ITMI20100310U1

ITMI20100310U1 - Procedimento ed apparecchiatura per produrre una parte polare

Info

Publication number: ITMI20100310U1
Authority: IT
Inventors: Dietmar Gentsch
Original assignee: Abb Technology Ag
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2011-04-15
Also published as: DE202010014320U1; CN201868280U; CN102044354A

Description

Descrizione

“Procedimento ed apparecchiatura per produrre una parte polare”

Campo dell’invenzione

La presente invenzione riguarda un procedimento ed un apparecchiatura per produrre una parte polare di interruttori di circuito, comprendente un manicotto esterno isolante, stampato a iniezione e costituito da almeno uno strato di batteria plastica per alloggiare un inserto di interruttore sotto vuoto interno per commutare un circuito di media tensione. Sfondo dell’invenzione

Una parte polare di interruttore di circuito è solitamente integrata in un interruttore di circuito a media-tensione o ad alta-tensione. In particolare, in interruttori di circuito a mediatensione con valori di targa tra 1 e 72 kV ad elevato livello di corrente. Questi interruttori interrompono la corrente, creando e distinguendo l'arco in un contenitore sotto vuoto. I moderni interruttori di circuito sotto vuoto tendono ad avere aspettativa di vita più lunga di quella di interruttori di circuito pneumatici. Attualmente, gli interruttori di circuito a vuoto sostituiscono gli interruttori di circuito a interruzione pneumatica per applicazioni in interni. Tuttavia, la presente invenzione non è applicabile solamente all’interruttore di circuito a vuoto, ma anche per interruttori di circuito pneumatici o moderni interruttori di circuito a SF6, aventi una camera riempita con esafluoruro di zolfo gassoso.

Per attivare un interruttore di circuito, è solitamente usato un attuatore magnetico con elevata densità di forza che sposta i contatti elettrici dell'interruttore di circuito, al fine di attuare interruzione della potenza elettrica, specialmente nel campo tecnologico della media tensione. Perciò, è prevista una connessione meccanica tra un’armatura mobile dell’attuatore magnetico e il contatto mobile dalla disposizione dell'interruttore di circuito.

Il documento DE 102004060274 A1 descrive un procedimento per produrre una parte polare di interruttore di circuito per un interruttore di circuito a media-tensione o ad alta-tensione. Un inserto di interruttore a vuoto è annegato in materiale isolante e incapsulato con detto materiale. L’inserto dell’interruttore a vuoto stesso comprende sostanzialmente un alloggiamento isolante, che è generalmente cilindrico ed è chiuso in corrispondenza delle estremità, per formare una camera di vuoto interna. La camera di vuoto contiene un contatto elettrico fisso ed un corrispondente contatto elettrico mobile per formare un interruttore elettrico. Un soffietto pieghevole è disposto sul contatto elettrico mobile e consente un movimento del rispettivo contatto elettrico su una linea di alimentazione di corrente entro la camera a vuoto. Come si è menzionato, in un’atmosfera di vuoto è presente entro l’inserto di interruttore a vuoto al fine di garantire un'estinzione quanto più rapida possibile dell’arco prodotto durante la commutazione in chiusura ed in apertura.

Tale inserto di interruttore a vuoto, generalmente incapsulato da una materia plastica per aumentare la rigidità dielettrica esterna dell’inserto dell'interruttore a vuoto. Inoltre, la materia plastica forma un alloggiamento stabile dell’inserto nell’interruttore a vuoto sotto forma di un manicotto o capsula isolante.

Per evitare un possibile inizio di incrinature, nella tecnica nota è risaputo e previsto di introdurre uno strato di smorzamento o strato compensatore al fine di compensare la differenza del coefficiente di dilatazione termica tra la superficie dell’inserto interruttore a vuoto e il manicotto isolante circostante. A tal fine, sono solitamente usati i materiali elastomerici, come gomma o gomma rigida-dura.

