ES2806752T3 - Una combinación de una grapa de amarre y un cable conductor con núcleo de composite de matriz polimérica - Google Patents
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Abstract
Grapa de amarre para cable conductor con núcleo de composite de matriz polimérica, que prevé el empleo de un tubo (5) conformable enfundado sobre núcleo (2) y una cuña (4) en torno al mismo, introducidos en una envolvente (3) destinada a efectuar la sujeción mecánica del núcleo (2) y a conectar por el extremo opuesto un émbolo (6) que posee un miembro conector (64) para su sujeción en un punto de enganche. El cuerpo (7) de la grapa dispone en su extremo anterior de una pala de conexión (8) eléctrica y define una zona anterior (71) que se fija en el émbolo (6) y una zona posterior (73) que se fija por encima de los conductores del cable (1) al aprisionarla sobre dicho cable.
Description
DESCRIPCIÓN
Una combinación de una grapa de amarre y un cable conductor con núcleo de composite de matriz polimérica Objeto de la invención
La presente invención, como su propio título indica, se refiere a grapa para empalmar y conectar eléctricamente cables del tipo de los disponen un núcleo de resinas compuestas, rodeado de una pluralidad de hilos de aluminio. Este tipo de cables comúnmente se conocen por sus siglas en inglés: PMCC (Polymer Matrix Coposite Conductor)
Existen conductores ACSR que presentan un núcleo de acero en torno al cual se enrollan al menos una capa de hilos. Los conductores tipo PMCC emplean un núcleo de fibra de carbono, que es más fuerte y más ligero que un núcleo de acero tradicional de un cable ACSR. Este tipo de cables funciona de forma continua a temperaturas elevadas por lo que están sustituyendo en todo el mundo los cables de la tecnología anterior. La grapa de la presente invención ha sido especialmente concebida para conductores con núcleo de composite, aunque pudiera ser utilizada con otros tipos de conductores.
Estado de la técnica
Hace años que la compañía solicitante de esta patente ha desarrollado una máquina para tensado de cables conductores de líneas eléctricas aéreas, en particular de cables que incluyen un alma formada por un cable de acero o de composite, que se tensa entre dos puntos. Dicha máquina comprende sendas retenciones cónicas a través de las cuales pasa el alma del conductor que se va a montar, actuando dichas retenciones únicamente en un sentido, de forma que mientras una tracciona del cable la otra lo deja pasar libremente. Las retenciones cónicas presentan una cavidad longitudinal, que por uno de los extremos termina en un cono en el que se sitúan tres o cuatro mordazas, que por el interior son rugosas, mientras que por el exterior son totalmente lisas; de esta forma, el alma del cable que pasa a través de las mismas es retenida cuando se efectúa un movimiento (de dicho cable o de la propia mordaza) que tienda a insertar las mordazas en el fondo de la cavidad cónica. (colum. 4, lín.
58-67 ES 2276576).
El documento US 3384704 describe un conector eléctrico de alta tensión para la unión de cables trenzados, que incluye un manguito de empalme exterior con un par de mordazas de sujeción cónicas dispuestas en relación espaciada con los extremos de la férula. El documento WO 98/59393 también da a conocer un conector eléctrico para conectar entre sí mecánica y eléctricamente dos conductores. El conector comprende un alojamiento con una mandíbula móvil formada por dos mordazas cónicas que definen dos superficies de agarre de los conductores, que están dispuestas en planos diferentes conformado un hueco circular para el conductor eléctrico, de forma que ejercen una presión de apriete sobre el cable, mayor cuando más tira del extremo exterior del mismo.
El documento US 2007062718 muestra una grapa de amarre para cable con núcleo de composite, destinada a efectuar la sujeción mecánica sobre el núcleo de un émbolo que dispone en el extremo anterior de un miembro conector para su sujeción en un punto de enganche y a conectar los hilos conductores del cable. Interiormente presenta una pieza con un hueco troncocónico en cuyo interior se insertan una serie de garras alargadas y con una configuración que en conjunto conforman un tronco de cono exteriormente homólogo a la zona de la envolvente e interiormente un hueco cilíndrico. Estas garras son elementos individuales que al ejerce sobre ellos una presión tendente a introducirlos en el fondo de la zona cónica de la envolvente tienden a reducir el diámetro del hueco interior existente, de forma que atrapan el núcleo de composite en relación a este cuerpo envolvente Estas garras tienen una sección según sectores circulares 18, que exteriormente definen una superficie circular que contacta en toda la superficie del hueco de la envolvente en la que se introducen.
