Procedimiento de ensamblaje de la unión entre dos tubos en el que al menos uno es de material termoplástico moldeado, aplicación a la realización de un dispositivo portafusiles de alta o de media tensión.

Procedimiento de ensamblaje de la unión entre dos tubos (2.1 o 2.

2, 30 o 4) en el que al menos uno es de material termoplástico moldeado, en el que se realiza un ensamblaje mixto de encaje/encolado de los extremos de los dos tubos, gracias a las etapas siguientes:

a/ inserción parcial y forzada de una parte del extremo de un tubo en una parte del extremo del otro tubo sin encaje;

b/ inyección de una cola bajo forma líquida o pastosa entre las partes del extremo de los tubos insertados parcialmente uno en el otro;

c/ detención de la inyección;

d/ inserción final hasta la puesta a tope longitudinal del tubo de menor diámetro, provocando la inserción final simultáneamente el encaje y el relleno de los espacios entre las zonas encajadas por compresión de la cola;

e/ secado o polimerización de la cola comprimida.

Procedimiento de ensamblaje de la unión entre dos tubos en el que al menos uno es de material termoplástico moldeado, aplicación a la realización de un dispositivo portafusiles de alta o de media tensión

Campo técnico

La invención se refiere al campo del ensamblaje de la unión entre dos tubos de los que al menos uno es de material termoplástico moldeado.

La invención permite de ese modo asegurar un enlace mecánico estanco entre un tubo termoplástico moldeado y una conexión metálica o entre dos tubos termoplásticos moldeados. La estanqueidad del enlace obtenido está asegurada cualquiera que sea el ambiente interior o exterior al que esté sometido el conjunto formado por los tubos (aire, gas, líquido o pasta o una mezcla de los tres).

Una aplicación particularmente pretendida por la invención es la realización de dispositivos portafusiles, tales como unas bases de fusible para aparellaje eléctrico de alta o media tensión, por ejemplo presentes en los postes de distribución de energía eléctrica de media o alta tensión de aislamiento por gas, tal como en el SF6.

Otra aplicación Interesante es la realización de aisladores para líneas de media o alta tensión.

Otra aplicación interesante es la realización de pasamuros de conexión a una línea de alta o media tensión en un aparellaje de conmutación eléctrica.

Evidentemente cualquier otra aplicación industrial puede ser afectada en la medida en que necesite un ensamblaje mecánico estanco entre dos tubos de los que al menos uno es de material termoplástico moldeado.

Técnica anterior

En el campo del aparellaje de alta o media tensión, es conocida la utilización de fusibles que permiten proteger eléctricamente los aparellajes situados aguas abajo de una subestación de distribución eléctrica.

Cada función fusible comprende usualmente un dispositivo portafusiles, denominado base de fusible.

Por la función principal que realiza, una base de fusible de ese tipo comprende un tubo de material eléctricamente aislante y montado con unas partes metálicas conductoras que aseguran, una vez en configuración de funcionamiento, la conexión eléctrica con el fusible.

Hasta el momento, existen esencialmente dos tecnologías para realizar los tubos de base de fusible: la primera consiste en un moldeado en resina epoxi, la segunda consiste en una fabricación a partir de un tubo realizado mediante arrollamiento de hilos.

En lo que se refiere a la primera tecnología, el cuerpo aislante de la base de fusible se realiza mediante moldeado con una resina epoxi cargada con silicio. Las tomas de corriente permiten la interfaz eléctrica del fusible sean o bien sobremoldeados (insertados) o bien añadidos (mediante ensamblaje con unas juntas de estanqueidad). Los inconvenientes de esta primera tecnología son numerosos.

Estas interfaces pasantes que aseguran el paso de la corriente deben ser normalmente perfectamente estancas al gas SF6 y esto incluso sometidas a unas temperaturas extremas. En el caso de las piezas sobremoldeadas, para asegurar esta estanquidad, es necesario vigilar que la longitud de contacto entre la inserción y la resina sea suficientemente grande. Además, la inserción debe estar igualmente desengrasada y no presentar ningún defecto en su superficie. En ciertos casos, es necesario depositar sobre la inserción una envolvente de silicona que garantizará la estanqueidad.

