CAMPO TÉCNICO
[0001] A presente invenção refere-se a um elemento de reforçopara uma carcaça de isolador que compreende um corpo de isolador oco e pelo menos um flange. A presente invenção também se refere a uma carcaça de isolador que compreende um elemento de reforço disposto em um flange da carcaça de isolador.
ANTECEDENTE DA TÉCNICA
[0002] Uma carcaça de isolador compreende um corpo oco deisolador de um material isolante, por exemplo, de porcelana ou de um compósito de polímero e pelo menos uma extremidade do corpo de isolador é um flange metálico, por exemplo, aço ou alumínio fixado. O flange metálico pode ser fixado ao corpo de isolador oco de diferentes maneiras, por exemplo, encaixe, montagem, colagem ou cimentação por pressão.
[0003] Uma carcaça de isolador é usada em uma variedade deprodutos elétricos para alta tensão, por exemplo, para-raios, disjuntores ou buchas.
[0004] A carcaça de isolador é geralmente ligada a um dispositivoexterno, através do flange, que está fixado a pelo menos uma extremidade do isolador. O dispositivo externo é, por exemplo, uma estrutura de base do para-raios quando a carcaça de isolador for parte de um para-raios, uma segunda carcaça de isolador, ou uma carcaça do transformador quando a carcaça de isolador for parte de uma bucha para um transformador. Dependendo do desenho da carcaça de isolador e a carga da carcaça de isolador deverá suportar o número de pontos de parafusos/fixação para o dispositivo externo poder variar. A figura 1 mostra um exemplo de uma carcaça de isolador de acordo com a técnica anterior, sendo fixada a um dispositivo externo.
[0005] Por vezes, a parte do flange, onde o flange está fixado a umdispositivo externo, tal como a segunda carcaça de isolador ou uma estrutura de base, é enfraquecida durante a utilização devido à sobrecarga mecânica ou fissuras, tais como rachaduras de geada. Poderia ser o caso em que o flange não será capaz de suportar as cargas mecânicas especificadas inicialmente dadas pelo fabricante. Isto pode ser superado desmontando o equipamento que compreende o isolador e trocando a carcaça de isolador com um flange danificado para uma nova carcaça de isolador com flanges não danificados. No entanto, isto vai ser complicado, dispendioso e demorado. É, portanto, uma necessidade de encontrar uma maneira alternativa de reforçar a carcaça de isolador.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0006] Um objeto da invenção é prover um elemento de reforço parauma carcaça de isolador. De acordo com um primeiro aspecto, é apresentada uma carcaça de isolador com uma primeira extremidade cilíndrica e uma segunda extremidade possuindo um corpo cilíndrico oco de isolador, em que a primeira extremidade e/ou a segunda extremidade é provida com um flange cilíndrico para fixar a carcaça de isolador a um dispositivo externo em uma primeira extremidade do flange, em que pelo menos um elemento de reforço está disposto a uma segunda extremidade do flange.
[0007] De acordo com modalidades a primeira extremidade dacarcaça de isolador está firmemente disposta no flange por encaixe, montagem, colagem, cimentação e/ou adesão por pressão.
[0008] De acordo com modalidades a carcaça de isoladorcompreende ainda cimento disposto entre o corpo de isolador e o flange para manter um encaixe apertado.
[0009] De acordo com as modalidades o elemento de reforço éprovido de tal forma que parte do esforço aplicado sobre a primeira extremidade do flange que está mais próxima do dispositivo externo é transmitida para a segunda extremidade do flange de tal modo que a resistência mecânica da carcaça de isolador deste modo é aumentada.
[00010] De acordo com as modalidades o elemento de reforço é provido com parafusos nos pontos de fixação, os parafusos fixando o flange ao dispositivo externo.
[00011] De acordo com as modalidades os parafusos são apertados com um componente flexível em série com os parafusos.
[00012] De acordo com as modalidades o componente flexível compreende mangas de tubo ou molas.
[00013] De acordo com as modalidades o componente flexível está disposto de tal modo que a força de uma carga aplicada a uma primeira extremidade do flange é distribuída entre o ponto de fixação e a segunda extremidade do flange.
