BRPI0622234A2

BRPI0622234A2 - bucha e mÉtodo para produzir a mesma

Info

Publication number: BRPI0622234A2
Application number: BRPI0622234-0A
Authority: BR
Inventors: Jens Rocks; Vincent Tilliette; Gerd Chalikia; Roger Hedlund; Gabriel Michael
Original assignee: Abb Research Ltd
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2012-01-03
Also published as: CN101669178B; US7812266B2; WO2008074166A1; EP2095378A1; US20090288878A1; JP2010514395A; CN101669178A

Abstract

BUCHA E MÉTODO PARA PRODUZIR A MESMA. A presente invenção refere-se a uma bucha com um ducto (6) para acomodar uma haste condutora que é circundada por um isolamento de equalização de campo elétrico (5) compreendendo um núcleo (1) com um invólucro cilíndrico (2) encapsulando o isolamento de equalização (5) e um flange (3) circundando o dito invólucro (2) e carregando furos passantes (8) distribuídos sobre a sua circunferência para permitir que a bucha seja fixada a uma parede (4) por meio de parafusos (12). O invólucro (2) e o flange (3) estão em uma peça e consistem em um material de matriz de isolamento, por exemplo, um material plástico misturado com um material de enchimento inorgânico. Os furos passantes (8) são circundados por insertos de metal essencialmente na forma de anel (9), cada um formando uma superfície anular nivelada com a superfície do flange (3) que está em contato com a cabeça do parafuso (12) e recebe a força exercida pelo último sobre o ftange (3). Uma derivação de teste (13) compreende um pino de contato (14) que é conectado de forma condutiva eletricamente à camada mais externa do isolamento de equalização (5) e circundado por um anel de contato (15) conectado a cada segundo inserto de metal (9) por meio de fios de conexão (17) para aterrar o pino de contato (14) por meio do anel de contato (15), quando a derivação de teste (13) não está em uso e coberta por uma tampa de metal. O núcleo (1) é produzido ao encher um molde com o material de matriz líquido depois de componentes do isolamento de equalização (5) e outras partes terem sido fixados ao mesmo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "BUCHA E MÉTODO PARA PRODUZIR A MESMA"

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a bucha de acordo com a parte genérica da reivindicação 1 e a um método para produzir tal bucha. Buchas deste tipo são conhecidas como buchas condensatórias elétricas e usadas, em instalações elétricas de média e alta-tensão, para guiar um condutor a- través de uma barreira aterrada, por exemplo, uma parede de metal de um transformador, tanque ou alojamento de subestação ou similar.

Técnica Anterior

Buchas do tipo genérico com flanges feitos de metal, em particu- lar de alumínio, são bem-conhecidas. Elas são, entretanto, muito caras. Em particular, o processo de fabricação é muito complicado. Primeiro, um núcleo compreendendo um isolamento de equalização de campo elétrico e um pon- to de conexão de derivação de teste devem ser produzidos, por exemplo, por meio de moldagem e acabado por meio de usinagem. O flange de metal caro deve ser produzido separadamente e depois fixado ao núcleo, usual- mente com um adesivo, e estabelecida uma conexão elétrica com o ponto de conexão de derivação de teste.

Sumário da Invenção

De acordo com a invenção o flange está em uma peça com o núcleo, compreendendo o mesmo material de matriz de isolamento. Nenhu- ma usinagem é exigida. Custos de produção são reduzidos consideravel- mente. Entretanto, a superfície de um flange de plástico é usualmente muito macia para suportar as altas cargas mecânicas exercidas sobre ela pelos parafusos usados para montar a bucha, por exemplo, a qualquer tipo de pla- no, um alojamento ou uma parede. Também, embora o flange de metal de buchas genéricas conhecidas seja empregado para aterrar o contato de tes- te da derivação de teste incorporada ao alojamento, estabelecendo uma co- nexão condutiva eletricamente entre o contato de aterramento e a parede por meio dos parafusos usados para montar a bucha à mesma, uma cone- xão como esta não está automaticamente presente em uma bucha com um flange compreendendo um material isolante eletricamente.

Por causa dos recursos enumerados na cláusula caracterizante da reivindicação 1, entretanto, estes problemas são resolvidos ao mesmo tempo. A bucha de acordo com a invenção é robusta e pode ser fixada com segurança à parede enquanto também estabelecendo a conexão condutiva eletricamente exigida do contato de aterramento com a mesma, exatamente como faria uma bucha genérica conhecida com um flange de metal.

