BR112020015181B1

BR112020015181B1 - Disposição de terminação para um cabo elétrico suspenso

Info

Publication number: BR112020015181B1
Application number: BR112020015181-5A
Authority: BR
Inventors: Eric Bosze; Christopher Wong; Ian M. Pilling; William Webb; Douglas A. Pilling
Original assignee: Ctc Global Corporation
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2023-11-14
Also published as: CA3088407C; CR20210102A; EP3743273A1; JP7469233B2; JP2021512583A; EA202091770A1; CL2020001952A1; WO2019147838A1; WO2021016569A3; PH12020551129A1; AU2019212363A1; EP4005045A4; US11329467B2; EP3743273A4; KR20200111220A; CN112041160A; MA51684A; BR112020015181A2; EP4005045A2; ZA202004856B

Abstract

DISPOSIÇÃO DE TERMINAÇÃO PARA UM CABO ELÉTRICO SUSPENSO." Trata-se de uma disposição de terminação para fixação de um cabo elétrico suspenso a uma estrutura final como uma torre de extremidade inoperante. A disposição de terminação inclui um revestimento de compressão que é configurado para estar disposto entre um membro de resistência e os fios condutores do cabo elétrico suspenso. O revestimento de compressão atenua danos ao membro de resistência que podem ocorrer quando uma manga metálica externa é comprimida ao redor dos fios condutores e os fios condutores são comprimidos contra o membro de resistência. A disposição é particularmente útil para fixar cabos elétricos suspensos que têm um membro de resistência compósito a uma estrutura final.

Description

CAMPO

[0001] Esta revelação se refere ao campo de cabos elétricos suspensos e, em particular, se refere a estruturas e métodos para a terminação de cabos elétricos suspensos tendo um membro de resistência compósito, como terminação em uma estrutura final.

ANTECEDENTES

[0002] Na construção de uma transmissão elétrica suspensa e/ou linha de distribuição, o cabo elétrico suspenso que transmite a eletricidade é amarrado em torres de sustentação ao longo do comprimento da linha. O cabo elétrico suspenso geralmente inclui uma ou mais camadas condutoras que, cada uma, incluem uma pluralidade de fios condutores individuais que são enrolados e são sustentados por um membro de resistência. O membro de resistência é necessário porque os fios condutores não têm propriedades mecânicas suficientes (por exemplo, resistência à tração) para serem autossustentáveis quando esticado entre as torres de sustentação. Tradicionalmente, os fios condutores são fabricados a partir de alumínio ou uma liga de alumínio, e o membro de resistência é fabricado a partir de aço, especificamente vários elementos de aço independentes que são combinados (por exemplo, torcidos juntos) para formar o membro de resistência, uma configuração referida como ACSR (condutor de alumínio reforçado com aço).

[0003] Nos anos mais recentes, o membro de resistência de aço foi substituído por materiais compósitos avançados para algumas instalações. Os materiais compósitos avançados incluem duas ou mais fases de materiais distintos, como fibras estruturais em uma matriz de ligação, que se combinam para melhorar uma ou mais propriedades do membro de resistência. Alguns desses materiais compósitos oferecem benefícios significantes em comparação com aço, incluindo resistência à tração mais alta, coeficiente de expansão térmica mais baixo, resistência à corrosão e similares.

[0004] Um exemplo de um cabo elétrico suspenso que tem tal membro de resistência compósito é o cabo elétrico suspenso ACCC®disponível junto à CTC Corporação Global de Irvine, CA, EUA. Consultar, por exemplo, a Patente n° US 7.368.162, por Hiel et al, que é incorporada no presente documento a título de referência em sua totalidade. Os cabos elétricos ACCC® incluem uma pluralidade de fios condutores de alumínio circundando um elemento único (por exemplo, haste única) de membro de resistência compósito reforçado com fibra. O membro de resistência compósito inclui um núcleo interno de fibras de carbono contínuas em um polímero (por exemplo, resina) de matriz de ligação, circundado por uma camada externa de fibras de vidro contínuas na matriz de ligação.

[0005] Ao construir transmissão elétrica e linhas de distribuição, o cabo elétrico deve ser frequentemente terminado, como por conexão a outro segmento de cabo elétrico, para descer para uma estação de energia, ou para descer para um cabo subterrâneo. Nesses casos, o cabo elétrico é terminado e preso a uma estrutura final (por exemplo, uma torre de extremidade inoperante) usando hardware para terminação. Muitas vezes, o hardware de terminação exige crimpagem de uma manga de metal condutora externa no cabo elétrico usando forças compressivas muito altas para deformar a manga externa de metal .

[0006] O hardware de terminação para cabos elétricos suspensos tendo um membro de resistência compósito reforçado com fibra geralmente depende de o cabo elétrico incluir fios condutores de alumínio totalmente recozidos e em formato trapezoidal para distribuir de maneira uniforme a pressão compressiva exigida para deformar o alojamento externo de alumínio no membro de resistência compósito. Entretanto, nem todas as instalações de cabo elétrico suspenso podem utilizar esse tipo particular de fio de alumínio, por exemplo quando o cabo elétrico suspenso for submetido a carga de gelo severa e/ou outros eventos climáticos severos.

SUMÁRIO

[0007] É revelada no presente documento uma disposição de terminação que, quando usada para terminar e suspender o cabo elétrico com fios condutores de ligas de alumínio (por exemplo, mais duro do que recozido), e/ou com fios condutores arredondados ou ovais, reduz a pressão localizada no membro de resistência compósito durante operações de crimpagem. A disposição de terminação inclui um revestimento de compressão (por exemplo, um tubo ou manga) que é instalado sobre o núcleo compósito na área onde o alojamento externo é comprimido sobre os fios condutores. O revestimento de compressão pode permanecer entre o membro de resistência e os fios condutores de alumínio pelo tempo da conexão. O revestimento de compressão pode ser caracterizado como tendo dimensões internas (por exemplo, um diâmetro interior) que corresponde ao membro de resistência compósito (por exemplo, o diâmetro externo do membro de resistência compósito) que o revestimento de compressão está protegendo.

