ES2205577T3 - Componente de empalme electrico previamente ensamblado. - Google Patents
Componente de empalme electrico previamente ensamblado.Info
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Abstract
Un conjunto para el empalme de cables eléctricos (32), del tipo que incluye un conductor central (34), una capa aislante (36), un apantallamiento conductor (38) y una camisa protectora exterior (44), comprendiendo el conjunto un núcleo de soporte tubular longitudinal (12), caracterizado por que dicho conjunto comprende, adicionalmente un manguito conductor longitudinal (20), situado coaxialmente sobre el núcleo de soporte (12), y al menos un muelle o resorte (26, 26¿), situado por encima del manguito conductor (20) y destinado a comprimir éste último contra el núcleo de soporte (12), estando configurado dicho resorte (26, 26¿) de forma que constriña radialmente, y estando destinado a comprimir dicho manguito conductor (20) contra el apantallamiento conductor (38) del cable (32) al retirarse el núcleo de soporte (12).
Description
Componente de empalme eléctrico previamente
ensamblado.
La invención que aquí se describe se refiere a la
tecnología para empalmar cables eléctricos de media y alta tensión.
En particular, la invención hace referencia a un componente de
empalme eléctrico previamente ensamblado, destinado a empalmar
cables eléctricos de media y alta tensión y que se describe en el
documento WO-A-95/3184, el cual
constituye el preámbulo de la reivindicación 1.
Los cables eléctricos de media y alta tensión
consisten típicamente en un conductor central de cobre o de
aluminio, rodeado por varias capas concéntricas de materiales
diversos. De forma específica, el conductor central se encuentra
rodeado típicamente por una capa aislante, la cual, a su vez, está
rodeada por una capa de apantallamiento conductora y por una camisa
protectora exterior. El material y las dimensiones de la capa
aislante se escogen de tal manera que se obtenga el aislamiento
requerido para el conductor central. La capa de apantallamiento es
una capa conductora que se mantiene eléctricamente al potencial de
tierra y que está típicamente diseñada de tal manera que pueda
soportar las corrientes de cortocircuito en el caso de que se
produzca un cortocircuito. El apantallamiento conductor está
compuesto habitualmente por una capa de hilos de apantallamiento.
La camisa exterior proporciona al cable protección contra los
impactos mecánicos, y evita la entrada de humedad o agua en el
empalme.
Cuando se construye una red de distribución de
potencia, con frecuencia es necesario empalmar unos con otros los
extremos de cables de media o alta tensión. El empalme se realiza
de un modo que se ha experimentado durante muchas décadas. En
primer lugar, se extraen ciertas longitudes de cada una de las
diferentes capas del cable en una posición adyacente a los extremos
que se han de empalmar, de tal forma que queda al descubierto una
porción de cada capa. A continuación, los conductores centrales se
unen con el uso de conectadores de tipo de rosca o de embutición.
Finalmente, es necesario reconstruir la configuración eléctrica del
cable original en toda la longitud del empalme. Esto es, el empalme
debe dotarse de una capa de aislamiento sobre el conductor central,
de un apantallamiento conductor y de una capa protectora
exterior.
En la actualidad, la capa aislante, el
apantallamiento conductor y la camisa protectora se reconstruyen
típicamente mediante la instalación individual de múltiples capas
de material sobre el empalme, o bien utilizando componentes de
múltiples capas que incorporan más de una capa en un único manguito
para la instalación simultánea de éstas sobre el empalme. Los
manguitos están formados, preferiblemente, de materiales de
elastómero, los cuales se expanden y colocan mecánicamente sobre un
núcleo de soporte. El manguito expandido puede ser entonces
desplazado sobre uno de los extremos de cable con anterioridad al
empalme, y ser desplazado a continuación fácilmente hacia atrás
sobre el empalme para su instalación. El núcleo de soporte se retira
entonces, una vez situado el manguito sobre el empalme completado,
de tal manera que el manguito se encoge o amolda, a modo de
elastómero, sobre el empalme.
El núcleo de soporte puede adoptar cualquiera de
diversas formas. Por ejemplo, los núcleos de soporte pueden
consistir en tubos que son extraídos de componentes previamente
estirados, y que pueden entonces ser divididos en partes para su
retirada del cable. Dicha disposición se muestra, por ejemplo, en la
Figura 2 del documento
DE-A-3001158. Puede observarse una
solución alternativa en el documento
EP-A-0702444. Aún otro tipo de
núcleo de soporte es un sistema arrollado en espiral y que se
extrae de forma gradual, permitiendo con ello al sistema encogerse,
tal y como se describe en el documento
US-A-3.515.798, en el documento
EP-A-0101472, en el documento
DE-A-3715915 o en el documento
US-A-5.589.667.
Se conoce el hecho de proporcionar un manguito de
elastómero de múltiples capas que es capaz, por ejemplo, de
reconstruir la capa de aislamiento y la capa de apantallamiento
conductora. Se conoce también el hecho de incluir en el manguito
componentes adicionales de control de la tensión mecánica, a fin de
suavizar o reducir zonas de tensión eléctrica que inevitablemente se
producirían en los puntos de discontinuidad del apantallamiento
conductor.