A invenção também refere-se a um modo particularmente sim- ples e de baixo custo de produzir uma bucha tal como reivindicada onde, após posicionar elementos do isolamento de equalização e outros compo- nentes em um molde, a bucha, incluindo o flange, é essencialmente comple- tada em uma tentativa pelo enchimento do molde com material de matriz de isolamento.

Descrição Resumida dos Desenhos

A invenção será explicada com referência às figuras seguintes que mostram somente uma modalidade.

A figura 1 mostra uma vista lateral de uma bucha de acordo com a invenção, e parte de uma parede à qual a bucha é fixada;

A figura 2 mostra uma seção transversal ao longo de Il-Il na figu- ra 1;

A figura 3 mostra uma seção longitudinal ao longo de Ill-Ill na figura 1; e

A figura 4 mostra uma parte da figura 3, ampliada e com deta- lhes adicionais.

Descrição das Modalidades Preferidas

A bucha compreende um núcleo 1 com um invólucro aproxima- damente cilíndrico 2 circundado por um flange 3 com uma luva circundando o invólucro 2 e uma parte anular para fixar a bucha a uma parede aterrada plana 4 ou similar, por exemplo, a parede de metal de um transformador ou alojamento de subestação. O invólucro 2 e o flange 3 estão em uma peça e compreendem um material de matriz de isolamento, preferivelmente um ma- terial plástico, por exemplo, um polímero ou mistura de polímeros ou uma resina isolante, preferivelmente misturado com um material de enchimento inorgânico tal como sílica, alumina ou nitreto de boro. Uma primeira face plana do flange 3 fica em contato com a parede 4 ou um alojamento. O invó- lucro 2 encapsula um isolamento de equalização de campo elétrico 5 (ver a figura 3), o qual é configurado como um enrolamento feito de uma lâmina contínua de material poroso, em particular tecido de papel ou fibras, impreg- nado com o material de matriz, com uma pluralidade de camadas condutoras coaxiais cilíndricas ou enroladas configuradas como lâminas de, por exem- plo, lâmina delgada de metal, cada uma colocada entre voltas subsequentes do enrolamento. O isolamento de equalização 5 circunda um dueto axial 6 para acomodar uma haste condutora (não mostrada). Em uma extremidade do dueto 6 é fornecida uma luva 7 que serve como um elemento de contato para entrar em contato com a haste condutora. A luva 7 consiste em metal, por exemplo, alumínio, e é conectada de forma condutiva eletricamente à camada condutora mais interna do isolamento de equalização 5.

O flange 3, o qual se projeta lateralmente e circunda circunfe- rencialmente o invólucro externo 2, tem uma pluralidade de furos passantes axiais 8 distribuídos igualmente ao longo da sua circunferência, por exemplo, doze deles tal como mostrado na figura 2. Cada um dos furos passantes 8 é formado por um inserto de metal 9 parcialmente embutido no flange 3, cada um compreendendo (figura 4) um anel rosqueado 10 circundando o furo pas- sante 8 e carregando na sua extremidade proximal a uma segunda face do flange 3 oposta à primeira face um aro se projetando lateralmente para fora 11 que exibe uma superfície anular nivelada com a dita segunda face do flange 3. Cada um dos anéis 10 acomoda um parafuso rosqueado 12 cuja cabeça está em contato com a superfície anular do aro 11 e que se estende através do furo passante 8 e para dentro de um furo rosqueado alinhado na parede 4. Quando os parafusos 12 são apertados a pressão exercida por suas cabeças sobre a segunda face do flange 3 age sobre as superfícies anulares dos aros 11. Como as ditas superfícies anulares são formadas pe- los insertos de metal 9 que podem compreender, por exemplo, alumínio ou aço, elas são duras e resistentes ao desgaste e força considerável pode ser aplicada para garantir uma conexão mecânica segura entre o flange 3 e a parede 4, sem risco de danos à superfície do flange 3. O flange é tipicamen- te anular, mas qualquer outro projeto adequado para montar o flange, com o seu primeiro lado que é para ser montado na parede 4 ou alojamento, pode ser usado (por exemplo, o flange tendo uma forma externa retangular).