[0008] Em uma modalidade, uma disposição de terminação que fixa um cabo elétrico suspenso a uma estrutura final é revelada. O cabo elétrico suspenso tem um membro de resistência compósito e fios condutores circundado o membro de resistência compósito. A disposição de terminação inclui um conector ancorando a disposição de terminação a uma estrutura final, um elemento de aperto fixado pelo conector e apertando o membro de aperto compósito em uma extremidade proximal do cabo elétrico suspenso, uma manga metálica externa circundando pelo menos o elemento de aperto e a extremidade proximal do cabo elétrico suspenso, a manga metálica externa tendo uma porção comprimida disposta sobre a extremidade proximal do cabo elétrico suspenso e um revestimento de compressão disposto entre o membro de resistência compósito e os fios condutores ao longo pelo menos do comprimento dos fios condutores sob a porção comprimida.

[0009] A disposição de terminação precedente pode ser caracterizada como tendo refinamentos adicionais e/ou recursos adicionais, que podem ser implementados sozinhos ou em qualquer combinação. Por exemplo, em um refinamento, o membro de resistência compósito pode incluir fibras de reforço dispostas dentro de uma matriz de ligação, como uma matriz metálica ou uma matriz polimérica. Exemplos de materiais de matriz polimérica úteis incluem polímeros de resina termoendurecível e polímeros termoplásticos. Em outro refinamento, as fibras de reforço selecionadas a partir do grupo que consiste em fibras de carbono, fibras de boro, fibras cerâmicas de óxido de metal, fibras de vidro, fibras de carboneto, fibras de aramida e fibras de basalto. Fibras de carbono podem ser particularmente úteis devido à sua alta resistência à tração e peso leve.

[0010] Em outro refinamento, o membro de resistência compósito pode incluir uma pluralidade de hastes compósitas individuais que são operativamente combinadas para formar o membro de resistência compósito. Alternativamente, o membro de resistência compósito pode incluir apenas uma única haste compósita. Em outro refinamento, pelo menos uma porção dos fios condutores tem um formato em corte transversal que é poligonal. Ainda em outro refinamento, pelo menos uma porção dos fios condutores tem um formato em corte transversal que é não poligonal, por exemplo, um formato em corte transversal que é substancialmente circular. Em um refinamento adicional, pelo menos uma porção dos fios condutores tem um formato em corte transversal que é substancialmente circular, e esses fios estão em contato direto com o revestimento de compressão. Os fios condutores podem ser fabricados a partir de materiais como cobre e alumínio, e em um refinamento os fios condutores são formados a partir de alumínio endurecido.

[0011] Em outro refinamento, o revestimento de compressão não se estende substancialmente além da porção comprimida de uma extremidade distal da disposição de terminação. Em outro refinamento, o revestimento de compressão é um tubo cilíndrico fechado. Alternativamente, o revestimento de compressão é um tubo cilíndrico que tem uma ranhura ao longo de um comprimento do mesmo para facilitar posicionamento do revestimento de compressão sobre o membro de resistência compósito. Em outro refinamento, o revestimento de compressão é estruturalmente independente do membro de resistência compósito. Ainda em outro refinamento, o revestimento de compressão é fabricado a partir de um metal como alumínio. Em um refinamento particular, o revestimento de compressão é fabricado a partir de alumínio endurecido. Em outro refinamento, o revestimento de compressão tem uma espessura de pelo menos cerca de 0,20 mm. Em outro refinamento, o revestimento de compressão tem uma espessura de não mais que cerca de 2,6 mm.

[0012] Em outro refinamento, o conector inclui um parafuso de olhal, por exemplo, para prender a uma estrutura final. Em outro refinamento, a disposição de terminação inclui uma placa de ligação em ponte, por exemplo, para fazer uma conexão elétrica.

[0013] Em outro refinamento, o elemento de aperto inclui uma pinça que é comprimida para apertar o membro de resistência compósito. A pinça pode ser disposta dentro de um alojamento de pinça, e o alojamento de pinça pode ser operativamente preso ao conector.

[0014] Em um refinamento, o revestimento de compressão inclui uma porção proximal e uma porção distal, em que a porção distal é disposta entre o membro de resistência compósito e os fios condutores e a porção proximal circunda uma porção do membro de resistência compósito que se estende além da extremidade proximal do cabo elétrico suspenso. Em um refinamento adicional, a porção proximal do revestimento de compressão tem um diâmetro externo maior que um diâmetro externo da porção distal do revestimento de compressão. Ainda em um refinamento adicional, a porção distal do revestimento de compressão é disposta dentro de uma cavidade formada no conector.

[0015] Em outra modalidade, um método para fixar um cabo elétrico suspenso a uma estrutura final é revelado. O cabo elétrico suspenso inclui um membro de resistência compósito e fios condutores circundado o membro de resistência compósito. O método inclui colocar um revestimento de compressão entre o membro de resistência compósito e os fios condutores em uma extremidade proximal do cabo elétrico suspenso, colocar uma manga metálica externa sobre pelo menos a extremidade proximal do cabo elétrico suspenso e o revestimento de compressão, e comprimir pelo menos uma porção da manga metálica externa nos fios condutores.

[0016] O método precedente pode ser caracterizado como tendo refinamentos adicionais e/ou etapas adicionais, que podem ser implementados sozinhos ou em qualquer combinação. Por exemplo, a etapa de compressão pode incluir a aplicação de uma pressão de pelo menos cerca de 15 toneladas ao alojamento metálico externo. Em outro refinamento, o método inclui a etapa de fixar uma extremidade proximal do membro de resistência compósito a um conector. Em ainda outro refinamento, o método inclui ancorar o conector a uma estrutura final.

