CN100440633C - 具有活塞接触元件的电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种诸如一套管插件的电连接器，其包括一具有在相对端的内孔的外壳。一端具有一提供进入所述内孔的开口。一活塞接触元件可在所述内孔内的第一与第二轴向分隔的位置之间移动。在故障闭合或短路状况期间，所述活塞接触元件加速与一诸如一电缆连接器的电连接器的一阳接触件的连接，从而抑制形成飞弧(flashover)或电弧。

Description

具有活塞接触元件的电连接器

技术领域

本发明一般涉及一种用于一电力分布系统的电连接器。更明确地说，本发明涉及一种诸如一套管插件的电连接器，其具有包括在收缩与延伸位置之间移动的活塞接触元件的熄灭器管(snuffer tube)组件。在故障闭合期间，配置所述熄灭器管组件以加速所述活塞接触元件与电连接器的阳接触件之间的连接，从而克服抑制形成飞弧或电弧的电磁力，并降低操作人员的风险。

背景技术

诸如，套管插件的常规高压电连接器将如变压器的装置连接到一电力分布系统的电设备。所述电连接器通常连接到电力分布系统的另一个电装置(诸如电缆连接器)，所述电连接器的阴接触件与所述电缆连接器的阳接触件匹配。

在于负载下电连接器与电缆连接器连接期间，当它们彼此接近时，所述接触元件之间撞击出电弧。因为所述电弧一般为中等强度且当接触元件一啮合所述电弧就熄灭，所以在负载产生(loadmake)期间形成的电弧为可接受的。然而，在故障闭合或短路状况期间，在连接器的接触元件之间可出现实质电弧，而导致包括广泛损害和可能爆炸的电连接器的灾难性故障。

在故障状况期间，常规电连接器采用一活塞，所述活塞移动电连接器的阴接触件而与电缆连接器的阳接触件啮合，从而加速接触件的啮合，反过来其大体上消除其之间形成的任何电弧。然而，结果，常规电连接器必须适于适应可移动活塞的形状，其必须具有足够长度以加速接触元件之间的连接并消除任何电弧。在Stanger等人的美国专利第3,930,709号、Boliver的美国专利第3,982,812号、Flatt等人的美国专利第4,008,943号、Tachick等人的美国专利第4,119,358号、Stepniak等人的美国专利第号、Borgstrom等人的美国专利第4,773,872号和Roscizewski等人的美国专利第5,445,533号以及Berlovan的美国专利第6,416,338号中揭示了高压电连接器的实例。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种包括一机构的电连接器，所述机构用于加速电连接器与另一电装置的连接，从而在故障状况期间大体熄灭其之间形成的任何电弧。

本发明的另一个目的是提供一种包括一熄灭器管组件的电连接器，所述熄灭器管组件具有用于加速电连接器连接的单一活塞接触元件，因为所述组件整体连接，所以推动组装，且降低制造成本。

本发明的另一个目的是提供包括活塞接触元件的电连接器，所述活塞接触元件适于限制在第一方向的移动，而同时允许在第二方向移动大体约一英寸，从而推动牢固连接，因而，增强熄灭器管组件的可靠性和性能，以消除在故障状况期间的起弧。

前述目的可通过诸如套管插件的电连接器组件基本上达成，所述电连接器组件包含一具有外壳的活塞接触元件，所述外壳包括一内孔和一提供进入所述内孔的开口端。所述内孔具有一内表面和一安置在所述内表面中的第一保持凹槽。活塞接触元件通过开口端可滑动地接收在在所述外壳的内孔中。活塞接触元件在第一与第二位置之间是可移动的且具有一外表面，所述外表面具有安置在所述外表面中的第二保持凹槽。弹性元件被接收在第一和第二保持凹槽中的每个中，且可释放地将活塞接触元件保持在外壳的内孔内。

前述目的也可通过一种组装诸如套管插件的电连接器组件的方法来达成，所述电连接器组件包含一外壳，所述外壳包括一具有第一保持凹槽的内孔和一开口端。活塞接触元件具有一第二保持凹槽和一弹性元件。所述方法步骤包括：将弹性元件与活塞接触元件的第二保持凹槽耦接；通过开口端可滑动地将活塞接触元件和弹性元件插入到外壳的内孔中；和压缩弹性元件，直到所述弹性元件被接收在第一与第二保持凹槽中，从而在外壳的内孔中可释放地保持活塞接触元件。

