ES2556797T3 - Dedo chino fijado a un cable de acero con soldadura con metal de aportación - Google Patents

Dedo chino fijado a un cable de acero con soldadura con metal de aportación Download PDF

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ES2556797T3 ES12775512.2T ES12775512T ES2556797T3 ES 2556797 T3 ES2556797 T3 ES 2556797T3 ES 12775512 T ES12775512 T ES 12775512T ES 2556797 T3 ES2556797 T3 ES 2556797T3
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Abstract

Un conjunto (20, 30) de dos cables (14) y un tejido tubular en la forma de un dedo chino (200) para conectar dichos cables (14), siendo dicho tejido tubular (200) posicionado de manera que al menos se superponga parcialmente con los dos cables que no se superponen (14), caracterizado por que dichos cables son cables de acero y porque solamente las dos extremidades (14) de dicho tejido tubular (200) son conectadas a los filamentos exteriores de los cables de acero por medio de una soldadura con metal de aportación.

Description

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DESCRIPCION
Dedo chino fijado a un cable de acero con soldadura con metal de aportacion CAMPO TECNICO
El invento se refiere a un tejido tubular para conectar dos cables acero, y a un conjunto de dos cables de acero y un tejido tubular para conectar dichos cables de acero en dos extremidades de conexion que no se solapan, y ademas las dos extremidades del tejido tubular estan conectadas a los cables de acero por medio de una soldadura. El invento se refiere ademas a un metodo para conectar dos cables de acero en dos extremidades de conexion que no se solapan a un tejido tubular por medio de una soldadura.
TECNICA ANTECEDENTE
Un tejido tubular para conectar dos cables de acero es por ejemplo conocido en la tecnica y es denominado algunas veces como un "dedo chino". Este tejido tubular 10 de la tecnica anterior para conectar dos cables de acero es mostrado en la fig. 1. Esta compuesto de hilos o alambres metalicos 12 entretejidos o trenzados helicoidalmente para formar un trenzado cilmdrico. Entre los hilos sucesivos 12 adyacentes en la direccion axial y en la direccion periferica, hay espacios 13. La red resultante de rombos es muy flexible y facilita la expansion y la contraccion radial del tejido tubular cuando es colocada sobre las extremidades de dos cables de acero y la contraccion y agarre de esas extremidades cuando los cables unidos son sometidos a fuerzas que tienden a tirar de los cables entre sf El proposito general es utilizar tal tejido tubular o dedo chino para conectar dos cables de acero cada vez que hay una fractura durante la torsion.
El documento GB 1462 735 describe un tejido tubular que era similar al mostrado en la fig. 1 excepto en que el trenzado formado por los hilos o alambres metalicos estaba embebido en un cuerpo cilmdrico de caucho. Este cuerpo cilmdrico llenaba naturalmente los espacios entre los hilos o alambres metalicos. Debido a que el cuerpo de elastomero puede estar unido a los cables a los que ha de ser conectado, tal conjunto da una union considerablemente mejorada entre el tejido tubular y las dos extremidades de los cables.
Ademas, es tambien conocido un conjunto de dos cables de acero conectados por un tejido tubular que conecta entonces ademas los cables de acero en dos extremidades de conexion por medio de una resina. Sin embargo, en caso de que sea deseable tener cables continuos disponibles por tales conjuntos, la resistencia a la traccion en la parte de union es bastante pobre cuando el grosor de la resina podrfa no ser facilmente controlado, lo que puede provocar una union debil entre las dos extremidades de los cables. Incluso en caso de que la resina es utilizada entre las dos extremidades del tejido tubular a los filamentos exteriores de los cables de acero; la resistencia a la traccion en la parte de conexion es tambien insatisfactoria.
Ademas, un conjunto de extremidades que hacen tope axialmente conectadas por un dedo chino por soldadura con metal de aportacion fue descrito en el documento US 5583 319. Se ha descrito un empalme de baja resistencia para cables superconductores, al menos dos cables similares a cuerdas, cada uno formado de una pluralidad de sub-cables, extremidades de dichos sub-cables colocadas en proximidad, y a continuacion un dedo chino que rodea dichas extremidades empalmadas superpuestas en contacto de presion con dichas extremidades. Ademas dichos sub-cables y dedos chinos circundantes posicionados en canales en un cuerpo y suficiente soldadura aplicada sobre dichos dedos chinos y extremidades para mantener dicho dedo chino en contacto con dichas extremidades y ademas mantener los conjuntos en los canales y proporcionar un grado mas elevado de resistencia mecanica.
