CN108028495A - 用于在高功率应用中使用的电连接系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种电连接系统，其包括第一电连接部件，该第一电连接部件适合于传输电压电平大于0.5kV的电力，并且被布置成连接到适于传输电压电平大于0.5kV的电力的第二电连接部件。此外，电连接系统包括具有第一部分和第二部分的机械连接组件。第一部分可移除地与第一电连接部件接合，并且第二部分可移除地与第二电连接部件接合。机械连接组件构造成沿着电连接系统的中心轴线且在脱离状态和接合状态之间相对于彼此驱动所述第一电连接部件和第二电连接部件。

Description

用于在高功率应用中使用的电连接系统
技术领域
本发明涉及用于在高功率应用中使用的电连接系统。具体地，但非排他性地，本发明涉及适用于在诸如石油或采矿工业等苛刻环境下的高功率应用中使用的电连接系统。
背景技术
可靠的电气连接在高功率应用中至关重要，例如采矿或石油工业中经常使用的重型电机的动力。在这些应用中，电缆在高电压下传输高电流。
本领域中使用的典型电连接器具有多个插脚或插孔，每个插脚或插孔连接到电缆的相应的芯部。根据具体应用，连接器必须符合特定的要求或标准。连接器与相关标准的符合性由认证机构进行审查。
例如，在爆炸性环境中，必须采取特别的预防措施，并且连接器之间可能需要火焰通道，以减少爆炸的可能性。通常通过将围绕插头的触点和/或电引线的圆柱形表面定位在插座的相应表面内来在插头和插座之间形成火焰通道。圆柱形表面之间的机械公差是精密级的(通常为0.2至0.4毫米)。作为精密级机械公差的结果，可能发生倾斜或卡住，这使得难以将插头和插座彼此接合或脱离。
美国专利号7318738(由本申请人拥有)公开了一种用于沿着中心轴线在接合状态与脱离状态之间驱动电连接装置的驱动器。
本发明提供了进一步的改进。
发明内容
本发明提供一种电连接系统，所述电连接系统包括：
第一电连接部件，所述第一电连接部件适于传输电压电平大于0.5kV的电力，并且被布置为连接到适于传输电压电平大于0.5kV的电力的第二电连接部件；和
机械连接组件，所述机械连接组件具有第一部分和第二部分，所述第一部分可移除地与所述第一电连接部件接合，并且所述第二部分可移除地与所述第二电连接部件接合，所述机械连接组件构造成沿着所述电连接系统的中心轴线且在脱离状态和接合状态之间相对于彼此驱动所述第一电连接部件和所述第二电连接部件。
所述第一电连接部件和所述机械连接组件可以被构造成使得所述机械连接组件的所述第一部分通过所述机械连接组件相对于所述第一电连接部件的运动而在所述第一电连接部件上可锁定到位。此外，所述第一电连接部件和机械连接组件可以被构造成使得所述机械连接组件的所述第一部分能够通过所述机械连接组件相对于所述第一电连接部件的运动而从所述第一电连接部件移除。
本发明的实施例具有实际的优点。诸如用于在高电压(如0.6、3.3、11kV或更高)下需要高电流的移动机械的插头和插座的电连接部件通常是较重的部件，因此使用这些部件比较麻烦。机械连接组件有助于将这些部件连接在一起，但可以拆除。因此可以避免当连接部件需要移动时，机械连接组件增加电连接部件的重量。
所述机械连接组件和所述第一电连接部件可以构造成使得所述机械连接组件的所述第一部分在第一电连接部件上可被键接到位。
在一个特定实施例中，所述第一电连接部件具有横向于所述电连接系统的所述中心轴线的至少一个突起，并且所述机械连接组件具有用于接收所述至少一个突起的至少一个凹部，使得所述第一电连接部件和所述机械连接组件键接在一起。
附加地或替代地，所述机械连接组件具有横向于所述电连接系统的所述中心轴线的至少一个突起，并且所述第一电连接部件具有用于接收所述至少一个突起的至少一个凹部，使得所述第一电连接部件和所述机械连接组件键接在一起。
此外，所述机械连接组件的第一部分可通过夹持与所述第一电连接部件接合，使得所述机械连接组件的所述第一部分围绕所述第一电连接部件的圆周的至少一部分。
所述机械连接组件的第一部分和所述第一电连接部件也可以布置成彼此摩擦接合。
所述机械连接组件可以布置成将驱动力基本上相等地仅分配到间隔开的偏心位置，间隔开的所述偏心位置围绕所述中心轴线具有各自的角度取向。在一个实施例中，所述机械连接组件布置成将驱动力分配到两个间隔开的位置，例如彼此相对的两个偏心位置。
所述机械连接组件可具有包含或由高密度聚合物材料构成的部分。
所述机械连接组件可以包括齿轮装置和杆体，所述杆体在使用中由所述齿轮装置驱动并且被布置成相对于彼此驱动所述机械连接组件的所述第一部分和所述第二部分。所述齿轮装置可以定位在所述机械连接组件的所述第一部分中并且可以包括用于施加驱动力的棘轮机构。
