ES2577015T3 - Cuchilla de desconexión de alto voltaje para uso a la intemperie con aislamiento de aire - Google Patents
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Abstract
Una cuchilla de desconexión de alto voltaje para uso a la intemperie con aislamiento de aire, caracterizándose la cuchilla por que consta de: dos bases de cobre en forma de L (40, 41) o placas planas con los cantos o bordes redondeados, cuyo canto de la sección corta funciona como superficie de contacto con la cara interna de los brazos de desconexión; dos brazos de desconexión de cobre (42) que poseen ranuras que dividen en un número de secciones longitudinales los extremos de los brazos ubicados en una disposición en paralelo, ensamblados por medio de cuatro ejes principales transversales de acero inoxidable (48, 49) que sujetan y definen la distancia entre los mismos; un bloque de cobre (55) para la compensación del flujo de corriente adicional y sobrecalentamiento, ubicado a la mitad y sobre las caras internas de los brazos de desconexión; un muelle de aluminio (1) de sección transversal reducida gradualmente ubicado de manera paralela sobre la cara externa del extremo de cada brazo de desconexión, fijo al mismo por medio de un par de ejes transversales de acero inoxidable; un mecanismo de giro con una base curva (46) en forma de gancho y una solera plana (45) sujeta a un par de ejes transversales, incluye también un eje corto de acero inoxidable que une la base y la solera plana para formar el mecanismo de giro, dicho eje funciona como eje de giro para los brazos de desconexión, la presión de contacto entre los extremos de los brazos y la base resulta de la deformación elástica del ensamble entre el cobre y el muelle de aluminio de sección transversal reducida gradualmente en los extremos de los brazos de desconexión.
Description
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DESCRIPCION
Cuchilla de desconexion de alto voltaje para uso a la intemperie con aislamiento de aire Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a una cuchilla de desconexion o interruptor de alto voltaje con aislamiento de aire, de manera mas espedfica a un interruptor de alto voltaje para uso a la intemperie con aislamiento de aire, provisto con dos barras intercambiables ubicadas sobre una base frontal y otra posterior de cobre curvada en forma de “L” con bordes redondeados, ensamblada por medio de cuatro ejes transversales de acero inoxidable que le permiten girar sobre la base posterior.
Antecedentes de la invencion
En el estado de la tecnica existen una pluralidad de cuchillas de desconexion en forma de barra redonda, rectangular en donde las superficies de contacto en su totalidad son planas incluidas entre ellas las curvas redondas, pero al fin planas y no poseen parametros de referencia con la presion de contacto entre las superficies involucradas; sin eficiencia en la remocion de oxidos y limpieza general durante el movimiento de conexion y desconexion. Existen cuchillas con barra de cobre paralelas que ejercen una presion de contacto sobre superficies planas, dicha presion se proporciona por medio de resortes montados sobre el tornillo que une las barras; pero sobre dicho resorte se permite la circulacion de corriente y al paso de la misma se calienta con la consecuencia de perdida de tension al cambiar su limite de elasticidad, entonces con el uso la presion de contacto se pierde generando como consecuencia la generacion de micro-arcos y calientan las barras hasta la fusion de las mismas.
Una de las fallas comunes recurrentes en las subestaciones de distribucion es la apertura abrupta de los interruptores de potencia debido principalmente al sobrecalentamiento de las partes vivas de los mismos interruptores, esta situacion provoca la suspension del suministro del servicio electrico generando perdidas cuantiosas a los usuarios. Las fallas se deben principalmente a la generacion de micro-arcos por falso contacto que finalmente desencadenan la creacion de un arco completo que funde el metal de la barra de contacto e interrumpe el suministro del fluido electrico.
Por lo que es necesario proporcionar un dispositivo que sea capaz de mantener los niveles de carga, con capacidades de operacion por encima de las especificaciones existentes, que soporte cargas superiores sin provocar sobrecalentamientos y con un diseno simple que evite el uso de una gran cantidad de piezas de dificil ensamblaje en las que se requiere de herramientas especiales.
El desconector de la patente japonesa JP 2006351397, publicada el 28 de diciembre de 2006, cuyo inventor es Sasaki Toshiaki, describe un mecanismo de giro provisto con una barra de accionamiento vertical recubierta con aislante, sobre el aislador se fija una barra horizontal que puede girar junto con la barra vertical de accionamiento; en el giro, se conecta o desconecta la energia electrica en los extremos superiores de los aisladores de extremo.
El sistema desconector de la patente japonesa JP 2005285534, publicada el 13 de octubre de 2005, cuyo inventor es Uchida Yasushi, describe una pluralidad de desconectores monopolares provistos con una barra horizontal giratoria apoyada sobre un aislador central que hace girar la barra de desconexion para conectar o desconectar la energia electrica en los extremos superiores de los aisladores de recepcion y transmision de la energia, dichos aisladores sujetos a una base inferior horizontal. El aislador central se hace girar por medio de una barra de accionamiento.
La patente japonesa JP 11120870, publicada el 30 de abril de 1999, cuyo inventor es Okamoto Tamotsu, describe una cuchilla de desconexion giratoria con dos extremos de contacto que se acoplan a dos dedos axiales en forma de “U” en posicion horizontal, dichos dedos contenidos uno dentro del otro. La cuchilla se fija a un aislador giratorio y en los extremos laterales tiene superficies de contacto en forma de lazo que entran en el dedo de superficie plana en forma de “U” horizontal para cerrar o abrir el circuito de energia electrica proveniente del transformador.
