“BLINDAGEM PARA UM CONDUTOR ELÉTRICO ALONGADO” Pedido Correlato Este pedido é baseado no pedido provisório US 60/299.656, depositado em 20 de junho de 2001, sobre o qual reivindica prioridade.
Campo Técnico Esta invenção refere-se a membros de drenagem eletricamente condutores para aterrar luvas provendo blindagem contra interferências eletromagnética e de freqüência de rádio.
Fundamentos da Invenção Interferência eletromagnética (EMI, em inglês) e interferência de freqüência de rádio (RFI, em inglês) apresentam um problema potencial na prevenção do funcionamento apropriado e componentes eletrônicos causados por interferência devida ao acoplamento indutivo entre condutores elétricos nas vizinhanças portando correntes variáveis no tempo ou condutores sujeitos a propagar ondas eletromagnéticas. Por exemplo, correntes elétricas em condutores associados ao sistema de ignição ou ao sistema elétrico em um automóvel podem induzir sinais espúrios em vários componentes eletrônicos, como em um módulo eletrônico que controla o funcionamento do motor ou o sistema de freios.Estes sinais espúrios podem acarretar conseqüências desastrosas e causar os módulos de controle funcionarem inapropriadamente ou responderem como se os sinais espúrios representassem uma condição real, causando, potencialmente, uma perda de controle do veículo.
Similarmente, acoplamento indutivo entre fiação elétrica e as linhas conduzindo dados em uma rede de computadores ou outro sistema de comunicação pode ter um efeito corruptor sobre os dados sendo transmitidos pela rede.
Os efeitos adversos de EMI e RFI são efetivamente eliminados pela blindagem e aterramento apropriados de componentes sensíveis a EMI. Por exemplo, fios conduzindo sinais de controle que podem ser sujeitos a interferências induzidas indesejadas podem sare blindados pelo uso de uma luva protetora como descrito na patente US 4.684.762, de Gladfelter, onde a luva é formada de fio têxteis entrelaçados (tecidos, trançados ou enlaçados) eletricamente condutores e não-condutores, os fio têxteis condutores sendo aterrados através de um fio de drenagem entrelaçado co os fio têxteis durante a fabricação da luva, o fio de drenagem ficando em contato elétrico com os fio têxteis condutores.
Embora este enluvamento contra RFI/EMI seja efetivo quanto à eliminação de interferência elétrica, o enluvamento é difícil de ser aterrado apropriadamente. A luva é, primeiro, cortada em um tamanho mais comprido que o necessário para simplesmente cobrir os fios a serem blindados de modo a prover um comprimento livre de fio de drenagem para ser conectado ao terra. O comprimento livre de fio de drenagem é formado, então, pelo corte e desnudamento de uma porção da luva ao redor do fio de drenagem. A luva é posicionada ao redor dos fios a serem blindados e o comprimento livre de fio de drenagem é conectado ao terra. Este processo resulta em desperdício de luva e é consumidor de tempo para o instalador, que tem que cortar mais luva do que o necessário e, depois, cortar e desnudar parte da luva sem danificar o fio de drenagem para expor o mesmo para conexão ao terra. Há claramente a necessidade de blindagem contra RFI/EMI aperfeiçoada que seja menos desperdiçante e possa ser instalada com menos esforço em um período de tempo mais curto.
Sumário e Objetivos da Invenção A invenção refere-se a uma blindagem para proteger um condutor elétrico alongado contra interferências de ffeqüência de rádio e eletromagnética. Em seu modo de realização preferido, a blindagem compreende uma luva alongada tendo um espaço central para receber o condutor. A luva é formada de uma pluralidade de primeiros membros filamentares flexíveis e resilientes entrelaçados entre si. A pluralidade dos primeiros membros filamentares inclui pelo menos alguns membros filamentares eletricamente condutores. Um par de membros de drenagem filamentares são orientados substancialmente ano sentido do comprimento ao longo da luva e são entrelaçados com os primeiro =s membros filamentares. Os membros de drenagem são flexíveis, eletricamente condutores e ficam em contato elétrico um com outro e os membros filamentares eletricamente condutores compreendendo a pluralidade de primeiros membros filamentares. Um dos membros de drenagem tem uma porção no sentido do comprimento que é extensível para fora da luva e conectável a um terra elétrico para aterrar a luva.
