ES2263724T3 - Dispositivo para contactar electricamente una parte electroconductora de un cuerpo alargado, especialmente un tubo o de un cable. - Google Patents
Dispositivo para contactar electricamente una parte electroconductora de un cuerpo alargado, especialmente un tubo o de un cable.Info
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Abstract
Dispositivo (10) para contactar eléctricamente un conductor exterior desaislado (21) de un cable coaxial (20), con un cuerpo de base (11) para el apoyo sobre el cable coaxial (20) a contactar y con por lo menos un elemento de contacto separado (30, 32) que en la posición de montaje se encuentra entre el cuerpo de base (11) y el cable coaxial a contactar (20) para el establecimiento de una conexión electroconductora con el conductor exterior (21) del cable coaxial a contactar (20), caracterizado porque el por lo menos un elemento de contacto (30, 32) consiste en una chapa perfilada fina de una aleación que está compuesta de por lo menos un 94, 5% de cobre (Cu) y presenta 2 a 4% de níquel (Ni), 0, 5 a 1% de silicio (Si) y 0, 05 a 0, 25% de magnesio (Mg).
Description
Dispositivo para contactar eléctricamente una
parte electroconductora de un cuerpo alargado, especialmente un tubo
o de un cable.
La invención está relacionada con un dispositivo
de contacto del tipo reseñado en el preámbulo de la reivindicación
1.
Los dispositivos de contacto de este tipo tienen
múltiples aplicaciones, por ejemplo, como los llamados manguitos de
puesta a tierra para la puesta a tierra de cables o tubos. Por
regla general poseen un cuerpo de base formado preferiblemente, por
lo menos en parte, de un material elástico que se ajusta al cuerpo
a contactar. Por lo menos un elemento de contacto, preferiblemente
metálico, que en posición de montaje se ajusta a una parte
electroconductora del cuerpo a contactar, establece la conexión
electroconductora al cuerpo a contactar. En posición de montaje, el
elemento de contacto se encuentra entre el cuerpo a contactar y el
cuerpo de base y se fija por la cara del cuerpo de base que esta
orientada hacia el cuerpo a contactar.
La Patente EP 0 744 788 Al muestra un
dispositivo de contacto genérico para establecer el contacto
electroconductor con un conductor exterior desaislado de un cable
coaxial. El cuerpo de base del dispositivo está dotado de un
elemento de soporte metálico en forma de cinta revestido por su
superficie exterior y por sus bordes axiales de un material
elástico. Sin embargo, por la cara orientada en posición de montaje
hacia el cuerpo a contactar no se preve ningún recubrimiento de
material elástico. El cuerpo de base se coloca a modo de abrazadera
alrededor del conductor exterior del cable coaxial a contactar
liberado de manera anular de su revestimiento electroaislante. Los
lados del cuerpo de base compuestos por material electroaislante se
apoyan en los bordes restantes del revestimiento mientras que la
parte no recubierta del elemento de soporte se sitúa a distancia
radial de la zona brillante del tubo. Esta distancia radial la
puentea un elemento de contacto realizado en forma de cinta de un
trenzado de cobre. Esta cinta está en contacto tanto con el tubo
brillante como con la parte brillante del elemento de soporte del
cuerpo de base y establece así el contacto electroconductor.
Por la Patente EP 0 982 524 Al se conoce otro
dispositivo similar en el que se renuncia, en cambio, a un elemento
de contacto separado. En este caso, el elemento metálico de soporte
se dota de salientes de contacto elásticamente deformables que se
adaptan a la parte electroconductora del cuerpo a contactar
actuando de este modo como elementos de contacto. Como salientes de
contacto se proponen, en particular, perfilaciones así como, por
ejemplo, zonas estampadas a modo de lengüeta. Como material para
los salientes de contacto o bien para el elemento de soporte del
que se estampan los salientes de contacto se propone, entre otros,
cobre de baja aleación.
En la Patente US 4,594,221 se describe una
aleación de cobre de gran conductibilidad y alta estabilidad
mecánica que, además de cobre, contiene 2 a 4,8% en peso de níquel,
0,2 a 1,4% en peso de silicio así como 0,05 a 0,45% en peso de
magnesio. Gracias a sus propiedades ventajosas, ésta aleación
resulta apropiada, por ejemplo, para las clavijas.
