MX2011005707A - Anillo movil de alto voltaje con ensambles de conductor en forma de anillo apilados. - Google Patents

Abstract

Un anillo móvil de alto voltaje que comprende un cuerpo interior y un cuerpo exterior, que tienen elementos de conductor en forma de anillo, dichos elementos comprenden dos caras de extremo separadas y una superficie de contacto curva y están mutuamente interconectados en caras de extremo opuestas a través de elementos aislantes, la superficie de contacto de cada elemento conductor interior es adyacente a y está en contacto eléctrico con una superficie de contacto opuesta de un elemento conductor exterior correspondiente, en donde cada elemento conductor del cuerpo interior y exterior está conectado a una línea de voltaje que se extiende a una terminal de entrada o una terminal de salida, en donde los elementos aislantes que interconectan los elementos de conductor están situados a una distancia mutua en la dirección circunferencial del elemento conductor, los elementos de conductor interconectados del cuerpo interior y exterior están soportados por un elemento de soporte respectivo para formar unidades integrales.

Description

ANILLO MOVIL DE ALTO VOLTAJE CON ENSAMBLES DE CONDUCTOR EN FORMA DE ANILLO APILADOS CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a un anillo móvil de alto voltaje que comprende un cuerpo interior y un cuerpo exterior, cada cuerpo tiene al menos un primer y un segundo elemento de conductor en forma de anillo, los elementos de conductor comprenden dos caras de extremo separadas y una superficie de contacto curva, los elementos están mutuamente interconectados en caras de extremo opuestas a través de elementos aislantes en posiciones axialmente separadas, los cuerpos interior y exterior son coaxiales alrededor de un eje longitudinal, la superficie de contacto de cada elemento de conductor interior es adyacente a y está en contacto eléctrico con una superficie de contacto opuesta de un elemento de conductor exterior correspondiente, los cuerpos interior y exterior son giratorios con relación uno a otro alrededor del eje longitudinal, en donde cada elemento de conductor del cuerpo interior y exterior está conectado a una línea de voltaje que se extiende a una terminal de entrada o una terminal de salida.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Dicho anillo móvil de alto voltaje se conoce a partir de la patente EUA número 7,137,822 en el nombre del solicitante. El anillo móvil conocido es un anillo móvil de alto voltaje para aplicaciones marítimas, por ejemplo, para distribuir energía eléctrica, que es generada en un Buque Flotante para la Producción, Almacenamiento y Descarga (FPSO) con efecto veleta, dicho FPSO está anclado al lecho marino a través de una torreta, a un cable de energía submarino. Las columnas ascendentes de hidrocarburos geoestacionarias se extienden hacia arriba desde una cabeza de pozo a una planta de energía en el buque, en donde los hidrocarburos son convertidos en energía eléctrica. La conexión eléctrica del buque giratorio al cable de energía submarino estacionario que conduce a tierra se logra a través del anillo móvil de alto voltaje al cual está conectado el estator, a través de la parte de anillo móvil geoestacionario en el buque, al cable de energía submarino y el rotor está conectado a la planta de energía en el buque.

Los conductores de los cuerpos interior y exterior del anillo móvil de alto voltaje conocido están incorporados en anillos de aislante anulares sólidos que rodean completamente los conductores, aparte de sus áreas de contacto. Esto tiene como resultado un muy buen aislamiento eléctrico y el uso de un aislante sólido en lugar de aire o un aceite dieléctrico permite un diseño compacto y operación a voltajes relativamente altos. Los conductores comprenden anillos concéntricos donde cada uno tiene una superficie de contacto de metal anular a través de la cual los conductores interior y exterior hacen pleno contacto, de manera que las fuerzas mecánicas y las fuerzas electrodinámicas así como las corrientes están distribuidas de manera uniforme sobre la circunferencia completa.

El anillo móvil conocido tiene la desventaja de que existe un riesgo de corto circuito después que el sistema ha estado en uso operativo durante cierto tiempo y los conductores comienzan a mostrar cierto desgaste. Cuando los desechos que se originan del desgaste se introducen en el espacio angosto entre los conductores y los anillos aislantes, se pueden crear cortos circuitos, lo que ocasiona que el anillo móvil no funcione bien. Al momento del desgaste de los elementos de resorte en las superficies de contacto de los conductores anulares, los anillos de aislante sólidos y los conductores del anillo móvil necesitan ser desmantelados para obtener acceso a los electrodos.

Por lo tanto, un objetivo de la invención es reducir el riesgo del mal funcionamiento de la placa móvil debido a los desechos. El objetivo adicional de la invención es reducir la cantidad de desgaste de los conductores y la cantidad de desechos, al mismo tiempo que se obtiene un buen contacto eléctrico. Una vez más un objetivo de la invención es proporcionar un anillo móvil de peso reducido, en el cual los conductores anulares interior y exterior queden alineados con precisión y puedan asumir grandes cargas mecánicas y electrodinámicas, especialmente bajo condiciones marítimas. El anillo móvil debiera permitir el fácil manejo durante el ensamble y desensamble para propósitos de inspección o reemplazo.

SUMARIO DE LA INVENCION Hasta ahora, un anillo móvil de alto voltaje, de acuerdo con la invención, se caracteriza porque los elementos del aislante que interconectan los elementos de conductor están situados a una distancia mutua en la dirección circunferencial del elemento de conductor, los elementos de conductor interconectados del cuerpo interior y exterior están soportados, cada uno, por un elemento de soporte respectivo para formar unidades integrales de manera que los cuerpos interior y exterior quedan adaptados para ser mutuamente desacoplados o unidos mediante desplazamiento relativo de las unidades integrales en la dirección del eje longitudinal .

