CN102906944A - 湿式耦合的电连接器 - Google Patents

Abstract

一种湿式耦合的电连接器，包括能够竖直移动的阴型连接器单元52，所述阴型连接器单元52能够设置在竖直固定的阳型连接器单元50上。阴型连接器单元52限定室62，室62包含气体以将水等从所述室62排出，并且具有封闭的上端部和敞开的下端部，所述敞开的下端部用于接纳阳型连接器单元50的上端部。在阴型连接器单元52的上端部内能够设置绝缘护套6，以将绝缘护套6从保护提供在所述阳型连接器单元50上的第一电接触器4的第一位置移动到使第一电接触器4暴露的第二位置。阴型连接器单元52的上端部容纳有第二电接触器3，第二电接触器3能够在绝缘护套6从第一位置移动到第二位置时与第一电接触器4接合。

Description

湿式耦合的电连接器

技术领域

本发明涉及一种湿式耦合的电连接器，该电连接器能够在液体中被连接和断开。本发明的实施例尤其涉及一种能够在水下、尤其是在海底环境中被连接和断开的湿式耦合的电连接器。本发明的实施例还提供了用于湿式耦合的电连接器的连接和断开方法。

背景技术

通常需要在海底或其他水下环境中连接和断开电器部件，为此目的，可以使用一种湿式耦合的电连接器。

US 7,500,859B2中描述了湿式耦合的电连接器的一个实例，像许多其他湿式耦合的电连接器一样，它在阳型和阴型连接器元件之间利用电绝缘的液体(比如油)和密封装置。尽管所述湿式耦合的电连接器可以被用在任何定向(orientation)，但是对电绝缘液体和密封装置的需求使得这种以及类似的湿式耦合的电连接器的结构相对复杂。而且，在阳型和阴型连接器元件之间需要精密公差，并且如果因为在配合表面上形成固着的动物(比如藤壶)而受到污染，那么这些连接器元件之间的配合操作可能会受到影响。

一种可替换的方法是从海底或其他水下环境取回电器部件，并且在干燥的环境中使用干式耦合电连接器来连接和断开电气部件。然而，这种可替换的方法通常是不切实际并且昂贵的。

因此，需要一种改进的湿式耦合的电连接器，其具有比现有液体密封的湿式耦合的电连接器更简单的结构并且尤其在严酷的海底环境中提供可靠的连接和断开。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种湿式耦合的电连接器，所述湿式耦合的电连接器包括：

能够竖直移动的阴型连接器单元，所述阴型连接器单元能够设置在竖直固定的阳型连接器单元上；

所述阴型连接器单元限定室，所述室包含气体以将水等从所述室排出，并且具有封闭的上端部和敞开的下端部，所述敞开的下端部用于接纳所述阳型连接器单元的上端部；

在所述阴型连接器单元的所述上端部内能够设置绝缘护套，所述绝缘护套用于从保护提供在所述阳型连接器单元上的第一电接触器的第一位置移动到使所述第一电接触器暴露的第二位置；

所述阴型连接器单元的所述上端部容纳有第二电接触器，所述第二电接触器能够在所述绝缘护套从所述第一位置移动到所述第二位置时与所述第一电接触器接合。

阳型和阴型连接器单元可以以一种简单并且可靠的方式被连接和断开，同时确保第一和第二电接触器一直被与周围的液体隔离。在阳型连接器单元的上端部已经被接纳在阴型连接器单元的充气室内后，充气室使阳型连接器单元的上端部与周围的水等隔离。因此，绝缘护套可以被从第一位置移动到第二位置以使第一电接触器暴露，从而允许第一和第二电接触器被接合。所述湿式耦合的电连接器的构造是相对简单的，因为不需要电绝缘液体和/或密封装置。所述湿式耦合的电连接器还更不容易受到配合表面的污染的影响，因为公差比现有湿式耦合的电连接器的公差更宽松。

一种用于所述湿式耦合的电连接器的连接方法的一个实施例包括：

将所述能够竖直移动的阴型连接器单元设置在所述竖直固定的阳型连接器单元上，以将所述阳型连接器单元的上端部设置在所述阴型连接器单元的充气室内；

将所述绝缘护套设置在所述阴型连接器单元的上端部内，用于从所述第一位置移动到所述第二位置，从而使所述第一电接触器暴露；以及

接合所述第一电接触器和所述第二电接触器。

一种用于所述湿式耦合的电连接器的断开方法的一个实施例包括：

将所述绝缘护套从所述第二位置移动到所述第一位置；以及

将所述能够竖直移动的阴型连接器单元与所述竖直固定的阳型连接器单元分开，以将所述阳型连接器单元的上端部从所述阴型连接器单元的充气室中移除。

阳型连接器单元一般构成第一电气部件的一部分，并且阴型连接器单元通常构成第二电气部件的一部分。因此，湿式耦合的电连接器允许在水或类似液体中连接和断开第一和第二电接触器。通常地，当湿式耦合的电连接器被连接或断开时，第一和/或第二电气部件是不操作的。从而，在连接或断开的过程中，没有电流流过第一和第二电气部件之间的湿式耦合的电连接器。因此，湿式耦合的电连接器通常充当接触器装置，其不希望在电力负载下被连接或断开。

阳型连接器单元可包括大体上竖直的支撑构件，所述支撑构件可以是基本刚性的。所述阳型连接器单元可以在使用中被直接或间接地固定到海床或河床，并且可以从海床或河床大体上竖直向上地延伸。阳型连接器单元可以构成重力基底结构的一部分。阳型连接器单元可以被永久地连接到海底电网上。海底电网可以组成第一电气部件。