Una vez instalado el manguito de elastómero de
múltiples capas (que comprende una capa de aislamiento y una capa
conductora) sobre el empalme, la porción de manguito que
proporciona un apantallamiento conductor debe conectarse
eléctricamente a las capas de apantallamiento conductoras que quedan
al descubierto de los dos extremos de cable. Esto se consigue
habitualmente colocando una capa conductora adicional sobre la
totalidad del manguito de múltiples capas. La capa conductora
adicional está constituida típicamente de, por ejemplo, un cable
trenzado que se extiende a lo largo de todo el manguito de múltiples
capas, así como sobre las porciones que quedan al descubierto de
las capas de apantallamiento conductoras de ambos extremos de
cable. De la forma más preferida, se utilizan cables trenzados de
cobre para este propósito. Para una conexión fiable, se aplican
conectadores de muelle o resorte, tales como resortes de fuerza
constante, sobre el cable trenzado conductor, en los puntos en que
el cable trenzado conductor se solapa sobre, y entra en contacto
con, las porciones expuestas o al descubierto de las capas de
apantallamiento de cable. Los resortes de fuerza constante tienen
la ventaja de que establecen un contacto eléctrico seguro y
permanente entre el cable trenzado conductor y el apantallamiento
del cable, que es capaz de soportar las corrientes eléctricas que
se producirían como consecuencia de un cortocircuito. El uso de
resortes de fuerza constante es importante, puesto que los
experimentos han demostrado que no se proporciona un contacto
eléctrico suficiente entre el cable trenzado conductor y el
apantallamiento de cable con el uso de, por ejemplo, un manguito de
caucho de elastómero situado sobre el cable trenzado, especialmente
en el caso de cortocircuitos.
Finalmente, es necesario colocar una camisa
protectora exterior sobre todo el empalme, la cual, en consecuencia,
sirve como elemento de reemplazo de la camisa del cable. La camisa
exterior se coloca, típicamente, con el uso de un tubo previamente
estirado que se coloca también sobre uno de los extremos de cable
con anterioridad a la ejecución del empalme. Como acción final, esta
capa protectora exterior se hace encoger sobre la totalidad de la
unión. La camisa exterior se escoge de tal forma que proporciona
las apropiadas fuerzas de cierre hermético y evita la entrada de
humedad en el empalme.
El manguito de múltiples capas que se hace
encoger directamente sobre el empalme representa ya, en sí mismo, un
progreso sobre la tecnología convencional, puesto que permite
combinar varios componentes en una única unidad, tal como los
componentes de control de la tensión mecánica anteriormente
mencionados, un electrodo que proporciona una jaula de Faraday sobre
el empalme propiamente dicho, la capa de aislamiento y la capa de
apantallamiento conductora. De esta forma, el método anteriormente
descrito reduce ya significativamente el número de componentes que
se ha de aplicar con el fin de ejecutar un empalme completo entre
cables de media o alta tensión.
Se han realizado intentos de simplificar
adicionalmente la forma como se empalman los cables de media y alta
tensión. Como etapa siguiente, se han desarrollado configuraciones
en las cuales los reemplazos del cable trenzado conductor y de la
camisa de cable se colocan también sobre el componente de múltiples
capas con el fin de reducir adicionalmente el número de componentes
que han de aplicarse individualmente cuando se lleva a cabo un
empalme. Sin embargo, incluso cuando el cable trenzado conductor y
la camisa protectora se incorporan sobre un único núcleo de soporte
para su aplicación sobre un empalme, resulta todavía necesario
establecer un buen contacto permanente entre el cable trenzado y la
capa de apantallamiento de los cables mediante la aplicación de los
resortes de fuerza constante. Es ésta una etapa adicional que debe
llevarse a cabo, y sería deseable si se pudiera eliminar. Sin
embargo, la supresión de esta etapa es difícil, puesto que los
resortes de fuerza constante son necesarios para un contacto
fiable, si bien su aplicación no se consigue con facilidad, como se
describirá más adelante.
El método de empalme que se ha descrito en lo
anterior puede comprenderse, por ejemplo, de la observación de las
figuras del documento DE-A-3027097.
La Figura 1 de esta referencia muestra una vista en sección
transversal tomada a través de una porción de un empalme antes de
hacer encogerse a los componentes, e ilustra muchas de las partes
requeridas para completar el empalme. El cable conductor 3 está
rodeado por el aislamiento de cable 4, el cual está revestido con
un apantallamiento 5, hilos de apantallamiento adicionales 6 y la
camisa de cable 7. El conductor se embute, con la intermediación de
un conectador 2, en el otro extremo del cable (no mostrado). Un
manguito 10 de múltiples capas incluye un electrodo interior 12,
que hace las veces de jaula de Faraday, una capa de aislamiento 11 y
un apantallamiento conductor exterior 15, 16, situados sobre un
núcleo de soporte 17, que consiste en una hélice que puede ser
extraída de tal manera que la totalidad del manguito puede hacerse
encoger sobre la unión. Se muestran, además, un apantallamiento
conductor adicional 18 y un segundo núcleo de soporte 21, sobre los
cuales se coloca el reemplazo de camisa de cable exterior 20.
La Figura 1 del documento
DE-A-3027097 no representa, sin
embargo, medio alguno que procure un buen contacto eléctrico
permanente entre los apantallamientos 5 y 6 del cable y los
apantallamientos 15, 16 y 18 del empalme. En consecuencia, no se
describen resortes de fuerza constante.
