MX2012006208A - Conector estampado de tensión completa para cable reforzado. - Google Patents

Conector estampado de tensión completa para cable reforzado.

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Abstract

Un conector de cable mejorado incluye un inserto de conector que tiene un orificio axial dimensionado para recibir el núcleo de un cable reforzado. Un cuerpo de conector tiene una superficie externa sustancialmente cilíndrica y una cavidad sustancialmente cilíndrica. Una porción distal de la cavidad está dimensionada para recibir el inserto del conector. Una segunda porción de la cavidad desplazada proximalmente de la porción distal está dimensionada para recibir los hilos conductores del cable. El cuerpo del conector puede ser configurado con una o más porciones adicionales de la cavidad que tengan diámetros progresivamente más grandes, dependiendo el número de esas porciones del tamaño del cable. De manera alternativa, la superficie interna de la cavidad puede tener un ligero ahusamiento. Usando una sola matriz, el cuerpo del conector es comprimido con una herramienta de estampado en varios lugares separados axialmente para sujetar los hilos conductores y también para sujetar el inserto del conector.

Description

CONECTOR ESTAMPADO DE TENSION COMPLETA PARA CABLE REFORZADO CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se relaciona con el campo de la transmisión de energía eléctrica y, de manera más particular, con conectores de tensión completa para cables reforzados que tienen un núcleo que transporta carga rodeado por hilos conductores, los cuales son usados en subestaciones eléctricas y líneas de transmisión de energía de alta tensión.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los cables trenzados, reforzados, de alta resistencia, de alta capacidad, son usados típicamente en líneas de energía aéreas. Un ejemplo de ese cable es el Conductor de Aluminio, Reforzado con Acero (ACSR) . En el ACSR, los hilos externos son de aluminio, elegido por su excelente conductividad, bajo peso y bajo costo. Los hilos externos rodean uno o más de los hilos centrales de acero, los cuales proporcionan la resistencia requerida para soportar el peso del cable sin estirar los hilos conductores de aluminio dúctiles. Esto da al cable una resistencia a la tracción total mayor en comparación con un cable compuesto únicamente de hilos conductores de aluminio. Otros tipos de cable reforzado que tienen un núcleo que transporta carga rodeado por hilos conductores incluyen, pero no se limitan a, Conductor de Aluminio, Soportado por Acero (ACSS) , Aluminio Revestido Soportado por Acero (ACSS/AW) , Conductor de Aluminio, Soportado por Acero (Hilos de Aluminio de Forma Trapezoidal) (ACSS/TW) , Conductor de Aluminio Reforzado con Aleación de Aluminio (ACAR) y Núcleo Compuesto de Conductor de Aluminio (ACCC) .
Los conectores juegan un papel critico en la eficiencia y conflabilidad de los sistemas de transmisión de energía. Los cables usados para líneas de transmisión aéreas requieren conectores para empalmes y montajes de extremos sin corriente. La Patente Estadounidense No. 7,874,881 comúnmente otorgada describe un accesorio de tensión completa para cables totalmente de aluminio. Aunque este accesorio podría ser usado con cables reforzados que tengan un núcleo que transporte carga rodeado por hilos conductores, la conexión resultante no resistiría la misma carga de alta tracción que el cable en sí está diseñado para resistir. Los conectores para cables reforzados típicamente comprenden un montaje de dos partes con el cuerpo conector y un inserto o sujetador de núcleo. El inserto es sujetado primero al núcleo del cable y entonces el cuerpo del conductor es sujetado al inserto y a los conductores de cable. Para conectores estampados, esto requiere dos matrices de tamaño diferente.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención proporciona un conector de cable mejorado con un inserto que tiene un orificio axial dimensionado para recibir el núcleo del cable. Un cuerpo de conector tiene una superficie externa sustancialmente cilindrica y una cavidad sustancialmente cilindrica. Una porción distal de la cavidad que tiene una primera superficie interna sustancialmente cilindrica está dimensionada para recibir el inserto del conector. Una segunda porción de la cavidad proxxmalmente desplazada desde la porción distal tiene una segunda superficie interna sustancialmente cilindrica dimensionada para recibir los hilos conductores del cable. El cuerpo del conector puede ser configurado con una o más porciones adicionales de la cavidad que tengan superficies internas sustancialmente cilindricas con diámetros progresivamente crecientes, dependiendo el número de esas porciones del tamaño del cable. De manera alternativa, la superficie interna de la cavidad puede tener un ligero ahusamiento. Usando una sola matriz, el cuerpo del conector es comprimido con una herramienta de estampado en varios lugares separados axialmente para sujetar los hilos conductores y también para comprimir el inserto del conector, sujetando por lo tanto el núcleo del cable. De manera alternativa, usando dos matrices diferentes, el núcleo del conector puede ser comprimido después de que el núcleo del cable sea insertado, pero antes de que el núcleo del conector sea insertado en el cuerpo del conector.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista en corte transversal de un cable ACSR.
