РЕЗИСТИВНАЯ СБОРКА ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВОДООХЛАЖДАЕМЫХ РЕЗИСТОРОВ

Полезная модель относится к области электрического оборудования, а именно к силовым резисторам, собранным в модули, с принудительным жидкостным охлаждением.
Известна резистивная сборка,  содержащая корпус, имеющий входной и выходной патрубки, обеспечивающие подвод охлаждающей жидкости к  внутренней полости корпуса и отвод жидкости из нее, внутри полости корпуса размещены (высоковольтные) электрические резисторы с цилиндрической наружной поверхностью и направляющие элементы для обеспечения направленного движения охлаждающей жидкости от входного патрубка корпуса к его выходному патрубку, при этом в направляющих элементах выполнены отверстия для прохода в них резисторов резисторов (US4434417А, опуб., 28.02.1984).
Недостатками известного устройства являются неравномерность охлаждения собранных в единый комплект (сборку) резисторов, что приводит к снижению их ресурса.
Технической проблемой является устранение отмеченного недостатка.
Технический результат заключается в повышении ресурса резистивной сборки высоковольтных водоохлаждаемых резисторов за счет повышения равномерности их охлаждения в общей полости охлаждения.
Проблема решается и технический результат достигается тем, что резистивная сборка содержит корпус с входным и выходным патрубками, внутри полости которого размещены высоковольтные электрические резисторы с цилиндрической наружной поверхностью и направляющий элемент для обеспечения направленного движения охлаждающей жидкости от входного патрубка корпуса к его выходному патрубку, при этом в направляющем элементе выполнены отверстия для прохода в них резисторов, отличающаяся тем, что корпус выполнен с цилиндрической поверхностью внутренней полости и торцевыми пластинами на его противоположных сторонах, направляющий элемент выполнен с винтовой поверхностью, образующей с цилиндрической внутренней поверхностью корпуса спиральный канал между входным и выходным патрубками, а в торцевых пластинах корпуса выполнены сквозные отверстия, в которых вдоль продольной геометрической оси внутренней полости корпуса установлены резисторы с возможностью герметизации внутренней полости. Винтовая поверхность направляющего элемента может быть выполнена в виде геликоида. Входной и выходной патрубки могут быть расположены тангенциально к внутренней цилиндрической полости корпуса, либо входной и выходной патрубки закреплены соосно, соответственно, на входной и выходной торцевых пластинах вдоль продольной геометрической оси внутренней цилиндрической полости корпуса, при этом во внутренней полости корпуса соосно с входным патрубком могут быть расположены входной элемент, выполненный в виде гиперболического конуса, вершина которого направлена навстречу потоку жидкости, текущей по входному патрубку, и выходной элемент, установленный соосно с выходным патрубком и выполненный в виде гиперболического конуса, вершина которого направлена в сторону выходного патрубка в направлении потока жидкости, текущей из внутренней полости корпуса в выходной патрубок. Между входным и выходным элементами соосно с ними может быть расположен заполнитель, выполненный в виде цилиндра с диаметром, не превышающим максимальный диаметр указанных элементов.
Полезная модель поясняется при помощи чертежа, на котором показан продольный разрез резистивной сборки.
Резистивная сборка содержит корпус 1 с цилиндрической поверхностью внутренней полости и входной 2 и выходной 3 торцевыми пластинами на его противоположных сторонах. Корпус 1 имеет входной 4 и выходной 5 патрубки, обеспечивающие подвод охлаждающей жидкости к внутренней полости корпуса 1 и отвод жидкости из нее. Внутри полости корпуса 1 размещены высоковольтные электрические резисторы 6 с цилиндрической наружной поверхностью и единый направляющий элемент 7 для обеспечения направленного движения охлаждающей жидкости от входного патрубка 4 корпуса 1 к его выходному патрубку 5. Направляющий элемент 7 имеет винтовую поверхность, которая образует с цилиндрической внутренней поверхностью корпуса 1 спиральный канал между входным 4 и выходным 5 патрубками. В направляющем элементе 7 выполнены отверстия 8 для прохода в них резисторов 6, которые расположены вдоль продольной геометрической оси 9 внутренней полости корпуса 1 с возможностью герметизации внутренней полости корпуса 1. В торцевых пластинах 2 и 3 выполнены сквозные отверстия 10, в которых установлены резисторы 6 с возможностью герметизации внутренней полости корпуса 1, например, при помощи уплотнительных элементов (на чертеже не показаны).
