CN102545118B - 用于联接母线槽构件的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于联接母线槽构件的方法和系统。描述了一种电功率分配系统(10)。该系统包括接地母线(60)和母线槽外壳(64)，接地母线(60)包括限定在其中的第一开口(150)，母线槽外壳(64)包括限定在其中的第二开口(140)。该系统还包括紧固件密封系统(90)，其包括紧固件(118)和至少一个密封件(130)。紧固件设置为延伸穿过第一开口和第二开口，并将接地母线联接到母线槽外壳上。接地母线与母线槽外壳相接触，从而在它们之间形成接地连接。

Description

用于联接母线槽构件的方法和系统
技术领域
本公开的领域大体涉及利用母线槽系统的电功率分配，而更具体地说，涉及用于联接母线槽系统中的构件的方法和系统。
背景技术
在电功率分配系统中可包含母线槽系统。母线槽系统典型地包括多个母线槽部段，它们通过接头部段而连接在一起，以提供恰当长度的母线槽。母线槽系统典型地在工业或商业建筑中用作电缆和导管的替代方案。同电缆和导管相比，母线槽系统的使用可减少安装时间和成本，并且还可以是相对于电缆和导管更低重量的替代方案。
系紧螺栓在整个母线槽系统中用于将构件固定在母线槽系统中。例如，系紧螺栓可用于将母线槽部段固定在接头部段处。各个母线槽部段包括外壳，其保护母线槽部段的内部。系紧螺栓通过外壳中的开口而插入，从而例如将构件固定到外壳上，并且/或者为外壳提供支撑。母线槽部段的内部在开口处容易受到来自例如水或灰尘的潜在污染。这种污染随着时间的过去可能损伤外壳中的构件。已知的母线槽配电系统包括定位在例如接地母线和外壳之间的铝垫圈。铝垫圈在接地母线和外壳之间提供了导电路径，并且因为与形成外壳和接地母线的材料相比铝相对较软，所以铝垫圈发生变形，从而提供至少某些密封作用，以防止污染物进入外壳的内部。然而，随着时间的过去，因为用于联接和密封系紧螺栓的其它构件会压缩例如填密垫圈，并且/或者因为系紧螺栓随着时间的过去而失去扭矩，所以将接地母线、铝垫圈和外壳压在一起的力会减小。因为力减小，铝垫圈并不膨胀以保持在接地母线和外壳之间的密封，从而在母线槽系统中留下污染物可从中进入外壳的弱点。
发明内容
一方面，提供了一种电功率分配系统。该系统包括接地母线和母线槽外壳，接地母线包括限定在其中的第一开口，母线槽外壳包括限定在其中的第二开口。该系统还包括紧固件密封系统，其包括紧固件和至少一个密封件。紧固件设置为延伸穿过第一开口和第二开口，并将接地母线联接到母线槽外壳上。接地母线与母线槽外壳相接触，从而形成它们之间的接地连接。
另一方面，提供了一种系紧螺栓密封系统，其用于将接地母线和母线槽外壳联接起来。接地母线和母线槽外壳各包括限定在其中的开口。该系统包括紧固件，其包括主体和限制部分。紧固件主体设置为延伸穿过限定在接地母线和母线槽外壳中的开口。该系统还包括至少一个密封件，该至少一个密封件设置为至少部分地围绕紧固件主体而延伸，并且至少部分地定位在限定于接地母线中的开口中。该至少一个密封件设置为密封限定于母线槽外壳中的开口。
在又一方面，提供了一种用于将接地母线联接到母线槽外壳上的方法。接地母线包括由第一边缘限定于其中的第一开口，并且母线槽外壳包括由第二边缘限定于其中的第二开口。该方法包括设置接地母线和母线槽外壳，使得第一开口和第二开口对准，以限定单个紧固件开口，并且接地母线与母线槽外壳相接触，从而在它们之间提供电接地连接。该方法还包括设置紧固件密封系统，以保持在接地母线和母线槽外壳之间的接触。紧固件密封系统包括紧固件和至少一个密封件。紧固件设置为延伸穿过紧固件开口，并且该至少一个密封件设置为以便防止污染物穿过紧固件开口。
附图说明
图1是母线槽配电系统的一个示例性实施例的侧视图。
图2是图1中所示的母线槽配电系统的一部分的透视图。
图3是图2中所示的母线槽配电系统的一部分的侧视图。
图4是第一构件，母线槽外壳和图2中所示的紧固件密封系统的截面侧视图。
图5是用于利用图2中所示的紧固件密封系统而将第一母线槽构件联接到第二母线槽构件上的示例性方法的流程图。
部件清单：
