CN104428957B - 采矿线缆联接器 - Google Patents

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Abstract

一种采矿线缆联接器，其包括：带有入口配件的中空主体，该入口配件用于在主体的端处的电缆；和电连接器安装构件，其具有邻近主体的第二端的多个电连接器接收孔，其中，电连接器安装在接收孔的对应接收孔中。电连接器中的至少一个包括伸长的电导体，该电导体在中空主体的端处具有暴露面。绝缘材料围绕电导体。绝缘材料限定了在电连接器的暴露端面上的圆角区域，其提供在暴露端面处的电应力消除。带有暴露面的电导体的端包括导电销部分，其从端面突出；或在端面中具有开口的匹配导电插口部分。

Description

采矿线缆联接器
技术领域
本发明涉及线缆连接器，并且更具体地，涉及用于在采矿产业中的电缆的类型的连接器，其具有绝缘体。
背景技术
重型电缆通常在采矿产业中使用以用于驱动设备。这种线缆通过线缆联接器或连接器连接在一起。这些成对使用，一个联接器具有多个插口，该插口接收在第二联接器中的多个插头。联接器可安装在垫块上，使得它们可借助于附接的线缆而绕工作点拉动。
两者均包括伸长的导体的插头和插口通常由绝缘体围绕，该绝缘体典型地具有围绕各个导体的圆筒形开口。这些绝缘体遭受由意外事故或环境条件导致的故障。这可导致跨过相邻的导体或在一个或更多个导体和地之间的电弧。这种采矿联接器的实例在例如美国专利编号5,447,453('453专利)中描述。
采矿联接器根据其它电市场产品调整。采矿产业具有独特的需求，例如：拖拽由在设备后面的金属橇板保护的“即插即用”连接、快速和可靠连接和分离、高环境污染并且必须接近额定电流/功率而水平运行。这些需求根据许多电业应用例如地下住宅区配电(URD)而不同。用于例如地下住宅区配电的应用的“即插即用”设计的电业市场模型通常看不到全电流负载，该全电流负载通常在相对清洁环境中并且机械职能需求与采矿相比相对较小。在采矿中的许多恶劣服务环境需求通过借助金属箱的使用保护电连接器而满足。
发明内容
本发明的实施例提供一种采矿线缆联接器，其包括具有第一端和第二端的中空主体。用于电缆的入口配件在主体的第一端处。具有多个电连接器接收孔的电连接器安装构件邻近主体的第二端。多个电连接器安装在接收孔的对应接收孔中。电连接器中的至少一个包括伸长的电导体和绝缘材料。该伸长的电导体从在中空主体中的第一端延伸至在中空主体的第二端处具有暴露面的相反的第二端，该中空主体构造为电连接至通过入口配件接收的电缆。电导体的第一端比电导体的第二端更接近中空主体的第一端。绝缘材料围绕电导体。在电导体的第二端，绝缘材料限定了在电连接器的暴露端面上的圆角区域，其提供在暴露端面处的电应力消除。电导体的第二端包括导电销销部分，其从端面突出；或在端面中具有开口的匹配导电性插口部分。
附图说明
图1是示出根据本发明的一些实施例的带有阳插头的采矿联接器的侧剖面图；
图2是示出根据本发明的一些实施例的带有阴插口的采矿联接器的侧剖面图；
图3是图1的采矿联接器的前视俯视图，其中，其覆盖件被移除；以及
图4是图2的采矿联接器的前视俯视图，其中，其覆盖件被移除。
具体实施方式
现在在下文中将参照在其中显示本发明的示范性实施例的附图来更加充分地描述本发明。在附图中，区域或特征的相对尺寸可夸大以用于清晰性。但是，本发明可以许多不同形式具体化，并且不应解释为限制在本文中示出的实施例；而是，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将充分地将本发明的范围传达至本领域技术人员。
将理解的是，尽管术语第一、第二等可在本文中使用来描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应当由这些术语限制。这些术语仅仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一个区域、层或区段区分。因而，在下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不脱离本发明的教导。