通过以此方式形成所述电连接器，所述活塞接触元件均推动组装并降低制造成本，同时提供用于在故障闭合期间加速并建立所述电连接器的接触元件与所述电缆连接器装置之间的牢固连接的有效机构。

结合附图、本发明的揭示和优选实施例，本发明的其它目的、优点和显著特征将从下列详细描述变得显而易见。

附图说明

参考形成本揭示内容一部分的图式：

图1为根据本发明实施例与用于电力分布系统的电连接器匹配的套管插件的部分横截面的侧面正视图。

图2为图1的套管插件的截面的侧面正视图，其显示最初接收在套管插件的内孔中的熄灭器管组件。

图3为图2的熄灭器管组件的侧面正视图，其显示活塞接触元件和熄灭器管。

图4为用于将活塞接触元件可释放地保持在套管插件的内孔中的弹性元件的侧面正视图。

图5为图2套管插件的截面的侧面正视图，其显示处于与活塞子组件成角壁啮合之前的位置的活塞接触元件。

图6为图2的套管插件的截面的放大侧面正视图，其显示处于与活塞子组件成角壁啮合之前的位置的活塞接触元件。

图7为图2的套管插件的截面的侧面正视图，其显示处于与活塞子组件成角壁啮合位置的活塞接触元件。

图8为图2的套管插件的截面的放大侧面正视图，其显示处于与活塞子组件成角壁啮合位置的活塞接触元件。

图9为图2的套管插件的截面的侧面正视图，其显示处于收缩原位置的活塞接触元件。

图10为图2的套管插件的截面的放大侧面正视图，其显示处于收缩原位置的活塞接触元件。

图11为膨胀弹性元件并从元件保持凹槽分隔弹性元件的活塞接触元件锥形突出的放大侧面正视图。

图12为图2的套管插件的截面的侧面正视图，其显示在前进位置中的活塞接触元件。

图13为图2的套管插件的截面的放大侧面正视图，其显示在前进位置中的活塞接触元件。

具体实施方式

参考图1到图13，一配电系统的电连接器组件10包括一诸如高压套管插件的电连接器12，其适于与诸如肘形电缆连接器的电装置14匹配。最佳见图2到图3，套管插件包括一具有用于接纳熄灭器管组件16的内孔28的外壳26。所述熄灭器管组件具有一啮合电缆连接器14的接触元件20的活塞接触元件18。活塞接触元件18可在套管插件12的内孔28内的第一与第二轴向分隔位置之间移动。在故障闭合期间，活塞接触元件18的第一与第二接触部分22与24朝向电缆连接器14的接触元件20移动以加速其啮合，并熄灭当两个接触元件22与24和接触元件20接近啮合时可能已形成的任何电弧。弹性元件46限制所述活塞接触元件的移动。

外壳26具体包括第一开口端30和与所述第一端相对的第二开口端32。一中间部分34定位在第一端30与第二端32之间。第一开口端30通过一提供进入内孔28的开口36连接到电缆连接器14。中间部分34接地。第二端32连接到众所周知且在所属领域中常规的套管井(bushing well)(未图示)。第一和第二端30、32一般为圆柱状，其从中间部分34到外壳26的相应端稍微变细。最佳见图1，第一开口端部分30的形状尤其适于装配在电缆连接器14内。中间部分30在径向上比第一端部分30和第二端部分32更宽，且具有一位于中间部分34与第一开口端部分30之间的过渡凸肩(transition shoulder)38。

套管插件12的外壳26为一由绝缘体40形成的模制单一构件，其具有位于中间部分34处的外部导电层42和界定内孔28的内部导电罩壳44。外部层42优选由导电橡胶制成。绝缘体40优选由绝缘橡胶制成。内部导电罩壳44优选由导电橡胶或尼龙(如，绝缘玻璃填充尼龙(insulative glassfilled nylon))制成。或者，可在尼龙上使用导电涂料或粘合剂。至少部分内部罩壳44包括其中具有孔保持凹槽84的活塞子组件70。