La Figura 2 es una vista en elevación lateral de un conector de acuerdo con una modalidad de la presente invención, instalado sobre un cable.
La Figura 3 es una vista en corte transversal a través de la linea A-A del conector y el cable mostrado en la Figura 2.
La Figura 4 es una vista en perspectiva de un primer tipo de inserto de conector.
La Figura 5 es una vista extrema del inserto del conector mostrado en la Figura 4.
La Figura 6 es una vista en perspectiva de un segundo tipo de inserto de conector.
La Figura 7 es una vista extrema del inserto de conector mostrado en la Figura 6.
La Figura 8 es una vista en perspectiva de un tercer tipo de inserto de conector.
La Figura 9 es una vista extrema del inserto de conector mostrado en la Figura 8.
La Figura 10 es una vista en perspectiva de un cuarto tipo de inserto de conector.
La Figura 11 es una vista extrema del inserto de conector mostrado en la Figura 10.
La Figura 12 es una vista en corte transversal del cuerpo del conector mostrado en la Figura 2.
La Figura 13 ilustra la región de estampado sobre el cuerpo del conector.
La Figura 14 es una vista en corte transversal de un cuerpo de conector de acuerdo con otra modalidad de la invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION En la siguiente descripción, para propósitos de explicación y no de limitación, son expuestos detalles específicos para proporcionar una comprensión completa de la presente invención. Sin embargo, será evidente a un experto en la técnica que la presente invención puede ser practicada en otras modalidades que se aparten de esos detalles específicos. En otros casos, las descripciones detalladas de métodos y dispositivos bien conocidos son omitidas para no oscurecer la descripción de la presente invención con detalles innecesarios.
La invención es descrita con referencia a un cable ACSR; sin embargo, la invención también es aplicable a ACSS, ACSS/AW, ACSS/T , ACAR, ACCC y otros cables reforzados que tengan un núcleo que transporte carga rodeada por hilos conductores. El núcleo puede comprender acero, aleaciones de aluminio de alta resistencia o materiales compuestos, donde los hilos conductores pueden comprender aluminio, cobre o aleaciones de los mismos.
Un tipo común de cable ACSR 10 se ilustra en la Figura 1. Este tipo particular de cable, que tiene una designación industrial 26/7, tiene veintiséis hilos externos de conductor de aluminio 12 rodeando un núcleo 14 que comprende siete hilos de acero. Como se explicó anteriormente, el núcleo de acero es un contribuyente principal a la resistencia a la tracción del cable 10.
Un conector 20 de acuerdo con una modalidad de la presente invención se muestra en las Figuras 2 y 3. El cuerpo del conector 22 tiene una superficie externa sustancialmente cilindrica y tiene una cavidad central perforada 24 que se extiende desde el extremo proximal 26 hasta una superficie de asiento anular 28. Un inserto de conector 30 se inserta en la cavidad 24 y reposa contra la superficie de asiento 28. Los hilos de aluminio en el extremo del cable 10 son removidos una distancia aproximadamente igual a la longitud del inserto del conector. El extremo del cable 10 es insertado en la cavidad 24 con el núcleo de acero 14 quedando en un orificio axial central en el inserto del conector 30 y los extremos cortados de los hilos de aluminio encerrados dentro de la porción proximal de la cavidad 24. Una vez montado de esta forma, el conector 20 es asegurado al extremo del cable 10 con estampas múltiples como se describe más adelante.
