырьки проводят электрический ток и изолированы электрически от второй контактной пластины. Узел первой контактной пластины расположен на первом открытом конце проходного корпуса и герметично закрывает первый открытый конец с помощью первого сварного шва, сформированного с использованием электронно-лучевой сварки между первой контактной пластиной и первым открытым концом. Узел второй контактной пластины расположен на втором открытом конце проходного корпуса и герметично закрывает второй открытый конец с помощью второго сварного шва, сформированного с использованием электронно-лучевой сварки между второй контактной пластиной и вторым открытым концом.
[7] В других вариантах проходной корпус может быть снабжен первым фланцем, расположенным на первом открытом конце, и вторым фланцем, расположенным на втором открытом конце, причем оба фланца выполнены как одно целое с проходным корпусом.
[8] Первая, обращенная наружу, поверхность первой контактной пластины может быть снабжена первой кольцевой канавкой, которая охватывает первые изоляционные втулки и первые контактные штырьки, и вторая, обращенная наружу, поверхность второй контактной пластины может быть снабжена второй кольцевой канавкой, которая охватывает вторые изоляционные втулки и вторые контактные штырьки.
[9] Первый и второй фланцы могут иметь множество крепежных отверстий, в каждом из которых выполнена внутренняя резьба.
[10] Первый и второй фланцы могут иметь внешнюю поверхность прямоугольной формы.
[11] Узел контактной трубной секции может содержать корпус стороны нагрузки, формирующий первую полость, проходящую в нем между первым соединительным концом и фланцевым концом стороны нагрузки, присоединенным к первому фланцу проходного корпуса, и первый уплотнительный элемент, расположенный внутри первой кольцевой канавки и зажатый между первой контактной пластиной и фланцевым концом стороны нагрузки.
[12] Узел контактной трубной секции может содержать корпус стороны источника электропитания, формирующий вторую полость, проходящую в нем между вторым соединительным концом и фланцевым концом стороны источника электропитания, присоединенным ко второму фланцу проходного корпуса, и второй уплотнительный элемент, расположенный внутри второй кольцевой канавки и зажатый между второй контактной пластиной и фланцевым концом стороны источника электропитания.
[13] Первый соединительный конец или второй соединительный конец может быть приварным соединительным патрубком, гнездом для присоединения сваркой враструб или трубой с внутренней резьбой.
[14] Фланцевый конец стороны нагрузки может быть снабжен множеством крепежных отверстий, выровненных со множеством крепежных отверстий первого фланца проходного корпуса, и фланцевый конец стороны источника питания снабжен множеством крепежных отверстий, выровненных со множеством крепежных отверстий
второго фланца проходного корпуса. Множество крепежных отверстий стороны нагрузки и множество крепежных отверстий стороны источника электропитания могут содержать часть с внутренней резьбой рядом с частью без такой резьбы.
[15] Узел контактной трубной секции содержит соединительное основание стороны нагрузки, на одном конце которого расположены первые токопроводящие гнезда для штырьков для введения части каждого из первых контактных штырьков, причем первые токопроводящие гнезда для штырьков могут быть соединены на другом конце с проводником стороны нагрузки.
[16] Узел контактной трубной секции содержит соединительное основание стороны источника электропитания, на одном конце которого расположены вторые токопроводящие гнезда для штырьков для введения части каждого из вторых контактных штырьков, причем вторые токопроводящие гнезда для штырьков могут быть соединены на другом конце с проводником стороны источника электропитания.
[17] Узел контактной трубной секции может содержать первое пароизоляционное кольцо между внешней поверхностью соединительного основания стороны нагрузки и внутренней поверхностью корпуса стороны нагрузки, и второе пароизоляционное кольцо между внешней поверхностью соединительного основания стороны источника электропитания и внутренней поверхностью корпуса стороны источника электропитания.
