CN107636909B - 用于从固定网络为便携式装置馈送电力的紧凑连接器和紧凑插座 - Google Patents

用于从固定网络为便携式装置馈送电力的紧凑连接器和紧凑插座 Download PDF

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Abstract

一种在可移动物体与固定设施之间的电气连接组件，所述组件的特征在于，它包括围绕垂直轴线(12)居中的以下元件：‑绞盘(1)，该绞盘(1)使用链(2)沿着轴线(12)移动杆(3)；‑插座(4)，该插座(4)接收多个连接件(5)并且提供有导缆器，所述杆(3)可以以小间隙接合在导缆器中；‑连接器(7)，该连接器(7)设有：‑顶部端板(13)，顶部端板(13)接收、面向所述插座(4)的连接件(5)、互补的连接件(8)；‑可转动盖子(27)，其保护这些连接件(8)；‑引导和锁定杆(3)的系统(10)；以及‑具有圆锥形的其底部部分；‑杆(3)，杆(3)向下连续穿过所述插座(4)的所述导缆器，然后穿过所述盖子(27)，以便到达锁定系统(10)以便与连接器(7)锁定在一起；以及‑漏斗形状的篮状物(11)，其最宽端部位于最上部，其形状与连接器(7)的底部部分互补，并且使连接器在所述轴线(12)上居中。

Description

用于从固定网络为便携式装置馈送电力的紧凑连接器和紧凑 插座
技术领域
本发明涉及在可移动物体静止时为它们(具体地可为码头旁边的船舶)提供电气功率的领域。具体地，由于生态学或经济学原因，使在港口中的船舶与陆地之间交互电力成为可能是越来越适合的，从而可避免来自其船载功率发生器的污染、或要不然对于电动推进或混合动力的船舶给其电力存储能力重新充电。
背景技术
第一方法是使用工作人员或港口人员操纵的手动连接器以便设置连接，可由诸如起重机或提升机的系统进行辅助，以便承载所述连接器和其电缆的负荷。该方法在人力方面明显是昂贵的，造成时间的损失，并且在涉及需要笨重的连接器和电缆的大功率时会是危险的。为了解决该难题，1989年5月25日提交的专利申请89/06863中的描述的第一解决方案涉及使用用于支撑连接器和电缆的系统，其借助于在船舶上方延伸的行进机架进行支撑，由此使操纵更容易的系统。2009年6月5日提交的专利申请09/02725中的描述的第二解决方案涉及使用用于在码头上方提升并引导连接器的船载系统，该系统是完全机械化的。该方法消除了通过工作人员的连接器和电缆的直接操纵，但是它需要复杂并且因此同时昂贵、笨重并且不可靠的引导机构以及连接器和插座处的接触保护。
为了理解本领域中的现有技术，通常可以参考文章"Courant de quai:la fêted'Ampère"(码头侧电力系统：安培码头，于2013年7月在期刊"Navires et marinemarchande"[船舶与船舶运输]中公开的)。
发明内容
因此，本申请的目的是呈现一种新颖解决方案，其可减小用于进行可移动物体与固定网络之间的连接的系统的尺寸和复杂性的。
根据本发明，提供一种用于进行可移动物体与固定设施之间或两个可移动物体之间的电气连接的组件，它包括元件基本上为圆柱形、向下行进并且围绕主垂直轴线居中的以下元件组件：
-绞盘，绞盘使用链或缆索沿着主垂直轴线移动梭杆；
-插座，插座接收多个电气触头，并且在其底部部分中设有周边裙部和导缆器，周边裙部具有漏斗形状的开口，更大的开口面向下，梭杆能以小间隙接合在导缆器中；以及
-连接器，连接器设有：
-顶部端板，顶部端板接收、面向插座的触头、互补的触头；
-一个或多个凸耳，当它们正逐渐接合在如下形状的一个或多个开口中时，一个或多个凸耳控制连接器相对于插座和围绕主垂直轴线的逐渐转动，形状限定为使得当连接器的顶部接合在插座中时，触头逐渐相互对齐以便使它们在连接器抵靠插座时接合在彼此中成为可能；
