MXNL05000025A - Tanque para aparato electrico inmerso en fluido. - Google Patents

Abstract

Un tanque para aparato electrico inmerso en fluido, el tanque esta formado por un par de paredes largas opuestas tal que una o ambas paredes largas tienen uno o mas dobleces de refuerzo; un par de paredes cortas opuestas donde dichas paredes cortas se unen a las paredes largas por sus extremos laterales y definen una estructura en forma generalmente de un paralelepipedo, tal que dicha union de extremos laterales define una curvatura de refuerzo; una base unida a los extremos inferiores del paralelepipedo; y una cubierta unida a los extremos superiores del paralelepipedo cubriendo un volumen interior que aloja al menos un nucleo, uno o mas devanados y el fluido del aparato electrico. Lo dobleces de refuerzo definen canales que permiten alojar en su interior las piernas laterales y el yugo inferior del nucleo. El tanque puede ser aplicado en aparatos electricos como transformadores, autotransformadores, reactores o similares.

Description

TANQUE PARA APARATO ELÉCTRICO INMERSO EN FLUIDO CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona a aparatos eléctricos inmersos en fluido, tales como transformadores, autotransformadores, reactores y similares y en particular, pero no exclusivamente, a una estructura de tanque para contener tales aparatos eléctricos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Actualmente los aparatos eléctricos, tales como transformadores, autotransformadores o reactores, están inmersos en uno o más fluidos líquidos o gaseosos o combinaciones de estos con el propósito de asegurar su aislamiento eléctrico y refrigeración; por lo que para mantener dichos aparatos eléctricos inmersos en uno o más fluidos se necesita que estén contenidos en una estructura llamada tanque. Los fluidos actualmente empleados para tal propósito son líquidos, como por ejemplo aceite o askarel, o gases, tales como nitrógeno, aire o gases fluorados; por lo que de aquí en adelante el termino fluido es usado para indicar a estos y cualquier otro líquido o gas o combinaciones de estos que actúen como aislante y/o refrigerante para dichos aparatos eléctricos.

Los tanques convencionales para estos aparatos eléctricos son estructuras en forma generalmente de cubo. o paralelepípedo rectangular que constan substancialmente de cuatro paredes laterales verticales, una pared inferior o base horizontal y una pared superior o cubierta horizontal. Durante su ensamble, estas paredes son unidas entre sí por medio de líneas de soldadura y reforzadas por una pluralidad de miembros de refuerzo de tipo canal o de tipo solera soldados en posición vertical u horizontal a lo largo y ancho de la superficie plana de cada pared.

En ciertos tipos de aparatos eléctricos inmersos en fluido, la profundidad, ancho y largo del interior del tanque están gobernados por el espacio libre eléctrico y mecánico que es necesario conservar entre la superficie plana interna de las paredes y la superficie externa del núcleo y devanados del transformador inmersos en el tanque. Por lo tanto, el volumen interno de un tanque en forma de cubo o paralelepípedo termina siendo muy grande, por lo que queda sobredimensionada la distancia mínima requerida entre las superficies internas de las paredes y la superficie externa del núcleo y devanados en su mayor parte, lo cual a la vez incrementa la cantidad de fluido liquido o gaseoso requerido, siendo necesario en algunos casos añadir miembros de refuerzo para prevenir que las paredes laterales y la base sean deformadas por presiones internas y externas.

Una forma de evitar añadir elementos de refuerzo soldados en el tanque es formar las paredes laterales con una o más ondulaciones en forma de trapecio, tal como lo describe BBC AG. Brown, Boveri & Cié en el modelo de utilidad español ES-208,369. La limitante de esta propuesta es que no elimina del todo los refuerzos soldados ya que en los extremos de las paredes largas puede requerir soldar un refuerzo de tipo canal y a la vez que aun queda sobredimensionado el espacio libre eléctrico y mecánico requerida entre las superficies internas de las paredes y la superficie externa del núcleo y devanados. Aunado a esto se forman esquinas angulares entre las uniones entre paredes laterales y en el caso que las paredes tengan más de una ondulación el tanque tiende a requiere mayor cantidad de fluido liquido o gaseoso que rellene estas ondulaciones.