La patente Rusa RU 2127006 publicada el 27 de febrero de 1999, cuyo inventor es Konopel Kov y colaboradores, describe un interruptor de desconexion provisto de un bastidor junto con un aislador fijo y otro que puede girar; tambien posee un mecanismo de control tipo palanca. El colector de corriente posee dos cuchillas de contacto paralelas sujetas por medio de bujes de fijacion, los extremos de las cuchillas poseen resortes que proporcionan presion de contacto.
La patente japonesa JP 10079216 publicada el 24 de marzo de 1998, cuyo inventor es Ito Hitoshi, describe un mecanismo de desconexion que consta de dos aisladores fijos de extremo y dos aisladores intermedios que pueden girar, provistos con una seccion de cuchilla en el extremo superior que se acoplan entre si por medio del giro de los aisladores intermedios, de esta manera permiten o interrumpen el paso de la corriente a traves de los aisladores de extremo.
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La patente de los Estados Unidos de America US 4.112.268, publicada el 5 de septiembre de 1978, cuyo inventor es Chung Asuncion, describe una cuchilla de desconexion que consta de una base horizontal sobre la que se ubican dos aisladores fijos de extremo y un aislador intermedio que puede girar que posee en su extremo superior una cuchilla o barra horizontal en cuyos extremos tiene una mandibula de contacto que se acopla en cada extremo superior de los aisladores fijos, el acoplamiento se lleva a cabo a baja presion para permitir la desconexion facil.
La patente de los Estados Unidos de America US 3.230.324 publicada el 18 de enero de 1966, cuyo inventor es Tomlinson F. Johnson, describe un interruptor de desconexion rapida para alto voltaje, en el interruptor dos aisladores de soporte de extremo estan conectados por medio de una barra de base y en el cuerpo del mismo un elemento de interrupcion en cada uno de los aisladores, de dichos elementos de desconexion uno se mueve en la direccion de las manecillas del reloj y el otro se mueve en sentido contrario para desconectar el flujo de corriente de alto voltaje, el movimiento se realiza por medio de un mecanismo intermedio entre los extremos de los elementos de desconexion.
La patente de los Estados Unidos de America US 3.004.117, publicada el 10 de octubre de 1961, cuyo inventor es John W. Skooglund, describe un interruptor de desconexion para alto voltaje provisto de una base que posee un par de aisladores en cada extremo, en el borde superior de un par de los mismos se coloca la base de sujecion de una barra de desconexion que puede girar en el plano vertical, sobre el aislador mas proximo al par opuesto se ubica un mecanismo de acoplamiento, aseguramiento y liberacion de la barra cuando se encuentra en posicion horizontal de conexion.
La patente de los Estados Unidos de America US 2.816.971, publicada el 17 de diciembre de 1957, cuyo inventor es Payton C. Mayo y colaboradores, describe una barra de desconexion que gira sobre su base en el plano vertical para acoplarse por gravedad en el extremo superior del aislador donde se encuentra el dedo de contacto.
La patente del Reino Unido GB 718.343, publicada el 10 de noviembre de 1954, cuyo inventor es Joseph Daniel Hoffman y colaboradores, describe un arreglo de contactos electricos para interruptores de desconexion con una cuchilla tubular vertical que posee un mecanismo de presion proporcionado por un resorte interno sobre un rodillo de contacto en una superficie inclinada de una pestana fija que posee un hombro para evitar la desconexion deliberada de la cuchilla vertical; en la seccion intermedia de la cuchilla esta posee un elemento de contacto recubierto con plata para aumentar la conductividad; el dispositivo posee medios mecanicos para ajustar la cuchilla respecto al soporte y superficie de contacto de la misma.
La patente del Reino Unido GB 673.598, publicada el 11 de junio de 1952, describe un dispositivo de desconexion para circuitos de alta tension con un brazo de desconexion operado por una palanca de aislamiento que abre o cierra el circuito para interrumpir o permitir el paso de la corriente.
La patente del Reino Unido GB 643.953, publicada el 27 de septiembre de 1950, describe un interruptor de desconexion para alto voltaje y proporciona protection contra deterioro provocado por la agresividad del medio ambiente como es la acumulacion de hielo, polvo y corrosion generada por lo mismo; el mecanismo comprende una cuchilla con dos grados de libertad o de doble tiro que hace contacto con alta presion, consiste en cuatro aisladores arreglados en forma de cruz, uno en el poste de suministro, el de sujecion de la cuchilla en el centro y dos de conexion en los extremos opuestos de los brazos; la cuchilla se desconecta de uno de ellos para hacer labores de limpieza y reparaciones mientras se conecta en el lado opuesto; la base de la cuchilla posee una carcasa de proteccion cerrada que la protege contra la acumulacion de hielo o polvo del medio ambiente; la cuchilla gira en el plano vertical haciendo contacto sobre superficies planas.
Por lo antes descrito, existe la necesidad de proporcionar una cuchilla de desconexion con desempeno eficiente y seguro que no provoca sobrecalentamiento en sus partes vivas mientras conduce la corriente a traves de las mismas ya que se fabrican de cobre electrolitico con una resistencia baja. El documento EP1575067 divulga un dispositivo de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.
Sumario de la invencion
Es un objetivo de la presente invencion, proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con aislamiento de aire para uso a la intemperie, destinada para uso externo en instalaciones electricas de alta y media tension.