-盖子：
-其直径明显小于裙部的直径；
-放置在顶部端板上方；
-可围绕主垂直轴线转动并且保护触头；
-设有多个开口，当与触头对齐时，多个开口使得触头能够与触头接合；
-一个或多个凸耳，当它们接合在如下形状的一个或多个开口中时，一个或多个凸耳控制盖子围绕主垂直轴线的逐渐转动，开口的形状限定为使得当触头由于连接器在接合在开口中的凸耳的控制下转动而对齐时，盖子逐渐转动以便使开口面向触头并且使得它们能够接合触头；以及
-设有漏斗形状的开口，漏斗形状的开口主垂直轴线上居中，并且一旦朝向连接器下降到进入固定到顶部端板的毂的中心腔室内，便于梭杆随着间隙逐渐减小的插入，直至在其行程结束的时候梭杆遇到固定到毂的锁定系统：
-毂：
-将力从倚着锁定系统的梭杆传递到顶部端板和连接器组件；以及
-充当用于盖子的围绕主垂直轴线的旋转支承；
-圆锥形形状并且与盖子一起环绕整个连接器的覆盖物；
-梭杆，梭杆以小间隙向下连续穿过插座的导缆器，然后穿过盖子，并且再一次以小间隙穿过连接器的毂，其特征在于在其底部末端处存在基本上圆锥形形状和凹槽，并且存在用于锁定系统以便与连接器锁定在一起的承载面；以及
-漏斗形状的篮状物，其中其大开口朝向顶部，与连接器的覆盖物的形状互补，并且沿着主垂直轴线使其居中。
附图说明
图1是示意图，示出了所提出的解决方案的主要部件；
图2以剖视图的形式示出了根据提出的发明设计的连接器的主要内部特征；
图3以横截面的方式示出了梭杆在插座中接合；
图4是示意图，示出了所有三对触头以小间隙相互接合；图5a和5b是当盖子分别打开或关闭时的连接器的平面图；
图6是裙部的展开半视图；
图7是示意图，示出了可选地将触头的绝缘件安装在由一系列具有间隙的螺钉引导的相应浮动凸缘上；
图8示出了用于当停泊在码头处时为船舶提供功率的本发明的实施方式。
具体实施方式
图1示出了所提出的解决方案的主要部件：
-在一侧上，绞盘(1)设有链(2)或替代地缆索，具有在其末端处经过插座(4)的梭杆(3)，插座(4)具有电力交换所需并连接到功率电缆(6)的触头(5)；以及
-在另一侧上，连接器(7)设有：
-对应于插座(4)那些触头的一组触头(8)和一组功率电缆(9)；
-引导和锁定系统(10)，引导和锁定系统(10)用于引导和锁定梭杆(3)；以及
-篮状物(11)，当连接器(7)未在使用中时，篮状物(11)用于接收所述连接器(7)。
可以看出，借助于这种布置，提供引导装置置于适当位置以对齐面向彼此的插座与连接器的相应触头，一旦梭杆锁定到连接器，它就足以朝向插座将其升起以便进行连接。
图2以剖视图的形式示出了根据提出的发明设计的连接器的主要内部特征，所述连接器借助于需要三个功率触头的三相电来交换功率(应当注意到，该数量仅仅以示例的方式进行选择，并且取决于需要，提出的发明可以应用于一些其他数量的触头)。
连接器在形状上是围绕轴线(12)的大致圆柱形，并且它主要由以下构成：
-顶部圆形端板(13)，该顶部圆形端板(13)接收三个触头(14)(其在本文中以示例的方式示为母触头)，三个触头(14)由绝缘件(15)环绕并且连接到三个电缆(16)，三个电缆(16)对应于在该示例中用于在船舶与码头之间交换功率的三相；
-中心毂(17)，所述中心毂(17)机械地连接到顶部端板(13)，并且由圆形腔室(18)穿透，梭杆(3)可以小的间隙插入到所述圆形腔室(18)内，该梭杆同样在形状上是围绕轴线(12)的圆柱形；
-围绕销(20)枢转的卡爪(19)的系统，该销机械地固定到毂(17)，并且卡爪在致动器(21)的控制下经由推杆(22)进行转动；
-底部端板(23)，所述底部端板(23)经由多个间隔件(24)机械地连接到顶部端板(13)，并支撑致动器(21)并且经由电缆密封套(25)支撑电缆(16)；
