Un procedimiento para conectar un conductor eléctrico (17) a una barra metálica (11) por medio de una conexión atornillada,

mediante el cual se inserta un buje (10) dotado de un collar (12) en un agujero, y se fija por medio de una expansión radial en el mismo, en la barra metálica, se provoca que un terminal (16) de cable conectado al conductor eléctrico haga contacto contra el buje, y se conecta el terminal de cable al buje por medio de un tornillo (14) dispuesto en el buje y que forma parte de la conexión atornillada, caracterizado por

sacar un dispositivo (23) de expansión con una porción roscada (26) y un collar (25) de expansión a través del buje para expandir este,

girar una tuerca (20) de ajuste con una rosca (21) que coopera con la porción roscada (26) en contacto contra el collar (12) del buje para pulir una superficie del collar del buje y sacar la herramienta de expansión a través del buje,

extraer el dispositivo (23) de expansión con la tuerca (20) de ajuste del buje e insertar un tornillo a través del buje y

presionar un anillo abrazadera ahusado (13) que rodea el tornillo y hace contacto contra una cabeza (15) del tornillo en el buje durante el ensanchamiento radial del buje y la constricción radial del anillo abrazadera en torno al tornillo como resultado del apriete de la conexión atornillada

Procedimiento y dispositivo para conectar un conductor eléctrico a una barra metálica, y herramienta para fijar un buje en un agujero en una barra metálica.

Campo de la invención

Un procedimiento y un dispositivo para conectar un conductor eléctrico a una barra metálica, por ejemplo, un raíl de vía de ferrocarril, por medio de una conexión atornillada. La invención también versa acerca de una herramienta para fijar un buje en un agujero en la barra metálica. El buje forma parte de la conexión atornillada.

En el ámbito de los ferrocarriles existe una necesidad de conectar cables eléctricos a raíles de vía de ferrocarril. La conexión eléctricamente conductora resultante puede formar parte de, por ejemplo, un sistema de señalización para indicar la presencia de tráfico, la conexión a tierra de raíles o la realimentación de corrientes operativas elevadas.

Estado de la técnica

Los procedimientos existentes para efectuar conexiones deseadas que incluyen la soldadura de cables de acero o de terminales de cable de acero a alta temperatura y la soldadura de cables o de terminales de cable a baja temperatura. También hay diversas formas de conexión enchavetada, de conexión atornillada y combinaciones de estos.

Las conexiones se montan en el exterior en entornos desprotegidos bajo restricciones de tiempo. No es inusual que las piezas constituyentes estén sometidas a daños, oxidación o contaminación durante el transporte o el montaje. Las conexiones también están sometidas a una vibración importante debida a trenes que pasan y a efectos mecánicos provocados, por ejemplo, por el barrido, la eliminación de nieve u otro trabajo de mantenimiento de la vía. Además, puede haber influencias medioambientales que tienen efectos adversos sobre las características eléctricas y mecánicas, por ejemplo, agua que penetra por medio de huecos expuestos a la humedad y que da lugar posiblemente a la corrosión o a la expansión de hielo destructivo, los efectos de los patrones cíclicos de temperatura (día/noche, verano/invierno), contaminación del aire, de la tierra y del agua, etc.

Las conexiones atornilladas utilizadas más habitualmente comprenden un buje que está presionado firmemente dentro de un agujero en el raíl, y una conexión atornillada que conecta un cable con el buje por medio de un terminal de cable. El montaje se efectúa normalmente por medio de una herramienta hidráulica operada manualmente.

En el documento EP0945919 se alude y se describe una conexión atornillada de este tipo. En él, el buje está dotado de un collar en un extremo, y el extremo opuesto, que está empujado a través de un agujero en el raíl, está acomodado en el otro lado del raíl por medio de un aro de recubrimiento. Se saca una herramienta de expansión a través del buje desde el extremo dotado de collar. El material del buje sale con potencia y llena un espacio en el aro de recubrimiento. El espacio se extiende hacia fuera de forma radial del agujero en el raíl, anclando de ese modo el buje en el agujero. Una desventaja de la conexión atornillada según el documento EP0945919 es que el collar y el aro de recubrimiento se deforman por medio de la operación de sacar la herramienta de expansión a través de los mismos. El resultado es que un terminal de cable o similar no tendrá un buen contacto contra el collar. La conexión atornillada está concebida para acoplar un terminal de cable en cada lado del raíl.