[18] Узел контактной трубной секции может содержать первую прокладку между соединительным основанием стороны нагрузки и первой контактной пластиной, причем первая прокладка снабжена множеством отверстий для прохождения через них первых контактных штырьков, и диаметр первой прокладки меньше диаметра первого уплотнительного элемента, и вторую прокладку между соединительным основанием стороны источника электропитания и второй контактной пластиной, причем вторая прокладка снабжена множеством отверстий для прохождения через них вторых контактных штырьков, и диаметр второй прокладки меньше диаметра второго уплотнительного элемента.
[19] Как первые, так и вторые контактные штырьки могут выходить с обеих сторон первой и второй контактных пластин, соответственно.
[20] Первые контактные штырьки могут быть выровнены со вторыми контактными штырьками, то есть, соответствующие штырьки находятся на одной оси.
[21] Первые контактные штырьки могут быть соединены электрически со вторыми контактными штырьками.
[22] Узел контактной трубной секции может содержать множество токопроводящих соединителей, каждый из которых имеет первый конец с гнездом и противолежащий ему второй конец с гнездом, причем множество соединителей соединяют электрически первые контактные штырьки со вторыми контактными штырьками.
[23] Первые контактные штырьки могут частично входить в гнезда первых концов соединителей, и вторые контактные штырьки могут частично входить в гнезда вторых концов соединителей.
[24] Узел контактной трубной секции может содержать множество изоляционных муфт, охватывающих множество соединителей.
[25] Первый и второй фланцы могут быть снабжены по меньшей мере одним штифтом, предотвращающим их поворот, причем этот штифт расположен несимметрично относительно множества крепежных отверстий.
[26] Узел контактной трубной секции может содержать клапан давления, расположенный внутри проходного корпуса и сообщающийся с его полостью.
[27] В качестве первых изоляционных втулок могут использоваться стеклянные втулки.
[28] Первый фланец, второй фланец, конец фланца стороны нагрузки и конец фланца стороны источника электропитания могут иметь внешнюю прямоугольную поверхность.
[29] По меньшей мере одна сторона каждой внешней прямоугольной поверхности может быть снабжена обозначениями, выровненными по длине проходного узла передачи электрической мощности в низкотемпературных системах.
[30] Первый фланец, второй фланец, фланцевый конец стороны нагрузки и фланцевый конец стороны источника электропитания не являются стандартными ANSI-фланцами.
[31] Узел контактной трубной секции может содержать множество крепежных элементов для крепления первого фланца к фланцевому концу стороны нагрузки и крепления второго фланца к фланцевому концу стороны источника электропитания, причем множество крепежных элементов представляют собой невыпадающие крепежные элементы, удерживаемые во фланцевых концах сторон нагрузки и источника электропитания.
[32] Первые гнезда для токопроводящих штырьков могут быть зафиксированы с помощью эпоксидной смолы внутри соединительного основания стороны нагрузки,
причем первые гнезда для токопроводящих штырьков изолированы электрически друг от друга и от корпуса стороны нагрузки.
[33] Вторые гнезда для токопроводящих штырьков могут быть зафиксировано с помощью эпоксидной смолы внутри основания соединителей стороны источника электропитания, причем вторые гнезда для токопроводящих штырьков изолированы электрически друг от друга и от корпуса стороны источника электропитания.
[34] Первая полость корпуса стороны нагрузки может содержать первый опорный элемент, упирающийся в другой конец соединительного основания стороны нагрузки для смещения этого основания в сторону первой контактной пластины, в результате чего поджимается первая прокладка. Вторая полость корпуса стороны источника электропитания может содержать второй опорный элемент, упирающийся в другой конец соединительного основания стороны источника электропитания для смещения этого основания в сторону второй контактной пластины, в результате чего поджимается вторая прокладка.
[35] Другие особенности и достоинства настоящего изобретения станут понятны из нижеприведенного подробного описания вместе с прилагаемыми чертежами, используемыми лишь в качестве примеров, которые иллюстрируют принципы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[36] Изобретение иллюстрируется прилагаемыми чертежами. На этих чертежах показано:
[37] Фигура 1 - вид в перспективе разобранного проходного узла для передачи электрической мощности в низкотемпературную систему.
[38] Фигура 2 - вид в перспективе низкотемпературной системы, в которой используется проходной узел передачи электрической мощности.