能够竖直移动的阴型连接器单元的定向在其穿过水或其他液体竖直移动的过程中通常被维持，使得充气室利用其在竖直最低的位置处的敞开的下端部维持倒置(inverted)。这确保水等因为充气室内的气体的压力而无法通过敞开的下端部进入充气室。因此确保第二电接触器与周围的水隔离。能够竖直移动的阴型连接器单元通常能够在竖直固定的阳型连接器单元上滑动。

第二电气部件可以是可再生能源涡轮机，例如潮汐涡轮机，其能够设置在包含阳型连接器单元的重力基底结构上。因此，阴型连接器单元可以构成可再生能源涡轮机的一部分。于是，湿式耦合的电连接器利于可再生能源涡轮机连接到海底电网。可再生能源涡轮机或其他第二电气部件通常维持其穿过水或其它液体沿竖直方向移动的预定的定向。这利用倒置的充气室将阴型连接器单元维持在期望的定向上。

包含在阴型连接器单元的室中的气体趋向于将水等从该室中排出，因此该室能够至少借助于将阴型连接器单元降低到水中增压，并且能够通过将经增压的气体引入到该室中增压。

在优选的实施例中，绝缘护套限定腔(cavity)，所述腔包含气体以将水等从所述腔排出。所述腔通常包括封闭的上端部和敞开的下端部，所述敞开的下端部用于接纳竖直固定的阳型连接器单元的上端部。当竖直固定的阳型连接器单元的上端部不被接纳在能够竖直移动的阴型连接器单元的充气室中时，在绝缘护套中形成的充气腔将第一电接触器与周围的液体隔离。这种构造避免了对机械接触密封的需求，机械的接触密封通常容易随着时间的流逝而退化，并且因此而泄漏。这种结构还避免了对精密公差的需求，精密公差对于机械的接触密封通常是必需的。

阴型连接器单元的室和/或绝缘护套的腔内的气体可以是空气或合适的惰性气体。

第一电接触器可包括向上渐缩的(tapered)第一接触表面，并且第二电接触器可包括相应的向下渐缩的第二接触表面。这能够利于在能够移动的第一和第二电接触器发生故障时断开阳型和阴型连接器单元。这样的断开能够通过阴型连接器单元的大致竖直向上的移动来实现。然而，第一和第二电接触器可以具有任何合适的几何结构。

第一电接触器中的一个或两个可以是能够移动的，以允许第一和第二电接触器的接合。更具体地，第一和第二电接触器中的一个是固定的，并且第一和第二电接触器中的另一个是能够移动的。提供仅一个移动的电连接器简化了湿式耦合的电连接器的构造。

在典型的实施例中，第一电接触器是固定的，第二电接触器是能够移动的，以允许第一和第二电接触器的接合。因此，阴型连接器单元可包括致动器，以影响第二电接触器的移动。

第一电接触器可包括多个接触电极(contactpole)。阴型连接器单元可包括多个所述第二电接触器。当第一电接触器包括多个接触电极时，所述第二电接触器中的每一个都可能能够与接触电极中的一个接合。多个接触电极可以围绕竖直固定的阳型连接器单元圆周地间隔开和/或沿竖直固定的阳型连接器单元竖直地间隔开。

绝缘护套可以是负浮力的(negatively buoyant)，以当阴型连接器单元不位于阳型连接器单元上时将所述绝缘护套维持在第一位置。绝缘护套的密度可被选择为提供所需的负浮力。绝缘护套可以由电绝缘材料(例如陶瓷材料)形成。

湿式耦合的电连接器可包括保护套，该保护套能够在主动位置(activeposition)和非主动位置(inactive position)之间移动，在所述主动位置，该保护套包围绝缘护套，在所述非主动位置，该保护套使绝缘护套暴露。保护套可以是正浮力的(positively buoyant)以将所述保护套朝主动位置移位并且将所述保护套维持在所述主动位置。保护套保护绝缘护套的外表面并且防止不需要的物质(主要是固着动物，比如藤壶)在外表面上积聚。这防止了绝缘护套的外表面和阴型连接器单元的充气室的上端部之间受到任何污染，另外这能够防止绝缘护套在阴型连接器单元的上端部内移动到第二位置。

阳型连接器单元可包括制动器(restraint)，以限制保护套的竖直向上移动，从而限定保护套的主动位置。所述制动器可以被设置在大体上竖直的支撑构件上。所述制动器通常为卡环(collar)。

保护套可包括具有孔的下端部，阳型连接器单元并且尤其是大体上竖直的支撑构件穿过该孔。这使保护套能够在竖直向上或竖直向下的方向上沿阳型连接器单元滑动。该孔的尺寸通常被设置成与阳型连接器单元并且尤其是大体上竖直的支撑构件之间存在足够的空隙，以防止阻碍阳型连接器单元上的可滑动的保护套。因为在大体上竖直的支撑构件上存在聚积不需要的物质，比如固着动物的风险，所以这样的空隙是有利的。

在将能够竖直移动的阴型连接器单元设置在竖直固定的阳型连接器单元上的过程中，保护套通常能够从主动位置朝非主动位置移动。阴性连接器单元的充气室的敞开的下端部可包括入口部分，保护套能够与所述入口部分配合以使保护套从所述主动位置朝所述非主动位置移动。因此，不需要单独机构将保护套从主动位置移动到非主动位置，从而进一步简化了湿式耦合的电连接器的构造和操作。

