CN1012659B - 多路连接装置 - Google Patents

Abstract

一种连接装置包括两个能相对运动的组件。一个组件具有第一机械连接端板和固定在其上的第二连接元件；另一组件具有第二机械连接端板和可相对其沿接合方向运动的第二连接元件。第二端板具有使两端板对正的对正机构和将两端板锁紧的遥控锁紧机构。第二端板上还带有使第二元件相对于第二端板在后退和前进位置间运动的马达机构。当第二元件分别位于后退和前进位置时，两元件上的接点分别处于分离(即使两端板接合也是如此)和接合状态。

Description

本发明涉及自对正的多路连接装置，它能遥控致动以实现连接和断开，而不必保证构成连接装置的两个配合组件预先完全对正。

对于多路连接装置来说，在那些操作者无法或很难靠近连接装置的技术领域中，实现上述功能是极为必要的。例如，在核反应、冶金和农业营养领域以及在海床勘探时，都会提出上述要求。

在美国专利第4，265，503号中提出了一种多路连接装置，它包括配合元件和使它们对正的机构。这种装置包括两个组件，其中一个能朝向或远离另一个运动。一个组件具有第一机械连接端板和固定在所述端板上带有接点的第一个电连接或配合元件，另一个组件具有第二机械连接端板和带有可与前一组件上的接点相接合的接点的第二电连接或配合元件。第二电连接元件可沿接点接合方向相对于第二端板运动。

简单起见，上述所用的术语“接点”代表的是用于连接的元件，应该广义地理解这个术语，它不仅包括电信号或电力输送的连接元件，而且还包括光或流体输送的连接元件。

属于上面限定类型的大多数已知的连接装置，在接点接合过程中，都试图补偿两组件在垂直于和倾斜于接合方向上彼此间所产生的偏斜，但是这些装置不是完全令人满意的，其具体原因就是它们的结构复杂。

本发明的目的就是提供一种多路连接装置，它仅利用较简单的机构就能实现原先彼此偏斜的组件 间的连接。

本发明特别适用于那些具有大量接点（可以达到甚至超过几百个）的连接装置。在这种装置中用于使接点彼此接合在一起而所要施加的力可以超过10000牛顿，如果这样大的力施加在没有对正的接点上，就会使接点发生永久变形。本发明就是要克服这个问题，其解决方案是仅在接点对正后才允许它们彼此接合。

为了这个目的，本发明提供了一种上述类型的连接装置，它的第二端板包括一个能伸到第一端板中使两板彼此对正并能通过遥控使接点对正地将两板锁紧在一起的对正和锁紧机构，和一个用于使第二连接元件相对于第二端板在一个后退位置和一个前进位置之间运动的驱动机构。当第二连接元件处于后退位置时，其上的接点与第一连接元件上的接点是分离的，就是当两端板彼此接合时也是如此;当第二连接元件处于前进位置时，两连接元件上的接点相互接合。

所述两端板上可以装有相互配合的密封装置，以便当两板接合时将连接元件与外界隔离。通过使所述对正和锁紧机构伸到第一端板上的适当形状的孔中就可以实现两端板彼此间的对正。该对正和锁紧机构可以包括电动或液压马达，所述马达用于使该机构的锁紧钩爪在锁紧两板的锁紧位置和释放位置之间运动。所述驱动机构可以是一个电动或液压升降器，用于使第二连接元件相对于第二端板运动。

本发明还提供一种具有所述的两个组件的连接装置，其中一个组件是刚性固定的，而另一个组件是由驱动臂携带的，两端板间相互的对正是通过驱动臂的运动或通过在所述臂和端板之间形成万向节的定位机构来实现的。另外可以装设一种用于使端板相对于驱动臂返回到休止位置的复位机构。

通过结合附图阅读下面以举例方式对本发明的一个具体实施例的描述，将会更好地理解本发明。

图1是本发明的多路电连接装置的简略透视图，其中该装置的两个组件是分离的;