Es otro objetivo de la presente invencion, proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con aislamiento de aire para uso a la intemperie de manera que, en la posicion cerrada, los contactos de desplazamiento sufren una deformation elastica con presion asistida por medio de los muelles de aluminio de seccion transversal parcial con reduccion gradual.
Es todavia otro objetivo de la presente invencion, proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con aislamiento de aire para uso a la intemperie, que posee muelles de aluminio de seccion transversal parcial reducida sin ranuras o con al menos una ranura central.
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Es aun otro objetivo de la presente invencion, proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con aislamiento de aire para uso a la intemperie, que tiene un unico o multiples dedos de contacto a cada lado de la cuchilla, separados por una ranura longitudinal de extremo.
Es un objetivo de la presente invencion proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con aislamiento de aire para uso a la intemperie, la cual tiene una posicion de retraccion del eje de rotacion.
Es tambien un objetivo de la presente invencion, proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con aislamiento de aire para uso a la intemperie, que tiene todos los elementos de conduction fabricados en cobre C110 ETPC o C182.
Es un objetivo de la presente invencion, proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con aislamiento de aire para uso a la intemperie, la cual tiene brazos de desconexion intercambiables para usar ambas caras, provistos con un movimiento de tijera entre la conmutacion entre la base de giro y los dedos de contacto.
Es todavia un objetivo de la presente invencion, proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con aislamiento de aire para uso a la intemperie, la cual posee un bloque de cobre de distribution de corriente que une las caras internas de ambos brazos.
Es otro objetivo de la presente invencion proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con aislamiento de aire para uso a la intemperie, que libera presion de contacto de las cuchillas despues del inicio de la maniobra de apertura.
Es un objetivo de la presente invencion proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con aislamiento de aire para uso a la intemperie, que se puede instalar en cualquier aislador sin la necesidad de desarmar ningun componente.
Es aun un objetivo de la presente invencion proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con aislamiento de aire para uso a la intemperie, la cual presenta una reduction de presion de contacto despues del giro de mas de 30°.
Es incluso un objetivo de la presente invencion proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con
aislamiento de aire para uso a la intemperie, que tiene adaptacion a la desalineacion de las bases de contacto.
Es todavia un objetivo de la presente invencion, proporcionar una cuchilla de desconexion de alto voltaje con
aislamiento de aire para uso a la intemperie, que mejora el desempeno de las caracteristicas de las cuchillas del tipo
de desconexion.
Breve descripcion de las figuras
La figura 1, es una vista en perspectiva de la cara externa del muelle de aluminio de section transversal reducida gradual.
La figura 2, es una vista en planta superior del muelle de aluminio de seccion transversal reducida.
La figura 3, es una vista lateral del muelle de aluminio de seccion transversal reducida que proporciona la elasticidad necesaria para ejercer presion.
La figura 4, es una vista en perspectiva de un despiece de la cuchilla de la presente invencion, en donde se muestran las bases, el mecanismo de giro, un brazo de conduccion, los ejes transversales que sujetan ambos brazos, la posicion de los muelles de aluminio y el bloque de distribucion de corriente.
La figura 5, es una vista en perspectiva de la cuchilla de la presente invencion, en donde se muestran las bases, el mecanismo de giro, los brazos de conduccion, los ejes transversales de sujecion en acero inoxidable, la posicion de los muelles de aluminio en las caras externas de los extremos y el bloque de distribucion de corriente que une las caras internas de los brazos.
La figura 6, es una vista superior del despiece de la figura 4, que muestra los cantos redondeados de los brazos de desconexion y las bases, los orificios de sujecion de las mismas y los empalmes brazo-muelle.
La figura 7, es una vista superior de la cuchilla completa correspondiente a la figura 5 en una posicion de cierre, que muestra los cantos redondeados de los brazos de desconexion y las bases, los orificios de sujecion de las mismas, los empalmes brazo-muelle y el mecanismo de giro.
La figura 8, es una vista lateral de la cara interna del despiece que consta de las bases frontal y posterior en posicion correspondiente de cierre con un brazo de conduccion y el mecanismo de giro.
La figura 9, es una vista lateral de la cara externa del despiece que consta de las bases frontal y posterior en posicion correspondiente de cierre con un brazo de conduccion y el mecanismo de giro.
Descripcion detallada de la invencion
En la presente solicitud se describe una cuchilla de desconexion para redes de distribucion y transmision que incluye un nuevo diseno de contactos electricos entre superficies redondeadas y planas deslizables asistidas por presion
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ejercida por un muelle empalmado, presenta un nuevo diseno de las partes vivas para uso a la intemperie con aislamiento de aire, operacion manual para la desconexion y conexion; de tension nominal en el intervalo de 15 kV a 25,8 kV y con valores de corriente nominal desde 630 A hasta 2000 A con capacidades de cortocircuito desde un minimo de 40 kA y hasta 50 kA; adicional a las caracteristicas senaladas, posee valores de resistencia en los contactos menores a 20 micro-ohms. Se fabrica en materiales de alta calidad en combinacion con cobre, aluminio, bronce, laton, acero inoxidable; consta de dos bases de cobre en forma de L, dos navajas alimentadoras o brazos de desconexion, uno, dos y hasta cuatro dedos de contacto separados por ranuras, mecanismo de sujecion y giro en bronce, los ejes perpendiculares que sujetan los brazos fabricados en acero inoxidable. Las bases o placas de cobre en forma de L se adaptan a los aisladores existentes sin necesidad de hacer cambios adicionales, los bordes del extremo corto funcionan como superficies de contacto y el extremo largo forma la base de sujecion con el aislador.