入口部分可以是大体上截头圆锥形的，并且保护套可包括上边缘(upperperiphery)，所述上边缘具有大体上互补的截头圆锥形的配置。这利于将竖直固定的阳型连接器单元的上端部通过充气室的敞开的下端部插入到阴型连接器单元的充气室中，并且尤其优化了保护套和入口部分之间的配合，以确保将保护套从主动位置有效地移动到非主动位置。

阴型连接器单元的充气室可包括容纳第二电接触器的接触室部分，并且可包括护套室部分，所述护套室部分可以在绝缘护套处于第二位置时接纳绝缘护套。

竖直固定的阳型连接器单元的上端部能够穿过充气室的敞开的下端部插入到接触室部分中，并且绝缘护套能够选择性地移动到护套室部分中，以将所述绝缘护套从所述第一位置移动到所述第二位置。

绝缘护套可例如凭借接触室部分与护套室部分之间的压差而能够从第一位置气动地移动到第二位置。阴型连接器单元可包括阀装置，所述阀装置用于控制充气室中的气压。所述阀装置能够选择性地操作为：当阳型连接器单元和阴型连接器单元处于所述绝缘护套的上端部伸入到所述护套室部分中的部分连接的状态时，对接触室部分和护套室部分中的气压提供相互独立的控制。

阀装置可选择性地操作以在阳型连接器单元和阴型连接器单元被断开时向充气室提供经增压的气体(pressurised gas)。因此，充气室的增压可以被增大，以确保阴型连接器单元周围的水等不会以任何严重程度进入该室并且降低可能存在于该室中的任何水的水平面。当能够竖直移动的阴型连接器单元降低到水中时，这样的增压可能是必需的。

阀装置能够选择性地操作为：当阳型连接器单元和阴型连接器单元处于所述部分连接的状态时，从护套室部分中释放经增压的气体。在接触室部分和护套室部分之间产生的压差，并且更具体地接触室部分内的相对于护套室部分内的低气压的更高的气压将绝缘护套完全推动到护套室部分中，到达第二位置，从而使竖直固定的阳型接触器单元的上端部上的第一电接触器暴露。

阀装置可选择性地操作为：当绝缘护套完全位于护套室部分内、处于所述第二位置时，连接接触室部分和护套室部分。这使接触室部分和护套室部分内的气压相等，并且能够允许绝缘护套在它的自重作用下竖直向下地从护套室部分中移出并且移入接触室部分中，到达第一位置。

阀装置可选择性地操作为：当绝缘护套完全位于护套室部分内、处于所述第二位置时，将经增压的气体引入到护套室部分中。这增大了护套室部分内的气压，该气压因此高于接触室部分内的气压，并且产生的压差可将绝缘护套竖直向下地从护套室部分中推出并且推入接触室部分中，到达第一位置。如果用于移动第一或第二电接触器的致动器出现故障，那么阀装置以这种方式的操作可能是有利的，这是因为绝缘护套的强迫移动可使第一或第二电接触器移位并且从而使第一和第二电接触器断开。

绝缘护套能够从第一位置机械地移动到第二位置。阴型连接器单元可包括致动器装置，所述致动器装置用于将绝缘护套选择性地移动到在护套室部分内的第二位置。所述致动器装置可包括接合构件，所述接合构件可与所述绝缘护套接合以在第一位置和第二位置之间移动绝缘护套。接合构件可以是有齿的带并且可包括齿形结构(tooth formations)，所述齿形结构接合绝缘护套中的配合凹部。可选地，接合构件可以是能够旋转的构件，该构件摩擦地接合绝缘护套的外表面。

用于湿式耦合的电连接器的连接方法的实施例可包括：将绝缘护套从第一位置气动地移动到第二位置，以使第一电接触器暴露。该方法可包括：改变接触室部分和护套室部分中的至少一个内的气压，以将绝缘护套推动到护套室部分内，到达第二位置。接触室部分内的气压可以最初与护套室部分内的气压相等，并且所述连接方法可包括：减小护套室部分内的气压使得护套室部分内的气压低于接触室部分内的气压和/或增大接触室部分内的气压使得接触室部分内的气压高于护套室部分内的气压。在护套室部分和接触室部分之间产生的压差将绝缘护套推动到在护套室部分内的第二位置，以使第一电接触器暴露。

可选地，所述连接方法可包括：将绝缘护套从第一位置机械地移动到第二位置。

所述连接方法可包括：在能够竖直移动的阴型连接器单元设置在竖直固定的阳型连接器单元上的过程中，将保护套从主动位置移位到非主动位置。如以上所解释的，将能够竖直移动的阴型连接器单元设置在竖直固定的阳型连接器单元上的过程中出现的保护套和充气室的入口部分之间的配合自动地将保护套从主动位置朝非主动位置移位。

所述连接方法可包括：移动第二电接触器以接合第一电接触器和第二电接触器。

用于湿式耦合的电连接器的断开方法的实施例可包括：在将绝缘护套从第二位置移动到第一位置之前，移动第一电接触器和第二电接触器中的一个以将所述第一电接触器和所述第二电接触器分离。该分离方法可包括移动所述第二电接触器，以将所述第一和第二电接触器分离。

在绝缘护套是能够气动地移动的实施例中，所述断开方法可包括：使接触室部分和护套室部分内的气压相等，从而允许绝缘护套通过它的自重从护套室部分内的第二位置移位至接触室部分内的第一位置。在第一和第二电接触器已经被分离的实施例中，绝缘护套可以通过它的自重被移位到第一位置，在第一位置，绝缘护套覆盖阳型连接器单元的上端部上的第一电接触器。这将会在湿式耦合的电连接器的正常操作过程中出现。