Los resortes de fuerza constante pueden
comprenderse mejor, sin embargo, a partir del documento
US-A-5.028.742, el cual describe
particularmente bien el uso de un resorte de fuerza constante. En
la Figura 3 de esta referencia se muestra un extremo de cable
preparado de forma típica, el cual presenta un conductor 14, una
capa de aislamiento 16, un apantallamiento conductor 18 y una
camisa protectora 20. En esta referencia particular, la conexión del
cable en sí misma se establece por otros medios que los descritos
anteriormente. Sin embargo, puede observarse que se emplea un cable
trenzado conductor con la forma de una tira 26, 28, que se monta
sobre el apantallamiento 18 del cable, con el uso del resorte de
fuerza constante 24. La conexión completa puede observarse mejor en
la Figura 5, la cual muestra de un modo fundamental el uso adecuado
de los resortes de fuerza constante 24, si bien la conexión, como
tal, es diferente de la conexión descrita en la Figura 1 del
documento DE-A-3027097.
El manguito de múltiples capas que se coloca
sobre la unión de empalme puede presentar una variedad de formas. Un
ejemplo de un manguito de múltiples capas se describe en el
documento EP-A-0435569. Sobre un
núcleo de soporte 20 se coloca un cuerpo de múltiples capas
moldeado 10 que tiene un electrodo interior 18, destinado a
constituir una jaula de Faraday sobre el conectador de embutición o
del tipo de rosca, dos componentes de control de tensión mecánica
14 y 16, una capa de aislamiento 12 y un apantallamiento conductor
exterior 11. Este componente se sitúa sobre la conexión del cable y
se cubre adicionalmente, a continuación, con otros componentes
(tales como un cable trenzado conductor, muelles o resortes de
fuerza constante y una camisa protectora), tal como se ha descrito
anteriormente.
Otra configuración de manguito de múltiples capas
se describe en el documento
WO-A-95/31845, la cual difiere de la
precedente en la ausencia de componentes de control de la tensión
mecánica. Esto es posible gracias a que el material aislante
proporciona por sí mismo el control de la tensión mecánica.
Un sistema más compacto se describe en el
documento EP-A-0393495 y,
especialmente, en las Figuras 7 y 9. Esta referencia muestra un
núcleo de soporte 19 sobre el cual se coloca un manguito de
múltiples capas 3'. También situado sobre el núcleo 19 se
encuentra un reemplazo de camisa de cable 21. Debido a la mayor
longitud del reemplazo de camisa de cable 21, el reemplazo de
camisa de cable 21 se dobla hacia atrás sobre sí mismo en ambos
extremos. Entre el manguito de múltiples capas 3' y el reemplazo de
camisa de cable 21 se ha colocado una capa conductora, típicamente
un cable trenzado 16.
El método de instalación para un conjunto de
empalme similar al que se muestra en el documento
EP-A-0393495 se describe, por
ejemplo, en el manual de instrucciones editado por la
Alcatel/Euromold para el empalme de encogimiento en frío 24CSJ.
Aunque el manual de instrucciones está escrito en alemán, el método
de ensamblaje puede comprenderse claramente de la observación de las
figuras. Las páginas 1-3 de las instrucciones
muestran la preparación de los extremos de cable. Especialmente en
la página 2, puede observarse el modo en que los hilos de
apantallamiento se dejan al descubierto y doblan hacia atrás sobre
la camisa de cable exterior. En la página 5 se describe el modo
como el cuerpo completo del empalme se desplaza sobre uno de los
extremos de cable (hacia la derecha) y un cuerpo adicional,
destinado a porciones del reemplazo de camisa de cable, se desplaza
sobre el otro extremo (hacia la izquierda). La conexión de los
conductores centrales se establece de la forma que se describe en la
página 6, y, en este caso, la jaula de Faraday se constituye por un
método diferente del descrito en la página 7. El cuerpo de empalme
se desplaza sobre la unión o conexión de la forma que se muestra en
la página 8, y se retira en núcleo de soporte (que, en este caso,
consiste en dos tubos), de tal manera que todo el sistema se encoge
de la forma que se describe en las páginas 9 y 10. La página 11
ilustra la característica decisiva, en la medida en que puede
apreciarse, consistente en que el cable trenzado tiene que ser
retirado doblándolo hacia atrás, y el resorte de fuerza constante
se aplica parcialmente sobre los hilos de apantallamiento
conductores de los extremos de cable. Con el fin de llevar esto a
cabo, el resorte de fuerza constante que se suministra como un
componente independiente se abre por el extremo exterior, y se
aplica esencialmente una sola vuelta sobre el cable, al desenrollar
parcialmente el resorte de fuerza constante. Entonces, como se
ilustra en la figura inferior de la página 11, el cable trenzado de
cobre se dobla hacia atrás sobre esta única capa del resorte de
fuerza constante, así como sobre el cable. A continuación, el
resorte de fuerza constante, como tal, se desenrolla adicionalmente
sobre el cable trenzado, de tal forma que el cable trenzado se
presiona por el extremo sobre el cable con el fin de asegurar el
contacto eléctrico. Debe comprenderse que, con el fin de conseguir
esto, las porciones resultantes del cable trenzado han de ser
abiertas, de tal manera que se puedan situar las capas superiores de
los resortes de fuerza constante por encima del cable trenzado de
cobre. En consecuencia, al final del procedimiento se obtiene la
siguiente configuración: el cable, provisto de los hilos de
apantallamiento de cable doblados hacia atrás sobre los cuales se
aplica aproximadamente una única capa del resorte de fuerza
constante, estando cubierta esta única capa por el cable trenzado
que tiene que ser abierto en el punto de transición, y estando
seguida a continuación toda la configuración por las capas
adicionales del resorte de fuerza constante que se aplica sobre el
cable trenzado de cobre. Como etapa final, según se describe en la
página 12, las porciones de reemplazo de camisa de cable se aplican
sobre los dos extremos del empalme, cubriendo de esta forma las
porciones que han quedado anteriormente al descubierto del cable
trenzado.