Durante il processo di fabbricazione della parte polare dell’interruttore di circuito, contatti elettrici esterni sono montati in una prima fase nel manicotto isolante. In una seconda fase, l'inserto di interruttore premontato viene immerso in una soluzione di gomma liquida. In una terza fase, viene prodotto il manicotto o incapsulamento isolante esterno in un processo di stampaggio (a iniezione) di materia plastica, incapsulando l'inserto dell'interruttore a vuoto con materia plastica. Durante l'incapsulamento dell’inserto o di interruttore a vuoto mediante stampaggio ad elevata temperatura di processo di approssimativamente 170°C, la soluzione di gomma liquida vulcanizza e forma lo strato di compensazione descritto precedentemente. Tuttavia, per la vulcanizzazione è necessaria una forma di stampaggio riscaldata.

Il documento US 2008/0142485 A1 descrive un altro procedimento per produrre una parte polare di un interruttore circuitale a media-tensione o ad alta-tensione. Il manicotto isolante esterno viene prodotto in un processo di stampaggio ad iniezione di materia plastica, in cui l’inserto a camera a vuoto viene incapsulato mediante stampaggio ad iniezione. Il manicotto isolante è preferibilmente prodotto da una materia plastica o da una materia elastica-gomma. Prima dell’incapsulamento o annegamento nella materia plastica dell’inserto di interruttore a vuoto, esso può essere avviluppato da uno strato di compensazione. Per ottenere buone proprietà di adesione, è usato un agente di adesione addizionale. Durante la fabbricazione, lo strato di compensazione viene dapprima applicato all’inserto dell'interruttore a vuoto, che in un’ulteriore fase viene incapsulato mediante stampaggio a iniezione con materia plastica ed essendo quindi provvisto di ulteriori strati di materia plastica. Un rispettivo numero di differenti forme o stampi di stampaggio a iniezione sono necessari per ottenere la struttura a multistrati.

Inoltre, questa procedura richiede un inserto di interruttore a vuoto, resistente a pressione e rinforzato per resistere alla pressione del fluido durante il processo di stampaggio che solitamente è superiore a 100 bar.

Uno scopo della presente invenzione è quello di fornire un procedimento per produrre efficientemente una parte polare di un interruttore di circuito come descritto precedentemente.

Sommario dell’invenzione

Secondo l’invenzione, è fornito un procedimento per produrre una parte polare di un interruttore di circuito, comprendente un manicotto isolante esterno e stampato a iniezione, costituito da almeno una materia plastica monostrato per alloggiare un inserto di interruttore a vuoto interno per commutare un circuito a media-tensione, includente le seguenti fasi di produzione:

1) pre-produzione del manicotto isolante applicando un'alta pressione superiore a 80 bar durante lo stampaggio di iniezione,

2) assemblaggio dell’inserto di interruttore mediante avvitamento frontale del manicotto isolante, così da fornire un traferro lungo l’aria laterale tra l’inserto di interruttore e il manicotto isolante per

3) riempire il traferro con un materiale di incapsulamento sotto pressione normale per sigillare il traferro.

In connessione con il procedimento secondo la presente invenzione, è fornita una corrispondente apparecchiatura avente mezzi adatti per attuare le fasi di produzione secondo la presente invenzione.

L'invenzione descrive la produzione, in una prima fase, di un manicotto isolante singolo, senza l'inserto di interruttore a vuoto interno. La qualità funzionale di alloggiamento del manicotto isolante può essere migliorata, applicando alta pressione durante lo stampaggio di iniezione della materia plastica. Dopo aver assemblato l’inserto o l’interruttore a vuoto entro lo stampo “a perdere”, appare un traferro tra il manicotto isolante e l’inserto di interruttore a vuoto. Tale traferro sarà chiuso nella fase successiva con materiale di incapsulamento adatto. Il nuovo processo di produzione è più flessibile, poiché con solamente un manicotto isolante è possibile produrre differenti inserti di interruttori a vuoto. Il processo di produzione secondo la presente invenzione può essere attuato come un processo completamente automatico.

