ES2907579T3 - Equipo eléctrico lleno de aceite que comprende un conjunto ensamblado con un fuelle cilíndrico para la compensación de presión y volumen - Google Patents

Equipo eléctrico lleno de aceite que comprende un conjunto ensamblado con un fuelle cilíndrico para la compensación de presión y volumen Download PDF

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Abstract

Un equipo eléctrico lleno de aceite, que comprende un conjunto ensamblado para el llenado de aceite y el sellado de forma hermética del equipo eléctrico, en donde el conjunto ensamblado comprende un fuelle cilíndrico (300) montado en una placa (602) del equipo eléctrico con una primera conexión (312) de una o más conexiones (310, 312) del fuelle cilíndrico (300), para la compensación de la presión y el volumen en el equipo eléctrico, en donde el fuelle cilíndrico (300) comprende: un cilindro (308) con varias circunvoluciones para expandirse y contraerse para proporcionar la compensación de la presión y el volumen; y dos cubiertas (304, 306) unidas con el cilindro (308), cada una en un extremo respectivo de dos extremos del cilindro (308), en donde cada cubierta (304, 306) comprende una parte cilíndrica (402) que está abierta en un primer extremo (406) y cerrada en un segundo extremo (408), en donde el primer extremo (406) termina en una cara circular (404) para montar la cubierta (304, 306) en una circunvolución de dichas circunvoluciones en un extremo correspondiente (502, 504) del cilindro (308), y en donde el segundo extremo (408) comprende una abertura (412) para el llenado de aceite y el sellado de forma hermética del equipo eléctrico, y en donde para una primera cubierta (306) de las dos cubiertas (304, 306) la abertura del segundo extremo (408) es para montar el fuelle cilíndrico (300) en la placa (602) con la primera conexión (312).

Description

DESCRIPCIÓN
Equipo eléctrico lleno de aceite que comprende un conjunto ensamblado con un fuelle cilindrico para la compensación de presión y volumen
Campo de la invención
La presente invención hace referencia en general a fuelles de expansión para equipos eléctricos. Más en concreto, la presente invención hace referencia a un equipo eléctrico lleno de aceite, que comprende un conjunto ensamblado con un fuelle cilíndrico para la compensación de la presión y el volumen en el equipo eléctrico.
Antecedentes de la invención
Los fuelles de expansión se utilizan en la fabricación para simplificar el montaje, la evacuación/secado y el proceso de llenado de aceite. Los fuelles de disco se utilizan normalmente en equipos eléctricos tales como transformadores de medida (tales como el transformador de voltaje capacitivo (CVT)). El fuelle de disco se compone de dos discos y conexiones. La Fig. 1 muestra una vista en sección de un fuelle de disco unido a una placa de un equipo eléctrico. Los dos discos se sueldan en los bordes y cerca del centro. El fuelle de disco se monta utilizando la conexión en la parte inferior. A veces, se proporcionan soportes adicionales para soporte adicional.
La utilización de dichos fuelles de disco en equipos eléctricos llenos de aceite plantea algunos problemas. Se pueden producir fugas de aceite debido a un fallo por fatiga (por ejemplo, debido a grietas/deformación) antes de su vida útil predefinida. Como alternativa, se pueden producir fugas de aceite por la generación de grietas en las áreas (o uniones) de soldadura. Además, se puede producir un movimiento axial inadecuado para la compensación del aceite, teniendo en cuenta la capacidad limitada del fuelle del disco.
Estos problemas se pueden relacionar con las tensiones a las que se expone el fuelle de disco durante el procesamiento/fabricación, el transporte y/o el funcionamiento normal de dicho equipo eléctrico. El procesamiento puede incluir normalmente el montaje, el secado al vacío, el calentamiento, el llenado de aceite y el sellado (bajo presión). En varias ocasiones, se detecta que el disco se deforma durante el procesamiento (por ejemplo, vacío y sobrepresión).