10母线槽系统；12第一母线槽部段；14第二母线槽部段；16第三母线槽部段；18第一接头；20第二接头；22第一母线槽主体；24接地母线；32第一组多个导线；34第一外壳；36第一端；38第二端；40内部；42外部；58第二母线槽主体；60接地母线；62第二组多个导线；64第二母线槽外壳；66第一端；68第二端；88部分；90紧固件密封系统；92第一面板；94第二面板；96第三面板；98第四面板；100第一母线；102第二母线；104第三母线；106第四母线；108第一母线端；110第二母线端；112第三母线端；114第四母线端；118紧固件；120间隔装置；130密封装置；140第一开口；142第一边缘；144外径；146紧固件轴线；150第二开口；152第二边缘；154外径；156紧固件开口；158限制部分；160紧固件主体；162紧固部件；164间隙；166外表面；170压缩间隔件；172弹簧垫圈；174填密垫圈；178外表面；180外径；182径向外表面；184凸起物；186开口；188内径；190第一端；192第二端；194外径；196第一凹槽；198第二凹槽；200流程图；210方法；220设置接地母线和外壳来对准，使得母线开口和外壳开口限定单个紧固件开口；222设置紧固件密封系统，以将接地母线固定到外壳上；226设置至少一个间隔装置，以用于定位在紧固件的限制部分和填密垫圈之间；228设置间隔装置，以在该至少一个密封件上保持基本固定的压缩力；
具体实施方式
本文所述的实施例包括用于联接母线槽系统中的构件的系统和方法。这些系统和方法有利于联接母线槽系统中的构件，同时密封母线槽系统的内部，以免于污染。这些系统和方法还容许在提供构件之间的电接地接触的同时使用证实过的密封平面。
图1是母线槽配电系统10的一个示例性实施例的侧视图。母线槽配电系统10包括第一母线槽部段12、第二母线槽部段14和第三母线槽部段16。第一母线槽部段12通过第一接头18联接到第二母线槽部段14上。类似地，第二母线槽部段14通过第二接头20联接到第三母线槽部段16上。用于联接母线槽部段的接头在该领域中是已知的。
第一母线槽部段12包括多个构件，例如第一构件和第二构件。第一构件的非限制性的示例是第一母线槽主体22，并且第二构件的非限制性的示例是接地导线或接地母线24。在该示例性的实施例中，第一母线槽主体22包括第一组多个导线32和第一外壳34。该多个导线32(在本文中也被称为母线)从外壳34的第一端36延伸至外壳34的第二端38。外壳34限定了第一母线槽部段12的内部40和第一母线槽部段12的外部42。母线槽部段的内部40在本文中被限定为外壳内的区域。该多个导线32至少部分地包含在外壳34的内部40中。此外，接地母线24联接在外壳34上。接地母线24有利于在母线槽部段之间，例如在第一母线槽部段12和第二母线槽部段14之间的接地。
第二母线槽部段14也包括多个构件。例如，第二母线槽部段14包括第二母线槽主体58和接地母线60。在该示例性的实施例中，第二母线槽主体58包括第二组多个导线62和第二外壳64。该多个导线62(在本文中也被称为母线)从外壳64的第一端66延伸至外壳64的第二端68。该多个导线62至少部分地包含在外壳64的内部40中。此外，接地母线60联接在外壳64上，并且有利于母线槽部段12和14的接地。
接头18联接第一母线槽部段12和第二母线槽部段14。更具体地说，接头18将第一组多个导线32联接到第二组多个导线62上。接头18还将接地母线24联接到接地母线60上，从而确保在第一母线槽部段12和第二母线槽部段14之间的正确的接地。在一个备选实施例中，单个接地母线(图1中未显示)在第一外壳34的第二端38和第二外壳64的第一端66之间延伸，并且联接到第一外壳34和第二外壳64上。
本文所述的方法和系统有利于联接第一构件和第二构件，例如将接地母线24联接到第一外壳34上。然而，本文所述的方法和系统还可用于将母线槽系统10中的其它构件，例如但不局限于接头18和第一组多个导线32、接头18和第二组多个导线62和/或母线槽外壳，联接到支撑结构(例如底板、壁、顶板和/或吊架(hangar))上。