La invention se refiere a un interruptor de desconexion (cuchilla) con dos navajas de contacto rectas o brazos de desconexion, paralelas con bordes redondeados para alto voltaje con aislamiento de aire para su uso en redes de transmision y distribution. El interruptor incluye dos navajas o brazos de desconexion o conexion de cobre paralelas con un bloque central de compensation para la distribucion de la carga que circula a traves de las mismas, una base de contacto frontal, una base de contacto posterior y en la vecindad un mecanismo de sujecion y giro que permite la apertura o cierre de la cuchilla para la operacion de conexion y desconexion, el giro se lleva a cabo por medio de un eje de acero inoxidable ubicado en una position perpendicular que une las dos piezas componentes del mecanismo de giro fabricado en laton o bronce, el paralelismo de las navajas se asegura por medio de ejes transversales en la seccion de las bases y un bloque de cobre intermedio para la compensacion y distribucion de corriente. En cada extremo y en la cara externa de los brazos de desconexion se ubica un muelle de aluminio de section reducida sujeto por medio de tuerca y extremo roscado de los ejes transversales en acero inoxidable que sujetan el empalme formado por los brazos de cobre y muelle de aluminio; el canto redondeado es el area de contacto de las bases de la seccion corta de las mismas y la presion se ejerce sobre la superficie plana de los brazos debido a la diferencia en grosor y ancho de las bases respecto a los dedos de contacto en los brazos que se compensan con la ayuda del muelle asociado en el extremo de cada uno; la presion no provoca que los brazos pierdan su paralelismo y se ejerce la necesaria en los dedos de contacto y el canto redondeado de la seccion corta de la base respectiva.
La cuchilla de desconexion de la presente invencion se construye con un consumo minimo de cobre del tipo C110ETPC o C182 electrolitico o al cromo que proporciona elementos con baja resistencia electrica para evitar el sobrecalentamiento; el sistema giratorio permite la liberacion de presion de la base respectiva debido a un elemento de giro adicional, utiliza secciones de contacto multiples que junto con un movimiento excentrico, permiten elevar la presion de contacto de manera gradual; los muelles de aluminio de seccion reducida no forman parte de la estructura principal, con el fin de igualar la presion en todos los dedos de contacto que forman parte integral de los brazos de desconexion provistos con un empalme que ejerce presion debido a la deformation elastica que proporciona una presion adicional; la cuchilla de desconexion posee una resistencia electrica minima o de baja resistencia debido a la construction de sus elementos con cobre electrolitico o cobre con cromo y solo consta de tres elementos principales como la base posterior de contacto, la base frontal o de contacto y los brazos de desconexion o navajas de contacto, con lo que proporciona ventajas en manejo y construccion por su reducido numero de partes.
Las cuchillas de contacto son intercambiables con lo que se puede usar el lado posterior en el supuesto caso de dano en el lado frontal, las piezas de cobre que conducen la electricidad tienen doble funcion, la mecanica y de deformacion elastica para la conexion y desconexion; las funciones mecanicas de giro son proporcionadas por una pieza o eje de acero inoxidable acoplado a dos piezas de bronce o laton.
La cuchilla de desconexion de la presente invencion se usa a la intemperie para los interruptores en redes de distribucion y transmision electrica; el interruptor incluye dos brazos de desconexion montados en una relation paralela entre si, una base frontal y otra posterior con un mecanismo de giro que permite la conexion o desconexion del par de brazos a traves de un eje transversal o perpendicular a los mismos, dichos brazos se ensamblan por medio de cuatro ejes transversales principales en acero inoxidable, ubicados por pares, dos en la vecindad de cada base, dichos ejes definen la distancia de separation entre los brazos y el paralelismo entre los mismos asi como la ubicacion del mecanismo de giro en una posicion centrada respecto a la base posterior; todos los materiales son resistentes a la corrosion para evitar la degradation de los metales y otros materiales componentes.
Cada uno de los extremos de los brazos de desconexion posee un muelle empalmado que en conjunto proporciona una cuchilla de desconexion accionada por muelle; de esta manera se tiene un contacto elastico cuya presion es regulada por el empalme del extremo del brazo y el muelle al entrar en contacto con el borde redondeado de cada una de las bases de cobre ubicadas en los extremos, dichas bases proporcionalmente mas anchas y gruesas en relacion con el brazo; en la disposicion descrita se proporciona un acoplamiento elastico con presion regulada por el muelle y el extremo del brazo. El muelle es un bloque de aluminio con seccion transversal reducida gradual, es decir, un muelle con curvatura colocado de canto y que proporciona un acoplamiento elastico.