El documento US 2003194916 describe un conector para líneas eléctrica formado por un tubo de acero alargado que axialmente incorpora un manguito de aluminio. El tubo se somete a un procedimiento de compresión mecánica de forma que el manguito interior queda inmovilizado al tiempo que se aseguran los filamentos exteriores del cable.
Los documentos US 7882629 y US 7348489 describen un conector para cables ACCC, que representa una variante de una fijación similar destinada a cables tipo ACSR, con núcleo de acero. En los conectores de ambos tipos la sujeción mecánica se realiza a través del núcleo del cable, reteniéndolo mediante un casquillo troncocónico que acopla en dicho núcleo y se introduce en el interior de la retención en un hueco en forma de embudo que tiene una conicidad homóloga a la exterior de dicho casquillo, de forma que cuanto más se tracciona de la base menor del núcleo más se enclava este en el alojamiento interior en embudo. Los hilos de aluminio se conectan a la propia retención por el extremo en el que el núcleo entra en la misma y por el extremo opuesto la retención dispone de un medio de fijación mecánica y de conexión eléctrica.
En US2014273670 se describe una grapa de amarre para conductores del tipo de los formados por un núcleo constituido por una pluralidad de hebras de alambre 21, preferentemente siete hebras de alambre de acero al carbono; el núcleo 13 de hilos 21 está rodeado por un núcleo externo 22, también formado por una pluralidad de hilos de alambre, preferentemente de aluminio. Ocasionalmente se coloca un tubo 17 situado por fuera del núcleo externo 22, destinado a enfundar el conductor 12 en su conjunto, que nunca aprisiona únicamente el núcleo de ese conductor, que además es de acero y no de composite.
En US2005006129 se describe un empalme para cables con núcleo de composite 101 compuesto por un núcleo interno 104 reforzado con fibra de vidrio 102; entre la cuña de agarre 202 y el núcleo 101 no existe ningún tubo para proteger el núcleo de composite; el tubo que se referencia como 210 en las figuras es una carcasa de aluminio que se coloca por fuera de los conductores de aluminio 106, tal y como se aprecia en detalle en la figura 2A de este documento. WO2011/103036 se relaciona generalmente con sistemas, conjuntos y métodos para hacer una conexión a un cable compuesto.
Descripción de la invención
El problema que plantean los cables con núcleo de composite viene determinado por las características mecánicas de este material, el cual presenta una elevada resistencia a la tracción, pero una resistencia a la compresión limitada y muy escasa resistencia a la torsión; además, cualquier deformación realizada de forma irregular o puntual sobre el núcleo debilita su comportamiento a la tracción a lo largo de su vida útil. Por este motivo, los cables de este tipo presentan un problema a la hora de fijarlos con grapas de amarre, ya que los amarres tradicionales suponen la aplicación de una extraordinaria fuerza de compresión en una zona del núcleo de longitud limitada por la grapa de amarre y durante la operaciones de fijación se producen momentos de torsión (al roscar piezas) y de pellizcado del núcleo al ejercer sobre él presiones distintas a lo largo de la superficie expuesta, que ocasionan un grave deterioro del mismo. Las soluciones con cuña de múltiples segmentos existentes (por ejemplo en US 2007062718) presentan el problema de que exteriormente disponen de una configuración troncocónica de tangente equivalente a la del hueco en el que se introducen, de forma que toda su superficie exterior contacta contra la superficie del hueco, lo que dificulta el deslizamiento de la cuña en dicho hueco.
La presente invención prevé una grapa de amarre que presenta un cuerpo que exteriormente permite efectuar la unión eléctrica de los hilos externos de aluminio con una pala de conexión; mientras que interiormente presenta un elemento de amarre del núcleo de composite en forma de cuña, con forma de cono de geometría variable, a un miembro conector de acero que constituye el medio de fijación mecánica del cable. Según la invención esta grapa presenta:
- Un tubo de material y/o configuración conformable, que protege el núcleo de composite en al menos una zona de longitud equivalente a aquella que se va a someter a un esfuerzo de compresión por su agarre y fijación por medio de una cuña de amarre.