El área abierta entre los conductores en la dirección axial, y el área abierta entre elementos de aislante adyacentes en la dirección circunferencial de los elementos de conductor tienen como resultado una construcción tipo caja abierta de las pilas de conductor interior y exterior. Aceite aislante puede fluir libremente a través de la configuración de conductor apilado abierto que evita que desechos ocasionales que se originan del desgaste queden atrapados, ya que dichos desechos fácilmente pueden ser removidos del área abierta sin ocasionar cortos circuitos por puenteo del espacio entre los conductores. Al construir una pila interior y exterior abiertas de al menos dos conductores anulares separados, los conductores pueden ser mecánicamente alineados en una manera estable, y fácilmente pueden ser ensamblados o desensamblados para inspección o reparación. Las pilas de conductor abiertas, de acuerdo con la invención, proporcionan una construcción de anillo móvil de peso ligero y estable que puede soportar grandes fuerzas electrodinámicas y que es especialmente conveniente para permanecer mecánicamente alineada bajo condiciones marítimas.

Debido a que las pilas de conductor interior y exterior forman, cada una, una unidad integral, se facilita el manejo al momento de la instalación o reemplazo. Los conductores de los cuerpos interior y exterior pueden ser alineados fácilmente a través de alineación mutua precisa de las unidades a lo largo del eje longitudinal. El desensamble de los cuerpos interior y exterior es relativamente fácil ya que pueden ser separados al dirigir las unidades en la dirección axial.

A partir de la patente EUA número 4,252,388 se conoce un anillo móvil de alto voltaje, donde el cuerpo interior comprende una pila de conductores, separadores de soporte dieléctrico y barreras dieléctricas tipo arandela. Los conductores del cuerpo exterior son proporcionados por una sola escobilla de carbón o un número reducido de escobillas de carbón, cada una contactando un anillo conductivo del cuerpo interior en una sola posición a lo largo de su circunferencia. Esto ocasiona un desgaste considerable y, por lo tanto, contaminación de los desechos resultantes. Además, este proporciona una sola trayectoria, o un número reducido de trayectorias de corriente angostas desde el elemento interior al exterior, lo cual impone limitaciones en el voltaje máximo que va a ser transmitido por el anillo móvil. Además, la rigidez mecánica de las escobillas de soporte de carbón conocidas es relativamente baja de manera que el contacto eléctrico no siempre es óptimo y la corriente máxima que puede pasar a través de las escobillas de carbón es limitada. Al momento del ensamble y desensamble, los conductores exteriores necesitan ser instalados y reemplazados de forma individual, lo cual complica el manejo de las partes de anillo móvil conocidas.

En una modalidad, el elemento de soporte comprende una brida transversal que se extiende sustancialmente paralela a los elementos de conductor en forma de anillo. Las bridas que llevan las pilas de conductor se pueden conectar a o formar parte de un alojamiento que contiene los elementos de conductor, y soportar estos elementos de manera que el cuerpo exterior puede rotar con relación al cuerpo interior, alrededor del eje longitudinal.

El cuerpo interior puede comprender, a lo largo del eje longitudinal, un elemento núcleo que lleve en un lado inferior la brida transversal, un elemento de conductor inferior del cuerpo interior que está con una cara de extremo inferior conectada a la brida transversal a través de elementos aislantes separados.

A fin de interconectar los elementos de conductor separados del cuerpo interior, los elementos pueden comprender al menos una parte de conductor que se proyecta radialmente hacia dentro unida a un conductor axial interior que se extiende hacia dentro de los elementos de conductor en forma de anillo en una dirección axial a una parte de extremo que está situada por arriba o por debajo del elemento de conductor más superior o más inferior del cuerpo interior, dicha parte de extremo está unida a una terminal de conector. De esta forma, los conductores axiales interiores se extienden hacia dentro de los elementos de conductor en forma de anillo a una terminal de entrada o salida sin interferir con el movimiento rotacional relativo de los elementos de conductor en forma de anillo interior y exterior alrededor del eje longitudinal.

En una manera similar, cada elemento de conductor del cuerpo exterior puede comprender al menos una parte de conductor que se proyecta radialmente hacia fuera unida a un conductor axial exterior que se extiende hacia fuera desde los elementos de conductor en forma de anillo en una dirección axial a una parte de extremo por arriba o por debajo del elemento de conductor más superior o más inferior del cuerpo exterior, dicha parte de extremo está unida a una terminal de conector. De preferencia, las terminales de conector del cuerpo interior y exterior están situadas en parte de extremo opuestas de los conductores axiales, de manera que espacio suficiente está disponible para acomodar los conectores en el extremo de los cables de energía que se conectan al anillo móvil.

Las terminales de conector del cuerpo interior y/o exterior pueden ser axialmente dirigidas y se pueden unir a lo largo de un contorno circular en una brida radial. Los cables de energía conectados al estator y parte de los rotores del anillo móvil en esta modalidad se extienden, al menos en las inmediaciones del anillo móvil, en la dirección axial .

Alternativamente, las terminales del conector en las partes de extremo de los conductores axiales del cuerpo interior y/o el exterior pueden ser radialmente dirigidas y unidas a lo largo de un contorno de un soporte en forma de anillo. De esta manera, los cables de energía cerca de la parte del rotor o estator del anillo móvil se pueden orientar en una dirección radial.