[00014] De acordo com modalidades a distribuição de carga entre a primeira extremidade do flange e a segunda extremidade do flange é determinada pela rigidez do componente flexível.
[00015] De acordo com as modalidades o elemento de reforço é provido como grampos ligados ao dispositivo externo com parafusos através de furos nos grampos e através de furos dispostos na primeira extremidade do flange.
[00016] De acordo com as modalidades o elemento de reforço é provido como um anel fixado ao dispositivo externo com parafusos através de furos no anel e através de furos dispostos na primeira extremidade do flange.
[00017] De acordo com as modalidades, o anel compreende pelo menos duas seções.
[00018] De acordo com as modalidades, pelo menos as duas seções compreendem superfícies de fixação, e em que as pelo menos duas seções estão ligadas umas às outras em uma das suas pelo menos duas superfícies de fixação.
[00019] De acordo com as modalidades, pelo menos as duas seções b) estão fixadas com uma dobradiça em uma das suas superfícies de fixação.
[00020] De acordo com as modalidades, pelo menos as duas partes estão fixadas por pelo menos um parafuso e uma porca em uma superfície de fixação.
[00021] De acordo com as modalidades, pelo menos as duas seções estão fixadas por meio de um gancho de quebra de uma superfície de fixação.
[00022] De acordo com as modalidades, pelo menos as duas seções estão fixadas por duas roscas de cabeça cilíndrica inserindo o anel a partir da circunferência do anel e através das duas seções.
[00023] De acordo com as modalidades, a carcaça é um corpo oco de epóxi reforçado por fibra de vidro compreendendo calas de silicone.
[00024] De acordo com um segundo aspecto, é apresentado um para-raios que compreende pelo menos duas carcaças de isolador, de acordo com o primeiro aspecto, as pelo menos duas carcaças de isolador sendo dispostas no topo uma da outra.
[00025] Outro objetivo da invenção é prover uma carcaça de isolador que compreende um elemento de reforço. De acordo com um terceiro aspecto, é apresentado um elemento de reforço para uma carcaça de isolador, a carcaça de isolador possuindo uma primeira extremidade cilíndrica e uma segunda extremidade cilíndrica, em que a primeira extremidade e/ou a segunda extremidade é provida com um flange cilíndrico para fixar a carcaça de isolador a um dispositivo externo de uma primeira extremidade do flange, em que o elemento de reforço está adaptado para aplicar uma pressão sobre uma segunda extremidade do flange de tal modo que a pressão sobre a primeira extremidade do flange é reduzida.
[00026] É de notar que quaisquer características do primeiro, do segundo e do terceiro aspectos podem ser aplicadas a qualquer outro aspecto, sempre que for apropriado. Da mesma forma, qualquer vantagem do primeiro aspecto pode aplicar-se igualmente ao segundo e/ou ao terceiro aspecto, respectivamente, e vice-versa. Outros objetivos, características e vantagens das modalidades incluídas serão aparentes a partir da seguinte descrição detalhada, assim como a partir dos desenhos.