-基本上圆锥形形状的覆盖物(26)，该覆盖物(26)保护这些机构；
-盖子(27)，该盖子(27)具有三个对应于触头(14)的开口(28)，并且可在顶部端板(13)上方围绕轴线(12)旋转；以及
-凸耳(29)，该凸耳(29)使得旋转扭矩能够围绕轴线(12)施加给连接器组件。
借助于所有这些设置，可以将梭杆(3)如下引导并锁定在连接器中：使用绞盘(1)，自链(2)悬挂下来的杆(3)沿着轴线(12)朝向腔室(18)下降到毂(17)中；以及梭杆(3)到腔室内的进入通过以下事实来促进：梭杆的底部部分存在基本上圆锥形形状(30)，而毂(17)和盖子(27)存在漏斗形状(31)。
当梭杆(3)接合在腔室(18)中时，它可以向下移动直至其底部部分与卡爪(19)齐平。为了使得梭杆能够由卡爪(19)锁定，梭杆的底部部分具有凹槽(32)，该凹槽(32)存在用于接合卡爪的承载面(33)。同样地，毂(17)中的接收卡爪(19)的腔室(34)的底面存在用于接合卡爪并位于销(20)的另一侧上的承载面(35)。因此可以理解，一旦梭杆(3)已经接合在卡爪(19)中，并且当它提升时，它引起卡爪(19)同时支承在承载面(33和35)上并且经由销(20)用来提升连接器组件，其中卡爪(19)阻挡在承载面(33和35)上，同时还确保梭杆(3)和连接器(7)沿着轴线(12)对齐。
为了从连接器(7)解锁梭杆(3)，可以理解，它足以使用致动器(21)经由推杆(22)用来将卡爪(19)提升到在图中以虚线示出的位置，用于释放梭杆并允许它从连接器中提升出来。
图3仍然以横截面的方式示出了梭杆(3)在插座中接合。插座主要由以下组成：
-端板(36)，所述端板(36)在其中心中由导缆器(37)穿透，所述导缆器(37)相对于梭杆(3)存在小间隙，以便插座(4)和连接器(7)沿着轴线(12)对齐；
-三个触头(38)(其在本文中以示例的方式示为公触头)，所述三个触头(38)由绝缘件(39)环绕并且连接到三个电缆(40)，所述三个电缆(40)对应于以示例的方式用来在船舶与码头之间交换功率的三相；以及
-在其周边处，基本上圆筒形的裙部(41)，所述裙部(41)具有大于盖子(27)的外径的直径，并且提供有两个漏斗形状的切口(42)，当连接器(7)朝向插座(4)升起时，所述切口(42)用于接收凸耳(29)，连接器(7)随着间隙逐渐减小而接合在其中，使得插座的每个触头(38)在共同轴线(43)上且以小的间隙与连接器(7)的对应触头(14)对齐。
可以容易地理解，借助于这种布置：
-当梭杆升起连接器(7)并且随着插座(4)中的导缆器(37)中的间隙逐渐减小而与它最初接合时，连接器在与插座相同的轴线(12)上逐渐对齐；
-然后当凸耳(29)遇到裙部(41)中的切口(42)时，裙部以该对触头(38和14)中的每一个沿着相应轴线(43)逐渐相互对齐的方式进行转动；以及
-当连接器的盖子(27)的顶部经由承载表面(44)抵靠插座的端板(36)的底面时，所有三对触头以小间隙相互接合，由此使得电力能够交换，如在图4中示出的。
图5a和5b是当盖子分别打开或关闭时的连接器的平面图。
盖子仅仅通过围绕轴线(12)相对于连接器(7)转动它来打开或关闭。在图5a中，开口(28)与触头(14)对齐，并且使连接变得可能。在图5b中，盖子已经转动(例如借助于复位弹簧(由于简化的原因而未示出)相对于连接器(7)顺时针转动通过大约30°)。开口(28)然后与触头(14)分离，并且触头由盖子(27)遮住。盖子(27)以此方式通过一对紧固到盖子(27)的周边的凸耳(45)相对于连接器转动。这两个凸耳(45)对应于插座(4)的裙部(41)中的两个漏斗形的开口(46)。图6是裙部(41)的展开半视图，并且出于简化目的，它仅包括两个开口(42和46)中的一个以及当连接器(7)朝向插座(4)升起时凸耳(29和45)获得的相应路径(47和48)的示例：