在一个具体实施例中，所述机械连接组件包括两个杆体，所述杆体可以是带螺纹的并且沿着所述电连接系统的所述中心轴线定向，并且定位在围绕所述中心轴线的相应的偏心位置和相应的角度取向处。
所述第一电连接部件可以具有连接端部并且可以具有机器电缆端部，在该连接端部处，所述第一电连接部件被布置为连接到所述第二电连接部件，在该机器电缆端部处，所述第一电连接部件被布置为连接到所述机器电缆。
所述系统可以包括所述第二电连接部件。
在一个实施例中，所述第二电连接部件具有连接端部和机器电缆端部，在该连接端部处，所述第二电连接部件被布置为连接到所述第一电连接部件，在该机器电缆端部处，所述第二电连接部件被布置为连接到机器电缆。所述第一电连接部件可以是插头，并且所述第二电连接部件可以是插座。或者，所述第一电连接部件可以是插座，并且所述第二电连接部件可以是插头。
在替代实施例中，所述第一电连接部件包括连接部分和传递部分。所述连接部分可以具有连接端部和机器电缆端部，在该连接端部处，所述连接部分被布置为连接到所述传递部分，在该机器电缆端部，所述连接部分被布置为连接到机器电缆。所述传递部分可以具有第一连接面和第二连接面。所述传递部分的所述第一连接面可以布置为连接到所述连接部分，并且所述第二连接面可以布置为连接到所述第二电连接部件，使得所述传递部分夹在所述连接部分和第二电连接部件之间。例如，所述连接部分和所述第二电连接部件都可以是插头，并且所述传递部分可以在每个连接面处具有插孔式连接件以连接到两个插头。可选地，所述第一电连接部件的连接部分和所述第二电连接部件都可以是插座，并且所述传递部分可以在每个连接面处具有插头式连接件以连接到两个插座。
在该实施例中，所述机械连接组件的所述第一部分可以可移除地与所述第一电连接部件的连接部分接合，并且所述机械连接组件的第二部分可以可移除地与所述第一电连接部件的所述传递部分接合。所述机械连接组件可以被构造成相对于彼此且在脱离状态和接合状态之间驱动连接部分和所述传递部分。此外，当所述连接部分和所述传递部分处于所述接合状态时，所述机械连接组件的第二部分可以可移除地与所述第二电连接部件接合，并且所述机械连接组件可以被布置成相对于彼此且在脱离状态和接合状态之间驱动所述第一电连接部件(包括所述传递部分和所述连接部分)和所述第二电连接部件。
从下面的本发明的具体实施例的描述中将更充分地理解本发明。参考附图提供了描述。
附图说明
图1和图2是根据本发明的实施例的电连接系统的视图；
图3是根据本发明的实施例的电连接部件的视图；和
图4和图5是根据本发明的另一实施例的电连接系统的视图。
具体实施方式
这里描述的实施例提供了一种用于连接到适于高功率应用的机器电缆的电连接系统。该电连接系统包括布置成彼此连接的第一电连接部件和第二电连接部件。例如，第一电连接部件可以是包括插脚的插头，并且第二电连接部件可以是包括插孔的插座。该些电连接部件适用于传输电压电平大于0.5kV(例如0.5kV、3.3kV或11kV)的电力。
电连接系统包括机械连接组件，其用于施加驱动力以在脱离状态和接合状态之间沿着中心轴线相对于彼此驱动第一电连接部件和第二电连接部件。机械连接组件具有第一部分和第二部分。在一个示例中，机械连接组件的第一部分和第一电连接部件被构造为使得机械连接组件的第一部分在第一电连接部件上可键接到位。或者，第一部分可以通过将第一部分部分地夹在第一电连接部件周围而与第一电连接部件接合。机械连接组件的第一部分和第一电连接部件也可以布置成彼此摩擦接合。
在该实施例中，机械连接组件还包括用于向机械连接组件手动施加力的棘轮系统，机械连接组件具有传动装置，该传动装置将驱动力的部分大致相等地分布在围绕中心轴线的第一偏心位置和第二偏心位置之间。第一和第二位置在该实施例中是彼此相对的。
在一个实施例中，第一电连接部件和第二电连接部件中的一个是插头，并且第一电连接部件和第二电连接部件中的另一个是插座。在该实施例中，第一电连接部件和第二电连接部件具有圆柱形的火焰通道表面，当第一电连接部件和第二电连接部件接合时，火焰通道(flame path)限定在所述火焰通道表面之间。
首先参考图1和图2，图1和图2示出了根据本发明的实施例的电连接系统100。电连接系统100包括第一电连接部件102和第二电连接部件104。电连接部件102和104为上述的类型，并且被布置为在高电压下传输高功率，并且适用于在采矿环境中向移动机械传输电力。电连接部件102和104每个都具有连接侧和机器电缆侧，电触点定位在连接侧，在机器电缆侧，电连接部件102和104布置为连接到机器电缆107。
在该实施例中，电连接部件102包括传递部分120和连接部分105。连接部分105和第二电连接部件104是相同的部件。
图3更详细地示出了第二电连接部件104。电连接部件104在壳体110中具有电连接组件109。在该实施例中，壳体110和电连接部件的其他部件由高密度聚合物材料形成。
