Grapa de amarre para cable con núcleo de acero. Objeto de la invención

La presente invención, como su propio título indica, se refiere a grapa para empalmar y conectar eléctricamente cables, en concreto cables del tipo de los disponen un núcleo resistente de acero rodeado de una pluralidad de hilos de aluminio. Esta grapa de amarre estará especialmente indicada para cables de tipo GAP, aunque también podrá ser empleada en otros tipos de conductores y evitará la compresión convencional del núcleo de acero con una máquina de compresión externa.

Mientras que los conductores ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced) tienen los hilos de aluminio enlazados con el núcleo de acero, los conductores tipo GAP están formados por varias capas de hilos de aluminio, que rodean a un núcleo de acero, presentan al menos en la capa interna más próxima al núcleo una sección trapezoidal que conforma un hueco (gap) entre el núcleo de acero y las capas de aluminio, que se rellena con una grasa resistente a las altas temperaturas, de forma que se puede tirar del núcleo siendo éste capaz de desplazarse dentro de los conductores de aluminio, mientras éstos permanecen inmóviles .

La instalación de este tipo de conductores GAP debe realizarse tensando únicamente del núcleo de acero. En los conductores tipo GAP se dejan en la condición inicial de tendido las capas de aluminio inertes, sin tensión mecánica, mientras que en los conductores tipo ACSR los hilos de aluminio se tensionan junto con el núcleo de acero durante la instalación.

Además de los útiles estándar empleados para el tendido de conductores ACSR, se han diseñado varios elementos específicamente para el tendido de los conductores tipo GAP; así como las grapas de amarre que permita efectuar la unión eléctrica de los conductores externos de aluminio con una pala de conexión, al tiempo que un miembro conector de acero efectúa la fijación mecánica del cable a través del núcleo de acero.

Estado de la técnica

i 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 tipo GAP. 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 (ACSR), 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 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.

Descripción de la invención

El problema que presentan los conductores GAP instalados utilizando el método diseñado por la compañía solicitante de esta patente reside en que es necesario efectuar la compresión de la grapa de amarre en tensión mecánica, lo que dificulta de forma importante su montaje. El núcleo de acero se ha de someter a compresión mecánica conjuntamente con el manguito exterior cuando el conductor se encuentra instalado en la línea, y por esta causa previamente el cable ha de estar tensado y en la posición definitiva puesto que no sería posible tensar más el núcleo una vez inmovilizado con respecto al manguito exterior. Esta maniobra se debe realizar en la torre, en el punto donde el cable va a ser conectado a la misma.

La presente invención prevé una grapa de amarre que evita la compresión mecánica convencional (con máquina de compresión externa) del núcleo de acero y permite con ella montada sobre el acero de forma deslizante, modificar su posición con respecto tanto al núcleo de acero como a los hilos conductores de aluminio. Durante la instalación del cable se procede al tensado del mismo, traccionando del núcleo de acero, hasta que se determinada su posición definitiva. Una vez que se acuerda el nivel de tensión y por tanto la posición en la que ha de quedar el núcleo de acero, se libera un pestillo existente en esta grapa para que pase por sí sola a retenerlo de forma efectiva y permanente sometiéndolo a compresión mecánica sin necesidad de utilización de una máquina de compresión externa. Una vez que el núcleo está sujeto mecánicamente se procede a efectuar la conexión eléctrica por compresión mecánica del manguito o cuerpo exterior de la grapa, tanto sobre los hilos conductores de aluminio como sobre el émbolo de sujeción de la grapa.

Esta grapa presenta un cuerpo que exteriormente permite efectuar la unión eléctrica de los conductores externos de aluminio con una pala de conexión; mientras que interiormente presenta unas garras de amarre del núcleo de acero a un miembro conector que constituye el medio de fijación mecánica del cable. Según la invención esta grapa comprende:

Una pluralidad de garras cónicas que presentan una configuración y estructura característica. Se trata de elementos que en número variable (3 a 6 dependiendo del diámetro del núcleo del cable), con una configuración tal que en conjunto definen un hueco interior de diámetro ligeramente menor que el del núcleo de acero, al que aprietan exteriormente imposibilitando su desplazamiento longitudinal. Exteriormente estas garras presentan una configuración troncocónica, equivalente al cuerpo envolvente en el que se alojan las mismas y en su extremo anterior presentan un vástago que termina en una cabeza de sujeción en una pieza que actúa como pestillo disparador y de bloqueo de las garras. Una pieza de sujeción de las garras cónicas, que opera como mecanismo de bloqueo del cable al recibir el empuje de un muelle que traslada las garras hacia el fondo de su alojamiento al tiempo que presionan el cable entre todas ellas impidiendo su desplazamiento hacia el extremo distal del dispositivo. Esta pieza dispone de un tornillo que actúa como un pestillo disparador del mecanismo: de fábrica este tornillo retiene esta pieza y las garras en una posición retraída, para que en esta posición de las mismas el núcleo de acero circule libremente en ambos sentidos (hacia el extremo distal y proximal) y una vez tensado el núcleo y determinada la posición definitiva de la grapa de amarre se retira este tornillo y el resorte empujador entra en acción, empujando las garras hacia la posición de bloqueo inmovilizando el núcleo de acero de forma instantánea. Un muelle interpuesto entre estas garras y el extremo del émbolo de la grapa de amarre, que ejerce un empuje del conjunto de las garras tendente a introducirlas en mayor medida en el cuerpo envolvente de las mismas, para que a medida que entran más en dicho cuerpo envolvente más aprieten el núcleo del cable de acero.

El citado cuerpo de alojamiento de las garras presenta posteriormente un alojamiento cónico acorde a aquellas, de forma que una vez colocadas en posición la tracción del núcleo desde el extremo correspondiente a la base menor de las garras de fijación supone que éstas se introducen más en su alojamiento y consecuentemente más aprisionan el núcleo de acero 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 núcleo del cable en su interior y por tanto hacia la que se dispone la base mayor de su alojamiento cónico, una zona cilindrica que se fija por compresión mecánica sobre el émbolo de acero de la grapa de amarre. Este montaje se efectúa en fábrica y la pieza llega por tanto montada a este extremo al lugar de colocación, pero con el tornillo de bloqueo roscado asomando entre dicha pieza soporte de las garras, manteniéndola en posición retraída en la que las garras están abiertas y por tanto el núcleo del cable puede discurrir en ambos sentidos.

Un émbolo de acero que presenta en el extremo posterior una zona provista de unos rebajes perimetrales en el que se fija el cuerpo de alojamiento de las garras de amarre al comprimir el conjunto de la grapa por esta zona. En el extremo opuesto dispone de un miembro conector que conforma el medio de fijación de la grapa y por tanto del cable. En la zona intermedia, próxima al extremo posterior dispone de una zona así mismo provista de rebajes perimetrales sobre la que se fijará el cuerpo de la grapa. En extremo anterior, antes del miembro conector, dispone de un collarín que permitirá la fijación del cuerpo de la grapa de una forma estanca, gracias a una junta estanca situada entre ambos.

El cuerpo exterior de la grapa presenta una configuración alargada, con dos zonas cilindricas extremas y una zona cónica intermedia. La primera zona cilindrica adapta por el exterior del émbolo de acero, mientras que la zona intermedia cónica presenta interiormente un alojamiento de configuración acorde al alojamiento cónico de las garras de amarre. Por su parte la segunda zona cilindrica, situada posteriormente, presenta interiormente un hueco acorde al del cable conductor. Las dos zonas cilindricas 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.

La invención se centra en la disposición y configuración de las garras prensoras, que permiten adaptar este dispositivo a cualesquiera diámetros del núcleo y del cable, sin más que cambiar el tamaño de éstas y en su forma de montaje, permitiendo traccionar del núcleo para tensarlo y fijarlo en el amarre correspondiente antes de someterlo a compresión mecánica. Estas garras son elementos independientes que se distribuyen uniformemente formando una envolvente troncocónica sobre el tubo conformable que protege el núcleo; por su cara presentan una superficie rugosa que en contacto con el núcleo de acero y ante la presión a que se ven sometidas al entrar en su alojamiento permiten una mejor retención del núcleo. Por su parte anterior cada una de ellas presenta un vástago que termina en una cabeza que se aloja en una pieza porta garras que las mantiene todas en posición mientras se introducen en la el interior de su alojamiento y durante su funcionamiento, recibiendo esta pieza porta garras el empuje de un resorte que, una vez montadas en su alojamiento y fijado éste en el émbolo de la garra, ejerce un empuje del conjunto de garras en el fondo del alojamiento tendente a aproximarlas al núcleo de acero y, cuando éste tira en dirección al extremo distal por el que se ha introducido ejerce una fuerte presión de apriete sobre el mismo manteniéndolo retenido en relación a la grapa.