El brazo de desconexion o brazos poseen una ranura o ranuras longitudinales en los extremos con el fin de definir zonas o dedos elasticos de contacto electrico; dividen los extremos de los brazos en un numero de secciones longitudinales o dedos de contacto que se encuentran en coincidencia con las secciones del muelle empalmado al
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extremo del brazo de conduccion, dicho empalme externo unido a traves de pernos de acero inoxidable que definen la distancia de separacion y paralelismo entre los brazos. En conjunto, los extremos de brazos de conduccion y muelle forman una serie de dedos de contacto en un montaje elastico en cooperation con las bases que se adapta por la action de un muelle de aluminio de section transversal reducida empalmado a la cara externa del extremo del brazo.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva del muelle de aluminio (1) que se coloca de canto y de seccion transversal reducida de manera gradual (3) hasta menos de la mitad del grosor, con una o varias ranuras axiales (6) que recorren la totalidad de la seccion reducida gradual y una seccion de grosor constante (2) con cara externa e interna planas. La primera seccion de grosor constante (2) define una cara plana corta (9) provista con orificios pasantes (7 y 8) usados para sujetar el muelle a traves de ejes con los extremos roscados, en donde se colocan tuercas, los cuales sujetan a su vez los empalmes entre los extremos de unos brazos de cobre de desconexion y los muelles en aluminio (l); el empalme genera una seccion de extremo elastica en el brazo de desconexion que al interactuar con el canto redondeado de una base con seccion transversal de cobre mas gruesa y ancha provoca una fuerza de reaction que hace contacto por presion entre el brazo de desconexion y la seccion vertical de la base respectiva. Dicha base tiene los cantos redondeados para permitir el cierre y apertura del brazo de desconexion de manera deslizable. La seccion transversal reducida (3) del muelle de aluminio proporciona una fuerza de restitution elastica al hacer la funcion de un resorte, mas aun funciona como un par de resortes debido a la ranura central (6) que implica el funcionamiento independiente en los dos extremos de las secciones (4 y 5 ) del muelle de aluminio de la presente invention, La seccion transversal reducida gradual (3) define un elemento elastico con una fuerza de restitucion que no pierde su elasticidad debido a la conformation particular en donde no existen esfuerzos que superen el limite de elasticidad perfecta del muelle, tampoco existen cambios de temperatura que provoquen la perdida de elasticidad del muelle. La base (9) del muelle proporciona el apoyo necesario para la sujecion con el brazo de desconexion a traves de los orificios pasantes (7 y 8) que hacen coincidir las caras planas del muelle y el brazo de desconexion en cobre. El muelle (l) que se coloca de canto tiene un extremo de grosor reducido con esquinas redondeadas (10 y/o 10 c) asi como un borde frontal plano (10 b), dicho extremo se adapta a la forma del brazo de desconexion de cobre al cual se encuentra empalmado para permitir la respuesta elastica a la fuerza ejercida por el borde lateral de la base de contacto que tambien posee una ranura central en coincidencia con el muelle asociado al mismo para formar un extremo elastico que provee presion al contacto.
La figura 2 muestra una vista superior del muelle de aluminio de seccion reducida, con la ranura central (6) y los orificios pasantes (7 y 8) de la superficie plana (9) que alojan los extremos roscados de los ejes transversales de sujecion de acero inoxidable con el brazo de desconexion. La ranura longitudinal (6) habilita al muelle con dos dedos de contacto independientes (4 y 5) que ejercen presion sobre el canto redondeado de la seccion vertical de la base o seccion de doblez corta que se eleva mas alla del plano definido por la seccion alargada de sujecion con el aislador. De acuerdo con la ranura se definen al menos dos dedos de contacto; pero en otra modalidad puede tener dos o tres ranuras con lo que se definen tres o cuatro dedos de contacto, ello de acuerdo con el ancho del brazo de desconexion que coincide con el ancho del muelle de aluminio y con el numero de ranuras de cada uno. Incluso la ranura (6) puede no existir y presentar un muelle de aluminio solo con seccion transversal reducida que proporciona la deformation elastica necesaria para ejercer la presion de contacto con el canto redondeado de la base.
La figura 3 es una vista en corte transversal del muelle de aluminio de seccion transversal reducida gradual, la seccion (2) del mismo grosor y que forma la seccion de caras planas para el empalme de sujecion con el brazo de desconexion, el empalme se lleva a cabo haciendo coincidir la seccion plana sin inclination con la cara plana del brazo de desconexion; la seccion de grosor reducido gradual (3) proporciona una fuerza de restitucion elastica que permite deformaciones elasticas al extremo del brazo de desconexion dentro del limite de elasticidad perfecta, es decir, no permite la deformacion definitiva del brazo, en la position final de cierre ejerce una presion constante sobre el canto redondeado de la base de contacto; la seccion de extremo redondeado (10 a) solamente define la forma adecuada para la coincidencia con la forma del extremo del brazo de desconexion y tambien para que las esquinas no choquen con la base posterior en el giro de apertura.