所述断开方法可包括：将所述绝缘护套从所述护套室部分内的所述第二位置移位至所述接触室部分内的所述第一位置。更具体地，所述断开方法可包括：增大所述护套室部分内的气压使得所述护套室部分内的气压高于所述接触室部分内的气压和/或减小接触室部分内的气压使得接触室部分内的气压低于护套室部分内的气压，如此，产生的压差从第二位置将绝缘护套从护套室部分中推出并且推入接触室部分到达第一位置。如上所述，如果例如由于用于移动第一或第二电接触器的致动器出现故障而使得第一或第二电接触器无法通过移动第一或第二电接触器的方式断开，这种断开的方式可能是优选的。

在绝缘护套能够机械地移动的实施例中，所述断开方法可包括：将绝缘护套从第二位置机械地移动到第一位置。

将能够竖直移动的阴型连接器单元与竖直固定的阳型连接器单元分开的步骤可包括：升起所述能够竖直移动的阴型连接器单元。

保护套可以在所述能够竖直移动的阴型连接器单元与所述竖直固定的阳型连接器单元的所述分开的过程中，从非主动位置移位到主动位置。如上所述，这种移动在保护套是正浮力的实施例中自动地发生。

附图说明

图1为湿式耦合的电连接器的阳型连接器单元的示意性横截面图；

图2和图3为湿式耦合的电连接器的阴型连接器单元的示意性横截面图；

图4至图8为湿式耦合的电连接器的示意性横截面图，示出了在断开状况和连接状况之间的各种阶段下图1至图3中的阳型连接器单元和阴型连接器单元之间的相互作用；

图9为连接并且完全操作条件下湿式耦合的电连接器的一部分的放大的示意性横截面图；以及

图10至图12为在第一和第二电接触器的强迫分离过程中，在断开状况和连接状况之间的各种阶段下图1至图9中的湿式耦合的电连接器的示意性横截面图；

图13为具有多个接触电极的第一电接触器的示意性横截面图；

图14a和图14b为可选的阴型连接器单元的一部分的示意性横截面图，在阴型连接器单元中，第二电接触器被液压地致动；

图15为可选的湿式耦合的电连接器的示意性横截面图，在该电连接器中，绝缘护套是能够机械地移动的；以及

图16至图16c为示例了绝缘护套的移动的图15中的可选的湿式耦合的电连接器的示意性横截面图。

具体实施方式

现在将仅通过实例并结合附图对本发明的实施例进行描述。

图1和图2分别示出了竖直固定的阳型连接器单元(male connector unit)50和能够竖直移动的阴型连接器单元(female connector unit)52，它们能够在水或类似液体中被连接和断开，并且一起组成湿式耦合的电连接器。如上所述，湿式耦合的电连接器尤其适合于在海底环境中在水下的连接和断开。尽管未在附图中示出，但阳型和阴型连接器单元50、52被沉浸在水中并且因此被水环绕。但是，内部吃水线在适当的地方被示出。

首先参见图1，竖直固定的阳型连接器单元50包括大体上竖直的刚性支撑构件5，刚性支撑构件5从固定的重力基底结构(未示出)向上延伸并且通过海底电缆在固定位置被永久地连接到海底电网上。阳型连接器单元50包括第一电接触器(electrical contactor)4，第一电接触器4在被固定(即不可移动的)的阳型连接器单元50的上端部上。

电连接器包括绝缘护套6，绝缘护套6由陶瓷或者气体电绝缘材料制成并且具有封闭的上端部和敞开的下端部，所述封闭的上端部和敞开的下端部限定腔56。在图1中示出的阳型连接器单元50与阴型连接器单元52断开的情况下，绝缘护套6位于竖直的支撑构件5的上端部上的第一位置，在所述第一位置处，绝缘护套6保护第一电接触器4。倒置的腔56被合适的经增压的气体(例如空气)填充，因此包围阳型连接器单元50的水大体上从充气腔56的内部排出。这通过内部吃水线10被示例出，吃水线10显示倒置的充气腔56中的水位。因此，第一电接触器4与包围阳型连接器单元50的水等隔离。

绝缘护套6是负浮力的并且通过它的自重被维持在竖直的支撑构件5的上端部的适当位置处。因此，有利地应用相对密度大的电绝缘材料，例如陶瓷材料。

电连接器包括保护套7，保护套7能够在图1中所示的主动位置(activeposition)和非主动位置(inactive position)之间移动，在主动位置处，保护套7包围绝缘护套6，在非主动位置处，保护套7使绝缘护套6暴露。保护套7包括具有孔58的下端部，孔58使保护套能够沿竖直的支撑构件5在主动位置和非主动位置之间滑动并且限定管状的凹部60，当保护套7处于主动位置时，绝缘护套6被容纳在凹部60中。孔58是足够大的，以防止保护套7在滑动过程中在竖直的支撑构件5上受到阻碍，即使在竖直的支撑构件5上积聚有藤壶或其他固着动物。保护套7的上边缘具有大体上截头圆锥形(frustoconical)的配置。

保护套7是正浮力的并且因此通过它的固有浮力被推动到主动位置。有浮力的保护套7内表面和绝缘护套6的外表面之间的空隙足以允许绝缘护套6容纳在管状的凹部60中，但是也足够小到确保藤壶或其他固着动物无法在绝缘护套6的外表面上积聚。卡环(collar)8被固定到竖直的支撑构件5上，这限制了有浮力的保护套7的向上运动并且因此限定了有浮力的保护套7的主动位置。