图2是通过图1所示装置的中心平面所截取的组件的局部剖视图;

图3和图4是通过图1所示装置的一个对正和锁紧机构的轴线所截取的详细剖视图，分别表示了锁紧后和接合前的状态;

图5表示的是本发明的几种连接装置的第一个组件，该组件安装在核反应堆容器的上方;

图6是用于操纵本发明的连接装置的第二个组件的操纵机构的示意图。

图1和图2示出了一种多路连接装置，该装置可用于同时连接和断开几百个或更多个接点，它具有带有接点管脚的第一组件10，以下假设第一组件是静止不动的，为此称之为“基座”或“插座”组件。第二组件12固定在吊臂14的一端，吊臂14用于使第二组件朝向和离开插座运动。由于第二组件是可动的，故下面将之称为“插头组件”。不过应该理解，选择这样的名称仅为清楚起见，而决不是对之加以限制。

此连接装置能够在不向接点施加扭转或弯曲力的情况下实现连接和断开。为此，本装置被设计成以下述步骤实现连接：

利用吊臂上的所述操纵机构将插头向插座运动，使它们粗略地对正;

在上述两组件上的端板最后逼近的阶段，粗略地对正两板，直至它们彼此接触;

使两端板精确地对正并将它们锁紧在一起，从而保证其间不发生相对运动;

通过使插头朝向插座运动而实现连接，例如电连接。

如图1和图2所示，插座组件10具有一个壳体16，该壳体和矩形框架形式的端板18整体成形，或者密封地固定在该端板上。一块平绝缘块20与端板平行地固定在壳体16中，接点22（可以假定是管脚）通过绝缘块伸出。可以采用常规的连接装置对穿过绝缘块20的接点进行密封，对此不再进一步描述。为了使绝缘块便于制造和装配，以及为了便于管脚与导线的连接，通常将绝缘块制成几个组块，每个组块具有50至100个接点。

利用常规的焊接或压接技术，使接点在绝缘块20的下方与馈线相连。馈线可以是一根穿过密封圈（未示出，它可以具有常规的结构）从壳体16密封地伸出的电缆。电缆延伸进由一个万向节连到壳体16上的空心导套21中，该万向节包括一个中介环23和两套轴承。U形万向节的最大角偏转量可以很小，例如±10°。

端板18在矩形框架的四角各有一个凸耳，凸耳上带有孔24，孔24构成用于锁紧两组件的锁紧 机构的一部分，后面将会对此加以说明。孔的数目可以多于4个，在某些情况下也可以少于4个。

插头组件12具有一个壳体26，壳体带有一块矩形框架式的端板28，端板28的尺寸与端板18是相称的。端板18和28中的一个和/或另一个带有一个密封圈30，该密封圈贴靠在另一端板的平表面上或者贴靠在与之相配的另一密封圈上。如图1和图2所示。壳体26还具有两个弯曲的导爪31，导爪横跨端板18并在两组件初始闭合时产生第一次横向对正作用。壳体26由一个万向节安装到吊臂14上，该万向节与那个连接壳体16和导套21的万向节是类似的。

壳体26内可滑动地装有一个连接盘32，用于在后退位置（如图2所示）和前进位置间运动。一个升降器34具有一个固定在壳体26底壁36上的外壳和一根带动连接盘32在其后退和前进位置间运动的可动轴。为了在连接盘32到达其终点位置时使之停止运动，可以装设行程限位开关。升降器34可以具有一个电动机。该电动机可通过一个螺杆一螺母减速机构驱动固定在连接盘上且可滑动地装在壳体26中的导向镫40往复直线运动。导线42（在图2中仅示出了两根）在固定到壳体26底壁36上的刚性套管44和连接盘32之间延伸，其自由部分充分地松弛以便具有所需的灵活性。