De preferência um membro de drenagem é entremeado com os primeiros membros filamentares em uma pluralidade de regiões discretas de fixação arranjadas em relação espaçada no sentido do comprimento ao longo da luva. O membro de drenagem compreende, assim, uma pluralidade de segmentos que flutuam ao longo de uma superfície da luva, um dos segmentos sendo posicionado entre cada uma das regiões discretas de fixação. O membro de drenagem pode ser cortado em um dos segmentos e é, assim, extensível para longe da luva, para conexão ao aterramento elétrico. Os segmentos do membro de drenagem que flutuam ao longo da superfície são, de preferência mais compridos do que as regiões de fixação. A blindagem de acordo com a invenção compreende também uma costura estendendo-se no sentido do comprimento ao longo da luva para prover acesso ao espaço central. A costura é definida por um par de bordas livres que se estendem no sentido do comprimento ao longo da luva. Meios de solicitação são localizados no interior da luva para solicitarem resilientemente sobre as bordas em relação de sobreposição uma com a outra para fechar a costura. Uma das bordas é posicionada, de preferência sobreposta à outra, e os membros de drenagem são posicionados sobre a luva de modo a ficarem cobertos por uma borda.
De preferência os membros de drenagem compreendem fios de cobre trançados e os primeiros membros filamentares são entrelaçados por tecelagem, os membros de drenagem sendo entretecidos com os primeiros membros filamentares. Para efetiva blindagem contra RFI/EMI, os membros filamentares condutores compreendem entre cerca de 10% a cerca de 80%, em peso, da luva. r E um objetivo da invenção prover uma blindagem contra RFI/EMI que seja facilmente aterrável. r E um outro objetivo da invenção prover uma blindagem contra RFI/EMI em forma de uma luva adaptada para condutores alongados. r E ainda outro objetivo da invenção prover uma blindagem contra RFI/EMI tendo membros de drenagem que são extensíveis da blindagem e fixáveis a um aterramento elétrico.
Estes e outros objetivos e vantagens da invenção se tomarão aparentes pela consideração dos desenhos anexos e a descrição de modos de realização preferidos e alternativos.
Breve Descrição dos Desenhos A Fig. 1 é uma vista em perspectiva de um modo de realização preferido de uma blindagem contra RFI/EMI tendo membros de drenagem extensíveis de acordo com a invenção; A Fig. IA é uma vista em perspectiva em escala ampliada de uma porção da blindagem mostrada na Fig. 1; A Fig. 2 é uma vista em perspectiva de um modo de realização alternativo de blindagem contra RFI/EMI tendo membros de drenagem extensíveis de acordo com a invenção; A Fig. 3 é uma seção transversal tomada ao longo das linhas 3- 3 da Fig. 2; A Fig. 4 é uma vista em perspectiva da blindagem mostrada na Fig. 2 com um dos membros de drenagem sendo mostrado estendido da blindagem; A Fig. 5 é uma vista em perspectiva da blindagem mostrada na Fig. 2 com um dos membros de drenagem cortado e estendido da blindagem;
As Figs. 6-8 são vistas em perspectiva de modos de realização alternativos de blindagens contra RFI/EMI tendo membros de drenagem extensíveis de acordo com a invenção; A Fig. 9 é uma vista em perspectiva de um modo de realização alternativo da blindagem contra RFI/EMI de acordo com a invenção que é fiada e não tem costura longitudinal; A Fig. 10 é uma vista em perspectiva de um modo de realização da blindagem contra RFI/EMI de acordo com a invenção não formada por membros filamentares entrelaçados; e A Fig. 11 é uma vista em perspectiva de membros de drenagem usados em uma blindagem contra RFI/EMI plana.