Na luva do flange 3 é fornecida uma derivação de teste 13 que se projeta radialmente para fora do invólucro cilíndrico 2. A derivação de tes- te 13 compreende um contato de teste modelado como um pino de contato 14 que é conectado de forma condutiva eletricamente à camada condutora mais externa do isolamento de equalização 5. O pino de contato 14 é circun- dado coaxialmente a uma distância por um anel de contato 15 que serve como um contato de aterramento. Um anel isolante 16 separa o anel de con- tato 15 do pino de contato 14 para impedir centelhas. Cada segundo inserto dos insertos de metal 9 é conectado de forma condutiva eletricamente ao anel de contato 15 por meio de um elemento de conexão, por exemplo, um fio de conexão 17. Cada um dos fios de conexão 17 compreende um materi- al condutivo eletricamente, usualmente metal, por exemplo, alumínio ou co- bre. Eles têm comprimentos e seções transversais iguais a fim de exibir re- sistências elétricas iguais.

Normalmente a derivação de teste 13 é coberta por uma tampa de metal (não mostrada) que conecta de forma condutiva eletricamente o pino de contato 14 ao anel de contato 15, assim a camada condutora mais externa do isolamento de equalização 5 é aterrada. Quando a tampa é re- movida o pino de contato 14 é desconectado eletricamente do anel de conta- to 15 e pode ser conectado a uma entrada de um instrumento de medição, por exemplo, um voltímetro, e medições elétricas podem ser executadas pa- ra diagnóstico e outros propósitos.

A bucha tal como descrito é produzida como se segue: Primeiro o enrolamento para o isolamento de equalização de campo elétrico 5 é enrolado a partir de uma lâmina contínua de material po- roso, com as folhas de lâmina delgada de metal inseridas entre voltas sub- sequentes (ou o material poroso compreende revestimentos metálicos ou um material modelado em rede ou em malha é usado), e então fixado dentro de um molde juntamente com as partes metálicas distintas, isto é, a luva 7, os insertos de metal 9, o pino de contato 14, o contato de aterramento 15, os fios de conexão 17 e outras conexões elétricas. Então o molde é enchido com material de matriz de isolamento líquido, por exemplo, um material plás- tico, em particular um polímero ou mistura de polímeros ou resina, preferi- velmente com uma mistura de material de enchimento inorgânico tal como sílica, alumina, dolomita, volastonita ou nitreto de boro tal como descrito an- teriormente. Esta etapa pode ser executada de diferentes modos, por exem- plo, envolvendo moldagem a vácuo ou, preferivelmente, gelificação sob pressão automatizada ou moldagem por injeção. O material de matriz forma o invólucro 2 e o flange 3 e ao mesmo tempo impregna o material poroso do enrolamento para completar a formação do isolamento de equalização 5. Depois o material de matriz é deixado para endurecer. Quando ele estiver suficientemente solidificado o molde é aberto e a bucha é removida.

Existem muitos modos de modificar o projeto descrito anterior- mente dentro do escopo da invenção. Em particular, os insertos de metal podem ser de várias formas, por exemplo, cada um pode compreender um anel se estendendo através do furo passante para a primeira face do flange e carregar um segundo aro na extremidade proximal à mesma. Também é possível substituir a pluralidade de insertos de metal por um único inserto de metal, por exemplo, na forma de um anel seguindo essencialmente a circun- ferência do flange e formando uma superfície anular interrompida pelos furos passantes. Cabos de conexão ou peças de conexão maciças podem ser u- sados em vez de fios de conexão e vários materiais podem ser empregados, desde que eles ofereçam condutividade elétrica suficiente. É preferido que o contato de aterramento seja conectado a pelo menos uma peça de contato em três ou mais posições que sejam essencialmente distribuídas de forma igual sobre a circunferência do flange, já que deste modo é alcançada uma distribuição simétrica aproximadamente de forma axial de correntes e cam- pos eletromagnéticos. A forma do núcleo pode ser, pelo menos em parte, de tronco de cone. O flange pode ser reforçado por meio de nervuras ou mate- riais de reforço, por exemplo, fibras de vidro.

