ELECTRICO CON CUERPO AISLANTE PARA PROTECCION DE DESCARGAS AL USUARIO

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se ubica dentro del campo técnico de los aparatos que sirven para realizar la conexión o la unión de cables eléctricos con un elemento de aislamiento.

Así, la presente invención está dirigida a un dispositivo conector para llevar a cabo la unión de dos tramos de cable eléctrico, donde dicho dispositivo conector cuenta con un cuerpo aislante que permite suministrar una protección al usuario contra descargas eléctricas, en donde el dispositivo conector además permite la conexión y desconexión segura de un circuito eléctrico que puede tener o no corriente, en lo que se conoce como operación en línea viva o trabajo en caliente. Así, la presente invención corresponde específicamente a un conector que permite unir dos tramos de cable eléctrico que deben ser conectados (o desconectados) con la presencia directa o potencial de corriente eléctrica, donde dicha operación al ser realizada por intervención humana representa un riesgo para la integridad y salud física del operador, por lo que el tema de seguridad es uno de los factores más importantes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION En la actualidad, el uso de elementos para llevar a cabo conexiones de cables eléctricos es de alta aplicabilidad y de suma importancia, teniendo en cuenta que en toda red eléctrica se requiere de una serie de conexiones que deben ser realizadas de forma manual, bien sea para conectar diferentes elementos, continuaciones, o simplemente cuando se hacen mantenimientos o reemplazos de cables, lo cual es altamente usual.

Para llevar a cabo este proceso, en la mayoría de casos actualmente se hace necesario realizar un corte del suministro de electricidad, esto teniendo en cuenta los peligros que conlleva la manipulación de cables eléctricos que transportan un alto voltaje, toda vez que existen riesgos considerables involucrados, los cuales pueden llegar incluso a ser fatales dependiendo del voltaje que se esté manejando.

No obstante, realizar el corte del suministro de energía no siempre es deseable ya que se corta la electricidad en partes que son esenciales y que no pueden estar apagadas o sin suministro por periodos de tiempo prolongados, por lo que se hace necesario realizar el proceso con línea viva, lo que aumenta los riesgos para los operarios.

Por esta razón, en los últimos años se ha incrementado el uso de conectores o elementos que permitan hacer la desconexión en línea viva por medio del uso de algún tipo de elemento aislante, el cual permite que se pueda tener una distancia determinada (la cual depende del voltaje de la línea) para que el usuario pueda ubicar su mano y llevar a cabo de forma manual dicha desconexión. Sin embargo, este proceso también tiene un riesgo alto ya que en algunos casos los aislantes no son suficientes y la distancia no es la correcta y se pueden presentar accidentes que, como se indicó previamente, pueden incluso llegar a ser mortales.

Así las cosas, en el estado del arte existe una pluralidad de divulgaciones relacionadas con dispositivos o aparatos que sirven de conector para tramos de cables, dentro de las que se encuentra el documento WO 2008049007 que enseña un sistema de empalme que establece una unión o conexión eléctrica entre dos segmentos de un cable de potencia que tiene alambres conductores internos, donde dicho sistema de empalme es resistente a fallas eléctricas y a ambientes hostiles que existen en ambientes subterráneos durante todas las fases del proceso de extracción de hidrocarburos. Las disposiciones de empalme comprenden un alojamiento protector, una manga aislante y empalme de ajuste que trabajan en cooperación para crear una conexión de cable de potencia.

Sin embargo, la invención definida en esta anterioridad presenta el inconveniente que corresponde a un sistema de empalme pero sin indicar específicamente los materiales y los sistemas de protección que pueden ser usados para evitar inconvenientes o problemas por descargas en usuarios, por lo que puede representar un riesgo para los operadores. Además, esta anterioridad no sugiere que los cables contengan una señe de partes que cubren el elemento de sujeción de cable ni un tapón para evitar que el usuario introduzca su mano y se asegure que no se van a presentar problemas de seguridad por descargas.