Por la Patente US 5,236,789 se conoce la
aleación, definida por el
Unified-Numbering-System UNS
americano como "C 70250", con 96,2% en peso de cobre, 3,0% en
peso de níquel, 0,65% en peso de silicio y 0,15% en peso de
magnesio, que tiene igualmente, como propiedades ventajosas, una
elevada estabilidad mecánica y conductibilidad eléctrica.
Los dispositivos de contacto conocidos presentan
el inconveniente de ejercer, en la posición de montaje en la que el
cuerpo de base a modo de abrazadera se tensa alrededor del cuerpo a
contactar, una presión relativamente intensa y difícil de controlar
sobre el cuerpo a contactar. Este criterio, que en el
establecimiento de contactos con tubos carece en principio de
interés, adquiere una importancia fundamental en el contacto con
cables, en especial con cables coaxiales conductores de ondas. En
la puesta a tierra de tales cables se aisla habitualmente el hilo
conductor exterior estableciendo el contacto electroconductor con
ayuda de un dispositivo de contacto, por ejemplo, con ayuda de un
llamado manguito de puesta a tierra. Una vez retirada la capa de
aislamiento que con frecuencia asume también una función de apoyo
que no carece de importancia, el conductor exterior resulta
relativamente sensible a las deformaciones. Tales deformaciones, en
especial estricciones, pueden ser el resultado de una elevada
presión radial. Incluso las estricciones ligeras provocan un
incremento de la resistencia a las ondas en el cable, lo que en
condiciones desfavorables da lugar a reflexiones y a una adaptación
defectuosa a los elementos de construcción contiguos. Como
resultado, desciende el grado de eficacia de la conducción de las
ondas.
El objetivo de la presente invención consiste en
perfeccionar un dispositivo genérico de manera que se pueda reducir
la presión ejercida sobre el cuerpo a contactar.
Este objetivo se consigue gracias a la teoría de
la reivindicación 1. Las características de esta parte
reivindicativa tienen en particular la siguiente importancia.
Como consecuencia de la especial elección del
material que pretende una aleación que contenga, por lo menos,
94,5% de cobre y 2 a 4% de níquel, 0,5 a 1% de silicio, así como
0,05 a 0,25% de magnesio, es posible fabricar elementos de contacto
como estructuras de chapa que pueden realizarse con un grosor de
chapa más fino que las correspondientes chapas perfiladas de otros
materiales sin perder las propiedades necesarias para las demás
funciones, por ejemplo, propiedades elásticas y/o de soporte.
Utilizando como elementos de contacto chapas perfiladas realizadas
más finas, se pueden conseguir fuerzas de apriete más reducidas en
los cuerpos a contactar, sin que resulte perjudicada la unión
electroconductora pretendida.
Otra ventaja radica en un evidente ahorro de
material, gracias a la configuración más fina de la chapa
perfilada. Se pueden ahorrar costes de fabricación en una cuantía
que sobrecompensa el incremento debido al precio actualmente más
elevado del material utilizado según la invención.
Las ventajas de la invención se pueden
aprovechar tanto en dispositivos de contacto que presentan un
elemento de contacto separado entre el cuerpo a contactar y el
cuerpo de base, como también en aquellos dispositivos en los que el
elemento de soporte ya está dotado de salientes de contacto que
actúan como elementos de contacto. Especialmente la ventaja del
ahorro de peso se manifiesta, sobre todo, en el tipo de
dispositivos de contacto mencionado en último lugar, dado que en
este caso una parte de masa especialmente elevada del dispositivo
completo se puede sustituir por la aleación según la invención.