[39] Фигура 3А - вид в перспективе одного из вариантов проходного узла передачи электрической мощности в низкотемпературную систему по настоящему изобретению.
[40] Фигура 3В - вид сбоку конструкции, показанной на фигуре 3А.
[41] Фигура 3С - вид сечения конструкции, показанной на фигуре 3 В.
[42] Фигура 3D - вид в перспективе разобранной конструкции, показанной на фигуре 3А.
[43] Фигура 4А - вид с торца другого варианта проходного узла передачи электрической мощности в низкотемпературную систему по настоящему изобретению.
[44] Фигура 4В - вид сечения по линиям 4В-4В фигуры 4А.
[45] Фигура 4С - вид сверху конструкции, показанной на фигурах 4А и 4В.
[46] Фигура 4D - вид в перспективе разобранной конструкции, показанной на фигуре 4А-4С.
[47] Фигура 5А - вид с торца другого варианта проходного узла передачи электрической мощности в низкотемпературную систему по настоящему изобретению.
[48] Фигура 5В - вид сечения по линиям 5В-5В фигуры 5А.
[49] Фигура 6А - вид в перспективе одного из вариантов узла контактной трубной секции.
[50] Фигура 6В - вид с торца конструкции, показанной на фигуре 6А.
[51] Фигура 6С - вид сечения по линиям 6С-6С фигуры 6В.
[52] Фигура 7А - вид в перспективе одного из вариантов узла контактной пластины.
[53] Фигура 7В - вид спереди конструкции, показанной на фигуре 7А.
[54] Фигура 7С - вид сечения по линиям 7С-7С фигуры 7В.
[55] Фигура 8А - вид спереди одного из вариантов токопроводящего соединителя.
[56] Фигура 8В - вид сечения по линиям 8В-8В фигуры 8А.
[57] Фигура 9А - вид спереди одного из вариантов токопроводящего штырька по настоящему изобретению.
[58] Фигура 9В - вид сбоку конструкции, показанной на фигуре 9А.
[59] Фигура 10А - вид спереди одного из вариантов изоляционной муфты по настоящему изобретению.
[60] Фигура 10В - вид сбоку конструкции, показанной на фигуре 10А.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[61] На фигуре 2 приведен вид в перспективе низкотемпературной системы 100. Внутри камеры 104 низкотемпературной системы расположен насос 102. Электрическая мощность подается в насос 102 из блока 106 источника электропитания. От блока 106 питания источника электропитания отходит силовой кабель 108а. Электрическая энергия обеспечивается со стороны, сообщающейся с внешней средой (сторона источника электропитания), для насоса 102 внутри камеры 104 (сторона нагрузки) путем пропускания электрической энергии через проходной узел 110. На стороне нагрузки электрическая энергия передается непосредственно в насос 102 по другому силовому кабелю 108b.
[62] На фигуре 3А приведен вид в перспективе одного из вариантов проходного узла 110 передачи электрической мощности в низкотемпературную систему. Проходной узел 110 передачи электрической мощности можно разделить на узел 112 контактной трубной секции, корпус 114 стороны нагрузки и корпус 116 стороны источника электропитания, причем корпуса 114 и 116 прикреплены к узлу 112 контактной трубной секции.
[63] На фигурах 6А, 6В, 6С узел 112 контактной трубной секции показан более детально. Узел 112 контактной трубной секции содержит проходной корпус 118 с внутренней полостью 120, проходящей между первым открытым концом 122 и вторым открытым концом 124. Проходной корпус 118 снабжен первым фланцем 126, расположенным на первом открытом конце 122, и вторым фланцем 128, расположенным на втором открытом конце 124, причем фланцы выполнены как одно целое с проходным корпусом 118. В другом варианте (не показан), как это понятно специалистам в данной области техники, проходной корпус 118 может быть сформирован из нескольких частей, прикрепленных друг к другу с использованием крепежных элементов, сварки или пайки. Первый и второй фланцы снабжены крепежными отверстиями 130. В рассматриваемом варианте крепежные отверстия 130 снабжены внутренней резьбой для фиксации в них крепежных элементов 152.
