SUPRESOR DE SOBRETENSIÓN PARA CABLE COAXIAL DE BOBINA MODULADA
Campo de la Invención La invención se refiere de manera general a una protección de sobretensión para cables coaxiales y líneas de transmisión. De manera más particular, la invención se refiere a un elemento de inserción intercambiable de supresión de sobretensión y a un alojamiento compacto de protección de sobretensión relacionado para ser usados en línea con un cable coaxial o una línea de transmisión, configurable para un rango de diferentes bandas de frecuencia. Antecedentes de la Invención Los cables eléctricos, por ejemplo, las líneas de transmisión coaxiales de antenas de torre, están equipados con equipo supresor de sobretensión para proveer una guía eléctrica a tierra para la dispersión de sobretensiones de corriente eléctrica que resulten de, por ejemplo, descargas electrostáticas y/o tormentas eléctricas. El equipo supresor coaxial anterior incorporaba comúnmente un elemento de cortocircuitación de frecuencia selectiva entre los conductores interno y externo, dimensionado para estar aproximadamente en cuarto de la longitud de la frecuencia central de la banda de frecuencia, conocido como conductor de un cuarto de la longitud de onda. Por consiguiente, las frecuencias dentro del paso de banda operativo a lo largo del REF:176213 conductor interno se reflejan en fase desde el conductor de un cuarto de la longitud de onda de regreso hacia el conductor interno, en lugar de ser dispersadas por el conductor externo y/o hacia una conexión a tierra. Las frecuencias por fuera de la banda de operación, tal como las sobretensiones de baja frecuencia de las tormentas eléctricas, no se reflejan y se acoplan a tierra, previniendo el daño eléctrico a los componentes y/o equipo de corriente negativa. Dependiendo de la banda de frecuencia deseada, un elemento de cortocircuitación dimensionado como un conductor de un cuarto de la longitud de onda puede tener una dimensión requerida de varia pulgadas, necesitando un encapsulado de soporte sustancial. Anteriormente, los supresores de sobretensión de un cuarto de la longitud de onda, tal como se describe en la Patente de E.U. Número 5,982,602 titulada "Conector de protección de sobretensión" de Tellas et al., presentada el 9 de Noviembre de 1999, adquirida comúnmente con la presente solicitud por Andrew Corporation e incorporada enteramente en este texto a modo de referencia, reducían el tamaño requerido del encapsulado al hacer espiral el conductor dentro del encapsulado. Sin embargo, el encapsulado requerido era aún relativamente grande. Mientras el aspecto de espiral del elemento de cortocircuitación se incrementa, la inductancia aumenta. Los efectos del campo magnético de alta frecuencia de una estructura de inductor tienen una afectación sobre la impedancia del elemento de cortocircuitación de frecuencia selectiva que permite que la longitud total del elemento de cortocircuitación sea reducida, en comparación a un conductor de un cuarto de la longitud de onda recto o ligeramente en espiral. La Patente de E. U. Número 6,452,773 titulada "Protector de sobretensión de conductor acortado de banda ancha" de Aleksa et al., presentada el 17 de Septiembre del 2002, adquirida comúnmente con la presente solicitud por Andrew Corporation e incorporada enteramente en este texto a modo de referencia, utiliza un elemento de cortocircuitación tubular con una porción que es maquinada de forma helicoidal, formando una porción de inductor. Aunque la combinación de una porción de conductor y de una porción de inductor ensancha la banda de frecuencias de operación del dispositivo, diferentes configuraciones del elemento de cortocircuitación de banda de frecuencia específica pueden ser requeridas para satisfacer las bandas de frecuencia específicas. El maquinado preciso de un rango de diferentes configuraciones del elemento de cortocircuitación, para permitir el suministro de un supresor de sobretensión para cada rango de bandas de frecuencia diferentes, añade un costo de fabricación y tiempo de respuesta significativos a la familia resultante de supresores de sobretensión. La competencia en la industria de cables eléctricos y accesorios asociados ha concentrado su atención en la reducción de costos en la eficiencia de fabricación incrementada, los requerimientos de instalación reducidos y la reducción o simplificación del total de partes discretas. Por consiguiente, es un objetivo de la invención el proveer un aparato que resuelva las deficiencias en el arte previo . Breve Descripción de las Figuras Las figuras anexas, que constituyen y se incorporan como una parte de esta especificación, muestran las modalidades de la invención y, en conjunto con una descripción general de la invención vista anteriormente y con la descripción detallada de las modalidades vista a continuación, sirven para explicar los principios de la invención. La Figura 1 es una vista isométrica esquemática expandida de una primera modalidad de la invención, la Figura 2 es una vista esquemática lateral sesgada de la primera modalidad de la invención, la Figura 3 es una vista esquemática lateral externa de un alambre inductor devanado de la primera modalidad, la Figura 4 es una vista esquemática lateral sesgada