[0017] Em outra modalidade, um kit que compreende componentes que são configurados para serem montados em uma disposição de terminação para fixação de um cabo elétrico suspenso a uma estrutura final é revelado. O kit inclui um conector configurado para ancorar a disposição de terminação a uma estrutura final, um elemento de aperto configurado para ser fixado pelo conector e para operativamente apertar o membro de resistência compósito em uma extremidade proximal do cabo elétrico suspenso, uma manga metálica externa configurada para circundar pelo menos o elemento de aperto e a extremidade proximal do cabo elétrico suspenso, e um revestimento de compressão configurado para estar disposto entre o membro de resistência compósito e os fios condutores ao longo pelo menos do comprimento do alojamento metálico externo.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] A Figura 1 ilustra uma vista esquemática de uma disposição de terminação para um cabo elétrico suspenso que tem um membro de resistência compósito.

[0019] A Figura 2 ilustra uma vista em perspectiva de uma disposição de terminação que foi crimpada em um cabo elétrico suspenso.

[0020] A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva de um cabo elétrico suspenso que tem um membro de resistência compósito.

[0021] As Figuras 4A e 4B ilustram um revestimento de compressão de acordo com uma modalidade da presente revelação.

[0022] A Figura 5 ilustra uma disposição de terminação de acordo com uma modalidade da presente revelação.

[0023] As Figuras 6A e 6B ilustram vistas em corte transversal de cabos elétricos suspensos.

[0024] A Figura 7 ilustram uma vista em corte transversal de uma disposição de terminação e uma manga de compressão de acordo com uma modalidade da presente revelação.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0025] A Figura 1 ilustra uma disposição de terminação (por exemplo, um fina de linha) para uso com um cabo elétrico suspenso. A disposição de terminação 110 ilustrada na Figura 1 é também ilustrada e descrita na Publicação PCT n° WO 2005/041358 por Bryant e na Patente n° US 8.022.301 por Bryant e outros, cada qual é incorporada no presente documento a título de referência em sua totalidade.

[0026] Amplamente caracterizada, a disposição de terminação 110 ilustrada na Figura 1 inclui um elemento de aperto 112, uma manga externa 120 e um conector 130 para ancorar a disposição de terminação 110 a uma estrutura final (por exemplo, a uma torre de terminação), não ilustrada, por exemplo, usando parafuso de olhal 132. Oposta ao parafuso de olhal 132, a disposição de terminação 110 é operativamente conectada a um cabo elétrico suspenso 140 que inclui um condutor elétrico 142 que circunda um membro de resistência compósito 144.

[0027] O elemento de aperto 112 aperta fortemente o membro de resistência compósito 144 para fixar o cabo elétrico suspenso 140 à disposição de terminação 110. Conforme ilustrado na Figura 1, o elemento de aperto 112 inclui uma pinça 116 que tem um lúmen que circunda e aperta o membro de resistência 144. A pinça 116 é disposta em um alojamento de pinça 114. Conforme o cabo elétrico 140 é tensionado e puxa o membro de resistência 144, desenvolve- se fricção entre o membro de resistência 144 e a pinça 116 (por exemplo, ao longo do lúmen), e o membro de resistência 144 puxa a pinça 116 ainda no alojamento de pinça 114. O formato cônico da pinça 116 e o formato de funil do alojamento de pinça 114 criam compressão aumentada no membro de resistência 144, assegurando que o membro de resistência 144 não escorregue para fora da pinça 116.

[0028] Uma manga externa 120 circunda o elemento de aperto 112 e circunda a porção rosqueada 134 e na porção intermediária136 do conector 130. A manga externa 120 inclui um corpo condutor 128 para facilitar condução elétrica entre o condutor elétrico 142 e uma placa de ligação em ponte 126. Por exemplo, o corpo condutor 128 pode ser fabricado a partir de alumínio. Conforme ilustrado na Figura 1, a placa de ligação em ponte 126 é soldada no corpo condutor 128. Em uso, a placa de ligação em ponte 126 é configurada para prender a uma placa de conexão 150 para facilitar a condução elétrica entre o cabo elétrico 140 e outro condutor, por exemplo, outro cabo elétrico (não ilustrado) que é operativamente conectado à placa de conexão 150.

[0029] O conector 130 inclui um parafuso de olhal 132 em uma extremidade proximal do conector 130 e uma porção rosqueada 134 disposta em uma extremidade distal do conector 130. A porção rosqueada 134 é configurada para operativamente se unir corresponder com uma porção rosqueada 118 do alojamento de pinça 114 para facilitar o movimento do conector 130 em direção à pinça 116, empurrando a pinça 116 no alojamento de pinça 114, quando o conector é rotacionado, por exemplo, rotacionado no sentido horário. Isso fortalece o aperto da pinça 116 no membro de resistência 144, fixando adicionalmente o cabo elétrico suspenso 140 à disposição de terminação 110. O parafuso de olhal 132 é configurado para ser preso a uma estrutura final para fixar a disposição de terminação 110 e, portanto, o cabo elétrico 140, à estrutura final, por exemplo, a uma torre de terminação.

[0030] Em algumas situações, é desejável ou necessário adicionalmente fixar o cabo elétrico suspenso 140 à estrutura de terminação 110. Por exemplo, pode ser desejável crimpar a manga externa 120 no conector 130, particularmente na porção intermediária 136 do conector. Crimpar envolve a aplicação de pressão extrema à manga 120 usando uma pressão e molde para deformar mecanicamente e comprimir a manga 120 no conector 130. Ainda, a manga 120 pode também ser crimpada no cabo elétrico suspenso 140 na extremidade distal da estrutura de terminação 110. Tal crimpagem da manga externa 120 assegura que o alojamento120 não se moverá em relação ao cabo elétrico suspenso 140 após a instalação. A estrutura de terminação 110 pode incluir também uma manga de preenchimento interna metálica (por exemplo, alumínio) 122 para melhorar o contato elétrico e mecânico entre a manga externa 120 e o cabo elétrico 140 quando a manga 120 for crimpada no cabo elétrico 140. O uso de um alumínio macio (por exemplo, recozido) para o condutor elétrico 142 (por exemplo, fios condutores) e o uso de fios condutores trapezoidais evitam danos ao membro de resistência compósito 144 quando a manga externa 120 é crimpada no cabo elétrico 140.

