ES2824398T3 - Método y dispositivo mejorados para conectar un conductor eléctrico a una barra de metal - Google Patents

Método y dispositivo mejorados para conectar un conductor eléctrico a una barra de metal Download PDF

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Abstract

Un conjunto de piezas para conectar un conductor eléctrico (17, 42) que tiene un terminal de cable (16) a una barra de metal (11) que tiene un agujero pasante, el conjunto de piezas comprende - un primer casquillo (10) provisto de una brida (12); - un casquillo ahusado (13), que tiene una brida (30); el conjunto de piezas caracterizado porque comprende además - un perno prisionero (14) que tiene una primera porción roscada de extremo (14.1), una porción intermedia no roscada (14.2) y una segunda porción roscada de extremo (14.3) insertada a través del casquillo ahusado (13) y el primer casquillo (10); - una primera y una segunda tuerca de apriete (15, 19); en donde el primer casquillo (10) con una brida (12) se configura para tener una primera porción cilíndrica con un diámetro exterior para ajustarse en un diámetro interno del agujero pasante de la barra de metal (11), y en donde el casquillo ahusado (13) se configura para tener una porción más estrecha y una porción más gruesa, y en donde la porción más estrecha se configura con un primer diámetro, y donde la porción más gruesa se configura con un segundo diámetro, y en donde el segundo diámetro es mayor que el primer diámetro, y en donde el segundo diámetro del casquillo ahusado se configura para que sea ligeramente mayor que un diámetro interno montado del primer casquillo, dicho diámetro interno montado es el resultado de montar el primer casquillo en el agujero pasante por expansión, y en donde - el diámetro interno del casquillo ahusado (13) en la porción más gruesa es un poco más grande que el diámetro del perno prisionero (14) de manera que cuando se presiona el casquillo ahusado (13) que rodea el perno prisionero (14) y se apoya contra la segunda tuerca de apriete (15) del perno prisionero (14) en el primer casquillo, se produce una constricción radial del casquillo ahusado (13) alrededor del perno prisionero como resultado de la presión.

Description

DESCRIPCIÓN
Método y dispositivo mejorados para conectar un conductor eléctrico a una barra de metal
Campo técnico
Un método y un dispositivo para conectar un conductor eléctrico a una barra de metal, por ejemplo, carril de vía de ferrocarril.
Técnica anterior
Por el documento WO 2006/057592 se conoce un método y un dispositivo para conectar un conductor eléctrico a una barra de metal, por ejemplo, un carril de vía de ferrocarril, cuyo documento describe un casquillo provisto de una brida que se inserta y se sujeta mediante expansión radial en un agujero en la barra de metal, un terminal de cable conectado al conductor eléctrico para que se apoye contra el casquillo, y el terminal de cable se conecta al casquillo por medio de un perno dispuesto en el casquillo y que forma parte de una conexión atornillada.
Sumario de la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar una conexión mejorada en la que uno o más terminales de cable se puedan montar de manera desmontable a cada lado de una barra de metal. Este objeto se logra mediante un conjunto de piezas de acuerdo con la reivindicación 1 utilizadas de acuerdo con el método de la reivindicación 5. Breve descripción de los dibujos
Con el fin de que se entienda fácilmente la manera en que se obtienen las ventajas y los objetos antes mencionados y otras ventajas y objetos de la invención, se representará una descripción más particular de la invención descrita de manera breve anteriormente con referencia a las modalidades específicas de la misma que se ilustran en los dibujos adjuntos.
Se entiende que estos dibujos representan solo modalidades típicas de la invención y, por lo tanto, no deben considerarse limitativos de su alcance, la invención se describirá y explicará con especificidad y detalle adicionales mediante el uso de los dibujos adjuntos en los que:
La Figura 1 es una vista esquemática despiezada de un conjunto de piezas de acuerdo con la invención para lograr una conexión entre una barra de metal y uno o más terminales de cable.