Otra forma de evitar añadir algunos elementos de refuerzo soldados en el tanque es formar las paredes laterales cortas en forma curva, tal como lo describe Ito Tatsuo en la publicación de la solicitud de patente británica GB-2,050,069. La limitante de esta propuesta es que sólo elimina los refuerzos soldados en las paredes laterales cortas por el hecho de ser curvas, pero en las paredes laterales largas sigue requiriendo de uno o más elementos de refuerzo soldados.

Otra propuesta actual de tanque aplicado a un transformador es descrita por Masahiro Kobayashi, en la patente japonesa JP-61, 135,104. Él describe un tanque formado por paredes laterales largas con una o más ondulaciones curvas y las paredes laterales cortas en forma de curva. La limitante de esta propuesta es que requiere de maquinaria de alta precisión para su manufactura y que aun así requiere de refuerzos verticales soldados entre las curvas de las paredes laterales largas y a la vez que la unión entre una pared lateral larga y una pared lateral corta forma una esquina angular.

De acuerdo a la descripción anterior, la cual refleja las limitaciones de los tanques actuales para aparatos eléctricos inmersos en fluido, es entonces necesario ofrecer un tanque de fácil manufactura, que elimine elementos de refuerzo soldados, que disminuya el volumen de fluido aislante y refrigerante requerido y que sea un tanque lo más pequeño posible conforme a las dimensiones del núcleo y devanados y demás conectores y accesorios eléctricos que estarán contenidos en el mismo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN En vista de lo anteriormente descrito y con el propósito de dar solución a las limitantes encontradas. Es objeto de la presente invención ofrecer un tanque para aparato eléctrico inmerso en fluido formado por un par de paredes largas opuestas tal que una o ambas paredes largas tienen uno o más dobleces de refuerzo; un par de paredes cortas opuestas donde dichas paredes cortas se unen a las paredes largas por sus extremos laterales y definen una estructura en forma generalmente de un paralelepípedo, tal que dicha unión de extremos laterales define una curvatura de refuerzo; una base unida a los extremos inferiores del paralelepípedo; y una cubierta unida a los extremos superiores del paralelepípedo cubriendo un volumen interior que aloja al menos un núcleo, uno o más devanados y el fluido del aparato eléctrico.

Es objeto también de invención ofrecer un tanque para aparato eléctrico inmerso en fluido cuyos dobleces de refuerzo definen canales que permiten alojar en su interior las piernas laterales y el yugo inferior del núcleo.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS Los detalles característicos del invento se describen en los siguientes párrafos en conjunto con las figuras que lo acompañan, los cuales son con el propósito de definir al invento pero sin limitar el alcance de éste.

Figuras ÍA y IB son vistas esquemáticas de un tanque para aparato eléctrico inmerso en fluido de acuerdo al invento. La Figura ÍA es una vista del tanque sin la cubierta y la Figura IB es una vista del tanque con cubierta.

Figura 2 muestra una vista superior en corte del tanque de las Figuras 1A y IB.

Figura 3 ilustra una vista lateral del tanque de las Figuras ÍA y IB.

Figuras 4A y 4B ilustran realizaciones alternativas de formas de los dobleces de refuerzo del tanque.

Figuras 5A y 5B son vistas esquemáticas de un tanque para aparato eléctrico inmerso en fluido mostrando una realización alternativa de su base. La Figura ÍA es una vista del esquemática del tanque y la Figura IB es una vista invertida de la Figura 1A mostrando a detalle la base.

Figura 6 es una vista esquemática de un tanque para un aparato eléctrico del tipo transformador pedestal de acuerdo al invento.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En las Figuras ÍA y IB se ilustran vistas esquemática de una realización de tanque para aparato eléctrico inmerso en fluido. Un tanque 10 para alojar aparatos eléctricos como transformadores o reactores está formado por un par de paredes largas 20 y 20' opuestas, un par de paredes cortas 30 y 30' opuestas, una base 40 y una cubierta 50.

Las paredes largas 20 y 20' cuentan con uno o más dobleces de refuerzo 60 y una porción plana 70 y 70' hacia sus extremos laterales; mientras que las paredes cortas 30 y 30' puede estar formada por una superficie plana o por uno o más dobleces de refuerzo 80. Cada uno de los dobleces de refuerzo 60 y 80 define un canal en forma trapezoide, rectangular o curvo.