[0031] A Figura 2 ilustra uma vista em perspectiva de uma disposição de terminação que foi crimpada em um cabo elétrico suspenso. Conforme é descrito acima em relação à Figura 1, a disposição de terminação 210 inclui um conector que tem um parafuso de olhal 232 que se estende para fora de uma extremidade proximal de uma manga metálica externa 220. Uma placa de ligação em ponte 226 é soldada à extremidade proximal do corpo condutor 228 para conexão elétrica a, por exemplo, uma placa de conexão (consultar Figura 1). Conforme ilustrado na Figura 2, a manga externa 220 é crimpada sobre duas regiões, chamadas de região crimpada proximal 220b e região crimpada distal 220a. A região crimpada proximal 220b é situada sobre uma porção intermediária do conector (consultar Figura 1), e a região crimpada distal 220a é situada sobre uma porção do cabo elétrico suspenso 240. As forças compressivas extremas colocadas ao redor da manga externa 220 durante a operação de crimpagem são transferidas para os componentes subjacentes, isso é, ao conector sob a região crimpada 220b e ao cabo elétrico suspenso 240 sob a região crimpada 220a.

[0032] Portanto, os fios condutores e outros componentes da disposição de terminação, por exemplo, a manga externa, são fabricados a partir de alumínio. Conforme usado no presente documento, e a não ser que de outro modo especificado, quando o termo “alumínio” é usado sozinho, ele se refere geralmente a alumínio puro ou ligas de alumínio (por exemplo, que compreende pelo menos cerca de 50% em peso de alumínio), bem como todos os tipos de alumínio que foram tratados termicamente (por exemplo, recozidos), endurecidos por trabalhado, extrudados ou de outro modo processados de uma maneira que resulta em uma propriedade desejável no componente final. Conforme usado no presente documento, o termo “alumínio macio” se refere a uma forma de alumínio substancialmente pura (por exemplo, sem liga), que pode ser recozido. Exemplos de alumínio macio incluem a série “1xxx” de Associação de Alumínio(por exemplo, maior que 99% de alumínio) que foi recozido, como o alumínio AA1350-O, que é um alumínio totalmente recozido. Ainda, os termos "alumínio endurecido" ou “alumínio duro” se referem a alumínio que tem uma resistência à tração de pelo menos cerca de 100 MPa, como pelo menos cerca de 120 MPa, como pelo menos cerca de 150 MPa, ou até mesmo pelo menos cerca de 200 MPa. O alumínio endurecido pode ter uma porção de tensão de cerca de até 380 MPa, por exemplo. Conforme notado acima, quando os fios condutores circundando o membro de resistência compósito são fabricados a partir de um alumínio macio, o fio se deformará e absorverá alguma da força compressiva, desse modo reduzindo o estresse no membro de resistência compósito subjacente. O uso de suportes condutores de formato trapezoidal (isso é, corte transversal trapezoidal), que têm uma área de superfície alta em contato direto com o membro de resistência, pode reduzir também o estresse que é colocado no membro de resistência compósito. Como resultado, existe uma probabilidade muito baixa de que a operação de crimpagem danificará o membro de resistência compósito subjacente.

[0033] A Figura 3 ilustra um corte transversal de um cabo elétrico suspenso 340. O cabo 340 inclui um condutor elétrico 342 para a condução de eletricidade. O condutor elétrico inclui duas camadas de fios condutores 342a e 342b que são enroladas (por exemplo, torcidas) ao redor de um membro de resistência central 344. O membro de resistência 344 é formado de uma única haste de um material compósito reforçado com fibra que tem um núcleo de fibra de carbono interno 344a e uma camada externa 344b de um material isolante como fibras de vidro.

[0034] Os fios condutores 342a/342b têm um corte transversal trapezoidal com superfícies superior e inferior que podem ser ligeiramente curvadas (por exemplo, arqueadas) para formar a estrutura de condutor substancialmente cilíndrica com alguns vãos entre fios adjacentes 342a/342b e entre os fios 342a e o membro de resistência 344. Os fios condutores 342a/342b são selecionados para ter uma alta condutividade e são fabricados a partir de alumínio AA-1350-O que tem uma alta condutividade (por exemplo, cerca de 61% de IACS).

[0035] Em algumas instalações, entretanto, o cabo elétrico suspenso inclui um condutor formado de fios condutores que têm um formato (por exemplo, o corte transversal) que cria pontos de estresse ao longo de um comprimento do membro de resistência compósito quando a manga externa é comprimida nos fios condutores. Por exemplo, suportes condutores que têm um corte transversal circular podem produzir pontos de estresse devido à área de contato relativamente pequena dos fios com o membro de resistência compósito subjacente. Sob tais circunstâncias, o membro de resistência pode ser suscetível a danos (por exemplo, fratura) quando os fios condutores são comprimidos no membro de resistência em pressão alta.