现在参见图2和图3，阴型连接器单元52是大体上圆柱形的并且包括封闭的上端部和敞开的下端部，封闭的上端部和敞开的下端部一起限定了室62。室62包括护套室部分17和接触室部分18。阴型连接器单元52能够穿过水或类似的液体在大体上竖直的方向上移动，以使阴型连接器单元52能够位于竖直固定的阳型连接器单元50的上(在连接的过程中)并且能够与竖直固定的阳型连接器单元50分开(在断开的过程中)。阴型连接器单元52通常构成可再生能源涡轮机(比如潮汐涡轮机)的一部分，该可再生能源涡轮机能够以大体上固定的定向降低到水中并且被固定到重力基底结构上，该可再生能源涡轮机还能够与重力基底结构脱离并且升出水面以便维修或保养。可再生能源涡轮机的这种降低和取回(retrieval)通常在潮汐电流最小并且涡轮机不起作用时发生，使得在连接或断开的时候没有电流通过湿式耦合的电连接器。因此，湿式耦合的电连接器通常充当接触器装置(contactor device)。

多个圆周间隔的第二电接触器3位于接触室部分18内。第二电接触器3能够在图2和图3中所示的分离位置和图8中所示的接合位置之间移动。第二电接触器3被安装在位于接触器导引装置20内的接触器托架19上，具有受压的波纹管16形式致动器在接合位置和分离位置之间提供第二电接触器3的选择性的移动。如图14中所示，任何合适的致动器(例如液压致动器30)可以被用于在图14a中所示的分离位置和图14b中所示的接合位置之间移动第二电接触器3。

与腔56一样，室62单独地被填充有合适的经增压的气体(例如空气)，使得当阳型和阴型连接器单元50、52被断开时，包围阴型连接器单元52的水大体上从充气室62排出，并且更具体地从护套室部分17和接触室部分18排出。这通过内部吃水线9被示例出，吃水线显示充气室62内的水位。因此，第二电接触器3与包围阴型连接器单元52的水等隔离。

阴型连接器单元52包括阀装置2，阀装置2用于控制充气室62中的气压。在示例的实施例中，阀装置2包括排气阀13、进气阀14和变换阀(transfer valve)15，排气阀13能够选择性地连接到处于比充气室62内的压强更小的压强下的歧管(manifold)或容器(vessel)上，进气阀14能够选择性地连接到压强大于充气室62内的压强的气体供应器上，变换阀15能够操作为选择性地连接护套室部分17和接触室部分18。尽管在示例的实施例中排气阀13、进气阀14和变换阀15由单独的阀组成，但是它们可以形成多位置阀的一部分。

充气室62的下端部包括入口部分1，入口部分1通常是截头圆锥形的并且能够与阳型连接器单元50的有浮力的保护套7的大体上截头圆锥形的上边缘相配合。

为了连接湿式耦合的电连接器，必须连接竖直固定的阳型连接器单元50和能够竖直移动的阴型连接器单元52。这通过降低可再生能源涡轮机(未示出)，并且因此穿过水朝向阳型连接器单元50降低阴型连接器单元52，同时维持阴型连接器单元52处于图2中所示的定向来实现。任何合适的导引装置可以被用于在可再生能源涡轮机穿过水被降低时，将可再生能源涡轮机引导到适当位置。当阴型连接器单元52在水中被降下更深时，充气室62内的水位由于周围的水的液体静压的增大而升高。阴型连接器单元52内的水位可以延伸到入口部分1内，如通过图2中的内部吃水线9所示。

如果需要降低充气室62内的水位，那么经增压的气体可以通过暂时地打开图3中所示的进气阀14同时将排气阀13维持在关闭位置而被引入到室62中。匹配本地液体静压的经增压的气体的膨胀将水通过敞开的下端部从室62中排出，并且因此将室62内的水位降低到例如在图3中由内部吃水线9所示的位置。

如图4中所示，当能够竖直移动的阴型连接器单元52在竖直固定的阳型连接器单元50上滑动时，有浮力的保护套7的截头圆锥形的上边缘在充气室62的下端部处接合截头圆锥形的入口部分1，并且开始使有浮力的保护套7从主动位置相对于竖直的支撑构件5向下滑动。可再生能源涡轮机的继续向下运动以及由此阴型连接器单元52的继续向下运动使有浮力的保护套7相对于竖直的支撑构件5进一步向下滑动，使绝缘护套6暴露，最好如图5中所见。绝缘护套6和所覆盖的第一电接触器4进一步向上移动到充气室62中。在有浮力的保护套7内的管状凹部60中留下的任何残留水通过孔58流出。当阴型连接器单元52到达图6中所示的第一和第二电接触器4、3对齐的的位置时，停止阴型连接器单元52的下降。在该部分连接的情况下，仍然处于覆盖第一电接触器4的第一位置处的绝缘护套6的上端部伸入到护套室部分17中。在绝缘护套6的上端部处的圆周表面和护套室部分17的下端部处的圆周壁之间形成密封，密封装置64可被提供在绝缘护套6上以增强密封。应理解的是，该密封将护套室部分17和接触室部分18隔离。