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva del despiece de la cuchilla de desconexion de la presente invencion; presenta una base frontal alargada (40) y una posterior (41) corta en la vecindad con el mecanismo de giro, un brazo de desconexion (42), un bloque (55) de compensation para la distribution de corriente asi como los ejes transversales (48 y 49) en acero inoxidable que sujetan los brazos de desconexion o conexion (42) e incluso un brazo de conduccion de corriente fabricado en cobre electrolitico; tambien se muestra la ubicacion del mecanismo de giro sujeto a la base del aislador correspondiente. Las bases de contacto (40 y 41) se fabrican en cobre electrolitico que proporciona una resistencia baja; tienen la forma de L con la superficie plana larga provista con cuatro orificios pasantes (23) alineados dos a dos en los cuales se conecta el conductor por el que entra la corriente y por el que sale en sus respectivas bases; la base alargada posee otros dos orificios (24) en linea central para fijar la superficie plana (20) o seccion de sujecion con la base del aislador, la seccion corta de contacto (21) tambien es plana pero en una direction perpendicular a la superficie (20) anexa y posee los cantos laterales (22) redondeados que funcionan como superficie de interaction con los dedos de contacto (44) integrados a cada extremo de los brazos de desconexion (42), dichos dedos (44) pueden ser unicos, formando un par, en conjuntos de tres o mas, dependiendo el numero de la cantidad de ranuras que posea cada extremo del brazo de desconexion; el borde de la esquina superior de la seccion corta de contacto (21) posee una inclinacion que favorece por un lado la apertura y
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cierre (salida y entrada) del brazo de desconexion al contacto y por otro la liberacion de presion al inicio de la maniobra de apertura del circuito para un angulo de giro mayor a 30° en cooperacion con un mecanismo provisto con un eje de giro asimetrico (47); el mecanismo de giro se encuentra en la vecindad de la base corta (41), consta de un brazo inferior curvo (46) en forma de gancho en cuya base posee un orificio pasante para la sujecion con la base del aislador; en el otro extremo del gancho tiene un cabezal con dos asientos separados que permiten el alojamiento de una solera recta provista con orificio y extremo redondeado con seccion transversal disminuida para limitar el giro de la misma, el orificio de la solera se hace coincidir con los orificios de los asientos del cabezal; en dichos orificios se coloca un eje corto (47) en acero inoxidable de seccion transversal ligeramente excentrica; el mecanismo de giro limita el giro del brazo de desconexion hasta un maximo de 105°, entonces los brazos de desconexion (42) montados en una relacion paralela giran en uno de sus extremos alrededor del eje perpendicular (47); la solera recta esta provista de dos orificios alineados donde se colocan los ejes (48) que sujetan el conjunto del empalme posterior de los muelles (1) y los brazos de desconexion (42) y el mecanismo de giro. A la mitad de distancia entre extremos de los brazos de desconexion (42) se encuentra un bloque (55) de compensacion de cobre electrolitico que sirve para la distribucion de la corriente que pasa a traves de los brazos de desconexion, en la situacion remota de production de un cortocircuito entre los dedos de contacto y el canto de contacto de las bases, fijandose dicho bloque (55) a la superficie plana interna de los brazos de desconexion (42) por medio de un par de tornillos en cada extremo; los ejes de acero inoxidable (49) sujetan el otro extremo de los brazos de desconexion (42) en la vecindad de la base frontal (40), junto con el bloque de distribucion de corriente (55) y los ejes (48) definen la distancia de separation entre los brazos de desconexion y mantienen el paralelismo de los mismos a una distancia minima de 1,5 in (3,81 cm) que permiten mantener altos valores de densidad de corriente como 5 A/mm2, sin que aparezca atraccion electromagnetica; la distancia de separacion entre los brazos de desconexion esta definida por el ancho de la base de contacto con tolerancias preestablecidas para que exista un acoplamiento apretado entre los cantos (22) de la base y la superficie interna de los dedos de contacto (44); en la cara externa de ambos extremos de los brazos de desconexion (42) se empalma un muelle de aluminio (1) de seccion transversal reducida gradual que proporciona una fuerza elastica para producir una presion de contacto del orden de 2 Kgf/mm para permitir la conduction de una intensidad de corriente de hasta 500 A/mm; la cuchilla de desconexion de la presente invention proporciona desempeno mejorado en los parametros de baja resistencia, una alta adaptabilidad a la desalineacion, parametros electricos precisos en cuanto a la conduccion (A/mm) y regulation de la presion de contacto (Kgf/mm), una alta conductividad de los materiales componentes, remocion de los oxidos formados en las superficies de conduccion y posibilidad de reparation al tener brazos de desconexion con superficies intercambiables, esto es, si de alguna manera se dana la superficie de contacto, los brazos pueden intercambiarse para hacer contacto con la otra superficie. La presion de contacto se logra con la deformation elastica del empalme con el muelle de aluminio de seccion reducida gradual y la deformacion elastica de los dedos de contacto de cobre. El mecanismo de giro fabricado en bronce o laton con el eje de giro en acero inoxidable se alinea con el centro de la base posterior y posee un mecanismo que limita el desplazamiento del brazo; en la maniobra de cierre sucede una elevation gradual de la presion debido al movimiento excentrico del eje de giro (47) y al extremo de los brazos en donde se presentan multiples secciones separadas por ranuras que definen los dedos de contacto; pueden ser desde un solo dedo hasta tres dedos definidos por dos ranuras longitudinales, ello depende del ancho del brazo de desconexion; se proporciona un mecanismo tipo tijera para reducir la presion de operation en la maniobra de apertura o desconexion en la conmutacion de los dedos de contacto y la base.