-最初，凸耳(29)和凸耳(45)都未与裙部(41)接触，并且盖子(27)和连接器(7)自由旋转移动，凸耳(29和45)然后彼此平行地移动，盖子(27)保持关闭，例如由于上面提到的复位弹簧；
-然后在(49)处，凸耳(29)遇到开口(42)的边缘(50)，并且沿着该边缘滑动，围绕轴线(12)逐渐转动连接器，直至它以小间隙进入垂直槽口(51)中，由此保证每对触头(14和38)沿着其相应轴线(43)对齐；以及
-凸耳(45)保持自由，直至到达它遇到开口(46)的边缘(53)的点(52)，并且沿着该边缘滑动迫使盖子(27)相对于连接器(7)转动，使得当凸耳(45)到达该点(54)时，连接器完全打开，并且因此通过以小间隙进入垂直槽口(55)而将它保持在该位置中，由此使得触头(38)能够进入盖子(27)中的开口(28)，并且然后接合在连接器(7)的触头(14)中，因此使得电力能够交换。
因此可以注意到，不管凸耳(29)在角度区域(54)中的初始角度位置如何，不管通常为大约六十度的振幅如何，一旦朝向插座(4)升起，连接器就以小间隙角度地(通常几度)逐渐转动，因此使得各个触头对齐，然而一旦遇到开口(46)，凸耳(45)就用来打开盖子(27)。
为了确保连接器在区域(54)中的角度预定位，例如可以使用由电缆(9)形成的薄板的刚度在开口(42)上居中的平均角度位置附近将复位扭矩施加在连接器(7)上。
为了确保三对触头(14和38)之间的连接的良好质量，并且如在图7中示出的，应当注意到，绝缘件(15和39)有利地由诸如橡胶的弹性材料制作，以便当这些元件都机械地接合在彼此中时，避免梭杆(3)、插座(4)与连接器(7)之间的静不稳定性的潜在出现。此外，应当注意到，触头(14)的绝缘件(15)的形状的特征在于具有大致的圆柱形的形状，并且带有大致的圆锥形且具有凹入形状(55)，而触头(38)的绝缘件(39)存在完全相同但凸出的形状(56)。因此可以看出，当利用插座(4)停放连接器(7)时，绝缘件的表面(57和58)逐渐接合在彼此中，由此促进三对触头(14和38)的最终且独立的自对齐。
为了补偿三对触头、梭杆与插座之间的任何可能的错开，如在图7中示出的，可选地，可以将触头(38)的绝缘件(39)安装在由一系列具有间隙(65)的螺钉(63)引导的相应浮动凸缘(62)上，弹簧(64)将凸缘压在端板(36)上。因此可以看出，每个触头(38)可以由于间隙(65)而与触头(14)自对齐，并且弹簧(64)将会迫使它们接合在触头(14)中。可以理解，这可以替代地应用于相对于连接器(7)的顶部端板(13)的触头(14)的绝缘件(15)。
最后，应当注意到，绝缘件(15)的特征在位于以下的表面(59)的存在：
-在明显高于盖子(27)的底面(60)的高度处；以及
-明显在触头(14)的顶面(61)上方。
通过该装置，当盖子(27)关闭时，绝缘件(15)的表面(59)由于其弹性而摩擦盖子(27)的表面(60)，由此保护触头(14)免于诸如湿气或尘土的潜在污染。
图8示出了用于当停泊在码头(67)处时为船舶(66)提供功率的本发明的实施方式，其特征在于：
-在码头上，插座(4)和绞盘(1)自悬臂(68)悬挂下来，所述悬臂(68)可以沿着垂直于船舶的轴Z的轴Y水平地和沿着紧固到码头(67)的支柱(69)垂直地移动；以及
-在船舶处，接收连接器(7)的篮状物(11)沿着轴X水平地移动。