[64] Проходной корпус может быть изготовлен из самых разных материалов. Например, в качестве таких материалов могут использоваться такие материалы как SS316L, SS304, UNS S32205/S31803, S32750 или другие материалы, подходящие для низкотемпературных и морских применений.
[65] На фигурах 7А, 7В, 7С показан узел 132 контактной пластины, который содержит контактную пластину 134 с множеством изоляционных втулок 136, проходящих с герметичным уплотнением сквозь контактную пластину 134. Изоляционные втулки не проводят электрический ток и могут быть изготовлены из стекла или из других изоляционных материалов. Через множество стеклянных втулок 136 проходят с герметичным уплотнением множество контактных штырьков 138. Контактные штырьки 138 проводят электрический ток, и они изолированы электрически от контактной пластины 134 и от проходного корпуса 118. Контактные штырьки 138 могут быть изготовлены, например, из железоникелевого сплава с сердечником из меди, с покрытием из золота или серебра, или из любых других материалов с хорошей проводимостью электрического тока и с достаточной прочностью в условиях низких температур. Другое требование к материалу контактных штырьков заключается в том, что температурные изменения размеров штырьков не должны влиять на их сопряжение со стеклянными втулками.
[66] Обращенная наружу поверхность 140 контактной пластины 134 имеет кольцевую канавку 142. Эта канавка 142 имеет достаточно большой диаметр, так что она охватывает множество стеклянных втулок 136 и контактных штырьков 138.
[67] На фигурах 6А, 6В, 6С показан узел 132а первой контактной пластины и узел 132b второй контактной пластины. Как можно видеть, первые 138а и вторые 138b контактные штырьки и выходят наружу из внешних сторон первой 134а и второй 134b контактных пластин, соответственно. Кроме того, первые контактные штырьки 138а выровнены со вторыми контактными штырьками 138b, то есть соответствующие штырьки находятся на одной оси.
[68] Первые контактные штырьки 138а соединены электрически со вторыми контактными штырьками 138b. Это осуществляется с использованием множества токопроводящих соединителей 144, лучше всего показанных на фигурах 8А, 8В. Каждый соединитель 144 имеет первый конец 146а с гнездом и противолежащий ему второй конец 146b с гнездом. Множество соединителей 144 обеспечивает электрическое соединение первых контактных штырьков 138а со вторыми контактными штырьками 138b. Как можно видеть на фигуре 6С, первые контактные штырьки 138а частично входят в гнезда первых концов 146а соединителей, и вторые контактные штырьки 138b частично входят в гнезда вторых концов 146b соединителей. Соединители 144 могут быть изготовлены, например, из медных сплавов с покрытием из золота или серебра или из любых других материалов с хорошей проводимостью электрического тока и с достаточной прочностью в условиях низких температур.
[69] Как показано на фигуре 6С, соединители 144 охватываются изоляционными муфтами 148, показанными на фигурах 10А, 10В. Изоляционные муфты внутри полые, и в этих полостях проходят соединители 144. Изоляционные муфты могут быть изготовлены, например, из таких материалов как Nomex, G10, или же могут использоваться другие материалы, диэлектрическая прочность которых превышает 02, кВ/мм и которые подходят для работы при температурах ниже -20°С.
[70] Как можно видеть на фигурах 6А, 6В, 6С, узел 132а первой контактной пластины расположен с герметичным уплотнением на первом открытом конце 122 проходного корпуса 118 с первым швом 150а электронно-лучевой сварки между первой контактной пластиной 134а и первым открытым концом 122. Аналогичным образом, узел 132b второй контактной пластины расположен с герметичным уплотнением на втором открытом конце 124 проходного корпуса 118 со вторым швом 150b электронно-лучевой сварки между второй контактной пластиной 134b и вторым открытым концом 124. Сварной шов 150 гораздо прочнее и более надежен по сравнению с поджимаемым уплотнительным элементом. Формирование швов 150 завершает формирование узла 112 контактной трубной секции. Могут использоваться и другие виды формирования сварных швов, например с использованием лазерной сварки.