El conector 20 puede ser configurado como un conector de empalme con un cuerpo tubular que reciba el cable en cada extremo o como un extremo sin corriente de tensión completa que tenga un acoplamiento estructural adecuado, como un ojal u horquilla, en el extremo distal del cuerpo. De manera alternativa, puede ser incorporado un acoplamiento estructural de extremo sin corriente en el inserto del conector. El cuerpo del conector 22 puede ser fabricado con una aleación de aluminio adecuado, como 3003-H18.
El inserto del conector 30 puede ser configurado como un solo cuerpo tubular 300 como se ilustra en las Figuras 4 y 5 o puede ser configurado de acuerdo con uno de varios otros diseños. Uno de esos diseños es ilustrado en las Figuras 6 y 7. El inserto del conector 310 es configurado como un tubo con un orificio axial central 312 y, en la sección transversal, rayos 314 que irradian hacia fuera de una región anular 316 rodeando el orificio central. Otro diseño de inserto de conector es ilustrado en las Figuras 8 y 9. El inserto del conector 320 está configurado como un tubo con un orificio axial central 322 y, la sección transversal, rayos 324 que se irradian hacia adentro desde la porción circular externa 326. Otro diseño de inserto de conector se ilustra en las Figuras 10 y 11. El inserto de conector 330 es generalmente de configuración tubular con un orificio axial central 332 y una pluralidad de ranuras que se extienden axialmente 334 similares a un plato o mandril de pinza. El alcance de la invención no se limita a esas configuraciones particulares. Pueden ser empleadas otras configuraciones de insertos de conector para servir para el propósito de sujetar el núcleo del cable cuando el cuerpo del conector sea estampado alrededor del inserto del conector. El inserto del conector puede tener óxido de aluminio u otro polvo adecuado unido sobre la superficie interna del orificio axial para incrementar la sujeción mecánica sobre el núcleo del cable. De manera alternativa, la superficie interna del orificio axial puede ser maquinada con roscas hembra, dientes circunferenciales u otros terminados de superficie para mejorar la sujeción del inserto del conector sobre el núcleo del cable. Además, el inserto del conector más que el cuerpo del conector, puede incorporar el acoplamiento estructural de un conector extremo sin corriente, como un ojal u horquilla. El inserto del conector puede ser fabricado con aleaciones de aluminio o acero adecuadas, como aluminio 6061-T6 o acero para herramientas.
La Figura 12 es una vista en corte transversal del cuerpo del conector 22 que ilustra su estructura interna. En la porción A del cuerpo del conector, donde el inserto del conector es insertado, la cavidad 24 tiene un diámetro di, el cual es solo ligeramente mayor que el diámetro externo del inserto del conector. Moviéndose desde la porción A hacia el extremo proximal 26 del cuerpo del conector, el diámetro de la cavidad se incrementa en etapas. Cada etapa transfiere una fuerza de compresión diferente al cable y sirve para distribuir la carga de estampado a todas las capas de hilos de aluminio en el cable ACSR. La porción B de la cavidad 24, la cual está proximalmente adyacente a la porción A, tiene un diámetro d2. Como se ilustra aqui, d2 es más grande que di. Sin embargo, la porción B puede tener un mismo diámetro que la porción A. La porción C de la cavidad 24, la cual es proximalmente adyacente a la porción B tiene un diámetro d3, el cual es más grande que d2. Las porciones desplazadas proximalmente adicionales de la cavidad 24 pueden tener diámetros progresivamente más grandes. El número de etapas puede ser menor o mayor que el ilustrado en las Figuras y generalmente será determinado por el tamaño del cable .
