Tubo de calor.

Tubo de calor (14) para transmitir energía térmica a lo largo de un sentido de transporte (T) de una fuente de calor (10) a un sumidero de calor (12),

especialmente para refrigerar componentes bajo corriente sometidos a alta tensión, con un evaporador (16) para evaporar un fluido de trabajo (15) contenido en el tubo de calor (14), con un condensador (18) para condensar el fluido de trabajo (15) evaporado, y con una sección de transporte de fluido (20) que une el evaporador (16) al condensador (18) formando un trayecto de aislamiento eléctrico (22), caracterizado porque la sección de transporte de fluido (20) para la realización del trayecto de aislamiento eléctrico (22) comprende al menos dos cuerpos de aislamiento eléctrico (24) que están dispuestos uno detrás de otro con respecto al sentido de transporte (T) y separados uno de otro por un elemento electroconductivo (26).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13172881.

Solicitante: SCHNEIDER ELECTRIC INDUSTRIES SAS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 35, rue Joseph Monier, CS 30323 92500 Rueil-Malmaison FRANCIA.

Inventor/es: SUMMER,RAIMUND, BEDRANOWSKY,ANDREAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01B17/10 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01B CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES ESPECIFICOS POR SUS PROPIEDADES CONDUCTORAS, AISLANTES O DIELECTRICAS (empleo por las propiedades magnéticas H01F 1/00; guías de ondas H01P). › H01B 17/00 Aisladores o cuerpos aislantes caracterizados por su forma. › por eslabón intermedio.
  • H01B17/42 H01B 17/00 […] › Medios para obtener una distribución mejorada de tensión (aisladores de paso del tipo condensador H01B 17/28 ); Protección contra las descargas en arco.
  • H01B17/54 H01B 17/00 […] › con dispositivos de calefacción o de refrigeración.
  • H02B1/56 H […] › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02B CUADROS, ESTACIONES DE TRANSFORMACION O DISPOSICIONES DE CONMUTACION PARA LA ALIMENTACION O LA DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA (elementos eléctricos fundamentales, su montaje, incluyendo el montaje en envolturas o sobre soportes o el montaje de tapas o cubiertas sobre estos elementos, véanse las subclases correspondientes a tales elementos, p. ej. transformadores H01F, interruptores, fusibles cortocircuitos H01H, conectores de líneas H01R; instalación de líneas, cables u otros conductores para la alimentación o la distribución H02G). › H02B 1/00 Armaduras, cuadros, paneles, pupitres, envolturas; Detalles de estaciones de transformación o de disposiciones de conmutación. › Refrigeración; Ventilación.
  • H02G5/10 H02 […] › H02G INSTALACION DE CABLES O DE LINEAS ELECTRICAS, O DE LINEAS O CABLES ELECTRICOS Y OPTICOS COMBINADOS (conductores o cables aislados con disposiciones para facilitar el montaje o la fijación H01B 7/40; puntos de distribución con interruptores H02B; guiado de cable de teléfono H04M 1/15; canalizaciones para cables o instalaciones de cables en las centrales telefónicas o telegráficas H04Q 1/06). › H02G 5/00 Instalaciones de barras ómnibus. › Refrigeración.

PDF original: ES-2535491_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Tubo de calor La presente invención se refiere a un tubo de calor para transmitir energía térmica a lo largo de un sentido de transporte de una fuente de calor a un sumidero de calor, especialmente para refrigerar componentes bajo corriente sometidos a alta tensión en la tecnología de tensión media y de alta tensión, con un evaporador para evaporar un fluido de trabajo contenido en el tubo de calor, con un condensador para condensar el fluido de trabajo evaporado, y con una sección de transporte de fluido que une el evaporador al condensador formando un trayecto de aislamiento eléctrico.

Durante el funcionamiento de componentes eléctricos en la tecnología de tensión media y de alta tensión como por ejemplo interruptores de potencia o seccionadores, tienen que disiparse al ambiente considerables cantidades de calor de un conductor bajo corriente, superando una diferencia de potencial. Un tubo de calor del tipo mencionado anteriormente, cuyo evaporador está previsto en el conductor bajo corriente y cuyo condensador está previsto por ejemplo en una carcasa puesta a tierra, permite una refrigeración pasiva del conductor mediante la evaporación y condensación continuas del fluido de trabajo. El fluido de trabajo condensado preferentemente se reconduce al evaporador mediante una disposición adecuada del tubo de calor aprovechando la fuerza de gravedad o mediante un efecto capilar, de modo que resulta un circuito cerrado para el fluido de trabajo. En el caso más sencillo, el evaporador y el condensador pueden estar realizados como recipiente de alojamiento para el fluido de trabajo.

