BR112017009554B1

BR112017009554B1 - Dispositivo de inspeção para utilização em um contentor de fluido

Info

Publication number: BR112017009554B1
Application number: BR112017009554-8A
Authority: BR
Inventors: Gregory F. Rossano; William Eakins; Daniel T. Lasko; Thomas A. Fuhlbrigge; Andrew M. Salm; George Zhang
Original assignee: Abb Schweiz Ag
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2022-06-28
Also published as: EP3216028B1; CN107250819A; EP3216028B8; EP3216028A1; CN107250819B; US9914513B2; CA2967311C; WO2016073405A1; US20160129979A1; BR112017009554B8; BR112017009554A2; CA2967311A1; ES2800163T3

Abstract

DISPOSITIVO DE INSPEÇÃO PARA UTILIZAÇÃO EM UM CONTENTOR DE FLUIDO E DISPOSITIVO DE INSPEÇÃO PARA UTILIZAÇÃO DENTRO DE UM FLUIDO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de inspeção (30) para utilização dentro de um contentor de fluido que inclui pelo menos um dispositivo de impulsão (38, 42), pelo menos um dispositivo de lastro (46) e uma gaiola (34) a qual carrega o pelo menos um dispositivo de impulsão (38, 42) e o pelo menos um dispositivo de lastro (46). A gaiola inclui pelo menos duas barras (60, 62). Cada barra (60, 62) provê uma abertura (82), as aberturas formando uma cavidade de gaiola (92) para carregar o pelo menos um dispositivo de impulsão (38, 42) e o pelo menos um dispositivo de lastro (46).

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] Geralmente a presente invenção está direcionada a sistemas de inspeção de transformador. Especificamente, a presente invenção está direcionada a um dispositivo de inspeção remotamente controlado inserido em um transformador cheio de líquido. Mais especificamente, a presente invenção está direcionada a um dispositivo de inspeção o qual tem um casco de gaiola com aberturas através do mesmo que reduzem a turbulência conforme o dispositivo move dentro do óleo de um transformador.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Os transformadores de energia cheios de líquido são um dos componentes chave em transformação e distribuição de energia. O líquido é utilizado para resfriar os componentes internos do transformador durante a sua operação. Como é bem compreendido, os grandes transformadores de energia cheios de líquido são extremamente pesados e difíceis de transportar e substituir. Estes têm uma vida útil limitada e uma manutenção necessária e reparo são necessários periodicamente.

[003] Apesar de técnicas não invasivas serem agora utilizadas para identificar problemas potenciais que o transformador pode ter; o modo comum para diretamente observar os enrolamentos, cabos, suportes e conectores dentro de um tanque de transformador é drenar o líquido do tanque de transformador e enviar para dentro uma pessoa através de uma escotilha ou abrir o tanque de transformador cortando uma placa superior do tanque. Portanto, existe uma necessidade na técnica para um dispositivo que facilmente move em um modo controlado para inspeção in situ de um transformador.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] Na luz do acima, é um primeiro aspecto da presente invenção prover um veículo de inspeção in situ de transformador com um casco de gaiola.

[005] Outro aspecto da presente invenção é prover um dispositivo de inspeção para utilização em um contentor de fluido, que compreende pelo menos um dispositivo de impulsão, pelo menos um dispositivo de lastro, uma gaiola a qual carrega o pelo menos um dispositivo de impulsão e o pelo menos um dispositivo de lastro, a gaiola que compreende pelo menos duas barras, cada barra provendo uma abertura em que as aberturas formam uma cavidade de gaiola para carregar o pelo menos um dispositivo de impulsão e o pelo menos um dispositivo de lastro.