熄灭器管组件16被接收在外壳内孔28内。最佳见图3，熄灭器管组件16通常包括一活塞接触元件18、一具有用于允许弹性元件膨胀和压缩的狭槽48的弹性元件46和一熄灭器管50。活塞接触元件18由任何导电材料制成，优选为金属，其具有第一端58和第二端60和中间部分59。活塞接触元件18具有大体呈环状的外表面54和用于接收弹性元件46的连续元件保持凹槽52。

如在图2到图3中所见，如在所属领域众所周知，将熄灭器管50连接到接近活塞接触元件18的第一端58的活塞接触元件18。最佳见图2，熄灭器管50包括优选由导电橡胶或尼龙制成的外部套62。如在所属领域已知，所述熄灭器管还包括用于提供熄灭气体(extinguishing)的内部烧蚀(ablative)元件64。

活塞接触元件第一端58接收电缆连接器14的接触件20。第二端60也接收电缆连接器14的接触件20，并充当活塞。第一端58和第二端60可包括弹性指66、68。弹性探针指66推动电缆连接器14的接触元件20的啮合，且确保良好连接。弹性接触指68推动与活塞子组件70的连接，并也确保良好连接。成形弹性探针和接触指66、68以允许活塞接触元件18以一个方向插入到内孔28中，同时防止其移除。

最佳如图3和图13所示，活塞接触元件18的第二端60包括止挡件57，其具有一用于邻接弹性元件46的环形突起56且限制活塞接触元件18在内孔28内移动。所述环形突起防止接触元件18朝向套管插件12的第一端30前进超过大体约1英寸。

如图4中所说明，弹性元件46为大体环形，且优选为弹簧偏置的(springbiased)。弹性元件46允许活塞接触元件18可滑动地插入到套管插件12的内部管28内，相对于内部管28可释放地保持活塞接触元件18，以使得活塞接触元件18不能被轻易移除。当与肘形电缆连接器12匹配时在故障状况期间弹性元件46还可允许活塞接触元件18相对于电连接器14滑动。

在图6、8、10和13所示，活塞接触元件保持凹槽52包括第一侧壁49、第二侧壁51和用于接收弹性元件46的端壁53。如在图13中所见，成角壁47从第二侧壁延伸，用以在故障状况期间推动弹性元件46从元件保持凹槽52脱离并与其分隔。

图6、8、10和12也说明了活塞接触元件18的中间部分59。中间部分59包括大体环状锥形突出61。所述锥形突出位于接近成角壁47处，且具有锥形后侧。最佳见图11，所述锥形突出推动弹性元件46从元件保持凹槽52脱离，从而允许图13中所见在故障状况期间活塞接触元件18前进到第二位置。

外壳26的第二端32包括一套管井(未图式)。金属(如，铜)活塞子组件70通过任何适当紧固方法，优选通过螺纹连接，可释放地连接到所述套管井。所述活塞子组件由金属构造，优选为铜。如图5、7、9和12中所示，活塞子组件70具有一第一区段72和一第二区段76。第一区段包括用于与所述套管并匹配的鼻锥体74。第二区段76具有内部和外表面80、82。内表面80界定接收所述熄灭器管组件的活塞接触元件18的大体U形腔室的周长。活塞子组件70和内部导电罩壳44整体连接，从而界定内孔28的内表面。可将活塞子组件70独立定位为邻近内部导电罩壳44的单独元件，或替代地内部导电罩壳和活塞子组件可为一个元件。

最佳见图9，当活塞接触元件18在完全收缩的原位置时，空间78保持在由活塞子组件70的内表面80界定的U形腔室与活塞接触元件18的第二端60之间。在故障闭合或短路状况期间，产生填充腔室空间78的气体。当气体占据空间78时，空间78内的压力增加，产生抵靠活塞接触元件18的第二端60的力。此力足以克服由弹性元件46施加到活塞接触元件18的力。

最佳见图6、8、10和13，活塞子组件70的内表面80包括大体环状孔保持凹槽84，所述凹槽具有一第一侧壁81、一第二侧壁83和一端壁85。大体成角壁86从第二侧壁83延伸。大体环状孔保持凹槽84接收位于活塞接触元件上的弹性元件46。大体成角壁86从活塞子组件70的内表面80朝向外表面82延伸。成角壁86推动活塞接触元件18在活塞子组件70的U形腔室中的定位。

