Electrodo de trabajo para una instalación de fragmentación electrodinámica,

que incluye un cuerpo aislante (1) con un conductor central (2) en cuyo extremo de trabajo se dispone una punta de electrodo (3) formada por un elemento intercambiable (4), estando el elemento intercambiable (4) fijado por apriete en unión no positiva en una abertura frontal del extremo de trabajo del conductor central (2), caracterizado porque el elemento intercambiable incluye un casquillo expansible (24) con un cuerpo de expansión (25) para la expansión radial del casquillo expansible (24) gracias al cual éste puede ser apretado o está apretado en dirección radial contra la pared (26) de la abertura frontal con el fin de conseguir su sujeción por apriete.

Electrodo de trabajo para una instalación de fragmentación electrodinámica.

CAMPO TÉCNICO

La invención se refiere a un electrodo de trabajo para una instalación de fragmentación electrodinámica, a elementos intercambiables para un electrodo de trabajo de este tipo y a la utilización del electrodo de trabajo de acuerdo con los preámbulos de las reivindicaciones independientes.

ESTADO ACTUAL DE LA TÉCNICA

En la fragmentación electrodinámica de materiales tales como hormigón, entre el electrodo de trabajo, sometido a impulsos de alta tensión, y un electrodo de base, que normalmente tiene un potencial neutro, se generan descargas disruptivas de alta tensión que atraviesan el material a triturar, con ello se consigue triturar dicho material. Con cada descarga disruptiva de alta tensión también se produce un ligero desgaste de material en la punta del electrodo de trabajo, de forma que, después de un cierto tiempo de uso el electrodo de trabajo, éste se desgasta y debe sustituirse. También puede ser necesario cambiar el electrodo cuando se cambia el material a triturar para evitar la contaminación del producto final con material de electrodo no deseado. En ambos casos, en las instalaciones de fragmentación electrodinámica con puntas de electrodos no sustituibles se ha de sustituir el electrodo de trabajo completo, incluyendo el aislante, una tarea costosa que requiere mucho tiempo, y ello no sólo porque el lado de conexión de los electrodos de trabajo normalmente está acoplado a un sistema cargado con un aceite aislante. Otra desventaja es que no resulta rentable apurar los electrodos no usados por completo, ya que el gasto de instalación es relativamente grande en comparación con la vida útil residual.

En el estado actual de la técnica se conocen electrodos de alta tensión cuya punta es un elemento intercambiable, con lo que se evitan en gran medida las desventajas arriba mencionadas. Por ejemplo, los documentos SU 1799069 A1, SU 1781892 A1, JP 2003 001137 A, US 2005/0150668 A1, DE 38 44 419 A1 y US 4.458.153 describen electrodos de alta tensión de este tipo. En este contexto, la punta de los electrodos está atornillada al conductor central del electrodo de alta tensión o, en el caso del electrodo de alta tensión del documento DE 38 44 419 A1, está sujeta al conductor central mediante un manguito de pinza. Sin embargo, estos electrodos de alta tensión tienen la desventaja de que el elemento intercambiable que constituye la punta del electrodo se puede aflojar cuando se producen pulsaciones de presión fuertes en el espacio de trabajo y, además, en caso puntas de electrodo sujetas con pinza, se requiere una disposición constructiva relativamente costosa para fijar la punta del electrodo.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Por ello se plantea el objetivo de proponer un electrodo de trabajo que no presente las desventajas del estado actual de la técnica o que las evite al menos parcialmente.

Este objetivo se resuelve mediante el electrodo de trabajo y los elementos intercambiables para dicho electrodo de trabajo según las reivindicaciones independientes.

Así, en un primer aspecto la invención se refiere a un electrodo de trabajo para una instalación de fragmentación electrodinámica con una punta de trabajo sustituible. El electrodo de trabajo incluye un cuerpo aislante, por ejemplo de plástico o de material cerámico, con un conductor central hecho de un material de alta conductividad eléctrica, preferentemente metálico, por ejemplo aluminio, cobre o acero inoxidable, que atraviesa el aislante en dirección axial. Un extremo del conductor central está configurado de modo que se puede acoplar con un generador de alta tensión para suministrar impulsos de alta tensión al electrodo de trabajo. En su otro extremo, el denominado extremo de trabajo, que durante el servicio se sumerge en el espacio de trabajo de la instalación de fragmentación cargado con el líquido de proceso, por ejemplo agua, y el material a triturar, el conductor central porta una punta de electrodo que, durante el servicio, constituye el punto de salida de las descargas disruptivas de tensión. La punta del electrodo es un elemento intercambiable formado por una o varias piezas.

