CN110235310A - 具有优异机械特性的套管适配器及套管 - Google Patents

Abstract

本发明提供套管适配器、套管(例如，与套管适配器结合)和相应的方法，其中可以通过使用套管或套管适配器内的可操作的紧固构件实现机械连接、安装和维护方面的优异性能。可操作的紧固构件可用于连接到外部导体，同时消除整个套管相对于外部导体相对旋转的要求。

Description

具有优异机械特性的套管适配器及套管

技术领域

总体来说，本发明涉及接触技术，特别涉及用于在外部电缆和壳体内部导体之间提供连接的套管和相关部件。

背景技术

在许多技术领域中，电力必须由某些部件提供或提供给某些部件，例如复杂的开关、变压器、电机等，其可能经常至少部分地定位在适当的壳体中。另一方面，在壳体外部，所需的电力可以由连接到相应的电源或电气部件的一个或多个适当尺寸的电缆提供或提供给其，其中电力可以作为AC或DC或两者提供。取决于所考虑的应用，相应的电功率的范围可以从几十千瓦到几百千瓦甚至更高，从而在横截面和绝缘特性方面需要相应的电缆配置。例如，在中等电压到高电压的背景下经常会提供高电功率，范围从几百伏到几千伏，从而导致在外部电缆中输送相对低的电流，而在其他应用中，例如，在诸如电动车辆的移动DC应用中，可以使用相对低的电压，从而对相应电缆的驱动电流能力提出了更高的要求。在任何情况下，对应的外部电缆可能需要关于导体材料、导体横截面、绝缘护套等的适当配置，从而通常导致以下电缆配置：包括一个或多个铜基或铝基芯线，其横截面为几厘米，由适当的护套或覆盖材料围绕，其提供所需的绝缘性能和整个电缆的完整性。由于这些电缆可能经常暴露于相对恶劣的环境中，例如这些电缆可能暴露于外部条件，包括暴露于直射阳光，-50℃至70℃的极端温度等，由此需要使用合适的护套材料，因此除了芯材料之外，这些护套材料也会增加相应电缆的额外重量。

另一方面，通常，相应的电力接收部件或电源部件(例如开关、变压器、电机等)通常封装在合适的壳体中，以便提供这些部件或其至少任何接触结构的优异完整性。由于壳体的受保护的内部，对壳体内部导体的任何要求可能明显不那么严格，从而甚至允许在没有外部绝缘材料等的情况下使用这种壳体内部导体。壳体内部导体和外部电缆的一个关键接口代表相应的套管，其应被理解为适当地安装到壳体并且提供用于在外部电缆和壳体之间交换电力的通道的部件。为此，对应的套管通常包括高导电金属导体，通常为铜螺栓的形式，其由绝缘材料围绕，该绝缘材料由适当的材料(例如环氧树脂)形成。已知环氧树脂具有高机械强度和刚度以及优异的绝缘特性。为了提供机械和电气稳定的套管，金属芯和环氧树脂通常通过例如注射模制形成为整体部件，从而获得稳健(robust)且刚性的产品。因此，通过在任何适当的位置提供适当的安装凸缘，套管可以插入设置在壳体中的对应的孔中，并且可以通过安装凸缘固定至其，从而提供在套管的一端附接至套管的外部电缆与在套管的另一端连接至套管的壳体内部导体之间的所得连接的高机械和电气完整性。

然而，这些成熟的高功率套管在用于与复杂外部条件相关的应用中时可能遭受增加的故障事件。例如，传统高功率套管的稳健且刚性的配置在暴露于相对极端的温度(例如从大约-50℃到大约70℃，通常会在各种地理位置的各种环境条件下遇到)时可能表现出越来越多的设备故障。例如，许多类型的车辆(例如列车)中的电源可能导致暴露于恶劣条件，例如上述温度，例如直接暴露于阳光下，而在寒冷的冬天，可能发生极低的温度。这种极端温度本身可能代表套管的显著应力，因为通常环氧树脂和通常高导电的铜材料可能具有非常不同的热膨胀系数，这可能导致绝缘环氧树脂中的裂缝或任何其他损坏，特别是当某些机械力可能另外作用于某些套管部件时。

例如，可能具有相对较高重量的外部电缆通常连接到套管，使得套管的铜螺栓的端面与外部电缆的相应端面或者在大多数情况下与和其连接的触头组件牢固接触，这可能导致施加在套管的铜螺栓上的或多或少明显的弯曲力。然而，如上所述，在极端温度条件下，这些相对较高的弯曲力可能会促使绝缘材料产生损坏，因为热膨胀的差异与作用于铜螺栓并因此作用于环氧树脂的额外机械力相结合最终可能导致外部护套的破裂，从而通常也导致整个高功率连接的故障。类似地，在中等高温下，环氧树脂的机械性能也可能经受劣化，从而也增加了导致严重的设备故障的可能性。

