ES2320040T3 - Insercion destinada a colocarse en un elemento para la fijacion y la puerta en contacto electrico de un terminal de conexion electrico. - Google Patents
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Abstract
Inserción destinada a colocarse en un agujero calibrado (2) de un elemento (1) para la fijación y la puesta en contacto eléctrico de un terminal (5) de conexión eléctrica y que está constituida, por una parte, de un aro (3) eléctricamente conductor que presenta un manguito (3a) que es solidario con un collar (3b) y, por otra parte, por un tornillo (4) que está provisto de una varilla (4a) destinada a introducirse en el aro (3) y una cabeza (4b) que facilita su atornillado y que permite además apretar el terminal (5) entre sí mismo y el collar (3b) del aro cuyo manguito (3a) se ha introducido anteriormente en dicho agujero (2) del elemento (1), caracterizada porque el manguito (3a) y el collar (3b) del aro (3) no presentan ninguna ranura y poseen una superficie interior lisa y porque el tornillo es un tornillo autorroscador (4) con las dimensiones para poder roscar a la vez la superficie interior del manguito (3a) del aro (3) al mismo tiempo que deforma por expansión la materia constitutiva de dicho manguito cuya superficie exterior puede también aplicarse con fuerza en la pared interna del agujero (2) del elemento (1).
Description
Inserción destinada a colocarse en un elemento
para la fijación y la puesta en contacto eléctrico de un terminal de
conexión eléctrico.
La invención se refiere a una inserción
destinada a colocarse en un elemento para la fijación y la puesta
en contacto eléctrico de un terminal de conexión eléctrico y,
especialmente, en el alma de un carril de vía férrea.
La invención se refiere también a un
procedimiento de colocación de una inserción como esta.
Se conoce hundir con fuerza en un taladro del
alma de un carril una clavija con cabeza troncocónica provista de
una varilla roscada exteriormente, manteniéndose el terminal en
dicha varilla, por ejemplo, por medio de una tuerca.
También se ha ideado en el documento DE19847361
A1 un dispositivo en forma de una inserción destinada a colocarse
en un agujero calibrado de un elemento para la fijación y la puesta
en contacto eléctrico de un terminal de conexión eléctrica y que
está constituida, por una parte, de un aro eléctricamente conductor
que presenta un manguito que es solidario con un collar y, por otra
parte, por un tornillo que está provisto de una varilla destinada
a introducirse en el aro y una cabeza que facilita su atornillado y
que permite además apretar el terminal entre sí mismo y el collar
del aro cuyo manguito se ha introducido anteriormente en dicho
agujero del elemento.
No obstante, en un dispositivo como este, el
manguito presenta ranuras longitudinales para formar varias alas de
contacto mientras que el tornillo se atornilla en un roscado del
collar particularmente espesa para este fin y mientras una
prolongación de la varilla del tornillo permite obtener una
separación elástica de dichas alas.
Este dispositivo con deformación elástica
presenta especialmente el inconveniente de una conducción
eléctrica reducida del manguito en el agujero calibrado debido a las
ranuras, aunque se añada, como se describe en este documento, una
pieza de contacto colocada en el agujero calibrado.
Por las mismas razones, un dispositivo como este
no ofrece una buena estanqueidad, lo que conlleva riesgos de
corrosión. Estos riesgos constituyen un problema mayor para un
dispositivo sometido a la intemperie como es el caso para la
aplicación citada anteriormente.
También se ha ideado una inserción según el
documento EP0507259 A1 que preconiza una deformación plástica de un
aro en el medio de una cabeza troncocónica de una clavija, teniendo
dicho aro un mandrinado también troncocónico.
Gracias a la deformación de la materia, el aro
no necesita estar agrietado como en el caso anterior, de ahí las
ventajas de un buen contacto eléctrico y de una buena
estanqueidad.
Si una inserción como esta resulta
satisfactoria, necesita, sin embargo, una aplicación bastante larga
y unas herramientas de colocación sofisticadas.
Por esta razón los inventores han ideado una
nueva inserción fácil de colocar como en el documento DE19847361
A1, pero eléctricamente eficaz con una buena conducción eléctrica y
una buena estanqueidad como en el documento EP0507259 A1.