Lista de Símbolos de Referência

1 núcleo 2 invólucro 3 flange 4 parede 5 isolamento de equalização 6 dueto 7 luva 8 furo passante 9 inserto de metal 10 anel 11 aro 12 parafuso 13 derivação de teste 14 pino de contato 15 anel de contato 16 anel isolante 17 fio de conexão

Claims

1. Bucha compreendendo um núcleo simétrico rotativamente (1) circundando um dueto axial (6) para acomodar um condutor e compreen- dendo um isolamento de equalização (5) circundando o dueto (6), com uma pluralidade de camadas condutoras coaxiais cilíndricas ou enroladas que são isoladas eletricamente umas das outras, a camada condutora mais in- terna sendo conectada de forma condutiva eletricamente a um elemento de contato arranjado no dueto (6) para estabelecer contato com o condutor e um invólucro externo (2) compreendendo um material de matriz de isolamen- to com, em uma circunferência, uma derivação de teste (13) com um contato de teste conectado de forma condutiva eletricamente à camada condutora mais externa do isolamento de equalização (5) e um contato de aterramento (15) conectável eletricamente ao contato de teste e com um flange (3) se projetando lateralmente e circundando circunferencialmente o invólucro ex- terno (2), cujo flange tem furos passantes axiais (8) para acomodar parafu- sos metálicos (12) para montar a bucha, um primeiro lado do dito flange (3) sendo adjacente ao lado de montagem, caracterizada pelo fato de que o flange (3) está em uma peça com o invólucro (2) do núcleo (1), compreen- dendo o mesmo material de matriz de isolamento e pelo menos um inserto de metal (9) embutido pelo menos parcialmente no material de matriz de iso- lamento adjacente aos furos passantes (8) de uma tal maneira que o pelo menos um inserto de metal (9) forma pelo menos parte da superfície do flan- ge (3) circundando os furos passantes (8) em uma segunda face do flange (3) oposta à dita primeira face do mesmo, e pelo menos um elemento de conexão condutivo eletricamente é fornecido que conecta o contato de ater- ramento (15) com o pelo menos um inserto de metal (9).

2. Bucha de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que existe um inserto de metal (9) para cada furo passante (8), cada um compreendendo um anel (10) circundando pelo menos parcialmente o respectivo furo passante (8).

3. Bucha de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que em cada caso pelo menos na extremidade proximal à segunda face do flange (3) o anel (10) é provido com um aro se projetando lateral- mente para fora (11) exibindo uma superfície nivelada com a dita segunda face do flange (3).

4. Bucha de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que em cada caso o anel está em ambas as extremidades provido com um aro se projetando lateralmente para fora, cada um dos aros exibindo uma superfície nivelada com uma das ditas primeira e segunda faces do flange.

5. Bucha de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracte- rizada pelo fato de que existem pelo menos três elementos de conexão, ca- da um conectando o contato de aterramento com o pelo menos um inserto de metal (9).

6. Bucha de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que os elementos de conexão têm virtualmente as mesmas resistên- cias elétricas.

7. Bucha de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracte- rizada pelo fato de que o contato de teste é na forma de um pino de contato (14).

8. Bucha de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o contato de aterramento é na forma de um anel de contato (15) circundando coaxialmente o pino de contato (14).

9. Bucha de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracte- rizada pelo fato de que a derivação de teste (13) compreende uma tampa de metal removível que, quando a derivação de teste (13) não está sendo usa- da, está em contato com o contato de aterramento assim como com o conta- to de teste a fim de fornecer uma conexão condutiva eletricamente entre e- les.

10. Bucha de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracte- rizada pelo fato de que o isolamento de equalização (5) é um enrolamento de material poroso de lâmina contínua tal como tecido de papel ou de fibras impregnado com o material de matriz de isolamento, com cada uma das ca- madas condutoras formada por uma lâmina de material condutivo eletrica- mente colocada entre voltas subsequentes do enrolamento.

11. Bucha de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, carac- terizada pelo fato de que o material de matriz de isolamento é um material plástico, em particular um polímero ou mistura de polímeros ou uma resina, preferivelmente misturado com um material de enchimento inorgânico tal como sílica, alumina ou nitreto de boro.

12. Método de produzir uma bucha como definida em uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que pelo menos componen- tes do isolamento de equalização (5), o contato de teste, o pelo menos um inserto de metal (9) e o pelo menos um elemento de conexão são colocados em um molde, imediatamente após o molde é enchido com material de ma- triz de isolamento líquido, o material de matriz é deixado para endurecer e a bucha é removida do molde.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pe- lo fato de que o molde é enchido com o material de matriz de isolamento durante uma etapa de enchimento envolvendo moldagem a vácuo ou, prefe- rivelmente, gelificação sob pressão automatizada, moldagem por injeção ou moldagem por compressão.

14. Método de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracteri- zado pelo fato de que o material de matriz de isolamento é um material plás- tico, em particular um polímero ou mistura de polímeros ou uma resina, pre- ferivelmente com uma mistura de material de enchimento inorgânico tal co- mo sílica, alumina ou nitreto de boro.