上述情况甚至可能在以下环境中变得更糟，其中作用在套管的某些部件上的相应的力可能及时地和空间地变化，例如，当存在外部或内部引起的振动时。这种振动的来源可以是，例如，在移动应用中沿着相应的铁路轨道的运动，其中相邻轨道之间的接头会或多或少地以规则的方式引起显著的振动，这取决于相应的电动车辆的整体速度和关节的距离。然而，在街道车辆中可能遇到类似的振动，其具有降低的规则性，其中相应道路的速度和表面状况可以显著地确定作用在对应的套管部件上的振动的最终“频谱”。

此外，在列车应用或类似的用例中，可能必须使用复杂的接触器或开关装置，其中在对应的切换过程期间加速和移动中等高的质量，从而通常涉及直接撞击对应的接触部件并且引入相应的机械振动到套管部件中。虽然这种引起的振动的罕见事件可能不一定显著影响套管以及各种部件的电气和绝缘状态，但是，事实证明，在许多应用中通常需要的延长寿命，例如10至15年，传统的稳健和刚性配置，例如基于整体模制的环氧树脂和铜螺栓部件获得的，可能导致显著的可靠性问题，从而使得传统配置对于在复杂环境条件下使用的高功率套管而言并不理想。

此外，鉴于上述情况，仍需要壳体内部电缆和套管之间的可靠机械连接。此外，除了优异的机械可靠性之外，相应的连接还可能必须提供优异的安装和维护性能，因为通常安装以及定期和非定期的维护活动可能显著地增加这种复杂的电气设备的总经营成本。例如，在传统的套管中，通常通过在导体中设置螺纹凹部来获得连接到壳体内部导体的连接部分，该螺纹凹部可以拧到壳体内部导体或与其连接的任何接触构件上。因此，在安装或拆卸壳体内部导体和套管之间的连接时，必须在导体和套管之间进行相应的相对旋转，其中套管通常是要旋转的部件。因此，在实际拆卸壳体内部导体和套管之间的机械连接之前，必须拆卸壳体和套管之间的相应机械连接。类似地，在重新安装壳体内部导体和套管之间的机械连接之后，套管必须固定到壳体上，这通常需要新的对准程序以正确地连接壳体和套管。类似地，在初始安装套管时，只要壳体内部导体和套管之间的机械连接没有完成，套管相对于壳体的精确和永久的对准和固定可能是不可行的。

鉴于上述情况，本发明的一个目的是提供用于增强套管和相关部件的性能的装置，特别是在机械完整性、安装和维护性能等方面，同时避免或至少减少上述一个或多个问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，上述目的通过一种套管适配器来解决。该套管适配器包括插入件，插入件具有沿着插入件的长度方向延伸穿过插入件的孔，其中插入件配置为附接到套管导体。套管适配器还包括可操作的，例如可旋转的紧固构件，其延伸穿过孔并且具有位于孔的外部在其套管内端处的操作部分。紧固构件还包括位于孔的外部在其套管外端处的紧固部分。例如，孔可以与套管导体的中间轴线同轴。

根据本发明的第一方面，已经认识到，最初以作为单独的部件的套管适配器的形式提供作为套管的功能部件的模块可以显著地有助于优异的维护和安装性能，同时还可以实现增强的机械稳健性和与壳体内部电缆的对应机械连接的可靠性。为此，套管适配器，其代表套管的特定部件，例如通常用于复杂应用中的套管，例如高功率应用，需要高抗冲击和耐温的应用等，如在本申请的介绍部分中所描述的，提供了显著增加使用和安装套管的整体灵活性的可能性。为此，套管适配器的插入件以一种配置提供，该配置使得能够附接(例如，插入或插至)且机械连接到套管导体，同时插入件适当地配置以便接收并保持可操作的紧固构件。因此，通过提供可操作的紧固构件，可以通过操作(例如旋转套管适配器的紧固构件)来建立与对应导体(也称为外部导体或壳体内部导体)的机械连接，而不需要整个套管的相应旋转。