Como puede observarse de la anterior descripción,
la aplicación del resorte de fuerza constante resulta, típicamente,
bastante difícil y enrevesada, incluso cuando el cable trenzado
conductor se aplica como una parte del manguito de múltiples capas.
En consecuencia, es un objeto de la invención conseguir aplicar
todos los componentes, incluyendo los resortes de fuerza constante,
en una única acción.
Este objeto se consigue por medio de un conjunto
para empalmar cables eléctricos tal como se define en la
reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes se refieren a
realizaciones individuales de la invención.
La presente invención consiste en un empalme
previamente ensamblado para cables de media y alta tensión, el cual
incorpora todos los componentes de empalme, incluyendo los resortes
de fuerza constante, sobre un único núcleo de soporte, y que está
en conformidad con la reivindicación 1. De esta manera, tan solo ha
de retirarse una parte situada sobre uno de los extremos de cable,
la cual, una vez establecida la unión entre los conductores
centrales del cable, se desplaza a continuación por encima de la
unión y se hace encogerse sobre ella en una única etapa. En
consecuencia, la invención establece en la práctica la totalidad de
la configuración del empalme según se ha descrito en lo anterior, y
garantiza una buena conexión eléctrica entre el cable trenzado
conductor y los apantallamientos de cable. Es posible, además,
incluir dentro del sistema capas de masilla que proporcionan una
protección adicional contra la entrada de humedad por los extremos
de la configuración. Preferiblemente, el núcleo de soporte es un
sistema susceptible de contraerse en sentido radial, tal como los
núcleos arrollados en forma espiral anteriormente descritos. Se
prefieren los núcleos susceptibles de contraerse radialmente debido
a que los tubos retirables tales como, por ejemplo, los descritos en
las instrucciones de producto de Alcatel/Euromold, requieren
típicamente unas elevadas fuerzas longitudinales para su extracción
y pueden quedar completamente bloqueados por causa de los resortes
de fuerza constante. Los resortes de fuerza constante se han de
escoger, por su parte, en relación con sus dimensiones y
superficies, de tal manera que, al retirar el núcleo de soporte,
sean capaces de encogerse o reducir su tamaño hasta proporcionar
una unión segura. En particular, las vueltas o espiras de los
resortes no pueden bloquearse unas con otras a medida que los
resortes reducen su tamaño sobre el cable.
La invención se describe en detalle a
continuación, con referencia a las siguientes figuras:
La Figura 1 es una vista en perspectiva y
parcialmente seccionada de una primera realización de la presente
invención.
La Figura 2 es una porción aumentada de la vista
en perspectiva de la Figura 1.
La Figura 3 es una porción aumentada de la vista
en perspectiva de la Figura 1.
Las Figuras 4-6 son vistas en
sección transversal de la realización de las Figuras
1-3, tomadas a lo largo de la línea
4-4 de la Figura 3, que ilustran la manera como el
dispositivo se encoge o reduce su tamaño hasta entrar en contacto
con un cable.
La Figura 7 es una vista en perspectiva de una
realización alternativa de la presente invención.
La Figura 8 es una vista en perspectiva de otra
realización alternativa de la presente invención.
La Figura 9 es una vista en perspectiva de otra
realización alternativa de la presente invención.
La Figuras 10 y 11 son vistas en sección
transversal de una configuración de resorte alternativa que
corresponde esencialmente a las vistas de las Figuras 4 y 6.
La Figura 12 es una vista en perspectiva de un
conjunto de empalme ya instalado, de acuerdo con la presente
invención.
En las Figuras 1-9 se ilustran
realizaciones preferidas de la invención. La Figura 1 muestra un
conjunto de empalme 10 previamente ensamblado, en el cual todos los
componentes esenciales del empalme se han situado sobre un núcleo de
soporte común 12. Ciertas porciones de los diversos componentes se
han eliminado de la Figura, de tal manera que puede observarse
claramente la disposición de los componentes. El núcleo de soporte
12 consiste, preferiblemente, en una bobina arrollada
helicoidalmente y susceptible de contraerse en sentido radial, un
extremo 14 de la cual se hace pasar a través de la porción interna
del núcleo 12 de tal forma que, cuando se tira del extremo 14 en una
dirección longitudinal, el núcleo 12 se extrae paso a paso,
permitiendo con ello que toda la configuración se encoja o
contraiga sobre la unión del cable. Se prefieren los núcleos de
soporte susceptibles de contraerse radialmente debido a que otros
tipos de núcleos requieren una fuerza longitudinal elevada para su
extracción, y descuadernarían probablemente la colocación de los
resortes de fuerza constante que se describen más adelante, o bien
quedarían bloqueados y no podrían extraerse, debido a fuerza de
compresión en sentido radial de los resortes de fuerza constante.