La inserción según la invención consta de la
manera descrita anteriormente respecto al documento citado
anteriormente DE19847361 A1, por una parte, de un aro
eléctricamente conductor que presenta un manguito que es solidario
con un collar y, por otra parte, un tornillo provisto de una
varilla y de una cabeza, pero que es sin embargo especialmente
notable porque el manguito y el collar del aro no presentan ninguna
ranura y poseen una superficie interior lisa y porque el tornillo
es un tornillo autorroscador con las dimensiones para poder roscar
a la vez la superficie interior del manguito del aro al mismo
tiempo que deforma por expansión la materia constitutiva de dicho
manguito cuya superficie exterior puede también aplicarse con
fuerza en la pared interna del agujero del elemento.
Los inventores han sabido encontrar una
aplicación nueva a un tornillo autorroscador que, no sólo rosca de
manera clásica un mandrinado como, por ejemplo, en el documento
DE4404057 A1, pero al mismo tiempo deforma de manera plástica el
aro, lo que no puede hacer un tornillo clásico que coopera con un
roscado preformado.
En el documento DE4404057 A1, por ejemplo, el
tornillo utilizado deforma elásticamente una pieza con ranuras por
su forma troncocónica, mientras que el uso de un tornillo
autorroscador en este dispositivo no conlleva ninguna deformación
suplementaria y sólo se preconiza para evitar de manera clásica la
formación con anterioridad de un roscado.
Por ejemplo, entre el terminal y la cabeza del
tornillo, se interpone al menos una arandela.
Para asegurar un buen contacto eléctrico y una
buena fijación, el diámetro interior del manguito del aro presenta
un valor inferior al preconizado por el fabricante del tornillo
autorroscador para un uso clásico de este y, en particular, el
diámetro interior del manguito del aro es inferior a dicha
dimensión preconizada de alrededor del 10 al 15%.
Se conoce, por ejemplo para un tornillo
autorroscador de un diámetro de 10 mm \pm 0,1 prever, para un uso
clásico en un objeto de una dureza de 40 a 50 da N/mm^{2}, un
perforación de 9,3 mm \pm 0, 1.
Ventajosamente, el manguito del aro presenta un
diámetro interior que es inferior al diámetro del tornillo
autorroscador de alrededor del 16 al 22% y, a título de ejemplo, el
tornillo autorroscador presenta un diámetro de alrededor de 10 mm
\pm 0,1 y el manguito del aro un diámetro inferior a alrededor de
8,10 mm \pm 0,1, mientras que la dureza de la materia
constitutiva del manguito del aro está comprendida en un intervalo
de alrededor de 20 a 30 da N/mm^{2}. El diámetro interior del
manguito y la dureza de este último se eligen evidentemente para
que el esfuerzo ejercido por el tornillo autorroscador conlleve el
inflamiento diametral exterior deseado de dicho manguito.
Según un modo de realización, el orificio de
entrada del aro por el lado de su collar está achaflanado para
formar un ensanchamiento hacia el exterior con el fin de asegurar
un mejor guiado del tornillo autorroscador y, ventajosamente, el
collar del aro presenta medios de agarre para una herramienta con
el fin de facilitar su mantenimiento en rotación por dicha
herramienta.
Preferentemente, el tornillo autorroscador es
del tipo multilobulado y en particular trilobulado.
Según un modo de realización, la superficie
interior del manguito del aro es cilíndrica o incluso, al menos en
parte, ligeramente troncocónica.
Especialmente, para una fijación en un agujero
que atraviesa el elemento, el manguito del aro está abierto en sus
dos extremidades.
Además, el manguito del aro presenta una sección
exterior circular o poligonal destinada a cooperar con un agujero
del elemento que tiene una forma correspondiente.
Según un modo de realización, el tornillo
autorroscador presenta una garganta en los alrededores de su
cabeza, destinada a alojar el terminal para conectar que está
introducida en la varilla del tornillo autorroscador por medio de
un fileteado interior del que está provisto el collar con este fin
o de un fileteado interior realizado por el propio tornillo
autorroscador.
La invención también tiene por objeto un uso
privilegiado, pero no obligatorio, de dicha inserción, utilizándose
esta ventajosamente para la puesta en contacto eléctrico de un
conductor unido al terminal con un carril de vía férrea cuya alma
constituye el elemento al que se conecta la inserción.