[71] На фигурах 4А, 4В, 4С показан другой вариант проходного узла передачи электрической мощности в низкотемпературную систему. Узел содержит корпус 114 стороны нагрузки, формирующий первую полость 154, проходящую между первым соединительным концом 156 и фланцевым концом 158 стороны нагрузки. Фланцевый конец 158 корпуса 114 стороны нагрузки присоединен к первому фланцу 126 проходного корпуса 118. Фланцевый конец 158 снабжен множеством крепежных отверстий 170а, выровненных со множеством крепежных отверстий в первом фланце проходного корпуса.
[72] Внутри первой кольцевой канавки 142 расположен первый уплотнительный элемент 160а. Этот уплотнительный элемент 160а зажат между первой контактной пластиной 134а и фланцевым концом 158 стороны нагрузки. В рассматриваемом варианте в качестве первого уплотнительного элемента 160а используется уплотнительное кольцо. Однако могут использоваться и другие уплотнительные элементы, включая самоподжимающиеся уплотнения. Как можно видеть, на фигуре 4 В соединительное основание 172 удалено со стороны нагрузки, чтоб можно было лучше рассмотреть устройство корпуса 114.
[73] Корпус 116 стороны источника электропитания формирует вторую полость 164, проходящую между вторым соединительным концом 166 и фланцевым концом 168 стороны источника электропитания. Фланцевый конец 168 корпуса 116 стороны источника электропитания присоединен ко второму фланцу 128 проходного корпуса 118. Фланцевый конец 168 снабжен множеством крепежных отверстий 170b, выровненных со множеством крепежных отверстий во втором фланце 128 проходного корпуса 118.
[74] Внутри второй кольцевой канавки 142 расположен второй уплотнительный элемент 160b, зажатый между второй контактной пластиной 134b и фланцевым концом 168 стороны источника электропитания.
[75] На фигурах 4В, 4С можно видеть, что корпус 114 стороны нагрузки отличается от корпуса 118 стороны источника электропитания. Например, корпус 114 стороны нагрузки содержит приварной соединительный патрубок. А корпус 118 стороны источника электропитания содержит обычную трубную соединительную часть с
внутренней резьбой или имеет гнездо для формирования раструбного шва. В других вариантах соединительные части со стороны нагрузки и со стороны источника электропитания могут быть одинаковыми.
[76] Как можно видеть на фигуре 3С, соединительное основание 172а стороны нагрузки снабжено на одном конце 174 первым множеством гнезд 176 для токопроводящих штырьков для введения первых контактных штырьков. Первые гнезда 176 для токопроводящих штырьков могут быть соединены с кабелем 108 и стороны нагрузки на другом конце 178. Между внешней поверхностью 182 соединительного основания 172а стороны нагрузки и внутренней поверхностью 184 корпуса стороны нагрузки установлен первый кольцевой пароизоляционный уплотнительный элемент 180. Как можно видеть, на внешней поверхности соединительного основания стороны нагрузки выполнена кольцевая канавка 182. Соединительное основание стороны нагрузки имеет такую же конструкцию, что и соединительное основание стороны источника электропитания.
[77] Соединительные основания стороны нагрузки и стороны источника электропитания сдвигаются для контакта опорным элементом 186. Опорный элемент 186 имеет ступенчатую поверхность, диаметр части которой меньше диаметра или размера соединительного основания 172. Таким образом, опорный элемент 186 удерживает соединительное основание 172 в нужном положении.
[78] Гнезда 176 для токопроводящих штырьков могут быть зафиксированы внутри соединительного основания 172 с помощью эпоксидной смолы. В этом случае предотвращается прохождение низкотемпературной текучей среды через небольшие зазоры между гнездами 176 и соединительным основанием 172.
[79] Как это лучше всего видно на фигуре 3А, первый фланец 126, второй фланец 128, конец 158 фланца стороны нагрузки и конец фланца 168 стороны источника электропитания имеют внешнюю прямоугольную (квадратную) поверхность. Прямоугольная форма фланцев помогает правильно выровнять их при сборке узла, а также предотвращает возможность использования других похожих фланцев, которые могут быть в месте сборки. Это означает, что вышеуказанные фланцы отличаются от фланцев по стандарту ANSI. Такое решение предотвращает использование стандартных ANSI-фланцев в вариантах узла, рассмотренных в настоящем описании.