De otra parte, se tiene el documento US 8382508 que divulga un conector de empalme mecánico de alto voltaje, el cual comprende conductores individuales con revestimiento metálico para un cable de potencia y un conector de empalme para conectar cada uno de dichos conectores. Así, cada conector de empalme tiene un cuerpo sujetador tubular metálico con un hombro de cara hacia arriba en un extremo superior y un hombro de cara hacia abajo en un extremo inferior. Un ensamble de rosca metálica se fija en uno de los conductores de cable de potencia con un hombro de cara hacia abajo en acople de sello metal a metal con el hombro de cara hacia arriba del cuerpo sujetador. El conector cuenta con acoples de tipo macho-hembra para hacer la unión entre elementos.

No obstante, aunque la invención definida en esta anterioridad define un conector con aislamiento para cables de potencia, la misma no especifica el material del cual se fabrica el elemento y el componente de protección para sellado de cajas de acople que aumenta la seguridad y evita inconvenientes de seguridad por descargas en usuarios, lo cual es altamente indispensable para obtener un producto adecuado.

Ahora bien, en el estado del arte también se encuentra el documento US 8859899, el cual enseña un conector eléctrico para cables, el cual permite hacer un empalme entre dos ensambles de cable eléctrico, donde el conector incluye un conector eléctrico y una pluralidad de contactos, cada uno de los cuales se configura para conectarse a un alambre de un ensamble de cable y se inserta en el conector. El conector eléctrico incluye una pluralidad de contactos de enchufe que se configuran para conectarse de forma permanente (no desmontable) a uno de la pluralidad de contactos. Cada contacto de enchufe del conector eléctrico incluye un agujero para recibir un respectivo contacto de pasador. El agujero se configura para permitir la traslación de un contacto de pasador respectivo después que el contacto se conecta de forma permanente a su respectivo contacto de enchufe con el fin de acomodar una longitud variable del ensamble de cable al cual se une el respectivo contacto de pasador mientras que mantiene la continuidad eléctrica entre el respectivo contacto de pasador del ensamble de cable y el respectivo contacto de enchufe del conector eléctrico.

Sin embargo, al igual que con algunas de las anterioridades previamente definidas, la invención definida en esta anterioridad presenta el inconveniente que no presenta ningún tipo de elemento aislante que sea armable y roscado, al tiempo que no divulga un elemento de aislamiento que se ubica en el extremo final del conector hembra-macho, el cual ayuda a aislar el cable del conector y evita inconvenientes de seguridad en usuarios.

Otro documento relacionado con elementos conectores con seguridad corresponde a la solicitud de patente KR 101627142, la cual está relacionada con un dispositivo de seguridad para una varilla de conexión de cable con una línea de distribución subterránea, que comprende una base, un soporte conector, primer y segundo elementos deslizantes de aislamiento, un medio de conexión, un medio de desconexión rápida, primer y segundo medios de detención, primer y segundo tornillos de conexión que tienen una porción macho roscada y una porción hembra roscada formadas en la primera y segunda piezas de bloqueo. Así, la conexión entre el cable de entrada y el cable de salida que constituye la línea de distribución subterránea se puede realizar rápida y fácilmente. Si se llega a presentar un cortocircuito o un sobrevoltaje, los elementos se pueden mover de forma deslizante rápidamente en direcciones opuestas, con lo que es posible separar el cable de entrada y el de salida, previniendo daño al equipo eléctrico.

No obstante, la invención divulgada en esta anterioridad presenta la desventaja que menciona un elemento con resortes que permite que los conectores aislantes se separen entre sí en caso de sobrevoltaje o cortocircuito, lo que correspondería a un dispositivo complejo, hecho que también se puede traducir en altos costos de producción y que requieren mantenimiento específico. Además, la conexión entre el aislante y el cable de alta potencia no es de tipo fijo, tal como roscado o similar, lo que puede llevar a que el elemento se suelte y represente un peligro para la seguridad del usuario/operaño.

Finalmente, se encuentra el documento US 9401560 que divulga un conector eléctrico de alta potencia y de un solo polo, el cual emplea un posicionador axial de aislamiento entre dos aislamientos rígidos, de modo que el posicionador axial de aislamiento mantiene la alineación axial interna adecuada mientras que permite el uso de una cubierta externa más pequeña. Así, el conector comprende un núcleo conductor, un aislante de región de núcleo rígido ubicado radialmente hacia afuera del conductor núcleo y que se extiende desde un punto cercano a la ranura de retención hacia el extremo del cable, un aislante de región de contacto rígido, un posicionador axial de aislamiento, y una cubierta ubicada radialmente hacia afuera del aislante de región de contacto rígido.