此外，通过最初作为套管的单独部件提供的套管适配器，然而，其可以在套管安装的任何适当状态下适当地连接到剩余的套管，或者其可以提供为由套管适配器和其余套管部件组成的预组装系统，插入件和/或可操作的紧固构件可以被赋予适合于相应应用的任何特定属性。也就是说，由于套管适配器-套管系统的模块化特性，至少在初始状态下，可以专门设计插入件和/或可操作的紧固构件以满足所考虑的要求，例如，在机械稳健性、整体尺寸和形状、耐用性等方面。例如，可操作的紧固构件的操作部分可以容易地适应于感兴趣的特定应用，使得例如，可以保证操作部分的优越的可接取性，同时提供节省空间的整体配置。类似地，紧固构件的紧固部分可以具体地适应具体的用例，例如尺寸、形状和材料特性的方面。

在一个有利实施例中，可操作的紧固构件的紧固部分包括用于与螺纹配对件接合的螺纹部分。也就是说，根据该实施例，可以建立紧固构件与其相应的对应件(例如，设置在壳体内部导体或与其相关联的任何触头组件中)之间的高度可靠的螺纹连接，然而，其中，如上所述，可以选择在螺纹部分的尺寸和形状方面的复杂材料成分和/或配置，以便获得优越的性能而不限于特定的高导电材料，例如铜，如通常在传统套管中使用的那样。

在另一个说明性实施例中，可操作的紧固构件的紧固部分包括锁定构件，该锁定构件配置为与配对锁定构件接合。根据该实施例，锁定构件表示紧固部分的一部分，其在紧固构件的操作或旋转时可以与配对锁定构件组合进入锁定状态。例如，在与配对锁定构件接合之后，在将紧固构件旋转一定的旋转角度(例如90°或更大)时，锁定构件可以“卡扣”到锁定位置，从而减少将紧固构件实际固定到相应的壳体内部导体或任何相关的触头组件所需的时间。为此，紧固构件和配对构件具有相应的互补的形状和尺寸，以便能够实现机械接触和引导功能，从而最终在完成特定旋转时提供锁定状态，这可能基本上不会无意地释放。例如，锁定构件和配对锁定构件可以形成钥匙-锁型系统。应当理解，作为螺纹部分的附加或替代，可以提供锁定构件。例如，结合螺纹部分，由于螺纹连接和锁定状态的组合效果，可以实现更高的整体机械稳健性和可靠性。另一方面，当使用锁定构件和相应的配对锁定构件作为唯一的机械锁定机构时，在安装或拆卸套管和壳体内部导体之间的相应机械连接时，可以显著减少在时间和劳动方面的安装工作。

在其他实施例中，可操作的紧固构件可以通过任何其他机构附接并锁定到配对锁定构件，这可能不需要紧固构件和配对构件之间的相对旋转。为此，紧固构件可以通过工具以基本上线性的方式操作，从而例如将紧固部分压配合到配对锁定构件。

在另一个说明性实施例中，套管适配器还包括距离垫圈，其将操作部分与插入件分开。也就是说，可以提供高效但简单的机构，以便调节操作部分和剩余插入件之间所需的距离。而且，根据总体设计标准，距离垫圈还可以起作用，以便在将套管适配器连接到相应的壳体内部导体时更有效地分配从操作部分施加在插入件上的任何轴向力。以这种方式，可以使用用于操作部分的相对硬的材料，当由相对“软”的材料(例如铜)等形成时，存在对插入件的接触表面的显著损坏的风险。

在另一说明性实施例中，距离垫圈配置成用作锁定垫圈。在这种情况下，相应的锁定机构可以以垫圈的形式实现，以便在机械地附接到相应的配对件时减小紧固构件的无意松动的可能性。也就是说，锁定垫圈可以有效地阻止在锁定状态下操作部分的意外旋转并因此阻止紧固构件的无意旋转，从而使套管适配器对多种机械影响高度不敏感，其可能由机械振动、冲击等引起。如前所述，在非常复杂的环境中，例如在车辆的应用中，例如列车、风力发电站等，可能在基于套管建立的机械连接中引入各种类型的机械力和振荡。然而，对于本领域技术人员而言清楚的是，也可以使用任何其他合适的固定构件来代替锁定垫圈。

在一个说明性实施例中，插入件至少部分地由导电材料形成，且具有第一接触表面和第二接触表面，所述第一接触表面用于电连接到套管导体，所述第二接触表面具有用于连接到外部导体的至少一个端面。也就是说，根据该实施例，套管导体可以基本上分成两个部件，其中一个部件可以由套管适配器的插入件形成，从而提供具有套管导体的优异整体导电性的配置。因此，可以以高空间效率的方式获得对应套管的模块状整体配置，而不会显著影响套管导体的整体导电性。