空间相对术语，例如“在…之下”、“在…下面”、“较低的”、“在…之上”、“较高的”等可在本文中使用以用于描述的简易性，来如在附图中所示出，描述一个元件或特征相对另一个(多个)元件或(多个)特征的关系。将理解的是，空间相对术语意图包围在使用中的装置的不同朝向或除在附图中绘出的朝向外的朝向。例如，如果在附图中的装置翻转，描述为“在其它元件或特征下面”或“在其它元件或特征之下”的元件将然后朝向为“在其它元件或特征之上”。因而，示范性术语“在…下面”可包围在…之上和在…下面两个朝向。该装置可另外朝向为(旋转90°或在其它朝向)，并且相应地解释在本文中使用的空间相对描述符。
如在本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非另外清楚地陈述。还应理解的是，当在本说明书中使用时，用语“含有”、“包括”、“含有…的”和/或“包括…的”的详细说明了叙述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在。将理解的是，当元件称为“连接至…”或“联接至…”另一元件，它可直接地连接或联接至其它元件或可能出现的居间元件。如在本文中使用的，术语“和/或”包括相关的列出的项中的任何项或其中一个或多个的所有结合。
除非另外限定，在本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明所属的领域的技术人员通常理解的相同的意义。还将理解的是，术语(例如在常用词典中限定的那些)应当解释为具有与在本说明书的上下文和相关领域中的意义一致的意义，并且将不应解释为理想或过度正式意思，除非在本文中清楚地这样限定。
现在将参照图1至图4描述采矿联接器的一些实施例。在图1和图3中显示的联接器通常与在图2和图4的实施例中的相同，但是，前者含有适于接收在后者的阴插口中的阳插头。这些实施例在图1和图2中显示为带有在适当位置的保护性覆盖件142、156。在正常使用中，这些覆盖件将被移除，并且补充的联接器彼此结合来将两个不同的采矿线缆连接在一起。由于这些相似性，将实施例主要地仅仅参照图1和图3的实施例描述。
现参照图1和图3，采矿联接器10包括中空主体12，其可为金属(例如铝)。主体可通常为圆筒形，并且具有第一端14和第二端16，该第二端16从第一端14纵向地(沿着使用联接器的线缆的轴线)移置。
入口配件24显示为在接收电缆的主体12的第一端14处。线缆通过圆筒形内部开口27接收。显示了入口配件24的密封件和其它特征，它们在例如'453专利中更充分地描述。入口配件的其它类型可用于本发明的实施例。
在图1和图3的实施例中还显示了绝缘连接器构件安装件，显示为通常处于90，以用于安装多个绝缘连接器构件，例如邻近主体的第二端16的在图1中显示的连接器构件92(同样见，在图2中的连接器构件92')。在示范实施例中，存在在图3中显示的三个这种连接器构件92、94和96，如对于这种类型的采矿线缆联接器所常见的。连接器构件92、94、96示出为布置在等边三角形的角落处。与如在'453专利中所见包括管装绝缘体的常规采矿联接器绝缘体不同，连接器构件92、94、96(92'、94'、96')包括球部(凸起端面)92'、94'、96'和杯部(凹型端面)92、94、96绝缘体构造，例如在美国专利编号6,227,908('908专利)中公开的电连接的文中更充分描述的。
连接器构件安装件90显示为大体圆形、板状构件。三个连接器构件92、94、96接收于穿过连接器构件安装件90的各自的圆形孔中。用于连接器构件92的孔100可在图1中可见，(同样见，在图2中的连接器构件92')。其它孔也一样，分离在等边三角形的角落处来与图3中显示的连接器构件的位置对应。在安装件90的面对主体的第二端16的侧部上存在绕各个孔100的环形凹部102。凹口尺寸确定为补充各个连接器构件的肩部98的形状和构造，使如对于在图1中的连接器构件92所显示肩部可接近地接收在凹部内。