[80] В качестве дополнительного средства, обеспечивающего правильную сборку, на внешние прямоугольные поверхности могут быть нанесены обозначения 188, которые необходимо выровнять по длине проходного узла передачи электрической мощности в  низкотемпературных системах. Например, обозначениями 188 могут быть цифры 1, 2, 3 и 4, как показано на фигуре 3А. Однако могут использоваться и другие числа или слова. Обозначения 188 позволяют монтажнику быстро определить визуально, что части соединены надлежащим образом. В качестве дополнительных средств могут использоваться элементы 190 разного цвета. Например, могут использоваться элементы красного, синего, зеленого, коричневого цветов или другие сочетания цветов, так что монтажник может визуально сразу определить, правильно или нет собран узел по настоящему изобретению.
[81] В качестве дополнительного средства помощи при сборке узла первый и второй фланцы могут быть снабжены по меньшей мере одним штифтом, предотвращающим их поворот, причем этот штифт расположен несимметрично относительно множества крепежных отверстий. Таким образом, если части будут сориентированы неправильно, то первый фланец 126 не будет сопрягаться с фланцевым концом 158 стороны нагрузки. Эти части просто нельзя будет соединить. Такой предотвращающий поворот штифт 192 может использоваться между корпусами сторон нагрузки и источника электропитания и соединительными основаниями 172. Штифт 192 предотвращает поворот соединительных оснований 172 относительно корпусов сторон нагрузки и источника электропитания.
[82] Как это лучше всего показано на фигурах 3С, 3D, между соединительным основанием стороны нагрузки и первой контактной пластиной установлена первая прокладка 194а. В этой прокладке выполнено множество отверстий, через которые могут проходить первые контактные штырьки. Диаметр первой прокладки 194а меньше диаметра первого уплотнительного элемента. Между соединительным основанием стороны источника электропитания и второй контактной пластиной установлена вторая прокладка 194b.
[83] Как это лучше всего показано на фигуре 4D, внутри проходного корпуса установлен клапан 196 давления, сообщающийся с полостью проходного корпуса. В качестве клапана 196 давления могут использоваться самые разные клапаны. Например, внутри проходного корпуса может быть установлен клапан 198 ниппельного типа.
[84] Множество крепежных элементов 152, прикрепляющих первый фланец к фланцевому концу стороны нагрузки и второй фланец к фланцевому концу стороны источника электропитания, могут быть невыпадающими крепежными элементами. Такие крепежные элементы удерживаются фланцевыми концами сторон нагрузки и источника электропитания, так что они не будет потеряны, и монтажник не использует для сборки неподходящие крепежные элементы. Крепежные элементы 152 могут иметь дистальный конец с резьбой и проксимальный конец без резьбы, так что они будут находиться внутри фланцевых концов сторон нагрузки и источника электропитания.
[85] Проходной узел передачи электрической мощности по настоящему изобретению обеспечивает электрическую цепь для передачи электрической мощности через границу перепада давлений в процессах, связанных с низкотемпературными текучими средами, например с жидким азотом, или в системах хранения таких текучих сред. Такой узел предотвращает утечку во внешнюю среду жидкого азота или другой низкотемпературной среды или их паров из системы обработки или хранения таких сред, а также предотвращает подсасывание воздуха в полость низкотемпературной системы с низким давлением паров, в результате чего предотвращается формирование потенциально огнеопасной или взрывоопасной среды.