Preferibilmente, la torsione applicata dall’inserto di interruttore può essere usata per l'avvitamento frontale nell’inserto dell’interruttore con il manicotto isolante. Non sono necessari addizionali strumenti di montaggio o simili. Perciò, l’estremità interna del connettore elettrico stampato del manicotto isolante viene formata come un bullone filettato. Un corrispondente foro filettato è previsto sul lato anteriore dell’inserto dell’interruttore. Tale connessione meccanica consente pure il passaggio della corrente elettrica dal contatto elettrico interno dell’inserto dell’interruttore a vuoto.

Preferibilmente, l’alta pressione di stampaggio a iniezione del manicotto isolante è nel campo da 80 bar fino a 500 bar. Tale stampaggio ad iniezione ad alta pressione migliora la qualità della funzione di alloggiamento del manicotto isolante.

Per fornire facilmente la connessione elettrica dall’esterno agli elementi di contatto elettrici dell’inserto di interruttore a vuoto, un rispettivo connettore elettrico superiore, come pure un connettore elettrico inferiore devono essere “colati” nel manicotto isolante durante il processo di stampaggio a iniezione.

Un’apparecchiatura per attuare le fasi di procedimento precedentemente descritto, comprenderà preferibilmente una forma o stampo di stampaggio di iniezione rappresentante il mezzo per la pre-produzione del manicotto isolante. La formastampo di stampaggio di iniezione potrebbe comprendere mezzi a staffa, per tenere in posizione il connettore elettrico durante il processo di stampaggio.

L'assemblaggio dell’inserto di interruttore mediante avvitamento frontale nel manicotto isolante circostante, può essere attuato manualmente. Preferibilmente, sono previsti i mezzi di assemblaggio che possono essere realizzati come un dispositivo a cacciavite elettrico per automatizzare il processo di assemblaggio.

Per la medesima ragione, i mezzi per riempire il traferro, tra l’inserto di interruttore e il manicotto isolante dopo l’assemblaggio potrebbero essere realizzati con una sorta di dispositivo di iniezione, avente uno o più ugelli per applicare velocemente ed uniformemente il materiale di incapsulamento. Un materiale di incapsulamento adatto è costituito da un materiale riempitivo poliuretanico.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il materiale plastico del manicotto isolante è preferibilmente costituito da materiale termoplastico. È pure possibile realizzare una struttura a multistrati per il manicotto isolante. Lo spessore della struttura stratificata per manicotto isolante dipende dalle caratteristiche di isolamento elettriche e dalle caratteristiche di stabilità meccaniche che si desidera ottenere. Preferibilmente, lo spessore della parete del manicotto isolante varia da 2 a 4 mm ed è concepito in dipendenza dalla larghezza del traferro tra l'inserto interruttore e il manicotto isolante, come pure in dipendenza dal materiale di incapsulamento in esso.

I precedenti e ulteriori aspetti dell'invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata dell'invenzione quando considerati in unione con i disegni acclusi.

Breve descrizione dei disegni

La figura 1 è una vista schematica dell'interruttore di circuito a media-tensione attivato mediante l’attuatore magnetico;

la figura 2 è una sezione assiale schematica della parte polare dell'interruttore di circuito,

la figura 3 è una vista schematica di apparecchiatura per attuare il procedimento di produzione di una parte polare di interruttori di circuito.

Descrizione dettagliata dei disegni

L'interruttore di circuito a media-tensione, mostrato in figura 1 è costituito principalmente da un interruttore a vuoto 1, avente un contatto elettrico fisso interno 2 e un contatto elettrico mobile corrispondente 3.