Las paredes largas 20 y 20' y las paredes cortas 30 y 30' están unidas entre sí por sus extremos laterales definiendo un estructura en forma generalmente de paralelepípedo, tal unión de extremos laterales define una curvatura de refuerzo 90 en cada una de las cuatro esquinas que conforman el tanque 10.

Tanto las paredes largas 20 y 20' y las paredes cortas 30 y 30' constan de secciones respectivas de una sola placa laminada doblada, tal que el tanque 10 es definido por dos o más placas laminadas dobladas y soldadas una con otras que en conjunto definen las paredes largas 20 y 20' y las paredes cortas 30 y 30' así como a sus respectivos dobleces de refuerzo 60 y 80 y curvaturas de refuerzo 90. En estas Figuras ÍA y IB se ilustra una realización del tanque 10 que se forma a partir de dos placas laminadas dobladas simétricamente y unidas por las líneas de soldadura 100 y 100' localizada en el centro del doblez de refuerzo 60 de cada pared larga 20 y 20'.

Los dobleces de refuerzos 60 y 80 y las curvaturas de refuerzo 90 en conjunto no sólo tienen el propósito de incrementar la resistencia mecánica de la estructura definida por las paredes largas 20 y 20' y las paredes cortas 30 y 30', sino que para algunos tipos de aparatos eléctricos inmersos en fluido, en particular lo que respecta a los dobleces de refuerzo 80 y las curvaturas de refuerzo 90, a su vez permiten disminuir las dimensiones del tanque 10 lo cual se explica más adelante en la Figura 2. Una característica de las curvaturas de refuerzo 90 es que permiten disminuir la longitud las porciones planas 70 y 70' de las paredes largas 20 y 20', por lo que incrementa a su vez la resistencia mecánica de estas paredes y del mismo tanque 10.

En esta realización, una o ambas paredes cortas 30 o 30' cuenta con los orificios y soportes 110 para los contactos o accesorios eléctricos (no mostrados).

La base 40 está unida por soldadura al contorno inferior de la estructura definida por la unión de las paredes largas 20 y 20' y paredes cortas 30 y 30'. La base 40 puede contar con uno o más dobleces de refuerzo 120 que se extienden en dirección longitudinal a lo largo de la base 40, tal que cada uno define un canal en forma trapezoide, rectangular o curvo.

Los dobleces de refuerzos 120 no sólo tienen el propósito de incrementar la resistencia mecánica de la base 40 y de la estructura definida por las paredes largas 20 y 20' y las paredes cortas 30 y 30', sino que para algunos tipos de aparatos eléctricos inmersos en fluido, a su vez permiten disminuir las dimensiones del tanque 10 lo cual se explica más adelante en la Figura 3.

Alternativamente un marco 130, en forma del contorno superior definido por la unión de las paredes largas 20 y 20' y paredes cortas 30 y 30', puede está unido por soldadura a los bordes de los extremos superiores de las paredes mencionadas o ser formado a partir de dobleces realizados a los extremos superiores de dichas paredes. Este marco 130 actúa como un refuerzo superior para el tanque 10 y como soporte para la cubierta 50.

La cubierta 50 puede tener con una forma rectangular o contar con un borde periférico en forma del contorno superior de la estructura definida por la unión de las paredes largas 20 y 20' y paredes cortas 30 y 30' o en forma del marco 130, y está unida por soldadura a los extremos superiores de las paredes mencionadas o sobre el soporte definido por marco 130. La cubierta 50 cubre el volumen interior que aloja al menos un núcleo, uno o más devanados, conectores eléctricos y el fluido (no mostrados) que conforman el aparato eléctrico.

El tanque 10 puede ser aplicado para aparatos eléctricos como reactores y transformadores; de estos últimos pueden ser por ejemplo los de tipo estación, de pequeña potencia, de subestación secundaria, de pedestal o de poste trifásico entre otros.