de un elemento de inserción de supresión de sobretensión de la primera modalidad. Descripción Detallada de la Invención La invención se describe con relación a una primera modalidad ejemplar como se muestra en las Figuras 1 a 4. El cuerpo 1 del supresor de sobretensión se forma como un ensamble en línea dimensionado para un cable coaxial o línea de transmisión deseada, con un primer extremo de conexión 3 y un segundo extremo de conexión 5 adaptados para acoplarse con un cable coaxial u otro equipo, en cualquier extremo por medio de una interfase o interfases de conexión estándar o propietarias. El cuerpo 1 tiene una perforación 7 en el que un conducto interno 9 se coloca, extendiéndose también entre el primer extremo de conexión 3 y el segundo extremo de conexión 5 para acoplarse de manera similar con un conductor interno de cable u otro equipo. El conductor interno 9 puede ser posicionado de manera coaxial dentro de la perforación 7 y aislado del cuerpo 1 por medio de uno ó más aislantes 11. Un montaje 11 de elemento de inserción de supresor de sobretensión se forma sobre un lado del cuerpo 1, entre el primer extremo de conexión 3 y el segundo extremo de conexión 5. El montaje 13 de elemento de inserción de supresor de sobretensión se adapta para acoplar un elemento de cortocircuitación de frecuencia selectiva entre el conductor interno 9 y el conductor externo, es decir, el cuerpo 1. El elemento de cortocircuitación de frecuencia selectiva puede formarse como un alambre devanado inductor 15. Un primer extremo 17 del alambre devanado inductor 15 se conecta a una cubierta superior de un casquillo ahuecado 19, por ejemplo, insertándolo dentro de un orificio 21 formado en el casquillo ahuecado 19 y aplicándole un medio de retención, tal como un tornillo 23, un adhesivo conductor, un ajuste de interferencia y/o una soldadura. Un segundo extremo 25 del alambre devanado de inducción es dimensionado para acoplarse con el conductor interno 9 cuando el casquillo ahuecado 19 se asiente dentro del montaje 13 de inserción del supresor de sobretensión. Por ejemplo, un contacto roscado 27 acoplado a un segundo extremo 25 de un alambre devanado inductor puede ser adaptado para ser enroscado dentro de un orificio enroscado 29 en el conductor interno 9. El alambre usado para formar el alambre devanado inductor 15 tiene de preferencia una sección transversal seleccionada para tener una capacidad de carga de corriente adecuada para manejar la magnitud esperada de sobretensiones de corriente, el supresor de sobretensión se configura para acoplarse al conductor externo o a tierra. Los inventores de la presente invención han reconocido que la formación de un alambre devanado inductor 15 de alambre, en lugar del maquinado o estampado del inductor tiene varias ventajas. Se alcanza un mayor nivel de inductancia, con relación al inductor maquinado o estampado del mismo tamaño, debido a que se elimina un mínimo espacio requerido para las herramientas de estampado o corte cuando se aplica un recubrimiento aislante al alambre antes de devanar el inductor con el embobinado adyacentes en contacto uno con el otro. De esta forma, los requerimientos totales de tamaño del inductor para una inductancia requerida se reducen. Además, el equipo de devanado de alambre es relativamente simple de configurar para un diámetro y longitud de embobinado inductor deseado, permitiendo una producción efectiva en costo para un amplio rango de inductores diferentes con inductancias seleccionadas en combinación con cualquier porción o porciones rectas del embobinado 15 de alambre devanado inductor para bandas de frecuencia específicas. Adicionalmente, mientras se minimiza el ancho entre los devanados del inductor, se incrementa una capacitancia parásita del inductor. Mientras un conductor ideal tiene una impedancia que se incrementa con respecto al incremento de frecuencia, la presencia de una capacitancia parásita tiene el efecto inverso. Por consiguiente, la interacción de ambos, del efecto de inducción y del efecto de capacitancia, crea una frecuencia de resonancia propia en la que la impedancia del inductor es aximizada. Al modular la longitud de cualquier o cualesquiera porciones lineales, el número de vueltas, el diámetro y el espacio entre devanados del alambre devanado inductor 15, pueden ser adaptadas las características de inductancia y capacitancia parásita del alambre devanado inductor de modo tal que la frecuencia de resonancia propia se coloque en el centro de la banda de frecuencia deseada. Por eso, la pérdida de inserción representada por la presencia del supresor de sobretensión a lo largo del cable coaxial puede minimizarse dentro de la banda de frecuencia deseada. La característica de frecuencia de resonancia propia del alambre devanado inductor reduce la extensión de una porción lineal necesaria para permitir la inserción del supresor de sobretensión de características de banda ancha, por ejemplo, como se presenta en Aleksa et al . , permitiendo una reducción significativa en los requerimientos de tamaño total para un supresor de sobretensión, en conformidad con la invención. Cuando sea deseado, la porción o porciones lineales pueden acomodarse al extender la altura del casquillo ahuecado 19.