[00027] Geralmente, todos os termos utilizados são para ser interpretados de acordo com o seu significado comum no campo técnico, a menos que explicitamente indicado em contrário. Todas as referências a "um/uma/o/o dito elemento, aparelhos, componente, meios, etapa, etc."são para ser interpretadas como se referindo abertamente a pelo menos uma instância do elemento, aparelho, componente, meio, etapa, etc., a menos que expressamente indicado em contrário. As etapas de qualquer método aqui descritas não devem ser realizadas na ordem exata descrita, a menos que explicitamente indicado.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[00028] A invenção será explicada em maiores detalhes pordescrição dos exemplos de modalidades e com referência ao desenho em anexo, em que
[00029] A figura 1 mostra em uma vista em corte transversal uma carcaça de isolador de acordo com a técnica anterior,
[00030] A figura 2a mostra, em uma vista em corte transversal uma parte de uma carcaça de isolador de acordo com uma modalidade da invenção,
[00031] A figura 2b mostra esquematicamente a modalidade na figura 2a de uma vista diferente, parcialmente em corte transversal de A-A da figura 2a,
[00032] A figura 3a mostra em uma vista em corte transversal uma parte de uma carcaça de isolador de acordo com uma modalidade alternativa da invenção,
[00033] A figura 3b mostra esquematicamente a modalidade na figura 3a de uma vista diferente, parcialmente em corte transversal B-B da figura 3a,
[00034] A figura 4a mostra um arranjo de fixação para dois segmentos de um elemento de reforço em forma de anel de acordo com uma modalidade da invenção,
[00035] A figura 4b mostra uma modalidade alternativa do arranjo de fixação mostrado na figura 4a,
[00036] A figura 4c mostra uma modalidade alternativa do arranjo de fixação mostrado na figura 4a, e
[00037] A figura 4d mostra uma modalidade alternativa do arranjo de fixação mostrado na figura 4a.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS
[00038] A invenção será agora descrita mais completamente a seguir com referência aos desenhos anexos, em que certas modalidades da invenção são mostradas. Esta invenção pode, contudo, ser realizada de muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como estando limitada às modalidades aqui, ao contrário, estas modalidades são providas a título de exemplo, para que esta descrição seja minuciosa e completa, e irão transmitir totalmente o âmbito da invenção para aqueles versados na técnica. Os mesmos números referem-se aos mesmos elementos em toda a descrição.
[00039] A figura 1 mostra em uma vista em corte transversal uma carcaça de isolador para um para um para-raios de acordo com a técnica anterior. A carcaça de isolador 1 compreende um corpo de isolador 18 com um interior oco 4, o corpo de isolador possui duas extremidades abertas, uma primeira extremidade 2 e uma segunda extremidade 3. O corpo de isolador 18 tem geralmente uma forma cilíndrica e é provido com uma série de calas salientes 11 sobre a sua superfície externa. O corpo de isolador 18 é de preferência rígido e é, por exemplo, de porcelana, de polímero ou um compósito de polímero, tal como um tubo de epóxi com aletas de um polímero, como o silicone. Particularmente, o corpo de isolador 18 é preferivelmente um corpo oco de epóxi reforçado com fibra de vidro com calas de silicone. A primeira extremidade 2 do corpo de isolador 18 é provida com um primeiro flange 5, e a segunda extremidade 3 do corpo de isolador 18 é equipada com um segundo flange 9. O primeiro flange está provido de furos de passagem, em uma primeira extremidade 8 do primeiro flange 5 para fixar a carcaça de isolador 1 a um dispositivo externo 6 com pelo menos um fixador 7a, 7b, disposto na primeira extremidade 8 do primeiro flange 5. O fixador é, por exemplo, um parafuso com uma porca ou um parafuso. A primeira extremidade 2 da carcaça de isolador está firmemente disposta no primeiro flange 5 por, por exemplo, encaixe, montagem, colagem, cimentação e/ou adesão por pressão. Na figura 1, o cimento 12 é disposto entre o corpo de isolador 18 e o flange 5 para manter um encaixe apertado. Quando a carcaça de isolador é usada em um para-raios, blocos de varistores e eletrodos terminais estão dispostos no interior oco 4. Em uma carcaça de isolador de para-raios várias carcaças de isolador 1 podem ser dispostas em cima da outra.
[00040] A figura 2a mostra, em uma vista em corte transversal uma parte de uma carcaça de isolador 1 de acordo com uma modalidade exemplar da invenção, em que a diferença em relação à figura 1 é que o primeiro flange 5 da carcaça de isolador 1 foi provido com pelo menos um elemento de reforço disposto em uma segunda extremidade 10 do flange 5. O elemento de reforço tem a forma de um grampo 13a-13d fixado ao dispositivo externo 6 com parafusos 14a-14d, através de furos nos grampos e através de furos dispostos na primeira extremidade 8 do flange 5. Deste modo, parte da tensão normalmente aplicada na primeira extremidade 8 do flange 5, isto é, a extremidade do flange que está mais próxima do dispositivo externo 6, é transmitida para a segunda extremidade 10 do flange. Quando os grampos 13a-13d estão fixados a uma carcaça de isolador 1 já em uso, os grampos podem ser fixados um de cada vez e os parafusos existentes trocados para os parafusos mais longos um de cada vez. Assim, um reparo mais fácil e uma melhor resistência mecânica de uma carcaça de isolador já em utilização são alcançados.