成角壁86导引活塞接触元件18与环形孔保持凹槽84对准。明确地说，当所述熄灭器管组件的活塞接触元件18进一步插入到套管插件12的内孔28中时，成角壁86压缩弹性元件46。随后，当活塞接触元件18前进到超出锥形边缘区段86的位置时，移除通过成角壁86施加到弹性元件46上的压缩力，且弹性元件46膨胀。最佳见图9，弹性元件46膨胀并咬合位于活塞子组件70的内表面80上的相应孔保持凹槽84，从而将活塞接触元件18锁定到原位置。

操作

套管插件12连接到电缆连接器14。因为电缆连接器14为所属领域众所周知，所以只对其进行一般性描述。最佳见图1，电缆连接器14包括一具有第一端102和第二端104的绝缘外壳100和外部导电封套106。第一端102包括用于将套管插件12接收到连接器14的套管口110中的开口108。延伸通过套管口110的是接触元件或导电探针20。最佳见图1到图2，通过弹性探针指66，套管插件12与电缆连接器14一连接，接触元件20就被接收在套管插件12的内孔28内。如在所属领域已知，探针20包括绝缘烧蚀元件112以提供电弧熄灭气体。套管110经成形以接收套管插件12第二端部分30。电缆连接器14包括与套管插件端部分30的延伸唇98匹配的凹槽114。电缆连接器14的第二端104接收电连接到探针20的电缆。尽管电缆连接器14被显示为肘形或L形连接器，但套管插件12可连接到所属领域已知的任何类型的电缆连接器。

参考图5到图13，在故障闭合期间，通过从收缩位置移动到延伸位置，熄灭器管组件16加速活塞接触元件18与电缆连接器14的接触件20的连接，从而熄灭电弧的形成并防止对操作人员的伤害。在故障期间，当套管插件12与电缆连接器14彼此靠近，插件12插入到连接器14的套管口110中时，在接触元件18与20之间形成电弧，由此如在所属领域中已知，从烧蚀元件25和112触发产生电弧熄灭气体。

最佳见图9-10，在正常操作期间，活塞接触组件18处于收缩的原位置。在故障闭合期间，产生气体。如在图12到图13中所见，当套管插件12进一步前进到连接器14的套管口110中时，来自烧蚀元件25、112的所产生气体通过穿过活塞接触组件或穿过活塞接触元件18的内腔而填满位于活塞子组件70的U形腔室中的空间78。随着气体占据空间78，压力增加，且因而一力作用在对活塞接触元件18的第二端60上，且通过克服由弹性元件46施加的力而启动移动。

因此，以朝向套管插件第一端30的方向推动活塞接触元件18。当活塞接触元件18前进时，元件保持凹槽52的角状壁47启动一膨胀力抵抗弹性元件46。所述力随着活塞接触元件18的前进而增加。作用于弹性元件46的力增加，直到到达锥形突出61，且最佳见图11，膨胀力平稳。在此时间期间，活塞接触元件18从弹性元件46释放，且被允许在来自所产生气体的压力下朝向套管插件的第一端30前进，因而，加速接触元件18与20的连接。然而，活塞接触元件18仅可前进一有限距离。当活塞接触元件止挡件57的环形凸肩56被弹性元件46啮合时，其阻止任何进一步的前进。熄灭器管组件16将仅被允许在内孔28内移动大体上约一英寸。

在正常操作状况下，即除故障状况外，电弧的强度适中，且因而在活塞子组件70腔室空间78中不产生足以移动活塞接触元件18的压力。因而，一般仅在故障状况下，活塞接触元件18才在收缩与前进位置之间移动。

虽然选取特定实施例说明本发明，但所属领域的技术人员应了解，可在不脱离本发明的范畴的情况下，对其进行各种改变和修改。

Claims (18)