La Figura 2 es una vista esquemática despiezada en perspectiva que muestra una conexión que tiene un terminal de cable ajustado en un lado de la barra de metal.
La Figura 3 es una vista esquemática despiezada en perspectiva que muestra una conexión que tiene un terminal de cable ajustado a cada lado de la barra de metal.
La Figura 4 es una vista esquemática en sección transversal en perspectiva de un primer casquillo.
La Figura 5a es una vista esquemática en perspectiva de un casquillo ahusado.
La Figura 5b es una vista esquemática en perspectiva de un casquillo ahusado alternativo.
La Figura 6 es una vista en sección transversal de una conexión ensamblada y ajustada correspondiente a la figura 2.
Descripción detallada
La Figura 1 es una vista esquemática despiezada de un conjunto de piezas para lograr una conexión entre una barra de metal y uno o más terminales de cable.
La modalidad de la invención representada en la Figura 1 está destinada a los siguientes casos:
- donde un terminal de cable debe ajustarse en un lado de la barra de metal solamente;
- donde debe ajustarse un terminal de cable a cada lado de la barra de metal;
- donde un terminal de cable debe ajustarse en un lado, pero donde un segundo terminal de cable debe ajustarse más tarde en el otro lado;
- cualquiera de los casos anteriores en los que uno o más terminales de cable deben desmontarse o reemplazarse fácilmente.
El uso del conjunto de partes de la Figura 1 se explicaría con la ayuda de otras figuras que muestran también una barra de metal en forma de carril de vía de ferrocarril y uno o más cables terminados con un terminal de cable, respectivamente. Volviendo ahora también a la Figura 2, un primer casquillo 10 se ajusta en un agujero en una barra de metal 11 de la manera que se describe a continuación. Ventajosamente, los bordes del agujero están algo biselados. La barra de metal puede tomar la forma de un carril, en cuyo caso el agujero se forma en el alma del carril. El primer casquillo 10 toma la forma de un cuerpo hueco cilíndrico con un collar o brida 12 en un primer extremo y una terminación recta en un segundo extremo. En esta situación, el primer casquillo 10 ya se apoya firmemente contra la pared del agujero o la superficie de la carcasa de la barra de metal y tiene una buena conexión eléctrica con esta última.
Un casquillo ahusado 13 tiene un primer extremo provisto de un diámetro exterior sustancialmente correspondiente al diámetro interno del primer casquillo 10 en el extremo con la terminación recta cuando el casquillo se ajusta en su posición. La segunda porción de extremo opuesta del casquillo ahusado 13 adyacente a la brida de terminación tiene un diámetro exterior mayor y no se puede presionar dentro del primer casquillo 10 sin una fuerza considerable. La longitud del casquillo ahusado 13 es menor que la longitud del primer casquillo 10. Preferiblemente, la longitud del casquillo ahusado 13 es menos de la mitad o aproximadamente un tercio de la longitud del primer casquillo 10.
Un perno prisionero 14 con una primera porción roscada de extremo 14.1, una porción intermedia no roscada 14.2 y una segunda porción roscada de extremo 14.3 tiene su segunda porción roscada de extremo insertada a través del casquillo ahusado 13 y el primer casquillo 10.
Un primer terminal de cable 16 que tiene atravesada una abertura cuyo diámetro permite el paso del perno prisionero, se apoya contra la brida 12 del primer casquillo 10. El primer terminal de cable 16 puede tomar diversas formas, pero tendrá una primera superficie plana para apoyarse contra la brida 12. El primer terminal de cable 16 tiene un conductor eléctrico o cable 17 que está destinado a formar parte de un circuito eléctrico de una manera no representada con más detalle.