[0036] Os fios condutores podem também ser formados de alumínio duro, como quando a linha é instalada em uma região que experimenta carga pesada de gelo do cabo elétrico. Por exemplo, os fios condutores podem incluir, mas sem limitação, fios condutores de ligas Al-Zr ou alumínio AA1350-H10, que é um alumínio em fio endurecido

[0037] De acordo com a presente revelação, um revestimento de compressão é incluído entre os fios condutores e o membro de resistência compósito, pelo menos ao longo da porção do cabo elétrico suspenso que é submetida à compressão. O revestimento de compressão é configurado para absorver (por exemplo, para dissipar) pelo menos uma porção do estresse compressivo que deveria de outro modo ser colocado no membro de resistência compósito. A Figura 4A ilustra uma vista em perspectiva de um revestimento de compressão de acordo com uma modalidade da presente revelação, e a Figura 4B ilustra um corte transversal do revestimento de compressão da Figura 4A. O revestimento de compressão 460 é configurado (por exemplo, conformado e dimensionado) para deslizar sobre um membro de resistência compósito, por exemplo um membro de resistência compósito de elemento único tendo um corte transversal circular, e sob os fios condutores.

[0038] Quanto a isso, o diâmetro interno (ID) do revestimento de compressão 460 é dimensionado para corresponder substancialmente ao diâmetro externo do membro de resistência, por exemplo, de modo que não exista substancialmente um vão entre a circunferência interna do revestimento de compressão 460 e a circunferência externa do membro de resistência compósito. Por exemplo, o diâmetro interno do revestimento de compressão para uso com um membro de resistência compósito de elemento único pode ser pelo menos cerca de 1 mm, como pelo menos cerca de 2 mm, como pelo menos cerca de 2,5 mm. Geralmente, o diâmetro interno do revestimento de compressão para uso com um membro de resistência compósito de elemento único não será geralmente maior que cerca de 25 mm, como não maior que cerca de 20 mm, ou até mesmo não maior que cerca de 15 mm.

[0039] Entretanto, revestimentos de compressão tendo outros diâmetros internos são contemplados dependendo do diâmetro externo e da configuração do membro de resistência compósito. Por exemplo, o membro de resistência compósito pode ser composto de uma pluralidade de elementos individuais (por exemplo, hastes individuais) que são operativamente combinadas (por exemplo, helicoidalmente retorcidas juntas) para formar o membro de resistência. Essa configuração de vários elementos irá geralmente ter um diâmetro externo efetivo que é maior que o diâmetro de um membro de resistência compósito e elemento único. Exemplos de tais membros de resistência compósitos de vários elementos incluem, porém sem limitação: o membro de resistência compósito de matriz de alumínio de vários elementos ilustrado na Patente n° US 6.245.425 por McCullough et al; o membro de resistência de fibra de carbono de vários elementos ilustrado na Patente n° US 6.015.953 por Tosaka et al; e o membro de resistência de fibra de carbono de vários elementos ilustrado na Patente n° US 9.685.257 por Daniel et al. Cada uma dessas patentes é incorporada no presente documento a título de referência em sua totalidade. Esses membros de resistência compósitos de vários elementos podem precisar do uso de um revestimento de compressão que tenha um diâmetro interno relativamente maior comparado a um revestimento de compressão usado com um membro de resistência compósito de vários elementos.

[0040] A espessura (t) do revestimento de compressão deveria ser suficiente para proteger o membro de resistência compósito subjacente de se quebrar sob as forças compressivas da operação de crimpagem. Entretanto, se a espessura for muito grande, pode ser difícil colocar (por exemplo, deslizar) o revestimento entre o membro de resistência compósito e os fios condutores durante o processo de terminação. Em uma caracterização, o revestimento tem uma espessura de pelo menos cerca de 0,20 mm, como pelo menos cerca de 0,5 mm, como pelo menos cerca de 1,0 mm. Em outa caracterização, o revestimento tem uma espessura de não mais que cerca de 2,6 mm, como não mais que cerca de 2,0 mm.

[0041] O revestimento de compressão 460 pode ser fabricado a partir de uma variedade de materiais. Em uma caracterização, o revestimento de compressão 460 é fabricado a partir de um material metálico. Em uma caracterização particular, o revestimento de compressão pode ser fabricado a partir de alumínio. O uso de alumínio endurecido é particularmente vantajoso para o revestimento de compressão porque ele permite ao revestimento de alumínio manter seu formato enquanto é instalado entre o fio de núcleo compósito e os fios condutores enrolados ao redor do núcleo compósito. O alumínio endurecido também é facilmente extrudado.

[0042] Em uma caracterização particular, o revestimento de compressão é fabricado a partir de uma liga 6xxx de Série de Associação de Alumínio (“liga AA6xxx"), que geralmente tem uma resistência à tração de pelo menos cerca de 150 MPa e não maior que cerca de 380 MPa. A liga AA6xxx inclui silício e magnésio como elementos de liga para formar silicida de magnésio com a liga. Outras ligas de alumínio úteis incluem ligas de Al-Zr como ligas de AA7xxx. Outros metais úteis para a manga de compressão pode incluir cobre e aço. Materiais não metálicos podem ser úteis também, como plásticos de alto desempenho (por exemplo, polímeros) incluindo, porém sem limitação, PEEK (polieteretercetona), PEK (polieteretercetona) e PES (poli(éter sulfona)). Tas plásticos podem ser reforçados com fibras como fibras de carbono, fibras de vidro, fibras de aramida, fibras de fluorocarbono (por exemplo, fibras PTFE) e similares para melhorar as propriedades mecânicas do plástico.

[0043] Conforme ilustrado nas Figuras 4A a 4B, a manga de compressão 460pode incluir uma ranhura que se estende longitudinalmente 462. A ranhura que se estende longitudinalmente 462 pode facilitar a colocação da manga de compressão 460 sobre o membro de resistência compósito durante montagem da disposição de terminação. Embora ilustrada como uma ranhura que se estende longitudinalmente 462, a manga de compressão 460 pode também incluir uma ranhura não linear,como uma ranhura que tem o formato de uma espiral ao redor da circunferência externa da manga 460. Outras configurações de revestimentos podem incluir saliências ao redor do exterior da superfície do revestimento, e/ou uma configuração cônica em uma ou ambas extremidades. Essas configurações podem facilitar a separação dos fios condutores do membro de resistência compósito e permitir que o revestimento seja inserido mais facilmente entre o membro de resistência compósito e os fios condutores enrolados ao redor do membro de resistência compósito. Ainda, o revestimento pode ser configurado em duas ou mais partes que podem se juntar para formar um cilindro substancialmente contínuo ao redor do membro de resistência compósito quando instalado entre o membro de resistência e os fios condutores enrolados ao redor do membro de resistência.