1.一种电连接器，其包含：

一包括一内孔和一提供进入所述内孔的开口端的外壳，所述内孔具有一内表面和一设置在所述内表面中的孔保持凹槽；

一活塞接触元件，其包括一具有一环形凸肩的止挡件，所述活塞接触元件通过所述开口端可滑动地接纳在所述外壳的所述内孔中，所述活塞接触元件可在收缩与前进位置之间轴向移动且具有一外表面，一元件保持凹槽设置在所述外表面中；和

一弹性元件，其将所述活塞接触元件以可释放方式保持在所述外壳的所述内孔内的所述收缩和前进位置中的一个处；

其中当所述弹性元件被接纳在所述孔保持凹槽和所述元件保持凹槽中时，所述活塞接触元件处于所述收缩位置，且当所述弹性元件被接纳在所述孔保持凹槽中，与所述元件保持凹槽分隔，且由所述活塞接触元件的所述止挡件的所述环形凸肩邻接以防止所述活塞接触元件前进多于一预定距离时，所述活塞接触元件处于所述前进位置。

2.根据权利要求1所述的电连接器，其中：

所述活塞接触元件包括相对的第一和第二端；

所述第一端适于啮合另一电连接器；和

所述第二端包括所述止挡件。

3.根据权利要求2所述的电连接器，其中：

所述活塞接触元件的所述第一端包括探针指；和

所述第二端为一活塞。

4.根据权利要求3所述的电连接器，其中：

所述探针指和所述活塞接触元件一起形成一单一的整体元件。

5.根据权利要求1所述的电连接器，其中：

所述保持凹槽每个为大体环形的且连续的。

6.根据权利要求1所述的电连接器，其中：

所述孔保持凹槽包括第一和第二侧壁及一在其之间延伸的端壁，所述第二侧壁比所述第一侧壁更靠近所述开口端；和

一角状壁从所述第二侧壁延伸出，从而便于所述弹性元件啮合到所述孔保持凹槽中。

7.根据权利要求1所述的电连接器，其中：

所述元件保持凹槽包括第一和第二侧壁及一在其之间延伸的端壁，所述第二侧壁比所述第一侧壁更靠近所述开口端，所述元件保持凹槽还包括从所述第二侧壁延伸的成角壁，从而便于所述弹性元件从所述元件保持凹槽中脱离。

8.根据权利要求1所述的电连接器，其中：

所述弹性元件为一大体环状弹簧。

9.根据权利要求8所述的电连接器，其中：

所述弹性元件包括一允许所述弹性元件膨胀和压缩的狭槽。

10.根据权利要求1所述的电连接器，其中：

通过啮合所述活塞接触元件的所述开口端，另一电连接器的一电接触件被接纳在所述外壳的所述内孔中。

11.根据权利要求1所述的电连接器，其中：

所述外壳包括一内部导电套筒；和

设置在所述导电套筒中的所述孔保持凹槽。

12.根据权利要求1所述的电连接器，其中：

所述电连接器为一高压套管插件。

13.一种当在一故障期间产生一电弧时在一负载下操作第一和第二电连接器的方法，其包含以下步骤：

将所述第二连接器的一接触元件朝向其一活塞接触元件插入一所述第一电连接器的一外壳的一内孔中；

从所述分离的接触元件之间形成的所述电弧产生气体；

引导所述气体以施加一力将一被接纳在所述第一连接器的一外壳的一内孔中的活塞接触元件以一朝向所述接触元件的方向移动；

使一位于所述内孔中的一孔保持凹槽和一位于所述活塞接触元件中的元件保持凹槽两者中的弹性元件膨胀，由此使所述弹性元件与所述元件保持凹槽分隔开，并通过施加气体的所述力允许所述活塞接触元件从所述内孔内的一收缩位置的移动；和

将所述活塞接触元件移动到一前进位置，用于啮合所述接触元件以提供所述活塞接触元件与所述第二连接器的接触元件之间的一电连接来熄灭所述电弧。

14.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述活塞接触元件上的一锥形突出膨胀所述弹性元件直到所述弹性元件从所述元件保持凹槽中分隔开。

15.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述活塞接触元件朝向所述接触元件移动直到所述弹性元件啮合所述活塞接触元件上的一止挡件。

16.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述弹性元件为一大体环状弹簧。

17.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述第一电连接器为一高压套管插件。

18.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述第二电连接器是一肘形电缆连接器。

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