O环可压缩地接收在各个绝缘体和在安装件90中的相应的孔之间。这些O环可用以密封各个绝缘体，并且可密封主体12的内部使其不受湿气、污垢和其它污染物。
连接器构件92具有金属导体214，在其中该金属导体214在绝缘材料216内延伸，该绝缘材料216带有在一个端处由其突出的销218。在其超出绝缘材料216的其它端，连接器构件92终结于插口220中，该插口220用于接收通过开口27接收入中空主体12的高压线缆的导体。在连接器构件92的销端处，绝缘材料216径向地扩大并且可承载在其外部表面上的导电屏蔽层222，该层在限定肩部98的径向凸缘224上终结。绝缘材料216可邻近在端面250上的销218径向地扩大并且成圆角(radiussed)(在图1中的凹面)，以便在绝缘材料216的暴露的环形端表面的面250(即，在形成电连接后球形和杯形绝缘体分界面的“杯部”)上方更均匀地分配电应力。许多现存的中压绝缘材料可用于绝缘材料216、228。适当的材料的实例包括硅橡胶和三元乙丙(M玻璃)橡胶(EPDM)。混合物也可利用于电介质。可根据连接要求采用高或中电流/电压销和插口连接器。
现在参照图2，连接器构件92'(即，阴连接器构件)具有包入在绝缘材料228内的对应的金属导体226。导体226终止于在插口230中的一个端处，该插口230构造为接收销218，并且在其其它端处的是用于接收另一个线缆的导体的插口232。连接器构件92'还可设有外部导电屏蔽层234，其终止于在径向扩大(在图2中凸起)绝缘部分处的凸缘236(限定肩部98)中，该绝缘部分围绕在连接器构件92'的端面252处的插口230(即，球部和杯部绝缘体分界面的“球部”)。
连接器构件92、92'的暴露的匹配环形表面的面250、252是弯曲的(成圆角)，以便在将销218完全匹配在插口230内时和在使外部凸缘224和236邻接时，有助于在分界面处的空气袋的排出。弯曲的绝缘分界面可从凸缘224、236的环形分界面偏移，以便避免从连接器构件92、92'外向内部高压导体连接的直接路径。导电屏蔽层222和234，与凸缘224、236一起可提供互相连接的屏蔽。
当将各自的线缆连接至其插口220和232时，紧凑、较低剖面、屏蔽且应力控制的嵌入接合可因而由电连接器构件92、92'形成。
再次参照图1，联接器也可包括固定构件118，其可部分地用于可释放地将连接器构件固定至安装件90。构件118具有在图1和图3中显示的安装板120，其可通过可释放固定器(在这种情况下通过三个螺栓124)而紧密地保持为贴靠安装件90。存在三个孔122，其延伸穿过在适当位置处对应于各个连接器构件92、94以及96的安装板120。孔122可比绝缘材料216的端面250、252(除其肩部98外)稍大。孔比肩部98小，并且因而固定构件118压靠在连接器构件的肩部，来在螺栓124变紧时，可释放地将它们固定于在绝缘体安装件90中的环形凹部102内。安装板120然后紧压连接器构件的肩部98和安装件90两者。固定构件118可由金属形成。
图1还显示了配合在主体12的第二端16上方的帽142。如在图3中所示，链152可用于将帽连接至主体12，使覆盖件在如图3所示从主体的端16移除时不丢失。覆盖件因此被移除，以便如图2所示，将联接器10与联接器11连接。
如在上面所注意到的，联接器11基本与联接器10相似，并且因而仅仅关于在它们之间的差异描述。在联接器11的情况下，用于该联接器的帽156替代地设有分开的接线片159，该接线片159附接至联接器10的主体。将帽156移除，以便将联接器10连接至联接器11。如上面所讨论，联接器11具有三个阴插口230，其构造为接收联接器10的阳插头218。存在三个这种插口，其以与阳插头相同的方式布置和分开，以便允许所有的三个连接同时地由单个纵向插入形成。