En una modalidad, la brida radial del cuerpo interior o exterior está conectada a una parte del alojamiento cilindrica inferior, el soporte en forma de anillo del otro cuerpo está unido a través de un cojinete ¦ giratorio a la parte del alojamiento inferior y a una cubierta para formar un encerramiento hermético a líquido alrededor de los elementos del conductor. Dentro del encerramiento, está un fluido dieléctrico, tal como aceite. En una modalidad preferida, los cuerpos interior y exterior están unidos a una cubierta superior y a una cubierta inferior, respectivamente, cuyas cubiertas están interconectadas a través de una pared cilindrica interior, una de las cubiertas es giratoria con relación a la pared cilindrica alrededor del eje vertical, una pared cilindrica exterior que rodea la pared interior, dicha pared interior es proporcionada con aberturas y sellos que están adaptados para abrir las aberturas cuando se excede una presión predeterminada en el sello. De esta forma, se forma un compartimiento de confinamiento extra para el fluido dieléctrico mediante el espacio ubicado entre la primera y segunda paredes cilindricas, dicho compartimiento únicamente es accesible después que los sellos, por ejemplo, formados por discos de ráfaga, han sido rotos por un incremento repentino en la presión, lo cual puede ser ocasionado por un corto circuito y un incremento repentino en la presión debido a la vaporización del fluido dieléctrico. De esta forma, los efectos de un corto circuito interno a causa de la acumulación de presión, tal como la liberación de gas explosivo o proyección de aceite caliente, se pueden evitar. Las dimensiones internas del anillo móvil que tiene una pared de contención exterior de acuerdo con la invención, pueden seguir siendo relativamente pequeñas, a medida que los efectos adversos de un corto circuito interno son fuertemente reducidos. , En una modalidad preferida de un anillo móvil de alto voltaje, placas de resorte están fijas al elemento de conductor en la superficie de contacto del elemento de conductor interior o exterior, acomodadas lado a lado, una dirección de longitud de las placas de resorte extendiéndose en la dirección circunferencial del elemento de conductor. La colocación de las placas de resorte, las cuales tienen una construcción tipo persiana, con su dirección de longitud en la dirección circunferencial del anillo móvil, se logra una resistencia igual en ambas direcciones de rotación. Esto tiene como resultado una distribución de la fuerza uniforme y un desgaste reducido de las placas de resorte, mientras que se mantiene un buen contacto conductivo entre los elementos de conductor en forma de anillo interior y exterior en todo momento .

Para mejorar la facilidad de la construcción, las placas de resorte se pueden situar en la superficie de contacto del conductor interior, la cual es fácilmente accesible. Las placas de resorte pueden tener una longitud que es más pequeña que 0.1 de preferencia más pequeña que 0.05 veces una longitud circunferencial de la superficie de contacto del conductor, de manera que al menos 10 conjuntos, de preferencia al menos 20 conjuntos de placas de resorte sustancialmente paralelas se pueden colocar en la superficie de contacto para optimizar el contacto conductivo eléctrico entre los conductores interior y exterior.

En una modalidad adicional, las placas de resorte se pueden formar en un armazón de montaje, uno de los conductores tiene en una superficie de contacto un elemento de acoplamiento para acoplarse con el armazón de montaje, los armazones de montaje cubren al menos una parte de la superficie de contacto del elemento de conductor. Los armazones de montaje con los conductores se pueden fabricar separadamente con una alta precisión y se pueden montar fácilmente sobre la superficie de contacto del anillo de conductor interior o exterior.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Algunas modalidades de un anillo móvil de alto voltaje, de acuerdo con la invención, se explicarán a manera de ejemplo no limitativo a detalle con referencia a la figura acompañante. En las figuras: La figura 1 muestra una vista en sección transversal de una primera modalidad de un anillo móvil de alto voltaje de acuerdo con la invención, La figura 2 muestra un detalle de los elementos de conductor de la figura 1 en una escala agrandada, La figura 3 muestra una vista en sección transversal de una pila de conductor interior de una segunda modalidad de un anillo móvil de alto voltaje de acuerdo con la invención, La figura 4 muestra una vista en perspectiva de la pila de conductor interior de la figura 3, La figura 5 muestra una vista en sección transversal de una pila de conductor exterior de la segunda modalidad de un anillo móvil de alto voltaje de acuerdo con la invención, para cooperación con la pila de conductor interior de las figuras 3 y 4, La figura 6 muestra una vista en perspectiva de la pila de conductor exterior de la figura 5, La figura 7 muestra una vista en perspectiva de un anillo móvil de alto voltaje, con las pilas de conductor interior y exterior de las figuras 3-6 en una configuración ensamblada, La figura 8 muestra una vista en sección transversal del anillo móvil de alto voltaje de la figura 7, La figura 9 muestra una vista en perspectiva del alojamiento exterior del anillo móvil de alto voltaje, La figura 10 muestra una vista plana superior esquemática del anillo móvil de la figura 8 mostrando el arreglo agrupado de las terminales de conector del anillo móvil , La figura 11 muestra una vista en perspectiva de una tercera modalidad de un anillo móvil de alto voltaje con todas las terminales de conector en una configuración axialmente orientada, La figura 12 muestra una modalidad de un anillo móvil de alto voltaje que tiene un alojamiento interior y un alojamiento de confinamiento exterior, La figura 13 muestra un elemento de conductor en forma de anillo interior que comprende un número de placas de resorte montadas en armazones de montaje, unidas a la superficie de contacto, La figura 14 muestra un detalle de la placa de montaje que lleva las placas de resorte tipo persiana de acuerdo con la figura 13, La figura 15 muestra una vista superior del elemento de conductor interior, las placas de resorte y el elemento de conductor exterior, y La figura 16 muestra esquemáticamente un sistema marítimo con una planta de energía flotante que comprende un anillo móvil de alto voltaje de la presente invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La figura 1 muestra un anillo móvil de alto voltaje 1 que comprende un cuerpo exterior estacionario y un cuerpo interior giratorio. Los cuerpos exterior e interior están formados por pilas de conductor interior y exterior 2, 3 que están coaxialmente alineadas alrededor de un eje longitudinal 4 y están encerradas en un alojamiento 5. Las pilas interior y exterior 2, 3 están comprendidas, cada una, de cuatro elementos de conductor en forma de anillo 7, 7', 8, 8', 9, 9' y 10, 10', un elemento de conductor para cada fase y uno para conexión al nivel de voltaje a tierra. Los elementos de conductores 7-10 y 7' -10' son proporcionados con agujeros alineados a través de los cuales se guía una varilla de conexión aislante 12, 13. Alrededor de las varillas de conexión 12, 13, se proporcionan separadores aislantes 15, 15', 16, 16', 17, 17', 18, 18', 19, 19', los cuales topan contra caras de extremo 45, 45', 46, 46' (ver figura 2) de pares de elementos de conductor adyacentes 7,8; 7', 8'; 8, 9 ; 8', 9' y 9, 10; 9', 10', y mantienen una distancia axial predeterminada entre estos elementos de conducto adyacentes. El separador inferior 15 de la pila de conductor interior 3 está conectado a un elemento de soporte inferior 22, y el separador superior 19 es adyacente a un elemento de soporte superior 23. La varilla de conexión 13 atrapa los separadores aislantes 15-19 y los conductores en forma de anillo 7-10 entre los elementos de soporte superior e inferior 22, 23 de manera que los elementos de soporte, las varillas de conexión, los separadores aislantes y los conductores en forma de anillo forman una unidad integral. Lo mismo aplica para la pila de conductor exterior 2 en donde los conductores en forma de anillo 7' -10' están interconectados a través de la varilla de conexión exterior 12, y los separadores aislantes 15' -19' que están atrapados entre el elemento de soporte superior 25 y el elemento de soporte inferior 26.