Los soportes adicionales, según se muestran en la Fig. 2, se utilizan normalmente para proporcionar soporte durante el transporte. Puesto que el fuelle lleno de aceite sólo tiene un soporte inferior, y poco soporte en el borde, vibra de forma continua y puede sufrir fuertes impactos durante el transporte (por ejemplo, debido a las malas condiciones de la carretera). Por lo tanto, es probable que la junta de soldadura del disco inferior y la cara de los soportes se enfrenten a fuertes tensiones, que pueden dar lugar a grietas o deformaciones. Si de alguna manera, el fuelle soporta el transporte, sigue siendo propenso a los fallos. Esto se puede atribuir al efecto de las tensiones a las que se enfrenta durante el transporte y a la concentración de tensiones durante su vida útil normal (unos 30 años aproximadamente). El fallo de esta pieza se considera un fallo del equipo eléctrico (por ejemplo, fallo del transformador). Cualquiera de los documentos CN 201 007938 Y, GB 425 169 A, CN 107221 412 A y CN 2209380 Y describe un equipo eléctrico lleno de aceite, que comprende un conjunto ensamblado para el llenado de aceite y el sellado de forma hermética del equipo eléctrico, en donde el conjunto ensamblado comprende un fuelle cilíndrico montado en una placa del equipo eléctrico con una conexión del fuelle cilíndrico para la compensación de la presión y el volumen en el equipo eléctrico, en donde el fuelle cilíndrico comprende un cilindro con varias circunvoluciones para expandirse y contraerse para proporcionar la compensación de la presión y el volumen, y dos cubiertas unidas con el cilindro, cada una en un extremo respectivo de dos extremos del cilindro.
Por lo tanto, se necesita un equipo eléctrico lleno de aceite que tenga un conjunto ensamblado con un fuelle de expansión, que sea lo suficientemente robusto para sobrevivir al procesamiento y al transporte, y que pueda soportar las tensiones durante el funcionamiento regular (es decir, durante la vida útil del transformador).
Sumario de la invención
La invención se define por la materia de estudio de las reivindicaciones independientes. Las formas de realización preferidas se definen por la materia de estudio de las reivindicaciones dependientes.
La invención proporciona un equipo eléctrico lleno de aceite según la presente reivindicación 1, que comprende un conjunto ensamblado para llenar de aceite y sellar de forma hermética el equipo eléctrico. El equipo eléctrico puede ser un transformador tal como un transformador de instrumentos.
El conjunto ensamblado comprende un fuelle cilíndrico montado en una placa del equipo eléctrico con una primera conexión de una o más conexiones. El fuelle cilíndrico es para la compensación de la presión y el volumen en el equipo eléctrico. En una forma de realización, el fuelle cilíndrico se diseña para que el movimiento axial proporcione la compensación de la presión y el volumen.
El fuelle cilindrico comprende un cilindro con varias circunvoluciones y dos cubiertas. El cilindro se puede fabricar de una fina lámina de acero inoxidable con un proceso de hidroconformado. Las circunvoluciones sirven para expandirse y contraerse (según sea necesario debido a los cambios en la temperatura del aceite) para proporcionar la compensación de la presión y el volumen. Las dos cubiertas se unen con el cilindro en dos extremos del cilindro.
Cada cubierta comprende una parte cilíndrica que está abierta en un primer extremo y cerrada en un segundo. El primer extremo de la parte cilíndrica termina en una cara circular, que sirve para montar la cubierta en una circunvolución en un extremo correspondiente del cilindro. El segundo extremo de la parte cilíndrica comprende una abertura. Esta abertura sirve para llenar de aceite el equipo eléctrico, y para sellar de forma hermética el equipo eléctrico una vez que se ha completado el llenado de aceite. Además, para una primera cubierta de las dos cubiertas, esta abertura es para montar el fuelle cilíndrico en la placa con la primera conexión. Esta placa puede ser una placa en una carcasa del equipo eléctrico que tenga la abertura correspondiente para dicho llenado de aceite y sellado de forma hermética (por ejemplo, mediante la utilización de juntas tóricas). Cada cubierta puede tener una ranura de montaje en relieve cerca de un área de conexión en el segundo extremo para proporcionar resistencia al fuelle cilíndrico durante la fabricación, el montaje y la operación de funcionamiento.