Este tipo de tubos de calor no sólo deben evitar con una alta fiabilidad descargas indeseables dentro del trayecto de aislamiento eléctrico, sino que también tienen que resistir cargas mecánicas y térmicas relativamente grandes. En la práctica resulta difícil realizar el trayecto de aislamiento de tal forma que se cumplan todos los requerimientos.

Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de proporcionar un tubo de calor que ofrezca una protección mejorada frente a las descargas y que permita puentear mayores diferencias de potencial y, por tanto, permita también tamaños de construcción más pequeños. El documento EP-A1-1657731 da a conocer el estado de la técnica.

El objetivo se consigue mediante un tubo de calor con las características de la reivindicación 1.

Según la invención, la sección de transporte de fluido para la realización del trayecto de aislamiento eléctrico comprende al menos dos cuerpos de aislamiento eléctrico que están dispuestos uno detrás de otro con respecto al sentido de transporte y separados uno de otro por un elemento electroconductivo. Por lo tanto, no se usa un solo aislador, sino una disposición de al menos dos aisladores separados. Por la sucesión de aislador y conductor a lo largo del trayecto de aislamiento, entre el evaporador y el condensador se inserta una capacidad eléctrica que permite un control selectivo del campo eléctrico. De esta manera, en concreto es posible reducir las intensidades de campo eléctrico y, por tanto, mejorar la resistencia del tubo de calor frente a descargas o descargas parciales.

Preferentemente, el elemento electroconductivo es flexible y/o elástico. De esta manera, se pueden compensar dilataciones térmicas y deformaciones, incluso si el cuerpo de aislamiento mismo está realizado de forma rígida. Especialmente, el elemento electroconductivo puede estar hecho de materiales electroconductivos o materiales no conductivos con un recubrimiento superficial conductivo o de materiales conductivos de forma no lineal en función del campo. Como materiales conductivos se pueden usar por ejemplo metales, óxidos metálicos o materiales semiconductores así como materiales conductivos de forma no lineal como por ejemplo el carburo de silicio. Además, se pueden usar materiales conductivos con un recubrimiento superficial conductivo, por ejemplo caucho de silicona u otros polímeros con un recubrimiento de polímero con dotación conductiva mediante hollín o grafito. Un elemento electroconductivo flexible y/o elástico cumple un doble funcionamiento, ya que contribuye al mismo tiempo a controlar el campo eléctrico y a aumentar la resistencia mecánica del tubo de calor.

Según una forma de realización de la invención, el elemento electroconductivo presenta una sección de control de campo con una forma adaptada para la homogeneización de un campo eléctrico originado en el trayecto de aislamiento eléctrico. Dicho de otra manera, una parte del conductor puede presentar entre los aisladores una geometría que influye de manera favorable en la carga por el campo eléctrico y por tanto en la seguridad contra la descarga del trayecto de aislamiento. Los incrementos locales pronunciados de la intensidad del campo eléctrico se pueden evitar mediante la sección de control de campo.

Según una realización concreta, la sección de control de campo tiene forma toroidal y sobresale con respecto a una superficie lateral exterior de los cuerpos de aislamiento. De esta manera, se pueden evitar saltos de potencial como se producen en una transición a ras o en forma de canto entre el conductor y el aislador.

Además, el elemento electroconductivo puede presentar una sección transversal en forma de perfil hueco. La sección transversal en forma de perfil hueco puede conferir una flexibilidad especial al elemento electroconductivo. En particular, un conductor en forma de perfil hueco puede actuar de modo similar a una ballesta. Aparte de ello, un conductor en forma de perfil hueco puede influir favorablemente en la distribución de potencial dentro del tubo de calor.

Según otra forma de realización de la invención, el elemento electroconductivo presenta una sección de base interior, anular, a continuación de la que está situada una sección de control de campo exterior toroidal. En particular, un conductor realizado de esta manera se puede insertar entre dos aisladores cilíndricos huecos, extendiéndose la sección de control de campo toroidal radialmente hacia fuera partiendo de la superficie lateral exterior de los cilindros huecos garantizando una distribución más homogénea del potencial.

Un control de campo se puede realizar no sólo mediante la forma de los elementos electroconductivos, sino alternativamente o adicionalmente, también mediante un material aislante previsto en el tubo de calor, que está dotado de aditivos que influyen en las propiedades de aislamiento y por tanto presenta cierta conductividad residual. Dichos aditivos pueden ser por ejemplo metales, óxidos metálicos o microvaristores. En particular, como aditivos pueden estar previstos carburo de silicio, óxido de hierro u óxido de zinc. Preferentemente, los materiales aislantes de este tipo están aplicados en las zonas de transición entre los cuerpos de aislamiento y los elementos electroconductivos, por ejemplo en la superficie exterior del tubo de calor.