- Una cuña de amarre que presenta una configuración y estructura característica. Se trata de un elemento que en número variable de segmentos, presentan una configuración tal que en conjunto definen un hueco interior de diámetro ligeramente menor que el del tubo de revestimiento del cable, que aprietan exteriormente durante el montaje de la cuña hasta conseguir que éste se integre con el núcleo de composite imposibilitando su desplazamiento longitudinal. Exteriormente esta cuña presentan una configuración troncocónica, equivalente a un cuerpo de alojamiento para las mismas pero, según una particular característica de la invención, su geometría exterior es variable, pues en vez de rozar toda la superficie exterior en el hueco de del cuerpo de alojamiento, únicamente rozan unas líneas (áreas) generatriciales exteriores (a diferencia con US 2007062718), de forma que el deslizamiento dentro este cuerpo troncocónico se efectúa mucho más sencilla, con menor rozamiento, y se consigue con ello un apriete mucho mayor y más efectivo, aún empleando longitudes menores que cualquier otro amarre convencional. También a diferencia con US 2007062718, cada cuña presenta una sección sensiblemente circular, de manera que al tener un radio sensiblemente menor que el del hueco en el que se insertan, únicamente se produce contacto entre la cuña y las paredes del hueco en unas líneas (áreas) generatriciales, que además presentan un ancho variable en progresión en el mismo sentido que aumenta la sección del tronco de cono que definen en su conjunto.
- El citado cuerpo de alojamiento de la cuña presenta interiormente un alojamiento cónico acorde a aquellas, de forma que cuando se introduce colocada en posición en torno al tubo conformable y al núcleo de composite del cable, cualquier tracción del núcleo desde el extremo correspondiente a la base menor de la cuña de fijación supone que éstas se introducen más en su alojamiento y consecuentemente más aprisionan el tubo conformable que protege el núcleo y por tanto más fuerza de agarre ejercen sobre el mismo. Este cuerpo presenta por su zona anterior, opuesta a aquella por la que entra el cable en su interior y por tanto hacia la que se dispone la base menor de su alojamiento cónico, una zona cilindrica roscada interiormente en la que se fija el émbolo de acero de la grapa de amarre.
- Un émbolo de acero que presenta en el extremo posterior, enfrentado al cuerpo de alojamiento de la cuña de amarre, una terminación roscada para su fijación en él, mientras que en el extremo opuesto dispone de un miembro conector que conforma el medio de fijación de la grapa y por tanto del cable. Próximo al extremo posterior roscado dispone de una zona corrugada sobre la que se fijará finalmente el cuerpo de la grapa; mientras que en extremo anterior, antes del miembro conector, dispone de un collarín que permitirá la fijación del cuerpo de la grapa de una forma estanca.
- El cuerpo exterior de la grapa, de aluminio, presenta una configuración alargada, con dos zonas cilíndricas extremas de distintos diámetros y una zona cónica intermedia de unión, que la diferencia de los diseños existentes, y evita la necesidad de incorporar un tubo de aluminio necesario para adaptar el diámetro del tubo exterior al diámetro del conductor. La primera zona cilíndrica adapta por el exterior del émbolo de acero, una vez fijado éste al núcleo del cable. La zona intermedia cónica presenta interiormente un alojamiento de configuración acorde al alojamiento cónico de la cuña de amarre. Por su parte la segunda zona cilíndrica, situada posteriormente, presenta interiormente un hueco acorde al del cable conductor. Las dos zonas cilíndricas se comprimen alrededor a fin de establecer la fijación al émbolo de la grapa y al conductor, respectivamente.
- En el extremo anterior del cuerpo de la grapa se dispone de una pala de conexión, solidaria en él, que presenta una emergencia acodada hacia el extremo anterior que dispone de una serie de orificios para el paso de los respectivos medios de apriete posibilitadores de la fijación de la grapa al cuerpo de la derivación para efectuar la conexión eléctrica, independientemente de que el émbolo del conector también suponga un medio de conexión eléctrico, además de mecánico.
La esencia de la invención se centra en el tubo conformable que protege el núcleo del cable en la zona por la que se ha de ejercer sobre él una fuerza de compresión para inmovilizarlo por medio la cuña prensora de amarre; así como en la disposición y configuración de dicha cuña, que permiten adaptar este dispositivo a cualesquiera diámetros del núcleo y del cable, sin más que cambiar el tamaño de ésta. El tubo conformable es un elemento de aluminio recocido, o de un material fácilmente deformable a compresión y de tenacidad adecuada; debe disponer de una ranura longitudinal que facilita su adaptación y compresión del núcleo del cable, integrándose con él para formar un solo cuerpo que resulta responder de forma mucho más estable y con mayores garantías ante la rotura del núcleo que éste por sí solo, tal y como se ha podido constatar en diversos pruebas y ensayos que se han efectuado sobre un prototipo de la invención.