DESCRIPCION DEL INVENTO
El objeto principal del invento es mitigar los inconvenientes de las tecnicas anteriores.
Otro objeto del invento es proporcionar una union mejorada entre el tejido tubular y las extremidades de los cables.
Otro objeto del invento es aumentar la resistencia a la traccion sobre los cables de caucho embebidos de tales conjuntos.
De acuerdo con un primer aspecto del invento, se ha proporcionado un conjunto de dos cables de acero y un tejido tubular para conectar los cables de acero, y el tejido tubular colocado de manera que al menos se superponga parcialmente con los dos cables de acero que no se superponen, ademas solamente las dos extremidades del tejido tubular estan conectadas a los filamentos exteriores de los cables de acero por medio de una soldadura con metal de aportacion.
Preferiblemente, la soldadura con metal de aportacion comprende cualquier metal con un punto de fusion inferior que el del acero, por ejemplo laton o estano.
Mas preferiblemente, la soldadura comprende aleaciones de estano-plomo.
En una realizacion particular, las aleaciones de estano-plomo comprenden una composicion de 60% de Sn y de 40% de Pb, siendo todos los porcentajes, porcentajes en peso.
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En otra realizacion particular, las aleaciones de estano-plomo comprenden una composicion de 63% de Sn y de 37% de Pb en peso.
Alternativamente, la soldadura comprende un tipo de soldadura libre de plomo.
Preferiblemente, la soldadura libre de plomo puede comprender una composicion de estano, cobre, plata, bismuto, indio, zinc, antimonio.
En el conjunto del invento, solamente las dos extremidades del tejido tubular son soldadas con metal de aportacion a los filamentos exteriores de los cables de acero con el fin de obtener una resistencia a la traccion suficientemente elevada de la parte de union y permitir un tensado adecuado del conjunto. Una soldadura ha probado proporcionar una union mas fuerte que una resina adhesiva. Ademas, una soldadura con metal de aportacion es preferible con relacion a una soldadura autogena, ya que la soldadura autogena puede hacer el conjunto demasiado fragil.
Antes de soldar con metal de aportacion el dedo chino a las dos extremidades del cable de acero, los filamentos de cada extremidad de conexion pueden ser calentados y sobre-retorcidos juntos. Esto se hace para evitar tensiones de contacto entre las extremidades del cable y el dedo chino, lo que conduce a una carga de rotura mejorada del conjunto.
De acuerdo con un segundo aspecto del invento, se ha proporcionado un metodo de conectar dos cables de acero en dos extremidades de conexion que no se superponen por medio de un tejido tubular. El metodo comprende las operaciones de:
- conectar las dos extremidades de conexion que no se superponen por medio de un tejido tubular;
- soldar con metal de aportacion solamente las dos extremidades del tejido tubular a los filamentos exteriores de los cables de acero.
De acuerdo con un tercer aspecto de este invento, se ha proporcionado un metodo de conectar dos cables de acero en dos extremidades de conexion que no se superponen por medio de un tejido tubular, el metodo comprende las operaciones de:
- conectar las dos extremidades de conexion que no se superponen por medio de un tejido tubular;
- soldar con metal de aportacion solamente las dos extremidades del tejido tubular a los filamentos exteriores de los cables de acero dando como resultado en un conjunto conectado;
- envolver el conjunto conectado por medio de un filamento de envoltura evitando por ello envolver sobre la parte superior del tejido tubular.
De acuerdo con el presente invento, no es necesario que el conjunto sea posicionado en canales en un cuerpo y sujetar ademas los conjuntos en los canales como se ha descrito en el documento US 5583 319 de la tecnica anterior previa. Es un modo facil de obtener una resistencia a la traccion suficientemente elevada de la parte de union solamente por soldadura con metal de aportacion de las dos extremidades del tejido tubular a los filamentos exteriores de los cables de acero de acuerdo con el invento.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS EN LOS DIBUJOS
La fig. 1a es una seccion axial de un conjunto conocido de dos cables de acero que se conectan por un tejido tubular de conector conocido de acuerdo con la tecnica anterior.
La fig. 1b es una seccion transversal de acuerdo con el plano I-I en la fig. 1a.
La fig. 1c es una seccion transversal de acuerdo con el plano II-II en la fig. 1a.
La fig. 2a muestra una seccion axial de una realizacion preferida del invento.