[006] Ainda outro aspecto da presente invenção é prover um dispositivo de inspeção para utilização em um fluido que compreende pelo menos um componente, uma gaiola a qual internamente carrega o pelo menos um componente, a gaiola tendo uma pluralidade de barras com aberturas entre estas as quais permitem o fluido fluir através das mesmas e ao redor do pelo menos um componente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] Estas e outras características e vantagens da presente invenção serão melhor compreendidas com relação à descrição seguinte, reivindicações anexas, e desenhos acompanhantes. As figuras podem ou não ser desenhadas em escala e as proporções de certas partes podem ser exageradas para conveniência de ilustração:

[008] Figura 1 é um desenho esquemático de um dispositivo de inspeção da técnica anterior;

[009] Figura 2 é uma simulação de fluxo esquemática do dispositivo de inspeção da técnica anterior que mostra a turbulência gerada por tal dispositivo;

[0010] Figura 3 é uma vista em perspectiva traseira de um dispositivo de inspeção feito de acordo com os conceitos da presente invenção;

[0011] Figura 4 é uma vista em seção transversal do dispositivo de inspeção feito de acordo com os conceitos da presente invenção;

[0012] Figura 5 é uma vista em elevação frontal do dispositivo de inspeção feito de acordo com os conceitos da presente invenção;

[0013] Figura 6 é uma vista em perspectiva de um casco de gaiola utilizado pelo dispositivo de inspeção o qual substancialmente envolve os componentes internos do dispositivo de acordo com os conceitos da presente invenção;

[0014] Figura 7A vista plana de topo de uma barra exemplar utilizada com uma pluralidade de outras barras para formar o casco de gaiola de acordo com os conceitos da presente invenção;

[0015] Figura 7B é uma vista em seção transversal feita ao longo da linha 7B-7B da Fig. 7 A da barra exemplar;

[0016] Figura 8 é uma vista em elevação frontal do casco de gaiola com os componentes internos removidos de acordo com os conceitos da presente invenção;

[0017] Figura 9 é uma vista em elevação lateral do casco de gaiola com os componentes internos removidos de acordo com os conceitos da presente invenção;

[0018] Figura 10 é uma vista em elevação em seção transversal do casco de gaiola com os componentes internos removidos de acordo com os conceitos da presente invenção; e

[0019] Figura 11 é uma simulação de fluxo esquemática do dispositivo de inspeção que mostra a turbulência reduzida gerada por tal dispositivo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0020] Referindo agora aos desenhos e especificamente às Figuras 1 e 2 pode ser visto que um dispositivo de inspeção da técnica anterior está designado geralmente pelo número 20. O dispositivo 20 é utilizado para inspeção de um transformador o qual contém componentes elétricos de alta voltagem imersos em um fluido de resfriamento tal como óleo. O transformador não está mostrado, mas aqueles versados na técnica apreciarão que a inspeção ocorre somente quando o transformador está fora de linha ou não em uso. Como será apreciado por aqueles versados na técnica, o transformador utiliza um fluido de resfriamento de modo a manter e dispersar o calor gerado pelos componentes internos durante a operação do transformador. Apesar do dispositivo de inspeção da técnica anterior e da presente modalidade a ser discutido serem direcionados para sistemas para inspecionar transformadores elétricos, será apreciado que os ensinamentos aqui descritos podem ser aplicáveis a qualquer dispositivo de inspeção utilizado em um contentor vedado de volume relativamente grande, tal como um tanque, o qual mantém um fluido. O transformador é mantido em uma configuração vedada de modo a impedir que contaminantes ou outra matéria entrem. O tanque será provido com pelo menos uma abertura para permitir o enchimento e/ou drenagem do fluido de resfriamento. De modo a reduzir o tempo parado de esvaziar um transformador do fluido de resfriamento e conduzir uma inspeção visual manual, a utilização do dispositivo de inspeção 20 permite uma inspeção remota sem precisar drenar o fluido de resfriamento do tanque.