在图6中示例的部分连接的情况下，绝缘护套6通过阴型连接器单元52的充气室62内的经增压的气体与包围阳型和阴型连接器单元50、52的水隔离。因此，可以将绝缘护套6从竖直的支撑构件5的上端部移除，并且更具体地可以将绝缘护套6移动到第二位置以使第一电接触器4暴露。这可以通过将护套室部分17内的气压降低到低于接触室部分18内的气压来实现，产生的压差将绝缘护套6沿竖直向上的方向上推出接触室部分18并且推入到护套室部分17中，到达第二位置。参见图7，护套室部分17内的压力通过打开排气阀13同时将进气阀14和变换阀15维持在它们的关闭位置而被减小。

然后如图8中所示通过操作受压波纹管16将第二电接触器3移动到接合并且电连接到第一电接触器4的位置来完成阳型和阴型连接器单元50、52的连接。作为最后的步骤，关闭排气阀13是合适的，从而实现图9中所示的完全连接的情况。

为了在湿式耦合的电连接器的正常操作过程中断开阳型和阴型连接器单元50、52，按照相反的顺序执行以上描述的步骤。但是，在移动第二电接触器3以将第二电接触器3与第一电接触器4分离之后，绝缘护套6通常被从护套室部分17内的第二位置移位到接触室部分18内的第一位置，以通过简单地打开变换阀15覆盖第一电接触器4。这使得护套室部分17和接触室部分18相连接并且使护套室部分17和接触室部分18内的气压相等。绝缘护套6的质量随后导致它在重力的作用下从第二位置向下移动到接触室部分18内的第一位置。绝缘护套6的向下移动的速率由变换阀15的具体流动特性来控制。

当穿过水竖直向上移动阴型连接器单元52时，绝缘护套6向下移动直到它被最终容纳在有浮力的保护套7内的凹部60中。由于阳型连接器单元50从阴型连接器单元52的充气室62中抽出，因此存在于绝缘护套6的充气腔56内的气体再一次将第一电接触器4与周围的水隔离。同时，有浮力的保护套7相对于竖直的支撑构件5向上滑动直到所述有浮力的保护套7接合卡环8并且处于主动位置。

可能存在这样的环境：其中，受压的波纹管16或者其他的致动器(例如液压致动器30)出现故障，阻止第二电接触器3的正常移动至与第一电接触器4分离。在这些环境中，可以增大护套室部分17内的气压，以将绝缘护套6推进到接触室部分18中，使绝缘护套6从第二位置到第一位置。更具体地，并且参见图10，最初可以打开变换阀15，以允许绝缘护套6在重力作用下向下移动。当绝缘护套6的下端部接合第二电接触器3(更具体地为接触器托架19)时，绝缘护套6的继续向下移动被最终阻止。在示例的实施例中，绝缘护套6和接触器托架19包括互补的凸轮面(camming surface)66、68。图11中示出的变换阀15的关闭和进气阀14的打开将经增压的气体引入到护套室部分17中并且增大了护套室部分17内的气压，使得护套室部分17内的气压高于接触室部分18内的气压。该压差将绝缘护套6向下推入接触室部分18中，并且凸轮面66、68之间的配合迫使第二电接触器3从接合位置处移开并且将第二电接触器3与第一电接触器4分开。绝缘护套6继续向下移动，直到它位于竖直的支撑构件5的上端部上，处于第一位置，并且覆盖第一电接触器4，如图12中所示。此时，可以关闭进气阀14。随后可如上所述地完成阳型和阴型连接器单元50、52的断开。

在受压的波纹管16或其他的致动器(例如，液压致动器30)和阀装置2都出现故障，使得无法使用以上概述的断开程序的情况下，阳型和阴型连接器单元50、52可以这样被断开：通过简单地将阴型连接器单元52穿过水竖直向上升起，以从充气室62中周初阳型连接器单元50。最好如图1、图2和图9中所示，第一和第二电接触器4、3包括锥形的第一和第二接触面70、72，所述第一和第二接触面70、72允许通过将阴型连接器单元52穿过水向上移动来分开第一和第二电接触器4、3。如果阳型和阴型连接器单元50、52以这种方式被断开，那么绝缘护套6正常维持在护套室部分17中。于是，随着阳型连接器单元50从阴型连接器单元52的充气室62中被抽出，第一电接触器4以与水物理并且电接触的方式被放置。因此，绝缘护套6将需要位于竖直的支撑构件5的上端部，处于第一位置中，并且被引入到绝缘护套6的腔56中的经增压的气体将水从腔56中排出，从而将第一电接触器4与包围阳型连接器单元50的水等隔离。随后，可按照以上描述的方式将阳型连接器单元50插入另一阴型连接器单元52中。

在图15和图16中所示的湿式耦合的电连接器的可替换的实施例中，机械致动器装置被用于在接触室部分18内的第一位置和护套室部分17内的第二位置之间移动可替换的绝缘护套40，以暴露和覆盖在竖直的支撑构件5的上端部处的第一电接触器4。致动器装置包括部分有齿的环形带41，环形带41被安装在皮带轮42上并且由皮带轮42驱动。皮带轮42可以由合适的电动、气动、液压或其他的电动机或致动器操作。绝缘护套40包括凹部结构74，凹部结构74包括多个凹部，有齿的带41上的齿可以与这些凹部相配合。

为了将绝缘护套40从图15和图16a中所示的绝缘护套40在接触室部分18中被放置在竖直的支撑构件5的上端部上的第一位置移动到护套室部分18中，操作皮带轮42使有齿的带41顺时针方向转动，使得有齿的带41上的齿与凹部结构74相配合并且将绝缘护套6向上移动至如图16b和图16c中所示的护套室部分17内的第二位置。随后可以通过操作皮带轮42使有齿的带41逆时针方向转动，将绝缘护套6从护套室部分17内的第二位置降低到接触室部分18内的第一位置。