[0044] Em outra configuração, o revestimento de compressão pode incluir um tubo cilíndrico fechado, por exemplo, um tubo cilíndrico que é aberto em ambas as extremidades e não inclui uma ranhura ou outra separação ao longo da parede do revestimento.

[0045] O comprimento do revestimento de compressão 460 é selecionado de modo que o revestimento de compressão 460 circunda o membro de resistência compósito pelo menos ao longo do comprimento de membro de resistência compósito que é submetido a forças compressivas durante o processo de crimpagem. Em uma caracterização, o revestimento de compressão 460 tem um comprimento de pelo menos cerca de 150 mm, como pelo menos cerca de 450 mm. Entretanto, o revestimento de compressão 460 não deveria se estender substancialmente além do comprimento do membro de resistência compósito que está sob compressão, por exemplo, não deveria se estender em direção ao conector além dos fios condutores. Em uma caracterização, o revestimento de compressão 460 tem um comprimento de não mais que cerca de 915 mm, como não mais cerca de 650 mm.

[0046] A Figura 5 ilustra um corte transversal parcial de uma disposição de terminação de acordo com a presente revelação, por exemplo, para fixar um cabo elétrico suspenso a uma estrutura final. O cabo elétrico suspenso 540 inclui um membro de resistência compósito 546 e fios condutores 542 circundando o membro de resistência compósito 546. A disposição de terminação 510 inclui um elemento de aperto preso pelo conector e apertando o membro de resistência compósito 546 em uma extremidade proximal do cabo elétrico suspenso 540. Conforme ilustrado na Figura 5, o elemento de aperto 512 inclui uma pinça 516 e um alojamento de pinça 514, em que a pinça 516 se estende um pouco além do alojamento 514 e aperta o membro de resistência compósito 546. A manga metálica externa 520 circunda o elemento de aperto 512 e a extremidade proximal do cabo elétrico suspenso 540. Uma porção comprimida 520a da manga metálica externa 520 é disposta sobre (por exemplo, ao redor) da extremidade proximal do cabo elétrico suspenso 540. O revestimento de compressão 560 é disposto entre o membro de resistência compósito 546 e os fios condutores 542 ao longo pelo menos do comprimento da porção comprimida 520a.

[0047] A disposição de terminação 510 é parcialmente adequada para uso com um cabo elétrico suspenso 540 que inclui um membro de resistência compósito 546. Exemplos de cabos elétricos suspensos para os quais a disposição de terminação 510 é particularmente útil incluem, porem sem limitação, aqueles que têm um membro de resistência que compreende fibras de reforço ligadas em uma matriz, como uma matriz polimérica ou uma matriz metálica. As fibras de reforço podem ser fibras de reforço substancialmente contínuas que se estendem ao longo do comprimento do membro de resistência compósito e/ou podem incluir fibras de reforço curtas (por exemplo, formação de filamentos de fibra ou fibras cortadas) que são dispersadas através da matriz. As fibras podem ser selecionadas a partir de uma ampla gama de materiais, incluindo, porém sem limitação, carbono, vidro, boro, óxidos metálicos, carbonetos metálicos, polímeros de alta resistência como fibras de aramida ou fibras de fluoro polímero, fibras de basalto e similares. O material de matriz pode incluir, por exemplo, um plástico (por exemplo, polímero) como um polímero de termoplástico ou um polímero termo endurecido. A matriz pode também ser uma matriz metálica, como uma matriz de alumínio. Um exemplo de um membro de resistência compósito de matriz de alumínio é ilustrado na Patente n° US 6.245.425 por McCullough et al, que é incorporada no presente documento a título de referência em sua totalidade. Um exemplo de um membro de resistência reforçado com fibra de matriz polimérica é o membro de resistência usado no cabo elétrico suspenso ACCC® que é fabricado por CTC Global Corporation of Irvine, CA, EUA. Tal cabo elétrico suspenso é ilustrado, por exemplo, na Patente n° US 7.368.162 por Hiel et al, que é incorporada no presente documento a título de referência em sua totalidade. Embora ilustrado em Figura 5 como um membro de resistência de elemento único 546 (por exemplo, uma haste única), o membro de resistência pode incluir uma pluralidade de elementos compósitos individuais que são combinados (por exemplo, helicoidalmente retorcidos juntos) para formar o membro de resistência, conforme é discutido acima.

[0048] Os fios condutores 542 podem ter um corte transversal poligonal ou não poligonal. Em uma caracterização, os fios condutores 542 têm um corte transversal não poligonal, por exemplo, que cria pontos de estresse ao longo do comprimento do membro de resistência compósito 546 que está sendo comprimido. Em uma caracterização, os fios condutores incluem fios que têm uma seção em corte transversal circular que está em contato direto com o membro de resistência compósito 546. Fios tendo um corte transversal circular concentram a força aplicada ao longo da linha de contato entre o fio circular e o membro de resistência compósito, que pode levar à fratura do membro de resistência compósito 546 mesmo sob cargas compressivas relativamente moderadas. Os fios condutores podem ser fabricados a partir de materiais metálicos condutores, incluindo, porém sem limitação, alumínio e cobre. Em uma caracterização particular, os fios condutores incluem alumínio endurecido, por exemplo, não recozido, fios condutores de alumínio como fios condutores Al-Zr ou fios condutores AA1350-H19.