[0021] O dispositivo de inspeção da técnica anterior 20 é inserível no transformador ou contentor vedado e é móvel utilizando um controle remoto sem fio, sem cabo. O dispositivo de inspeção 20 provê um alojamento 22 o qual totalmente envolve um número de sensores e eletrônica de controle 24 tal como uma câmera ou similares. Um propósito do alojamento é proteger os componentes internos do dispositivo. O alojamento 22 realmente provê aberturas 26 que são utilizadas por impulsores os quais controlam o posicionamento do alojamento 22 dentro do transformador. Como tal, um técnico pode controlar o posicionamento do dispositivo de inspeção dentro do transformador de modo a inspecionar qualquer dos componentes contidos dentro do transformador. No entanto, como mostrado na Figura 2, pode ser visto que o alojamento 22 gera uma significativa turbulência quando movendo dentro do transformador. Esta turbulência causa dificuldades em mover o dispositivo de inspeção dentro do transformador, assim prejudicando a sua utilidade.

[0022] Referindo agora às Figuras 3-5 pode ser visto que um dispositivo de inspeção com propriedades de controle de movimento aperfeiçoadas está designado geralmente pelo número 30. O dispositivo 30 inclui um casco de gaiola 34 o qual contém os componentes internos do dispositivo os quais são utilizados para facilitar a operação do dispositivo. O casco de gaiola 34, o qual pode também ser considerado um casco do estilo de grade, pode incluir pelo menos um sensor 36 tal como uma câmera a qual pode remotamente transmitir imagens ou vídeo para um técnico para avaliação. Os sensores podem também incluir, mas não estão limitados a, sensores de temperatura, sensores de viscosidade para detectar materiais específicos e similares. Mantido pelo casco de gaiola 34 está pelo menos um impulsor vertical 38 o qual quando atuado gera um vetor de empuxo 40 de modo a mover o dispositivo 30 em uma direção geralmente vertical. Como melhor visto nas Figuras 3 e 4, dois impulsores verticais 38 podem ser providos. O dispositivo 30 pode também prover pelo menos um impulsor horizontal 42 o qual gera um vetor de empuxo 44. Como melhor visto nas Figuras 3 e 5, dois impulsores horizontais 42 podem estar providos.

[0023] Dispositivos de lastros 46 podem estar providos dentro do casco de gaiola 34 de modo a controlar o posicionamento de equilíbrio do dispositivo. Em outras palavras, o controle do lastro permite que a flutuação natural do dispositivo seja controlada como considerado apropriado pelo técnico. Na presente modalidade, o pelo menos um dispositivo de lastro 46 seletivamente permite que o óleo de dentro do tanque seja recebido. Isto reduz o volume do dispositivo o qual pode então ser utilizado para abaixar o dispositivo dentro do tanque. Esta redução do volume provê um equilíbrio de flutuação desejada para o dispositivo 30 enquanto este move dentro do tanque. Se necessário o(s) dispositivo(s) de lastro podem ser controlados para liberar o óleo retido para aumentar o volume do dispositivo e permitir que o dispositivo suba sem a utilização dos impulsores.

[0024] Um compartimento de bateria 50 pode ser mantido dentro do dispositivo 30 e é utilizado para carregar as baterias que energizam os vários componentes dentro do dispositivo. Os componentes energizados podem incluir os vários sensores, os dispositivos de lastro, os impulsores e especificamente os motores ou bombas utilizados para operar os impulsores. Pelo menos uma luz pode estar provida de modo a iluminar a área imediata do dispositivo. Um compartimento de eletrônica 54 pode também estar provido no dispositivo de modo a conter a eletrônica e os dispositivos de controle utilizados para operar os vários sensores, impulsores, luzes e outros componentes do dispositivo. A luz, e a eletrônica e os dispositivos de controle, podem ser energizados pelas baterias. Aqueles versados na técnica apreciarão que um controle seletivo dos impulsores ou na direção vertical e/ou horizontal permite um movimento do dispositivo em seis graus de liberdade dentro do transformador.