En el documento EP0328946 se describe una conexión atornillada similar. Sin embargo, se pretende esta conexión atornillada para acoplar un terminal de cable únicamente en un lado. El buje utilizado en el documento EP0328946 tiene una porción cilíndrica algo más larga que la longitud del agujero formado en el raíl, y un collar de terminación en un extremo. Una herramienta de expansión sacada a través del buje desde el extremo dotado de collar provoca que el material del buje fluya, de forma que se provoca un ensanchamiento radial en el extremo opuesto del buje. La conexión atornillada está inmovilizada por una arandela acopada o similar. Asimismo, esta conexión implica la deformación del collar. De cara a para evitar problemas provocados por la deformación, se proporciona el collar del buje desde el comienzo con una porción central más gruesa y un agujero que está embutido en la abertura.

El documento EP0891007 hace referencia y describe una conexión atornillada para acoplarse a terminales de cable en ambos lados. Hay dispuestos dos bujes con collares de forma coaxial dentro el uno del otro en un agujero en el raíl. Se saca una herramienta de expansión a través de los bujes, los aprieta entre sí y los presiona hacia fuera de forma radial en el agujero. Una desventaja de esta versión es que uno de los terminales de cable está dotado de una superficie de contacto adicional en el trazado conductor eléctrico contra el raíl.

El objetivo de una conexión atornillada con un buje es crear entre un terminal de cable y un raíl una conexión mecánicamente duradera con una resistencia eléctrica reducida de paso que no aumenta con el tiempo. La resistencia eléctrica de paso se produce en el lugar en el que se encuentran dos conductores eléctricos. La resistencia de paso de la conexión atornillada normalmente se produce en dos pasos, uno de ellos entre el terminal de cable y el buje, el otro entre el buje y el raíl.

Los factores que afectan a la resistencia de paso comprenden no solo materiales y uniformidad de la superficie sino también tales aspectos como la limpieza de la superficie, el tamaño de la superficie de contacto y la presión de contacto. También es importante que la conexión pueda mantener suficiente presión de contacto entre las piezas eléctricamente conductoras constituyentes durante una vida útil de quizás 20 años.

Las conexiones atornilladas utilizadas hasta la fecha en este contexto exhiben generalmente un número de deficiencias. Entre otros, la inmovilización de la conexión atornillada es imperfecta y existe el riesgo de un aflojamiento como resultado de las vibraciones a las que está sometida la conexión. Las diferencias en las características de los materiales de los raíles, de los bujes y de los tornillos también provocan problemas en el sentido de que la conexión eléctrica está dañada después de los cambios de temperatura. También existe el riesgo de que el buje utilizado en las conexiones atornilladas de este tipo que pierda contacto con el raíl, poniendo en peligro de ese modo la función eléctrica.

Resumen de la invención

Un objetivo de la presente invención es eliminar las deficiencias y los problemas indicados anteriormente. Se consigue este objetivo por medio de un procedimiento según la reivindicación 1, una conexión atornillada según la reivindicación 8 y una herramienta según la reivindicación 12. Como primera etapa, un buje se expande de forma radial para que haga un contacto muy bueno contra la superficie de la estructura de un agujero formado en una barra metálica, y, a partir de entonces, se pule la cara del buje en un primer extremo dotado de collar y se ensancha radialmente en un segundo extremo. El pulido del collar tendrá como resultado un contacto eléctrico muy bueno con el terminal colindante de cable o un dispositivo similar en un cable.

Cuando se aprieta un tornillo empujado a través del buje, su movimiento axial hará que el tornillo se acople en un anillo abrazadera insertado en el buje y se consigue una buena conexión eléctrica con la barra metálica por medio del buje. Se aprieta el tornillo por medio de una tuerca que hace contacto contra el collar del buje por medio de una arandela y un terminal de cable que está dispuesto entre la arandela y el collar del buje. Se aprieta el tornillo con un par relativamente elevado y hasta un pretensado elevado, de forma que la arandela gira y pule la contaminación y la aspereza en el terminal de cable. El terminal de cable está deformado y llega a hacer contacto apretado, de ese modo, contra la superficie completa de la arandela.

Una realización del dispositivo de conexión según la invención está prevista para acoplar un terminal de cable en un lado, y otra realización del dispositivo está prevista para acoplar dos terminales de cable, es decir, un terminal de cable en cada lado de la barra metálica. Cualquier caso implica un tornillo que, en una conexión atornillada mantiene unido el dispositivo de conexión.

En una realización, el tornillo está fabricado de un material que permite tal fuerza elevada de montaje como para tener como resultado una deformación plástica...