El primer terminal de cable 16 también está provisto de una segunda superficie plana en el lado opuesto de la primera superficie plana. La segunda superficie plana está dispuesta para apoyarse contra una arandela 18 que aloja, en un agujero que la atraviesa, el perno prisionero 14. Finalmente, se enrosca una tuerca 19 de manera convencional en el primer extremo roscado 14.1 del perno prisionero 14. Al apretar la tuerca 19, la tuerca opuesta 15 se enrosca en la segunda porción roscada del extremo 14.3 del perno prisionero 14 de antemano para presionar el casquillo ahusado 13 en el primer casquillo 10. El casquillo ahusado 13 llenará entonces parcialmente el espacio entre el primer casquillo 10 y el perno prisionero 14 y también ejercerá una presión hacia afuera permanentemente alta entre el casquillo y la superficie de la carcasa del agujero, y entre el perno prisionero 14 y el casquillo ahusado 13. El casquillo ahusado 13 se deformará tanto contra el perno prisionero 14 como contra el primer casquillo 10, creando de esta manera una buena conexión eléctrica entre los mismos.
Las secciones del primer casquillo 10 y del casquillo ahusado 13 que están situadas fuera del agujero pueden constituir una protuberancia 27 que asegura además el primer casquillo en la dirección axial. Al apretar la primera tuerca 19, la arandela 18 hace buen contacto con el terminal del cable 16. La arandela 18 también puede estar firmemente conectada a, o formar parte integral de, la primera tuerca 19.
Similar al primer casquillo 10, el casquillo ahusado 13 está hecho preferiblemente de cobre u otro material con una resistencia similar y buena conductividad eléctrica.
El primer casquillo 10 se proporciona con un diámetro exterior correspondiente al diámetro interno del agujero en la barra de metal y puede presionarse a través del agujero sin ninguna herramienta especial. El medio utilizado para presionar y expandir el casquillo 10 radialmente hacia afuera y garantizar un buen contacto eléctrico y mecánico con la barra de metal 11 es preferiblemente una herramienta de ensamblaje como se describe en el documento de patente de la técnica anterior WO 2006/057592. La apariencia y función de la herramienta de ensamblaje solo se describirán brevemente aquí.
El resultado del proceso descrito en el documento WO 2006/057592 usando una herramienta de montaje es un ensanchamiento radial y una deformación plástica del primer casquillo 10 y un apoyo muy bueno contra la superficie de la carcasa del agujero. La herramienta de ensamblaje (no se muestra en los dibujos) comprende un dispositivo de expansión alargado provisto de un collar de expansión. El dispositivo de expansión alargado se fuerza lentamente a través del primer casquillo 10. Cuando el collar de expansión del dispositivo haya pasado, la porción del primer casquillo 10 que sobresale fuera de la barra de metal 11 se habrá ensanchado radialmente para formar una protuberancia, un reborde o una pequeña brida 27 que además evita que el casquillo se deslice hacia afuera del agujero. El primer casquillo 10 puede configurarse con una longitud tal que cubra la mayor parte del interior del agujero pasante de la barra de metal pero no sobresalga fuera del agujero pasante de la barra de metal. Tales modalidades tienen la ventaja de que la brida del casquillo ahusado 13 puede disponerse más cerca de la barra de metal, sin que se impida su movimiento durante el apriete de las tuercas de apriete de los pernos prisioneros 15, 19.
Aplicación de casquillo ahusado
A continuación, el casquillo ahusado 13 y una segunda tuerca 15 se ajustan al perno prisionero 14 de modo que la porción de extremo con brida del casquillo ahusado 13 se apoye en la segunda tuerca 15 o una arandela entre ellos, y el perno prisionero 14 que incluye las partes anteriores se inserta a través del casquillo 10. El casquillo ahusado 13 tiene preferiblemente tres porciones; una porción más estrecha que se extiende desde un primer extremo, una porción más gruesa que se extiende desde la porción más estrecha hacia una porción de extremo de brida 50. La porción más estrecha del casquillo ahusado 13 está configurada con un diámetro exterior que corresponde o es ligeramente menor que el diámetro interno del casquillo después de que haya pasado el dispositivo de expansión. La porción más gruesa del casquillo ahusado 13 tiene un diámetro exterior que es mayor que el diámetro interno del primer casquillo después de que ha pasado el dispositivo de expansión. Esto significa que se debe ejercer una cierta fuerza para presionar el casquillo ahusado 13 en el primer casquillo 10. Esta cierta fuerza se ejerce adecuadamente apretando las tuercas de apriete 15, 19 del perno prisionero.