En el montaje, el fuelle cilíndrico se monta en la placa con la primera conexión. En una forma de realización, el conjunto ensamblado comprende dos conexiones, en las que cada conexión está provista de una cubierta correspondiente del fuelle cilíndrico en el segundo extremo. La conexión se puede utilizar para el llenado de aceite, el sellado de forma hermética del equipo eléctrico, y/o el montaje del fuelle cilíndrico en la placa. En este caso, una primera conexión de las dos conexiones (por ejemplo, la que es para la interconexión con la placa) comprende una abertura cuadrada en un extremo de la conexión. Esta abertura se puede utilizar (por ejemplo, utilizando una herramienta apropiada) para aplicar el par de apriete para unir el fuelle con la placa del equipo eléctrico. Por ejemplo, la conexión puede tener roscas para unirse con la placa (por ejemplo, con interfaces correspondientes), y se puede utilizar una herramienta apropiada para hacer rotar el fuelle para montar el fuelle en la placa. La primera conexión se puede fabricar de acero para proporcionar rigidez y amortiguación cuando el fuelle cilíndrico esté lleno de aceite.
En una forma de realización, el conjunto ensamblado comprende además dos o más abrazaderas para sujetar el fuelle en las uniones entre el fuelle y la placa. En este caso, la sujeción se realiza entre la circunvolución (en el extremo del cilindro) y la placa. El número de abrazaderas se puede determinar, en función del tamaño del fuelle. En una forma de realización, se utilizan cuatro abrazaderas. Por lo tanto, el fuelle cilíndrico se une con la placa de forma que las áreas de contacto para mantener bajo la fuerza de pretensión existentes entre el fuelle cilíndrico y la placa se encuentran en las uniones, y en una periferia de la primera conexión.
Breve descripción de los dibujos
La materia de estudio de la invención se explicará con más detalle en el siguiente texto con referencia a formas de realización de ejemplo que se ilustran en los dibujos adjuntos en los que:
La Fig. 1 (técnica anterior) ilustra un fuelle de disco montado en una placa de un equipo eléctrico;
La Fig. 2 (técnica anterior) ilustra los soportes proporcionados para el fuelle de disco;
La Fig. 3 muestra una vista en sección en perspectiva de un fuelle cilíndrico (300), de acuerdo con una forma de realización de la presente invención;
La Fig. 4 muestra las cubiertas del fuelle cilíndrico;
La Fig. 5 muestra un cilindro con varias circunvoluciones, del fuelle cilíndrico;
La Fig. 6 muestra áreas contraídas de un conjunto ensamblado del fuelle cilíndrico con una placa de un equipo eléctrico, de acuerdo con una forma de realización de la invención;
La Fig. 7 muestra una conexión del conjunto ensamblado, de acuerdo con una forma de realización de la invención;
La Fig. 8 muestra un montaje del conjunto ensamblado en la placa con la conexión, de acuerdo con una forma de realización de la invención; y
La Fig. 9 es una vista ampliada de una sujeción del fuelle cilíndrico mostrada en el montaje del conjunto ensamblado.
Descripción detallada
La presente invención hace referencia a equipos eléctricos llenos de aceite, tales como, pero no limitados a, transformadores de instrumentos, transformadores de distribución. La presente invención proporciona un equipo eléctrico con un conjunto ensamblado para el llenado de aceite y el sellado de forma hermética del equipo eléctrico.
El conjunto ensamblado incluye un sistema de expansión para el equipo eléctrico herméticamente sellado. El sistema de expansión actúa como un dispositivo de compensación de presión y volumen, y supera los problemas de los fuelles de disco tradicionales utilizados en dichos equipos eléctricos. El sistema de expansión de la presente invención comprende un fuelle cilíndrico.