El elemento intercambiable se fija por apriete en unión no positiva en una abertura frontal del extremo de trabajo del conductor central, lo que preferentemente se logra de la siguiente manera: el elemento intercambiable incluye un casquillo expansible, preferiblemente cilíndrico, y un cuerpo de expansión dispuesto, al menos en parte, en el interior del casquillo expansible, gracias a él se puede expandir el casquillo expansible de modo que éste es apretado en dirección radial contra la pared de la abertura frontal y queda sujeto en la abertura de forma no desplazable en la dirección axial. De este modo se puede lograr fácilmente una fijación segura del elemento intercambiable en el conductor central. Además, los electrodos de trabajo de este tipo también tienen la ventaja de que, en caso de un desgaste del electrodo o de un cambio del material a triturar, únicamente se ha de cambiar la punta de electrodo y, por ejemplo, no es necesario abrir el sistema de alta tensión cargado de aceite para cambiar todo el electrodo de trabajo. Esto permite reducir claramente los tiempos de parada en operaciones de mantenimiento y los gastos de explotación de las instalaciones de fragmentación electrodinámicas. En este contexto, ventajosamente, el cuerpo de expansión está unido a un elemento de accionamiento para su desplazamiento axial con respecto al casquillo expansible con el fin de expandir radialmente el casquillo expansible, que sale por la abertura frontal del extremo de trabajo del conductor central y constituye la punta de electrodo por su extremo alejado del cuerpo de expansión. De este modo, la sujeción por apriete del elemento intercambiable del conductor central se puede conseguir fácilmente, ejerciendo una fuerza axial sobre el elemento de accionamiento. Si además el cuerpo de expansión y el elemento de accionamiento están configurados en una sola pieza, lo que es preferente, se obtiene una construcción especialmente sencilla y robusta.

También es preferible que el cuerpo de expansión presente una sección preferentemente en forma de cono o pirámide o que esté configurado, en conjunto, como un cono truncado o una pirámide truncada, para expandir el casquillo expansible en dirección radial, ya que de este modo se pueden generar fuerzas de expansión muy grandes de forma controlada.

Ventajosamente, el elemento de accionamiento presenta, entre la punta de electrodo y el cuerpo de expansión, una rosca exterior con la que se puede ejercer una fuerza axial sobre el mismo con el fin de provocar un desplazamiento del cuerpo de expansión y, como consecuencia, una expansión radial y sujeción por apriete del casquillo expansible en la abertura del conductor central. De este modo se pueden producir fuerzas de desplazamiento relativamente grandes de forma controlada.

Si en este contexto el cuerpo de expansión está configurado de modo que su desplazamiento axial en dirección al extremo de trabajo del conductor central provoca una expansión radial del casquillo expansible, es decir que el elemento de accionamiento transmite fuerzas de tracción para sujetar por apriete el elemento intercambiable en el conductor central, ventajosamente la rosca exterior del elemento de accionamiento coopera con una rosca interior correspondiente de un elemento de contrasoporte que se apoya en dirección axial sobre el casquillo expansible. De este modo se obtiene una construcción sencilla de pocos elementos.

También es preferible que el elemento de contrasoporte esté configurado como una tuerca hexagonal o una tuerca de orificios frontales, con al menos dos orificios frontales, que preferentemente presenta un reborde radial rodeando su perímetro y que puede servir como descarga de campo.

Ventajosamente, el elemento de accionamiento presenta, entre el cuerpo de expansión y la rosca exterior, una zona de dilatación configurada preferentemente como un vástago de dilatación o un casquillo de dilatación, ventajosamente con una longitud correspondiente a al menos el doble, preferiblemente a al menos el cuádruple, del diámetro de la rosca exterior.

En cambio, si el cuerpo de expansión está configurado de modo que su desplazamiento axial en sentido opuesto al extremo de trabajo del conductor central provoca una expansión radial del casquillo expansible, es decir que el elemento de accionamiento... [Seguir leyendo]

1. Electrodo de trabajo para una instalación de fragmentación electrodinámica, que incluye un cuerpo aislante (1) con un conductor central (2) en cuyo extremo de trabajo se dispone una punta de electrodo (3) formada por un elemento intercambiable (4) , estando el elemento intercambiable (4) fijado por apriete en unión no positiva en una abertura frontal del extremo de trabajo del conductor central (2) , caracterizado porque el elemento intercambiable incluye un casquillo expansible (24) con un cuerpo de expansión (25) para la expansión radial del casquillo expansible (24) gracias al cual éste puede ser apretado o está apretado en dirección radial contra la pared (26) de la abertura frontal con el fin de conseguir su sujeción por apriete.