Otro aspecto a reseñar de la invención la constituye el cuerpo de la grapa, ya que se trata de un elemento realizado en aluminio y es 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 existe una zona cónica en la que se sitúan las garras y la envolvente de dichas garras. La invención da a conocer también un procedimiento para fijar un cable de aluminio con un núcleo de acero a una grapa de amarre, comprendiendo este proceso una primera etapa de exponer un trozo de núcleo de acero de los conductores externos que lo recubren y enfundar el cable en el cuerpo de la grapa. Sobre el núcleo se enfunda el alojamiento de las garras y el émbolo de la grapa, elementos estos que salen de fábrica formando una sola pieza, hasta que su extremo posterior de menor diámetro (equivalente al diámetro exterior del cable) tope contra los hilos conductores de aluminio. Seguidamente se procede a tensar el cable, traccionando del núcleo de acero, mediante una máquina tensora como la que tiene esta compañía patentada hace años, y a la vez cortando la capa conductora según sea necesario. Una vez que se ha determinado la posición idónea del cable se procede al desbloqueo del dispositivo, retirando el tornillo que bloquea la pieza empujadora de las garras de retención para que la pieza en la que se montan se desplace por efecto del muelle que la empuja hacia una posición en la que las garras se enclavan en el fondo de su envolvente y comienzan a presionar el núcleo de acero, en mayor medida cuanto más tira éste desde el extremo posterior. Seguidamente se fija el cuerpo de la grapa en un collarín existente en dicho émbolo y se comprime el cuerpo de la grapa presionando las dos zonas cilindricas extremas, que están separadas por una zona troncocónica coincidiendo con la envolvente de las garras de sujeción del núcleo, de forma que la zona anterior más ancha se une al émbolo de la grapa, mientras que la zona posterior más estrecha se presiona sobre el cable sobre los conductores de aluminio. Finalmente, se efectúa la 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, en el que se evita el uso de máquinas de compresión externas para la compresión del núcleo de acero, ya que las operaciones de tensado del mismo, traccionando del núcleo de acero interior, se efectúan antes de montar la grapa en posición en el amarre correspondiente.

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 representa una vista en perspectiva, con todos los elementos de esta grapa desplegados en posición de montaje.

La figura 2 muestra sendas vistas en planta y alzado de una grapa amarre para cable con núcleo de acero.

La figura 3 muestra una vista en sección longitudinal de esta grapa.

Las figuras 4 y 5 muestran sendos detalles de la zona intermedia en la que actúan las garras (4) de fijación, respectivamente en la posición en la que están desbloqueadas y por tanto el núcleo (2) circula libremente en ambos sentidos y en una posición de bloqueo, en la que la tensión del núcleo hacia el extremo posterior por el que entra el cable (1 ) supone el desplazamiento de las garras (4) al fondo de su alojamiento (3) y por tanto el amarre del núcleo (2) por éstas en relación a la envolvente (3) y consecuentemente al émbolo a través de su terminación (63).

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 ) formado por una pluralidad de conductores de aluminio enrollados en torno a un núcleo de acero (2). La sujeción mecánica se ha de efectuar principalmente sobre el núcleo (2), mientras que la conexión eléctrica se ha de establecer a través de los hilos conductores que envuelven el núcleo, a efectos de lo cual esta grapa integra estas dos funciones: por un lado unir el núcleo (2) al émbolo (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 conductores 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 serie de garras (4), que se alojan en un elemento cónico (3), que dispone así mismo de medios de acoplamiento con el émbolo (6). Por su parte los elementos que permiten la conexión eléctrica de los conductores externos del cable (1 ) con la pala de conexión (8) son el cuerpo (7) de la grapa 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 la suspensión o amarre mecánico y la derivación eléctrica del mismo.

