RU2563578C1

RU2563578C1 - Contactless sealed lead-in

Info

Publication number: RU2563578C1
Application number: RU2014116537/07A
Authority: RU
Inventors: Олег Анатольевич Колигаев; Ростислав Викторович Лобов; Владислав Александрович Пржегорлинский; Александр Васильевич Селезнев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Атолл" (ОАО "НИИ "Атолл")
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2015-09-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: sealed lead-in is intended for noncontact energy transfer from a submersible cable to radioelectronic undersea vehicle. The sealed lead-in comprises a detachable magnet core made of two halves; one of them together with primary winding is placed in a sealed unit of the submersible cable while the other one is placed in the counterpart of the sealed lead-in - in the sealed unit of the submersible cable. Jointing planes of the magnet core are placed in jointing plane of the sealed lead-in. Mechanical clamper for sealed units ensures water displacement from the space between jointing planes; to this end to jointing plane of one sealed unit between pads of the magnet core placed in the jointing plane a band of soft waterproof isolating material is applied; the material, for example rubber, has property of shape recovery when mechanical load is eliminated.

EFFECT: expanded functionality and scope of the device application, increased efficiency at energy transfer from the sealed power source to a sealed energy receiver when placed in salty sea water.

1 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к бесконтактному вводу электрической энергии из другого прибора в замкнутый объем герметичного радиоэлектронного модуля.The invention relates to electronics, in particular to the non-contact input of electrical energy from another device into a closed volume of a sealed radio-electronic module.

Известен электрический ввод во взрывоопасное оборудование, содержащий цилиндрическую оболочку, жестко закрепленную в перегородке между камерами, сепаратор с отверстиями под каждый изолированный проводник и фиксирующий элемент, расположенный внутри обоймы, которая снабжена дном, жестко соединенным с обоймой, и крышкой с коническим буртиком, в котором выполнены отверстия под каждый проводник и дополнительные отверстия для продуктов горения, при этом сепаратор выполнен в виде выпуклой упругой пластины с отверстиями для продуктов горения, расположенной с внутренней стороны дна обоймы, а фиксирующий элемент выполнен в форме гранул (авт. св. СССР № 1167769, кл. Н05К 5/06, 1985).Known electrical input into explosive equipment containing a cylindrical shell, rigidly fixed in the partition between the chambers, a separator with holes for each insulated conductor and a locking element located inside the cage, which is equipped with a bottom, rigidly connected to the cage, and a cover with a conical shoulder, in which holes are made for each conductor and additional holes for combustion products, while the separator is made in the form of a convex elastic plate with holes for burn products I, situated on the inside bottom of the cage, and the retaining element is in the form of granules (auth. binding. USSR № 1167769, cl. N05K 5/06, 1985).

Недостатком данного устройства является то, что в нем источник электрической энергии, расположенный в камере вводов, связан с потребителем электрической энергии, расположенным в аппаратной камере, с помощью проводников. Данная конструкция значительно ослабляет защиту герметизируемых камер от неблагоприятных воздействий внешней среды и приводит к необходимости установки их в дополнительной взрывобезопасной оболочке.The disadvantage of this device is that in it the source of electrical energy located in the input chamber is connected to the consumer of electrical energy located in the hardware chamber using conductors. This design significantly weakens the protection of the sealed chambers from the adverse effects of the external environment and leads to the need to install them in an additional explosion-proof enclosure.