El fuelle cilíndrico se diseña para que funcione en una dirección axial con un movimiento lateral mínimo. Se expande axialmente hacia fuera cuando el aceite se expande debido al cambio de un parámetro (por ejemplo, temperatura, presión, volumen, etc.) y viceversa. El fuelle cilíndrico en el sistema herméticamente sellado mantiene la presión dentro de los límites de trabajo requeridos, incluso aunque la presión del aceite varíe de forma importante en diversas condiciones (por ejemplo, durante el procesamiento, los cambios climáticos, etc.).
La Fig. 3 muestra una vista en sección en perspectiva del fuelle cilíndrico (300). El fuelle cilíndrico se expande/contrae axialmente (en 302) para posibilitar la compensación de la presión y el volumen. Según se muestra, el fuelle cilíndrico comprende dos cubiertas (304, 306) unidas con un cilindro (308) que comprende varias circunvoluciones. Las dos cubiertas (es decir, las cubiertas superior e inferior) se unen (por ejemplo, soldadas) con una circunvolución en un extremo (por ejemplo, circunvolución superior, circunvolución inferior) para formar la forma deseada del fuelle cilíndrico para la compensación de la presión y el volumen (es decir, mediante la expansión o contracción del cilindro 308 alrededor del eje 302).
Cada cubierta es, en esencia, cilíndrica, según se muestra en la Fig. 4, con una parte cilíndrica (402) y una cara circular (404) hacia el extremo. Por lo tanto, la parte cilíndrica en un primer extremo (406) está abierta, y cerrada en un segundo extremo (408), lo que crea una forma de U de la cubierta. Esta forma de U hueca proporciona muchas ventajas. Algunas de ellas son el ahorro en la cantidad de aceite, la provisión de espacio y la más importante es para el montaje. Además, la abertura (412) proporcionada en el segundo extremo permite el llenado de aceite, el sellado de forma hermética y el montaje del fuelle en la placa.
El espacio creado por la forma de la cubierta permite diversos usos. El espacio se utiliza para las conexiones (véase 310, 312 en la Fig. 3), el llenado de aceite (cubierta superior (302)), la fijación del fuelle (cubierta superior e inferior (302, 304)) y, opcionalmente, para la aplicación del par de apriete, según se describe más adelante. La cara circular plana de la cubierta inferior se apoya en la parte superior del sistema de la unidad de aceite principal. La ranura de montaje en relieve (410) cerca del área de conexión da resistencia al fuelle durante el procesamiento en la fábrica, y durante el aumento del vacío y la presión en la operación de funcionamiento, que minimiza los cambios de cualquier deformación permanente del fuelle.
El cilindro (308) con las varias circunvoluciones se muestra en la Fig. 5. El cilindro se expande y se contrae en la dirección axial (es decir, alrededor de 302) para proporcionar la compensación deseada de acuerdo con los cambios de temperatura del aceite (o presión, volumen, etc.). Esta parte se puede fabricar con una fina chapa de acero inoxidable con un proceso de hidroconformado. Las dimensiones del cilindro dependen de ciertos parámetros tales como, pero no limitados a, la longitud de la carrera (por ejemplo, la capacidad de expansión y contracción), la presión de trabajo y el número de ciclos de vida. El número de circunvoluciones se puede ajustar, en función de la capacidad del fuelle y de las necesidades requeridas (por ejemplo, para compensar la expansión térmica del volumen de aceite y la variación de la presión). Cuanto mayor sea el número de circunvoluciones mayor será la capacidad de expansión y contracción. Las circunvoluciones (502, 504) en el extremo es donde se unen las cubiertas (304, 306).