La cuña está constituida por segmentos unidos entre sí por finas líneas de material, que en el momento que es comprimida o empujada en el interior del cuerpo que envuelve el conjunto se deforma a través de estas líneas adaptándose a dicha envolvente y al tubo protector del núcleo del cable deformando y acoplándose. En una solución preferente esta cuña está formada por 4 segmentos y están unidas por 3 líneas de debilitadas y separados por una abertura longitudinal, permitiendo la introducción del núcleo del cable, una vez se ha protegido con el tubo conformable, así como ejercer una presión empujando la cuña en posición dentro de su alojamiento en el cuerpo cónico dispuesto a este efecto, hasta que inmovilizan el núcleo en la posición deseada, de forma que cuando la tensión del cable tira del núcleo desde el extremo posterior de dicho alojamiento más lo aprisiona la cuña y por tanto más sujetan el núcleo con el tubo conformable interpuesto entre ambos elementos, sin que se produzcan arañazos o daños en el mismo.
Reiteramos, porque tiene una importancia trascendental para el buen funcionamiento de esta grapa, que esta cuña en su conjunto presentan exteriormente una configuración troncocónica de geometría variable. Con esta expresión queremos indicar que la superficie exterior no es totalmente de sección circular, sino que en determinadas zonas, radialmente dispuestas y uniformemente distribuidas en la cuña, coincidiendo con la generatriz central de cada una de ellas definen unas líneas (áreas) de contacto generatriciales con el hueco del cuerpo de alojamiento, lo cual facilita sobremanera su deslizamiento dentro del mismo, al reducir el rozamiento, y permite conseguir un apriete mucho mayor y más efectivo.
El cuerpo de la grapa es un elemento fácilmente deformable por compresión, lo que permite fijarlo tanto al émbolo de la grapa de amarre como al conductor de aluminio. Entre las dos zonas de compresión extremas, con distinto diámetro, existe una zona cónica, que permite adaptar las dos zonas con distinto diámetro y en la que se sitúa la cuña y la envolvente de dicha cuña, que no es sometida a un esfuerzo de compresión exterior.
La invención da a conocer también un procedimiento para fijar un cable de aluminio con un núcleo de composite a una grapa de amarre, así como un útil para ejecutar una pre-tension durante este procedimiento. El procedimiento comprende una primera etapa de exponer un trozo de núcleo de composite de los hilos externos que lo recubren, enfundar el cable en el cuerpo de la grapa y el núcleo en el alojamiento de la cuña, hasta que su extremo posterior de menor diámetro (equivalente al diámetro exterior del cable) tope contra los hilos de aluminio. A continuación se introduce el tubo conformable en el núcleo y el conjunto la cuña en el interior de la envolvente de las mismas, procediendo a empujarlas manualmente en hasta que hagan tope, y con ayuda de un útil que a la vez que sujeta o tira del núcleo por el extremo empuja la cuña dentro de la envolvente de las mismas ejerciendo una pre-compresión de la cuña sobre el conjunto de tubo conformado y núcleo de composite, evitando
de esta forma ejercer torsiones en el núcleo de composite. Estas torsiones son ejercidas si para dar esta pre compresión se utilizan elementos roscados, como es el caso de otros diseños. Si el núcleo sobresale de dicha envolvente se corta a la altura de su boca antes de enroscar en ella el émbolo de la grapa de amarre hasta el límite que marca la zona roscada en el extremo posterior del mismo. Una vez que la cuña fija el núcleo y la envolvente de las mismas al émbolo de la grapa se procede a fijar el cuerpo de la grapa en un collarín existente en dicho émbolo y posteriormente el cuerpo de la grapa se presiona en las dos zonas cilíndricas extremas, que están separadas por una zona troncocónica coincidiendo con la envolvente de la cuña de sujeción del núcleo; la zona anterior más ancha se presiona sobre el émbolo de la grapa y la zona posterior más estrecha, sobre el cable, por fuera de la envolvente de la cuña, para que únicamente afecte a los hilos de aluminio y no se transmita apenas presión al núcleo central. Una vez fijada la grapa al cable se procede a su inmovilización mecánica a través del miembro conector en el que termina el émbolo de la grapa y a su conexión eléctrica por medio de la pala conexión asociada al cuerpo de la grapa.