插头组件12具有对正和锁紧机构，在图示的实施例中有4个这种机构。所有这些机构都是相同的，每个具有一个固定在端板28上并形成一个截锥管形对正鼻48的管形主体46（见图3和图4）。在主体46上以相同的角间距彼此间隔地安装有多个钩爪50，钩爪可绕各自的锁轴在靠近主体轴线的缩回位置（见图4）和远离所述轴线的锁紧位置（见图3）之间作枢轴转动。当钩爪处于缩回状态时，所述机构可穿过相应的孔24。

每个对正和锁紧机构具有一个马达52，该马达用于使钩爪50在图3和图4所示的位置之间运动。与升降器34类似，马达52可以是带有减速机构的电动机，例如减速机构可以由螺杆54和螺母56构成。该螺母与主体46相连的配合是可滑动而不能转动的，并且在螺母上有一个用于迫使钩爪运动到极端位置的突出的端头58。

一旦钩爪运动到张开的位置，即将端板彼此锁紧时，即使马达52断电，钩爪也必须保持锁紧状态。为此，在马达52和钩爪之间设置一个防止反向运动的传动机构，和/或给马达装一个制动器，为了防止意外断电所带来的危险，升降器34可以装带一个制动器，和/或利用一个防止导向镫40反向运动的齿轮传动机构与该导向镫相连。

几个马达52是由一公用控制电路（未示出）并联供电的，由此确保完全同步运转，从而使端板间的夹紧均匀进行。所施加的力必须要足以克服反抗两端板完全接触的摩擦力，同时也必须达到所需的气密度。为此，可采用步进电动机或伺服机构。

连接和断开操作是通过几个顺序进行的步骤来实现的，这几个步骤如下：

使插座组件12的端板28大致对正地朝向端板18运动，钩爪50处于缩回状态而连接盘32处于上部位置;

利用对正鼻48使端板28相对于端板18逐步地对正，直至两端板彼此接触;

通过启动马达52张开钩爪而将两端板彼此锁紧，从而保持精确对正状态;

启动升降器34使连接盘32向前运动一段距离（一般只有几毫米），直至实现完全对接。

对于断开操作来说，其步骤与上述相反。

图5以示例的方式图示出了用于将动力和数据信号导线与外部设备相连的两个连接装置的插座组件10，其中一些导线从核反应堆容器（未示出）的护罩中伸出。所有的插座组件通常都位于同一水平面上，该水平面高于护罩上方的通道。在图5中，仅示出了下通道60，通道60可承载管道62和64，管道62用于装纳传送指示光谱偏移束（Spectral    shift    cluster）控制机构状态的测量信号的电缆，而管道64用于装纳给上述控制机构供电的电缆。图5还示出了一根用于装纳控制机构和/或电缆68的导管66。一条中间通道以同样方式承载与控制杆机构有关的电缆等。

图5仅示出了一个插头组件12，它由一可运动的吊臂14载带，图中示意性地示出了吊臂的端部。

图6示出了用于连接和断开图1-4所示的那种核反应堆上用的连接装置的一种可能结构。在图6中，没有示出所需的万向节。插座组件10的万向节一般设置在平板66的上方，以防止发生意外事故，插销组件12由吊臂14载带，当连接装置 处于连接状态时，吊臂14基本上是水平的，并且吊臂是沉入到反应堆的水池中。吊臂14枢装的水平轴68上，而轴68固定在提升梁70上。一个动力缸71与梁70和吊臂14相连，用于将吊臂从休止位置（如图6中实线所示）运动到使插头拔出的位置（如虚线所示）。提升梁还构成一个通道，用于支承和引导电缆72，该电缆中的导线与插头12的接触件相连。在梁70上远离支承动力缸71的一端装有枢轴74，使此端能在固定到反应堆水池边缘的叉架76上转动。这种转动由气缸78控制，气缸78使扇形齿轮80绕一根固定到水池边缘的水平轴转动。扇形齿轮80与一个齿轮82相啮合，齿轮82是与枢轴74同轴地固定在梁70上的。气缸78使梁70在图6中实线所示的休止位置和由部分虚线所示的升起位置之间运动，当梁70处于升起位置时，机构和插头组件腾出水池上方的空间。