Se proporcionan dos conexiones, una conexión superior (310) unida con la cubierta superior (304), y una conexión inferior (312) en la cubierta inferior (306) según se muestra en la Fig. 3. El fuelle cilíndrico se monta en la parte superior de un conjunto ensamblado principal del equipo eléctrico. El fuelle cilíndrico se dispone sobre una placa (602) (por ejemplo, del transformador) para mantener sometidas a la fuerza de pretensión las áreas de contacto (604) según se destaca en la Fig. 6 en la periferia exterior.
El fuelle se une con la placa (602) utilizando la conexión inferior (312). En una forma de realización mostrada en la Fig. 7, el diseño de la superficie circular plana de la cubierta inferior y la conexión inferior ayuda a crear pretensión. La conexión inferior es una parte compacta, que se puede fabricar de acero y especialmente diseñada para montar el fuelle en la unidad principal. En una forma de realización, el extremo inferior de las conexiones tiene roscas (no mostradas) para fijar en la parte superior de la unidad. En la forma de realización de la Fig. 7, se proporciona una abertura cuadrada (702) en la parte superior (por ejemplo, mecanizada por brochado) de la conexión inferior (312). Esto se puede utilizar para aplicar un par de apriete (por ejemplo, como una tuerca). Esto puede ayudar a prevenir la tensión involucrada en la fijación del fuelle con la unidad principal. Como se proporciona la abertura cuadrada, la misma se puede utilizar (por ejemplo con una herramienta apropiada) para la rotación del fuelle, para fijar el fuelle con la unidad principal (por ejemplo en una conexión correspondiente del transformador). La conexión inferior también proporciona rigidez y amortiguación cuando el fuelle está lleno de aceite y tiene que soportar vibraciones y golpes aleatorios.
Opcionalmente, se utilizan una o más abrazaderas (abrazaderas de sujeción 802, 804), para unir el fuelle con la placa según se muestra en la Fig. 8. El número de abrazaderas se puede decidir en función de la capacidad del fuelle. En una forma de realización, se utilizan cuatro abrazaderas. Las abrazaderas sujetan el fuelle firmemente en las uniones (por ejemplo 806, 808) entre la circunvolución/cubierta en el extremo y la placa, según se muestra en la Fig. 9. Las abrazaderas ayudan a reducir la generación de tensión por fatiga durante el funcionamiento del ciclo de vida.
Por lo tanto, el equipo eléctrico con el sistema de expansión de la presente invención es más capaz de soportar vibraciones y golpes aleatorios en diferentes direcciones, en comparación con el equipo eléctrico convencional. El fuelle cilíndrico se diseña para el movimiento axial, y para permanecer montado de forma firme durante el transporte y durante el trabajo normal después de la instalación en su sitio. Además, la compensación del volumen de aceite es significativamente superior en comparación con los fuelles de disco, como resultado de la compensación proporcionada axialmente (debida a las circunvoluciones). La abertura cuadrada opcional en la conexión inferior permite la aplicación de par de apriete para una fijación adecuada. Los soportes opcionales (abrazaderas) proporcionados en la parte inferior también ayudan a minimizar las tensiones a las que se enfrenta durante el transporte.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un equipo eléctrico lleno de aceite, que comprende un conjunto ensamblado para el llenado de aceite y el sellado de forma hermética del equipo eléctrico, en donde el conjunto ensamblado comprende un fuelle cilíndrico (300) montado en una placa (602) del equipo eléctrico con una primera conexión (312) de una o más conexiones (310, 312) del fuelle cilíndrico (300), para la compensación de la presión y el volumen en el equipo eléctrico, en donde el fuelle cilíndrico (300) comprende:
un cilindro (308) con varias circunvoluciones para expandirse y contraerse para proporcionar la compensación de la presión y el volumen; y
dos cubiertas (304, 306) unidas con el cilindro (308), cada una en un extremo respectivo de dos extremos del cilindro (308), en donde cada cubierta (304, 306) comprende una parte cilíndrica (402) que está abierta en un primer extremo (406) y cerrada en un segundo extremo (408), en donde el primer extremo (406) termina en una cara circular (404) para montar la cubierta (304, 306) en una circunvolución de dichas circunvoluciones en un extremo correspondiente (502, 504) del cilindro (308), y en donde el segundo extremo (408) comprende una abertura (412) para el llenado de aceite y el sellado de forma hermética del equipo eléctrico, y en donde para una primera cubierta (306) de las dos cubiertas (304, 306) la abertura del segundo extremo (408) es para montar el fuelle cilíndrico (300) en la placa (602) con la primera conexión (312).