La figura 5 es una vista en perspectiva que muestras la cuchilla de desconexion (50) en su position armada con dos bases de cobre electrolitico dobladas en forma de L con la seccion larga (40 y 41) para sujecion al aislador y la seccion corta perpendicular (21) para hacer contacto con los dos brazos de desconexion (42) en cuyos extremos poseen cada uno un muelle de aluminio (1) de seccion transversal reducida gradual con una ranura central (6) que define dos dedos (4 y 5) en coincidencia con los dedos de contacto de los brazos (42) los cuales se mantienen paralelos debido a los dos pares de ejes de sujecion (49 y 48) de acero inoxidable que sujetan el empalme del muelle (1) con el brazo (42) correspondiente a la base frontal; los ejes (48) en la base posterior sujetan el empalme del muelle (1) con el brazo (42) y el mecanismo de giro central a traves de la solera de sujecion (45) fabricada en bronce o laton, dicha solera (45) de cuerpo rectangular con un extremo de pivote con canto redondeado y una seccion en plano inclinado que funciona como tope para limitar el giro hasta 115° para la abertura completa de la cuchilla o los brazos de desconexion, dicho giro habilitado por medio de un eje de giro excentrico (47) en acero inoxidable montado sobre el cabezal de una base inferior en forma de gancho anclada a la base del aislador. El bloque de compensacion (55) para la distribucion de corriente de cobre electrolitico define tambien la separacion entre los brazos de desconexion (42) ademas de distribuir la corriente y el calor producido en el hipotetico evento de un cortocircuito en cualquiera de los dedos de contacto definidos por las ranuras (6) del muelle que coinciden con las ranuras del brazo y definen los dedos de contacto con los cantos de la secciones (21) de la base; en relacion al evento de cortocircuito mencionado, es posible que la superficie de contacto de un brazo resulte danada con desgaste por erosion termica, pero cada brazo posee un canto longitudinal (43) redondeado que hace posible intercambiar las superficies de contacto para conmutar los lugares de cada brazo, sirviendo como superficie de aproximacion con el canto de la base de contacto; incluso dicho canto facilita las maniobras de cierre ya que permite un ensamble suave con la base de contacto en la operacion de cierre y una liberacion de presion en la operacion de apertura de la cuchilla. Los brazos se pueden girar 180° en la direction perpendicular y en la direction longitudinal para efectuar el cambio de superficies de contacto en una eventual maniobra de reparacion. En la maniobra de cierre del circuito o conexion, la presion se eleva de manera gradual debido a la excentricidad del eje de giro (47) y la seccion transversal reducida del empalme que define los dedos de contacto.
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La figura 6 muestra una vista superior del despiece de la figura 4, mostrando en un plano la base frontal (40) con la distribucion de los cuatro orificios para la conexion electrica y los dos orificios en linea central para el acoplamiento con la base del aislador, la base (40) con la seccion perpendicular (21) cuyos cantos funcionan como contactos redondeados sobre los que se desliza la superficie interna de los dedos de contacto planos de los extremos del brazo de desconexion (42) que cooperan con los cantos de las bases de contacto para desplazar de manera elastica los extremos de los brazos junto con los muelles de aluminio (1) de seccion transversal reducida gradual (3), los dedos de contacto son parte integral de los brazos de desconexion provistos con cantos longitudinales redondeados (43) que funcionan como superficie de aproximacion con el canto lateral redondeado de la base de contacto y que facilitan el intercambio de los brazos; a la mitad de longitud de los brazos se encuentra un bloque de compensacion (55) cuya funcion es disminuir el sobrecalentamiento y la distribucion de corriente en el hipotetico evento de un cortocircuito producido en al menos uno de los dedos de contacto; los dedos de contacto, el bloque de compensacion (55), los ejes de acero inoxidable (49) proximos a la base frontal y los ejes de acero inoxidable (48) proximos a la base posterior, en conjunto sujetan y definen la distancia de separacion de los brazos de desconexion (42); los ejes tambien son responsables de sujetar el empalme de los brazos (42) y el muelle (1); en particular, los ejes (48) sujetan el mecanismo de giro formado por la base inferior (46) en forma de gancho, el eje de giro (47) en acero inoxidable y la solera superior de sujecion (45), las piezas (46 y 45) se fabrican en bronce o laton, la base (46) se sujeta a la base del aislador correspondiente, por esta causa la base posterior es mas corta, con el fin de dejar espacio para la base (46) del mecanismo de giro, los brazos de desconexion tienen un doble proposito, el mecanico de sujecion y la deformacion elastica que en combinacion con el muelle de aluminio (1) genera la presion con los cantos de las bases de contacto.
La figura 7 es una vista superior (70) de la cuchilla de la figura 5, en acoplamiento total de las piezas con los brazos de desconexion (42), el bloque de compensacion (55), las bases de contacto (40 y 41), todos estos elementos en cobre electrolitico (C110ETPC o C182); los ejes de sujecion (48 y 49) asi como el eje de giro son de acero inoxidable; los muelles laterales de aluminio (1) de seccion reducida gradual que proporcionan la deformacion elastica necesaria para proveer la presion de contacto con las bases respectivas; el mecanismo de giro (45) y su base en forma de gancho fabricados en bronce o laton. En esta figura solo se aprecia la seccion superior (5) del muelle de aluminio (1) de seccion reducida; en relacion con los brazos de desconexion se aprecia el canto longitudinal redondeado (43) que define una superficie de aproximacion a la base de contacto. Las bases de contacto se colocan sobre las base de los aisladores existentes sin necesidad de hacer adaptaciones adicionales como el cambio de los mismos para utilizar este tipo de cuchillas.
La figura 8 es una vista lateral (80) de la cara interna de uno de los brazos de desconexion en posicion con las base de contacto de la cuchilla de la presente invencion, la base frontal (40) es alargada y se acopla en las guias a lo largo de toda la extension de la base del aislador; en cambio, la base posterior (41) es corta por que debe compensar la longitud de la base de sujecion (46) del mecanismo de giro con la base del aislador; entonces la base de contacto (41) se acopla en una seccion y la base (46) del mecanismo de giro se sujeta en la seccion restante de la base del aislador; en esta figura se destaca el canto redondeado (22) de la seccion perpendicular (21) de las bases que interaction con los dedos de contacto (44) definidos por la ranura longitudinal (81) del brazo de desconexion del cual a su vez se detalla el canto redondeado (43) del mismo como superficie de aproximacion, y los orificios (82 y 83) dispuestos para los ejes de acero inoxidable que sujetan el empalme antes descrito y el mecanismo de giro por medio de la solera superior (45) fabricada en bronce o laton. En esta figura, y aunque no se indica con referencia, es posible ver el detalle del plano inclinado de la esquina superior de la seccion (21) de las bases de contacto, dicho plano sirve como superficie de aproximacion del brazo con la base en la operacion de cierre del circuito, y tambien como superficie de liberacion de presion en la operacion de apertura del circuito.