Mediante aditivos como los que se han descrito anteriormente se puede conferir al material aislante correspondiente una conductividad eléctrica que sin embargo comienza sólo a partir de una determinada intensidad de campo eléctrico. Cuando se excede un determinado valor límite del campo eléctrico, se anula el comportamiento aislante del material y el material presenta una conductividad eléctrica. La conductividad eléctrica puede ser influida mediante el tipo y la cantidad del material adicional y adaptada al requerimiento correspondiente. Un material aislante tal como se ha descrito anteriormente también puede estar previsto adicionalmente a una sección de control de campo, basada en la forma, de los elementos electroconductivos para coordinar de forma aún más fina el control de campo.

También pueden estar dispuestos unos detrás de otros alternando varios cuerpos de aislamiento y varios elementos electroconductivos. Dicho de otra manera, el trayecto de aislamiento puede estar dividido a lo largo del sentido de transporte en una multiplicidad de segmentos de aislador y conductor. Una segmentación de este tipo corresponde a una conexión en serie de capacidades. De esta manera, se puede eliminar gradualmente la diferencia de potencial entre la fuente de calor y el sumidero de calor, con lo que se consigue una distribución especialmente homogénea del potencial a lo largo del tubo de calor y por tanto una menor intensidad de campo eléctrico y se sigue reduciendo el peligro de descarga en el trayecto de aislamiento.

El evaporador y/o el condensador pueden estar formados por un recipiente en forma de escudilla de un material electroconductivo, presentando el recipiente una sección de control de campo con una forma adaptada para homogeneizar un campo eléctrico originado en el trayecto... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Tubo de calor (14) para transmitir energía térmica a lo largo de un sentido de transporte (T) de una fuente de calor (10) a un sumidero de calor (12) , especialmente para refrigerar componentes bajo corriente sometidos a alta 5 tensión, con un evaporador (16) para evaporar un fluido de trabajo (15) contenido en el tubo de calor (14) , con un condensador (18) para condensar el fluido de trabajo (15) evaporado, y con una sección de transporte de fluido (20) que une el evaporador (16) al condensador (18) formando un trayecto de aislamiento eléctrico (22) , caracterizado porque la sección de transporte de fluido (20) para la realización del trayecto de aislamiento eléctrico (22) comprende al menos dos cuerpos de aislamiento eléctrico (24) que están dispuestos uno detrás de otro con respecto al sentido de transporte (T) y separados uno de otro por un elemento electroconductivo (26) .

2. Tubo de calor según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento electroconductivo (26) es flexible y/o elástico.

3. Tubo de calor según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el elemento electroconductivo (26) presenta una sección de control de campo (30) con una forma adaptada para la homogeneización de un campo eléctrico originado en el trayecto de aislamiento eléctrico (22) .

4. Tubo de calor según la reivindicación 3, caracterizado porque la sección de control de campo (30) tiene forma 20 toroidal y sobresale con respecto a una superficie lateral exterior (32) de los cuerpos de aislamiento (24) .

5. Tubo de calor según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento electroconductivo (26) presenta una sección transversal en forma de perfil hueco.

6. Tubo de calor según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento electroconductivo (26) presenta una sección de base (28) interior anular, a continuación del que está situada una sección de control de campo (30) exterior toroidal.

7. Tubo de calor según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para el control de 30 campo está previsto en el tubo de calor (14) un material aislante (40) que está dotado de aditivos que influyen en las características de aislamiento, por ejemplo metales, óxidos metálicos o microvaristores.

8. Tubo de calor según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque varios cuerpos de aislamiento (24) y varios elementos electroconductivos (26) están dispuestos unos detrás de otros alternando.

3.

9. Tubo de calor según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el evaporador (16) y/o el condensador (18) están formados por un recipiente en forma de escudilla de un material electroconductivo, presentando el recipiente una sección de control de campo (34) con una forma adaptada para homogeneizar un campo eléctrico originado en el trayecto de aislamiento eléctrico (22) .

4.

10. Interruptor de potencia, especialmente para un panel de conmutación de la tecnología de tensión media, con un conductor interior (10) bajo corriente y un conductor exterior (12) que envuelve el conductor interior a modo de carcasa, caracterizado porque para la evacuación de calor del conductor interno (10) está previsto un tubo de calor (14) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, estando el evaporador (16) del tubo de calor (14)

en contacto térmico y eléctrico con el conductor interior (10) y estando el condensador (18) en contacto térmico y eléctrico con el conductor exterior (12) .

11. Interruptor de potencia según la reivindicación 10, caracterizado porque los cuerpos de aislamiento (24) del tubo de calor (14) presentan una gran capacidad en comparación con la capacidad parásita del conductor interior 50 (10) al conductor exterior (14) .


 

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