La fig. 2b es una seccion transversal de acuerdo con el plano I-I en la fig. 2a.
La fig. 2c es una seccion transversal de acuerdo con el plano II-II en la fig. 2a.
La fig. 3a muestra una seccion axial de otra realizacion preferida del invento.
La fig. 3b es una seccion transversal de acuerdo con el plano I-I en la fig. 3a.
La fig. 3c es una seccion transversal de acuerdo con el plano II-II en la fig. 3a.
MODOS PARA LLEVAR A CABO EL INVENTO
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Las fracturas de un cable de acero pueden ocurrir durante el proceso de torsion o retorcido. Sin embargo, es deseable tener cables continuos con longitudes largas disponibles de modo que se obtengan elementos de refuerzo continuos uniformes. Tener longitudes largas sin demasiada perdida de carga de rotura en el nivel de la fractura evita dificultades durante el cauchutado de los cables. Especialmente para la parte de union, que es la parte en la que los dos cables de acero son unidos juntos, es deseable tener una conexion resistente asf como un diametro igual o un cambio de diametro minimizado.
El conjunto conocido mostrado en la fig. 1a esta compuesto de dos cables de acero 14 conectados por un tejido tubular 10 conector conocido. El diametro (un grosor radial) del conjunto sobre la longitud del tejido tubular es igual a la suma del diametro del propio cable de acero y del grosor radial del tejido tubular. Asf hay un aumento sustancial de diametro como puede ser observado a partir de una comparacion de la fig. 1b con la fig. 1c. Ademas, como no hay nada entre las dos extremidades del tejido tubular y los filamentos exteriores de los cables de acero, la resistencia a la traccion de la parte de union es muy insuficiente a pesar de la fuerza de compresion ejercida por el tejido tubular. Esto significa que la conexion entre las dos extremidades de los cables es bastante pobre.
Una soldadura con metal de aportacion ha probado proporcionar una union mas fuerte que una resina adhesiva entre el tejido tubular y los filamentos exteriores de los cables de acero.
Ademas, se ha de preferir una soldadura con metal de aportacion sobre una soldadura autogena, ya que la soldadura autogena hace el conjunto demasiado fragil.
Pueden ser proporcionadas diferentes realizaciones del tejido tubular conector o el dedo chino. Dos ejemplos son los siguientes: uno con dieciseis filamentos con un diametro de 0,11 mm ilustrado como el tejido tubular 100 y uno con treinta y dos filamentos con un diametro de 0,09 mm ilustrado como el tejido tubular 200. La resistencia a la traccion de los filamentos de los dos dedos chinos es preferida a una ultra resistencia a la traccion, que significa una resistencia la traccion por encima de 3800 MPa.
Una primera realizacion preferida 20 de acuerdo con el invento y mostrada en la fig. 2a es similar a la mostrada en la fig. 1 excepto en que en las dos extremidades de conexion 16 que no se superponen de los cables de acero 14 los seis filamentos de la capa exterior estan ausentes durante una longitud total L2'. Esto significa que el tejido tubular 100 con una longitud particular L-T cuando es posicionado y ajustado dentro de la longitud total L2' de un filamento de nucleo no aumenta el diametro, al menos no sobre la longitud L2'.
La retirada de los filamentos de la capa exterior en las dos extremidades de conexion que no se superponen de los dos cables de acero es hecha manualmente y con medios de corte apropiados, por ejemplo por medio de un par de alicates. Despues de eso, las extremidades del cable son calentadas y retorcidas para evitar tensiones de contacto entre el cable y el dedo chino. Ademas, con el fin de evitar que los filamentos en el punto de corte se aflojen, son conectados al resto del cable de acero por medio de una soldadura con metal de aportacion. De acuerdo con el invento, la soldadura con metal de aportacion puede comprender aleaciones de estano-plomo, por ejemplo aleaciones de estano-plomo que comprenden una composicion de 60% de Sn y de 40% de Pb en peso.
Despues de eso, las dos extremidades del tejido tubular son soldadas con metal de aportacion a los filamentos exteriores de los cables de acero con el fin de aumentar la resistencia a la traccion en el nivel de la fractura. El material de soldadura aqrn es el mismo que el utilizado para la conexion del resto del cable de acero anterior. Si las dos extremidades del tejido tubular no son soldadas con metal de aportacion a los filamentos exteriores de los cables de acero, la conexion de las dos extremidades de los cables de acero es mala, lo que puede provocar deslizamiento entre el cable y el dedo chino durante el tensado del cable y asf conducir a fracturas tempranas. Puede provocar tambien una perdida demasiado grande de resistencia a la traccion en el nivel de la fractura.