现在回到图1和图2，电连接系统100包括机械连接组件112。机械连接组件112包括第一部件114和第二部件116。第一部件114与第一电连接部件102接合。电连接部件102和104具有突起，并且机械连接组件112的第一部件114和第二部件116具有相应的凹部。图3示出了突起118中的一个(在该实施例中，电连接部件102、104各自具有在相对位置处的两个这种突起)。机械连接组件112的第一部分114和电连接部件102被键接在一起，并且突起118被机械连接组件112的第一部件114的相应凹部接收。
在该实施例中，机械连接组件112的第一部分114以使得其沿着电连接系统100的中心轴线固定到位的方式定位在第一电连接部件102上，但是可以通过在远离中心轴线的方向上对第一部件114施加力而将其移除。
机械连接组件112的第二部件116以与第一部件114键接到第一电连接部件102上相同的方式在第二电连接部件104上被键接到位。
在该实施例中，传递部分120是插座并且包括插孔式电触点。如上所述，连接部分105和第二电连接部件104是相同的部件，并且在该实施例中是插头。此外，传递部分120具有与连接部分105的插头触点接合的插孔触点。传递部分120可从第一电连接部件102的连接部分105以可拆卸的方式附接。
在该实施例中，机械连接组件112具有带螺旋螺纹的杆体122。机械连接组件112的第一部件114具有通过移动杠杆臂124可操作的棘轮机构(未示出)。棘轮机构驱动能够移动带螺纹的杆体112的齿轮(未示出)。每个带螺纹的杆体112的末端与机械连接组件112的第二部分116接合。杠杆臂124的移动引起齿轮在机械连接组件112的第一部件114内的移动，以使得杆体122沿着电连接系统100的中心轴线移动。因此，机械连接组件112的第一部分114和第二部分116能够相对于彼此移动，并且第一电连接部件102和第二电连接部件104在接合状态和脱离状态之间移动。
图1示出了处于脱离状态的第一和第二电连接部件102、104，图2示出了处于接合状态的第一和第二连接部件102、104。一旦第一电连接部件102和第二电连接部件104彼此接合，则使用合适的螺栓将它们固定在一起，并且通过沿远离中心轴线的横向方向施加力来移除机械连接组件，以使突起118从相应的凹部脱离。
在该实施例中，第一部分114包括由高密度聚合物材料形成的壳体。此外，在本实施例中，第一部分114的齿轮与棘轮机构一起由高密度聚合物材料形成。机械连接组件112的第二部分116也由高密度聚合物材料形成。然而，应该理解的是，高密度聚合物材料可以被另一种材料替代，例如合适的金属材料。
此外，应理解的是，机械连接组件112可以采取不同的形式。例如，机械连接组件112可以包括任意数量的带螺纹的杆体，并且带螺纹的杆体可以不必相对于中心轴线彼此相对定位。
关于电连接部件102和104的电部件的进一步细节，请参考本申请人的共同未决PCT国际申请号PCT/AU2014/001077、PCT/AU2014/001076、PCT/AU2014/001082和PCT/AU2014/001083。
现在参考图4和5描述根据本发明的另一具体实施例的电连接系统400。该电连接系统400包括上述的第一电连接部件102和上述的机械连接组件112。在该实施例中，机械连接组件112的第一部分114以上述方式与第一电连接部件102接合。在该实施例中，机械连接组件112的第二部件116与盘状构件402接合。盘状构件402被布置为连接至传递部分120。
在该实施例中，上述机械连接组件112用于在接合状态和脱离状态之间驱动传递部分120和连接部分105。一旦传递部分120与第一电连接部件102的连接部分105接合，机械连接组件112就可用于驱动盘状构件402远离传递部分120，然后机械连接组件112可以简单地从电连接部件102移除。或者，机械连接组件112可以与第二电连接部件102接合，并且可以用于将第一和第二电连接部件102、104彼此连接，如上参考图1和2所述。
对申请人的共同未决PCT国际申请和美国专利号7318738作出的参考并不构成承认申请人的共同未决的PCT国际申请和美国专利号7318738的公开内容是澳大利亚或任何其他国家的公知常识的一部分。

Claims (17)

1.一种电连接系统，所述电连接系统包括：
第一电连接部件，所述第一电连接部件适于传输电压电平大于0.5kV的电力，并且被布置为连接到适于传输电压电平大于0.5kV的电力的第二电连接部件；和
机械连接组件，所述机械连接组件具有第一部分和第二部分，所述第一部分可移除地与所述第一电连接部件接合，并且所述第二部分可移除地与所述第二电连接部件接合，所述机械连接组件构造成沿着所述电连接系统的中心轴线且在脱离状态和接合状态之间相对于彼此驱动所述第一电连接部件和所述第二电连接部件。