Sin embargo, la invención de esta anterioridad puede representar un inconveniente, toda vez que no incluye ni se sugiere un elemento de aislamiento que se pueda ubicar en el extremo distal del conector y que permita que el cable se adapte al módulo final del conector, creando así un aislamiento que se adapta a cualquier tipo de calibre de cable, por lo que se debe fabricar un elemento diferente para cada tipo de conector, es decir, no es universal ni se puede adaptar, lo que además aumenta considerablemente los costos del dispositivo.

A partir de la información anterior, es claro que los documentos existentes en el estado del arte corresponden a una serie de elementos para realizar conexiones entre cables de alta potencia, donde todos los elementos encontrados incluyen algún componente de aislamiento para aislar el cable del ambiente y evitar cortocircuitos o problemas de seguridad con usuarios, en donde en algunos casos estos elementos son utilizados en operaciones de perforación de pozo para conexión de herramientas. En todos los casos de los dispositivo o aparatos existentes, se cuenta con elementos de conexión tipo hembra-macho que permiten conectar dos extremos de cables de forma fácil y rápida, al tiempo que permiten la desconexión en caso de sobrevoltaje o cortocircuito.

Sin embargo, las divulgaciones existentes en el estado del arte presentan una serie de inconvenientes o deficiencias, como se indicaron previamente, en donde éstas corresponderían a la definición de un elemento aislante que se ajuste al calibre del cable y permita crear un aislamiento seguro, al tiempo que la unión entre elementos sea de forma que evite la desconexión entre éstos.

Además, se presenta un problema en el arte relacionado con que no existe un sistema que permita la conexión y desconexión segura de un circuito eléctrico que puede tener o no corriente, en lo que se conoce como operación en línea viva o trabajo en caliente.

De acuerdo con la información anterior, es claro para el experto en la materia que en el estado del arte existe una necesidad por diseñar e implementar un dispositivo que permita solucionar los problemas anteriormente mencionados, en donde se requiere que dicho dispositivo presente un conector de aislamiento que sea modular y comprenda una señe de componentes que permitan hacer una conexión fija y segura, evitando desconexiones indeseadas y soporte un voltaje necesario para no poner en riesgo la integridad del usuario o el operario, evitando de esta forma problemas por descargas en usuarios a la hora de realizar la conexión. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Considerando los problemas y/o necesidades anteriores mencionadas, los presentes inventores han propuesto un nuevo dispositivo conector para unión de cables eléctricos, especialmente para unir dos tramos de cable eléctrico que deben ser conectados con la presencia directa o potencial de corriente eléctrica, donde dicha operación al ser realizada por intervención humana representa un riesgo para la integridad y salud física del operador, por lo que la seguridad es el factor principal.

El dispositivo conector es un sistema compuesto de dos partes que se ensamblan entre sí, una dentro de la otra, consta de un conector macho y un conector hembra, ambos con sus respectivos cuerpos aislantes, los cuales van sobrepuestos en los conectores y asegurados por medio de una tuerca en la parte posterior de cada uno. Así, entre cada tuerca y el cable a conectar, se instala un cuerpo flexible que hace las veces de sello eléctrico.

Así las cosas, el dispositivo de la presente invención permite la conexión y desconexión segura de un circuito eléctrico que puede tener o no corriente, en lo que se conoce como operación en línea viva o trabajo en caliente. El dispositivo conector es de rápida y fácil operación, minimizando así el tiempo de intervención requerido para su conexión o desconexión, del mismo modo tiene integrado un cuerpo aislante que maximiza la seguridad al manipularlo y cuenta con un sistema de cierre mecánico que asegura el cable, el conector como tal y el cuerpo aislante.

De forma preferida, el conector de la presente invención se asegura al cable por medio de tres o más tornillos prisioneros que hacen las veces de amarre y garantiza una transmisión eficiente de la energía.

En una modalidad de la invención, el dispositivo conector tiene aplicación, pero no se limita, a sistemas de alimentación de corriente eléctrica para motores trifásicos (es decir, con tres líneas de conducción de corriente).