[0025] Referindo agora às Figuras 6-10 pode ser visto que o casco de gaiola 34 está construído de pelo menos uma barra 60 orientada em uma primeira orientação e pelo menos uma segunda barra 62 orientada em uma segunda orientação. Em um mínimo, a barra 60 e a barra 62 intersectam uma com a outra em um ponto de interseção 64. As barras 60 e 62 formam o casco de gaiola 34 de modo que os componentes internos sejam internamente mantidos dentro da periferia interna das barras 60 e 62. Em uma modalidade uma pluralidade de barras 60 pode estar provida na primeira orientação e uma pluralidade de barras 62 pode estar provida na segunda orientação. Em outras modalidades as barras 60 estão igualmente distantemente espaçadas umas das outras ou estas podem estar espaçadas em intervalos predeterminados. As barras 62 podem estar do mesmo modo espaçadas equidistantemente ou em intervalos predeterminados. Em uma modalidade as barras 60 estão providas em configurações paralelas e as barras 64 estão do mesmo providas em configurações paralelas. Na modalidade mostrada, as barras 60 e 62 são mantidas substancialmente perpendiculares umas às outras e equidistantemente espaçadas, no entanto, em outras modalidades as barras 60 e 62 podem estar configuradas em qualquer outra orientação angular. Sempre que as barras adjacentes 60 e as barras adjacentes 62 intersectam umas com as outras, estas formam uma grade 66 em que uma abertura de gaiola 68 está provida entre as barras interconectadas. O número e orientação das barras 60 e 62 controlará o número de grades e o número correspondente de abertura de gaiolas 68 providas pelo casco 34. Apesar de duas orientações das barras 60 e 62 serem mostradas, aqueles versados na técnica apreciarão que as barras poderiam estar espaçadas e/ou posicionadas em três ou mais orientações.

[0026] As barras 60 e 62 podem prover pelo menos uma porta de sensor 70 a qual provê um suporte estrutural para carregar o sensor 36 ou similares pelo casco 34 e em tal modo que as barras não bloqueiem ou interfiram com a operação do sensor. O casco 34 pode também prover pelo menos uma porta de impulsor 72 a qual circunda a saída dos mecanismos de impulsor tal como uma hélice ou similares. A porta 70 e a porta 72 podem incluir uma parede de porta 74 a qual efetivamente termina cada barra 60 ou 62 que intersecta com a parede 74. Como um resultado, a parede 74 define e forma uma abertura de porta 76 de modo que as barras 60 ou 62 não estendam para dentro da abertura 76.

[0027] As barras 60/62, em qualquer das modalidades descritas, podem ter uma seção transversal que poderia ser circular, semelhante a um fio; uma forma de placa, uma forma de tira ou qualquer forma de seção transversal apropriada que pudesse ser implementada. Como está evidente nas Figuras 7 A e 7B, cada barra 60/62 pode ter um corpo de forma circular 80 e uma abertura de corpo 82 que estende através da mesma. Cada barra, como visto nas Figuras 6 e 8-10, e especificamente cada corpo circular 80, pode ser de um diferente diâmetro externo e em que a abertura de corpo 82 pode ter um diâmetro interno correspondentemente diferente. Dispondo os diferentes tamanhos de diâmetro das barras 60/62, uma forma esférica do casco 30 pode ser obtida. É claro várias combinações do diâmetro externo e/ou forma das barras 60/62 podem ser implementadas para obter outras formas para o casco ou para acomodar os componentes internos. Acredita-se que uma forma esférica do casco provenha as melhores características de manobrabilidade do dispositivo submersível dentro do transformador ou outro contentor. No entanto, aqueles versados na técnica apreciarão que outras formas, tal como elíptica, quadrada, triangular ou qualquer combinação de formas, podem ser utilizadas em outras modalidades. E será apreciado que o dispositivo pode seletivamente controlar a operação dos impulsores verticais e impulsores horizontais para propelir o dispositivo conforme necessário. Será ainda apreciado que o pelo menos um dispositivo de lastro que está mantido dentro do casco pode ser utilizado para controlar o posicionamento do dispositivo conforme necessário.