Refiriéndose ahora a la Figura 13, después de que el cable y el inserto del conector hayan sido insertados en la cavidad 24, el cuerpo del conector externo es estampado en varios lugares para asegurar éste uniformemente alrededor de los hilos de aluminio del cable y alrededor del inserto del conector que sujete los hilos de acero del cable. La operación de estampado es efectuada preferiblemente usando la Herramienta de Estampado Radial de 360° fabricada por DMC Power, Inc. de Gardena, California. El cuerpo del conector es estampado dentro de la porción A para asegurar el inserto del conector y el núcleo de acero del cable. Pueden ser necesarios estampados superpuestos múltiples para asegurar completamente el inserto del cable. El cuerpo del conector también es estampado dentro de las porciones B y C para asegurar los hilos conductores de aluminio. La relación de compresión y el esfuerzo de compresión se incrementan aproximadamente del 3% al 20% en cada porción a medida que el diámetro interno del cuerpo del conector disminuye. Existe un espacio o hueco, denotado como D, entre cualesquier estampados consecutivos sobre los hilos de aluminio. Este espacio, en el intervalo de aproximadamente 2.54 milímetros a 12.7 milímetros (0.1" a 0.5"), permite que los hilos de aluminio se abocinen hacia fuera después de cada estampado y bloquea el cable detrás del estampado cuando es sometido a fuerza de tracción. Adicionalmente, existe un espacio D2 entre los estampados en las porciones A y B, lo cual también permite que los hilos conductores se abocinen hacia fuera. El estampado en la porción A que asegura el inserto del conector y el núcleo de acero del cable depositado ahí tiene la función principal de transmitir la carga de tensión del cable a través del conector, mientras que los estampados en las porciones B y C (y cualesquier porciones adicionales con diámetros internos graduales adicionales) se suman a la resistencia a la tracción, pero también sirven a la función de establecer conductividad eléctrica entre el cable y el conector. Puesto que el cuerpo del conector externo tiene un diámetro uniforme, únicamente se requiere una matriz para estampar el cuerpo del conector en cada una de las porciones A, B y C .
Como con los conectores de la técnica anterior para cables reforzados, el conector 20 también puede ser conectado al cable usando dos matrices con una secuencia de etapas un tanto diferentes. El inserto del conector, el cual en este caso puede ser un tubo simple como se muestra en las Figuras 4 y 5, puede primero ser estampado sobre el núcleo del cable con una matriz de tamaño más pequeño al diámetro externo del inserto. Entonces, el cuerpo del conector puede ser estampado sobre el inserto deol conector y conductores de cable con una matriz de tamaño más grande a diámetro externo del cuerpo del conector. En este caso, las hebras conductoras en el extremo del cable 10 son removidas primero una distancia aproximadamente igual a la longitud del inserto del conector como se describió anteriormente. El núcleo expuesto en el extremo del cable 10 es insertado en el orificio axial central en el inserto del conector 30 y es usada una matriz de tamaño adecuado para estampar el inserto del conector sobre el núcleo del cable. El inserto del conector es entonces insertado en la cavidad 24 del cuerpo del conector 22 hasta que se empalma con la superficie de asiento 28. El cuerpo del conector es entonces estampado sobre el inserto del conector y los hilos conductores del cable como se describió anteriormente.
La Figura 14 es una vista en corte transversal de un cuerpo de conector 220 de acuerdo con otra modalidad de la invención. Mientras que la cavidad interna 24 del cuerpo del conector 22 está escalonada, la cavidad 240 del cuerpo del conector 220 está ahusada de di a d en la porción en E. Esta configuración también da como resultado en cada estampado aplicado el cuerpo del conector dentro de la porción E que se transfiera una relación de compresión y esfuerzo de compresión diferentes al cable como función de diámetro interno de cada ubicación del estampado para distribuir la carga de estampado a todas las capas e hilos conductores en el cable.
Deberá reconocerse que la invención descrita anteriormente puede ser realizada en otras formas especificas sin apartarse del espíritu o características esenciales de la descripción. De este modo, debe comprenderse que la invención no debe ser limitada por los detalles ilustrativos anteriores, sino que debe ser definida por las reivindicaciones anexas.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere.