根据另一说明性实施例，插入件由非导电材料和/或钢材料形成。也就是说，根据本发明的说明性实施例，可以基于相应的机械和其他要求来选择插入件的材料特性。例如，在许多情况下，可以在优异的机械强度和/或温度特性方面使用非导电材料，例如考虑到热膨胀系数等，以便满足感兴趣的用例的具体要求。由于套管导体的总导电性可足以传输所需的电功率，因此插入件的对应导电性可显著低于套管导体或其材料可基本上不导电。由于可以特别选择插入件的材料特性，它可以形成为具有减小的尺寸，从而留下套管导体的足够高的导电材料，其可用于电连接到外部导体。在一个特定实施例中，插入件可以由不锈钢形成，已知不锈钢具有各种不同的材料特性，其中，如前所述，电连接性不太重要。因此，插入件可以基于在强度和/或延展性和/或耐热性等方面具有优异材料特性的材料来提供，从而提供套管适配器的整体优越的性能，并因此提供整个套管的整体优越的性能。

应当理解，相同的标准也适用于紧固构件，因为紧固构件可能不会有助于与外部导体的电连接并且可能仅负责机械连接，从而允许在为紧固构件选择合适的材料时具有高度的灵活性。例如，紧固构件可以以非导电材料或钢材料或其任何组合的形式提供，其中特别是插入件和可旋转的紧固构件的组合(可能与相应的距离垫圈或锁定垫圈组合)可以导致紧固构件和插入件之间的机械强度增加，因此，与传统的套管相比，套管适配器可以提供优异的机械稳健性，其中通常机械连接基于铜等形式的高导电材料等建立。

根据另一个说明性实施例，套管适配器还包括锁定元件，该锁定元件连接到插入件并且配置为与外部配对锁定元件接合，用于阻止插入件的预期旋转。也就是说，根据该实施例，插入件且因此套管适配器相对于外部导体或对应的触头组件的旋转可以通过锁定元件基本上避免，该锁定元件可以以插入件的侧面的锁销和作为配对锁定元件的对应的开口或腔的形式提供，反之亦然。然而，应当理解，可以应用任何其他锁定元件配置，例如包括多于一个单独锁定元件，例如两个或更多个锁定销、一个锁定销和锁定腔、两个或更多个锁定腔、等等。类似标准也适用于配对锁定元件。

在另一个说明性实施例中，插入件包括螺纹表面部分，以便与设置在套管导体的一部分上的配对螺纹接合。也就是说，根据该实施例，插入件可以基于高度可靠的螺纹连接可靠地连接到套管导体，其中，如上所述，插入件可以由与套管导体基本相同的材料形成，或可包括任何其他适当的材料，如认为对套管适配器的整体功能有利的。

在其他说明性实施例中，插入件配置为通过压配合和/或胶合和/或钉扎和/或钎焊和/或焊接固定在套管导体的凹部中，以便在插入件和套管导体的其余部分之间建立可靠的机械连接。如前面所指出的，在这种情况下，插入件和套管导体可以由相同或不同的材料制成。在其他情况下，可以使用任何其他适当的连接技术将插入件连接到套管导体的剩余材料。例如，也可以将形成上述锁定元件的销驱动到插入件和套管导体之间的接口中，以将插入件固定在凹部内。

结果，本发明的套管适配器至少在初始状态下提供对应套管的模块化，并且通过可操作的紧固构件实现与外部导体或壳体内部导体的稳健(robust)机械连接，从而消除了在安装或拆卸对应套管时整体旋转套管的需求。套管适配器可以提供为包括可操作的紧固构件和插入件的单独部件，而在其他情况下，本发明的套管适配器可以预先组装或永久地连接到感兴趣的套管，从而提供套管的单个部件版本，其中可操作的紧固构件仍然通过仅操作紧固构件来提供安装和拆卸套管的能力。

根据本发明的另一方面，上述目的通过套管解决，该套管包括套管导体，该套管导体中形成有内导体孔。套管还包括封闭套管导体的至少一部分的绝缘体。此外，提供一种可操作的紧固构件，其具有位于其套管内端的操作部分和位于其套管外端的紧固部分，其中内导体孔提供对操作部分的接取。

因此，紧固构件的可接取性可以在任何适当的时间通过内导体孔实现，例如在套管的安装期间。

在一个实施例中，套管作为模块化系统提供，其包括如上文和以下描述中所讨论的套管适配器，而套管导体被适当地设计成允许在任何适当的时间附接套管适配器。

根据本发明的该方面，内导体孔确保可操作的紧固构件的可接取性，该紧固构件最初可以结合到套管中，或者甚至可以在套管适配器安装到剩余的套管的状态下基于套管适配器提供。如已经讨论的，套管适配器具有用于使得能够附接到套管导体的适当配置，例如具有形成在套管导体中的凹部，并且包括紧固构件，其可以附接到套管导体，例如，以永久或可移除的方式安装并固定在凹部内，而不影响可旋转的紧固构件的至少操作部分的可接取性。替代地，当可操作的紧固构件作为套管内部部件提供而不赋予套管模块性时，在安装套管时，增加自由度的优点以与上述模块化系统相同的方式实现。