Cada uno de los elementos de conductor interiores 7-10 comprende una parte de conductor 30 que forma una extensión radial, dicha parte de conductor soporta un conductor axial interior 31 que es provisto con una cubierta aislante 32. El conductor axial 31 se extiende dentro de los elementos de conductor en forma de anillo interiores 7-10 y tiene una parte de extremo 34 situada por arriba del conductor más superior, el contorno cerrado de los elementos 19, 19' , dicha parte de extremo 34 está unida a una terminal de conector radialmente orientada 33. Los elementos de conductor exteriores 7' -10' comprenden una parte de conductor exterior radialmente orientada 35 que está conectada al conductor axial exterior 36 que tiene un extremo inferior 37 situado por debajo de los elementos de conductor en forma de anillo más inferiores 10, 10'. El conductor axial exterior 36 se extiende con un extremo inferior 37 por debajo del elemento de conductor en forma de anillo más inferior 10' y está unido a una terminal de conductor 38 que está radialmente orientada. Para cada elemento de conductor en forma de anillo interior 7-10 y para cada elemento de conductor en forma de anillo exterior 7' -10', se proporcionan dos conductores axiales exteriores y dos interiores 32, 36 así como dos terminales de conector 33, 38 para una distribución uniforme de las corrientes de entrada y salida.

El alojamiento 5 del anillo móvil de alto voltaje proporciona un confinamiento hermético al fluido del aceite dieléctrico. Una parte del alojamiento exterior 40, que soporta la pila de conductor exterior 2 está conectada a través de un cojinete axial-radial 42 a una parte de alojamiento interior 43 que soporta la pila de conductor interior 3.

Después de desconectar el cojinete 42 y separar los conductores axiales 32, 36 de sus respectivas terminales de conector 33, 38, la pila de conductor exterior 2 puede ser levantada en la dirección del eje longitudinal 4, para desconectar las pilas de conductor 2, 3 para mantenimiento o reparación. El espacio abierto entre los elementos de conductor 7-10; 7' -10' y entre separadores aislantes adyacentes 15, 15'; 16, 16',· 17, 17'; 18, 18' que están situados en las mismas posiciones axiales, deja acceso libre para la circulación del aceite dieléctrico y evita que los desechos queden atrapados entre los pares de elementos de conductor en forma de anillo adyacentes 7-7' - 10, 10' y, por lo tanto, evita que se formen cortos circuitos. El transporte libre de los desechos por el aceite a través de convección natural asegura que los desechos no queden atrapados en una posición fija de manera que se reducen en gran medidas las oportunidades de que estos desechos ocasionen un corto circuito. También, el calor generado al momento de la transferencia de corriente entre las pilas de conductor interior y exterior es transportado por convección al aceite circundante y a través del aceite al alojamiento de metal 5. El calor transportado al alojamiento 5 será transferido al aire ambiental por convección. El aceite dentro del alojamiento 5 no es circulado de manera activa.

