CN106575833A - 电连接器 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于机电缆的电连接元件。所述电连接元件适用于电压水平高于或者等于1kv的电力的传输，该电连接元件包括：第一电接触部，该第一电接触部设置为用于与第二接触部电连接，并且设置为用于直接或者间接地与所述机电缆的导体连接。所述电连接元件还包括外壳，所述第一电接触部的至少一部分位于所述外壳中。所述外壳具有主体部分，该主体部分由具有第一硬度的第一聚合材料形成。所述外壳还具有层，该层覆盖所述主体部分的外表面的至少一部分，所述层由具有第二硬度的第二聚合材料形成，所述第二硬度低于所述第一硬度。所述电连接元件设置为使得所述层减小外部冲击力向所述主体部分的传递。
Description
技术领域
本发明涉及一种在高功率应用中使用的电连接器，尤其，本发明涉及一种适于在诸如石油或者采矿工业的苛求环境中使用的连接器。
背景技术
在高功率应用中，诸如常用于采矿或者石油工业中的重型电力机械的电源或者功率传输线路的连接件，可靠的电连接器是很重要的。在这些应用中，机电缆在一千伏特或者更高伏特的电压下传输高强度电流。
在本领域中使用的典型的电连接器通常具有多个插脚或者插座，所述多个插脚或插座中的每个分别连接于机电缆的芯部。根据特定的应用，电连接器必须遵从特定的要求或者标准。电连接器对相关标准的遵从由认证机关审查。
用于特定应用的电连接器的认证通常确保电连接器满足基本安全要求。虽然所公知的已认证的电连接器目前能相对安全地操作，但是它们仍然存在一些缺陷。
通常，用于采矿或石化工业的高功率电连接器需要符合严格的负荷要求以及抵抗冲击和爆炸要求。然而，由于这些要求，所了解的连接器的使用通常具有使得它们使用笨重的设计。
发明内容
本发明的实施方式旨在提供一种具有主体的电连接元件，所述主体包括复合材料并提供处理和生产优势。
根据第一方面，本发明提供一种用于机电缆的电连接元件，该电连接元件适用于电压水平高于或者等于1kv的电力的传输，该电连接元件包括：
第一电接触部，该第一电接触设置为用于与第二接触部电连接，并且设置为用于直接或者间接地与所述机电缆的导体连接；
外壳，所述第一电接触部的至少一部分位于所述外壳中；所述外壳具有主体部分，该主体部分由具有第一硬度的第一聚合材料形成；且所述外壳具有层，该层覆盖所述主体部分的外表面的至少一部分，所述层由具有第二硬度的第二聚合材料形成，所述第二硬度低于所述第一硬度；其中，所述电连接元件设置为使得所述层减小传递至所述主体部分的外部冲击力。
在一种实施方式中，所述层覆盖所述主体部分的整个外表面。
在一种实施方式中，所述第一聚合材料包括高密度聚合材料。所述第二聚合材料可以是柔软的并且可以包括橡胶或尼龙材料。
所述层的厚度可以在1mm至50mm之间或者5mm至20mm之间。
在一种实施方式中，所述第一聚合材料和所述第二聚合材料中至少一者为纤维或玻璃加强的。所述第一聚合材料可以为热处理或化学处理的，以提高该第一聚合材料的硬度。所述第二聚合材料可以为热处理或化学处理的，以提高该第二聚合材料的冲击吸收能力。
在一种实施方式中，所述主体部分和所述层形成为使得所述层依附于所述主体部分。至少所述主体部分的一部分和所述层的一部分可以是整体形成的。所述主体部分和所述层也可完全整体形成。
所述主体部分和所述层可以通过共模塑所述第一聚合材料和所述第二聚合材料形成。所述层可以完全由所述第二聚合材料形成。所述主体部分可以完全由所述第一聚合材料形成。
在一种实施方式中，所述主体部分包括多个主体组件，该多个主体组件包括至少一个第一主体组件，该第一主体组件适于配合形成于第二主体组件中并围绕所述第一接触部设置，借此所述主体部分的内部体积至少部分地由包括所述第一聚合材料的组件填充。
所述第一主体组件可以为可移除的，并且所述外壳和第一主体组件设置为当所述第一主体组件从所述外壳上至少部分地移除时，使得外壳的内部区域的至少一部分可以被检查。