联接器11的固定构件166是平坦和板状的。其中，没有外部管围绕绝缘体。
在将覆盖件移除后，联接器可匹配在一起，联接器11的端170在直径上比联接器10的端16大，使后者在其中接收前者，直至联接器10的肩部144。联接器10、11可然后通过如示出为将联接器保持在一起的螺栓拉紧在一起。
如上所述，本发明的实施例改造球部和杯部构造连接器来提供改进的采矿联接器。这些连接器包括阳和阴电介质分界面，其中，它们的邻接面处于对于在电介质之间的分界面的球部和杯部关系，该电介质带有行进穿过中心销(插头)和插口连接器的功率。将理解的是，当插头显示为具有凹入端面250时，在其它实施例中，插头具有凸起端面，并且匹配插口具有凹入端面252。
许多现有的采矿联接器、设备插头端和供应插头端利用与电业负载中止和空破裂200A、250A＆600A 15kV-35kV设计相似的阳和阴管状或圆锥套管。虽然该设计可对于同时连接一个相的电业应用可接受，但是缓和了机械、环境和服务需求。采矿应用，例如在'453专利中描述的，在恶劣环境下，通常需要全部3相立即与在绝缘电介质之间的长纵向分界面连接。对于这些常规联接器的恶劣服务条件均促进该构造的损坏和电崩溃。
在连接器的插入期间，本发明的一些实施例的球部和杯部构造可提供，与三个管状或圆锥套管和电介质的摩擦的相对更大的表面区域相比更快速且更简单制成和破坏的分界面。将限制作为电连接的制成和破坏的弯矩和转矩将要求更小的“X”轴线或纵向移动，因为如在图1和图2中所见，绝缘电介质分界面现在更加沿着“Y”轴线或通常如图1和图2所示制成和破坏轴线。
在一些实施例中，如在本文中所描述的连接器构件可用于同时改造现有的联接器一个相(如果一个联接器绝缘体被损坏)。阴电介质杯部将放在适当的联接器连接器上，而阳电介质杯部在另一个上。在围绕破坏的绝缘体的现有的联接器之间的分界面将通过匹配外部联接器壳体或高电介质脂或高电介质凝胶体的机械力或压力实现。可一相接一相地或借助三相改进设计(如果将转换已经完全使用的联接器)应用相同的方法。
在本发明的一些实施例中，可保护电连接不受过多的机械电介质，并且由联接器壳体施压的连接器使在本文中描述的球部和杯部构造成为用于这种采矿联接器应用的优异中压功率连接。
前述为本发明的说明，并且不应解释为本发明的限制。尽管已经描述了本发明的少数示范性实施例，但是本领域技术人员将容易理解在示范实施例中许多修改是可能的，而不本质上脱离本发明的创新教导和优点。因而，所有这种修改意图包括在如在权力要求中限定的本发明的范围内。在权利要求中，手段加功能条款意图覆盖在本文中说明为执行所叙述功能的结构，且不仅覆盖结构性等同物还覆盖等同结构。因此，应当理解的是，前述是本发明的说明，并且不应理解为限制于公开的具体实施例，并且对于公开的实施例和其它实施例的修改意图包括在所附权利要求的范围内。本发明由所附权利要求和将包括在其内的权利要求的等同限定。

Claims (13)

1.一种采矿线缆联接器，包括：
中空主体，其具有第一端和第二端；
入口配件，其用于在所述主体的第一端处的电缆；
电连接器安装构件，其具有邻近所述主体的第二端的多个电连接器接收孔；
多个电连接器，其安装在所述接收孔的对应接收孔中，所述电连接器中的每一个包括：
伸长的电导体，其从在所述中空主体中的第一端延伸至在所述中空主体的第二端处具有暴露面的相反的第二端，所述中空主体构造为电连接至通过所述入口配件接收的电缆，其中，所述电导体的第一端比所述电导体的第二端更接近所述中空主体的第一端；以及
绝缘材料，其围绕所述电导体，其中，在所述电导体的第二端处，所述绝缘材料限定了在所述电连接器的暴露端面上的圆角区域，其提供在所述暴露端面处的电应力消除，并且其中，所述电导体的第二端包括：从所述端面突出的导电销部分；或匹配导电插口部分，其在所述端面中具有开口；以及
实质平坦的安装板，用于将所述电连接器可释放地固定至所述电连接器安装构件；
其中，所述圆角区域包括凹入或凸起区域；并且