La invención tiene además también por objeto un
procedimiento de aplicación de una inserción como esta que consiste
en:
- -
- colocar el aro de la inserción introduciendo su manguito en el agujero calibrado dispuesto anteriormente en elemento que hay que equipar,
- -
- disponer el terminal en el tornillo autorroscador, especialmente por atornillado,
- -
- roscar la superficie interior del manguito del aro atornillando el tornillo autorroscador manteniendo al mismo tiempo el aro en el agujero del elemento,
- -
- deformar por expansión el manguito del aro en el transcurso de su roscado,
- -
- asegurar el contacto eléctrico del terminal apretando el tornillo autorroscador cuya cabeza aprieta dicho terminal, directamente o no, entre él mismo y el collar del aro.
La invención se entenderá bien con la lectura de
la descripción que viene a continuación y que se refiere a los
dibujos anexos en los que:
la figura 1 representa en alzado una inserción
según la invención, aplicada en el alma de una vía férrea;
la figura 2 es un corte según
II-II de la figura 1 (no representándose la vista
del tornillo por razones de claridad),
las figuras 3 a 6 muestran en corte (no
representándose el tornillo por razones de claridad) las fases
sucesivas de aplicación de la inserción en un elemento como el alma
de un carril de vía férrea representado en las figuras 1 y 2.
En el ejemplo representado en las figuras 1 y 2,
la inserción según la invención está dispuesta en el alma de un
carril 1 de vía férrea.
No obstante, como ya se ha dicho, está claro que
la inserción según la invención puede utilizarse en cualquier otro
elemento o soporte conductor de electricidad (incluidos compuestos
de carbono), provisto de un agujero 2 calibrado que atraviesa el
elemento como en el ejemplo representado o por de un agujero
ciego.
En consecuencia, en las figuras 3 a 6, se ha
retomado la referencia 1 para el elemento que puede ser una parte
del carril 1 de las figuras 1 y 2 u otro elemento.
En las figuras, se puede ver una inserción que
está constituida, por una parte, por un aro 3 eléctricamente
conductor, de cobre o de aluminio por ejemplo, que consta de un
manguito 3a solidario con un collar 3b, siendo el aro
preferentemente de una sola pieza y, por otra parte, por un
tornillo 4 provisto de una varilla 4a y una cabeza 4b y que se
tratará a continuación.
El manguito 3a presenta una superficie interior
cilíndrica lisa y una sección exterior aquí circular (podría ser
poligonal).
La inserción (3, 4) está destinada a fijar,
asegurando un buen contacto eléctrico, un terminal 5 de conexión
eléctrico, conectado éste mismo de manera conocida y no
representada a un conductor o similar para una toma de tierra, por
ejemplo.
En el ejemplo representado, el manguito 3a es
más largo que el agujero 2 del carril 1 de tal forma que después
de haberse introducido en dicho agujero, dicho manguito sobresale
ligeramente por el lado del elemento opuesto al lado por el que se
ha introducido. Los diámetros exterior del manguito e interior del
agujero respectivamente se ajustan sin duda uno respecto del
otro.
También se observará que en este ejemplo, el
manguito 3a está abierto en sus dos extremidades y que en la
extremidad girada hacia el collar 3b, presenta un chaflán 3c
ensanchado hacia el exterior.
El tornillo 4 es del tipo autorroscador o
incluso, según las denominaciones, autoformadora e, incluso más
particularmente, del género trilobulada.
El diámetro de la varilla 4a del tornillo 4
respecto al diámetro interior del manguito 3a, así como la materia
utilizada para fabricar el aro 3 se eligen de tal manera que el
tornillo autorroscador 4, cuando está atornillado en dicho aro,
rosca a este deformándolo (deformación de la materia) de manera que
conlleva un inflamiento de su diámetro exterior.
Además, antes del comienzo del atornillado del
tornillo 4, como se representa en la figura 1 y en este modo de
realización, se aprovecha el fileteado de dicho tornillo para
aplicar el terminal 5 que está o bien provisto para este fin de un
fileteado interior conjugado, o bien constituido ventajosamente por
una materia adecuada y que presenta un diámetro interno apto para
sufrir un roscado por dicho propio tornillo 4, mientras que una
garganta 4c está dispuesta bajo la cabeza 4b del tornillo para
recibir dicho terminal 5 al final de atornillado, quedando esta
última de esta manera prácticamente imperdible.