Resulta especialmente ventajoso elegir la
aleación de modo que contenga por lo menos 90,8% de cobre, 2,7 a
3,3% de níquel, 0,6 a 0,7% de silicio y 0,1 a 0,2% de magnesio. Se
emplea preferiblemente la aleación definida en el
Unified-Numbering-System UNS
americano 5 como "C 70250" con, fundamentalmente, 96,2% de
cobre, 3% de níquel, 0,65% de silicio y 0,15% de magnesio. Este
material posee propiedades por las que resulta especialmente
apropiado para el uso como elemento de contacto en un dispositivo
de contacto genérico, concretamente, una conductibilidad eléctrica
de más de 20 MS/m, una conductibilidad de calor de 180 a 200
W/(mK), un coeficiente de dilatación térmica de 17 a 18
10^{-6}/K, una densidad de 8,7 a 9,0 g/cm^{3} y un módulo de
elasticidad de 120 a 140 kN/mm^{2}. Por otra parte, el material
se puede transformar con facilidad y mantiene sus propiedades
elásticas mecánicamente favorables incluso al realizarlo en forma de
chapa fina, por ejemplo, con un grosor inferior a 0,5 ó incluso a
0,4 mm. Por consiguiente, los elementos de contacto según la
invención se configuran en su forma de realización preferida, con
grosores de chapa del orden de 0,4 mm. La forma especial de los
elementos de contacto se puede realizar dentro de unos límites muy
amplios en adaptación a las condiciones especiales.
En una forma de realización preferida, el cuerpo
de base del dispositivo de contacto según la invención se compone
de un elemento de soporte metálico, fundamentalmente con forma de
cinta, que se tensa a modo de abrazadera alrededor del cuerpo a
contactar. Está rodeado en parte por un material elástico, de modo
que la cara del elemento de soporte orientada en posición de
montaje del dispositivo hacia el cuerpo a contactar, se mantiene por
lo menos parcialmente libre de material elástico. De esta manera,
el elemento de contacto, del que se dispone por lo menos uno, puede
establecer en posición de montaje un contacto electroconductor
entre la parte electroconductora del cuerpo a contactar y el
elemento de soporte. El por lo menos un elemento de contacto puede
configurarse, por ejemplo, a modo de saliente del elemento de
soporte, uniéndose el o los salientes de contacto preferiblemente
como una sola pieza y, de manera especialmente ventajosa, en unión
de los materiales del saliente y del elemento de soporte. El o los
salientes de contacto se pueden configurar, por ejemplo, a modo de
perfilaciones redondas, triangulares, rectangulares, trapezoidales
o similares del elemento de soporte o en forma de estampados al
estilo de lengüetas. Las lengüetas se pueden orientar tanto en
dirección periférica, como en dirección axial del cuerpo a
contactar. La variante mencionada en último lugar se puede realizar
de manera especialmente ventajosa, creando una sola línea de
estampado o corte que describe meandros en dirección periférica del
elemento de soporte. De esta manera, se obtienen dos filas de
lengüetas opuestas y dentadas una con otra que se ajustan en
posición de montaje axialmente al cuerpo a contactar, estando
orientadas en dirección opuesta. De esta manera, se pueden crear en
una sola fase de trabajo especialmente sencilla, una pluralidad de
puntos de contacto seguros.
En las formas de realización antes citadas, la
unificación de los materiales de los salientes de contacto y los
elementos de soporte resulta especialmente ventajosa. En el marco
de la invención también es posible, aunque requiera mucho más
trabajo, unir el o los salientes de contacto en unión de materiales
al elemento de soporte. En este caso se pueden elegir, en
particular, diferentes materiales para el elemento de soporte y los
salientes de contacto.
En una forma de realización totalmente distinta,
el elemento de contacto realizado según la invención como chapa
perfilada de una aleación especial, se configura como pieza
separada que en posición de montaje se encuentra entre la parte
electroconductora del cuerpo a contactar y el elemento de soporte
en forma de cinta del cuerpo de base. Para establecer una conexión
electroconductora segura, el elemento de contacto se perfila
preferiblemente en forma de ondas, meandros o en zigzag. En
cualquier caso, conviene pretender que el o los elementos de
contacto se configuren de manera que en posición de montaje se
ajusten elásticamente al cuerpo a contactar.