在一种实施方式中，所述第一聚合材料填充的体积大于所述主体部分的内部部分的内部体积的70％、80％或者90％，并且其中所述内部部分可以填充的体积大于所述主体部分的内部体积的90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％或者20％。
在一种实施方式中，所述层可围绕所述主体部分。所述层可以完全地覆盖所述主体部分的长度的一部分。在一种实施方式中，所述层可以覆盖的面积大于所述主体在使用中不被另一组件(例如另一连接装置的一部分)覆盖的表面的60％、70％、80％或者90％。
在一种实施方式中，所述主体部分具有圆柱形形状并且限定出用于容纳所述第一接触部的圆柱形凹部，并且所述第一聚合材料填充所述圆柱形凹部和所述主体部分的外周壁之间的体积的至少大部分。所述外周壁的厚度在5mm和50mm之间。所述主体部分可以具有圆柱形形状并且限定出用于容纳所述第一接触部的圆柱形凹部，并且所述第一聚合材料填充所述圆柱形凹部和所述外周壁之间的体积，以使得外层在对抗压缩力和冲击力时被支撑。
所述主体部分可以设置为容纳一个或者多个组件，该一个或多个组件安装于所述圆柱形凹部和所述外周壁之间的体积中。所述主体部分还可以设置为容纳至少两个组件，该至少两个组件彼此配合形成并且位于所述圆柱形凹部和所述外周壁之间的体积中。
在一种实施方式中，电连接元件包括多个电绝缘部件，这些电绝缘部件设置为使得它们以预定的方位或者系列方位安装于所述主体部分内。例如，第一电绝缘部件的形状可设置为在预定方位与第二绝缘部件相适合。例如，第一电绝缘部件可以具有特定形状的突出部，第二绝缘部件具有相适应形状的凹部，以容纳第一电绝缘部件的特定形状的突出部于该凹部中，当第一电绝缘部件容纳于第二电绝缘部件中时，第一和第二电绝缘部件相对于彼此具有预定的方位。
而且，电绝缘部件可以设置为容纳多个其它电绝缘部件，其中，至少一个电绝缘部件围绕至少一个导体的至少一部分，电连接元件的电导体由此穿过。
电绝缘部件可以包括与所述主体部分相同的聚合材料或者可选择地还可以包括不同的聚合材料。
在一种实施方式中，所述元件具有能够比得上在相似范围或者电力下操作的钢基电连接元件的尺寸。
在一种实施方式中，所述元件可以设置为在大于50kw的额定功率下操作。
根据第二方面，本发明提供了形成根据第一方面的用于机电缆的电连接元件的方法。
根据第三方面，本发明提供了形成用于机电缆的电连接元件的方法，所述机电缆适用于电压水平高于或者等于1kv的电力的传输，该方法包括以下步骤：
共模塑第一聚合材料和第二聚合材料以分别形成主体部分和层，所述层围绕所述主体部分的至少一部分，所述主体部分的所述第一聚合材料的硬度大于所述层的所述第二聚合材料，所述主体部分和所述层形成外壳的一部分，以容纳用于与第二接触部电连接的第一接触部的至少一部分并将所述第一接触部安装于所述主体部分。
在一种实施方式中，共模塑第一聚合材料和第二聚合材料以形成主体部分和层的步骤包括使所述层围绕整个所述主体部分。
在一种实施方式中，共模塑第一聚合材料和第二聚合材料的步骤包括形成多个主体组件，该多个主体组件包括至少一个第一主体组件，该第一主体组件配合形成于第二主体组件中并且围绕所述第一接触部设置，借此所述主体部分的内部体积至少部分地或者大部分地由包括所述第一聚合材料的所述组件填充。
在一种实施方式中，该方法还包括步骤：纤维加强所述第一聚合材料和所述第二聚合材料中的至少一者。
在一种实施方式中，该方法还包括步骤：热处理所述第一聚合材料。热处理所述第一聚合材料的步骤可以包括加热所述材料。
在一种实施方式中，该方法还包括步骤：化学处理所述第一聚合材料。化学处理所述第一聚合材料的步骤可以包括添加化学添加剂至所述材料中以提高所述材料的硬度。
在一种实施方式中，该方法还包括步骤：热处理所述第二聚合材料。热处理所述第二聚合材料的步骤可以包括加热所述材料超过给定的温度以提高所述材料的冲击吸收性能。
在一种实施方式中，该方法还包括步骤：化学处理所述第二聚合材料。化学处理所述第二聚合材料的步骤可以包括添加化学添加剂至所述材料中以提高所述材料的冲击吸收性能。