[0028] Em uma modalidade, cada corpo circular 80, como visto na Figura 7B, pode ter uma seção transversal que é substancialmente de uma forma de tira. Como tal, o corpo 80 tem uma borda dianteira 86 que faceia para fora do casco e uma borda traseira 88 que faceia para dentro. Conectando a borda dianteira 86 e a borda traseira 88 estão superfícies de barra opostas 90. Em uma modalidade as superfícies de barra 90 podem ser planas ou chatas e em outra modalidade a superfícies de barra podem ser curvas. Especificamente, superfícies de barra curvas 90 podem ser de forma convexa. Quando as barras estão providas em uma forma de tira, será apreciado que a forma de tira provê mais controle e estabilidade enquanto propelindo o dispositivo de inspeção in situ dentro de um fluido. Como um resultado, as barras atuam como pequenas aletas ou lemes que reduzem a turbulência e permitem que o dispositivo de inspeção permaneça em um curso predeterminado como controlado pelo técnico. A configuração formada da borda dianteira, da borda traseira e das superfícies 90 pode ser ajustada de modo a aperfeiçoar a manobrabilidade do dispositivo. Mais ainda, barras selecionadas 60/62 do corpo circular 80 podem ter suas formas específicas ou configuração de seção transversal ajustadas conforme considerado apropriado. Em outras palavras, o(s) corpo(s) de menor diâmetro pode(m) ter uma forma de seção transversal específica, enquanto que o(s) corpo(s) interno(s) ou de maior diâmetro podem ter outra forma de seção transversal. A forma de seção transversal de cada barra pode ser utilizada com a força gerada por cada impulsor 38 e 42 e seus correspondentes vetores de empuxo 40 e 44. O alinhamento orientacional das barras e especificamente as bordas dianteiras 86, as bordas traseiras 88 e as superfícies de barra opostas podem ser orientadas e alinhadas com o(s) vetor(es) de empuxo. Em outras palavras o alinhamento orientacional da forma de barras minimiza a área da seção transversal do casco de gaiola. Isto reduz as forças de arraste em relação à direção de vetor de empuxo.

[0029] Como melhor visto na Figura 10, o diâmetro interno das barras 60/62 formam uma cavidade de gaiola 92 que está formada pelas bordas traseiras 88 de todas as barras providas. A cavidade de gaiola 92 é a área dentro da qual os componentes internos são carregados e mantidos. Em algumas modalidades porções selecionadas dos componentes internos podem estender além das bordas dianteiras ou podem ser mantidas no plano com as bordas dianteiras das barras 60/62. De modo a impedir o emaranhamento do dispositivo acredita-se que a extensão dos componentes internos além da forma esférica ou forma de envelope do casco deve ser mantida em um mínimo. Qualquer espaço dentro da cavidade de gaiola 92 não preenchido pelos componentes internos formam vazios de gaiola designados pelo número 94 (ver Figura 4). As bordas dianteiras 86 coletivamente forma uma superfície externa de gaiola 96 enquanto que as bordas traseiras coletivas 88 das barras 60/62 formam uma superfície interna de gaiola 98 a qual define a cavidade de gaiola 92.

[0030] Em operação, conforme os impulsores são atuados e/ou o pelo menos um dispositivo de lastro controlado, o dispositivo 30 move através do fluido contido dentro do transformador ou outro contentor. Como melhor visto na Figura 11, o fluxo do dispositivo e o espaçamento provido entre as barras 60 e 62 permitem que o fluido pelo menos parcialmente flua através do dispositivo. Isto significativamente reduz a turbulência gerada pelo dispositivo móvel de modo a manter a estabilidade e a manobrabilidade do dispositivo conforme desejado. Mais ainda, a configuração de tira provida na modalidade descrita permite que as tiras funcionem como um dispositivo de leme de modo a manter as direções para frente e para trás do dispositivo conforme este move através de todo o transformador. Tal projeto de forma de casco também aumenta a resistência lateral na direção não de empuxo, o que resultará no mesmo efeito que um leme. Em outras palavras, as superfícies de barra opostas 90, qualquer que seja a forma que possam ter, efetivamente reduzem o movimento do casco em uma direção normal às superfícies de barra.