Otras ventajas de la invención resultan de la
descripción especial de las formas de realización preferidas y del
dibujo esquemático que se acompaña. Se ve en las
Fig. 1 una vista en perspectiva de un
dispositivo de contacto;
Fig. 2 una vista en perspectiva de un
dispositivo de contacto en posición de montaje;
Fig. 3 una sección radial esquemática de un
dispositivo de contacto en posición de montaje;
Fig. 4 una vista lateral seccionada de
diferentes formas de realización de elementos de contacto
separados;
Fig. 5 una vista esquemática sobre la cara
interior de un dispositivo de contacto en un primer ejemplo de
realización;
Fig. 6 una vista esquemática sobre un elemento
de soporte de un dispositivo de contacto de un segundo ejemplo de
realización;
Fig. 7 una sección axial esquemática de un
dispositivo de contacto de un segundo ejemplo de realización en
posición de montaje.
La figura 1 representa una vista esquemática de
una forma básica preferida de un dispositivo de contacto 10 para
cables o tubos. Un elemento de soporte metálico 11 configurado en
forma de cinta se puede tensar alrededor del cuerpo a contactar 20,
tal como se ve en la Fig. 2. A estos efectos, dispone en sus caras
estrechas de lengüetas acodadas 111 que se pueden unir entre sí,
por ejemplo, con ayuda de tornillos 13. El elemento de soporte 11
está rodeado por un revestimiento elástico 12, por lo menos por su
cara que en posición de montaje es la cara exterior. Este
revestimiento presenta adicionalmente unos labios de obturación 121
que se extienden en dirección periférica del cuerpo a contactar y
que están axialmente distanciados. La superficie 112 del elemento
de soporte 11, que en posición de montaje está orientada hacia el
cuerpo a contactar 20, no queda cubierta por el revestimiento
12.
En la Fig. 2 se muestra esquemáticamente la
posición de montaje de un dispositivo de contacto 10 alrededor de
un cuerpo a contactar, concretamente en el presente ejemplo de
realización, alrededor de un cable coaxial 20. En la zona del
dispositivo de contacto 10, tal como se puede ver en la Fig. 7, se
ha retirado el revestimiento exterior 22 del cable coaxial 20, de
modo que la superficie electroconductora 21 del hilo conductor
exterior del cable coaxial queda opuesto a distancia a la
superficie brillante 112 del elemento de soporte 11.
Esta distancia se puede puentear por medio de un
elemento de contacto 30, posibilidad representada en la Fig. 3. La
Fig. 3 representa una sección radial de un elemento de contacto en
posición de montaje. En el caso del ejemplo de realización mostrado
en la Fig. 3 se trata de un elemento de contacto separado 30 que se
encuentra en la zona del dispositivo de contacto 10 entre la
superficie a contactar 21 del cable coaxial 20 y la superficie
brillante 112 del elemento de soporte 11. En la representación
esquemática de la Fig. 3 no se representa el revestimiento 12 de
material elástico del cuerpo de base.
Según la invención, el elemento de contacto 30
consta de una chapa de una aleación compuesta por, al menos, 94,5%
de cobre (Cu), 2-4% de níquel (Ni),
0,5-1% de silicio (Si), así como
0,05-0,25% de magnesio (Mg). En el ejemplo de
realización, los componentes de la aleación alcanzan
fundamentalmente los siguientes porcentajes: 96,2% Cu, 3% Ni, 0,65%
Si y 0,15% Mg.
El elemento de contacto 30 se puede realizar de
las más diversas maneras. En la Fig. 4 se representan tres ejemplos
de realización que gozan de especial preferencia. Se trata en el
caso del elemento de contacto 30, de una chapa perfilada en forma
de ondas (a), meandros (b) o en forma de zigzag (c) de la aleación
según la invención arriba indicada. La perfilación se realiza
preferiblemente de manera que se produzca un ajuste elástico del
elemento de contacto 30 entre el elemento de soporte 11 y el
conductor exterior 21. De este modo se pueden compensar sin
dificultades las irregularidades existentes entre el revestimiento
desaislado 22 del cable coaxial 20. Como se puede reconocer
claramente en la Fig. 3, el contacto electroconductor se establece
a través de varios puntos de contacto formados por los salientes
31. Es evidente que como consecuencia se ejerce una fuerza de
presión radial sobre el conductor exterior 21. Esta fuerza debe
dimensionarse de manera que se genere un contacto electroconductor
fiable, sin que se produzca una estricción del conductor exterior 21
a pesar de la falta de estabilización por medio del revestimiento
desaislado 22 que pudiera dar lugar a perturbaciones en la
conducción de ondas.