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La presente invención se entiende de forma más clara a partir de las siguientes figuras donde se muestran los componentes asociados al presente equipo, dispositivo y/o aparato, así como los elementos novedosos con respecto al estado del arte, en donde las figuras no pretenden limitar el alcance de la invención, el cual está únicamente dado por las reivindicaciones adjuntas, en donde:

La Figura 1 corresponde a una vista en perspectiva de una primera modalidad del dispositivo conector de la presente invención, el cual incluye el elemento aislante instalado en su parte externa. La Figura 2 corresponde a una vista de corte longitudinal del dispositivo conector de la Figura 1 , en el cual se ¡lustran todos los componentes ensamblados de dicho conector.

La Figura 3 corresponde a una vista en perspectiva en despiece del elemento de conexión macho del dispositivo conector de la Figura 1 con su respectivo aislamiento.

La Figura 4 corresponde a una vista en perspectiva en despiece del elemento de conexión hembra del dispositivo conector de la Figura 1 con su respectivo aislamiento.

La Figura 5 corresponde a una vista en perspectiva de una segunda modalidad del dispositivo conector de la presente invención, el cual está compuesto por dos conectores machos unidos entre sí por un elemento hembra doble, y que además incluye el elemento aislante instalado en su parte externa.

La Figura 6 corresponde a una vista de corte longitudinal del dispositivo conector de la Figura 5, en el cual se ¡lustran todos los componentes ensamblados de dicho conector.

La Figura 7 corresponde a una vista en perspectiva en despiece del elemento de conexión hembra doble del dispositivo conector de la Figura 5 con su respectivo aislamiento. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención está dirigida a un dispositivo conector para cables eléctricos, el cual presenta capacidades únicas y mejoradas de seguridad y facilidad de uso, donde dicho dispositivo permite la conexión de forma manual que puede ser realizada por cualquier operario sin riesgos muy altos de recibir descargas eléctricas.

De esta forma, en una primera modalidad, las Figuras 1 a 4 presentan un dispositivo conector para la unión de cables eléctricos, en donde dicho dispositivo conector comprende o consiste esencialmente, en general, sin limitaciones, de las siguientes partes o componentes:

• Un conector macho (1 ) fabricado en un material conductor el cual se conectará directamente al extremo del cable eléctrico, donde dicho conector macho (1 ) comprende una punta distal (1 1 ) que se ubica en el extremo opuesto al cable eléctrico, una sección de conexión (12) ubicada en el extremo cercano al cable eléctrico, y un sello eléctrico (13), en donde dicha sección de conexión (12) presenta un alojamiento interno donde se inserta el cable eléctrico a conectar y además presenta en su superficie con unos agujeros (14) por los cuales se insertan unos los elementos mecánicos (no mostrados) que permitirán la fijación del cable eléctrico; • Un elemento aislante macho (2) que se instala de forma que recubre el conector macho (1 ) y está compuesto por una punta (21 ) que recubre la punta distal (1 1 ) del conector macho (1 ), una sección base (22) ubicada en la parte inferior de la punta (21 ), y una tapa (23) que crea un asilamiento con el sello eléctrico (13) para ajustarse al empaque o chaqueta del cable eléctrico a unir, donde dicha tapa (23) se asegura con la sección base (22) para permitir que todo el elemento aislante macho (2) se mantenga en su lugar y quede fijo, en donde todo el elemento aislante macho (2) es hueco en su interior para permitir que el conector macho (1 ) pase a través del mismo;

• Un conector hembra (3) fabricado en un material conductor el cual se conecta directamente al extremo del otro cable eléctrico que se desea unir, donde dicho conector hembra (3) recibe la punta distal (11 ) del conector macho (1 ) por medio de un elemento receptor (31 ) ubicado en el extremo distal del mismo, es decir, el extremo más lejos del cable eléctrico, y comprende una sección de conexión (32) ubicada en el extremo cercano al cable eléctrico, y un sello eléctrico (33), en donde dicha sección de conexión (32) presenta un alojamiento interno donde se inserta el cable eléctrico a conectar y además presenta en su superficie con unos agujeros (34) por los cuales se insertan unos los elementos mecánicos (no mostrados) que permitirán la fijación del cable eléctrico; y