[0049] As Figuras 6A e 6B ilustram cortes transversais esquemáticos de uma extremidade de um cabo elétrico suspenso sem um revestimento de compressão (Figura 6A) e com um revestimento de compressão (Figura 6B). Conforme ilustrado na Figura 6A, o cabo suspenso 640A compreende um membro de resistência compósito 646A que inclui fibras de carbono em uma matriz polimérica. Uma pluralidade de fios condutores 642A tendo um corte transversal circular são helicoidalmente enrolados ao redor do membro de resistência 646A. Isso pode ser visto na Figura 6A que os fios condutores circulares 642A têm uma porção relativamente pequena que está em contato direto com o membro de resistência subjacente 646A. Portanto, quando os fios condutores 642A são comprimidos no membro de resistência 646A durante uma operação de crimpagem, estresses são concentrados sob a porção de fio condutor 642A em contato com o membro de resistência 646A.

[0050] A Figura 6B ilustra o uso de uma manga de compressão durante o processo de terminação de acordo com uma modalidade da presente revelação. Similar à Figura 6A, o cabo suspenso 640B compreende um membro de resistência compósito 646B que inclui fibras de carbono em uma matriz polimérica. Uma pluralidade de fios condutores 642B tendo um corte transversal circular são helicoidalmente enrolados ao redor do membro de resistência 646B. Na modalidade de Figura 6B, um revestimento de compressão 624B é colocado entre os fios condutores 642B e o membro de resistência compósito 646B. O revestimento de compressão 624B é um tubo cilíndrico fechado que é colocado sobre (por exemplo, deslizou para) o membro de resistência compósito 646B antes da operação de crimpagem. Como resultado, quando os fios condutores 642B são comprimidos no membro de resistência 646B durante a operação de crimpagem, o revestimento de compressão 624B absorve e distribui as forças compressivas ao redor de toda a circunferência do membro de resistência 646B, reduzindo, desse modo, a chance de uma fratura no membro de resistência 646B.

[0051] A Figura 7 ilustra outra modalidade de uma disposição de terminação de acordo com a presente revelação. A modalidade de uma disposição de terminação ilustrada na Figura 7 é uma modificação da disposição de terminação revelada na Patente n° US 7.348.489 por Chadbourne, que é incorporada no presente documento a título de referência em sua totalidade.

[0052] Conforme ilustrado na Figura 7, a disposição de terminação 710 inclui um conector 730 que tem um parafuso de olhal 732, por exemplo, para ancorar a disposição de terminação 710 em uma estrutura final. Uma porção distal 724a do revestimento de compressão 724 é disposta entre o membro de resistência compósito 746 e os suportes condutores 742 ao longo de uma porção distal 720a do alojamento metálico externo. O revestimento de compressão 724 inclui uma porção proximal724b que tem um diâmetro externo que é maior que o diâmetro externo da porção distal 724a. A porção proximal 724b é disposta entre o interior do conector 730 e uma porção do membro de resistência compósito 746 que se estende além dos fios condutores 742. Dessa maneira,o alojamento metálico externo 720 pode ser crimpado ao longo substancialmente de todo seu comprimento, por exemplo, ao longo das porções 720a e 720b, enquanto o membro de resistência compósito 746 permanece protegido ao longo de todo seu comprimento que é submetido a estresses compressivos.

[0053] Será observado a partir do que se segue que a presente revelação é também relacionada a um método para fixar um cabo elétrico suspenso a uma estrutura final. Amplamente caracterizado, o cabo elétrico suspenso inclui um membro de resistência compósito e fios condutores circundado o membro de resistência compósito. O método inclui colocar um revestimento de compressão entre o membro de resistência compósito e os fios condutores em uma extremidade proximal do cabo elétrico suspenso, colocar uma manga metálica externa sobre pelo menos a extremidade proximal do cabo elétrico suspenso e o revestimento de compressão, e comprimir pelo menos uma porção da manga metálica externa nos fios condutores.

[0054] O método pode ser implementado usando a disposição de terminação revelada acima. A etapa de compressão da manga externa nos fios condutores pode utilizar uma pressão de pelo menos cerca de 15 toneladas para deformar e comprimir a manga externa.

[0055] Também será observado a partir do que se segue que a presente revelação é também direcionada a um kit, por exemplo, uma montagem de componentes que são configurados para serem montados em uma disposição de terminação para fixação de um cabo elétrico suspenso a uma estrutura final é revelada. O kit pode incluir um conector configurado para ancorar a disposição disposição de terminação a uma estrutura final, um elemento de aperto configurado para ser fixado pelo conector e para operativamente apertar o membro de resistência compósito em uma extremidade proximal do cabo elétrico suspenso, uma manga metálica externa configurada para circundar pelo menos o elemento de aperto e a extremidade proximal do cabo elétrico suspenso, e um revestimento de compressão configurado para estar disposto entre o membro de resistência compósito e os fios condutores ao longo pelo menos do comprimento do alojamento metálico externo.

[0056] Embora várias modalidades de uma disposição de terminação e um método para fixar um cabo elétrico suspenso a uma estrutura final tenham sido descritos em detalhes, é aparente que modificações e adaptações dessas modalidades irão ocorrer à aqueles versados na técnica. Entretanto, deve ser expressivamente entendido que tais modificações e adaptações fazem parte do espírito e escopo da presente revelação.

Claims

1. Disposição de terminação que fixa um cabo elétrico suspenso a uma estrutura final, sendo que o cabo elétrico suspenso tem um membro de referência compósito e fios condutores que circundam o membro de resistência compósito, sendo que a disposição de terminação é caracterizada por compreender: um conector que ancora uma disposição de terminação a uma estrutura final; um elemento de aperto fixado pelo conector e apertando o membro de resistência compósito em uma extremidade proximal do cabo elétrico suspenso; uma manga metálica externa que circunda pelo menos o elemento de aperto e a extremidade proximal do cabo elétrico suspenso, sendo que a manga metálica externa tem uma porção comprimida disposta sobre a extremidade proximal do cabo elétrico suspenso; e um revestimento de compressão disposto entre o membro de resistência compósito e os fios condutores ao longo pelo menos do comprimento dos fios condutores sob a porção comprimida.

2. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo membro de resistência compósito compreender fibras de reforço dispostas dentro de uma matriz de ligação.

3. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pela matriz de ligação ser uma matriz metálica.

4. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pela matriz de ligação ser uma matriz polimérica.

5. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pela matriz polimérica compreender um polímero selecionado dentre um polímero de resina termoendurecível e um polímero termoplástico.

6. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizada pelas fibras de reforço compreenderem fibras selecionadas a partir do grupo que consiste em fibras de carbono, fibras de boro, fibras cerâmicas de óxido de metal, fibras de vidro, fibras de carboneto, fibras de aramida e fibras de basalto.

7. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelas fibras de reforço compreenderem fibras de carbono.

8. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo membro de resistência compósito compreender uma pluralidade de hastes compósitas individuais que são operativamente combinadas para formar o membro de resistência compósito.

9. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo membro de resistência compósito consistir essencialmente em uma única haste compósita.

10. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por pelo menos uma porção dos fios ter um formato em corte transversal que é poligonal.

11. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por pelo menos uma porção dos fios condutores ter um formato em corte transversal que é não poligonal.

12. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelos fios condutores que têm um formato em corte transversal não poligonal terem um formato em corte transversal que é substancialmente circular.

13. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizada por pelo menos uma porção dos fios condutores com um formato em corte transversal que é substancialmente circular estar em contato direto com o revestimento de compressão.

14. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelos fios condutores compreenderem fios de cobre.

15. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelos fios condutores compreenderem fios de alumínio.

16. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelos fios condutores compreenderem fios de alumínio temperado.

17. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizada pelo revestimento de compressão não se estender substancialmente além da porção comprimida de uma extremidade distal da disposição de terminação.

18. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 1 a 17, caracterizada pelo revestimento de compressão ser um tubo cilíndrico fechado.

19. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizada pelo revestimento de compressão ser um tubo cilíndrico tendo uma ranhura ao longo de um comprimento da mesma para facilitar a colocação do revestimento de compressão sobre o membro de resistência compósito.

20. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizada pelo revestimento de compressão ser estruturalmente independente do membro de resistência compósito.

21. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 1 a 20, caracterizada pelo revestimento de compressão ser fabricado a partir de um material selecionado a partir de um grupo que consiste em um material metálico, um material polimérico e um material de compósito.

22. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo revestimento de compressão ser fabricado a partir de um material metálico.

23. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo revestimento de compressão ser fabricado a partir de alumínio.

24. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo revestimento de compressão ser fabricado a partir de alumínio endurecido.

25. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 24, caracterizada pelo revestimento de compressão ter uma espessura de pelo menos cerca de 0,20 mm.

26. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 25, caracterizada pelo revestimento de compressão ter uma espessura de não mais que cerca de 2,6 mm.

27. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 26, caracterizada pelo conector compreender um parafuso de olhal.

28. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 27, caracterizada pela disposição de terminação adicionalmente compreender uma placa de ligação em ponte.

29. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 28, caracterizada pelo elemento de aperto compreender uma pinça que é comprimida para apertar o membro de resistência compósito.

30. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 29, caracterizada pela pinça ser disposta dentro de um alojamento de pinça.

31. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 30, caracterizada pelo alojamento de pinça ser operativamente preso ao conector.

32. Disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 31, caracterizada pelo revestimento de compressão compreender uma porção proximal e uma porção distal, em que a porção distal é disposta entre o membro de resistência compósito e os fios condutores e a porção proximal circunda uma porção do membro de resistência compósito que se estende além da extremidade proximal do cabo elétrico suspenso.

33. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 32, caracterizada pela porção proximal do revestimento de compressão ter um diâmetro externo maior que um diâmetro externo da porção distal do revestimento de compressão.

34. Disposição de terminação, de acordo com a reivindicação 33, caracterizada pela porção distal do revestimento de compressão ser disposta dentro de uma cavidade formada no conector.

35. Método para fixar um cabo elétrico suspenso a uma estrutura final, sendo que o cabo elétrico suspenso tem um membro de resistência compósito e fios condutores circundando o membro de resistência compósito, sendo que o método é caracterizado por compreender: colocar um revestimento de compressão entre o membro de resistência compósito e os fios condutores a uma extremidade proximal do cabo elétrico suspenso; colocar uma manga metálica externa sobre pelo menos a extremidade proximal do cabo elétrico suspenso e o revestimento de compressão; e comprimir pelo menos uma porção da manga metálica externa nos fios condutores.

36. Método, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pela etapa de compressão compreender a aplicação de uma pressão de pelo menos cerca de 15 toneladas ao alojamento metálico externo.

37. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 35 a 36, caracterizado por adicionalmente compreender a etapa de fixação de uma extremidade proximal do membro de resistência compósito a um conector.

38. Método, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por adicionalmente compreender a etapa de ancorar o conector a uma estrutura final.

39. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 37 ou 38, caracterizado pelo alojamento metálico externo e o conector serem parte da disposição de terminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 33.

40. Kit que compreende componentes que são configurados para serem montados em uma disposição de terminação para fixação de um cabo elétrico suspenso a uma estrutura final, o cabo elétrico suspenso tendo um membro de resistência compósito e fios condutores circundando o membro de resistência compósito, o kit sendo caracterizado por compreender: um conector configurado para ancorar a disposição de terminação a uma estrutura final; um elemento de aperto configurado para ser preso pelo conector e para operativamente apertar o membro de resistência compósito em uma extremidade proximal do cabo elétrico suspenso; uma manga metálica externa configurada para circundar pelo menos o elemento de aperto e a extremidade proximal do cabo elétrico suspenso; e um revestimento de compressão configurado para estar disposto entre o membro de resistência compósito e os fios condutores ao longo pelo menos do comprimento da manga metálica externa.