图2是(图1中所示的)母线槽系统10的一部分88的透视图。图3是部分88的侧视图。图2和图3两者中所示的构件用相同的参考标号来标识。在该示例性的实施例中，母线槽系统10包括紧固件密封系统90。在该示例性的实施例中，紧固件密封系统90将第一母线槽构件固定到第二母线槽构件上，例如将接地母线60固定到第二外壳64上。外壳64包括第一面板92、第二面板94、第三面板96和第四面板98。虽然被描述为包括四个面板92，94，96和98，但是外壳64可包括适合于限定内部40的任意数量的面板。
在该示例性的实施例中，多个导线62包括第一母线100、第二母线102、第三母线104和第四母线106(图1中所示)。第一母线100包括第一母线端108，第二母线102包括第二母线端110，第三母线104包括第三母线端112(图1中示出)，并且第四母线106包括第四母线端114(图1中示出)。虽然被描述为包括四个母线100，102，104和106，但是多个导线62可包括容许系统10如本文所述起作用的任何合适数量的母线。
图4是沿着线4-4(图3中示出)得到的第二母线槽外壳64、接地母线60和紧固件密封系统90的截面图。在该示例性的实施例中，紧固件密封系统90包括紧固件118、间隔装置120和密封装置130。备选地，紧固件密封系统90可包括不止一个间隔装置120和/或密封装置130。在该示例性的实施例中，母线槽外壳64包括通过第一边缘142而限定在第一面板92中的第一开口140。开口140具有外径144。在该示例性的实施例中，开口140基本上是圆形的，并且以紧固件轴线146为中心。接地母线60包括通过第二边缘152而限定在其中的第二开口150。开口150具有外径154。第一开口140和第二开口150对准以形成紧固件开口156，其设置为以便接收紧固件118。在该示例性的实施例中，紧固件118是带螺纹的紧固件，其包括限制部分158和设置为用于与互补的紧固部件162相联接的紧固件主体160。例如，紧固件118可以是系紧螺栓，其设置为用于与螺母、表面中的螺纹开口或容许紧固件密封系统90如本文所述起作用的任何其它紧固部件相联接。当紧固件118穿过开口156而被定位时，在紧固件118的外表面166和外壳64的第一边缘142之间存在间隙164。间隙164容许紧固件118通过开口140而插入，并可根据紧固件118和/或外壳64中的开口140的制造公差而变化。
如本文所述，“密封”被限定为防止污染物进入母线槽外壳64的内部40中。这种污染物典型地通过紧固件周围的空间，例如间隙164而进入母线槽外壳64中。紧固件密封系统90设置为将接地母线60固定到第二母线槽主体58上，并防止污染物(例如但不局限于水和灰尘)从母线槽外壳64的外部42到达母线槽外壳64的内部40中。密封装置130密封了紧固件118和开口140之间的间隙164，从而防止污染物进入外壳64中。此外，所提供的抵抗水和其它污染物侵入的保护水平在国际标准-例如国际电工委员会(IEC)所颁布的国际标准-中限定。在一个特定的示例中，安装在结构外面(即，暴露于例如风、雨和/或雪的自然环境下)的母线槽系统可被制造成用以满足IP65的国际防护等级(也被称为IP代码)。如果密封是“尘密”，那么就达到了IP65的等级，也就是说，内部受到免于与灰尘相接触的完全保护，并且该密封保护内部免受由于从任何方向对封壳以大功率射流所投射的水而造成的有害影响。虽然描述了IP65，但是紧固件密封系统90并不局限于特定的密封等级。
在该示例性的实施例中，间隔装置120包括压缩间隔件170和弹簧垫圈172。密封装置130包括填密垫圈174，其与第一面板92的外表面178直接接触，以提供密封。虽然本文中被描述为包括填密垫圈，但是密封装置130可包括任何类型的密封件或密封剂，例如但不局限于液体密封剂。
在该示例性的实施例中，延伸穿过接地母线60的开口150设置为以便接收填密垫圈174。更具体地说，填密垫圈174具有外径180，其小于第二开口150的直径154。填密垫圈174定位在开口150中，使得填密垫圈174的径向外表面182定位在接地母线60的边缘152上。接地母线60的至少一部分和填密垫圈174与外壳64直接接触。例如，接地母线60包括凸起物184，例如半剪切的突起，其提供了在接地母线60和外壳64之间的直接接地路径。