Descrição Detalhada dos Presentemente Modos de Realização Preferidos A Fig. 1 mostra uma blindagem 10 para proteger um condutor elétrico alongado 12 formado de uma pluralidade de membros filamentares flexíveis e resilientes 14 entrelaçados entre si. O termo membro filamentar como usado aqui é um termo genérico para uma trança ou tranças contínuas de fibras, filamentos, fio têxteis ou material em uma forma adequada para enlace, tecelagem, trançamento ou, de outro modo, entrelaçamento, para formar uma estrutura. Membros filamentares incluem um nu de fibras torcidas entre si, um número de fibras dispostas juntas sem serem torcidas, um número de filamentos dispostos ou torcidos entre si, bem como, um monofilamento. O entrelaçamento dos membros filamentares 14 é feito, de preferência, por tecelagem, mas também pode ser por trançamento ou enlace. Pelo menos alguns dos membros filamentares são eletricamente condutores. Os membros filamentares condutores são, de preferência, monofilamentos de nylon revestidos por prata e os membros filamentares não-condutores são, de preferência, fios torcidos bi-componentes de poliéster. Para blindagem efetiva, é preferido que os membros filamentares condutores compreendam entre cerca de 10% e cerca de 80%, em peso, da luva.
Um par de membros de drenagem filamentares 16 e 18 são entrelaçados com os membros filamentares 14. Os membros de drenagem são feitos, de preferência, de fio de cobre trançado para flexibilidade e revestido por estanho contra corrosão. Tamanhos práticos de membros de drenagem podem variar entre calibre 18 e calibre 24. Um membro de drenagem de calibre 24 preferido é constituído de 19 cabos torcidos de fios de cobre revestidos com estanho torcidos um com outro. Outras configurações, como 7 cabos torcidos de fios de calibre 32, também são possíveis.
Os membros de drenagem 16 e 18 são orientados substancialmente no sentido do comprimento ao longo da luva, o membro de drenagem, o membro de drenagem 16 tendo uma porção no sentido do comprimento 20 extensível para longe da luva (mostrado em linha fantasma) e conectável a um aterramento elétrico 22 (mostrado esquematicamente) para aterrar a luva 12.
No modo de realização mostrado na Fig. 1, o membro de drenagem 18 é entrelaçado com os membros filamentares 14 substancialmente continuamente ao longo do comprimento da luva 12, enquanto o membro de drenagem 16 é entrelaçado com os membros filamentares 14 em uma pluralidade de regiões discretas de fixação 24 arranjadas em relação espaçada no sentido do comprimento ao longo da luva. Entre as regiões de fixação, os segmentos 26 do membro de drenagem 16 flutuam sobre a superfície 28 da luva 12 formando uma pluralidade de porções 20 que são extensíveis para longe da luva quando esta e os membros de drenagem são cortados para ajustar a luva a um comprimento particular do condutor elétrico a ser blindado. Para este modo de realização, os segmentos flutuantes 26 são, de preferência, mais compridos do que as regiões de fixação 24 de modo que, a despeito de onde a luva 12 é cortada, é mais provável que seja cortada em um segmento 26 entre duas regiões de fixação 24.
Em um modo de realização preferido da luva mostrado na Fig. IA, ambos os membros de drenagem 16 e 18 são entrelaçados com os membros filamentares 14 em uma pluralidade de regiões discretas 24 arranjadas em relação espaçada no sentido do comprimento ao longo da luva. Entre estas regiões de fixação, ambos os membros de drenagem têm segmentos 26 que flutuam sobre a superfície 28 da luva 12 e formam uma pluralidade de porções que podem ser estendidas para longe da luva para fixação ao terra. As regiões de fixação 24 do membro de dreno 16 são, de preferência, posicionadas adjacentes aos segmentos flutuantes 26 sobre o membro de drenagem 18, e as regiões de fixação 24 do membro de dreno 18 são, de preferência, posicionadas adjacentes aos segmentos flutuantes 26 sobre o membro de dreno 16. Este arranjo assegura que um segmento 26 seja disponível para extensão da luva 12, a despeito de onde, ao longo de seu comprimento, a luva é cortada.
De preferência a luva 12 tem uma costura estendendo-se no sentido de comprimento 30, definida por um par de bordas livres 32 e 34 também se estendendo no sentido do comprimento ao longo da luva. A costura 30 provê acesso ao espaço central 36 circundado pela luva 12 para posicionar um condutor alongado no interior da luva. A luva tem meios de solicitação 38 que solicitam, resilientemente, sobre a borda 32 para se sobrepor à borda 34 e fechar, nominalmente, a costura 30 (a costura podendo ser prontamente aberta pela separação manual das bordas 32 e 34). Os membros de drenagem 16 e 18 são posicionados sobre a luva 12 de modo a ficarem cobertos pela borda livre 32 e, desse modo, impedir possível curto-circuito contra os segmentos flutuantes 26. A posição preferida dos membros de drenagem 16 e 18 é próximo à borda livre 34, conforme mostrado na Fig. 1.