Con el fin de aumentar ademas la resistencia de la union entre los cables de acero, se pueden dejar los cables de acero como estan, es decir sin retirar los filamentos de la capa exterior. Por supuesto, esta realizacion tiene el inconveniente de un diametro incrementado al nivel de la union.
En el caso de que el cliente quiera un cable de acero con un filamento de envoltura 24, por ejemplo un cable de acero 22 con una construccion de 3+9+15+1, una segunda realizacion 30 preferida mostrada en la fig. 3a ilustra el conjunto de acuerdo con el invento.
En las dos extremidades de conexion que no se superponen del cable de acero 22 los quince filamentos de la capa exterior estan ausentes sobre una longitud total L2”. El tejido tubular 200 con una longitud particular L1” es posicionado y se ajusta justo con la longitud total L2”. El resultado es que el diametro del conjunto sobre la longitud L2” disminuye significativamente comparado con el conjunto conocido mostrado en la fig. 1a.
La retirada de los filamentos de la capa exterior en las dos extremidades de conexion que no se superponen de los dos cables de acero es hecha tambien de forma manual y con los medios de corte apropiados, por ejemplo por medio de un par de alicates. A continuacion los filamentos restantes en las dos extremidades de conexion del cable de acero - los tres filamentos de nucleo y los nueve filamentos de capa interior - son calentados y sometidos a una sobre-torsion con el fin
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de obtener un diametro radial mas delgado de las extremidades para contribuir ademas a la disminucion del diametro del conjunto sobre la longitud L2”.
Ademas, con el fin de evitar que los filamentos (los quince filamentos de capa exterior) en el punto de corte se aflojen, son conectados al resto del cable de acero por medio de soldadura con metal de aportacion. Tal soldadura con metal de aportacion puede ser un tipo de soldadura libre de plomo, que podna comprender una composicion de estano, cobre, plata, bismuto, indio, zinc, antimonio. Las soldaduras libres de plomo tienen la ventaja de ausencia de plomo, es decir ser mas favorable al medio ambiente.
Despues de eso, las dos extremidades del tejido tubular son soldadas con metal de aportacion a los filamentos exteriores de los cables de acero con el fin de aumentar la resistencia a la traccion al nivel de la fractura. Tal soldadura con metal de aportacion puede ser una soldadura que comprende aleaciones de estano-plomo o un tipo de soldadura libre de plomo.
A continuacion un filamento de envoltura 24 esta envolviendo el cable de acero 22 pero no envuelve sobre la parte superior del tejido tubular con el fin de evitar el diametro creciente de la parte de union del conjunto. Alternativamente, la envoltura puede ser hecha sobre el conjunto y el tejido tubular. El inconveniente es que esto aumenta el diametro, pero la ventaja es que esta envoltura continua sin interrupciones fortalece el conjunto.
Se han ensayado distintas realizaciones sobre la carga de ruptura y la resistencia a la fatiga. Las distintas realizaciones son numeradas como:
0 = cable de acero 3x0,24 + 9x0,225 + 0,15 HT (HT= traccion elevada) sin ninguna fractura
1 = dos cables de acero 0 conectados por medio de una soldadura autogena
2 = dedo chino CF 16 con 16 filamentos de acero de 0,11 mm UT (UT= traccion ultra elevada)
3 = conjunto de cables de acero 0 con extremidades quemadas y CF16 y soldadura con metal de aportacion
4 = conjunto de cables de acero extruidos 0 con extremidades quemadas y CF16
5 = conjunto de cables de acero extruidos 0 con extremidades quemadas y CF16 y caucho adicional despues de vulcanizacion
6 = conjunto de cables de acero 0 con extremidades calentadas y retorcidas y CF16 y soldadura con metal de aportacion
7 = conjunto de cables de acero 0 con extremidades calentadas y retorcidas y 1 cm de espacio entre las extremidades y CF16 y soldadura con metal de aportacion
8 = conjunto de cables de acero 0 con soldadura autogena despues de martillear y CF16 y soldadura con metal de aportacion
9 = conjunto de cables de acero 0 con soldadura autogena y CF16 y soldadura con metal de aportacion
10 = conjunto de cables de acero 0 con extremidades calentadas y retorcidas y CF32 y soldadura con metal de aportacion
11 = conjunto de cables de acero 0 con extremidades afiladas y CF32 y soldadura con metal de aportacion
12 = conjunto de cables de acero 0 con soldadura autogena despues de martillear y CF32 y soldadura con metal de aportacion
13 = conjunto de cables de acero 0 con soldadura autogena y CF32 y soldadura con metal de aportacion CF32 = dedo chino con 32 filamentos de acero de 0,09 mm UT
Tabla
Carga de rotura (N) RV - 20 mm polea (# de ciclos) RV - 50 mm polea (# de ciclos)
0
1530 93542,0 1000000,0
1
751 - 9452,8
2
504 - 191634,0
3
263 3259,8 9630,0
4
284 125,0 31700,0
5
319 6583,5 -
6
328 3203,8 21352,0
7
305 - 13867,0
8
773 - 21744,0
9
808 - 24977,0
10
454 8289,0 1000000,0
11
497 - -
12
603 - -
13
854 - 14490,0
La cifra decimal en el numero de ciclos es una consecuencia del hecho de que se ha tornado un promedio a lo largo de varias ejecuciones de ensayo.