在该示例性的实施例中，压缩间隔件170包括开口186，其具有由第一端190限定的内径188。压缩间隔件170还包括第二端192，其具有外径194。压缩间隔件170包括第一凹槽196，其定位在第一端190处，并设置为接收弹簧垫圈172的至少一部分。压缩间隔件170还包括第二凹槽198，其定位在第二端192处，并设置为接收接地母线60的至少一部分，例如第二边缘152。
在该示例性的实施例中，在母线槽系统10的装配期间应用于紧固件118上的力通过压缩间隔件170而被应用于接地母线60和填密垫圈174上。例如，应用于螺纹紧固件上的扭矩被转换成压缩力。压缩力压缩填密垫圈174，并确保在接地母线60和外壳64之间的接触。更具体地说，压缩力应用于弹簧垫圈172上，并且填密垫圈174通过压缩间隔件170而在第一端190处被压缩至最大程度。此外，应用于弹簧垫圈172上的压缩力通过压缩间隔件170而在第二凹槽198处被传递至接地母线60上。第一凹槽196和第二凹槽198设置为有利于传递压缩力，以便恰当地密封间隙164，并保持接地母线60和外壳64之间的接触。
此外，即使当紧固件扭矩降低时，压缩间隔件170也会保持填密垫圈174上的压缩力，并且保持母线槽外壳64和接地母线60之间的接地路径。压缩间隔件170还用于控制填密垫圈174上的压缩量。弹簧垫圈172定位在压缩间隔件170和紧固件118的限制部分158之间，以有利于保持紧固件118上的扭矩。填密垫圈174设置为在预定的压缩力下提供最佳密封。该力在装配期间施加于填密垫圈174上。然而，即使当紧固件118上的扭矩随着时间而减少时，填密垫圈174也会保持密封。例如，紧固件118可具有15英尺-磅的初始扭矩。不同于其它密封，例如铝垫圈，即使来自紧固件118的扭矩减少至例如3英尺-磅时，填密垫圈174也会保持密封。
图5是用于将第一母线槽构件联接到第二母线槽构件上-例如将接地母线60(图2中所示)联接到外壳64(图2中所示)上-的示例性方法210的流程图200。如上所述，外壳64包括限定在其中的第一开口140(图4中所示)，并且接地母线60包括限定在其中的第二开口150(图4中所示)。在该示例性的实施例中，方法210包括设置220接地母线60和外壳64来对准，使得第一开口140和第二开口150限定单个紧固件开口，例如紧固件开口156。设置220还包括设置接地母线60以与外壳64相接触，这提供了它们之间的电接地连接。方法210还包括设置222紧固件密封系统，例如紧固件密封系统90(图2中所示)，以便将接地母线60固定到外壳64上。紧固件密封系统90包括紧固件(例如紧固件118(图4中所示))和至少一个密封装置(例如填密垫圈174(图4中所示))。设置222包括设置紧固件118以延伸穿过紧固件开口156，并设置填密垫圈174，以防止污染物穿过开口156。
在该示例性的实施例中，方法210还可包括设置226至少一个间隔装置，例如间隔装置120(图4中所示)，以用于定位在紧固件118的限制部分158和填密垫圈174之间。紧固件118设置为将接地母线60固定到外壳64上，并压缩间隔装置120和填密垫圈174。方法210还可包括设置228间隔装置120，以便在填密垫圈174上保持基本固定的压缩力。
本文描述了用于将第一母线槽构件联接到第二母线槽构件上的示例性的方法和系统。更具体地说，本文所述的方法和系统有利于消除最靠近接头的系紧螺栓中的泄漏，同时保持必要的接地路径接触。另外，通过使填密垫圈沿着外壳的表面进行定位，填密垫圈发生永久变形，从而产生与母线槽外壳的密封。因为填密垫圈直接搁靠在母线槽外壳上，所以其能够轻微地流入到系紧螺栓孔中以及系紧螺栓周围。这使填密垫圈永久地变形，其构成耐用的密封。系紧螺栓倾向于随着时间而失去其扭矩，然而，本文所述的方法和系统即使在扭矩减少时也有利于保持密封。本文所述的方法和系统还提供了在接地母线和母线槽外壳之间的直接的接地路径连接。