[0031] As vantagens da presente construção estão prontamente aparentes para aqueles versados na técnica. As aberturas permitem que o fluido flua através do dispositivo de modo a minimizar a turbulência que de outro modo seria causada. Tal configuração também permite que o dispositivo se move mais rapidamente já que menos resistência é encontrada na direção de movimento.

[0032] Assim, pode ser visto que os objetos da invenção foram satisfeitos pela estrutura e seu método de utilização acima apresentados. Apesar de estar de acordo com os Estatutos de Patente, somente o melhor modo e a modalidade preferida foram apresentados e descritos em detalhes, deve ser compreendido que a invenção não está limitada a isto ou por isto. Consequentemente, para uma apreciação do verdadeiro escopo e abrangência da invenção, referência deve ser feita às reivindicações seguintes.

Claims

1. Dispositivo de inspeção para utilização em um contentor de fluido, o dispositivo compreendendo: pelo menos um dispositivo de impulsão (38, 42); pelo menos um dispositivo de lastro (46); e uma gaiola (34) a qual carrega o dito pelo menos um dispositivo de impulsão (38, 42) e o dito pelo menos um dispositivo de lastro (46), a dita gaiola (34) compreendendo uma pluralidade de barras (60, 62), incluindo ao menos uma barra (60) orientada em uma primeira orientação e ao menos uma segunda barra (62) orientada em uma segunda orientação, cada dita barra (60, 62) provendo uma abertura (82) em que as ditas aberturas (82) formam uma cavidade de gaiola (92) para carregar o dito pelo menos um dispositivo de impulsão (38, 42) e o dito pelo menos um dispositivo de lastro (46), em que cada barra (60,62) é formada de modo arqueado ao redor da dita abertura (82), o dispositivo caracterizado pelo fato de que a pluralidade de barras (60,62) formam uma grade (66), em que cada barra (60,62) é uma tira que tem uma borda dianteira (86) oposta a uma borda traseira (88), em que a borda dianteira (86) e a borda traseira (88) são conectadas por superfícies opostas (90) orientadas em uma mesma direção que um vetor de empuxo (40,44) gerado pelo dito pelo menos um dispositivo de impulsão (38,42) .

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um dispositivo de impulsão (38, 42) e o dito dispositivo de lastro (46) são carregados dentro da dita cavidade de gaiola (92).

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender: um primeiro conjunto de pelo menos duas barras (60) orientadas em uma primeira orientação e em planos paralelos; e um segundo conjunto de pelo menos duas barras (62) orientadas em uma segunda orientação e em planos paralelos.

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as ditas primeira e segunda orientações são perpendiculares uma à outra.

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os ditos primeiro e segundo conjuntos de pelo menos duas barras (60, 62) intersectam um com o outro em pontos de interseção (64), em que os ditos pontos de interseção (64) e as barras (60, 62) adjacentes formam uma abertura de gaiola (68).

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a dita abertura de gaiola (68) está contígua com a dita cavidade de gaiola (92) para permitir que o fluido dentro do contentor de fluido flua através da dita gaiola (34) quando o dito pelo menos um dispositivo de impulsão (38, 42) é ativado.

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as bordas dianteiras (86) formam um exterior de gaiola (96).

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas pelo menos duas barras (60, 62) intersectam uma com a outra em pelo menos um ponto de interseção (64).

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita gaiola (34) é esférica.