Otra dificultad de fabricación está ligada al hecho de que es imperativo controlar la ausencia de burbujas en la resina, en la proximidad de las inserciones. La presencia de burbujas induce unas descargas parciales que deterioran progresivamente el aislante sólido. Se comprueba que en la práctica, al final, la pieza supuestamente aislante se convierte en conductora.

Es necesario por lo tanto realizar sistemáticamente sobre la pieza completa una medición del umbral de extinción de las descargas parciales. Este control necesita un equipamiento específico con jaula de Faraday perfecta y aparatos de detección. La inversión en este tipo de equipo es muy elevada.

Las tomas de corriente añadidas son menos sensibles a las descargas parciales pero necesitan para garantizar la estanqueidad que las superficies de unos portadores de la unión respeten la rugosidad necesaria. El ensamblaje es más caro porque necesita la utilización de una junta y un dispositivo de cierre de la toma de corriente.

Comparativamente con las tecnologías de inyección de material termoplástico, el moldeado de las piezas en resina epoxi necesita unos tiempos de inyección más largos. El coste de la mano de obra es igualmente mayor. La resina

epoxi necesita finalmente unos grosores de paredes más grandes.

En lo que se refiere a la segunda tecnología, el tubo que debe por naturaleza ser aislante eléctricamente se realiza a partir de un arrollamiento de hilos a base de fibras de vidrio previamente impregnadas en la resina epoxi.

El ensamblaje del tubo con la toma de corriente se realiza hasta el momento únicamente por encolado. Y teniendo en cuenta este proceso de encolado, es necesario mecanizar sistemáticamente los diámetros externos del tubo fabricado para obtener unas tolerancias dimensionales necesarias en los ensamblajes por encolado.

Se representa en la figura 1 una base de fusible 1 según el estado de la técnica: comprende esencialmente un tubo 2 a base de fibras de vidrio sumergidas en una resina epoxi y de diámetros externos 20, 21 mecanizados y montados únicamente por encolado con respectivamente una tapa 30 solidaria con una toma de corriente metálica 3 y un contacto fusible 4 soportado por un manguito 40 y que atraviesa el tubo 2 por su diámetro 21.

Las diferentes etapas de fabricación de la base de fusible 1 son hasta el momento actual las siguientes.

En lo que se refiere a la fabricación del tubo 2 propiamente dicho:

1. arrollamiento de las fibras de vidrio previamente impregnadas con una resina epoxi sobre un mandril de gran longitud. En la práctica, para obtener el grosor deseado del tubo 2, es necesario realizar un apilamiento de capas, lo que se traduce en una pluralidad de arrollamientos, típicamente una serie de catorce idas y vueltas sobre el mandril. Esta etapa es delicada de realizar y necesita un gran control por parte de los operadores concernidos.

2. polimerización del tubo 2 en un horno.

3. separación del tubo 2 del mandril.

4. corte de la longitud deseada.

5. mecanizado de los diámetros externos 20, 21. La dificultad de esta etapa de mecanizado reside esencialmente en el hecho de que al estar el material constituido por largas fibras, hay un riesgo de deshilachado de estas fibras.

6. lavado

En lo que se refiere a las operaciones de ensamblaje por encolado:

1. depósito de cola epoxi en el interior de una ranura 300 de la tapa 30 de la toma de corriente metálica 3. Esta etapa se demuestra en la práctica delicada.

2. Inserción del tubo 2 por su diámetro 20 en la ranura 30 de la toma de corriente 3 y espera a la polimerización de la cola epoxi.

3. Colocación del contacto fusible 4 alrededor del diámetro 21 del tubo 2 y encolado mediante cola epoxi de nuevo y espera para su polimerización.

Todas las piezas montadas de ese modo se someten previamente a una operación de desengrasado.