2. Electrodo de trabajo según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo de expansión (25) presenta una sección, en particular en forma de cono o pirámide, para la expansión radial del casquillo expansible (24) , estando unido el cuerpo de expansión (25) , en particular mediante conformación en una sola pieza, a un elemento de accionamiento

(27) para el desplazamiento axial del cuerpo de expansión (25) con el fin de expandir el casquillo expansible (24) , el cual sale por la abertura frontal del extremo de trabajo del conductor central (2) y constituye una punta de electrodo (3) por su extremo alejado del cuerpo de expansión (25) .

3. Electrodo de trabajo según la reivindicación 2, caracterizado porque el elemento de accionamiento (27) presenta, entre la punta de electrodo (3) y el cuerpo de expansión (25) , una rosca exterior (28) para generar una fuerza de desplazamiento axial.

4. Electrodo de trabajo según la reivindicación 3, caracterizado porque el cuerpo de expansión (25) está configurado de modo que un desplazamiento axial del mismo en dirección al extremo de trabajo del conductor central

(2) provoca la expansión radial del casquillo expansible (24) , cooperando una rosca exterior (28) del elemento de accionamiento (27) con una rosca interior correspondiente de un elemento de contrasoporte en forma de tuerca (29) que se apoya en dirección axial sobre el casquillo expansible (24) .

5. Electrodo de trabajo según la reivindicación 4, caracterizado porque el elemento de contrasoporte en forma de tuerca (29) está configurado como una tuerca de orificios frontales, con al menos dos orificios frontales (23) , que presenta un reborde radial (14) , en particular alrededor de su perímetro.

6. Electrodo de trabajo según una de las reivindicaciones 4 a 5, caracterizado porque el elemento de accionamiento (27) presenta, entre el cuerpo de expansión (25) y la rosca exterior (28) , una zona de dilatación configurada en particular como un vástago de dilatación (8) o como un casquillo de dilatación, en particular de una longitud correspondiente a al menos el doble del diámetro de la rosca exterior (28) .

7. Electrodo de trabajo según la reivindicación 2, caracterizado porque el cuerpo de expansión (25) está configurado de modo que un desplazamiento axial del mismo en sentido opuesto al extremo de trabajo del conductor central (2) provoca una expansión radial del casquillo expansible (24) , cooperando la rosca exterior (28) del elemento de accionamiento (27) con una rosca interior correspondiente de un elemento de contrasoporte (29) unido al casquillo expansible (24) , para la transmisión de fuerzas de tracción axiales entre el elemento de contrasoporte (29) y el casquillo expansible (24) y que en particular está conformado en una sola pieza con el casquillo expansible (24) .

8. Electrodo de trabajo según la reivindicación 7, caracterizado porque el casquillo expansible (24) presenta, en la zona entre el elemento de contrasoporte (29) y la zona donde es expandido en dirección radial por el cuerpo de expansión (25) , una zona de dilatación (9) , en particular de una longitud correspondiente a al menos el doble del diámetro de la rosca interior del elemento de contrasoporte (29) .

9. Electrodo de trabajo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de accionamiento (27) presenta, entre la punta de electrodo (3) y el cuerpo expansible (25) , una zona de sección transversal sin simetría de rotación, en particular dos superficies lisas paralelas (12) , para la interacción positiva con una herramienta, con el fin de facilitar o impedir su giro.

10. Electrodo de trabajo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta una junta (13) , en particular una junta tórica (13) , dispuesta entre el elemento intercambiable (4) y el conductor central (2) , para impedir la entrada de líquido de procesado en la zona formada entre ambos, que sirve para fijar el elemento intercambiable (4) al conductor central (2) .

11. Electrodo de trabajo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conductor central (2) presenta, en la zona donde sale del cuerpo aislante (1) por el lado de trabajo, un reborde radial (14) que rodea su perímetro.

12. Electrodo de trabajo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conductor central (2) presenta, en la zona donde sale del cuerpo aislante (1) por la parte del extremo trabajo, una zona de sección transversal sin simetría de rotación, en particular dos superficies lisas paralelas (12) , para cooperar en unión positiva con una llave fija.