多个环形凹部被限定在所述安装板与所述电连接器安装构件之间，其中所述环形凹部中的各个凹部围绕所述电连接器接收孔中的各个孔。
2.根据权利要求1所述的采矿线缆联接器，其特征在于，所述电导体包括中压导体。
3.根据权利要求1所述的采矿线缆联接器，其特征在于，所述电导体包括高压导体。
4.根据权利要求1所述的采矿线缆联接器，其特征在于，所述绝缘材料包括硅橡胶和三元乙丙橡胶(EPDM)中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的采矿线缆联接器，其特征在于，还包括在各个电连接器和电连接器安装构件之间的密封构件。
6.根据权利要求1所述的采矿线缆联接器，其特征在于，所述电导体包括导电销部分，并且其中，所述采矿线缆联接器还包括匹配采矿线缆联接器，其中，所述匹配采矿线缆联接器包括：
第二中空主体，其具有第一端和第二端；
第二入口配件，其用于在所述第二中空主体的第一端处的电缆；
第二电连接器安装构件，其具有邻近所述第二中空主体的第二端的多个匹配电连接器接收孔；以及
多个匹配电连接器，其安装在对应的所述匹配电连接器接收孔中，所述匹配电连接器中的每一个包括：
匹配伸长电导体，其从在所述第二中空主体中的第一端延伸至在所述第二中空主体的第二端处具有暴露面的相反的第二端，所述第二中空主体构造为电连接至通过所述第二入口配件接收的电缆，其中，所述匹配伸长电导体的第一端比所述匹配伸长电导体的第二端更接近所述第二中空主体的第一端；以及
匹配绝缘材料，其围绕所述匹配伸长电导体，其中，在所述匹配伸长电导体的第二端处，所述匹配绝缘材料限定了在所述匹配电连接器的暴露端面上的圆角区域，其提供在所述匹配电连接器的暴露端面处的电应力消除，并且其中，所述匹配伸长电导体的第二端包括匹配导电插口部分，其在所述匹配电连接器的暴露端面中具有开口，其中，所述电连接器或所述匹配电连接器的暴露端面中的一个是凸起区域，并且另一个是凹入区域，其具有匹配的曲率来在将所述导电销部分完全插入所述匹配导电插口部分时，提供在它们之间均匀的邻接接触。
7.根据权利要求6所述的采矿线缆联接器，其特征在于，所有的所述电连接器包括伸长电导体和所述绝缘材料，并且其中，所有的所述匹配电连接器包括所述匹配伸长电导体和所述匹配绝缘材料。
8.根据权利要求6所述的采矿线缆联接器，其特征在于，所述匹配采矿线缆联接器构造为在所述第二入口配件中从赋能功率源接收电缆，并且其中，所述采矿线缆联接器构造为在其入口配件中从非赋能电装置接收电缆。
9.根据权利要求1所述的采矿线缆联接器，其特征在于，所述多个电连接器均还包括导电屏蔽层，其在所述电导体的第二端处的绝缘材料的外部表面上方延伸，所述导电屏蔽层为所述电连接器提供电屏蔽；
所述导电屏蔽层包括邻近所述电导体的第二端限定环形肩部的径向扩大部分；并且
各个所述环形肩部被接收在所述环形凹部中的对应凹部中。
10.根据权利要求1所述的采矿线缆联接器，其特征在于，所述绝缘材料包括径向扩大部分，所述径向扩大部分朝向所述电导体的第二端而半径增加。
11.根据权利要求10所述的采矿线缆联接器，其特征在于，还包括在所述绝缘材料的径向扩大部分的外表面上延伸的导电屏蔽层。
12. 根据权利要求1所述的采矿线缆联接器，其特征在于，所述电连接器的暴露端面和各个电导体的所述第二端朝向所述中空主体的第二端延伸穿过所述采矿线缆联接器安装构件的所述电连接器接收孔中的对应孔。
13.根据权利要求6所述的采矿线缆联接器，其特征在于，所述电连接器的暴露端面和各个电导体的所述导电销部分朝向所述中空主体的第二端延伸穿过所述采矿线缆联接器安装构件的所述电连接器接收孔中的对应孔；并且
所述电连接器的暴露端面和各个电导体的所述导电销部分在所述导电销部分被完全插入所述匹配导电插口部分时，朝向所述第二中空主体的第一端而被接收穿过所述匹配采矿线缆联接器安装构件的所述匹配电连接器接收孔中的对应孔。
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