在一种实施方式中，所述方法还包括共模塑第一聚合材料和第二聚合材料的步骤，该步骤包括：
通过在模具中注射模塑形成第一材料；以及
通过在模具中注射共模塑形成第二材料；以及
冷却注射在所述模具中的所述第一材料和所述第二材料。
在一种实施方式中，所述方法还包括共模塑第一聚合材料和第二聚合材料的步骤，该步骤包括：
同时将第一材料和第二材料注射到模具中。
通过下面对本发明的具体实施方式的描述，能够更充分地理解本发明。参考附图提供说明书。
附图说明
图1是根据一种实施方式的连接元件的外壳的等轴测视图；
图2是根据本实施方式的连接元件的剖视图；
图3是根据本实施方式的连接元件的一部分的等轴测视图；
图4是流程图，该流程图显示形成根据本实施方式的连接元件的方法步骤；以及
图5是流程图，该流程图显示形成根据本实施方式的电连接元件的方法步骤。
具体实施方式
此处描述的实施方式提供了一种电连接元件，该电连接元件适用于高功率应用，用于连接机电缆(machine cable)。所述连接元件具有外壳，该外壳用于放置(hosting)一个或者多个电插脚或插座，该多个电插脚或插座能够连接于机电缆的一个或者多个芯部。连接器的所述外壳具有可以通过注塑成型工艺制造的聚合物主体。该连接元件的外壳的聚合物结构允许制造出更轻的连接器。
所述外壳的聚合物主体的聚合材料可以具有第一硬度并且可以包括外层，该外层由具有第二硬度的第二聚合材料形成，所述第二硬度低于第一聚合材料的硬度。所述外层减少了外部冲击力向所述主体部分的传输。在一些实施方式中，外部的聚合层覆盖连接器的所述主体部分的整个外表面。
本发明的实施方式具有显著的优点。与现有的主要由金属材料形成的连接器相比，聚合材料的使用可以减小重量。并且，具有第一(更高)硬度的第一聚合材料的使用提高了外壳的机械强度，而具有第二(较低)硬度的第二聚合材料的使用为连接元件提供了弹性性能。
首先参见图1和图2，显示了用于机电缆的电连接元件10，所述机电缆适于电压水平高于或者等于1kv的电力的传输。所述电连接元件具有外壳，该外壳适于包含第一接触部(未显示)的至少一部分，所述第一接触部设置为用于与第二接触部电连接。外壳具有主体部，在本实施方式中，该主体部具有圆柱状主体12，该圆柱状主体12包括具有第一硬度的第一聚合材料和覆盖圆柱状主体12的一部分的层14。在这种实施方式中，主体12整个由第一聚合材料制成。层14包括具有第二硬度的第二聚合材料，该第二硬度低于圆柱状主体12的硬度。层14减少了外部冲击力向圆柱状主体12的传输。
圆柱状主体12的聚合材料相对较硬，以使得主体12能够承受在诸如采矿、石化提取现场或者发电厂的环境所产生的较重的负荷和机械压力。根据现场的位置和类型，在操作标准中可以列出特定要求。
圆柱状主体12的某些部分覆盖有层14，该层14包括比圆柱状主体12更软的聚合物。在这种实施方式中，整个层14包括相同的聚合材料。层14的较软的成分改善了圆柱状主体12的冲击和磨损抵抗力。在某些情况下，主体12的聚合材料的硬度可能与脆性相关，从而导致主体部分12能够被较重的冲击载荷损坏。层14降低了这种损坏的可能性。
在这种实施方式中，主体12包括聚合材料，例如，高密度聚合材料或者硬橡胶。根据特定应用和结构要求，主体12可以包括一种或者多种聚合材料并且可以(例如)包括上面列出的聚合材料的组合，并且该组合还可以是纤维/玻璃加强的。
在这种实施方式中，层14包括纤维加强热塑性聚氨酯(TPU)。根据连接器的应用，聚合材料用热的方法或化学处理以改变结构和机械性能。例如，主体12的第一聚合材料被热处理，以在制造过程中通过加热材料提高其硬度。还可以引入化学添加剂到主体12和层14的聚合材料中来改变它们的结构和机械性能。
主体12和层14形成为使得层粘附于主体部分。为提高制造效率，主体12和层14通过在同一模具中由第一聚合材料和第二聚合材料共注塑成型而制成。
现参考图2，显示了连接元件10的剖视图。该图示出了主体12的其它部件，例如电缆夹环16和接触组件18。这些部件可以包括与主体12相同的聚合材料或者可选择地也可包括不同的聚合材料。在这种实施方式中，接触组件18包括TPU壳体和更硬的PU泡沫芯体。