• Un elemento aislante hembra (4) que se instala de forma que recubre el conector hembra (3) y está compuesto por una sección distal (41 ) que recubre el elemento receptor (31 ) del conector hembra (3) y recibe la punta (21 ) del aislante macho (2), una sección base (42) ubicada en la parte inferior de la sección distal (41 ), y una tapa (43) que crea un asilamiento con el sello eléctrico (33) para ajustarse al empaque o chaqueta del cable eléctrico a unir, donde dicha tapa (43) se asegura con la sección base (42) para permitir que todo el elemento aislante hembra (4) se mantenga en su lugar y quede fijo, en donde todo el elemento aislante hembra (4) es hueco en su interior para permitir que el conector hembra (3) pase a través del mismo.

Así las cosas, una de las principales ventajas del dispositivo conector de la presente invención es que los elementos que son fabricados en material conductor, es decir, la punta distal (11 ) y la sección de conexión (12) del elemento macho (1 ), y el elemento receptor (31 ) y la sección de conexión (32) del elemento hembra (3) tienen un único tamaño, es decir, son universales y no varían en caso de conectar cables de diferente calibre.

No obstante, la porción de recepción de las secciones de conexión (12, 32), es decir, la parte de los conectores macho (1 ) y hembra (3) donde se inserta el cable eléctrico que se desea unir, tienen un tamaño que depende directamente del calibre del cable eléctrico, donde este tamaño puede ser diferente o el mismo para los dos extremos del cable eléctrico. Por ejemplo, en un extremo (tal como el que corresponde al conector macho (1 )) se puede insertar un cable que tiene un calibre A, mientras que en el otro extremo (tal como el que corresponde al conector hembra (3)) se puede insertar un cable que tiene un calibre B, en donde el calibre A puede ser igual al calibre B, o dicho calibre A puede ser menor o mayor al calibre B.

Lo anterior permite que se puedan realizar uniones simples y sencillas entre cables que tienen diferente calibre, sin necesidad de adaptar un conector específico para cada uno de dichos calibres. En este caso, lo único que se debe ajustar

En una modalidad preferida, la sección base (22) del aislante macho (2) y la sección base (42) del aislante hembra (4) cuentan en su extremo con una rosca. Del mismo modo, la superficie interna de la tapa (23) del aislante macho (2) y la tapa (43) del aislante hembra (4) es roscada, de modo que dicha tapa (23, 43) se pueda unir de forma roscada a la sección base (22, 42), facilitando de este modo la aplicación y el uso del dispositivo conector de la presente invención.

El hecho de incluir superficies externas roscadas (en el caso de las secciones base (22, 42)) y superficies internas roscadas (en el caso de las tapas (23, 43)) que coinciden entre sí, facilita la instalación del conector y asegura que el mismo no se separará y el aislamiento se mantendrá de forma constante durante todo el funcionamiento del dispositivo. Así mismo, esta unión por medio de roscas permite que no sea necesario la inclusión de elementos de sujeción adicionales que puedan llegar a ser fabricados en materiales no adecuados y que además correspondan a posibles peligros porque se pueden soltar, poniendo en peligro al operario que lleva a cabo la operación de acople y desacople. De forma preferida, los agujeros (14, 34) ubicados en la sección de conexión (12, 32) de los conectores macho (1 ) y hembra (3), son roscados en su interior, lo cual permite que por cada uno de ellos se inserte un tornillo (no mostrado) que entra en contacto directo con el cable eléctrico que se desea unir, y lo asegura por medio de presión o sujeción para evitar que el mismo se salga del conector y pierda su posición, evitando de este modo posibles inconvenientes o peligros de seguridad.

En una modalidad preferida, cada uno del conector macho (1 ) y el conector hembra (3) cuentan con por lo menos dos agujeros (14, 34) para la sujeción del cable, preferiblemente cada uno comprende tres o más agujeros (14, 34).