Con anterioridad y de manera facultativa, se
puede prever al menos una arandela antifricción 6 entre la cabeza
4b del tornillo y el terminal 5.
Por ejemplo, el tornillo presenta un diámetro de
alrededor de 10 mm \pm 0,1 y el manguito un diámetro interior de
alrededor de 8,10 mm \pm 0,1 y, de una manera más general, el
diámetro interior del manguito es inferior alrededor del 16 al 22%
respecto del diámetro del tornillo autorroscador, esto es, inferior
alrededor del 10 al 15% al diámetro preconizado por el fabricante
del tornillo autorroscador para un uso clásico.
Siempre a título de ejemplo, la dureza de la
materia utilizada para el aro es de alrededor de 20 a 30 da
N/mm^{2}.
Los inventores han descubierto efectivamente
que, al elegir los diámetros correctos y la materia correcta, se
podía roscar y al mismo tiempo deformar el aro.
A partir de la figura 1, que muestra el
principio del atornillado del tornillo 4 en el aro 3, facilitado al
principio por el chaflán 3c del aro que asegura un guiado del
tornillo, se continúa el atornillado y como lo muestran las figuras
4 y 5, el aro se deforma progresivamente y se infla para aplicarse
con fuerza en la pared interior del agujero 2 del carril 1.
Además, a medida que esta deformación obtenida
gracias al tornillo autorroscador, el grosor del manguito 3a
disminuye y al final del atornillado (figura 6), cuando la varilla
4a abre por el otro lado del carril 1, empuja la materia del aro al
exterior axial y radialmente como bien muestra dicha figura 6. De
esta manera, se asegura una perfecta conducción eléctrica
realizada, de esta forma, reforzando al mismo tiempo el
mantenimiento del aro 3 en el agujero 2.
Para facilitar el mantenimiento en rotación del
aro 3 en el transcurso del atornillado del tornillo 4, el collar 3b
presenta en su contorno estrías o al menos dos chaflanes o incluso
una forma poligonal de manera que se pueda mantener en rotación por
una herramienta como una llave plana, sabiendo que a medida que
progresara el tornillo, el par de atornillado aumenta y el aro se
bloquea rápidamente sin que sea necesario mantenerlo más
tiempo.
Para asegurar bien un contacto estrecho del
terminal 5 en el collar 3b, se aplica un par de apriete predefinido
(por ejemplo 40 N/m), lo que puede obtenerse fácilmente por medio
de una llave dinamométrica.
\newpage
Describiendo la inserción según la invención, se
ha descrito al mismo tiempo el procedimiento de aplicación tal y
como se mencionó anteriormente y en las reivindicaciones.
Se entiende que una inserción como esta puede
colocarse de manera sencilla, en un agujero eventualmente ciego,
sin que sea necesario tener acceso a los dos lados del elemento,
asegurando al mismo tiempo un contacto eléctrico excelente y un
ensamblaje reversible del tornillo en el aro. Además, se obtiene un
buen comportamiento ante las vibraciones y el aflojado.
Muchas aplicaciones son posibles además de la
descrita anteriormente a título de ejemplo y especialmente en el
ámbito del dar salida a tierra y del blindaje de cajetines
eléctricos y electrónicos.
Claims (16)
1. Inserción destinada a colocarse en un agujero
calibrado (2) de un elemento (1) para la fijación y la puesta en
contacto eléctrico de un terminal (5) de conexión eléctrica y que
está constituida, por una parte, de un aro (3) eléctricamente
conductor que presenta un manguito (3a) que es solidario con un
collar (3b) y, por otra parte, por un tornillo (4) que está
provisto de una varilla (4a) destinada a introducirse en el aro (3)
y una cabeza (4b) que facilita su atornillado y que permite además
apretar el terminal (5) entre sí mismo y el collar (3b) del aro
cuyo manguito (3a) se ha introducido anteriormente en dicho agujero
(2) del elemento (1), caracterizada porque el manguito (3a)
y el collar (3b) del aro (3) no presentan ninguna ranura y poseen
una superficie interior lisa y porque el tornillo es un tornillo
autorroscador (4) con las dimensiones para poder roscar a la vez la
superficie interior del manguito (3a) del aro (3) al mismo tiempo
que deforma por expansión la materia constitutiva de dicho manguito
cuya superficie exterior puede también aplicarse con fuerza en la
pared interna del agujero (2) del elemento (1).