La altura ?? del anillo móvil 1 puede ubicarse entre 0.7 m y 2.0 m, por ejemplo, aproximadamente 1.5 m. La distancia axial H2 entre elementos de conductor en forma de anillo adyacentes se puede ubicar entre 6 cm y 25 cm, por ejemplo, 15 cm. Un grosor H3 de los elementos de conductor en forma de anillo 7, 7'- 10, 10' puede variar de 3 cm a 10 cm, por ejemplo, 5 cm. El ancho W de los elementos de conductor se puede ubicar entre 10 cm y 20 cm, por ejemplo, 15 cm. El diámetro exterior DI del anillo móvil es por ejemplo, entre 1.5 m y 2.5 m, por ejemplo, 2 m, mientras que el diámetro exterior D2 de la pila de conductor exterior 2 se puede ubicar entre 1 m y 2 m, por ejemplo, 1.3 m.

La figura 2 muestra un detalle agrandado de dos elementos de conductor adyacentes 7, 7' . Los separadores aislantes 19, 19'; 18, 18' topan contra las caras de extremo superior 45, 45' y las caras de extremo inferior 46, 46' de los elementos de conductor 7, 7' . Cada elemento de conductor 7, 7' tiene una superficie de contacto curva 48, 48' dichas superficies de contacto están colocadas en relación deslizante opuesta para transferir corrientes desde un elemento de conductor a otro.

Las pilas de conductor interior y exterior 2,3 constituyen una estructura estable y robusta en la cual fuerzas mecánicas y fuerzas electrodinámicas, así como las corrientes son distribuidas de manera uniforme sobre toda la circunferencia de los elementos de conductor en forma de anillo.

Al mismo tiempo, se proporciona una completa libertad rotacional entre la parte giratoria del anillo móvil (por ejemplo, la pila exterior 2) que está fija a la estructura marítima flotante, dicha estructura puede comprender una unidad de generación de energía con efecto veleta marítima tal como una unidad de turbina de viento, un FPSO y similar, y la parte geoestaciónaria del anillo móvil (por ejemplo, la pila de conductor interior 3) que puede ser conectada a un cable de energía submarino.

La figura 3 muestra una modalidad en donde la pila de conductor interior forma una unidad integral 50 que tiene cuatro elementos de conductor en forma de anillo interconectados 51, 52, 53 y 54. Los elementos de conductor 51-54 están interconectados mediante los separadores aislantes 55, 66, 67 que están distribuidos a lo largo de la circunferencia de los elementos de conductor. El elemento de conductor inferior 54 es soportado a través de los separadores aislantes más inferiores 55 sobre una brida transversal 56 cerca de un extremo inferior 58' de un elemento de soporte central 57. Dos conductores axiales interiores 58, 59 se extienden hacia arriba, a lo largo del interior de los elementos de conductor en forma de anillo 51-54 desde el elemento de conductor inferior 54 a las terminales de conector 60, 61. Lo mismo aplica para cada elemento de conductor 51 y 53, de manera que en total seis terminales de conector son proporcionadas para los tres elementos de conductor 51, 53 y 54. El elemento de conductor 52 define un nivel de voltaje a tierra, y está acoplado a una sola terminal de conector a tierra 62 (ver figura 4) .

Como se puede observar claramente a partir de la figura 4, los conductores axiales interiores 58, 59 están conectados al elemento de conductor 54 a través de la parte del conductor que se proyecta radialmente hacia dentro 63.

Las partes de conductor 64, 65 de los elementos de conductor 51 y 53 también están indicadas en la figura 4. Cerca de un extremo superior 70, las terminales de conector 60, 61, 62 están montadas en un soporte cilindrico 72. El soporte cilindrico 72 forma parte del alojamiento exterior y está en su borde superior conectado a una pared superior 73. La pared superior 73 también está conectada a un extremo superior del elemento de soporte central 57 para formar una unidad integral rígida 50. A lo largo de un borde inferior del soporte cilindrico 72, un cojinete 75 está unido para conectarse de manera rotatoria a una parte de alojamiento inferior del anillo móvil.

La figura 5 muestra la pila de conductor exterior en donde una unidad integral 80 es formada por cuatro elementos de conductor en forma de anillo exterior 51', 52', 53' y 54'. Los elementos de conductor 51' - 54' están interconectados a través de separadores aislantes 81, 82, 83. Separadores adyacentes 81, 82 están colocados a una distancia mutua relativamente grande S de por ejemplo 40cm de manera que se obtiene una configuración grandemente abierta de los elementos de conductor apilados 51' - 54' . Como se puede observar a partir de la figura 6, los elementos de conductor exteriores 51' - 54' están acoplados a los conductores axiales exteriores 85, 86, 87, 88 en donde el conductor 88 se muestra sin la cubierta aislante exterior. Los conductores 85 - 88 están acoplados a las partes de conductor exteriores 89, 90 que se proyectan desde los elementos de conductor 51' -54' en una dirección radial. Cerca del extremo inferior 92, los conductores axiales exteriores 85-88 están acoplados a las terminales de conector 93 , 94 extendiéndose en una dirección axial y siendo montados en un soporte en forma de anillo inferior 95. El soporte en forma de anillo inferior 95 está con su borde conectado a una parte de pared cilindrica inferior 96 del alojamiento exterior 101.

La figura 7 muestra una vista en perspectiva de las unidades integrales 50 y 80 de las pilas de conductor interior y exterior en la configuración ensamblada, coaxialmente alineada alrededor de la línea central longitudinal 100, mientras que la figura 8 muestra las unidades integrales ensambladas 50, 80 en vista en sección transversal. El alojamiento exterior 101 ha sido indicado solo esquemáticamente en la figura 8.