因此，套管可以在实际连接到外部导体或壳体内部导体之前对准和安装，因为如前所述，可以基于可接取的紧固构件建立与该外部导体的机械连接，而无需旋转整个套管。除了能够与外部导体机械连接而不需要旋转整个套管的特性之外，本发明的套管还显著降低了外部导体侧面的安装空间方面的要求，这可以在许多应用中是有利的，其中相应壳体的内部可能不提供额外的体积。此外，套管可以具有任何适当的配置，例如用于安装到壳体等，其可以形成为独立于任何旋转角度。在传统情况下，在建立机械连接时对整个套管的旋转的要求可能导致提供相应安装结构的严重限制。相反，根据本发明，对应的安装结构可以形成为例如绝缘体的套管的整体部分，而不需要考虑套管的稍后旋转或任何其他运动。类似地，可以提供内部加强部件，例如脊等，而不受限制，该限制通常是由于在安装机械连接时需要旋转整个套管。

在另一个说明性实施例中，内导体孔配置为使得能够插入用于接合和操作紧固构件的操作部分的工具。也就是说，内导体孔配置为使得可以通过整个套管导体插入用于操作操作部分的所需工具，其中内导体孔的尺寸适当地适应于所需的操作工具和紧固构件的操作部分。例如，操作部分可以以标准尺寸的螺钉头的形式提供，该螺钉头配置为由装配到螺钉头中的相应工具操作。在这种情况下，内导体孔的尺寸适当地设计成容纳相应的标准化操作工具。然而，应该理解的是，操作部分可以具有任何适当的配置，以便由适当设计的工具接合而不限于相应的标准化螺钉头。

在另一个说明性实施例中，套管导体包括连接部分，该连接部分具有用于连接到外部电缆的端面，并且其中连接部分配置为相对于绝缘体的本体端部分可弹性位移或可变形。也就是说，除了在外部导体或壳体内部导体的侧面安装和拆卸套管的方面的优异性能，通过赋予套管导体的连接部分弹性变形能力，在套管的相对轴向侧也提供了优异的特性。如上所述，本发明的套管可以用于复杂的环境中，在所述环境中可能在套管导体中引入显著的径向力。通过可弹性位移或可变形提供响应这些径向力的可能性，这些径向力可以基本上完全接收在套管导体内，不会影响周围的绝缘体。结果，套管的提早的(pre-mature)机械和电气故障的可能性可显著降低，从而即使在恶劣环境中使用时也能提供套管的延长的耐久性。在一个说明性实施例中，弹性位移能力是基于在套管导体的连接部分和绝缘体的相应的本体端部部分之间形成的间隙来提供的。优选地，选择这两个部件之间的间隙，使得在特定应用中预期发生的连接部分的最大位移可以通过间隙来适应。例如，在需要传输几十千瓦及更高的高功率的特定应用中，外部电缆和/或其相应的触头组件的重量可能导致引起径向力，该径向力导致连接部分的高达0.3至0.4毫米的位移。因此，通过提供具有根据上述范围的宽度的间隙，可以避免移位的连接部分与中等刚度的绝缘体之间的显著机械接触。

结果，在该实施例中，套管的两个端部处的优异的机械稳健性可以通过由套管适配器提供的连接机构实现，并且在外部电缆的侧面处通过套管导体的连接部分相对于绝缘体的弹性位移能力实现。

根据本发明的另一方面，通过借助套管建立电连接的方法解决了上述目的。该方法包括在套管内在其一端提供可操作的紧固构件。该方法还包括用工具通过形成在套管导体内部的内导体孔接取紧固构件。此外，该方法包括通过操作紧固构件将套管导体机械地连接到外部导体。另外，该方法包括在将套管导体机械连接到外部导体之后，将套管导体在套管的另一端连接到外部电缆。

根据本发明构思，套管导体和外部导体(其也可以被认为是如上所述的壳体内部导体)之间的连接可以通过操作紧固构件来实现，从而消除了整个套管相对于外部导体旋转或移动的必要性。因此，在建立与外部导体的机械连接时，套管与壳体或任何其他部件的任何现有机械连接以及相应的对准可以不受影响。类似地，当需要拆卸套管导体和外部导体之间的机械连接时，不需要从相应的壳体或其他部件拆卸整个套管，因此套管相对于壳体或其他部件的安装和对准状态在整个过程中可以被保持。另外，在外部导体的侧面仅需要最小的安装空间。