Las ventajas de esta grapa se encuentran primeramente en la sencillez del proceso de fijación de la misma en el extremo del cable, también resulta destacable el aumento importante de tensión que es capaz de soportar con esta solución, debido únicamente a la inclusión del tubo conformable protegiendo el núcleo de composite, al especial diseño de la cuña de fijación del mismo y al procedimiento de fijación de la cuña mediante el útil de pretensión, que evita la aplicación de torsiones en el núcleo y por consiguiente su debilitación. La posibilidad de emplear materiales distintos del acero en la mayor parte de sus componentes mejora la conexión y el acoplamiento entre las distintas piezas que componen la grapa; al tiempo que facilitan y abaratan la fabricación de las mismas.
Descripción de las figuras
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra sendas vistas en planta y alzado de una grapa amarre para cable con núcleo de composite. La figura 2 representa una vista en perspectiva de esta grapa.
Las figuras 3 y 4 muestran respectivamente una vista en sección longitudinal de esta grapa y un detalle de la zona intermedia de la misma en la que actúa la cuña (4) de fijación.
La figura 5 representa una vista en perspectiva, con todos los elementos de esta grapa desplegados en posición de montaje.
La figura 6 muestra sendas vistas en detalle del tubo conformable (5) y de la cuña (4) que constituyen una de las partes fundamentales de este invento.
La figura 7 representa una sección transversal de la cuña (4) por un punto próximo a su base menor.
Las figuras 8 y 9 muestran sendas secciones longitudinales desde distintos planos de la zona (31) de la envolvente (3) que incluye la cuña (4) de fijación del núcleo (2), a través del tubo conformable (5).
Las figuras 10 y 11 representan una vista general en perspectiva y en sección longitudinal del útil (10) diseñado para montar la grapa sobre el núcleo del cable mediante un proceso de pre-compresión en el que la cuña (4) y el tubo (5) quedan en posición operativa.
Realización preferente de la invención
Como se puede observar en las figuras referenciadas la grapa de la presente invención está destinada al amarre de un cable (1), el cual está formado por una pluralidad de hilos de aluminio enrollados en torno a un núcleo (2) de composite. La sujeción mecánica se ha de efectuar exclusivamente sobre el núcleo (2), mientras que la conexión eléctrica se ha de establecer a través de la parte conductora que envuelven el núcleo, a efectos de lo cual esta grapa integra estas dos funciones: por un lado unir el núcleo (2) al émbolo de acero (6) que dispone en el extremo anterior de un miembro conector (64) que permite su sujeción en un punto de enganche y, por otro lado, unir el paquete de hilos del cable (1) a la pala de conexión (8), la cual dispone de una serie de orificios (81) para el paso de los respectivos medios de apriete posibilitadores de la fijación de la grapa al cuerpo de la derivación.
Los elementos que conforman el dispositivo de amarre mecánico del núcleo (2) al émbolo (6) están constituidos por una cuña (4), que se alojan en una envolvente (3) que presenta al menos una zona cónica (31), que dispone así mismo de medios de acoplamiento con el émbolo (6). Entre la cuña (4) y el núcleo (2) se interpone un tubo
(5), de diámetro interior sensiblemente igual al de dicho núcleo, que conjuntamente con dicha cuña (4) cumple con una función fundamental para el desarrollo de la invención.
Por su parte los elementos que permiten la conexión eléctrica de los hilos de aluminio externos del cable (1) con la pala de conexión (8) son el cuerpo (7) de la grapa, al que se suelda dicha pala (8), y el propio émbolo (6) al que se une también el cuerpo (7) formando en el momento de la conexión del cable un conjunto que posibilita el amarre mecánico y la derivación eléctrica del mismo.
La envolvente (3) de la cuña (4) presenta una primera zona posterior (31) de configuración troncocónica, en la que su base menor se corresponde en su diámetro exterior con el del cable (1). La zona anterior de dicha envolvente (3) es cilíndrica y presenta interiormente una zona roscada (32) apta para fijar en ella el extremo (63) del émbolo (6).
Por su parte la cuña presenta una configuración troncocónica (4), que exteriormente tienen una configuración acorde a la envolvente (3) e interiormente un hueco (45) que da cabida al núcleo (2) del cable y más concretamente al tubo (5) que protege el núcleo en esta zona. Estas cuña (4) está constituida por varios segmentos, 2, 3, o más elementos (4 en las figuras) a través de unas líneas debilitadas (43), situadas en torno al hueco (45) por debajo de las ventanas se separación (42) existentes entre dos segmentos consecutivos, formando un cuerpo envolvente con una abertura longitudinal (44). Esta configuración permite, al encajarse en la envolvente (3) la cuña (4), y recibir una presión tendente a provocar su aproximación, que se produzca una ligera acomodación que reduce el perímetro del cono deformándose levemente las líneas debilitadas (43) y/o a cerrarse las separaciones longitudinales (42, 44).