本文所述的方法和系统有利于基于母线槽的配电网络的高效且经济的制造和装配。本文详细描述并且/或者图示了方法和系统的示例性实施例。这些方法和系统并不局限于本文所述的特定的实施例，而是相反，各系统的构件以及各方法的步骤都可相对于本文所述的其它构件和步骤独立地以及分开来使用。各个构件和各个方法步骤还可结合其它构件和/或方法步骤一起使用。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和利用任何装置或系统，以及执行任何所含的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域中的技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有并非不同于权利要求字面语言的结构元件，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质差异的等效的结构元件，那么这些其它示例都意图在权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种电功率分配系统(10)，包括：
接地母线(60)，其包括限定在其中的第一开口(150)；
母线槽外壳(64)，其包括限定在其中的第二开口(140)；和
紧固件密封系统(90)，其包括紧固件(118)和至少一个密封件(130)，所述紧固件设置为延伸穿过所述第一开口和所述第二开口，并且将所述接地母线联接到所述母线槽外壳上，所述接地母线与所述母线槽外壳相接触，并在它们之间形成接地连接；
其中，所述紧固件(118)包括限制部分(158)，所述紧固件密封系统(90)包括定位在所述限制部分和所述至少一个密封件(130)之间的间隔装置(120)；
其中，所述间隔装置(120)设置为压缩所述至少一个密封件(130)，并保持所述接地母线(60)和所述母线槽外壳(64)之间的接地连接。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述至少一个密封件(130)减少了通过所述第一开口(150)和所述第二开口(140)中的至少一个的污染物侵入。
3.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述紧固件(118)设置为将压缩力施加在所述间隔装置(120)上。
4.根据权利要求3所述的系统(10)，其特征在于，所述紧固件(118)包括螺纹紧固件和协作部件(162)，它们设置为将应用于所述紧固件上的扭矩转换成所述间隔装置(120)上的压缩力。
5.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述间隔装置(120)包括压缩间隔件(170)和弹簧垫圈(172)。
6.根据权利要求5所述的系统(10)，其特征在于，所述间隔装置(120)在所述至少一个密封件(130)上保持基本固定的压缩力。
7.根据权利要求5所述的系统(10)，其特征在于，所述间隔装置(120)包括第一凹槽(196)和第二凹槽(198)，所述第一凹槽(196)设置为接收所述弹簧垫圈(172)的至少一部分，并且所述第二凹槽设置为接收所述接地母线(60)的至少一部分。
8.一种用于联接接地母线(60)和母线槽外壳(64)的系紧螺栓密封系统(90)，所述接地母线和所述母线槽外壳各包括限定在其中的开口(150，140)，所述系统包括：
包括主体(160)和限制部分(158)的紧固件(118)，所述紧固件主体设置为延伸穿过限定在所述接地母线和所述母线槽外壳中的开口；
至少一个密封件(130)，其设置为至少部分地围绕所述紧固件主体而延伸，并且至少部分地定位在限定于所述接地母线中的开口中，所述至少一个密封件设置为密封限定于所述母线槽外壳中的开口；和
至少一个间隔装置(120)，所述至少一个间隔装置(120)定位在所述限制部分(158)和所述至少一个密封件(130)之间；
其中，所述间隔装置(120)设置为压缩所述至少一个密封件(130)，并保持所述接地母线(60)和所述母线槽外壳(64)之间的接地连接。
9.根据权利要求8所述的系统(90)，其特征在于，所述至少一个间隔装置(120)定位在所述限制部分(158)和所述至少一个密封件(130)之间以及所述限制部分和所述接地母线(60)之间。
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