Configuraciones preferidas del núcleo 12 se describen en los
documentos US-A-3.515.798,
EP-A-0101472,
DE-A-3715915 y
US-A-5.589.667.
En el conjunto de empalme 10 de la Figura 1 se
emplean dos capas extrudidas: una capa de aislamiento 16 y una capa
de apantallamiento 18. Las capas 16 y 18 pueden, bien colocarse
individualmente sobre el núcleo de soporte 12, una detrás de otra,
o bien pueden fabricarse mediante un procedimiento de extrusión
conjunta. Sobre las capas extrudidas 16 y 18 se dispone,
coaxialmente, un cable trenzado de cobre 20. El cable trenzado 20
sobresale desde cada uno de los extremos de las capas extrudidas 16
y 18, por lo que establece un contacto directo con la superficie
exterior 22 del núcleo de soporte 12 en las zonas 24 adyacentes a
ambos extremos de las capas extrudidas 16 y 18. Se han aplicado dos
muelles o resortes de fuerza constante, 26, sobre el cable trenzado
de cobre 20, en las zonas 24. Los resortes 26 presentan una anchura
relativamente pequeña según la dirección longitudinal del empalme, y
pueden tener una anchura comprendida en el intervalo de 5 a 50 mm,
preferiblemente en el intervalo de entre 10 y 20 mm. Los resortes
26, así como las dos capas extrudidas 16 y 18, se han expandido con
anterioridad a su aplicación sobre el núcleo de soporte 12. De esta
forma, el diámetro interior de las capas extrudidas 16 y 18, del
cable trenzado 20 y de los resortes 26, antes de la expansión, es
más pequeño que los diámetros del cable y/o de la unión del cable
sobre la cual se ha de aplicar el sistema. Estos resortes de fuerza
constante 26 han sido seleccionados de tal manera que, en la etapa
expandida, los arrollamientos de los resortes 26 no se bloquean
unos con otros, sino que están diseñados de modo que, al extraer el
núcleo de soporte 12, todo el resorte 26 de fuerza constante puede
reducir su diámetro por medio de un movimiento apropiado, que se
describirá en detalla más adelante.
Adyacentemente a los extremos del cable trenzado
20 de cobre se han dispuesto dos capas de masilla 28. Las capas de
masilla 28 se escogen de tal forma que puedan proporcionar la
obturación o cierre hermético necesario contra el agua o la
humedad, y que sean también capaces de encogerse hasta alcanzar un
diámetro reducido con la extracción del núcleo 12 (si bien no es
necesario que presenten una elasticidad adicional). Un reemplazo de
camisa de cable 30 se sitúa sobre la totalidad de los componentes.
El reemplazo de camisa de cable 30 consiste en un tubo de
elastómero expandido que se sitúa sobre el núcleo de soporte 12 de
tal manera que cubre la totalidad de los componentes.
La Figura 12 proporciona una vista aumentada del
extremo derecho del conjunto de empalme de cable 10, tal como se
ilustra en la Figura 1. Aquélla muestra, con mayor detalle, la
configuración del cable trenzado de cobre 20 sobre el cual se ha
aplicado el resorte de fuerza constante 26, así como la capa de
masilla 28 situada sobre el lado derecho del cable trenzado de cobre
20, habiendo sido cubiertos todos los componentes con el reemplazo
de camisa de cable 30. Tan solo el extremo del núcleo de soporte 12
sobresale más allá del reemplazo de camisa de cable 30,
conjuntamente con la tira de extremo 14, la cual se utiliza con el
fin de tirar hacia fuera del núcleo 12 arrollado
helicoidalmente.
La Figura 3 muestra, de una forma similar, la
porción izquierda del conjunto de empalme de cable 10, tal como se
ilustra en la Figura 1. Sin embargo, para una mejor comprensión, el
conjunto de empalme de cable 10 se muestra en una configuración en
la cual todo el conjunto de empalme de cable 10 ha sido ya
desplazado sobre la unión del cable (no mostrada), con anterioridad
a la retirada real del núcleo 12. En el lado izquierdo de la Figura
3 puede observarse una vista en sección transversal de un cable 32,
en la que el conductor de cable 34 está rodeado por el aislamiento
de cable 36, así como por el apantallamiento de cable 38, que
típicamente incluye una capa exterior conductora o semiconductora
40 del aislamiento de cable 36, el cual está en contacto directo
con una disposición de hilos 42 de apantallamiento de cable que se
escogen de tal manera que puedan soportar corrientes de
cortocircuito. Los hilos 42 de apantallamiento de cable se rodean
entonces por la camisa de cable 44, la cual proporciona la
protección medioambiental y mecánica necesaria.
En la Figura 3 se ha recortado y retirado en
parte el núcleo de soporte 12, de tal manera que se muestran los
hilos 42 de apantallamiento de cable cercanos a la unión real. Con
el fin de preparar el cable 32 para su empalme, tal como se ha
descrito anteriormente, es necesario retirar las diferentes capas de
los conductores de cable 34 y doblar los hilos 42 de
apantallamiento de cable hacia atrás, sobre la camisa de cable 44.