La longitud del perno prisionero 14 está configurada de modo que sobresalga en ambos lados de la barra de metal prevista lo suficiente como para permitir que un terminal de cable 16, 40, una arandela 18, 48 y una tuerca 19, 15 se ajusten a cada lado de la barra de metal, como se muestra en la Figura 3. En la modalidad representada en la Figura 3, el terminal de cable 16 se proporciona de manera convencional con dos lados planos opuestos entre sí. Un primer lado plano se apoya contra la brida 12 del casquillo 10, y un segundo lado plano se apoya contra una arandela 18 colocada contra este de manera convencional. A continuación, se enrosca una tuerca 19 en el perno prisionero 14 de manera convencional.
Cuando se aprietan la tuerca 15 y la tuerca 19 en el perno prisionero 14, la tuerca 15 se dirigirá hacia la arandela 48 y el segundo terminal de cable 40 que, a su vez, apoyará en la brida 30 del casquillo ahusado 13. El perno prisionero puede estar hecho de material de alta resistencia, lo que permite aplicar una fuerza de pretensado muy grande y garantizar una muy buena conexión eléctrica y mecánica.
Las formas y la colaboración entre la arandela 48 y el casquillo ahusado 13 aumentan considerablemente la superficie de transición total de la conexión que está disponible para la corriente eléctrica en comparación con las conexiones atornilladas previamente conocidas. El primer casquillo 10 y el casquillo ahusado 13 también garantizan que no se produzcan espacios estrechos entre la conexión y la barra de metal. Por lo tanto, también se evita el riesgo de humedad capilar y otra humedad remanente que podría causar problemas.
Las Figuras 5a y 5b representan modalidades adecuadas del casquillo ahusado 13. El casquillo ahusado 13 es cónico en la dirección longitudinal y circular en la sección transversal. Preferiblemente está hecho de cobre o material similar. con buena conductividad eléctrica y suavidad que le permiten fluir de la manera descrita anteriormente. La Figura 5a muestra un casquillo ahusado con una porción cilíndrica 13.1 y una porción cónica 13.2, mientras que la Figura 5b muestra un casquillo ahusado alternativo sin porción cilíndrica y con una porción cónica consecuentemente más larga. En la mayoría de las condiciones, ambos tipos de casquillos ahusados pueden funcionar igualmente bien.
En la Figura 4 se muestra un ejemplo de una modalidad del primer casquillo 10. El primer casquillo 10 es cilíndrico y está proporcionado en un extremo de una brida 12. El primer casquillo tiene atravesado por un agujero que en el extremo con brida se proporciona con un rebaje 28 de mayor diámetro. La porción 28 de mayor diámetro corresponde en longitud a la longitud de la brida, con el resultado de que el mencionado collar de expansión del dispositivo de expansión no provoca ninguna expansión radial del casquillo fuera de la región que está encerrada por la barra de metal. La forma de la porción 28 también garantiza una superficie de brida exterior completamente plana incluso después de que haya atravesado el dispositivo de expansión. Cualquier salida de material provocada por el dispositivo de expansión puede acomodarse en esa porción. Otra ventaja lograda es que el trabajo que implica el uso del dispositivo de expansión no se incrementa innecesariamente, ya que solo la sección del primer casquillo que se encuentra dentro de la barra de metal está sujeta al ensanchamiento radial. El primer casquillo 10 también está hecho de cobre o material similar con buena conductividad eléctrica y suavidad que le permiten fluir de la manera descrita anteriormente.
Una ventaja particular de la presente invención es la idoneidad de ajustar los terminales de cable en ambos lados de la barra de metal como se muestra en la Figura 3. Esto se ve facilitado por las propiedades del perno prisionero 14 y por las propiedades del casquillo ahusado 13. El casquillo ahusado 13 tiene una porción cónica y la porción cónica conduce a una porción cilíndrica recta terminada por una brida 30.