附图说明

其他说明性实施例也在从属权利要求中提及并且在以下详细描述中描述，其中参考附图，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的说明性实施例的套管与套管适配器的组合的截面图；

图2a示意性地示出了根据本发明的另一说明性实施例的套管与套管适配器的组合的截面图；

图2b示意性地示出了根据说明性实施例的图2a的包括套管适配器的套管的截面图，其与壳体和壳体内部导体及外部电缆或相应的触头组件组合；以及

图2c示意性地示出了根据另外的说明性实施例的图2a和2b的套管的端部部分的截面图。

参考附图，现在将更详细地描述本发明的另外的说明性实施例。

具体实施方式

图1示意性地示出了套管适配器170的截面图，该套管适配器170附接到套管导体120，从而形成套管100。套管100还包括绝缘体110，其可以由任何适当的材料形成，例如环氧树脂，其可以与其他材料组合，这也将在后面讨论。绝缘体110包围套管导体120并与其机械接触，以便形成套管100的机械稳健的部件。如前所述，套管100且从而套管适配器170可以适当地设定尺寸和配置，以便用于需要在几十千瓦到几百千瓦及更高的范围内传输电力的高功率应用。例如，在移动应用中可能需要传输这样的电量，例如电动车辆，例如火车、汽车、货车等，或者在其他固定应用中，例如变压器、电动机或通常为马达和/或发电机形式的电机，例如用于风力发电站等。应当理解，在其他说明性实施例中，可以减小套管100的相应尺寸，以符合需要在几瓦到几百瓦范围内传输电力的低功率应用。

通常，套管100可以配置为连接到外部电缆(图1中未示出)，通常经由触头或插头组件，通过将对应的端面121F连接到外部电缆的对应的接触面或与其连接的对应的触头组件，而套管100可以配置为在其另一端电气和机械地连接到外部导体152或与其相关联的对应的触头组件，其中外部导体152通常可以设置在特定的壳体内，如稍后将更详细地解释的。可以在套管适配器170的基础上建立与外部导体152的机械连接，其中，在图1所示的说明性实施例中，电连接也可以基于套管适配器170建立，而在其他情况下，如将参考图2所描述的，可以基于套管导体建立电连接。

套管100的套管导体120包括凹部126，其容纳套管适配器170的一部分。如图所示，套管适配器170包括插入件171，其尺寸和形状适当地适合于凹部126。在所示的实施例中，插入件171形成为包围导体120的凹陷部分，从而完成导体120并提供一个或多个端面171F，用于电接触外部导体152。插入件171可以通过任何适当的连接技术附接到凹部126中的导体120，例如在插入件171上提供螺纹表面部分和在导体120的凹陷部分上提供互补的螺纹表面部分，其限定凹部126。在其他情况下，插入件171可以通过压配合、钉扎、胶合，钎焊，焊接等附接到导体120。然而，应当理解，套管适配器170通常作为单独的部件提供，并且基于一种或多种上述连接技术附接到套管100的其余部分。

此外，套管适配器170包括可操作的紧固构件173，其在说明性实施例中可相对于插入件171旋转，例如通过设置为单独的构件，其部分地插入形成在插入件171中的孔172中。在其他情况下，紧固构件173可以通过以任何其他方式位移或移动紧固构件173来操作，以便建立并保持与配对部件(例如外部导体、壳体等)的机械接触。因此，紧固构件173可包括操作部分173A，其可由任何适当的工具接取，以便相对于插入件171旋转。也就是说，紧固构件173在其套管内端处包括操作部分173A，以便在附接状态下定位在套管100内。此外，紧固构件173包括位于套管适配器170的套管外端处的孔172外侧的紧固部分173B，从而能够与外部导体152的对应的配对开口接合。例如，紧固构件173可以以具有螺纹部分的螺钉或螺栓的形式提供，以便与导体152的配对开口接合并提供与其的可靠机械连接。在其他情况下，作为螺纹区域的附加或替代，紧固部分173B可以包括任何适当的锁定构件，以便由导体152的配对开口引导到配对锁定构件中，以在相对于插入件171和外部导体152旋转操作部分173A时进入锁定状态。应当理解，对应的锁定构件可以由紧固部分173B表示，该紧固部分173B具有适当的配置，例如钥匙型配置，其与作为导体152的配对锁定构件的相应的锁型开口配合。