通过这种布置，当船舶(66)在码头(67)旁边时，能够移动篮状物(11)和悬臂(68)，所述篮状物(11)和悬臂(68)可以分别沿着X轴和沿着Y和Z轴移动以便使插座(4)和绞盘(1)在篮状物(11)上方对齐，以便通过下降链(2)将梭杆(3)接合在连接器(7)中并且然后朝向插座(4)升起它，直至能够在船舶(66)与码头(67)之间、在电缆(9)与船载的连接箱(70)和电缆(6)与码头上的连接箱(71)之间建立连接。
应当注意到，在图8中示出的本发明的实施方式不以任何方式进行限制，并且以示例的方式，考虑使用本发明是可能的：
-与除了船舶外的类型的可移动物体、例如道路车辆进行连接；以及
-连接可移动物体与固定的设施，或要不然与另一可移动物体。
通常并且以示例的方式，对于大约500安培(A)的等级的三相电连接，三个触头(14)将会具有大约15毫米(mm)的直径，绝缘件(15)将会具有大约100mm的直径并且将会位于相距轴线(12)的大约150mm的距离处，并且触头将会围绕该轴线相对于彼此以大约60°角度地分布。梭杆(3)将会具有大约80mm的直径，而导缆器(37)和毂(17)的内径将会为大约81mm，间隙()和()，而凸缘(62)与触头(39)之间的间隙(65)为大约2mm。

Claims (8)

1.一种用于进行可移动物体与固定设施之间或两个可移动物体之间的电气连接的组件，所述组件的特征在于，它包括以下元件组件，所述元件基本上为圆柱形、向下行进并且围绕主垂直轴线(12)居中：
-绞盘(1)，所述绞盘(1)使用链或缆索(2)沿着所述主垂直轴线(12)移动梭杆(3)；
-插座(4)，所述插座(4)接收多个电气触头(38)，并且在其底部部分中设有周边裙部(41)和导缆器(37)，所述周边裙部(41)具有漏斗形状的开口(42和46)，更大的开口面向下，所述梭杆(3)能以小间隙接合在所述导缆器(37)中；以及
-连接器(7)，所述连接器(7)设有：
-顶部端板(13)，所述顶部端板(13)接收、面向所述插座(4)的触头(38)、互补的触头(14)；
-一个或多个凸耳(29)，当它们正逐渐接合在如下形状的一个或多个开口(42)中时，所述一个或多个凸耳(29)控制所述连接器(7)相对于所述插座(4)和围绕所述主垂直轴线(12)的逐渐转动，所述形状限定为使得当所述连接器的顶部接合在所述插座(4)中时，所述触头(14和38)逐渐相互对齐以便使它们在所述连接器抵靠所述插座时接合在彼此中成为可能；
-盖子(27)：
-其直径明显小于所述裙部(41)的直径；
-放置在所述顶部端板(13)上方；
-可围绕所述主垂直轴线(12)转动并且保护所述触头(14)；
-设有多个开口(28)，当与所述触头(14)对齐时，所述多个开口(28)使得所述触头能够与所述触头(38)接合；
-一个或多个凸耳(29)，当它们接合在如下形状的一个或多个开口(46)中时，所述一个或多个凸耳(29)控制所述盖子围绕所述主垂直轴线(12)的逐渐转动，所述开口(46)的形状限定为使得当所述触头(14和38)由于所述连接器(7)在接合在所述开口(42)中的所述凸耳(29)的控制下转动而对齐时，所述盖子逐渐转动以便使所述开口(28)面向所述触头(14)并且使得它们能够接合所述触头(38)；以及
-设有漏斗形状(31)的开口，所述漏斗形状(31)的开口所述主垂直轴线(12)上居中，并且一旦朝向所述连接器(7)下降到进入固定到所述顶部端板(13)的毂(17)的中心腔室(18)内，便于所述梭杆随着间隙逐渐减小的插入，直至在其行程结束的时候所述梭杆遇到固定到所述毂(17)的锁定系统(10)：
-毂(17)：
-将力从倚着所述锁定系统(10)的所述梭杆传递到所述顶部端板(13)和所述连接器组件(7)；以及
-充当用于所述盖子(27)的围绕所述主垂直轴线(12)的旋转支承；
-圆锥形形状并且与所述盖子(27)一起环绕整个连接器(7)的覆盖物(26)；