[00041] A figura 2b mostra esquematicamente a modalidade da figura 2a a partir de uma vista diferente, onde quatro grampos 13a-d são fixados ao primeiro flange 5 com um parafuso 14a-d por meio de um furo em cada grampo e um furo de passagem no flange do dispositivo externo. Além disso, o corte transversal A-A na figura 2 do corpo de isolador 18 é mostrado.
[00042] A figura 3a mostra em uma vista em corte transversal uma parte de uma carcaça de isolador 1 de acordo com uma modalidade exemplar da invenção, em que a diferença em relação à figura 1 é que o primeiro flange 5 da carcaça de isolador 1 foi provido com pelo menos um elemento de reforço disposto em uma segunda extremidade 10 do flange 5. O elemento de reforço tem a forma de um anel 15, fixado ao dispositivo externo 6 com parafusos 16a-16d, através de furos no anel e através de furos dispostos na primeira extremidade 8 do flange 5. Deste modo, parte da tensão aplicada sobre a primeira extremidade 8 do flange 5, isto é, a extremidade do flange que está mais próxima do dispositivo externo 6, é transmitida para a segunda extremidade 10 do flange e a resistência mecânica da carcaça de isolador 1 é aumentada. Quando o anel 5 está ligado a uma carcaça de isolador já em uso, o anel é, de preferência dividido em pelo menos duas seções 15a, 15b, como mostrado na figura 3b. Isto irá facilitar a montagem sobre uma carcaça de isolador já em uso. Assim, um reparo fácil e uma resistência mecânica melhorada de uma carcaça de isolador em utilização são conseguidos.
[00043] A figura 3b mostra esquematicamente a modalidade da invenção na figura 3a a partir de um ponto de vista diferente, onde o anel compreende uma primeira seção 15a e uma segunda seção 15b fixadas em conjunto a uma superfície de fixação 17 a, b. As seções de anéis 15a, 15b estão fixadas ao primeiro flange 5 com pelo menos um parafuso 16a-d por meio de um furo em cada seção 15a, 15b do anel e através de um furo no flange para o dispositivo externo. Além disso, o corte transversal B-B da figura 3a do corpo de isolador 18 é mostrado.
[00044] Quando um anel 15 é utilizado como um elemento de reforço de acordo com a modalidade de exemplo da invenção mostrada nas figuras 3a e 3b, a tensão de tração dos parafusos é distribuída a uma maior seção do flange comparado a quando com um único grampo em cada parafuso é usado como mostrado na modalidade exemplar da invenção nas figuras 2a e 2b. Quando nenhum elemento de reforço é utilizado, como mostrado na figura 1, a maior parte da tensão de tração estará presente na primeira extremidade do flange onde os parafusos estão fixados.
[00045] Quando um grampo ou anel de acordo com as modalidades exemplares acima são utilizados como um elemento de reforço o ponto originalmente de fixação, isto é, onde o flange está fixado ao dispositivo externo com parafusos da carcaça de isolador pode ser apertado com mangas tubulares, molas ou outro componente (não mostrado) em série com o parafuso. Desta forma, a carga pode ser distribuída entre o ponto de fixação original e a segunda extremidade do flange. A distribuição da carga entre os pontos de fixação original (primeira extremidade do flange) e a segunda extremidade do flange onde o dispositivo de reforço se fixa, pode ser determinada pela rigidez do componente flexível (mangas tubulares, molas, etc.).