La masilla 28, el cable trenzado de cobre 20 y los resortes de
fuerza constante 26 se muestran de la misma manera que en la Figura
anterior.
Las Figuras 4-6 ilustran la
operación del conjunto de empalme 10 en el curso de su aplicación al
cable 32. Las Figuras 4-6 son vistas en sección
transversal tomadas a través, tanto del conjunto de empalme de
cable 10 como del cable preparado 32, y muestran el modo como
cambia la sección transversal del conjunto de empalme 10 a medida
que se encoge o reduce su tamaño sobre el cable 32. La Figura 4 se
corresponde con la Figura 3 por cuanto que es la vista en sección
transversal tomada a lo largo del plano designado como
4-4. Como se ha mostrado previamente, el conductor
de cable 34 está rodeado por el aislamiento 36, por los hilos de
apantallamiento de cable 42 y por la camisa de cable 44. Puede
observarse que los hilos de apantallamiento de cable 42 se doblan
hacia atrás sobre la cara exterior de la camisa de cable 44. El
empalme de cable 10 se muestra también sobre el núcleo de soporte
12 sobre el cual se coloca el cable trenzado de cobre 20, rodeado
por el resorte de fuerza constante 26 y por el reemplazo de camisa
de cable 30. En la configuración expandida de la Figura 4, el
resorte de fuerza constante 26 se muestra provisto de
aproximadamente una vuelta y tres cuartos.
Las Figuras 5 y 6 muestran la forma como la
totalidad del conjunto de empalme 10 se encoge o contrae sobre el
cable 32. La Figura 5 muestra el cable en la misma vista en sección
transversal que la mostrada en la Figura 4, poco después de que el
núcleo de soporte 12 haya sido retirado de la porción
correspondiente del conjunto de empalme 10, en tanto que la Figura 6
muestra la configuración una vez que se ha completado el
procedimiento de contracción. En la Figura 5, puede observarse que
el cable trenzado de cobre 20 está rodeado por el resorte de fuerza
constante 26, el cual, en esta configuración, tiene tres vueltas.
El reemplazo de camisa de cable 30 presenta un espesor ligeramente
agrandado debido a que la sección transversal total del tubo de
elastómero permanece esencialmente la misma durante el procedimiento
de contracción.
La configuración en proceso de cambio se ilustra
adicionalmente en la Figura 6, en la cual todos los componentes se
han contraído de tal manera que el cable trenzado de cobre 20 se
encuentra en contacto directo con los hilos de apantallamiento 20
doblados hacia atrás. El cable trenzado de cobre 20 está rodeado
por cinco vueltas del resorte de fuerza constante 26, y el reemplazo
de camisa de cable 30 ha ganado adicionalmente en espesor. Debe
tenerse en cuenta el hecho de que el extremo del cable trenzado de
cobre 20 y los hilos de apantallamiento 42 doblados hacia atrás
entran en contacto íntimo el uno con los otros gracias a la fuerza
ejercida por el resorte de fuerza constante 26.
Las Figuras 4-6 muestran el hecho
de que el conjunto de empalme 10 se encoge de una forma bastante
infrecuente debido a que los distintos componentes muestran
procesos de encogimiento diferentes. El cable trenzado de cobre 20
consiste en hilos de cobre planos individuales cuyas dimensiones
permanecen esencialmente iguales, pero que se desplazan acercándose
entre sí a medida que se encoge el conjunto 10, de tal manera que,
en la configuración final de la Figura 6, los hilos pueden
ssolaparse unos sobre otros. El resorte de fuerza constante 26 se
contrae de una forma completamente diferente y nueva a media que
gira sobre sí mismo, de tal manera que el número de vueltas o
espiras cambia de aproximadamente 1 ¾ vueltas a 5 vueltas, como se
ilustra en esta configuración. Por supuesto, se constatará por
parte de los expertos de la técnica que estos números pueden variar
de acuerdo con el diseño específico, pero que el proceso de
contracción o encogimiento es siempre el mismo a medida que el
resorte gira hacia atrás sobre sí mismo, de forma similar a las
vueltas de un resorte en un reloj de pulsera de funcionamiento
mecánico. En consecuencia, es necesario, como se ha explicado
anteriormente, escoger configuraciones de resorte que sean capaces
de llevar a cabo este proceso de encogimiento o contracción, a fin
de evitar que las diferentes capas del resorte se bloqueen unas con
otras a medida que se arrollan los resortes 26. Además, el
reemplazo de camisa de cable 30 muestra una tercera forma de
contracción, fundamentalmente consistente en el bien conocido
encogimiento de los componentes de elastómero, en el cual el
espesor del artículo se incrementa gradualmente a la vez que la
sección transversal total del tubo de elastómero se mantiene
esencialmente sin cambios.
La Figura 7 muestra una realización alternativa
de un conjunto de empalme de cable de acuerdo con la presente
invención. La configuración ilustrada en la Figura 1 requiere la
preparación apropiada de la unión del cable, la cual puede llevarse
a cabo cubriendo la unión con un material semiconductor para el
control de la tensión mecánica. Una posible alternativa para
realizar esto consiste en cubrir toda la unión del cable con un
material de masilla para el control de la tensión mecánica. En la
Figura 7 se ilustra una realización preferida. El conjunto 10
incluye una capa de una masilla 46 preferiblemente semiconductora,
la cual se ha dispuesto por debajo de las capas de manguito
extrudidas 16 y 18. Debe entenderse esta configuración como una
alternativa adicional que resulta de utilidad en ciertas
aplicaciones. Un ejemplo de material de masilla adecuado se
describe en detalle en el documento
EP-A-0780949.
La Figura 8 muestra otra realización alternativa
de un conjunto de empalme de cable de acuerdo con la presente
invención. La diferencia esencial con respecto a la realización de
las Figuras 1-6 es que, en lugar de tener dos capas
extrudidas 16 y 18, se utiliza un manguito moldeado 50. El manguito
50 está dotado, en sus dos extremos interiores, de componentes 52
para el control de la tensión mecánica, y de un electrodo adicional
54 en su parte media, y todos estos tres componentes están
cubiertos con una capa de aislamiento 56, cubriéndose
adicionalmente toda la disposición con una capa de apantallamiento
58. Por razones prácticas, el mejor método de obtener dicho
manguito consiste en moldear los diferentes componentes unos sobre
los otros. Esto se describe con mayor detalle en el documento
E-B-0435569. Todos los otros
componentes son idénticos a los de la Figura 1.
La Figura 9 muestra otra realización alternativa
de un conjunto de empalme de cable, en la cual se utiliza un
manguito moldeado 60 ligeramente diferente. El manguito 60 consiste
en un electrodo intermedio 62 únicamente, y en una capa de
aislamiento 64 que, a su vez, está recubierta por una capa de
apantallamiento 66. La capa de aislamiento 64 tiene,
preferiblemente, propiedades específicas que le confieren un
control de la tensión mecánica que se describe con mayor detalle en
el documento WO-A-95/31845.
Las realizaciones alternativas de las Figuras 1,
7 y 8 muestran que es posible utilizar satisfactoriamente una amplia
variedad de manguitos. Además, debe comprenderse que el manguito de
cobre 20 puede presentar diferentes tipos de configuración.
Esencialmente, ha de estar en contacto eléctrico con la capa
apantallada del manguito, por uno de sus lados, y con el
apantallamiento de los cables 32, por el otro lado. Las capas de
masilla 28 son una característica opcional que proporciona un
cierre hermético opcional cuando se necesita. Masillas de este tipo
se describen, por ejemplo, en el documento
EP-B-0424090 y en el documento
EP-A-0780949.
Los resortes de fuerza constante 26 se han
descrito aquí como confeccionados a partir de una tira extendida de
un material adecuado, tal como acero, que se conforma en espiral
con capas o vueltas superpuestas que se extienden en torno a toda
la circunferencia del manguito 20. Sin embargo, los resortes 26
pueden variar en su configuración. Por ejemplo, el número de vueltas
de los resortes 26 puede variar dentro de un amplio intervalo,
teniendo los resortes 26 preferiblemente entre 1 y 2 vueltas en su
estado expandido sobre el núcleo de soporte 12. Además, la anchura
de los resortes 26 puede variar en el intervalo entre 5 y 50 mm, y,
preferiblemente, dentro del intervalo entre 10 y 20 mm. Por último,
no es necesario que los resortes 26 tomen la forma de una espiral
con vueltas que se superponen. Como se observa en la Figura 10, se
contempla el hecho de que el resorte 26' no se extienda
necesariamente alrededor de toda la circunferencia del manguito
conductor 20 cuando el resorte 26' se encuentra en su configuración
instalada. La Figura 10 se corresponde esencialmente con la Figura
4, y muestra un cable 32 preparado de manera idéntica con un
empalme que tiene un núcleo de soporte 12, un manguito conductor 20
y un muelle o resorte 26'. En la Figura 10 no se ha mostrado ningún
reemplazo de camisa de cable. El resorte 26' se muestra en su
estado expandido en la Figura 10, y puede observarse cómo se
extiende hasta ligeramente más que 180º de la circunferencia del
manguito 20, de tal manera que el manguito 20 y el resorte 26' se
sujetan de forma segura sobre el núcleo de soporte 12. La Figura 11
se corresponde esencialmente con la Figura 6 y muestra el empalme
de la Figura 10 en su configuración instalada. Puede observarse en
la Figura 11 que el resorte 26' se ha contraído hasta cubrir algo
menos que la totalidad de la circunferencia del manguito 20, si bien
cubre aún una porción suficiente del manguito 20 como para
establecer una conexión eléctrica segura y fiable.
Para una mejor comprensión de la invención, la
configuración final, después de la retirada completa del núcleo de
soporte 12, se muestra en la Figura 12, en la cual algunas de las
partes se han recortado y retirado en aras de la claridad. En ella
se muestra que el reemplazo de camisa de cable 30 cubre al final la
totalidad del empalme de cable, de tal forma que se obtiene una
camisa más o menos continua. Con el fin de proporcionar la
necesaria obturación contra el agua y la humedad, se muestran
anillos de masilla 28 (y que, en la Figura 12, son más gruesos que
los mostrados en las Figuras 1, 7 y 8, ya que han sido contraídos).