El perno prisionero 14 juega un papel activo en el contacto eléctrico entre el o los terminales de cable 16 y la barra de metal, ya que tiene una buena conexión eléctrica no solo con el lado superior del terminal de cable a través de la tuerca y la arandela, sino también con la barra de metal a través del casquillo ahusado 13 y el primer casquillo 10. Dado que el perno prisionero 14 juega un papel activo en el contacto eléctrico, ambos lados del(los) terminal(es) del cable se pueden usar para la conducción eléctrica, reduciendo de esta manera la resistencia de transición total. Los dos lados del terminal del cable son opuestos entre sí, lo que significa que, con la misma fuerza de pretensado, se puede usar una superficie más grande como superficie de transición para la corriente eléctrica sin que la presión hacia afuera disminuya. Este efecto se puede mejorar aún más utilizando un perno hecho de material de alta resistencia. También es una ventaja que las dos tuercas del perno prisionero se puedan apretar independientemente creando fuerzas de pretensado elevadas, en comparación, por ejemplo, con un perno estándar con cabeza de perno. Además, la solución con pernos prisioneros y casquillos ahusados con bridas primero facilita el desmontaje independiente de cada conexión lateral y el reemplazo independiente de las terminales de los cables.
Conjunto de piezas
La invención sería particularmente útil como un conjunto de piezas para llevar por los electricistas o trabajadores ferroviarios a un carril de vía de ferrocarril que necesita una conexión eléctrica. Un conjunto de este tipo consistiría en las piezas descritas anteriormente, en particular el primer casquillo vital y el casquillo ahusado. Ventajosamente, el conjunto de piezas también contiene el perno prisionero, que incluye las tuercas, y también puede contener una broca de un diámetro adecuado para dar lugar a un agujero pasante en la barra de metal de un diámetro adecuado para el diámetro exterior del primer casquillo como se ha elaborado anteriormente. El conjunto de piezas puede contener ventajosamente otros accesorios tales como una herramienta de expansión para el primer casquillo.
Leyenda
10 Primer casquillo
11 Barra de metal
12 Brida del primer casquillo
13 Casquillo ahusado
13.1 Porción cilíndrica del casquillo ahusado
13.2 Porción ahusada del casquillo ahusado
13.3 Porción ahusada del casquillo ahusado sin porción cilíndrica
14 Perno prisionero
15, 19 Tuerca(s) de apriete
16 Primer terminal de cable
17 Primer conductor eléctrico
18, 48 Arandela(s)
27 Protuberancia
30 Brida de casquillo ahusado
40 Segundo terminal de cable
42 Segundo conductor eléctrico

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un conjunto de piezas para conectar un conductor eléctrico (17, 42) que tiene un terminal de cable (16) a una barra de metal (11) que tiene un agujero pasante, el conjunto de piezas comprende
    - un primer casquillo (10) provisto de una brida (12);
    - un casquillo ahusado (13), que tiene una brida (30);
    el conjunto de piezas caracterizado porque comprende además
    - un perno prisionero (14) que tiene una primera porción roscada de extremo (14.1), una porción intermedia no roscada (14.2) y una segunda porción roscada de extremo (14.3) insertada a través del casquillo ahusado (13) y el primer casquillo (10);
    - una primera y una segunda tuerca de apriete (15, 19);
    en donde el primer casquillo (10) con una brida (12) se configura para tener una primera porción cilíndrica con un diámetro exterior para ajustarse en un diámetro interno del agujero pasante de la barra de metal (11), y en donde el casquillo ahusado (13) se configura para tener una porción más estrecha y una porción más gruesa, y en donde la porción más estrecha se configura con un primer diámetro, y donde la porción más gruesa se configura con un segundo diámetro, y en donde el segundo diámetro es mayor que el primer diámetro, y en donde el segundo diámetro del casquillo ahusado se configura para que sea ligeramente mayor que un diámetro interno montado del primer casquillo, dicho diámetro interno montado es el resultado de montar el primer casquillo en el agujero pasante por expansión, y en donde
    - el diámetro interno del casquillo ahusado (13) en la porción más gruesa es un poco más grande que el diámetro del perno prisionero (14) de manera que cuando se presiona el casquillo ahusado (13) que rodea el perno prisionero (14) y se apoya contra la segunda tuerca de apriete (15) del perno prisionero (14) en el primer casquillo, se produce una constricción radial del casquillo ahusado (13) alrededor del perno prisionero como resultado de la presión.