图3显示了主体12的另一组件，整个由层14覆盖的箍件20。
主体12的不同组件配合形成于主体12的主要的圆柱壳体中并且彼此配合形成以部分地填充主体12的内部空间，以提高连接元件的结构完整性和抵抗力。
在一些实施方式中，所述组件填充主体部分12的圆柱形壳体中的圆柱形体积部分的大部分。圆柱形部分可以填充大于主体部分12的内部空间的90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％或者20％，并且可以设计为支撑主体部分的外周壁，以提高连接器的冲击抵抗力。在这种实施方式中，所描述的外周壁具有大于5mm的厚度。根据第一聚合物的性质，在可选择的实施方式中，外周壁的厚度可以在5mm至50mm之间。
在一种实施方式中，电连接元件10包括多个电绝缘部件，这些电绝缘部件设置为使得它们以预定的方位或者系列方位安装于主体12内。例如，第一电绝缘部件的形状可设置为在预定方位与第二绝缘部件相适合。例如，第一电绝缘部件可以具有特定形状的突出部，第二绝缘部件具有相适应形状的凹部，以容纳第一电绝缘部件的特定形状的突出部于该凹部中，当第一电绝缘部件容纳于第二电绝缘部件中时，第一和第二电绝缘部件相对于彼此具有预定的方位。
而且，电绝缘部件可以设置为容纳多个其它电绝缘部件，其中，至少一个电绝缘部件围绕至少一个导体的至少一部分，电连接元件的电导体由此穿过。
电绝缘部件可以包括与主体12相同的聚合材料或者可选择地还可以包括不同的聚合材料。
电绝缘部件中的一个可以为可移除的，外壳和可移除件设置为当可移除件从外壳上至少部分地被移除时，使得所述外壳的内部区域的至少一部分可以被检查
现参见图4，显示了流程图500，该流程图500具有形成根据本实施方式的电连接元件的方法步骤。在模塑过程之前或者在模塑过程中，用于生产元件的聚合材料可以是化学处理、热处理或者纤维加强的。两种聚合材料可以一起加入到模塑装置中，并且共模塑(步骤505)以形成包括第一聚合材料的主体部分，包括第二聚合材料的层可以设置于所述主体部分的一部分上或者整体上。之后可以模塑连接元件的主体的其它部分并随后配合形成在一起。步骤510，将电接触部安装至主体部分。
在可选择的实施方式中，第一聚合材料和第二聚合材料可以在模塑过程的不同阶段形成在模塑装置中，并且可以在模塑过程中对两种类型的聚合材料施加各自的温度和/或化学处理。共模塑第一聚合材料和第二聚合材料以形成主体部分和层的步骤可以实施为使得整个主体部分具有层。
现参见图5，显示了另一流程图600，该流程图600具有用于形成根据本实施方式的电连接元件的方法步骤。步骤605，纤维加强第一聚合材料和第二聚合材料中的至少一者，步骤610，化学处理或者热处理这些材料。通过将聚合材料注入模具并冷却这些材料，对主体部分的各个组件实施模塑过程(步骤615至630)。然后，主体部分的组件配合组装在一起，并且电接触部被放置于所述元件中(步骤640)。
本领域技术人员可以理解的是，在不脱离如广泛所描述的本发明的精神和范围的前提下，本发明可以进行许多改变和/或修正。因此，本实施方式被认为在各方面阐明并不受限制。
Claims (43)
1.一种用于机电缆的电连接元件，该电连接元件适用于电压水平高于或者等于1kv的电力的传输，该电连接元件包括：
第一电接触部，该第一电接触部设置为用于与第二接触部电连接，并且设置为用于直接或者间接地与所述机电缆的导体连接；
外壳，所述第一电接触部的至少一部分位于所述外壳中；所述外壳具有主体部分，该主体部分由具有第一硬度的第一聚合材料形成；所述外壳具有层，该层覆盖所述主体部分的外表面的至少一部分，所述层由具有第二硬度的第二聚合材料形成，所述第二硬度低于所述第一硬度；其中，所述电连接元件设置为使得所述层减小外部冲击力向所述主体部分的传递。
2.根据权利要求1所述的元件，其中，所述层覆盖所述主体部分的整个外表面。