Известен энерговвод в герметичную камеру, содержащий разъемный магнитопровод, состоящий из двух половин, на которых размещены первичная и вторичная обмотки, расположенные по обе стороны металлической стенки герметичной камеры, при этом каждая половина магнитопровода выполнена в виде П-образных частей, расположенных радиально относительно оси магнитопровода, а П-образные части магнитопровода, размещенные на внутренней поверхности металлической стенки герметичной камеры, снабжены защищенными оболочками, выполненными из немагнитного материала (авт. св. СССР № 1426437, кл. Н05К 9/00, 1988). Данное устройство обеспечивает определенную защиту радиоэлектронного блока за счет однородной замкнутой оболочки, которая не имеет дополнительных разъемов для ввода энергии в блок.Known energy input into a sealed chamber containing a detachable magnetic circuit, consisting of two halves, which are the primary and secondary windings located on both sides of the metal wall of the sealed chamber, with each half of the magnetic circuit is made in the form of U-shaped parts located radially relative to the axis of the magnetic circuit and the U-shaped parts of the magnetic circuit, located on the inner surface of the metal wall of the sealed chamber, are equipped with protected shells made of non-magnetic material (ed. St. USSR No. 1426437, class N05K 9/00, 1988). This device provides a certain protection of the electronic unit due to the uniform closed shell, which does not have additional connectors for energy input into the unit.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является энерговвод в герметичную камеру, содержащий разъемный магнитопровод, выполненный из двух половин, на которых размещены первичная и вторичная обмотки энерговвода, расположенные по разные стороны стенки корпуса герметичного радиоэлектронного модуля, и другого прибора, отличающийся тем, что он снабжен магнитом, расположенным в корпусе герметичного радиоэлектронного модуля, гермоконтактом, расположенным напротив магнита в корпусе другого прибора, информационными разъемными магнитопроводами, первичные обмотки которых размещены на половинах магнитопроводов, расположенных в корпусе другого прибора и в корпусе герметичного радиоэлектронного модуля, и электрически связаны соответственно с источником ввода информации в модуль и выходом герметичного модуля, вторичные обмотки которых размещены на половинах магнитопроводов, расположенных в корпусе герметичного радиоэлектронного модуля и в корпусе другого прибора, и электрически связаны соответственно с входом герметичного модуля и потребителем информации через гермоконтакт, а оболочка герметичного модуля выполнена из конструкционного диэлектрика, например, на основе алюмоксидной керамики.The closest technical solution to the proposed device is the energy input into the sealed chamber containing a detachable magnetic circuit made of two halves, on which the primary and secondary windings of the energy input are located, located on opposite sides of the housing wall of the sealed radio electronic module, and another device, characterized in that it equipped with a magnet located in the housing of the sealed radio electronic module, a pressure switch located opposite the magnet in the housing of another device, information and detachable magnetic circuits, the primary windings of which are located on the halves of the magnetic circuits located in the housing of another device and in the housing of the sealed radio electronic module, and are electrically connected respectively to the input source of information into the module and the output of the sealed module, the secondary windings of which are located on the halves of the magnetic circuits located in the housing sealed radio-electronic module in the housing of another device, and are electrically connected respectively to the input of the sealed module and the consumer information through the pressure switch, and the shell of the sealed module is made of a structural dielectric, for example, based on alumina ceramics.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, области применения устройства и повышение КПД при передаче энергии от герметичного источника к герметичному приемнику электроэнергии при их нахождении в соленой морской воде.The aim of the invention is to expand the functionality, scope of the device and increase the efficiency when transferring energy from a sealed source to a sealed power receiver when they are in salt sea water.

Цель достигается тем, что гермоввод для бесконтактной передачи электрической энергии от подводного кабеля к радиоэлектронному подводному аппарату, содержащий разъемный магнитопровод, выполнен из двух половин, одна из которых вместе с первичной обмоткой размещена в гермоузле подводного кабеля, другая вместе с вторичной обмоткой размещена в ответной части гермоввода - гермоузле подводного аппарата, причем плоскости разъема половин магнитопровода расположены в плоскости разъема гермоввода, а устройство механической стяжки гермоузлов обеспечивает выдавливание жидкости из пространства между плоскостями разъема, для чего на плоскость разъема одной из частей гермоввода между площадками магнитопровода, находящимися в плоскости разъема, устанавливается полоска мягкого водоотталкивающего изоляционного материала со свойством восстановления формы при снятии механической нагрузки, например резины.The goal is achieved by the fact that the pressure seal for contactless transmission of electric energy from the submarine cable to the electronic submarine apparatus, comprising a detachable magnetic circuit, is made of two halves, one of which, together with the primary winding, is located in the hermetic submarine cable, the other together with the secondary winding is placed in the mating part hermetic input - hermetic submerged vehicle, with the plane of the connector of the halves of the magnetic circuit located in the plane of the connector of the Germanic input, and the mechanical coupler of the hermetic units bespechivaet squeezing liquid from the space between the planes of the connector, which connector on one of the plane parts of the leadthrough between the magnetic pads located in the parting plane is set soft water repellent strip of insulating material with the property of shape recovery when removing the mechanical load, such as rubber.

На рис. 1 изображен гермоввод в герметичную камеру.In fig. 1 shows a pressure seal in a sealed chamber.

Гермоввод содержит радиоэлектронный модуль 1, помещенный в замкнутую герметичную оболочку 2, другой прибор 3, преобразующий постоянный ток связанного с ним источника постоянного тока в переменный, размещенный в корпусе 4, разъемный магнитопровод 5 передачи электроэнергии от прибора 3 к элементам герметичного модуля 1, состоящий из двух половин, на которых размещены первичная 6 и вторичная 7 обмотки, расположенные по разные стороны стенки другого прибора 3 и герметичного модуля 1, полоска мягкого упругого водоотталкивающего изоляционного материала 8, нанесенная между площадками половины магнитопровода, находящимися в плоскости разъема герметичного модуля 1, элементы стягивания двух частей гермоввода 9.The Germanovod contains a radio-electronic module 1, placed in a closed sealed enclosure 2, another device 3, which converts the direct current of the associated DC source into an alternating current located in the housing 4, a detachable magnetic circuit 5 for transmitting electricity from the device 3 to the elements of the hermetic module 1, consisting of two halves, on which the primary 6 and secondary 7 windings are located, located on opposite sides of the wall of another device 3 and the sealed module 1, a strip of soft elastic water-repellent insulating mat Series 8, applied between the areas of the half of the magnetic circuit located in the plane of the connector of the sealed module 1, the constriction elements of the two parts of the pressure seal 9.