Os meios de solicitação 38 compreendem, de preferência, membros filamentares suplementares 40 entrelaçados com os membros filamentares 14 e orientados substancialmente transversalmente ao eixo comprido 42 da luva 12. Membros filamentares suplementares 40 são, de preferência monofílamentos constituídos de um material solidificável de modo resiliente, como um termoplástico ou metal, como aço inox ou nitinol. Monofílamentos constituídos desses materiais permitem que os membros filamentares suplementares sejam solidificados de modo resiliente, por exemplo,, em uma curvatura circular, de modo a, resilientemente, solicitar sobre a borda livre 32 para uma relação de sobreposição com a borda livre 34.
No uso, o modo de realização preferido da blindagem 10 mostrado na Fig. 1 é cortado em um comprimento apropriado para o condutor alongado a ser blindado. As bordas 32 e 34 são manualmente separadas e a luva é posicionada ao redor do condutor. Uma porção cortada 20 de um segmento 26 é retirada de entre as bordas livres 32 e 34 e fixada a um aterramento elétrico próximo. O segmento 26 pode ser cortado como resultado do corte da luva para ajustar o condutor, em cujo caso o segmento cortado 26 se estenderá da luva próximo à extremidade de corte da luva. Caso a luva seja cortada em uma região de fixação em vez de sobre um segmento 26, o membro de dreno 16 pode ser deslizado para fora da região de corte de r fixação para se estender para longe da luva. E possível também cortar apenas um segmento 26 e retirá-lo de entre as bordas em qualquer local ao longo do comprimento da luva para fixação ao terra.
Modos de Realização Alternativos A Fig. 2 mostra um modo de realização de luva alternativo 50 tendo membros de drenagem duplos entrelaçados 52 e 54 de acordo com a invenção. A luva 50 é, de preferência de construção tecida e compreende ambos os membros filamentares condutores e não-condutores 56 e 58, respectivamente.
Membros filamentares suplementares resilientes e flexíveis 60 constituídos de um material que permita que os mesmos sejam solicitados ou ajustados para uma forma particular e retomarem resilientemente para esta forma são, de preferência, entretecidos com membros filamentares 56 e 58 para dar à luva uma forma e rigidez desejadas, A forma preferida é, substancialmente, tubular, com uma costura aberta 62 arranjada no sentido do comprimento ao longo do tubo e definida pelas bordas 64 e 66 em relação de sobreposição. A flexibilidade dos membros filamentares suplementares 60 permite que a costura 62 seja temporariamente aberta pelo espalhamento das bordas 64 e 66 uma da outra, provendo, desse modo, acesso ao interior da luva. A solicitação resiliente dos membros 60 possibilita que a costura se feche com as bordas da luva retomando para a relação de sobreposição das mesmas, com a luva retomando sua forma tubular pela liberação das bordas.
Neste modo de realização alternativo, a luva 50 é constituída de fio têxteis bi-componentes torcidos com os fio têxteis condutores 56 sendo de nylon revestido com prata e os fio têxteis não-condutores 58 sendo de poliéster. Para o modo de realização tecido, os fio têxteis não-condutores 56 ficam em ambas as direções de urdidura e de trama, com os fios de urdidura tendo uma percentagem relativamente maior de teor de revestido com prata do que os fio têxteis de trama. Os membros filamentares suplementares resilientes 60 são entretecidos na direção de trama e são, de preferência, monofilamentos constituídos de um termoplástico, como poliéster, que permite que os membros 60 sejam endurecidos a quente ou solicitados para a forma tubular.
Em adição ao entrelaçamento dos fios por tecelagem, a luva também pode ser enlaçada ou trançada. Outros fio têxteis condutores formados de materiais condutores, como carbono, grafite ou polímeros condutores, bem como, fio têxteis não-condutores com revestimentos condutores que não de prata também podem constituir os fio têxteis condutores 56. Blindagem contra RFI/EMI efetiva é obtida quando os fio têxteis condutores 56 compreendem cerca de 10% a cerca de 80%, em peso, do tecido formando a luva.