Entrambi i contatti elettrici 2 e 3 formano un interruttore o commutatore per l’interruzione della potenza di energia elettrica. Il contatto elettrico mobile 3 è mobile tra la posizione chiusa e quella aperta tramite un alberino a martinetto 4. L'alberino a martinetto 4 accoppia internamente l'energia meccanica dell’attuatore magnetico bistabile 5 al contatto elettrico mobile 3 dell’interruttore a vuoto 1. L'attuatore magnetico 5 è costituito da una disposizione magnetica bistabile per commutare allo stato off o in apertura un armatura o anco retta 6 alla posizione relativa sotto l’effetto di campi magnetici e generati da una disposizione, non mostrata, di elettromagnete e di magnete permanente.

Secondo la figura 2, la parte polare dell’interruttore di circuito precedentemente descritto, comprende un manicotto isolante esterno 7 costituito da materia plastica monostrato, per alloggiare un interruttore a vuoto interno 8 per commutare il circuito a media tensione. Il manicotto isolante 7 e prodotto applicando alta pressione superiore a 80 bar durante lo stampaggio ad iniezione per ottenere un alloggiamento di alta qualità. L’inserto o l'interruttore 8 è assemblato nel manicotto isolante pre-prodotto 7 mediante avvitamento frontale nel manicotto isolante 7 con un bullone filettato 9. La relazione geometrica tra il manicotto isolante 7 e l'inserto di interruttore interno 8 è concepito in maniera tale che un traferro intermedio è realizzato lungo un’area laterale 1 1 tra l’inserto 8 di interruttore e il manicotto isolante 7. Da ultimo, detto traferro sarà riempito con un materiale 12 di incapsulamento sotto pressione normale, per sigillare il traferro 10 stesso e formare un addizionale strato di compensazione.

La figura 3 mostra la parte principale dell’apparecchiatura per produrre la disposizione della parte polare. Per la preproduzione del manicotto isolante 7, è prevista una formastampo 13 di stampaggio di iniezione. La forma-stampo di stampaggio di iniezione 13 comprende mezzi a staffa 14 per ritenere in posizione i connettori elettrici del manicotto isolante 7 (fase 1 ).

Successivamente, l’inserto 8 di interruttore a vuoto interno viene avvitato nel manicotto isolante 7 con il bullone filettato 9. Queste fasi di assemblaggio sono realizzate automaticamente mediante un dispositivo a cacciavite elettrico 15 (fase 2).

Da ultimo, il traferro o intercapedine 10, tra l’inserto 8 e l’interruttore del manicotto isolante circostante 7, viene riempito con materiale di incapsulamento impiegando un ugello 16 che è collegato ad un contenitore 17 per l'immagazzinamento del materiale di incapsulamento. Forza di gravità è usata per disperdere uniformemente il materiale di riempimento nello spazio di traferro di intercapedine attorno all’inserto 8 di interruttore.

L'invenzione non è limitata dalla forma di realizzazione preferita e precedentemente descritta che è stata illustrata solamente a titolo esemplificativo ma può essere modificata in vari modi rientranti nell’ambito protettivo definito dalle seguenti rivendicazioni.