Claims (19)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :
1. Un conector para un cable eléctrico que tiene un núcleo rodeado por hilos conductores, caracterizado porque comprende : un inserto de conector que tiene un orificio axial dimensionado para recibir un núcleo del cable; un cuerpo de conector que tiene una abertura en un extremo proximal del mismo y una superficie externa sustancialmente cilindrica, comunicándose la abertura con una cavidad que tiene una porción distal dimensionada para recibir el inserto del conductor, teniendo la porción distal una primera superficie interna con un primer diámetro interno, teniendo además la cavidad una segunda porción desplazada proximalmente de la porción distal que tiene una segunda superficie interna con un segundo diámetro interno dimensionado para recibir los hilos conductores, donde el segundo diámetro interno es mayor que el primer diámetro interno.
2. El conector de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cavidad tiene además una tercera porción proximalmente adyacente a la segunda porción que tiene una tercera superficie interna con un tercer diámetro interno, donde el tercer diámetro interno es mayor que el segundo diámetro interno.
3. El conector de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cavidad está escalonada entre la primera y segunda superficies internas.
4. El conector de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cavidad se ahusa entre la primera y segunda superficies internas.
5. El conector de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo del conector está configurado como un empalme.
6. El conector de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo del conector está configurado como un extremo sin corriente.
7. El conector de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la sección transversal axial del inserto del conector tiene una pluralidad de rayos que se irradian hacia fuera desde una región anular que rodea el orificio .
8. El conector de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la sección transversal axial del inserto del conector tiene una pluralidad de rayos que se irradian hacia adentro desde un perímetro externo circular.
9. El conector de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto del conector es generalmente tubular con una pluralidad de ranuras que se extienden axialmente .
10. El conector de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto del conector está configurado como un ojal de extremo sin corriente.
11. El conector de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto del conector está configurado como una horquilla de extremo sin corriente.
12. Un método para conectar el conector de conformidad con la reivindicación 1 a un cable eléctrico que tiene un núcleo rodeado por hilos conductores, caracterizado porque comprende: remover una porción de los hilos conductores próximos a un extremo del cable para exponer una porción correspondiente del núcleo del cable; insertar la porción expuesta del núcleo del cable en el orificio en el inserto del conector; insertar el extremo del cable en la cavidad del cuerpo del conector, de modo que el inserto del conector sea insertado en la porción distal de la cavidad en el cuerpo del conector y los hilos conductores sean insertados en la segunda porción de la cavidad; comprimir la superficie externa del cuerpo del conector que rodea la porción distal de la cavidad con al menos una primera fuerza de compresión; comprimir la superficie externa del cuerpo del conector que rodea la segunda porción de la cavidad con una segunda fuerza de compresión.
13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque los pasos o etapas de compresión de la superficie externa del cuerpo del conector son efectuados usando una herramienta de estampado.
14. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende además, antes de insertar el extremo del cable en la cavidad del cuerpo del conector, de comprimir el inserto del conector para acoplar la porción del núcleo de cable insertada en el inserto del conector.
15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el paso de comprimir el inserto del conector es efectuado usando una herramienta de compresión.
16. Un método para conectar el conector de conformidad con la reivindicación 2, a un cable eléctrico que tiene un núcleo rodeado por hilos conectores, caracterizado porque comprende: remover una porción de los hilos conductores cerca de un extremo del cable para exponer una porción correspondiente del núcleo del cable; insertar la porción expuesta del núcleo del cable en el orificio en el inserto del conector; insertar el extremo del cable en la cavidad del cuerpo del conector, de modo que el inserto del conector sea insertado en la porción distal de la cavidad en el cuerpo del conector y los hilos conductores sean insertados en la segunda porción de la cavidad; comprimir la superficie externa del cuerpo del conector que rodea la porción distal de la cavidad con al menos una primera fuerza de compresión; comprimir la superficie externa del cuerpo del conector que rodea la segunda porción de la cavidad con una segunda fuerza de compresión; comprimir la superficie externa del cuerpo del conector que rodea la tercera porción de la cavidad con una tercera fuerza de compresión.
17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque los pasos de compresión de la superficie externa del cuerpo del conector son efectuados usando una herramienta de estampado.
18. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque comprende además, antes de insertar el extremo del cable en la cavidad del cuerpo del conector, comprimir el inserto del conector para acoplar la porción del núcleo del cable insertada en el inserto del conector.
19. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el paso de compresión del inserto del conector es efectuado usando una herramienta de estampado.
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