2. El equipo eléctrico lleno de aceite de la reivindicación 1, en donde cada conexión (310, 312) de una o más conexiones (310, 312) se monta en una cubierta correspondiente (304, 306) en el segundo extremo (408) de la parte cilíndrica para el llenado de aceite y el sellado de forma hermética del equipo eléctrico, y en donde la primera conexión (312) de una o más conexiones (310, 312) comprende una abertura cuadrada (702) en un extremo para aplicar par de apriete para unir el fuelle (300) con la placa (602) del equipo eléctrico.
3. El equipo eléctrico lleno de aceite de la reivindicación 2, en donde el conjunto ensamblado comprende además dos o más abrazaderas (802, 804), en donde cada abrazadera sujeta el fuelle cilíndrico (300) en una unión entre la circunvolución, en la que se monta la primera cubierta (306), y la placa (602).
4. El equipo eléctrico lleno de aceite de la reivindicación 3, en donde el fuelle cilíndrico (300) se une a la placa (602) de tal manera que las áreas de contacto (604) que se deben mantener bajo fuerza de pretensión se encuentran entre el fuelle cilíndrico (300) y la placa (602) en la unión y en una periferia de la primera conexión (310).
5. El equipo eléctrico lleno de aceite de la reivindicación 1, en donde el fuelle cilíndrico (300) se diseña para el movimiento axial alrededor de un eje (302) para proporcionar la compensación de la presión y el volumen.
6. El equipo eléctrico lleno de aceite de la reivindicación 2, en donde la primera conexión (310) se fabrica de acero para proporcionar rigidez y amortiguación cuando el fuelle cilíndrico (300) está lleno de aceite.
7. El equipo eléctrico lleno de aceite de la reivindicación 1, en donde cada cubierta (304, 306) comprende una ranura de montaje en relieve (410) cerca de un área de conexión en el segundo extremo (408) para proporcionar resistencia al fuelle cilíndrico (300) durante la fabricación, el montaje y la operación de funcionamiento.
8. El equipo eléctrico lleno de aceite de la reivindicación 1, en donde el cilindro (308) con las varias circunvoluciones se fabrica de una fina lámina de acero inoxidable con un proceso de hidroconformado.
9. El equipo eléctrico lleno de aceite de la reivindicación 1, en donde el equipo eléctrico es un transformador de instrumentos.
10. Un fuelle cilíndrico (300) para la compensación de la presión y el volumen en un equipo eléctrico lleno de aceite, comprendiendo el fuelle cilíndrico (300):
un cilindro (308) con varias circunvoluciones para expandirse y contraerse para proporcionar la compensación de la presión y el volumen;
una o más conexiones (310, 312); y
dos cubiertas (304, 306) unidas con el cilindro (308), cada una en un extremo respectivo de dos extremos del cilindro (308), en donde cada cubierta (304, 306) comprende una parte cilíndrica (402) que está abierta en un primer extremo (406) y cerrada en un segundo extremo (408), en donde el primer extremo (406) termina en una cara circular (404) para montar la cubierta (304, 306) en una circunvolución de dichas circunvoluciones en un extremo correspondiente (502, 504) del cilindro (308), y en donde el segundo extremo (408) comprende una abertura (412) para el llenado de aceite y el sellado de forma hermética del equipo eléctrico y en donde para una primera cubierta (306) de las dos cubiertas (304, 306) la abertura del segundo extremo (408) es para montar el fuelle cilindrico (300) en una placa (602) del equipo eléctrico con una primera conexión (312) de las una o más conexiones (310, 312).
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