Dois membros de drenagem 52 e 54 são entrelaçados com os fio têxteis condutores e não-condutores 56 e 58, bem como, com membros resilientes 60, e no modo de realização mostrado nas Figs. 2 e 3, são entretecidos lado-a-lado no sentido do comprimento ao longo da luva 50. Os membros de drenagem 52 e 54 ficam em contato elétrico um com outro e os fio têxteis condutores 56 na luva substancialmente ao longo de todo o comprimento da luva e, por conseguinte, provêem excelente aterramento da luva. De preferência, os membros de drenagem são de cabo torcido e constituído de cobre para maior flexibilidade e excelente condutividade. Os fios torcidos de cobre são, de preferência, revestido com estanho para impedir corrosão e tamanhos práticos dos membros de drenagem podem variar entre calibre 18 e calibre 24. Um membro de drenagem preferido de calibre 24 é constituído de 19 cabos torcidos de fios de cobre de calibre 36 torcidos entre si. Outras configurações, como 7 cabos torcidos de fio de calibre 32, também são possíveis.
Para efetuar o aterramento da luva de acordo com a invenção, um dos membros de drenagem tem que ser conectado ao terra, por exemplo,, a um chassis metálico ou parte de corpo de um automóvel ou uma armação de suporte metálica de um alojamento eletrônico que pode ser, ele mesmo, aterrado. Tal conexão é feita facilmente conforme mostrado na Fig. 4, onde um dos membros de drenagem 52 está parcialmente extraído da luva, de modo que uma porção 68 se estenda para longe da luva. A porção estendida 68 pode ser prontamente fixada ao terra por um terminal ou parafuso de aterramento. Mesmo com uma porção do membro de drenagem 52 extraída da luva 10, o membro de drenagem 54 fica ainda em contato com a luva substancialmente por todo seu comprimento e, assim, provê um bom caminho condutor para o terra por todo o comprimento da luva. A luva 50 também pode ter uma cobertura ou revestimento não-têxtil 51 sobre o lado externo (conforme mostrado na Fig. 4) ou sobre o lado interno. A cobertura não-têxtil pode ser feita de polímeros flexíveis, como polipropileno, ABS e poliéster e provê uma camada para isolar eletricamente a luva, tomar a luva à prova d’água ou proteger a luva contra abrasão ou outros danos físicos.
Para comprimentos de enluvamento 50 relativamente longos, pode ser difícil retirar um membro de drenagem devido ao atrito entre ele e os fios condutores e não-condutores, bem como, os membros resilientes 60 com os quais ele é entrelaçado. Esta dificuldade é facilmente remediada conforme mostrado na Fig. 5, pelo corte do membro de dreno 52 em uma posição 70 distanciada da extremidade 72 da luva 50 da qual o membro de drenagem deve ser retirado. A posição 70 é escolhida de modo que um comprimento adequado de fio 74 possa estender-se da luva e ser facilmente conectado a um terra conveniente, mas ainda deixar comprimento suficiente 76 entrelaçado com a luva para: (1) manter uma boa conexão elétrica com o outro membro de drenagem 54 e os fios têxteis condutores 56; e (2) manter uma conexão física segura com a luva 50 sem que o comprimento 76 tenha que ser tão longo que o atrito tome difícil o mesmo ser retirado prontamente.