La Fig. 5 muestra una vista sobre la cara
interior de un dispositivo de contacto con elemento de contacto
separado 30 según las Figs. 3 y 4 en una variante perfeccionada
especialmente ventajosa. El elemento de contacto 30 se sujeta
concretamente con ayuda de medios de retención en la cara del
cuerpo de base orientada en posición de montaje hacia el cuerpo a
contactar 20. Los medios de retención consisten en unas escotaduras
121 configuradas por la cara interior del elemento de soporte 11
del revestimiento elástico 12. Los extremos del elemento de
contacto separado 30 se pueden introducir en estas escotaduras 122,
lo que simplifica sobre todo considerablemente el montaje del
dispositivo de contacto. La zona de la cara interior 112 del
elemento de contacto 11 no queda cubierta por el revestimiento
entre las escotaduras 121, por lo que se puede establecer la
conexión electroconductora entre el elemento de soporte y el
conductor exterior a contactar 21 del cable coaxial 20.
La Fig. 6 muestra un dispositivo de contacto 10
según la invención realizado de forma totalmente distinta. Se
renuncia a un elemento de contacto separado, dotando en cambio el
elemento de soporte 11 de salientes de contacto 32. En la forma de
realización especialmente ventajosa representada en la Fig. 6, los
salientes de contacto 32 constan de lengüetas 32 opuestas unas a
otras que se extienden en dirección axial del cuerpo a contactar
20. Su funcionamiento se representa en la Fig. 7. Las lengüetas 32
se pueden realizar de una manera especialmente sencilla, estampando
en el elemento de soporte 11 una línea de estampado o de corte 35
continua en forma de meandros, tal como se representa en la Fig. 6.
Las lengüetas creadas en forma dentada se pueden poner en contacto
elástico y electroconductor con la superficie a contactar 121,
desdoblándolas ligeramente.
En el dibujo no se representan en detalle los
demás ejemplos de realización como, por ejemplo, los salientes de
contacto realizados en forma de perfiles redondos, triangulares,
rectangulares o similares del elemento de soporte 11.
Claims (4)
1. Dispositivo (10) para contactar
eléctricamente un conductor exterior desaislado (21) de un cable
coaxial (20),
con un cuerpo de base (11) para el apoyo sobre
el cable coaxial (20) a contactar y
con por lo menos un elemento de contacto
separado (30, 32) que en la posición de montaje se encuentra entre
el cuerpo de base (11) y el cable coaxial a contactar (20) para el
establecimiento de una conexión electroconductora con el conductor
exterior (21) del cable coaxial a contactar (20),
caracterizado porque
el por lo menos un elemento de contacto (30, 32)
consiste en una chapa perfilada fina de una aleación que está
compuesta de por lo menos un 94,5% de cobre (Cu) y presenta 2 a 4%
de níquel (Ni), 0,5 a 1% de silicio (Si) y 0,05 a 0,25% de magnesio
(Mg).
2. Dispositivo (10), según la reivindicación 1,
caracterizado porque los componentes de la aleación en el
por lo menos un elemento de contacto (30, 32) están presentes en
las siguientes proporciones:
Ni-2,7 a 3,3%
Si-0,6 a 0,7%
Mg-0,1 a0,2%
Cu \geq 95,8%.
3. Dispositivo (10), según la reivindicación 1,
caracterizado porque los componentes de la aleación en el
por lo menos un elemento de contacto (30, 32) están presentes
esencialmente en las siguientes proporciones:
Ni-3%
Si-0,65%
Mg-0,15%
Cu-96,2%.
4. Dispositivo (10), según la reivindicación 1,
caracterizado porque la aleación definida en el
Unified-Numbering-System UNS por
"C 70250" es utilizada como material del por lo menos un
elemento de contacto (30, 32).
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