La figura 9 muestra el alojamiento exterior 101 del anillo móvil proporcionando un confinamiento hermético al fluido del aceite aislante que rodea las pilas de conductor interior y exterior con el soporte cilindrico 72 giratoriamente unido a la parte de pared cilindrica inferior 96 a través del cojinete 75. El alojamiento 101 está cerrado por la pared superior 73 y por el soporte en forma de anillo inferior 95. Las terminales de conector 60, 62 se proyectan a través de la pared del alojamiento en una manera hermética al fluido.

La figura 10 muestra una vista plana superior de un anillo móvil 110 con la pila de conductor exterior 111 y la pila de conductor interior 112. Las terminales de conector están acomodadas en dos grupos 113, 114 de tres terminales de conector cada una, cada terminal de conector en un grupo que está unido a un elemento de conductor con una fase diferente. Los cables de energía 115, 116 unidos a terminales de conector respectivas en un grupo de terminales de conector 113, 114 están entretejidos de manera que se reducen las pérdidas en los cables de energía 115, 116 debido a los campos eléctricos generados por las corrientes en estos cables. La terminal de conector 117 para conectar el voltaje a tierra es colocada a una distancia circunferencial desde los grupos 113, 114.

La figura 11 muestra una modalidad en donde las terminales de conector en el extremo superior del anillo móvil están montadas en una brida de soporte horizontal 120, de manera que ambas terminales de conector superior 121, y terminales de conector inferior 122 se extienden en una dirección axial .

La figura 12 muestra un anillo móvil simétrico alrededor de un eje longitudinal 123, que tiene un alojamiento exterior alrededor de los conductores apilados 124, con una pared cilindrica 126, una pared inferior 125 y una pared superior 132. Las terminales de conector 130, 131 están unidas a la pared superior 132 y pared inferior 125. Una segunda pared 127 con un fondo 133 y parte superior 129 es colocada alrededor de la pared interior 126. Ningún aceite está presente en el espacio definido entre las paredes 126 y 127. En la pared 126, se proporciona un número de aberturas 134 que están cerradas por un disco de ráfaga 128 que se rompe al momento de un incremento en la presión en el espacio definido por la pared 126. Cuando, debido a un cortocircuito, la presión aumenta bruscamente en el espacio ubicado dentro de la pared interior 126, el disco de ráfaga 128 se romperá desde la abertura 134 de manera que el aceite puede fluir hacia el espacio ubicado entre la pared interior 126 y la pared exterior 127. Por lo tanto, el riesgo de proyección del aceite caliente desde el confinamiento del anillo móvil y la expulsión de gases explosivos desde el anillo móvil se reduce en gran medida y se incrementa la seguridad operativa del anillo móvil.

La figura 13 muestra un elemento de conductor en forma de anillo interior 140 que en su superficie de contacto es provisto con un número de armazones de montaje 150, 151, cada armazón de montaje lleva seis placas de resorte 152, 153 en una configuración tipo persiana, como se puede observar a partir de la figura 14. Las placas de resorte compensan las tolerancias mecánicas entre los elementos de conductor en forma de anillo interior y exterior rígidos y proporcionan un contacto conductivo seguro entre los elementos de conductor en todo momento. Las placas de resorte se extienden generalmente con su dirección de longitud L en la dirección circunferencial de los elementos de conductor, de manera que al momento de la rotación se obtiene una distribución de fuerza uniforme para rotaciones en cualquier dirección, ocurre un desgaste reducido de las placas de resorte y se establece un buen contacto conductivo con el elemento de conductor exterior 141.

Como se puede observar en la figura 15, los armazones de montaje 150, 151 están en su lado posterior proporcionado con muescas, en cuyas proyecciones 154, 155 en la superficie periférica del elemento de conductor 140 se ajustan. En la modalidad que se muestra, el elemento de conductor 140 está cubierto a lo largo de su circunferencia completa por los armazones de montaje 150, 15 que pueden ser fácilmente reemplazados en caso de daño a las placas de resorte. No obstante, también es posible cubrir solo pa.rte de la circunferencia del elemento conductor con placas de resorte, al colocar los armazones de montaje 150, 151 a una distancia mutua relativamente grande.

La figura 16 muestra un sistema marítimo que comprende un Buque Flotante para la Producción, Almacenamiento y Descarga (FPSO) 260 que está anclado al lecho marino 261 a través de una torreta 262, en cuyo fondo están unidas líneas de anclaje 263 y 264. El buque 260 puede tener efecto veleta alrededor de la torreta 262, la cual es geoestacionaria . Una columna ascendente de producto 265 se extiende desde un pozo de hidrocarburos submarino a un anillo móvil de producto (que no se muestra) en el FPSO 260 y desde el anillo móvil de producto a través de un conducto 65' a equipo de producción y/o procesamiento en el FPSO. En una unidad de generación de energía 266, el gas producido a partir del pozo es convertido en electricidad la cual es abastecida a un anillo móvil 267 de acuerdo con la presente invención. El conductor de energía 268 que se extiende desde la unidad de generación de energía 266 está unido a conductores en el elemento exterior del anillo móvil que es estacionario con relación al buque 260. El conductor de energía 269 que se extiende al lecho marino está conectado a los conductores eléctricos del elemento interior del anillo móvil 267 que está unido de manera fija a la torreta 262. El conductor de energía 269 se puede extender a una plataforma no tripulada 270 unida al lecho marino a través de la columna ascendente de producto 270', tal como una columna ascendente de gas, o se puede extender a una rejilla de energía marítima 71, o se puede conectar a elementos de calentamiento 275, 276 de un conducto de transferencia de hidrocarburos sustancialmente horizontal 277 entre dos estructuras flotantes 272, 273.