3.根据权利要求1或2所述的元件，其中，所述第一聚合材料包括高密度聚合材料。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的元件，其中，所述第二聚合材料包括橡胶或尼龙材料。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的元件，其中，所述层的厚度在1mm至50mm之间。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的元件，其中，所述层的厚度在5mm至20mm之间。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的元件，其中，所述第一聚合材料和所述第二聚合材料中至少一者为纤维或玻璃加强的。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的元件，其中，所述第一聚合材料为热处理或化学处理的，以提高该第一聚合材料的硬度。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的元件，其中，所述第二聚合材料为热处理或化学处理的，以提高该第二聚合材料的冲击吸收能力。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的元件，其中，所述主体部分和所述层形成为使得所述层粘附于所述主体部分。
11.根据权利要求1至9中任意一项所述的元件，其中，至少所述主体部分的一部分和所述层的一部分是整体形成的。
12.根据权利要求1至9中任意一项所述的元件，其中，所述主体部分和所述层完全整体形成。
13.根据权利要求1至9中任意一项所述的元件，其中，所述主体部分和所述层通过共模塑所述第一聚合材料和所述第二聚合材料形成。
14.根据前述权利要求中任意一项所述的元件，其中，所述层完全由所述第二聚合材料形成。
15.根据前述权利要求中任意一项所述的元件，其中，所述主体部分完全由所述第一聚合材料形成。
16.根据前述权利要求中任意一项所述的元件，其中，所述主体部分包括多个主体组件，该多个主体组件包括至少一个第一主体组件，该第一主体组件适于配合形成于所述第二主体组件中并围绕所述第一接触部设置，借此所述主体部分的内部体积至少部分地由包括所述第一聚合材料的所述组件填充。
17.根据权利要求16中所述的元件，其中，所述第一聚合材料填充的体积大于所述主体部分的内部部分的内部体积的70％、80％或者90％，并且其中所述内部部分填充的体积大于所述主体部分的内部体积的90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％或者20％。
18.根据前述权利要求中任意一项所述的元件，其中，所述层围绕所述主体部分。
19.根据前述权利要求中任意一项所述的元件，其中，所述层完全地覆盖所述主体部分的长度的一部分。
20.根据权利要求19中所述的元件，其中，所述层覆盖的面积大于所述主体在使用中不被另一组件覆盖的表面的60％、70％、80％或者90％。
21.根据前述权利要求中任意一项所述的元件，其中，所述主体部分具有圆柱形形状并且限定出用于容纳所述第一接触部的圆柱形凹部，并且所述第一聚合材料填充所述圆柱形凹部和所述主体部分的外周壁之间的体积的至少大部分。
22.根据权利要求21所述的元件，其中，所述外周壁的厚度在5mm和50mm之间。
23.根据前述权利要求中任意一项所述的元件，其中，所述主体部分具有圆柱形形状并且限定出用于容纳所述第一接触部的圆柱形凹部，并且所述第一聚合材料填充所述圆柱形凹部和所述外周壁之间的体积，以使得所述外层在对抗压缩力和冲击力时被支撑。
24.根据权利要求22或23所述的元件，其中，所述主体部分设置为容纳一个或者多个组件，该一个或多个组件安装于位于所述圆柱形凹部和所述外周壁之间的体积中。
25.根据权利要求24所述的元件，其中，所述主体部分设置为容纳至少两个组件，该至少两个组件彼此配合形成并且位于所述圆柱形凹部和所述外周壁之间的体积中。