-所述梭杆(3)，所述梭杆(3)以小间隙向下连续穿过所述插座(4)的所述导缆器(37)，然后穿过所述盖子(27)，并且再一次以小间隙穿过所述连接器(7)的所述毂(17)，其特征在于在其底部末端处存在基本上圆锥形形状(30)和凹槽(32)，并且存在用于所述锁定系统(10)以便与所述连接器(7)锁定在一起的承载面(19)；以及
-漏斗形状的篮状物(11)，其中其大开口朝向顶部，与所述连接器的所述覆盖物(26)的形状互补，并且沿着所述主垂直轴线(12)使其居中。
2.根据权利要求1所述的用于进行可移动物体与固定设施之间或两个可移动物体之间的电气连接的组件，其特征在于，均围绕水平轴线(20)转动的一个或多个卡爪(19)具有为基本上梯形的形状，其特征在于以下事实：
-支承所述梭杆中的凹槽(32)的表面(33)并且支承所述毂(17)中的腔室(34)的表面(35)的其底面使得所述梭杆能够朝向所述插座(4)将牵引力施加于所述连接组件(7)；
-在倾斜位置(16)中，所述梯形的形状引起所述卡爪从所述连接器(7)释放所述梭杆(3)，并且使得它能够朝向所述插座(4)自由升起；以及
-所述梯形的形状为使得在重力的作用下，所述卡爪围绕其销(20)转动，并且在它们自己的重量下落在所述毂(17)的所述支承面(35)上。
3.根据权利要求1所述的用于进行可移动物体与固定设施之间或两个可移动物体之间的电气连接的组件，其特征在于，所述触头(14)由绝缘件(15)环绕，所述绝缘件(15)由基本上弹性材料制作，并且提供顶盖(59)：
-所述顶盖(59)明显在所述触头(14)的顶部末端上方；以及
-所述顶盖(59)通过摩擦所述盖子(27)的底面(60)保护所述触头(14)免受外部污染。
4.根据权利要求1所述的用于进行可移动物体与固定设施之间或两个可移动物体之间的电气连接的组件，其特征在于，所述插座(4)的所述触头(38)由安装在相应浮动凸缘(62)上的绝缘件(39)环绕：
-所述浮动凸缘(62)以一定量的间隙由固定在所述插座(4)中的一系列螺钉(63)进行引导；以及
-所述浮动凸缘(62)由弹簧(64)压缩在所述插座上。
5.根据权利要求1所述的用于进行可移动物体与固定设施之间或两个可移动物体之间的电气连接的组件，其特征在于，所述连接器(7)的所述触头(14)由安装在相应浮动凸缘上的绝缘件(15)环绕：
-所述浮动凸缘以一定量的间隙由固定在所述连接器(7)的所述顶部端板(13)中的一系列螺钉进行引导；以及
-所述浮动凸缘由弹簧压缩在所述端板(13)上。
6.根据权利要求1所述的用于进行可移动物体与固定设施之间或两个可移动物体之间的电气连接的组件，其特征在于，所述连接器(7)的一个或多个所述触头(14)的绝缘件(15)和所述插座(4)的一个或多个触头(38)的绝缘件(39)呈现圆柱形的形状，并且所述连接器的所述触头的所述绝缘件呈现基本上圆锥形且凹入的形状，而所述插座的所述触头的所述绝缘件具有以小间隙互补的凸出的形状。
7.根据述权利要求1所述的用于进行可移动物体与固定设施之间或两个可移动物体之间的电气连接的组件，其特征在于，如下地获得在这些各种部件的正交X轴、Y轴、Z轴参考坐标系中的共同垂直轴Z(12)上的垂直对齐：
-通过接收所述连接器(7)的所述篮状物(11)可以沿着所述X轴移动的事实；以及
-通过所述绞盘(1)和所述插座(4)附接到能够沿所述Y轴移动的可移动悬臂(68)的事实。
8.根据权利要求7所述的用于进行可移动物体与固定设施之间或两个可移动物体之间的电气连接的组件，其特征在于，所述绞盘和所述插座(4)附接到的所述可移动悬臂(68)可以沿着支柱(69)垂直地移动。
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