1. Un procedimiento para conectar un conductor eléctrico (17) a una barra metálica (11) por medio de una conexión atornillada, mediante el cual se inserta un buje (10) dotado de un collar (12) en un agujero, y se fija por medio de una expansión radial en el mismo, en la barra metálica, se provoca que un terminal (16) de cable conectado al conductor eléctrico haga contacto contra el buje, y se conecta el terminal de cable al buje por medio de un tornillo (14) dispuesto en el buje y que forma parte de la conexión atornillada, caracterizado por

sacar un dispositivo (23) de expansión con una porción roscada (26) y un collar (25) de expansión a través del buje para expandir este,

girar una tuerca (20) de ajuste con una rosca (21) que coopera con la porción roscada (26) en contacto contra el collar (12) del buje para pulir una superficie del collar del buje y sacar la herramienta de expansión a través del buje,

extraer el dispositivo (23) de expansión con la tuerca (20) de ajuste del buje e insertar un tornillo a través del buje y

presionar un anillo abrazadera ahusado (13) que rodea el tornillo y hace contacto contra una cabeza (15) del tornillo en el buje durante el ensanchamiento radial del buje y la constricción radial del anillo abrazadera en torno al tornillo como resultado del apriete de la conexión atornillada.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, mediante el cual la cabeza del tornillo se embute en el anillo abrazadera (13) y en una superficie extrema del buje como resultado del apriete de la conexión atornillada, evitando de ese modo el giro del tornillo.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1, mediante el cual el anillo abrazadera y el buje se deforman de forma plástica como resultado del apriete de la conexión atornillada.

4. Un procedimiento según la reivindicación 1, mediante el cual el terminal de cable se deforma de forma plástica como resultado del apriete de la conexión atornillada.

5. Un procedimiento según la reivindicación 1, mediante el cual una arandela (18) dispuesta entre el terminal de cable y una tuerca (19) de la conexión atornillada se deforma como resultado del apriete de la conexión atornillada.

6. Un procedimiento según la reivindicación 1, mediante el cual, como resultado del apriete de la conexión atornillada, la arandela (18) pule un lado del terminal de cable que hace contacto contra la arandela.

7. Un procedimiento según la reivindicación 1, mediante el cual después del apriete del tornillo hay una conexión eléctrica entre el conductor (17) y la barra metálica no solo directamente por medio del buje (10) y el terminal (16) de cable sino también por medio del anillo abrazadera (13), el tornillo (14), una tuerca (19) atornillada en el tornillo y una arandela (18) dispuesta entre la tuerca y el terminal de cable.

8. Una conexión atornillada que comprende un buje (10) dotado de un collar (12), y un tornillo (14) dotado de una cabeza (15) y que se inserta a través del buje, por lo que la longitud del buje supera la longitud de un agujero formado para la conexión atornillada en la barra metálica, caracterizada

porque hay dispuesto un anillo abrazadera ahusado (13) en torno al tornillo en la cabeza del tornillo,

porque el anillo abrazadera ahusado está presionado dentro del buje entre el buje y el tornillo,

porque el collar del buje tiene una superficie anular plana no acoplada y

porque el anillo abrazadera junto con una superficie extrema del buje forman una superficie anular con una dimensión exterior que supera las dimensiones exteriores de la cabeza del tornillo, haciendo que sea posible de ese modo que la cabeza del tornillo penetre al menos en parte en la superficie después del apriete del tornillo.

9. Una conexión atornillada según la reivindicación 8, mediante la cual la longitud del anillo abrazadera (13) es menor que la mitad de la longitud del buje.

10. Una conexión atornillada según la reivindicación 8, mediante la cual el buje (10) tiene, en un extremo dotado del collar (12), un rebaje circular interno (28).

11. Una conexión atornillada según la reivindicación 8, mediante la cual las superficies de contacto del buje (10) y del anillo abrazadera (13) están chapadas en plata.

12. Una herramienta, que comprende un dispositivo alargado (23) de expansión, para fijar un buje (10) en un agujero en una barra metálica (11), mediante la cual el buje (10) está dotado de un collar (12) y la longitud del buje supera la longitud del agujero, caracterizada

porque el dispositivo (23) de expansión está dotado de una porción roscada (26) en un primer extremo y de un macho (24) para llave en un segundo extremo,

porque el dispositivo (23) de expansión está dotado, entre la porción roscada (26) y el macho (24) para llave, de un collar (25) de expansión con una circunferencia creciente desde la porción roscada (26),

porque la herramienta comprende una tuerca (20) de ajuste que coopera con el dispositivo (23) de expansión,

porque la tuerca (20) de ajuste está dotada de una porción roscada interna central (21) que coopera con la porción roscada (26) del dispositivo (23) de expansión,

porque la tuerca (20) de ajuste está dotada en un primer extremo de una superficie extrema anular plana para hacer contacto contra el collar (12) del buje y

porque la tuerca (20) de ajuste está dotada en un segundo extremo de una cabeza (22) para cooperar con una herramienta para girar la tuerca de ajuste, mediante lo cual, según gira, la tuerca de ajuste pule el collar del buje y saca el dispositivo de expansión a través del buje para una expansión radial del buje para lograr un buen contacto contra la pared del agujero.