在以上描述的实施例中，第一电接触器4包括单个的接触电极。可替换的第一电接触器被示例在图13中并且包括多个接触电极21、22、23，接触电极21、22、23被线性地设置在竖直的支撑构件5的上端部上。接触电极21、22、23通过合适的绝缘材料24与地电隔离并且相互之间电隔离，绝缘材料24可选地包括防漏电结构25。尽管没有举例说明，但是应该理解的是，在第二电接触器3上需要提供相应的多个接触电极，或者的确可能提供了多个线性间隔的第二电接触器3。在可替换的布置(未示出)中，多个接触电极可围绕竖直的支撑构件5的上端部圆周地被间隔开，每个接触电极与相应的第二电接触器3相配合。

虽然在上述段落中已经描述了本发明的实施例，但是应到理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下可对这些实施例进行各种修改。

Claims (44)

1.一种湿式耦合的电连接器，包括：

能够竖直移动的阴型连接器单元，所述阴型连接器单元能够设置在竖直固定的阳型连接器单元上；

所述阴型连接器单元限定室，所述室包含气体以将水等从所述室排出，并且具有封闭的上端部和敞开的下端部，所述敞开的下端部用于接纳所述阳型连接器单元的上端部；

在所述阴型连接器单元的所述上端部内能够设置绝缘护套，所述绝缘护套用于从保护提供在所述阳型连接器单元上的第一电接触器的第一位置移动到使所述第一电接触器暴露的第二位置；

所述阴型连接器单元的所述上端部容纳有第二电接触器，所述第二电接触器能够在所述绝缘护套从所述第一位置移动到所述第二位置时与所述第一电接触器接合。

2.根据权利要求1所述的电连接器，其中，包含在所述阴型连接器单元的所述室中的气体能够增压以将水等从所述室中排出。

3.根据权利要求1或2所述的电连接器，其中，所述能够竖直移动的阴型连接器单元能够在所述竖直固定的阳型连接器单元上滑动。

4.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其中，所述阳型连接器单元是基本刚性的，并且在使用中被直接或间接地固定到海床或河床，从所述海床或河床大体上竖直向上地延伸。

5.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其中，所述绝缘护套限定腔，所述腔包含气体以将水等从所述腔排出。

6.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其中，所述绝缘护套包括封闭的上端部和敞开的下端部，所述敞开的下端部用于在所述绝缘护套处于所述第一位置时接纳所述阳型连接器单元的所述上端部。

7.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其中，所述绝缘护套是负浮力的，以当所述阴型连接器单元不位于所述阳型连接器单元上时将所述绝缘护套维持在所述第一位置。

8.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，进一步包括保护套，所述保护套能够在主动位置和非主动位置之间移动，在所述主动位置，所述保护套包围所述绝缘护套，在所述非主动位置，所述保护套使所述绝缘护套暴露。

9.根据权利要求8所述的电连接器，其中，所述保护套是正浮力的，以将所述保护套朝所述主动位置移位并且将所述保护套维持在所述主动位置。

10.根据权利要求9所述的电连接器，其中，所述阳型连接器单元包括制动器，以限制所述保护套的竖直向上移动，从而限定所述主动位置。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的电连接器，其中，在所述能够竖直移动的阴型连接器单元设置在所述竖直固定的阳型连接器单元上的过程中，所述保护套能够从所述主动位置朝所述非主动位置移动。

12.根据权利要求11所述的电连接器，其中，所述充气室的所述敞开的下端部包括入口部分，所述保护套能够与所述入口部分配合以使所述保护套从所述主动位置朝所述非主动位置移动。

13.根据权利要求12所述的电连接器，其中，所述入口部分是大体上截头圆锥形的，并且所述保护套包括上边缘，所述上边缘具有大体上互补的截头圆锥形的配置。

14.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其中，所述充气室包括容纳所述第二电接触器的接触室部分和护套室部分，当所述绝缘护套处于所述第二位置时，所述绝缘护套能够设置在所述护套室部分中。

15.根据权利要求14所述的电连接器，其中，所述阳型连接器单元的所述上端部能够穿过所述充气室的所述敞开的下端部插入到所述接触室部分中，并且所述绝缘护套能够选择性地移动到所述护套室部分中，以将所述绝缘护套从所述第一位置移动到所述第二位置。

16.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其中，所述绝缘护套能够从所述第一位置气动地移动到所述第二位置。

17.根据权利要求16所述的电连接器，其中，所述阴型连接器单元包括阀装置，所述阀装置用于控制所述充气室中的气压。

18.根据权利要求17所述的电连接器，其中，所述阀装置能够选择性地操作以向所述充气室提供经增压的气体，以使所述室增压。

19.根据当最终从属于权利要求14时的权利要求18所述的电连接器，其中，所述阀装置能够选择性地操作为：当所述阳型连接器单元和所述阴型连接器单元处于所述绝缘护套的上端部伸入到所述护套室部分中的部分连接状态时，对所述接触室部分和所述护套室部分中的气压提供相互独立的控制。

20.根据权利要求19所述的电连接器，其中，所述阀装置能够选择性地操作为：当所述阳型连接器单元和所述阴型连接器单元处于所述部分连接状态时，从所述护套室部分中释放经增压的气体，从而在所述护套室部分内将所述绝缘护套完全移位到所述第二位置。