[86] Передача электрической мощности с использованием проходного узла может характеризоваться следующими особенностями: 1) электрическое соединительное устройство, служащее в качестве теплового барьера, ограничивающего приток тепла внешней среды в низкотемпературную систему; 2) электрическое соединительное устройство, обеспечивающее непроницаемость для паров, так что предотвращается выход паров жидкого азота со стороны нагрузки во внешнюю среду или в клеммную трубную секцию стороны низкотемпературной системы; 3) электрическое соединительное устройство, содержащее множество гнезд для контактных штырьков, которые формируют барьер с использованием изоляционного компаунда, предотвращающий утечку текучей среды через кабели в клеммную трубную секцию стороны низкотемпературной системы; 4) корпус из нержавеющей стали с цилиндрическим внутренним проходом, каждый конец которого заканчивается расточенным отверстием, в которое входят: клеммная трубная секция из нержавеющей стали стороны технологического процесса, через которую проходит множество контактных штырьков, обычно три или четыре, в зависимости от количества электрических проводов, причем каждый контактный штырек электрически изолирован от клеммной трубной секции и от других штырьков, отдельным или общим стеклянным изолятором, который обеспечивает также уплотнение одной стороны клеммной трубной секции; аналогичная клеммная трубная секция из нержавеющей стали стороны источника электропитания, через которую проходит множество контактных штырьков, как это описано выше; множество изолированных электрических соединителей, которые используются для соединения каждой клеммы стороны источника электропитания с соответствующей клеммой стороны низкотемпературного процесса; множество трубчатых изоляторов, изготовленных из материала Nomex, которые охватывают внешнюю поверхность каждого соединителя; сварной шов, который удерживает каждую клеммную трубную секцию в корпусе, так что ни текучая среда, ни газ не могут ни пройти из любого конца проходного корпуса в полость внутри него, ни выйти из нее, а также предотвращает поступление любой потенциально взрывоопасной или огнеопасной смеси из окружающей среды в полость внутри корпуса; два небольших выреза, через которые в полость может быть введена буферная текучая среда, причем каждый вырез снабжен средством закрытия полости для ее полной изоляции от внешней среды; основная уплотнительная прокладка, предотвращающая утечку технологической текучей среды из низкотемпературной системы в окружающую среду; уплотнительная прокладка системы источника электропитания, предотвращающая поступление потенциально взрывоопасной или огнеопасной смеси воздуха и паров технологической текучей среды внутрь закрытой системы источника электропитания, включая кабелепровод, кабельные коробки и/или электрические пульты; система маркеров и меток, которые позволяют сборщику проходного узла передачи электрической мощности быть уверенным, что соответствие фаз сохраняется по всей последовательности силового кабеля от проводников двигателя до источника электропитания; средства, обеспечивающие удерживание крепежных болтов сопрягающихся фланцев для предотвращения случайной замены их другими болтами, которые не подходят для этой цели.
[87] Каждая клеммная трубная секция приварена с помощью электронно-лучевой сварки к корпусу для обеспечения уплотнения предлагаемого узла, в то время как в известных конструкциях для предотвращения утечки буферного газа используется уплотнительная прокладка или уплотнительное кольцо. Такая утечка газа может приводить к ошибочным срабатываниям тревожной сигнализации, сообщающей о нарушении уплотнения, а также может приводить к полной потере буферного газа, в результате чего технологический газ может попасть в камеру с изоляторами. В настоящем изобретении также используются дополнительно двойные уплотнительные кольца на стороне низкотемпературного процесса для снижения возможности выхода технологического газа в окружающую среду, в результате чего может формироваться взрывоопасная смесь, и предотвращения поступления технологического газа к уплотнениям контактных штырьков. Кроме того, гнезда для соединения проводов, в которые входят контактные штырьки, уплотнены таким образом, что предотвращается инфильтрация технологического газа в зазоры между жилами кабеля, в зону клеммной трубной секции уплотнений контактных штырьков стороны нагрузки.
[88] Различные варианты осуществления изобретения, раскрытые в настоящем описании, могут удовлетворять требованиям следующих документов (перечень может быть неполным):
1. Свод национальных законов США (NFPA 70); NFPA 59А (US): Стандарт на производство, хранение и транспортировку сжиженного природного газа.
2. ANSI/ISA-12.27.01 -2011: Требования к уплотнениям в технологических процессах между электрическими системами и горючими технологическими текучими средами.