Tal y como se aprecia en las figuras 6 a 9, por ejemplo, exteriormente esta cuña (4) presentan una configuración a modo de segmentos o roseta troncocónica, de dimensiones acordes al cuerpo de alojamiento (31). Cada una de los segmentos presenta una sección (41) sensiblemente circular y, como cada una de ellas tiene una geometría particula, con un radio sensiblemente menor que el del hueco de la porción (31) en la que se insertan, únicamente se produce contacto entre cada segmento y las paredes del hueco en unas líneas (áreas) generatriciales (46); las cuales, debido a la disminución de la relación entre los radios (de cada segmento y del hueco) provoca un aumento progresivo del ancho de la zona de contacto que aumenta en el mismo sentido que lo hace la sección del tronco de cono que definen en su conjunto, con lo cual se consigue un deslizamiento mucho más fácil de la cuña (4) en el interior de la envolvente (3) y por tanto un apriete mucho mayor y más efectivo del tubo (5) y consecuentemente del núcleo (2).
Entre el núcleo (2) y la cuña (4) se coloca un pequeño tubo (5) conformable, que debido al material en el que está fabricado y a la configuración que presenta, en cuyo caso está provisto de una ranura generatricial (51) que permite reducir levemente su diámetro interior al presionarlo de forma uniforme desde el exterior a través de la cuña (4) a medida que ésta se aloja en el cuerpo (3). Este tubo (5) cumple con una misión muy importante en el presente desarrollo, que consiste en proteger el núcleo de composite (2) en la zona en la que se someterá a un esfuerzo de compresión propiciando su agarre y fijación en la grapa de amarre.
La cuña (4) puede ser realizada en un material metálico, tal que aluminio o acero, u otro material. Por su parte el tubo (5) puede ser de aluminio recocido o de un material conformable y de tenacidad adecuada.
El émbolo (6) por un lado efectúa el acoplamiento con la envolvente (3) que incluye interiormente la cuña (4) que amarran el núcleo (2) del cable, mientras que por otro lado define un medio de fijación del cuerpo (7) de la grapa y el miembro de conexión de la grapa de amarre. Este émbolo (6) presenta un cuerpo cilíndrico que termina en una zona roscada (63) por su extremo posterior, que acopla en la zona (32) de la envolvente (3); a continuación presenta una superficie ondulada o rugosa (61) en la que se fijará el cuerpo (7) de la grapa al efectuar la compresión de la pieza por el exterior en la zona marcada en la figura 1. Se completa este elemento con un collarín (62) que acopla en la parte anterior del cuerpo (7), con interposición de una junta de estanqueidad (9) y con una terminación (64) que conforma el miembro conector de la grapa que permite su sujeción en un punto de amarre.
El cuerpo (7) de la grapa se observa en las figuras 1 a 3. Presenta dos zonas cilíndricas (71-73) separadas por una zona troncocónica (72). La zona anterior (71) presenta interiormente un diámetro acorde a la zona (61) del émbolo (6) sobre el cual se fija aprisionándolo exteriormente en la zona marcada entre flechas en la figura 1, de forma que se consigue aplastar y aunar ambos elementos (6-7) por esta zona. La zona troncocónica (72) da cabida al mecanismo de retención del núcleo formado por la cuña (4), la envolvente (3) y el tubo (5), (ver figura 4). Por su parte la zona (73) presenta interiormente un diámetro equivalente al cable (1), al que se fija al aprisionarla desde el exterior en la zona marcada entre dos flechas en la figura 1, de forma que los conductores de aluminio se integran y quedan en íntimo contacto con el cuerpo (7), que también se realiza en aluminio, conformando mecánicamente o por moldeo las tres zonas (71-72-73), con lo cual se evitan uniones soldadas y por tanto puntos calientes en el conductor. Esta especial forma del cuerpo (7) de la grapa evita la necesidad de incorporar un casquillo de aluminio interior para adaptar el diámetro del mismo al diámetro del conductor y que está presente en otros diseños.