При соединении двух частей гермоввода, даже при хорошем качестве исполнения соединяющихся плоскостей, обязательно между неровностями появляются зазоры, и при погружении аппаратуры в воду вода затекает в эти зазоры и образует в том же переменном магнитном поле, где находятся катушки, короткозамкнутый виток. Если вода соленая, например морская, то его сопротивление может быть таким низким, что может увеличить потери энергии в трансформаторе, снижая его КПД. Для того, чтобы гарантированно разорвать этот короткозамкнутый виток, на одну из соединяющихся поверхностей разъема между площадками магнитопровода наносится полоска мягкого пружинящего водоотталкивающего изоляционного материала со свойством восстановления формы при снятии механической нагрузки, например резины. При сжатии двух половин герморазъема элементами стягивания, например болтами, в том месте, где приклеена полоска, вода вытесняется и токопроводящее кольцо воды становится разорванным, и, вследствие этого, ток, наведенный в нем, снижается почти до нуля, что резко снижает влияние воды, попавшей в зазор и позволяет существенно повысить КПД трансформатора. Толщина полоски резины должна быть в 1,5-2 раза больше максимального зазора, возникающего между плоскостями разъема из-за технологических неровностей, а ширина - приблизительно 0,1-0,5 ширины площадки магнитопровода.When two parts of the pressure seal are connected, even with good quality of the connecting planes, gaps necessarily appear between the irregularities, and when the equipment is immersed in water, water flows into these gaps and forms a short-circuited coil in the same alternating magnetic field where the coils are located. If the water is salty, for example, sea water, then its resistance can be so low that it can increase the energy loss in the transformer, reducing its efficiency. In order to guarantee a break in this short-circuited coil, a strip of soft springy water-repellent insulating material is applied to one of the connecting surfaces of the connector between the magnetic circuit pads with the property of shape restoration when removing mechanical stress, such as rubber. When the two halves of the pressure seal are compressed by tightening elements, for example, bolts, in the place where the strip is glued, the water is forced out and the conductive ring of water becomes torn, and, as a result, the current induced in it decreases to almost zero, which sharply reduces the effect of water, caught in the gap and can significantly increase the efficiency of the transformer. The thickness of the strip of rubber should be 1.5-2 times greater than the maximum gap arising between the planes of the connector due to technological irregularities, and the width should be approximately 0.1-0.5 of the width of the magnetic circuit area.

Применение полоски мягкого упругого водоотталкивающего изоляционного материала, нанесенной между площадками половины магнитопровода, находящимися в плоскости разъема герметичного модуля, позволяет эффективно передавать электроэнергию через гермоввод не только в нормальных климатических условиях, но и в соленой морской воде, и в этих условиях работы повышает КПД энергопередачи на 5-30% в зависимости от конструктивных особенностей аппаратуры, частоты преобразования и передаваемой мощности, что приводит к появлению в заявленном энерговводе новых свойств - возможности бесконтактной передачи в морской воде не только напряжений питания, но и информационных сигналов.The use of a strip of soft elastic water-repellent insulating material deposited between the areas of half the magnetic circuit located in the plane of the connector of the sealed module allows efficient transmission of electricity through the pressure seal not only in normal climatic conditions, but also in salty sea water, and under these operating conditions increases the energy transfer efficiency by 5-30% depending on the design features of the equipment, conversion frequency and transmitted power, which leads to the appearance in the declared energy water new features - the possibility of contactless transmission in sea water not only supply voltages, but also information signals.

Таким образом, введение новых отличительных признаков в заявленном энерговводе по сравнению с прототипом приводит к расширению функциональных возможностей: возможности бесконтактной передачи энергии передачи и приема информации в соленой морской воде с КПД, практически не отличающимся от КПД, получаемым при его применении на воздухе.Thus, the introduction of new distinguishing features in the claimed energy input compared with the prototype leads to the expansion of functionality: the possibility of contactless transmission of energy for transmitting and receiving information in salt sea water with an efficiency that is practically no different from the efficiency obtained by its use in air.

Новые свойства в заявленном энерговводе позволяют расширить его функциональные возможности, область применения и повысить КПД передачи энергии, достоверность бесконтактной передачи и приема информации между герметичным радиоэлектродным модулем и другим прибором при использовании в соленой морской воде.New properties in the claimed energy input allow to expand its functionality, scope and increase the efficiency of energy transfer, the reliability of contactless transmission and reception of information between a sealed radio-electrode module and another device when used in saltwater.

Claims

Germanovod for non-contact transfer of electrical energy from an underwater cable to a radio electronic underwater vehicle, comprising a detachable magnetic circuit made of two halves, one of which, together with the primary winding, is located in the underwater cable hermetic unit, the other, together with the secondary winding, is located in the reciprocal part of the hermetic input - underwater vehicle hermetic moreover, the planes of the connector of the halves of the magnetic circuit are located in the plane of the connector of the pressure seal, a device for mechanical tightening of the pressurized nodes, characterized in that the plane of the connector of one of the parts of the pressure seal between the magnetic circuit pads located in the plane of the connector, a strip of soft water-repellent insulating material is installed with the property of shape restoration when removing mechanical stress, such as rubber.