Se debería observar que en lugar del FPSO 260, el anillo móvil, de acuerdo con la presente invención, también se puede utilizar con otras construcciones de generación de energía marítimas tal como turbinas de viento de efecto veleta .

Claims (18)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un anillo móvil de alto voltaje (1) que comprende un cuerpo interior y exterior (2, 3, 50, 80), cada cuerpo tiene al menos un primer y un segundo elemento conductor en forma de anillo (7, 8, 9, 10; 7', 8', 9', 10'), los elementos de conductor comprenden dos caras de extremo separadas (45, 46, 45', 46') y una superficie de contacto curva (48, 48'), los elementos están mutuamente interconectados en caras de extremo opuestas a través de elementos aislantes (15, 15', 16, 16', 17, 17', 18, 18', 19, 19',) en posiciones axialmente separadas, los cuerpos interior y exterior son coaxiales alrededor de un eje longitudinal (4, 100), la superficie de contacto (48) de cada elemento de conductor interior (7) es adyacente a y está en contacto eléctrico con una superficie de contacto opuesta (48') de un elemento de conductor exterior correspondiente (7'), los cuerpos interior y exterior (2, 3, 50, 80) son giratorios con relación uno a otro alrededor del eje longitudinal (4, 100), en donde cada elemento de conductor del cuerpo interior y exterior está conectado a una línea de voltaje (31, 36) que se extiende a una terminal de entrada (33, 38) o una terminal de salida (33, 38), caracterizado porque : los elementos del aislante (15, 15', 16, 16', 17, 17', 18, 18', 19, 19',) que interconectan los elementos de conductor (7, 8, 9, 10; 7', 8', 9', 10'), están situados a una distancia mutua en la dirección circunferencial del elemento de conductor, los elementos de conductor interconectados del cuerpo interior y exterior (2, 3) están soportados, cada uno, por un elemento dé soporte respectivo (22, 23, 25, 26, 56, 95) para formar unidades integrales (50, 80) de manera que los cuerpos interior y exterior quedan adaptados para ser mutuamente desacoplados o unidos mediante desplazamiento relativo de las unidades integrales (50, 80) en la dirección del eje longitudinal (4, 100) .

2. - El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de soporte (56, 95) comprende una brida transversal que se extiende sustancialmente paralelo a los elementos de conductor en forma de anillo (51, 51', 52, 52', 53, 53', 54, 54 ' ) .

3. - El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque cuerpo interior (50) comprende a lo largo del eje longitudinal, un elemento núcleo (57) que lleva en un lado inferior (58') la brida transversal (56), un elemento de conductor inferior (54) del cuerpo interior que está con una cara de extremo inferior conectada a la brida transversal a través de elementos aislantes separados (55) .

4. - El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado porque cada elemento de conductor (51, 52, 53, 54) del cuerpo interior (50), comprende al menos una parte de conductor que se proyecta radialmente hacia dentro (63, 64, 65) unida a un conductor axial interior (58, 59) que se extiende hacia dentro de los elementos de conductor en forma de anillo en una dirección axial a una parte de extremo (34) que está situada por arriba o por debajo del elemento de conductor más superior o más inferior del cuerpo interior, dicha parte de extremo está unida a una terminal de conector (33, 60, 61').

5. - El anillo móvil de alto voltaje (i) de conformidad con la reivindicación 1, 2, 3 o 4, caracterizado porque cada elemento de conductor (51', 52', 53', 54') del cuerpo exterior (80) , comprende al menos una parte de conductor que se proyecta radialmente hacia fuera (89, 90) unida a un conductor axial exterior (85, 86, 88) que se extiende hacia fuera de los elementos de conductor en forma de anillo en una dirección axial a una parte de extremo (37) que está situada por arriba o por debajo del elemento de conductor más superior o más inferior del cuerpo interior, dicha parte de extremo está unida a una terminal de conector (38, 93, 94) .

6. - El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado porque las terminales de conector (60, 61, 93, 94) de los cuerpos interior y exterior (2, 3, 50, 80) están situadas en partes de extremo opuestas (34, 37) de los conductores.

7. - El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2-6, caracterizado porque las terminales de conector (93, 92, 121, 122) del cuerpo interior y/o exterior están axialmente dirigidas y unidas a lo largo de un contorno circular en una brida radial (95, 120) .

8. - El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2-6, caracterizado porque las terminales de conector (60, 61) del cuerpo interior y/o exterior están axialmente dirigidas y unidas a lo largo de un contorno de un soporte en forma de anillo (72) .

9. - El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque la brida radial (95) del cuerpo interior o exterior está conectada a una parte del alojamiento cilindrica inferior (96) , el soporte en forma de anillo (72) del otro cuerpo está unido a través de un cojinete giratorio (75) a la parte del alojamiento inferior (96) y a una cubierta (73) para formar un encerramiento hermético al líquido alrededor de los elementos del conductor.

10.- El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los cuerpos interior y exterior están unidos a una cubierta superior (132) y a una cubierta inferior (125), respectivamente, dichas cubiertas están interconectadas a través de una pared cilindrica interior (126) , una de las cubiertas (132) es giratoria con relación a la pared cilindrica alrededor del eje longitudinal (123), una pared cilindrica exterior (127) que rodea la pared interior (126) , dicha pared interior es proporcionada con aberturas (134) y sellos (128) que están adaptados para abrir las aberturas cuando se excede una presión predeterminada en el sello.