  2. 2. El conjunto de piezas de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el perno prisionero está fabricado con un material de alta resistencia.
  3. 3. El conjunto de piezas de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la porción más estrecha del casquillo ahusado (13) está ahusada hacia un primer extremo del casquillo ahusado.
  4. 4. El conjunto de piezas de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 o 3, que comprende además
    - una primera y una segunda arandela (18, 48).
  5. 5. Un método de uso del conjunto de piezas de acuerdo con la reivindicación 1 para conectar un conductor eléctrico (17) a una barra de metal (11) mediante una conexión atornillada, de manera que se inserta un primer casquillo (10) provisto de una brida (12), y se sujeta mediante expansión radial en un agujero pasante en la barra de metal (11),
    un terminal de cable (16) conectado al conductor eléctrico (17) se apoya contra el primer casquillo (10), y el terminal de cable (16) se conecta al primer casquillo (10) por medio de un perno prisionero (14) dispuesto en el primer casquillo (10) y que forma parte de la conexión atornillada, caracterizado por las siguientes etapas - colocar el primer casquillo en el agujero pasante de la barra de metal;
    - pasar un dispositivo de expansión a través del primer casquillo (10) con el fin de expandir dicho primer casquillo (10);
    - insertar un perno prisionero (14) que tiene una primera porción roscada de extremo (14.1), una porción intermedia no roscada (14.2), y una segunda porción roscada de extremo (14.3) a través del casquillo ahusado (13) y el primer casquillo (10);
    - atornillar una segunda tuerca de apriete (15) a la segunda porción roscada de extremo (14.3) del perno prisionero (14);
    - presionar un casquillo ahusado (13) con una brida (30) que rodea el perno prisionero (14) y apoyar contra la segunda tuerca de apriete (15) del perno prisionero (14) en el primer casquillo (10) durante el ensanchamiento radial del primer casquillo (10) y estrechar radialmente el casquillo ahusado (13) alrededor del perno prisionero (14) como resultado del apriete de la conexión atornillada ayudado mediante el atornillado de la primera tuerca de apriete (19) al primer extremo roscado (14.1) del perno prisionero (14) en un lado de la barra de metal y la segunda tuerca de apriete (15) en el lado opuesto de la barra de metal (11) respectivamente, en donde
    el primer casquillo (10) se configura para tener una primera porción cilíndrica con un diámetro exterior para ajustarse en un diámetro interno del agujero pasante de la barra de metal (11), y en donde el casquillo ahusado (13) se configura para tener una porción más estrecha y una porción más gruesa, y en donde la porción más estrecha se configura con un primer diámetro, y en donde la porción más gruesa se configura con un segundo diámetro, y en donde el segundo diámetro es mayor que el primer diámetro, y en donde el segundo diámetro del casquillo ahusado se configura para que sea ligeramente mayor que el diámetro interno montado del primer casquillo, dicho diámetro interno montado es el resultado de montar el primer casquillo en el agujero pasante por expansión, y en donde
    - el diámetro interno del casquillo ahusado (13) es ligeramente mayor que el diámetro del perno prisionero, de manera que al presionar el casquillo ahusado (13) que rodea al perno prisionero (14) y que se apoya contra la segunda tuerca de apriete (15) del perno prisionero perno (14) en el primer casquillo, se produce una constricción radial del casquillo ahusado (13) alrededor del perno prisionero como resultado de la presión.
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