在所示的实施例中，固定通道84接纳并引导通向控制盘（未示出）的连接电缆72。

当需要断开连接装置并腾出水池上方的空间时（例如要取掉反应堆的护罩），所述机构的操作顺序如下。所有部件最初是处于图6中实线所示的位置上的，先起动马达52使端板18和28分离。然后给动力缸71加压（可以在拔出连接盘32之后进行）使插头组件和插座组件分离。此后起动气缸78升起梁70和它们携带的部件，直至升到完全腾出水池上方空间的位置。

通过相反顺序地进行操作就可以实现再连接。在动力缸71使插头组12下降的过程中，用于粗略对正的部件31（它可在两个垂直方向对正）能使端板28和18令人满意地靠近，如果需要保证两端板平行就要操纵万向节。在两端板最后靠近阶段，对正鼻48能实现良好的对正。最后起动马达52锁紧两端板。

Claims (8)

1、一种自动对正的多路连接装置，它具有两个组件，其中一个组件可沿朝向和运离另一组件的方向运动，其中：

一个组件(10)具有第一机械连接端板(18)和第一连接元件(20)，第一连接元件固定在所述第一机械连接端板上并带有接点(22)，

另一个组件(12)包括第二机械连接端板(28)和带有接点的第二连接元件(32)，其上的接点被设置成当第二连接元件沿着朝向第一端板的方向运动时它们能与第一连接元件上的接点相接合，所述的第二连接元件能沿所述方向相对于所述第二端板运动，

其特征在于：

所述第二端板包括有当第二端板朝第一端板闭合运动时能伸到第一端板上的孔中使所述两端板相互对正且把这对正的两端板互相贴合地锁紧在一起的对正和锁紧机构(46，50)，还包括有使所述第二连接元件沿所述方向相对于第二端板在一个后退位置和一个前进位置之间运动的驱动机构(34)，当所述第二连接元件处于所述后退位置时，所述第一和第二连接元件上的接点彼此是分离的，即使所述两端板处于贴合状态时也是如此，当所述第二连接元件处于所述前进位置而所述两端板处于贴合状态时，所述两连接元件上的接点是彼此接合的。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于所述对正和锁紧机构包括用于保持对正和锁紧机构将所述两端板锁紧在彼此贴合状态的马达。

3、根据权利要求2的装置，其特征在于具有多个所述对正和锁紧机构，每个对正和锁紧机构具有一个固定在所述第二端板上并形成一个对正鼻（48）的主体（46）和多个枢装在所述主体上的钩爪，所述钩爪可在一个锁紧位置和一个缩回位置间枢转，当钩爪位于缩回位置时，所述对正和锁紧机构能伸到所述第一端板上的相应孔中。

4、根据权利要求1的装置，其特征在于所述两端板中的一个还包括弯曲的预对正机构，该机构从所述端板上朝向另一个端板伸出。

5、根据权利要求1的装置，其特征在于所述端板包括用于将所述两连接元件与外界隔离的密封装置。

6、根据权利要求1的装置，其特征在于所述驱动机构由马达带动。

7、根据权利要求1的装置，其特征在于所述的另一个组件（12）由一个驱动臂（14）通过一个万向节载带。

8、根据权利要求7的装置，其特征在于所述驱动臂（14）具有一个用于使它在一个使所述两连接元件彼此连接的连接位置和一个断开位置之间运动的动力缸（71），所述驱动臂安装在一个提升梁（70）上，所述提升梁枢装在一个固定的叉架（76）上，利用动力缸（78）控制提升梁（70）和驱动臂（14）整体的枢转运动，以腾出所述第一组件（10）上方的空间。

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