Винтовая поверхность направляющего элемента 7 выполнена в виде геликоида. Такая поверхность образована движением прямой, вращающейся вокруг перпендикулярной к ней оси (в данном случае геометрической продольной осью 9 внутренней полости корпуса 1) и одновременно поступательно движущейся в направлении этой оси, причём скорости этих движений пропорциональны. Такая поверхность проста в изготовлении и обеспечивает равномерную скорость охлаждающей жидкости по образованному спиральному каналу, что обеспечивает снижение неравномерности охлаждения резисторов 6 в поперечном сечении сборки.
Входной 4 и выходной 5 патрубки могут быть расположены тангенциально к внутренней цилиндрической полости корпуса 1 и соединены с корпусом 1 около, соответственно, входной 2 и выходной 3 торцевых пластин вместе с поперечным сечением спирального канала, соответствующим размеру патрубков 4 и 5.
На чертеже показано соосное расположение входного 4 и выходного 5 патрубков. На входной торцевой пластине 2 вдоль продольной геометрической оси 9 закреплен входной патрубок 4, а во внутренней полости корпуса 1 соосно с входным патрубком 4 расположен входной элемент 11, выполненный в виде гиперболического конуса, вершина которого направлена навстречу потоку жидкости, текущей по входному патрубку 4. На выходной торцевой пластине 3 закреплен выходной патрубок 5, а во внутренней полости корпуса 1 установлен выходной элемент 12, установленный соосно с выходным патрубком 5 и выполненный в виде гиперболического конуса, вершина которого направлена в сторону выходного патрубка 5 в направлении потока жидкости, текущей из внутренней полости корпуса 1 в выходной патрубок 5. При таком выполнении патрубков между входным 11 и выходным 12 элементами соосно с ними может быть расположен заполнитель 13, выполненный в виде цилиндра с диаметром, не превышающим максимальный диаметр указанных элементов 11 и 12. При этом для оптимизации параметров течения жидкости диаметр заполнителя 13 составляет 30-40% от диаметра внутренней полости корпуса 1.
Для обеспечения целостности корпуса 1 при изменении его температуры, он снабжен сильфонной вставкой 14.
Описываемая полезная модель используется следующим образом. Высоковольтные электрические резисторы 6 требуют интенсивного охлаждения. Для упрощения системы охлаждения комплект резисторов 6 собирают в едином охлаждаемом корпусе 1, через который прокачивают охлаждающую жидкость. При этом неравномерный подвод жидкости в поперечнике корпуса 1 приводит неравномерности охлаждения различных резисторов 6, что приводит к преждевременному их выходу из строя, а из-за последующей за этим перегрузки выходит из строя вся электрическая система.
Охлаждающая жидкость подводится по осевому входному патрубку 4, и ее поток попадает на входной элемент 11, вершина которого направлена навстречу входному потоку жидкости. Форма гиперболического конуса входного элемента 11 обеспечивает плавное изменение направления потока с осевого на спиральный между поверхностями направляющего элемента 7. Предотвращение завихрений жидкости на входе во внутреннюю полость корпуса 1  обеспечивает организацию ламинарного течения жидкости как вдоль каждого цилиндрического резистора 6, так и в поперечном сечении спирального канала, независимо от расстояния от резистора 6 до геометрической оси 9. Подобная организация выхода жидкости из внутренней полости корпуса 1 также способствует обеспечению равномерного течения охлаждающей жидкости.
«Сквозное» расположение резисторов 6 в корпусе 1 с выходом их концов из отверстий 10 в торцевых пластинах 2 и 3 позволяет, кроме обеспечения удобства обслуживания сборки, обеспечить выполнение правильных геометрических внутренних поверхностей без использования внутренних коммутаторов или креплений, что улучшает течение жидкости во внутренней полости, повышая равномерность охлаждения резисторов 6.
Таким образом, заявленная полезная модель позволяет повысить ресурс и надежность резистивной сборки высоковольтных резисторов за счет повышения равномерности их охлаждения в общей полости охлаждения, достигаемой путем организации равномерного обтекания жидкостью резисторов в сборке.