2.根据权利要求1所述的电连接系统，其中，所述第一电连接部件和所述机械连接组件被构造成使得所述机械连接组件的所述第一部分通过所述机械连接组件相对于所述第一电连接部件的运动而在所述第一电连接部件上能够锁定到位。
3.根据权利要求1或2所述的电连接系统，其中，所述第一电连接部件和机械连接组件被构造成使得所述机械连接组件的所述第一部分能够通过所述机械连接组件相对于所述第一电连接部件的运动而从所述第一电连接部件移除。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电连接系统，其中，所述机械连接组件和所述第一电连接部件被构造成使得所述机械连接组件的所述第一部分在所述第一电连接部件上能够被键接到位。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电连接系统，其中，所述第一电连接部件具有横向于所述电连接系统的所述中心轴线的至少一个突起，并且所述机械连接组件具有用于接收所述至少一个突起的至少一个凹部，使得所述第一电连接部件和所述机械连接组件键接在一起。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电连接系统，其中，所述机械连接组件具有横向于所述电连接系统的所述中心轴线的至少一个突起，并且所述第一电连接部件具有用于接收所述至少一个突起的至少一个凹部，使得所述第一电连接部件和所述机械连接组件键接在一起。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电连接系统，其中，所述机械连接组件布置成将驱动力基本上相等地仅分配到间隔开的偏心位置，间隔开的所述偏心位置围绕中心轴线具有各自的角度取向。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电连接系统，其中，所述机械连接组件具有包括高密度聚合物材料的部分。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电连接系统，其中，所述机械连接组件包括齿轮装置和杆体，所述杆体在使用中由所述齿轮装置驱动并且被布置成相对于彼此驱动所述机械连接组件的所述第一部分和所述第二部分。
10.根据权利要求9所述的电连接系统，其中，所述齿轮装置定位在所述机械连接组件的所述第一部分中并且可以包括用于施加驱动力的棘轮机构。
11.根据权利要求10所述的电连接系统，其中，所述机械连接组件包括两个杆体，所述杆体沿着所述电连接系统的所述中心轴线定向，并且定位在围绕所述中心轴线的相应的偏心位置和相应的角度取向处。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电连接系统，其中，所述第一电连接部件具有连接端部和机器电缆端部，在所述连接端部处，所述第一电连接部件被布置为连接到所述第二电连接部件，在所述机器电缆端部处，所述第一电连接部件被布置为连接到机器电缆。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电连接系统，其中，所述系统包括所述第二电连接部件。
14.根据权利要求13所述的电连接系统，其中，所述第二电连接部件具有连接端部和机器电缆端部，在所述连接端部处，所述第二电连接部件被布置为连接到所述第一电连接部件，在所述机器电缆端部处，所述第二电连接部件被布置为连接到机器电缆。
15.根据前述权利要求中任一项所述的电连接系统，其中，所述第一电连接部件是插头，并且所述第二电连接部件是插座，或者其中，所述第一电连接部件是插座，并且所述第二电连接部件是插头。
16.根据权利要求1-14中任一项所述的电连接系统，其中：
所述第一电连接部件包括连接部分和传递部分，其中所述连接部分具有连接端部和机器电缆端部，在所述连接端部处，所述连接部分被布置为连接到所述传递部分，在所述机器电缆端部，所述连接部分被布置为连接到机器电缆；并且其中所述传递部分可以具有第一连接面和第二连接面，所述传递部分的所述第一连接面布置为连接到所述连接部分，并且所述传递部分的所述第二连接面布置为连接到所述第二电连接部件，使得所述传递部分夹在所述第一电连接部件的所述连接部分和所述第二电连接部件之间。
17.根据权利要求16所述的电连接系统，其中，所述机械连接组件的所述第一部分可移除地与所述第一电连接部件的所述连接部分接合，并且所述机械连接组件的所述第二部分可移除地与所述传递部分接合，并且其中所述机械连接组件被构造成相对于彼此且在脱离状态和接合状态之间驱动所述连接部分和所述传递部分。
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