3. EU CSN EN 1473: Установки и оборудование для сжиженного природного газа, конструкции береговых установок.
4. Директива 94/9/ЕС (оборудование, используемое во взрывоопасных средах): Оборудование и защитные системы для использования в потенциально взрывоопасных средах.
5. Система IEC Ех 01 для сертификации по стандартам, относящимся к оборудованию для использования во взрывоопасных средах, основные правила.
6. Стандарт IEC 60079-0: Взрывоопасные среды, Часть 0: Оборудование, основные требования.
7. Стандарт IECEX 60079-2: Взрывоопасные среды, Часть 2: Защита оборудования кожухами, в которых поддерживается повышенное давление; эквивалентные стандарты США и Канады.
8. Стандарт ASME BPV, раздел 8, подраздел 1.
9. Директива EU 97/23/ЕС (оборудование, работающее под давлением).
[89] Ссылочные номера:
[90] 10 проходной узел передачи электрической мощности в низкотемпературную систему (предшествующий уровень)
[91] 12 узел контактной трубной секции (предшествующий уровень)
[92] 14 уплотнительный элемент (предшествующий уровень)
[93] 16 фланец стороны источника электропитания (предшествующий уровень)
[94] 18 фланец стороны нагрузки (предшествующий уровень)
[95] 20 токопроводящие контактные штырьки (предшествующий уровень)
[96] 100 низкотемпературная система
[97] 102 низкотемпературный насос
[98] 104 низкотемпературная камера
[99] 106 блок источника электропитания
[100] 108 силовой кабель
[101] 110 проходной узел передачи электрической мощности в низкотемпературную систему
[102] 112 узел контактной трубной секции
[103] 114 корпус стороны нагрузки
[104] 116 корпус стороны источника электропитания
[105] 118 проходной корпус
[106] 120 полость проходного корпуса
[107] первый открытый конец проходного корпуса
[108] 124 второй открытый конец проходного корпуса
[109] 126 первый фланец проходного корпуса
[110] 128 второй фланец проходного корпуса
[111] 130 множество крепежных отверстий проходного корпуса
[112] 132 узел контактной пластины
[113] 134 контактная пластина
[114] 136 изоляционные втулки узла контактной пластины
[115] 138 множество контактных штырьков узла контактной пластины
[116] 140 обращенная наружу поверхность узла контактной пластины
[117] 142 кольцевая канавка узла контактной пластины
[118] 144 множество токопроводящих соединителей
[119] 146 гнездо токопроводящего соединителя
[120] 148 множество изоляционных муфт токопроводящих соединителей
[121] 150 сварной шов
[122] 152 крепежный элемент
[123] 154 первая полость, корпус стороны нагрузки
[124] 156 первый соединительный конец, корпус стороны нагрузки
[125] 158 фланцевый конец стороны нагрузки, корпус стороны нагрузки
[126] 160 уплотнительное кольцо
[127] 164 вторая полость, корпус стороны источника электропитания
[128] 166 второй соединительный конец, корпус стороны источника электропитания
[129] 168 фланцевый конец стороны источника электропитания, корпус стороны источника электропитания
[130] 170 крепежные отверстия
[131] 172 соединительное основание
[132] 174 один конец соединительного основания
[133] 176 множество гнезд для токопроводящих штырьков, соединительное основание
[134] 178 другой конец соединительного основания
[135] 180 кольцевое паронепроницаемое уплотнение соединительного основания
[136] 182 внешняя поверхность/кольцевая канавка соединительного основания
[137] 184 внутренняя поверхность корпусов сторон нагрузки и источника электропитания
[138] 186 опорный элемент стороны нагрузки и стороны источника электропитания
[139] 188 обозначения, цифры
[140] 190 обозначения, цвета
[141] 192 штифт, предотвращающий поворот
[142] 194 прокладка
[143] 196 клапан давления
[144] В настоящем описании для целей иллюстрации изобретения были рассмотрены некоторые варианты его осуществления, однако в них могут быть внесены различные модификации без выхода за пределы сущности и объема изобретения. Соответственно, изобретение ограничивается не описанием, а его прилагаемой формулой.