在图1所示的实施例中，导体152和套管100之间的电连接基于插入件171建立，例如通过使用端面171F作为接触表面，从而优选地，插入件171由高导电材料形成，例如铜、铝等。另一方面，紧固构件173可以由任何适当的材料形成，例如非导电材料、钢(比如不锈钢等)，以提供优异的机械稳健性，其中，例如，操作部分173A例如以螺钉头的形式提供，与例如铜螺栓相比可以具有显著增加的机械强度。此外，紧固部分173B因此可以提供与导体152中的对应配对开口的高度耐用且稳健的机械连接，而不管是否建立了基于一个或多个锁定构件的螺纹连接或连接。

此外，在一些说明性实施例中，垫圈175可以定位在插入件171和操作部分173A之间，从而能够调节这些部件的任何适当距离和/或提供从操作部分173A到插入件171中的优异的力分布。为此，垫圈175可以以任何适当材料的形式提供，其可以具有或不具有导电性，因为基本上紧固构件173可以不参与套管100中的整体电传导。在其他情况下，除了垫圈175的这些功能之外或作为其替代，它可以提供锁定功能，以便在已经建立与外部导体152的机械连接之后基本上消除紧固构件173相对于插入件171的意外旋转。

在一些说明性实施例中，在需要传递相对高的电功率的应用中，紧固构件173可以以具有标准尺寸的螺钉或螺栓的形式提供，例如M8-M16。

通常，在提供套管适配器170的各个部件之后并且在组装这些部件之后，即，在将可选的垫圈175和紧固构件173插入孔172中之后，套管适配器170可以基于任何适当的连接技术附接到套管100的其余部件，如上所述。此后，可以将适当的工具(例如艾伦内六角扳手，Allen Key)插入导体120的内孔125中，以便最终到达操作部分173A。在相应的工具与操作部分173A接合之后并且在将导体152相对于套管100定位之后，可以通过旋转操作部分173A并因此旋转紧固构件173来建立机械连接，从而最终获得锁定状态，然而，不需要旋转整个套管100。因此，套管100且特别是其绝缘体110可以配置为允许将套管100安装到任何适当的部件，例如壳体，而不必考虑套管100相对于壳体或部件的相对旋转。特别地，包括可旋转的紧固构件173的套管适配器170形式的套管100的模块化设计允许套管100的永久安装，同时仍然提供安装和拆卸导体152和套管100之间的机械连接的可能性。

参考图2a-2c，现在将描述另外的说明性实施例，其中对应的套管的插入件可以不代表套管导体的电活动部分。

图2a示意性地示出了套管200的截面图，套管200包括套管适配器270、套管导体220和绝缘体210。如前所述，套管导体220可包括包含端面221F的连接部分221，端面221F表示用于连接到外部电缆或与其相关联的触头组件的接触表面。而且，与图1中所示的实施例相反，导体220可以在其相对的端部处包括端面222F，用于连接到外部导体，例如如图1所示的导体152。应当理解，端面222F的截面积适当地设定尺寸，以便提供所需的电流驱动能力，从而避免使用套管适配器270的一个或多个部件作为导电元件的必要性。

此外，在所示的实施例中，绝缘体210可以具有特定的设计，其中高绝缘材料(例如代用树脂)215可以在径向方向上提供绝缘特性，而屏蔽护套214可以另外提供为绝缘体210的内表面，从而赋予绝缘体210优异的电气和接口特性。例如，屏蔽护套214可以由诸如铝的金属形成，其与代用树脂相比可以具有类似的热膨胀系数，而另一方面，可以建立与套管导体220的优异的机械接触，套管导体220通常由铜、铜合金等形成。在其他情况下，屏蔽护套214可以提供为厚度小于0.1mm的涂层，并且由任何导电材料制成。此外，安装结构230可以沿着绝缘体210设置在任何适当的位置，其中，如前所述，安装结构230可以具有任何适当的配置，用于连接到另一个部件或壳体，而不必考虑当将外部导体机械地连接到套管适配器270时整个套管200的旋转。

套管适配器270包括插入件271，其可以具有减小的尺寸，以便配合到形成在导体220中的对应的凹部226中。应当理解，插入件271通常可以相对于图1的套管100的插入件171具有减小的尺寸。插入件271可以由任何适当的材料制成，例如不锈钢、非导电材料或它们的任何组合，以便获得所需的机械特性。如上所述，插入件271可以通过任何适当的连接技术附接到凹部226内的导体220，例如通过螺纹连接、压配合、钉扎、胶合、焊接、钎焊等。

套管适配器270还包括可旋转的紧固构件273，其延伸穿过孔272并包括操作部分273A和紧固部分273B。类似地，也如上面参考套管适配器170所述，紧固构件273因此可以是可移动的并且特别是可相对于插入件271旋转，并且可以由任何适当的材料形成，例如不锈钢、任何非导电材料、或其任何组合。此外，可以提供可选的垫圈275，以便调节从构件273到插入件271中的距离和/或力分布和/或提供锁定功能，以便在连接到外部导体之后阻止构件273的无意旋转。