La envolvente (3) de las garras (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 cilindrica y presenta interiormente un diámetro equivalente al extremo posterior (63) del émbolo (6). Por su parte las garras (4) son varios elementos alargados que se montan en una pieza porta-garras (5) y presentan una configuración troncocónica que exteriormente es equivalente al hueco interior de la envolvente (31 ) en el que adaptan. Cada una de estas garras (4) presenta en su cara interior un (43) un grabado que en el conjunto de ellas definen un conducto rugoso por el que se introduce el núcleo de acero (2); en la parte anterior presentan un vástago alargado (41 ), que termina en una cabeza abultada (42) que se aloja en una pieza porta-garras (5) que define anularmente una serie de cavidades a estos efectos. Esta pieza porta-garras (5) termina anteriormente en un vástago sobre el que se posiciona un muelle de empuje (10) el cual al topar contra el extremo (63) del émbolo (6) empuja el conjunto de las garras (4) en el interior del alojamiento (31 ); en la zona intermedia define un canal anular (51 ) en el que se posiciona el extremo del tornillo o vástago (12) que inicialmente retiene esta pieza y con ellas las garras (4) fuera de su alojamiento cónico a efectos de que el núcleo (2) pueda discurrir en ambos sentidos (ver figura 4); la zona posterior define unos canales anulares en los que adapta y encaja el vástago (41 ) y la cabeza (42) de las garras (4). Las garras (4) se realizan en un material metálico, tal que aluminio o acero. El émbolo (6) por un lado efectúa el acoplamiento con la envolvente (3) que incluye interiormente las garras (4) que amarran del 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 cilindrico, con un conducto axial con un diámetro adecuado para el paso del núcleo (2), que termina en su extremo posterior una zona (63) provista de rebajes perimetrales que determinan exteriormente un diámetro equivalente al hueco de la envolvente (3) en la que se introduce y se fijan mediante presión, una vez posicionadas las garras (4) y la pieza porta-garras (5) en la posición prevista en la figura 4; por detrás de esta zona existe otra zona intermedia (61 ) así mismo provista de rebajes perimetrales, que acopla en el cuerpo (7) de la grapa al efectuar la compresión de la pieza por el exterior en la zona marcada en la figura 2, en ambos casos al producirse una deformación del material exterior que se introduce en el interior de los rebajes perimetrales existentes en las zonas (61 ) y (63). 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 enganche.

El cuerpo (7) de la grapa presenta dos zonas cilindricas (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 2, 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 las garras (4) y la envolvente (3). 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 2, de forma que los conductores de aluminio se integran y quedan en íntimo contacto con el cuerpo (7). Este elemento 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.

El cuerpo (7) de la grapa presenta próximo al extremo anterior la pala de conexión (8) fijada mediante soldadura. Esta pala 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 tapón (1 1 ) introducido por el extremo del núcleo (2) en el orificio de paso que para éste define el émbolo (6) permite asegurar la estanqueidad por esta zona.

El montaje de esta grapa se efectúa in situ, es decir en el lugar en el que se monta y comprende una primera etapa consistente en exponer el núcleo de acero (2) del cable (1 ) y enfundar el cuerpo (7) de la grapa sobre el conductor, con la pala de conexión hacia fuera. A continuación se inserta la envolvente (3) y el émbolo (6) que ya están montados en la posición mostrada en la figura 4 en el trozo de núcleo (2) liberado de los conductores de aluminio hasta que dicha envolvente topa contra el borde de los mismos. Seguidamente se comienza la operación de tensado del núcleo (2) traccionando de él por medios manuales o mecánicos hasta llevarlo a la posición adecuada y, una vez determinada esta posición, se libera la pieza de bloqueo (5) del tornillo de retención (12) y la propia tensión del núcleo (2) arrastra las garras (4) al fondo de la envolvente (3) quedando retenido por estas tal y como muestra la figura 5. Finalmente se desplaza el cuerpo (7) de la grapa 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 cilindricas (71 ) y (73) de dicho cuerpo (7) a fin de que establezcan contacto respectivamente con el émbolo (6) de la grapa y con los conductores de aluminio del cable (1 ), con lo cual solo resta realizar la conexión eléctrica a través de la pala de conexión (8) soldada en el cuerpo (7).

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación: