ES2205577T3 - Componente de empalme electrico previamente ensamblado. - Google Patents

Componente de empalme electrico previamente ensamblado.

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ES2205577T3 ES98957407T ES98957407T ES2205577T3 ES 2205577 T3 ES2205577 T3 ES 2205577T3 ES 98957407 T ES98957407 T ES 98957407T ES 98957407 T ES98957407 T ES 98957407T ES 2205577 T3 ES2205577 T3 ES 2205577T3
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Raymond Krabs
Winfred H. Knorr
Manfred G.G. Viebranz
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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.
Antecedentes de la invención
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.
Breve descripción de los dibujos
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.
Descripción detallada de la 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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