La figura 9 es una vista lateral externa (90) con solo un brazo de desconexion y el mecanismo de giro anexo a la misma, la base frontal (40) es alargada y se acopla en las guias de toda la extension de la base del aislador; en cambio, la base posterior (41) es corta por que debe permitir la ubicacion de la longitud de la base de sujecion (46) del mecanismo de giro con la base del aislador; entonces la base de contacto (41) se acopla con una seccion y la base (46) del mecanismo de giro se sujeta en la seccion restante de la base del aislador; en esta figura se destaca el canto redondeado (22) de la seccion perpendicular (21) de las bases que interaction con los dedos de contacto definidos por la ranura longitudinal (6), que en este caso muestran las secciones (4 y 5) del muelle de aluminio (1) de seccion transversal reducida en coincidencia con la ranura del brazo de desconexion del cual a su vez se detalla el canto redondeado (43) y la solera alargada (42) del mismo; los orificios dispuestos para los ejes de acero inoxidable que sujetan el empalme antes descrito y el mecanismo de giro por medio de la solera superior apoyada sobre la base (46) sujeta a la base del aislador, ambos elementos fabricados en bronce o laton.
Claims (14)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Una cuchilla de desconexion de alto voltaje para uso a la intemperie con aislamiento de aire, caracterizandose la cuchilla por que consta de:dos bases de cobre en forma de L (40, 41) o placas planas con los cantos o bordes redondeados, cuyo canto de la seccion corta funciona como superficie de contacto con la cara interna de los brazos de desconexion; dos brazos de desconexion de cobre (42) que poseen ranuras que dividen en un numero de secciones longitudinales los extremos de los brazos ubicados en una disposicion en paralelo, ensamblados por medio de cuatro ejes principales transversales de acero inoxidable (48, 49) que sujetan y definen la distancia entre los mismos;un bloque de cobre (55) para la compensacion del flujo de corriente adicional y sobrecalentamiento, ubicado a la mitad y sobre las caras internas de los brazos de desconexion;un muelle de aluminio (1) de seccion transversal reducida gradualmente ubicado de manera paralela sobre la cara externa del extremo de cada brazo de desconexion, fijo al mismo por medio de un par de ejes transversales de acero inoxidable;un mecanismo de giro con una base curva (46) en forma de gancho y una solera plana (45) sujeta a un par de ejes transversales, incluye tambien un eje corto de acero inoxidable que une la base y la solera plana para formar el mecanismo de giro, dicho eje funciona como eje de giro para los brazos de desconexion, la presion de contacto entre los extremos de los brazos y la base resulta de la deformacion elastica del ensamble entre el cobre y el muelle de aluminio de seccion transversal reducida gradualmente en los extremos de los brazos de desconexion.
- 2. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que todos los elementos de conduccion como bases de contacto, brazos de desconexion y bloque de compensacion estan hechos de cobre electrolitico o cobre al cromo para proporcionar una cuchilla de desconexion con baja resistencia electrica que evita el sobrecalentamiento.
- 3. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que las bases de contacto tienen la forma de L, la seccion alargada esta sujeta a la base del aislador y los cantos redondeados de la seccion corta perpendicular hacen contacto con la cara interna de las secciones longitudinales de los extremos de los brazos de desconexion o dedos de contacto.
- 4. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que los extremos de los brazos de conexion poseen una, dos o tres ranuras que los dividen en dos, tres o cuatro secciones longitudinales, definiendo de manera respectiva los dedos de contacto para proporcionar una o multiples lineas de contacto con el canto de las bases.
- 5. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que en cada extremo de los brazos de desconexion hay colocado en el canto un muelle de aluminio de seccion transversal reducida gradualmente, para formar un empalme que proporciona la presion de contacto debido a la deformacion elastica del empalme cobre-aluminio.
- 6. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que los brazos de desconexion en posicion cerrada cooperan con los cantos de las bases de contacto para que al desplazarse los dedos de contacto sufran una deformacion elastica de los muelles de aluminio de seccion reducida y los extremos del brazo de desconexion.
- 7. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que los ejes principales transversales de acero inoxidable estan distribuidos en pares, dos en la vecindad de la base frontal y dos en la vecindad de la base posterior, los cuales a su vez sujetan la solera de laton que puede girar alrededor de un eje corto perpendicular a los brazos de desconexion, que pertenece al mecanismo de giro.
- 8. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que el mecanismo de giro proporciona un movimiento de tijera en la conmutacion de los dedos de contacto y la base asociada al mecanismo de giro.
- 9. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que tiene el mismo tipo de contacto y de presion en ambas bases de contacto.
- 10. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que el mecanismo de giro limita el desplazamiento longitudinal.
- 11. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que el angulo maximo de apertura de la cuchilla es de 115°.
- 12. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que la separacion mmima entre brazos de desconexion es de 3,81 cm.
- 13. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que todos los 5 materiales son resistentes a la corrosion para evitar la degradacion de los metales de los componentes.
- 14. La cuchilla de desconexion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada ademas por que las bases estan disenadas para adaptarse a la base de los aisladores existentes.
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