La característica de modulación adicional de la impedancia del alambre devanado inductor 19 puede aplicarse al ajustar el valor dieléctrico del material alrededor del cual el inductor es devanado y/o sobre el cual puede ser insertado entre los devanados individuales adyacentes. Por ejemplo, un material central con un valor dieléctrico específico puede ser aplicado y/o el alambre devanado inductor puede ser encapsulado completamente en un dieléctrico, por ejemplo como se muestra en la Figura 3. Como se muestra como ejemplo en la Figura 4, un alambre devanado inductor 15 encapsulado, un casquillo ahuecado 19 y un contacto roscado 27 pueden ser preensamblados, para formar un elemento integral de inserción 31 de supresión de sobretensión. El elemento de inserción 31 de supresión de sobretensión proporciona un ensamble listo para ser instalado que minimiza la oportunidad de pérdida o desgaste de componentes sueltos antes de la instalación. Una persona con habilidad en el arte apreciará que el encapsulado del alambre devanado inductor 15 y del casquillo ahuecado 19 del elemento de inserción 31 de supresión de sobretensión ayudan a contener el daño al cuerpo 1, sí el alambre devanado inductor 15 se sujeta a sobretensiones repetidas y fuera de rango. El casquillo ahuecado 19 puede sostenerse en su sitio al retener la cubierta 33 que se enrosca dentro del cuerpo 1, orientando el casquillo ahuecado 19 hacia un contacto seguro con el cuerpo 1. El casquillo de retención 19 también puede incluir un sello ambiental 35, tal como un anillo en forma de O, para prevenir que la humedad entre en el cuerpo 1 y, de este modo, en los cables coaxiales y/o equipos conectados. Un punto de montaje, tal como un orificio roscado útil para el montaje del supresor de sobretensión en un sitio deseado y/o para unir el conductor a tierra, también puede ser formado en el cuerpo 1. Mientras el elemento de inserción 31 del supresor de sobretensión ha sido demostrado para ser usado con un cuerpo dedicado 1, también debe apreciarse que el elemento de inserción 31 de supresión de sobretensión puede ser adaptado fácilmente para ser usado con cuerpos de supresión de sobretensión existentes, suministrados originalmente con otras formas de elementos de supresión de sobretensión, tal como conductores de cuarto de onda y/o combinaciones de inductores y conductores maquinado helicoidal . Para simplificar el ensamble del supresor de sobretensión y/o permitir la reparación de un supresor de sobretensión dañado por sobretensión, el cuerpo 1 puede ser formado para recibir un elemento de retención 37 que incluye el primer extremo de conexión 3. El elemento de retención 37 permite al conductor interno 9 y al (los) aislante (s) 11 asociado (s) ser ensamblados inicialmente y/o intercambiado (s) y entonces retener de manera segura a los componentes en su sitio. El elemento de retención 37 puede acoplarse al cuerpo, por ejemplo, por medio de roscados que se acoplen entre sí y/o un ajuste de interferencia. De manera alternativa, el elemento de retención 37 puede ser omitido y el conductor interno 9 montado dentro del cuerpo por medio de un ajuste de presión o el moldeo por inyección del (los) aislante (s) 11, al rededor del conductor interno 9 pre-colocado dentro de la perforación 7. Una persona con habilidad en el arte apreciará rápidamente que la presente invención representa una mejoría significativa en los requerimientos de eficiencia de tamaño, facilidad de uso, manufactura y costo. Todos los requerimientos de material, operaciones de maquinado y el número total de componentes discretos son reducidos. El (los) elemento(s) de inserción 31 de supresión de sobretensión rápidamente intercambiable (s) , en conformidad con la presente invención, puede (n) ser fabricado (s) a un costo efectivo para un amplio rango de bandas de frecuencia diferentes. Además, los supresores de sobretensión, en conformidad con la invención, para bandas de frecuencia especificas pueden ser ensamblados rápidamente para una entrega sobre demanda con un tiempo mínimo de respuesta, eliminando la necesidad de la existencia un gran inventario de supresores de sobretensión preensamblados de bandas de frecuencia especificas. Además, sí un supresor de sobretensión se daña, o sí la banda de frecuencia de operación cambia, el elemento de inserción 31 del supresor de sobretensión puede ser cambiado fácilmente por el usuario, sin dañar las conexiones del equipo que le rodee. Tabla de partes
En donde la referencia anterior de la descripción ha sido hecha a rango, enteros, componentes o módulos con equivalencias conocidas, de modo que tales equivalencias se incorporan en este texto como sí se establecieran de manera individual . Mientras la presente invención ha sido ilustrada por la descripción de las modalidades de la misma, y mientras las modalidades han sido descritas en detalle considerable, no es la intención de la solicitud el restringir o limitar de manera alguna el enfogue de las reivindicaciones anexas a tal detalle. Ventajas adicionales y modificaciones serán aparentes rápidamente para aquellos con habilidad en el arte. Por consiguiente, la invención en su aspecto más amplio no se limita a los detalles específicos, aparatos - representativos, métodos y ejemplos ilustrativos mostrados y descritos. En conformidad, pueden hacerse desviaciones a partir de los detalles, sin alejarse del espíritu o enfoque del concepto inventivo general del solicitante. Además, se aprecia que las mejorías y/o modificaciones pueden ser hechas a esta sin alejarse del enfoque o espíritu de la presente invención como se define por las siguientes reivindicaciones. 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 que resulta claro de la presente descripción de la invención.