13. Electrodo de trabajo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conductor central (2) presenta, en su cara frontal de la parte del extremo de trabajo, al menos dos orificios frontales (23) para cooperar en unión positiva con una llave de espigas.

14. Electrodo de trabajo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la punta de electrodo (3) tiene forma de casquete esférico o de paraboloide de revolución.

15. Elemento intercambiable (4) para un electrodo de trabajo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye un casquillo expansible (24) y un cuerpo de expansión (25) , en particular en forma de cono

o pirámide, para expandir el casquillo expansible (24) en dirección radial mediante su desplazamiento axial con respecto al casquillo expansible (24) , estando unido el cuerpo de expansión (25) , en particular por unión de material, a un elemento de accionamiento (27) para desplazar el cuerpo de expansión (25) dentro del casquillo expansible (24) , que sale del casquillo expansible (24) por su extremo alejado del cuerpo de expansión (25) y constituye en dicho extremo una punta de electrodo (3) en forma de casquete esférico o paraboloide de revolución, y presentando el elemento de accionamiento (27) entre la punta de electrodo (3) y el cuerpo de expansión (25) una rosca exterior (28) y un elemento de contrasoporte (29) , en particular en forma de tuerca, que está dispuesto sobre la rosca exterior (28) y que se apoya en dirección axial sobre el casquillo expansible (24) , de modo que mediante un giro del mismo con respecto al elemento de accionamiento (27) se puede provocar un movimiento axial del cuerpo de expansión (25) hacia la punta de electrodo (3) , con una expansión creciente del casquillo expansible (24) .

16. Elemento intercambiable (4) según la reivindicación 15, caracterizado porque el elemento de contrasoporte (29) está configurado como una tuerca de orificios frontales, en particular con al menos dos orificios frontales (23) , que presenta un reborde radial (14) en particular alrededor de su perímetro.

17. Elemento intercambiable (4) según una de las reivindicaciones 15 a 16, caracterizado porque el elemento de accionamiento (27) presenta, entre el cuerpo de expansión (25) y la rosca exterior (28) , una zona de dilatación configurada en particular como un vástago de dilatación (8) o como un casquillo de dilatación, en particular de una longitud correspondiente a al menos el doble del diámetro de la rosca exterior (28) .

18. Elemento intercambiable (4) para un electrodo de trabajo según una de las reivindicaciones 7 a 8, caracterizado porque incluye un casquillo expansible (24) y un cuerpo de expansión (25) , en particular en forma de cono

o de pirámide, para expandir el casquillo expansible (24) en dirección radial mediante su desplazamiento axial con respecto al casquillo expansible (24) , estando el cuerpo de expansión (25) unido, en particular por unión de material, a un elemento de accionamiento (27) para desplazar el cuerpo de expansión (25) dentro del casquillo expansible (24) , que sale del casquillo expansible (24) por su extremo alejado del cuerpo de expansión (25) y constituye en dicho extremo una punta de electrodo (3) en forma de casquete esférico o paraboloide de revolución, y presentando el elemento de accionamiento (27) entre la punta de electrodo (3) y el cuerpo de expansión (25) una rosca exterior (28) que coopera con una rosca interior correspondiente de un elemento de contrasoporte (29) , que está unido con el casquillo expansible

(24) para la transmisión de fuerzas de tracción axiales entre el elemento de contrasoporte (29) y el casquillo expansible (24) , de modo que mediante un giro del elemento de accionamiento (27) con respecto al elemento de contrasoporte (29) se puede provocar un movimiento axial del cuerpo de expansión (25) en sentido contrario al de la punta de electrodo (3) , con una expansión creciente del casquillo expansible (24) .

19. Elemento intercambiable (4) según la reivindicación 18, caracterizado porque el elemento de contrasoporte (29) está conformado en una sola pieza con el casquillo expansible (24) .

20. Elemento intercambiable (4) según una de las reivindicaciones 18 a 19, caracterizado porque el casquillo expansible (24) presenta, en la zona entre el elemento de contrasoporte (29) y la zona donde es expandido en dirección radial por el cuerpo de expansión (25) , una zona de dilatación (9) , en particular de una longitud correspondiente a al menos el doble del diámetro de la rosca interior del elemento de contrasoporte (29) .

21. Utilización del electrodo de trabajo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 para la fragmentación electrodinámica, principalmente de materiales poco conductores tales como hormigón o escorias.