5 Con respecto a la prueba de traccion, el mejor resultado para conexion con CF16 es un cable con extremidades calentadas y retorcidas y CF16 y con soldadura con metal de aportacion.
Aun con respecto a la prueba de traccion, el mejor resultado para conexion con CF32 es un cable con extremidades afiladas y CF32 y soldadura con metal de aportacion.
Con respecto a la resistencia a la fatiga y mirando los resultados para el ensayo de polea de 20 mm, el mejor rendimiento 10 fue obtenido por el cable con extremidades calentadas y retorcidas y CF32 y soldadura con metal de aportacion.
Ha de comprenderse que el invento no esta limitado para los conjuntos de las realizaciones anteriores, sino que puede ser aplicado tambien a conjuntos que comprenden un tejido tubular para conectar dos extremidades de un cable de acero con una soldadura que conecta las dos extremidades del tejido tubular y los filamentos exteriores del cable de acero.
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Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Un conjunto (20, 30) de dos cables (14) y un tejido tubular en la forma de un dedo chino (200) para conectar dichos cables (14), siendo dicho tejido tubular (200) posicionado de manera que al menos se superponga parcialmente con los dos cables que no se superponen (14), caracterizado por que dichos cables son cables de acero y porque solamente las dos extremidades (14) de dicho tejido tubular (200) son conectadas a los filamentos exteriores de los cables de acero por medio de una soldadura con metal de aportacion.
  2. 2. Un conjunto (20, 30) segun la reivindicacion 1, en el que dicha soldadura con metal de aportacion comprende cualquier metal con un punto de fusion inferior al del acero.
  3. 3. Un conjunto (20, 30) segun la reivindicacion 2, en el que dicha soldadura con metal de aportacion comprende aleaciones de estano-plomo.
  4. 4. Un conjunto (20, 30) segun la reivindicacion 3, en el que dichas aleaciones de estano-plomo comprenden una composicion de 60% de Sn y de 40% de Pb en peso.
  5. 5. Un conjunto (20, 30) segun la reivindicacion 3, en el que dichas aleaciones de estano-plomo comprenden una composicion de 63% de Sn y de 37% de Pb en peso.
  6. 6. Un conjunto (20, 30) segun la reivindicacion 2, en el que dicha soldadura con metal de aportacion comprende un tipo de soldadura libre de plomo.
  7. 7. Un conjunto (20, 30) segun la reivindicacion 6, en el que dicha soldadura libre de plomo puede comprender una composicion de estano, cobre, plata, bismuto, indio, zinc, antimonio.
  8. 8. Un conjunto (20, 30) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los filamentos de cada extremidad de conexion pueden ser calentados y sobre-retorcidos juntos.
  9. 9. Un metodo de conexion de dos cables de acero (14) en dos extremidades de conexion que no se superponen por medio de un tejido tubular en forma de un dedo chino (200), comprendiendo dicho metodo las operaciones de:
    - conectar las dos extremidades de conexion que no se superponen por medio de un tejido tubular (200)
    - soldar solamente las dos extremidades del tejido tubular (200) con los filamentos exteriores de los cables de acero (14).
  10. 10. Un metodo segun la reivindicacion 9, comprendiendo dicho metodo la operacion de:
    - envolver el conjunto conectado (20, 30) por medio de un filamento de envoltura (24) evitando por ello envolver sobre la parte superior del tejido tubular (200).
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