Cambiando ahora a la Figura 2, aquí se observa un corte de la parte superior del tanque 10 mostrando el contorno formado por la unión de las paredes largas 20 y 20' y las paredes cortas 30 y 30' con sus respectivos dobleces de refuerzo 60 y 80, porciones planas 70 y 70' y curvaturas de refuerzo 90; también se observa el núcleo 140 y los devanados 150 en el interior del tanque 10.

En un aparato eléctrico como ün transformador que consta de tres devanados 150 acomodados en línea recta, el ancho A del doblez de refuerzo 60 de las paredes largas 20 y 20' es al menos la tercera parte de la distancia B entre los extremos externos de los devanados 150 más separados entre sí; mientras que en el caso que se tenga un doblez de refuerzo 80 que define un canal rectangular, el ancho C del doblez de refuerzo 80 de las paredes cortas 30 y 30' es mayor que el ancho D del núcleo 140 en al menos 15%, lo cual permite en una realización alternativa que en el interior de cada uno de los dobleces de refuerzo 80 se aloje una pierna lateral del núcleo 140 conservando una distancia dieléctrica E de separación y permitiendo así disminuir la distancia del largo F del tanque 10.

Las curvaturas de refuerzo 90 a la vez que permiten reforzar mecánicamente las porciones planas 70 y 70' de las paredes largas 20 y 20', también permiten disminuir el volumen de fluido requerido ya que quedan adyacentes a la curvatura de los cantos de los devanados 150 más separados entre sí, pero conservando una distancia dieléctrica E de separación.

La Figura 3 ilustra una vista lateral del tanque 10 mostrando la unión de las paredes largas 20 y 20' y la pared 30' con sus respectivos dobleces de refuerzo 60 y 80, porciones planas 70 y 70' y curvaturas de refuerzo 90; también se observa la base 40 y su respectivo doblez de refuerzo 120, así como el núcleo 140 y un devanado 150 (ambos mostrados en líneas punteadas) en el interior del tanque 10.

El doblez de refuerzo 120, que en este caso define un canal rectangular, tiene un ancho C mayor que el ancho D del núcleo 140 en al menos 15%, lo cual permite que en el interior del doblez de refuerzo 120 se aloje el yugo inferior del núcleo 140 conservando una distancia dieléctrica E y permitiendo así disminuir la altura G del tanque 10.

En las Figuras 4A y 4B, se observa un corte de la parte superior del tanque 10 mostrando el contorno formado por la unión de las paredes largas 20 y 20' y las paredes cortas 30 y 30' con sus respectivos dobleces de refuerzo 60 y 80, porciones planas 70 y 70' y curvaturas de refuerzo 90; también se observa el núcleo 140 y los devanados 150 en el interior del tanque 10. En el caso de la Figura 4A se observa como dobleces de refuerzo 60 y 80 pueden ser curvos; mientras que en la Figura 4B se observa como dobleces de refuerzo 60 y 80 pueden ser en forma trapezoide. De forma análoga a las Figuras 4A y 4B, el doblez de refuerzo 120 de la base 40 puede ser también curvo o trapezoide.

Ahora en las Figuras 5A y 5B, se muestra una realización alternativa de las base 40, la cual cuenta con un borde periférico en forma del contorno inferior de la estructura definida por la unión de las paredes largas 20 y 20' y paredes cortas 30 y 30', y está unida por soldadura a los extremos inferiores de las paredes mencionadas. De acuerdo a la Figura 5B, la base 40 puede estar ubicada internamente en la estructura definida por las paredes largas 20 y 20' y las paredes cortas 30 y 30', por lo que puede estar localizada a cualquier elevación H deseada antes de ser unida por soldadura a la estructura de tal forma que el doblez de refuerzo 120 quede dentro de esa elevación H.

Cambiando a la Figura 6, la cual muestra un realización alternativa de un tanque 10 para transformadores pedestal. El tanque 10 está formado por un par de paredes largas 20 y 20' opuestas, un par de paredes cortas 30 y 30' opuestas, una base 40 y una cubierta 50.

La pared larga 20 es de un diseño convencional generalmente de forma plana y contiene una pluralidad de orificios 110 para alojar y dar soporte a varios conectores y accesorios eléctricos (no mostrados). Un gabinete 160 (mostrado en líneas punteadas) es colocado al frente de la pared frontal plana 20 para tapar u ocultar los conectores y accesorios eléctricos (no mostrados) y típicamente incluye una o más puertas que permite tener acceso a ellos.