Elenco dei caratteri di riferimento

1 Interruttore di circuito di media-tensione

2 Contatto elettrico

3 Contatto elettrico

4 Alberino o martinetto

5 Rotore a magnete bistabile

6 Armatura o ancoretta

7 Manicotto isolante

8 Inserto di interruttore a vuoto

9 Bullone filettato

10 Traferro

1 1 Area laterale

12 Materiale di incapsulamento

13 Forma di stampaggio a iniezione 14 Mezzi a staffa

15 Dispositivo a cacciavite

16 Ugello

17 Contenitore

Claims

Rivendicazioni 1. Procedimento per produrre una parte polare di interruttori di circuito, comprendente un manicotto (7) isolante stampato ad iniezione esterno e costituito da almeno uno strato di materiale plastico per alloggiare un inserto di interruttore a vuoto interno (8) per commutare un circuito di media-tensione, caraterizzato dal fatto di - pre-produrre il manicotto isolante (7), applicando alta pressione superiore a 80 bar durante lo stampaggio di iniezione, - assemblare l'inserto (8) di interruttore mediante avvitamento frontale nel manicotto isolante (7), così da garantire un traferro (10) lungo l'aria laterale (11) tra l’inserto (8) di interruttore e il manicotto isolante (7) per - riempire il traferro (10) con un materiale di incapsulamento (12) sotto pressione normale per sigillare il traferro (10).
2. Procedimento per produrre una parte polare di interruttori di circuito, secondo la rivendicazione 1, caraterizzato dal fatto che la coppia applicata dall’inserto (8) di interruttore è usata per l’avvitamento frontale dell’inserto (8) di interruttore con un manicotto isolante (7).
3. Procedimento per produrre una parte polare di interruttori di circuito, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'alta pressione per lo stampaggio di iniezione del manicotto isolante (7) nel campo da 80 bar a 500 bar.
4. Procedimento per produrre una parte polare di interruttori di circuito, secondo la rivendicazione 1, caraterizzato dal fatto che un connettore elettrico superiore (2) e un connettore elettrico inferiore (3) sono colati nel manicotto isolante (7) durante il processo di stampaggio a iniezione.
5. Apparecchiatura per produrre una parte polare di interruttore di circuito, comprendente un manicotto isolante stampato a iniezione esterno (7) è costituito da almeno un materiale plastico a strato singolo per alloggiare un inserto di interruttore a vuoto interno (8) per commutare un circuito a media-tensione, caraterizzata da: - mezzi per pre-produrre il manicotto isolante (7) applicando un’alta pressione superiore a 50 bar durante lo stampaggio di iniezione, - mezzi per assemblare l'inserto (8) di interruttore mediante avvitamento frontale nel manicotto isolante (7) così da fornire un traferro (10) lungo l’aria laterale (11) tra l’inserto (8) di interruttore e il manicotto isolante (7), - mezzi per riempire il traferro (10) con un materiale di incapsulamento (12) sotto pressione normale per sigillare il traferro (10).
6. Apparecchiatura per produrre una parte polare di interruttori di circuito, secondo la rivendicazione 5, caraterizzata dal fatto che mezzi per pre-produrre il manicotto isolante (7) sono realizzati come una forma di stampaggio ad iniezione (13) avente mezzi a staffa (14) per tenere in posizione connettori elettrici (3) durante il processo di stampaggio.
7. Apparecchiatura per produrre una parte polare di interruttori di circuito, secondo la rivendicazione 5, caraterizzata dal fatto che mezzi per assemblare l’inserto (8) di interruttore mediante avvitamento frontale sono realizzati come un dispositivo a cacciavite elettrico (15).
8. Apparecchiatura per produrre una parte polare di interruttori di circuito, secondo la rivendicazione 5, caraterizzata dal fatto che mezzi per riempire il traferro (10) sono realizzati come un dispositivo di iniezione avente almeno un ugello (16) per applicare uniformemente il materiale di incapsulamento (12).
9. Apparecchiatura per produrre una parte polare di interruttori di circuito, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che il manicotto isolante (7) è costituito da una materia plastica a multistrati.
10. Apparecchiatura per produrre una parte polare di interruttori di circuito, secondo la rivendicazione 5, caraterizzata dal fatto che il materiale di incapsulamento (12) è costituito da un materiale riempitivo poliuretanico.
11. Apparecchiatura per produrre una parte polare di interruttori di circuito, secondo la rivendicazione 5, caraterizzata dal fatto che la materia plastica del manicotto isolante (7) è costituita da un materiale termoplastico.
12. Apparecchiatura per produrre una parte polare di interruttori di circuito, secondo la rivendicazione 5, caraterizzata dal fatto che lo spessore della parete del manicotto isolante (7) varia da 2 a 4 mm ed è concepito in dipendenza dalla larghezza del traferro (10) tra l’inserto (8) di interruttore e il manicotto isolante (7) e in dipendenza dal materiale di incapsulamento (12) in esso.