Una base de fusible así fabricada debe además de tener una resistencia mecánica entre las diferentes partes, presentar una estanqueidad casi perfecta. En efecto, durante su funcionamiento, el tubo 2 está bajo la presión del gas y solicitado térmicamente por el calentamiento del fusible. Las restricciones de funcionamiento imponen una tasa de fuga máxima del gas aislante SF6 (contenido en un depósito y situado en el exterior del tubo de la base de fusible 1) de 4-10'7 cm3- bar/s y esto durante una duración de 30 años a unas temperaturas del orden de 100 °C. Esta tasa de fugas corresponde a la pérdida de presión del gas SF6 máxima admisible que permita garantizar los rendimientos de la subestación de distribución eléctrica y eso durante una duración de 30 años.

El documento US 3.784.235 se refiere a un ensamblaje de unión por encaje/encolado entre dos tubos 10, 12 de los que el primero es de metal y el segundo de plástico reforzado. Se efectúa una deposición de cola 40, 42 respectivamente bajo la forma de una película adhesiva y de una cola líquida, sobre cada una de las partes de los tubos a insertar respectivamente bajo la parte del extremo del tubo 10, 10, 10, 10 y la parte del extremo del tubo 12, 12, 12, 12 (véase el conjunto de las figuras 1 a 4).

El documento US 966.772 se refiere a un ensamblaje de unión por encaje/encolado entre dos... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de ensamblaje de la unión entre dos tubos (2.1 o 2.2, 30 o 4) en el que al menos uno es de material termoplástico moldeado, en el que se realiza un ensamblaje mixto de encaje/encolado de los extremos de los dos tubos, gracias a las etapas siguientes:

a/ inserción parcial y forzada de una parte del extremo de un tubo en una parte del extremo del otro tubo sin encaje;

b/ inyección de una cola bajo forma líquida o pastosa entre las partes del extremo de los tubos insertados parcialmente uno en el otro; el detención de la inyección;

d/ inserción final hasta la puesta a tope longitudinal del tubo de menor diámetro, provocando la inserción final simultáneamente el encaje y el relleno de los espacios entre las zonas encajadas por compresión de la cola; el secado o polimerización de la cola comprimida.

2. Procedimiento de ensamblaje de unión según la reivindicación 1, según el cual previamente a la etapa a/ se realizan las etapas siguientes:

- realización de acanalados en la periferia externa de una de las partes del extremo de un primer tubo, y de canales, denominado canal de circulación, que une cada uno de los dos acanalados periféricos consecutivos del primer tubo;

- realización de acanalados en la periferia interna de una de las partes del extremo de un segundo tubo y de un canal, denominado canal de inyección, que desemboca a la vez en el exterior del segundo tubo y sobre al menos uno de sus acanalados; siendo dichos acanalados del primer y segundo tubo complementarios entre sí para permitir su mutuo encaje,

la etapa al se realiza de manera que se tenga el primer tubo radialmente comprimido con al menos dos de sus acanalados insertados en el segundo tubo y las partes periféricas que separan dos acanalados consecutivos del primer tubo en apoyo lateral contra las partes periféricas del segundo tubo que separa dos de sus acanalados consecutivos,

la etapa b/ se realiza en el canal de inyección de manera que se rellenen sucesivamente los dos acanalados del primer tubo insertados y los del segundo tubo desde que el canal de inyección pase por el canal de circulación hasta que la cola alcance una zona en la salida de los acanalados, en la interfaz entre los dos tubos y visible desde el exterior de los mismos;

la etapa d/ se realiza hasta la puesta a tope longitudinal del primer tubo en el segundo tubo; provocando la inserción final simultáneamente el encaje de los acanalados entre sí y el rellenado de los espacios entre acanalados por compresión de la cola.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, según el cual al menos un tubo termoplástico es moldeado por inyección.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, según el cual la cola líquida o pastosa es una cola epoxi.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, según el cual uno de los tubos es de material termoplástico moldeado y el otro de los tubos es metálico.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, que comprende además previamente a la etapa de inserción a/, una etapa de tratamiento de las superficies al menos de la parte del extremo del tubo en material termoplástico por efecto corona de manera que se obtenga una tensión superficial de dichas superficies al menos igual a 45 Nm'1.

7. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6, que comprende además previamente a la etapa de inserción a/, una etapa de tratamiento de las superficies al menos de la parte del extremo del tubo metálico de desengrasado de manera que se obtenga una tensión superficial de dichas superficies al menos igual a 42 N m"1.

8. Ensamblaje (AS1, AS2, AS3) de unión entre dos tubos (2.1 o 2.2, 30 o 4) de los que al menos uno (2.1 o 2.2) es de material termoplástico moldeado, en el que:

- el primer tubo (2.1 o 2.2) presenta exteriormente en uno de sus extremos una serie de acanalados (200, 201, 202) sucesivos paralelos entre sí, unidos dos a dos entre ellos mediante un canal (2010, 2020) y prolongados por un chaflán (203) de entrada,

- el segundo tubo (4) presenta interiormente en uno de sus extremos una serie de acanalados (400, 401, 402) sucesivos paralelos entre sí, prolongados por un acanalado (403) de entrada y complementarios a los acanalados (200, 201, 202) del primer tubo, siendo el diámetro interior 0g4 de las partes periféricas de una parte y otra de los acanalados (400, 401, 402) del segundo tubo, inferior al diámetro exterior 0g2 de las partes periféricas de una parte y otra de los acanalados (200, 201, 202) del primer tubo (2.1 o 2.2),

- el extremo del primer tubo (2.1 o 2.2) es insertado en el extremo del segundo tubo (4) con encaje de los acanalados del primer y del segundo tubos (200, 201, 202; 400, 401, 402) entre sí y la puesta a tope longitudinal del chaflán (203) de entrada del primer tubo en el acanalado (403) de entrada del segundo tubo y en el que los

espacios entre las zonas encajadas y en los canales se rellenan con una cola C.

9. Ensamblaje (AS1, AS2, AS3) según la reivindicación 8, que comprende un tubo (2.1 o 2.2) realizado en material eléctricamente aislante y un tubo (30, 4) realizado en material eléctricamente conductor.

10. Dispositivo portafusiles, tal como una base de fusible, para un aparellaje de alta o de media tensión, tal como un interruptor, que comprende al menos un ensamblaje según la reivindicación 8 o 9.

11. Dispositivo portafusibles según la reivindicación 10, que comprende tres ensamblajes en su longitud de los que:

- un primer ensamblaje (AS1) entre un bloque tubular de transporte de la corriente eléctrica (3) y un tubo (2.1) de mayor longitud de material eléctricamente aislante;

- un segundo ensamblaje (AS2) entre el tubo (2.1) de mayor longitud y un electrodo tubular (4) situado en la parte intermedia;

- un tercer ensamblaje (AS3) entre el electrodo tubular (4) y un tubo (2.2) de longitud menor de material eléctricamente aislante.

12. Dispositivo portafusibles según una de las reivindicaciones 10 u 11, exteriormente bajo la presión de un gas aislante dieléctrico, tal como el SF6, en el que en cada ensamblaje, el dispositivo presenta una tasa de fugas de gas aislante inferior o igual a 4-10'7 cm3bar/s, siendo la tasa de fugas a la vez la del exterior de los tubos hacia el interior y viceversa.

13. Subestación de distribución eléctrica de media o alta tensión de aislamiento por gas, del tipo SF6 que comprende al menos un dispositivo portafusibles según una de las reivindicaciones 10 a 12.

14. Aislador eléctrico para una línea de alta o media tensión (AT o MT) que comprende un ensamblaje según la reivindicación 9 cuyo tubo de material aislante es una parte del cuerpo del aislador y cuyo tubo de material conductor es una parte de una armadura, tal como una brida de fijación a un soporte, o un borne de conexión a una línea (AT o MT).

15. Aparellaje de conmutación eléctrica de alta o media tensión que comprende un ensamblaje según la reivindicación 9 cuyo tubo de material aislante es una parte de la envolvente exterior del paso de conexión a una línea de alta o media tensión y el tubo de material conductor es una parte de una armadura, tal como una brida de fijación a un soporte, o un borne de conexión a una línea (AT o MT).