26.根据前述权利要求中任意一项所述的元件，其中，所述元件具有能够比得上在相似范围或者电力下操作的钢基电连接元件的尺寸。
27.根据前述权利要求中任意一项所述的元件，其中，所述元件设置为在大于50kw的额定功率下操作。
28.一种形成电连接元件的方法，所述电连接元件为根据权利要求1至27中任意一项所述的用于机电缆的电连接元件。
29.一种形成用于机电缆的电连接元件的方法，所述机电缆适用于电压水平高于或者等于1kv的电力的传输，该方法包括以下步骤：
共模塑第一聚合材料和第二聚合材料以分别形成主体部分和层，所述层围绕所述主体部分的至少一部分，所述主体部分的所述第一聚合材料的硬度大于所述层的所述第二聚合材料，所述主体部分和所述层形成外壳的一部分，以容纳用于与第二接触部电连接的第一接触部的至少一部分并将所述第一接触部安装于所述主体部分。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，共模塑第一聚合材料和第二聚合材料以形成主体部分和层的步骤包括使所述层围绕整个所述主体部分。
31.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述第一聚合材料包括高密度聚合物。
32.根据权利要求29至31中任意一项所述的方法，其中，所述第二聚合材料为橡胶或尼龙材料。
33.根据权利要求29至32中任意一项所述的方法，其中，共模塑第一聚合材料和第二聚合材料的步骤包括形成多个主体组件，该多个主体组件包括至少一个第一主体组件，该第一主体组件配合形成于第二主体组件中并且围绕所述第一接触部设置，借此所述主体部分的内部体积至少部分地或者大部分地由包括所述第一聚合材料的所述组件填充。
34.根据权利要求29至33中任意一项所述的方法，该方法还包括步骤：纤维加强所述第一聚合材料和所述第二聚合材料中的至少一者。
35.根据权利要求29至34中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括步骤：热处理所述第一聚合材料。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，热处理所述第一聚合材料的步骤包括加热所述材料以提高所述材料的硬度。
37.根据权利要求29至34中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括步骤：化学处理所述第一聚合材料。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，化学处理所述第一聚合材料的步骤包括添加化学添加剂至所述材料中以提高所述材料的硬度。
39.根据权利要求29至38中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括步骤：热处理所述第二聚合材料。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，热处理所述第二聚合材料的步骤包括加热所述材料超过给定的温度以提高所述材料的冲击吸收性能。
41.根据权利要求29至40中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括步骤：化学处理所述第二聚合材料。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，化学处理所述第二聚合材料的步骤包括添加化学添加剂至所述材料中以提高所述材料的冲击吸收性能。
43.根据权利要求29至42中任意一项所述的方法，其中，共模塑第一聚合材料和第二聚合材料的步骤包括：
通过在模具中注射模塑形成所述第一材料；以及
通过在模具中注射共模塑形成所述第二材料；以及
冷却注射在所述模具中的所述第一材料和所述第二材料。
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