21.根据权利要求17至20中任一项所述的电连接器，其中，所述阀装置能够选择性地操作为：当所述绝缘护套完全位于所述护套室部分内、处于所述第二位置时，连接所述接触室部分和所述护套室部分。

22.根据权利要求17至21中任一项所述的电连接器，其中，所述阀装置能够选择性地操作为：当所述绝缘护套位于所述护套室部分内、处于所述第二位置时，将经增压的气体引入到所述护套室部分中。

23.根据权利要求1至15中任一项所述的电连接器，其中，所述绝缘护套能够从所述第一位置机械地移动到所述第二位置。

24.根据权利要求23所述的电连接器，其中，所述阴型连接器单元包括致动器装置，所述致动器装置用于在所述第一位置和所述第二位置之间选择性地移动所述绝缘护套，所述致动器装置包括接合构件，所述接合构件能够与所述绝缘护套接合。

25.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其中，所述第一电接触器包括向上渐缩的第一接触表面，并且所述第二电接触器包括相应的向下渐缩的第二接触表面。

26.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其中，所述第一电接触器被固定，并且所述第二电接触器能够移动，以允许所述第一电接触器与所述第二电接触器的所述接合。

27.一种用于根据前述任一项权利要求所述的电连接器的连接方法，所述连接方法包括：

将所述能够竖直移动的阴型连接器单元设置在所述竖直固定的阳型连接器单元上，以将所述阳型连接器单元的上端部设置在所述阴型连接器单元的充气室内；

将所述绝缘护套设置在所述阴型连接器单元的上端部内，用于从所述第一位置移动到所述第二位置，从而使所述第一电接触器暴露；以及

接合所述第一电接触器和所述第二电接触器。

28.根据权利要求27所述的连接方法，其中，所述连接方法包括：将所述绝缘护套从所述第一位置气动地移动到所述第二位置，以使所述第一电接触器暴露。

29.根据当最终从属于权利要求14时的权利要求28所述的连接方法，其中，所述方法包括：改变所述接触室部分和所述护套室部分中的至少一个内的气压，以将所述绝缘护套推动到所述护套室部分内，到达所述第二位置。

30.根据权利要求29所述的连接方法，其中，所述接触室部分内的气压最初与所述护套室部分内的气压相等，并且所述连接方法包括：减小所述护套室部分内的气压，使得所述护套室部分内的气压低于所述接触室部分内的气压，所述压差将所述绝缘护套推动到所述护套室部分内，到达所述第二位置。

31.根据权利要求27所述的连接方法，其中，所述连接方法包括：将所述绝缘护套从所述第一位置机械地移动到所述第二位置，以使所述第一电接触器暴露。

32.根据当从属于或最终从属于权利要求11时的权利要求27至31中任一项所述的连接方法，其中，所述连接方法包括：在所述能够竖直移动的阴型连接器单元设置在所述竖直固定的阳型连接器单元上的过程中，将所述保护套从所述主动位置移位到所述非主动位置。

33.根据权利要求27至32中任一项所述的连接方法，其中，所述连接方法包括：移动所述第二电接触器以接合所述第一电接触器和所述第二电接触器。

34.一种用于根据权利要求1至26中任一项所述的湿式耦合的电连接器的断开方法，其中，所述阳型连接器单元和所述阴型连接器单元已经根据权利要求27至33中任一项所限定的方法被连接，所述断开方法包括：

将所述绝缘护套从所述第二位置移动到所述第一位置；以及

将所述能够竖直移动的阴型连接器单元与所述竖直固定的阳型连接器单元分开，以将所述阳型连接器单元的上端部从所述阴型连接器单元的充气室中移除。

35.根据权利要求34所述的断开方法，其中，所述断开方法包括：在将所述绝缘护套从所述第二位置移动到所述第一位置之前，将所述第一电接触器和所述第二电接触器分离。

36.根据权利要求35所述的断开方法，其中，所述断开方法包括：移动所述第二电接触器，使得所述第一电接触器和所述第二电接触器分离。

37.根据当最终从属于权利要求14时的权利要求34至36中任一项所述的断开方法，其中，所述断开方法包括：使所述接触室部分和所述护套室部分内的气压相等，以允许所述绝缘护套通过它的自重从所述护套室部分内的所述第二位置移位至所述接触室部分内的所述第一位置。

38.根据权利要求34至37中任一项所述的断开方法，其中，所述断开方法包括：将所述绝缘护套从所述第二位置气动地移动到所述第一位置。

39.根据权利要求38所述的断开方法，其中，所述断开方法包括：增大所述护套室部分内的气压，使得所述护套室部分内的气压高于所述接触室部分内的气压，以将所述绝缘护套从所述第二位置推动到所述第一位置。

40.根据权利要求34至36中任一项所述的断开方法，其中，所述断开方法包括：将所述绝缘护套从所述第二位置机械地移动到所述第一位置。

41.根据当最终从属于权利要求11时的权利要求34至40中任一项所述的断开方法，其中，在所述能够竖直移动的阴型连接器单元与所述竖直固定的阳型连接器单元的所述分开的过程中，所述保护套从所述非主动位置被移位到所述主动位置。

42.一种大体上如上文中所描述的和/或如附图中所示出的湿式耦合的电连接器。

43.一种用于结合附图大体上如上文中所描述的用于湿式耦合的电连接器的连接方法。

44.一种用于结合附图大体上如上文中所描述的用于湿式耦合的电连接器的断开方法。

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