[00046] As figuras 4a - 4d mostram diversos exemplos de como os pelo menos dois segmentos de anel 15a, 15b na figura 3b podem ser fixados em conjunto em uma das suas pelo menos duas superfícies de fixação 17a, 17b. A figura 4a mostra que os segmentos de anel 15a, 15b são unidos com uma dobradiça 19 em uma de suas superfícies de fixação 17a. A figura 4b mostra que os segmentos de anel 15a, 15b estão ligados, fazendo uma superfície de sobreposição de fixação e usando pelo menos um parafuso 20 e uma porca para manter os pelo menos dois segmentos de anel 15a, 15b em conjunto. A figura 4c mostra que os segmentos de anel 15a, 15b estão fixados, fazendo um gancho "de quebra" 21 na superfície de fixação 17. O gancho entre os dois segmentos de anel poderia naturalmente ter qualquer configuração adequada, uma vez que os segmentos de anel são mantidos em conjunto. Por exemplo, cada segmento de anel poderia ser equipado com arestas na superfície de fixação que engancha as seções de anéis juntas. A figura 4d mostra a forma como os pelo menos dois segmentos de anel 15a, 15b estão fixados por dois parafusos com parafuso de cabeça cilíndrica incorporando o anel a partir da circunferência do anel e através dos dois segmentos de anel 15a, 15b. Seria, obviamente, também possível permitir que o parafuso de cabeça cilíndrica entre a partir da superfície que define o furo do anel. Se existem dois parafusos de cabeça cilíndrica segurando os dois segmentos em conjunto, um dos parafusos poderia entrar no anel a partir da circunferência de uma das seções do anel 15a, atravessar a superfície de fixação, e entrar na outra seção do anel 15b, e o outro parafuso poderia entrar no anel a partir da circunferência da outra seção de anel 15b, atravessar a superfície de fixação e entrar na primeira seção de anel 15a. Deste modo, as seções de anéis são presas umas às outras.
[00047] O flange 5 nas figuras 1 a 3 é, por exemplo, feito de alumínio ou aço.
[00048] Os grampos 13a a-d, o anel 5 ou os segmentos de anéis 5a, 5b, é, por exemplo, de alumínio, aço, aço inoxidável ou de um material compósito. No entanto, qualquer material possuindo as propriedades necessárias para suportar a força necessária pode ser usado uma vez que seria adequado para fabricar o anel ou grampos do material.
[00049] Ao utilizar os grampos 13a-d, um anel ou segmentos de anel 15a, 15b a tensão de tração normalmente presente na primeiraextremidade 8 do flange nos pontos de fixação pode ser reduzida e, em vez do flange 5 será submetido a uma tensão de compressão, uma vez que os parafusos de fixação 14a-d, 16a-d detêm o flange no seu topo. Deste modo, a carga de ruptura potencial dos flanges será aumentada.
[00050] Além disso, utilizando grampos, um anel ou segmentos de um anel, como um elemento de reforço as carcaças de isolador podem ser reparadas no local sem serem removidas da sua posição de instalada. Esta é uma grande vantagem, pois dá a oportunidade de ter um reparo simples e rápido sem a necessidade de uma desmontagem completa da carcaça de isolador. Outra vantagem é que o custo de reparação é reduzido em comparação com quando a carcaça de isolador deve ser desmontada para reparo. Uma vantagem adicional é que, fixando os grampos, o anel ou os segmentos de anel a uma carcaça de isolador padrão os dados mecânicos declarados desta carcaça de isolador podem ser aumentados sem redesenhar os flanges.
[00051] A invenção não está limitada às modalidades apresentadas acima, mas um versado na técnica pode, é claro, modificá-las de uma pluralidade de maneiras dentro do âmbito da invenção. Assim, a invenção não está limitada às carcaças de isolador utilizadas nos para- raios, mas também pode ser aplicada a, por exemplo, carcaças de isolador utilizadas nos disjuntores e buchas. Além disso, os elementos de reforço podem, evidentemente, ser usados quando várias carcaças de isolador estão dispostas uma em cima da outra, por exemplo, em um para-raios construído a partir de várias carcaças de isolador. Os elementos de reforço podem ser usados em todos os flanges, ou apenas com flanges selecionados estando sujeitos a mais tensão do que outros flanges.