11.- Un anillo móvil de alto voltaje (1) que comprende un cuerpo interior y exterior (2, 3, 50, 8), cada cuerpo tiene al menos un primer y un segundo elemento conductor en forma de anillo (7, 8, 9, 10; 7', 8', 9', 10'), los elementos de conductor comprenden dos caras de extremo separadas (45, 46, 45', 46') y una superficie de contacto curva (48, 48'), los elementos están mutuamente interconectados en caras de extremo opuestas a través de elementos aislantes (15, 15', 16, 16', 17, 17', 18, 18', 19, 19',) en posiciones axialmente separadas, los cuerpos interior y exterior son coaxiales alrededor de un eje longitudinal (4, 100), la superficie de contacto (48) de cada elemento de conductor interior (7) es adyacente a y está en contacto eléctrico con una superficie de contacto opuesta de un elemento de conductor exterior correspondiente (7'), los cuerpos interior y exterior (2, 3, 50, 80) son giratorios con relación uno a otro alrededor del eje longitudinal (4, 100), en donde cada elemento de conductor del cuerpo interior y exterior está conectado a una línea de voltaje (31, 36) que se extiende a una terminal de entrada (33, 38) o una terminal de salida (33, 38), caracterizado porque los cuerpos interior y exterior están unidos a una cubierta superior (132) y una cubierta inferior (125) , respectivamente, cuyas cubiertas están interconectadas a través de una pared cilindrica (126) , una de las cubiertas es giratoria con relación a la pared cilindrica alrededor del eje longitudinal (23), una pared cilindrica exterior (127) que rodea la primera pared, dicha primer pared es proporcionada con aberturas (134) y sellos (28) que están adaptados para abrir las aberturas cuando se excede una presión predeterminada en el sello.

12. - El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de conductor (7, 7', 8, 8', 9, 9', 10, 10') del cuerpo interior y exterior están conectados, cada uno, a un fondo transversal (22, 26) y brida superior (23, 25) a través de un aislante que se extiende axialmente (12, 13) que se extiende desde una brida, a través de agujeros axialmente alineados en los elementos de conductor en forma de anillo y a través de un primer elemento separador aislante (19, 19') situado entre una brida superior (23, 25) y un elemento de conductor en forma de anillo más superior (7, 7'), un segundo elemento separador aislante (8, 8', 9, 9') situado entre al menos dos elementos de conductor en forma de anillo (7, 8, 9, 10, 7', 8', 9', 10') y un tercer elemento separador aislante (15, 15') situado entre una brida inferior (22, 26) y un elemento de conductor en forma de anillo más inferior (10, 10').

13. - El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las placas de resorte (152, 153) están fijas al elemento de conductor (140) en la superficie de contacto del elemento de conductor interior o exterior, acomodadas lado a lado, una dirección de longitud (L) de las placas de resorte extendiéndose en la dirección circunferencial del elemento de conductor (140) .

14.- Un anillo móvil de alto voltaje (1) que comprende un cuerpo interior y exterior (2, 3, 50, 8), cada cuerpo tiene al menos un primer y un segundo elemento conductor en forma de anillo (7, 8, 9, 10; 7', 8', 9', 10'), los elementos de conductor comprenden dos caras de extremo separadas (45, 46, 45', 46') y una superficie de contacto curva (48, 48'), los elementos están mutuamente interconectados en caras de extremo opuestas a través de elementos aislantes (15, 15', 16, 16', 17, 17', 18, 18', 19, 19',) en posiciones axialmente separadas, los cuerpos interior y exterior son coaxiales alrededor de un eje longitudinal (4, 100), la superficie de contacto (48) de cada elemento de conductor interior (7) es adyacente a y está en contacto eléctrico con una superficie de contacto opuesta de un elemento de conductor exterior correspondiente (7'), los cuerpos interior y exterior (2, 3, 50, 80) son giratorios con relación uno a otro alrededor del eje longitudinal (4, 100), en donde cada elemento de conductor del cuerpo interior y exterior está conectado a una línea de voltaje (31, 36) que se extiende a una terminal de entrada (33, 38) o una terminal de salida (33, 38), caracterizado porque las placas de resorte (152, 153) están fijas al elemento de conductor (140) en la superficie de contacto del elemento de conductor interior o exterior (140) , acomodadas lado a lado, una dirección de longitud (L) de las placas de resorte extendiéndose en la dirección circunferencial del elemento de conductor (140) .

15. - El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque las placas de resorte (152, 153) tienen una longitud (L) que es más pequeña que 0.1 veces, de preferencia más pequeña que 0.05 veces una longitud circunferencial de la superficie de contacto del elemento conductor (140) .

16. - El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con la reivindicación 13, 14 o 15, caracterizado porque las placas de resorte (152, 153) están montadas en un armazón de montaje (150, 151), uno de los elementos de conductor tiene en o cerca de la superficie de contacto un elemento de acoplamiento para acoplarse con el armazón de montaje, un número de armazones de montaje están situados sobre la superficie de contacto del elemento de conductor.

17.- El anillo móvil de alto voltaje (1) de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque un número de armazones de montaje adyacentes cubre sustancialmente la superficie de contacto del elemento de conductor.

18.- Un armazón de montaje (150, 151) que comprende un número de placas de resorte para uso en un anillo móvil de alto voltaje de conformidad con la reivindicación 16 o 17.