El cuerpo (7) de la grapa presenta próximo al extremo anterior la pala de conexión (8), que dispone de una serie de orificios (81) para el paso de los respectivos medios de apriete posibilitadores de la fijación de la grapa al cuerpo de la derivación. Por delante de la pala (8), en el canto del cuerpo (7) en su acoplamiento con el collarín (62) se interpone una junta estanca (9).
El montaje de esta grapa se efectúa in situ, tal y como se ilustra en la figura 5. El procedimiento comprende una primera etapa consistente en exponer el núcleo de composite (2) del cable (1) y enfundar el cuerpo (7) de la grapa sobre el conductor, con la pala de conexión hacia el exterior del conjunto. A continuación se inserta la envolvente (3) en el trozo de núcleo (2) liberado de los hilos de aluminio hasta que dicha envolvente topa contra el borde de los mismos, se introduce el tubo conformable (5) sobre el núcleo (2) también dentro de la envolvente (3) y la cuña (4), montada en torno al tubo (5), procediendo a empujarlas hasta que hagan tope en el fondo cónico (31) de la envolvente (3), aplicando una pre-compresión sin torsiones de las mismas, para lo que se emplea el útil representado en la figura 10, que a la vez que sujeta el núcleo (2) por el extremo empuja la cuña (4) dentro de la envolvente (31). Una vez retenido el núcleo con la cuña (4) en relación a la envolvente (3) con la presión adecuada, se rosca en ésta el émbolo (6), quedando el extremo del núcleo que sobresale en un pequeño alojamiento (65) existente en el centro de la zona roscada (63). El cuerpo (7) de la grapa se desplaza hasta que el extremo anterior al mismo queda enfrentado al collarín (62), habiendo tenido la precaución de haber colocado la junta estanca (9) interpuesta entre ambos. En esta posición se procede a prensar las zonas cilíndricas (71) y (73) de dicho cuerpo (7) a fin de que establezcan contacto respectivamente con el émbolo (6) de la grapa y con los hilos de aluminio del cable (1). La fase final consiste en sujetar el miembro conector (64) del émbolo (6) en el punto de enganche adecuado y realizar la conexión eléctrica a través de la pala de conexión (8) solidaria en el cuerpo (7).
En las figuras 10 y 11 se observa un útil (10) que facilita la operación de inmovilización del núcleo (2) con respecto a la envolvente (3) de la cuña (4) ejerciendo una pre-compresión, sin torsiones. Este útil es una simple bomba neumática (102), a la que se le da presión por medio de una palanca (103), el cual presenta un muelle (101) que ejerce una tracción del núcleo (2), mientras que el útil dispone de un vástago empujador hueco, en cuyo interior se ha introducido el núcleo (2), para que empuje el conjunto de la cuña (4) dentro de la envolvente (3) ejerciendo una pre-compresión de las mismas en su alojamiento definitivo, mientras que ésta hace tope contra el borde de los conductores (2) que envuelven el núcleo (1) de composite. La pre-compresión que este útil ejerce sobre la cuña (4) es suficiente para retener el núcleo (2) hasta que se efectúa el amarre definitivo al roscar el émbolo (6) en la envolvente (3); evitándose que, como en otros sistemas convencionales, el émbolo (6) ejerza algún esfuerzo a torsión del núcleo (2), dado que el material de que está compuesto también es muy sensible a esfuerzos de este tipo; de forma que con esta técnica de montaje el núcleo únicamente es sometido a un esfuerzo de compresión, transmitido a través del tubo (5) conformable que lo protege.
Claims (8)
1. - Una combinación de una grapa de amarre y un cable conductor con núcleo de composite de matriz polimérica (PMC), destinada a efectuar la sujeción mecánica sobre el núcleo (2) de un émbolo (6) que dispone en el extremo anterior de un miembro conector (64) para su sujeción en un punto de enganche y a conectar los hilos conductores del cable (1) a la pala de conexión (8) a través de la zona posterior del cuerpo (7), el cual presenta interiormente un hueco troncocónico que da cabida a una envolvente (3), que exteriormente presenta una zona troncocónica equivalente a dicho hueco, e interiormente aloja una cuña (4), que se compone de varios segmentos (41), que conforman el mecanismo de fijación del núcleo (2) en relación con la envolvente (3), mientras que por la zona anterior presenta una zona roscada (32), apta para fijar en ella el extremo (63) del émbolo (6), mientras que en conjunto definen una configuración exterior troncocónica, homóloga a la zona (31) de la envolvente (3), e interiormente un hueco (45) que da cabida a un tubo (5), conformable, de diámetro interior equivalente al del núcleo (2) sobre el que se enfunda; estando los segmentos que conforman la cuña (4) unidos por zonas debilitadas (43) y/o ranuras o ventanas longitudinales (42, 44) que permiten una acomodación de las mismas tendente a reducir el diámetro del hueco interior (45) existente entre ellas, cuando se ejerce presión desde el exterior al introducirlas en el fondo de la zona cónica (31) de la envolvente, caracterizada por que los segmentos (41) de la cuña (4) son de sección sensiblemente circular (41) que exteriormente definen unas áreas de contacto (46) a través de las cuales deslizan a lo largo del hueco de la envolvente (31);
y por que el tubo (5), a instalar sobre el núcleo de composite de matriz polimérica PMC (2) bajo la cuña (4) de la grapa, conformando un elemento de protección del núcleo de composite, está realizado en aluminio recocido u otro material conformable.