La masilla 28 se encoge o contrae debido a las fuerzas ejercidas
por el reemplazo de camisa de cable 30, que, simplemente, causan un
encogimiento del diámetro de la masilla 28 y un aumento
correspondiente de su espesor. Además, puede observarse que el
cable trenzado de cobre 20 se aplica de forma segura sobre los
hilos de apantallamiento de cable 42 doblados hacia atrás, y tanto
el cable trenzado 20 como los hilos de apantallamiento de cable 42
se sujetan el uno con los otros por medio del resorte de fuerza
constante 26, el cual proporciona las fuerzas de contacto
necesarias para soportar corrientes de cortocircuito. Es posible que
los componentes del conjunto de empalme puedan colocarse por encima
de un núcleo de soporte en combinaciones diferentes a las mostradas
en las figuras. Por ejemplo, puede ser deseable colocar únicamente
un manguito conductor y resortes de fuerza constante sobre un
núcleo de soporte. De forma similar, puede ser deseable colocar el
manguito conductor, los resortes de fuerza constante y un reemplazo
de camisa de cable sobre un núcleo de soporte, en tanto que los
otros componentes (por ejemplo, un manguito de múltiples capas que
tiene una capa aislante y una capa de apantallamiento conductora)
se sitúan sobre un núcleo de soporte independiente para su
instalación.
Claims (18)
1. Un conjunto para el empalme de cables
eléctricos (32), del tipo que incluye un conductor central (34), una
capa aislante (36), un apantallamiento conductor (38) y una camisa
protectora exterior (44), comprendiendo el conjunto un núcleo de
soporte tubular longitudinal (12), caracterizado por que
dicho conjunto comprende, adicionalmente un manguito conductor
longitudinal (20), situado coaxialmente sobre el núcleo de soporte
(12), y al menos un muelle o resorte (26, 26'), situado por encima
del manguito conductor (20) y destinado a comprimir éste último
contra el núcleo de soporte (12), estando configurado dicho resorte
(26, 26') de forma que constriña radialmente, y estando destinado a
comprimir dicho manguito conductor (20) contra el apantallamiento
conductor (38) del cable (32) al retirarse el núcleo de soporte
(12).
2. El conjunto de acuerdo con la reivindicación
1, en el cual el manguito conductor (20) es un manguito metálico
trenzado.
3. El conjunto de acuerdo con la reivindicación
2, en el cual el manguito metálico trenzado (20) está hecho de
cobre.
4. El conjunto de acuerdo con las
reivindicaciones 1 a 3, en el cual el resorte (26, 26') es un
resorte de fuerza constante.
5. El conjunto de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el resorte (26, 26') tiene
una anchura que es más pequeña que la extensión longitudinal del
manguito conductor (20).
6. El conjunto de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, en el cual el resorte (26) tiene una
sección transversal esencialmente circular y adopta una forma
espiral con vueltas o espiras que se superponen.
7. El conjunto de acuerdo con la reivindicación
6, en el cual, con la retirada del núcleo, el resorte (26) se
contrae de tal manera que gira sobre sí mismo.
8. El conjunto de acuerdo con la reivindicación 6
o la reivindicación 7, en el cual el resorte con forma de espiral
(26) presenta entre una y dos vueltas en superposición cuando se
encuentra sobre el núcleo de soporte.
9. El conjunto de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, en el cual el resorte (26') se extiende
en torno a menos que la totalidad de la circunferencia del manguito
conductor (20).
10. En conjunto de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 9, que comprende adicionalmente una capa de
reemplazo (30) de camisa de cable tubular, situada sobre el
manguito conductor (20) y el resorte (26, 26').
11. El conjunto de acuerdo con la reivindicación
10, en el cual la capa de reemplazo de camisa de cable (30) se ha
confeccionado a partir de un material de elastómero que se encoge o
contrae hasta alcanzar un diámetro menor al retirar el núcleo de
soporte (12).
12. El conjunto de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 11, que comprende adicionalmente una capa
aislante tubular (16), situada entre el núcleo de soporte (12) y el
manguito conductor (20).
13. El conjunto de acuerdo con la reivindicación
12, que comprende adicionalmente una capa conductora tubular (18),
situada entre la capa aislante (16) y el manguito conductor
(20).
14. En conjunto de acuerdo con la reivindicación
13, en el cual la capa aislante (16) y la capa conductora (18) están
formadas a partir de un material de elastómero que se contrae hasta
alcanzar un diámetro más pequeño con la retirada del núcleo de
soporte (12).
15. El conjunto de acuerdo con la reivindicación
14, en el cual la capa aislante (16) y la capa conductora (18) se
extruden conjuntamente.
16. El conjunto de acuerdo con la reivindicación
10, o bien con la reivindicación 10 y con una cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 15, que comprende adicionalmente una masilla
conformable (28), situado adyacente a un extremo del manguito
conductor (20), entre el núcleo de soporte (12) y la capa de
reemplazo (30) de camisa de cable.
17. El conjunto de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 16, en el cual el núcleo de soporte (12) es
susceptible de colapsarse o contraerse en sentido radial.
18. El conjunto de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 17, en el cual el núcleo de soporte (12)
comprende una nervadura arrollada de forma helicoidal.
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