2. Inserción según la reivindicación 1,
caracterizada porque entre el terminal (5) y la cabeza (4b)
del tornillo, se interpone al menos una arandela (6).
3. Inserción según una de las reivindicaciones 1
ó 2, caracterizada porque el diámetro interior del manguito
(3a) del aro presenta un valor inferior al preconizado por el
fabricante del tornillo autorroscador (4) para un uso clásico de
este.
4. Inserción según la reivindicación 3,
caracterizada porque el diámetro interior del manguito (3a)
del aro es inferior a dicha dimensión preconizada de alrededor del
10 al 15%.
5. Inserción según una de las reivindicaciones 1
a 4, caracterizada porque el manguito (3a) del aro presenta
un diámetro interior que es inferior al diámetro del tornillo
autorroscador (4) de alrededor del 16 al 22%.
6. Inserción según una de las reivindicaciones 1
a 5, caracterizada porque el tornillo autorroscador (4)
presenta un diámetro de alrededor de 10mm \pm 0,1 y el manguito
(3a) del aro un diámetro inferior de alrededor de 8,10 mm \pm
0,1.
7. Inserción según una de las reivindicaciones 1
a 6, caracterizada porque la dureza de la materia
constitutiva del manguito (3a) del aro está comprendida en un
intervalo de alrededor de 20 a 30 da N/mm^{2}.
8. Inserción según una de las reivindicaciones 1
a 7, caracterizada porque el orificio de entrada del aro (3)
por el lado de su collar (3b) está achaflanado para formar un
ensanchamiento hacia el exterior con el fin de asegurar un mejor
guiado del tornillo autorroscador (4).
9. Inserción según una de las reivindicaciones 1
a 8, caracterizada porque el collar (3b) del aro presenta
medios de agarre para una herramienta con el fin de facilitar su
mantenimiento en rotación por dicha herramienta.
10. Inserción según una de las reivindicaciones
1 a 9, caracterizada porque el tornillo autorroscador (4) es
del tipo multilobulado y en particular trilobulado.
11. Inserción según una de las reivindicaciones
1 a 10, caracterizada porque la superficie interior del
manguito (3a) del aro es cilíndrica o, al menos en parte,
ligeramente troncocónica.
12. Inserción según una de las reivindicaciones
1 a 11, caracterizada porque el manguito (3a) del aro está
abierto en sus dos extremidades.
13. Inserción según una de las reivindicaciones
1 a 12, caracterizada porque el manguito (3a) del aro
presenta una sección exterior circular o poligonal destinada a
cooperar con un agujero (2) del elemento que tiene una forma
correspondiente.
14. Inserción según una de las reivindicaciones
1 a 13, caracterizada porque el tornillo autorroscador (4)
presenta una garganta (4c) en los alrededores de su cabeza (4b),
destinada a alojar el terminal (5) para conectar que está
introducida en la varilla (4a) del tornillo autorroscador por medio
de un fileteado interior del que está provisto el collar con este
fin o de un fileteado interior realizado por el propio tornillo
autorroscador (4).
15. Inserción según una de las reivindicaciones
1 a 14, utilizada para la puesta en contacto eléctrico de un
conductor unido al terminal (5) con un carril (1) de vía férrea
cuya alma constituye el elemento al que se conecta la
inserción.
16. Procedimiento de aplicación de una inserción
según una de las reivindicaciones 1 a 15 en un agujero calibrado
(2), de un elemento (1) para la fijación y la puesta en contacto
eléctrico de un terminal (5) de conexión eléctrica,
caracterizado porque consiste en:
- -
- colocar el aro (3) de la inserción introduciendo su manguito (3a) en el agujero calibrado (2) dispuesto anteriormente en elemento que hay que equipar,
- -
- disponer el terminal (5) en el tornillo autorroscador (4), especialmente por atornillado,
- -
- roscar la superficie interior del manguito (3a) del aro atornillando el tornillo autorroscador (4) manteniendo al mismo tiempo el aro (3) en el agujero (2) del elemento,
- -
- deformar por expansión el manguito (3a) del aro en el transcurso de su roscado,
- -
- asegurar el contacto eléctrico del terminal (5) apretando el tornillo autorroscador (4) cuya cabeza (4b) aprieta dicho terminal (5), directamente o no, entre él mismo y el collar (3b) del aro.
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