2. - Grapa, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el tubo (5) presenta una ranura generatricial (51) que facilita que su diámetro interior se reduzca levemente al presionarlo de forma uniforme desde el exterior.
3. - Grapa, según la reivindicación 1, caracterizada por que cada uno de los segmentos que conforman la cuña (4) presenta una sección sensiblemente circular (41), de radio sensiblemente menor que el del hueco de la porción (31) en la que se insertan, de forma que el contacto entre cada segmento y las paredes del hueco únicamente se produce en unas áreas generatriciales (46), que aumentan progresivamente de ancho a medida que aumenta la sección del tronco del cono que definen en su conjunto.
4. - Grapa, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el émbolo (6) presenta: a) por el extremo posterior una terminación roscada (63) capaz de acoplar en la zona anterior (32) de la envolvente (3); b) una zona intermedia dispone de una superficie ondulada o rugosa (61) en la que se fija el cuerpo (7) de la grapa; y c) anteriormente una terminación (64) que conforma el miembro conector de la grapa que permite su sujeción en un punto de enganche;
5. - Grapa, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el cuerpo (7) de la grapa, que dispone en su extremo anterior de la pala de conexión (8), define a lo largo del mismo: a) una zona anterior (71) que interiormente es homóloga a la zona (61) del émbolo (6) sobre la que se aprisiona, b) una zona troncocónica (72) intermedia que da cabida al mecanismo de retención del núcleo incluido en la envolvente (3), y c) una zona posterior (73) que presenta interiormente un diámetro equivalente al cable (1), al que se fija al aprisionarla desde el exterior.
6. - Grapa, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el cuerpo (7) de la grapa se realiza en aluminio a partir de una pieza conformada mecánicamente para obtener sendas zonas cilindricas (71-73) separadas por una zona troncocónica intermedia (72).
7. - Grapa, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que en el extremo del cuerpo (7) en su acoplamiento con el collarín (62) dispone de una junta estanca (9).
8. - Procedimiento de montaje de una grapa de amarre para cable conductor con núcleo de composite de matriz polimérica, que comprende las fases de:
- exponer el núcleo de composite (2) del cable (1),
- enfundar el cuerpo (7) de la grapa sobre el conductor, con la pala de conexión hacia fuera,
- insertar la envolvente (3) en el trozo de núcleo (2) liberado de los hilos de aluminio, hasta que dicha envolvente topa contra el borde de los mismos,
- introducir el tubo conformable (5) sobre el núcleo (2) dentro de la envolvente (3) y la cuña (4), montadas en torno al tubo (5),
- empujar la cuña (4) en el interior del alojamiento cónico (31) de la envolvente (3), al tiempo que se sujeta y tira del núcleo (2), ejerciendo una pre-compresión sin torsiones del mismo mediante el útil de montaje (10) hasta que quede retenido por la cuña (4) en relación a la envolvente (3),
- roscar en la embocadura (32) de la envolvente (3) la terminación roscada (63) del émbolo (6),
- desplazar el cuerpo (7) de la grapa hacia el extremo anterior hasta que tope contra el collarín (62), interponiendo una junta estanca (9) entre ambos,
- prensar a compresión las zonas cilíndricas (71) y (73) de dicho cuerpo (7) hasta que establezcan contacto respectivamente con el émbolo (6) de la grapa y con los conductores de aluminio del cable (1),
- sujetar el miembro conector (64) del émbolo (6) en el punto de enganche adecuado; y
- realizar la conexión eléctrica a través de la pala de conexión (8) solidaria en el cuerpo (7).
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