As Figs 6-8 ilustram modos de realização alternativos adicionais da luva de acordo com a invenção, onde os membros de drenagem 52 e 54 são configurados diferentemente do modo de realização preferido presentemente. A Fig. 6 mostra membros de drenagem 52 e 54 torcidos um com outro e entrelaçados com os membros filamentares e membros suplementares formando a luva 50. Os fios torcidos asseguram que pontos de contato sejam mantidos entre os membros de drenagem, mas com algum sacrifício da facilidade de remoção de um membro de dreno da luva. A Fig. 7 mostra o membro de drenagem 52 enrolado helicoidalmente ao redor do membro de dreno 54, que é substancialmente reto ao longo do comprimento da luva 50. Com este modo de realização, é considerado ser mais fácil retirar o membro de drenagem 54 para conexão ao terra, devido a sua forma reta. Bom contato será ainda mantido pelo enrolamento helicoidal do membro de drenagem 52. A Fig. 8 mostra o membro de drenagem 54 novamente substancialmente reto ao longo da luva 50, com o membro de dreno 52 entrelaçado em uma série de segmentos interconectados 78 que cruzam sobre o membro de drenagem 54. Cada segmento 78 do membro de drenagem 52 é orientado a um ângulo 80 com respeito ao membro de dreno 54, o ângulo de cada segmento tendo uma inclinação oposta ao ângulo de um segmento adjacente e o membro de drenagem 52, desse modo, sendo arranjado em um padrão de zigue-zague ao longo da luva e contatando o membro de dreno 54 no cruzamento sobre os pontos 82. A Fig. 9 mostra um modo de realização alternativo da luva 84, que não tem uma costura longitudinal aberta. A luva 84 pode ser tecida ou enlaçada, mas é, de preferência, trançada de membros filamentares condutores e não-condutores 56 e 58 e tem membros de drenagem 52 e 54 dispostos na trança. É preferido não intertrançar os membros de drenagem, de modo que eles possam ser prontamente colocados em contato um com outro e os membros filamentares condutores 56 compreendendo a luva sem interromper o padrão de trançado. A disposição interna dos membros de drenagem também possibilita que os mesmos seja mais facilmente retirados da luva para efetuar uma conexão de aterramento, uma vez que os membros de drenagem serão substancialmente retos e ligados à luva por menos pontos de cruzamento do que se fossem intertrançados, reduzindo, assim, o atrito entre a luva e os membros de drenagem. O “efeito de treliça”, associado apenas à estrutura trançada, por meio do que a luva trançada se expande radialmente quando sob compressão no sentido do comprimento e se contrai radialmente quando sob tração no sentido do comprimento, é especialmente útil para facilitar a retirada de um membro de dreno disposto intemamente. Pela compressão da luva no sentido do comprimento, os membros filamentares formando a luva se separam um do outro quando da expansão radial associada, perdendo os eu agarramento sobre os membros de drenagem e permitindo que os mesmos sejam retirados facilmente para fora. A rigidez e a forma reta relativas dos membros de drenagem também ajudarão que os mesmos resistam à força compressiva sobre a luva, causando as extremidades dos membros de drenagem se estenderem da luva quando ela for comprimida, provendo, assim, conveniente multiplicação por braço de alavanca para agarrar uma extremidade, manualmente ou com uma ferramenta. A invenção também contempla o uso do conceito de membro de drenagem duplo com um modo de realização de luva 86 mostrado na Fig. 10, não formada de membros filamentares entrelaçados. Luva não-entrelaçada 86 é, de preferência, um laminado compreendendo uma pluralidade de camadas e tem pelo menos uma camada externa 88 e uma camada interna 90 entre as quais os membros de drenagem 52 e 54 são encaixados. De preferência os membros de drenagem são confinados no interior de um canal 92 que os mantém em contato um com outro e as superfícies interfaceadas 94 e 96 das camadas interna e externa, respectivamente. Um revestimento condutor 98 pode ser posicionado sobre qualquer uma das superfícies interfaceadas 94 ou 96 para prover a blindagem contra RFI/EMI (o revestimento sendo mostrado sobre a superfície 96). Os membros de drenagem ficam em contato com o revestimento 98 e são deslizáveis no interior do canal 92 e capazes de serem retirados para fora do canal para efetuar uma conexão de aterramento. A luva não-entrelaçada é, de preferência, feita de um polímero flexível e resiliente, como poliéster, polipropileno e ABS, e o revestimento condutor 98 pode ser uma camada de alumínio relativamente fina revestida a vácuo.
Os membros de drenagem extensíveis de acordo com a invenção também podem ser usados sobre blindagem têxtil plana 100, conforme mostrado na Fig. 11, onde os membro de drenagem 52 e 54 são entretecidos com membros filamentares condutores e não-condutores 56 e 58 formando a blindagem. O enluvamento contra RFI/EMI com os membros de drenagem extensíveis de acordo com a invenção proverá uma aplicação mais eficiente de blindagem contra RFI/EMI, devido a menos etapas serem necessárias para aterrar a luva, uma vez que o membro de drenagem não precisa ser cortado em um comprimento maior do que o necessário para prover comprimento suficiente de membro de drenagem para conexão de aterramento.