En una modalidad alterna, los agujeros (14, 34) se pueden disponer a lo largo de todo el contorno de la sección de conexión (12, 32) de los conectores macho (1 ) y hembra (3). El presente documento contempla que dichos agujeros (14, 34) se puedan disponer a lo largo de todo el contorno sin ninguna limitación, ya sea que dichos agujeros (14, 34) se encuentren de forma lineal, diametralmente opuestos, con diferencia de ángulo de 90° sobre dicha circunferencia de contorno, o cualquier otra posición, sin ninguna limitación, toda vez que la función de los agujeros es permitir el paso de algún tipo de elemento de sujeción para agarrar y sujetar el cable y evitar que el mismo se suelte o se caiga. Una de las principales características del dispositivo conector de la presente invención se basa en la integración en un solo cuerpo del conector como tal, junto con su recubrimiento aislante lo que hace que la operación de conexión y desconexión manual sea altamente segura y se pueda realizar de manera rápida, gracias a que los dos componentes del dispositivo (macho (1 ) y hembra (3)) son deslizantes entre sí.

Así, al ser desconectado el dispositivo de la invención, es decir, al desconectar el conector macho (1 ) del conector hembra (3), la distancia de separación entre dicha parte macho (1 ) y dicha parte hembra (3) garantiza una distancia de aislamiento suficiente para 5000 voltios (5KV) que es la tasa de voltaje solicitada para la operación, es decir que es de 5 cm. Sin embargo, como ventaja adicional el dispositivo conector está diseñado y probado para garantizar un funcionamiento confiable con voltajes de hasta 30KV y corrientes de 200 A, es decir que es de por lo menos 30 cm.

La superficie de contacto entre el conector macho (1 ) y el conector hembra (3) garantiza una transmisión de energía eléctrica eficiente, ya que no genera un delta de temperatura mayor al permitido por la normatividad aplicable.

En una segunda modalidad, las Figuras 5 a 7 ¡lustran un dispositivo conector para la unión de cables eléctricos, en donde dicho dispositivo conector comprende o consiste esencialmente, en general, sin limitaciones, de las siguientes partes o componentes: Dos conectores macho (1 ), ¡guales a como se definieron anteriormente con relación a la primera modalidad y como se muestran en la Figura 3;

• Dos elementos aislantes macho (2), ¡guales a como se definieron anteriormente con relación a la primera modalidad, donde cada elemento aislante macho (2) recubre un respectivo conector macho (1 );

• Un conector hembra doble (5) fabricado en un material conductor, donde dicho conector hembra doble (5) cuenta con dos elementos receptores (51 ) ubicados de forma opuesta entre sí, es decir, uno a cada lado y cada uno recibe la punta distal (11 ) del respectivo conector macho (1 ), y comprende una sección central (52) que une los dos elementos receptores (51 ); y

• Un elemento aislante hembra doble (6) que se instala de forma que recubre el conector hembra doble (5) y está compuesto por una primera sección (61 ) y una segunda sección (62), donde cada una de dichas primera y segunda secciones (61 , 62) se ubican por encima de parte del respectivo elemento aislante macho (2) y cubren la punta (21 ) de éste, donde dicha punta (21 ) de cada elemento aislante macho (2) se inserta en el interior de la respectiva primera o segunda sección (61 , 62). La primera sección (61 ) se inserta parcialmente en la segunda sección (62) de modo que se crea un acople completo, y éstas se ajustan con la respectiva sección distal (21 ) de cada uno de los elementos aislantes macho (2). En una modalidad preferida, la primera sección (61 ) cuenta en su extremo opuesto al cable eléctrico una superficie externa roscada, mientras que la segunda sección (62) cuenta en su extremo opuesto al cable eléctrico una superficie interna roscada, donde estas superficies roscadas permiten que la primera sección (61 ) y la segunda sección (62) se enroscan entre sí para evitar que las mismas se separen y se mantenga el contacto en todo momento.

Las ventajas asociadas al dispositivo conector como se muestra en la modalidad de las Figuras 1 a 4, también son aplicables al dispositivo conector en su segunda modalidad mostrada en las Figuras 5 a 7, y definida anteriormente.

Aunque la presente invención ha sido definida en términos de las modalidades y/o configuraciones preferidas que permiten obtener el resultado deseado, se entiende entonces que dentro de la presente divulgación se contemplan las múltiples modificaciones y/o alternativas que se puedan derivar de forma evidente para un experto en la materia, razón por la cual el alcance de la presente invención no está definido únicamente por las implementaciones preferidas definidas acá, sino que, por el contrario, el mismo está enteramente definido por las reivindicaciones adjuntas.