La pared larga 20' cuenta con uno o más dobleces de refuerzo 60 y una porción plana 70 y 70' hacia sus extremos laterales; mientras que las paredes cortas 30 y 30' puede estar formada por una superficie plana o por uno o más dobleces de refuerzo 80. Cada uno de los dobleces de refuerzo 60 y 80 define un canal en forma trapezoide, rectangular o curvo. Los dobleces de refuerzo 60 y 80 son mostrados como porciones fantasmas por efecto visual de la Figura 6, pero forman parte del tanque 10.

Las paredes largas 20 y 20' y las paredes cortas 30 y 30' están unidas entre sí por sus extremos laterales definiendo un estructura en forma generalmente de paralelepípedo, tal unión de extremos laterales define una curvatura de refuerzo 90 en la esquinas correspondientes a la unión de la pared larga 20' y las paredes cortas 30 y 30'. Las curvaturas de refuerzo 90 son mostradas como porciones fantasmas por efecto visual de la Figura 6, pero forman parte del tanque 10.

Tanto las paredes largas 20 y 20' y las paredes cortas 30 y 30' constan de secciones respectivas de una sola placa laminada doblada, tal que el tanque 10 es definido por dos o más placas laminadas dobladas y soldadas una con otras que en conjunto definen las paredes largas 20 y 20' y las paredes cortas 30 y 30' así como a sus respectivos dobleces de refuerzo 60 y 80 y curvaturas de refuerzo 90.

Los dobleces de refuerzos 60 y 80 y las curvaturas de refuerzo 90 en conjunto no sólo tienen el propósito de incrementar la resistencia mecánica de la estructura definida por la pared largas 20' y las paredes cortas 30 y 30', sino que para algunos tipos de transformadores pedestal, en particular lo que respecta a los dobleces de refuerzo 80 y las curvaturas de refuerzo 90, a su vez permiten disminuir las dimensiones del tanque 10, ya que en el interior de cada uno de los dobleces de refuerzo 80 se puede alojar una pierna lateral del núcleo (no mostrado) conservando una distancia dieléctrica de separación. Una característica de las curvaturas de refuerzo 90 es que permiten disminuir la longitud las porciones planas 70 y 70' de la pared larga 20', por lo que incrementa a su vez la resistencia mecánica de esta pared y del mismo tanque 10. También permiten disminuir el volumen de fluido requerido ya que quedan adyacentes a la curvatura de los cantos de los devanados (no mostrados), pero conservando una distancia dieléctrica de separación.

La base 40 está unida por soldadura al contorno inferior de la estructura definida por la unión de las paredes largas 20 y 20' y paredes cortas 30 y 30'. La base 40 puede contar con uno o más dobleces de refuerzo 120 que se extienden en dirección longitudinal a lo largo de la base 40, tal que cada uno define un canal en forma trapezoide, rectangular o curvo. El doblez de refuerzo 120 es mostrado como una porción fantasmas por efecto visual de la Figura 6, pero forman parte del tanque 10.

Los dobleces de refuerzos 120 no sólo tienen el propósito de incrementar la resistencia mecánica de la base 40 y de la estructura definida por las paredes largas 20 y 20' y las paredes cortas 30 y 30', sino que para algunos tipos de transformadores pedestal, permite alojar el yugo inferior del núcleo (no mostrado) en el interior del doblez de refuerzo 120 conservando una distancia dieléctrica y permitiendo así disminuir la altura del tanque 10.

Alternativamente un marco 130, en forma del contorno superior definido por la unión de las paredes largas 20 y 20' y paredes cortas 30 y 30', puede está unido por soldadura a los bordes de los extremos superiores de las paredes mencionadas o ser formado a partir de dobleces realizados a los extremos superiores de dichas paredes. Este marco 130 actúa como un refuerzo superior para el tanque 10 y como soporte para la cubierta 50.

La cubierta 50 puede tener con una forma rectangular o contar con un borde periférico en forma del contorno superior de la estructura definida por la unión de las paredes largas 20 y 20' y paredes cortas 30 y 30' o en forma del marco 130, y está unida por soldadura a los extremos superiores de las paredes mencionadas o sobre- el soporte definido por marco 130. La cubierta 50 cubre el volumen interior que aloja al menos un núcleo, uno o más devanados, conectores eléctricos y el fluido (no mostrados) que conforman el transformador pedestal.

Basado en las alternativas de realización descritas anteriormente, se contempla que las modificaciones a las realizaciones del invento, así como las realizaciones alternativas serán considerados evidentes para una persona experta en el arte de la técnica bajo la presente descripción. Es por lo tanto, contemplado que las reivindicaciones abarcan dichas modificaciones y alternativas de realización que estén dentro del alcance del invento o sus equivalentes.

Claims (18)

REIVIN DICACION ES

1. Un tanque para aparato eléctrico inmerso en fluido, el tanque comprende: un par de paredes largas opuestas caracterizadas porque una o ambas paredes largas incluyen uno o más dobleces de refuerzo; un par de paredes cortas opuestas donde dichas paredes cortas se unen a las paredes largas por sus extremos laterales definiendo una estructura en forma generalmente' de un paralelepípedo, tal que dicha unión de extremos laterales se caracteriza por definir una curvatura de refuerzo; una base unida a los extremos inferiores del paralelepípedo definido por la unión de dichas paredes largas y cortas; y una cubierta unida a los extremos superiores del paralelepípedo definido por la unión de dichas paredes largas y cortas, cubriendo un volumen interior que aloja al menos un núcleo, uno o más devanados y el fluido de dicho aparato eléctrico.

2. El tanque de la reivindicación 1 en donde cada doblez de refuerzo en cada pared larga define un canal en forma de trapezoide, rectangular o curvo.

3. El tanque de la reivindicación 2 en donde el ancho del doblez de refuerzo de la pared larga es cercano a tercera parte de la distancia entre los extremos externos de los devanados más separados entre sí.

4. El tanque de la reivindicación 1 en donde una o ambas paredes cortas se caracterizan por incluir uno o más dobleces de refuerzo.

5. El tanque de la reivindicación 4 en donde cada doblez de refuerzo en cada pared corta define un canal en forma de trapezoide, rectangular o curvo.

6. El tanque de la reivindicación 5 en donde la superficie del canal de una o ambas paredes cortas incluye una pluralidad de agujeros para soportar los conectores eléctricos y accesorios eléctricos del aparato eléctrico.

7. El tanque de la reivindicación 5 en donde cada pierna lateral del núcleo se aloja a lo largo de dicho canal de cada pared corta.

8. El tanque de la reivindicación 7 en donde dicho canal definido por el doblez de refuerzo en la pared corta tiene un ancho mayor que el ancho del núcleo en al menos 15%.

9. El tanque de la reivindicación 1 en donde la base además incluye uno o más dobleces de refuerzo.

10. El tanque de la reivindicación 9 en donde cada doblez de refuerzo de la base define un canal en forma de trapezoide, rectangular o curvo.

11. El tanque de la reivindicación 10 en donde el yugo inferior del núcleo se aloja a lo largo de dicho canal.

12. El tanque de la reivindicación 11 en donde dicho canal definido por el doblez de refuerzo en la base tiene un ancho mayor que el ancho del núcleo en al menos 15%.

13. El tanque de la reivindicación 1 en donde dichas paredes largas y paredes cortas constan de secciones respectivas de una sola placa laminada doblada.

14. El tanque de la reivindicación 13 en donde dos o más placas laminadas dobladas que forman secciones de paredes largas y paredes cortas están soldadas en sus extremos formando generalmente un paralelepípedo.

15. El tanque de la reivindicación 1 en donde una pared larga además incluye soportes para conectores y accesorios eléctricos.

16. El tanque de la reivindicación 15 en donde dichos conectores y accesorios eléctricos en dicha pared larga son cubiertos por un gabinete.

17. El tanque de la reivindicación 1 en donde la base está situada a una elevación mayor que los extremos inferiores del paralelepípedo.

18. El tanque de la reivindicación 1 en donde cada curvatura de refuerzo está cercana al canto de un devanado y separada a una distancia dieléctrica.