同样，套管适配器270可以形成为包括可旋转构件273的单独部件，并且可以在安装位置处附接到套管200的其余部分，或者可以在实际安装套管200之前的任何适当时间通过将适配器272适当地附接到套管200的其余部件而作为预组装部件提供。然后套管200可以相对于外部导体对准，可能在已经安装到相应的部件(例如壳体)之后，然后可以将适当的工具插入内部孔225中以便最终与操作部分273A接合。在旋转构件273时，它可以与对应的配对开口接合，以便建立稳健的机械连接。应当理解，关于机械连接的类型，例如基于螺纹部分、一个或多个锁定构件等，与外部导体的侧面处的对应的配对配置协作，也可以参照参考图1描述的实施例。

图2b示意性地示出了根据另外的说明性实施例的套管200的截面图。如图所示，套管200可以安装到壳体250，壳体250可以具有由所考虑的特定应用确定的任何合适的尺寸和形状。例如，壳体250通常可代表容纳特定电气部件的金属壳体，电气部件例如是开关组件(例如电磁接触器)、变压器或其至少一部分、电机或其接触部分、等等。特别地，套管200凸出到壳体250的内部并且可以连接到任何适当的壳体内部导体252，其也可以被称为外部导体，并且可以表示具有任何适当尺寸和形状的导体，以连接到壳体250内部或外部的另一部件。类似地，套管200可以连接到相应的端子部分或与外部电缆240组合提供的任何其他触头组件。为此，套管导体220可以用其连接部分221连接到电缆240的端子部分或触头组件，以便与其机械连接并因此与之电接触。特别地，连接部分221的端面221F与电缆240的相应部分接触，并且可以通过任何适当的紧固装置机械地固定至其，例如螺钉或螺栓241，其可以拧入形成在套管导体220中的对应的224孔中。如前所述，紧固装置241和螺纹孔224可以配置成符合特定标准，以允许符合对应标准的任何端子部分或触头组件的连接。因此，当外部电缆240或其对应的端子部分或触头组件机械连接到连接部分221时，电连接基本上由端面221F和电缆240的对应表面部分建立，可能与紧固装置241相结合，而连接部分221的任何外表面区域可基本上不会有助于与电缆240的电气和机械连接。

另一方面，套管导体220可以用其端面222F电连接到壳体内部导体252，而相应的机械连接通过套管适配器270建立。也就是说，可旋转的紧固构件273可以与形成在导体252中的对应的配对开口252A接合，其中，如前所述，可以基于螺纹连接，钥匙锁型连接等建立机械连接。此外，在一些说明性实施例中，可以与插入件271组合地提供锁定元件276，以便与导体252的配对锁定元件252B接合，从而基本上消除了插入件271相对于导体252的意外旋转的可能性。

在将套管200安装在壳体250上时，安装结构230可用于将套管200机械地连接到壳体250，从而将套管200定位在适当的位置以建立套管适配器270和壳体内部导体252之间的机械连接。应当理解，可以建立套管200到壳体250的安装，以便在将导体252连接到套管适配器270之后获得这两个部件的期望的相对取向，而不需要任何重新调整。此后，导体252可以相对于套管200以适当的方式定位，并且诸如艾伦内六角扳手等的适当工具可以插入内孔225中，以便最终与构件273接合，如上所述。因此，通过操作构件273，可以建立导体252和套管200之间的期望的机械连接。应当理解，由于存在锁定元件276及其配对锁定元件252B，可以可靠地避免插入件271相对于导体252的无意的相对旋转。接下来，在移除相应的工具之后，外部电缆240可以连接到导体220。为此，可以采用成熟的标准化连接手段，例如螺钉或螺栓241，并结合形成在凹部224内的螺纹。因此，可以基于可旋转的紧固构件273与导体252建立沿套管200的长度方向L的机械稳健的连接。

在其他说明性实施例(未示出)中，作为中心紧固构件273的附加或替代，插入件271可包括两个或更多个相应的孔，对应的紧固构件可通过相应的孔延伸到壳体250中。类似地，可以在导体220中提供相应的多个孔225，以便允许借助于对应的工具接取相应的紧固构件，如上所述。在这种情况下，导体252或其触头组件可能必须被适当地设计以对应于多个紧固构件273中的至少一个，从而与多个紧固构件中的一个或多个建立高度稳健的机械连接。

图2c示意性地示出了根据说明性实施例的套管200的端部部分的截面图，其中不仅基于套管适配器270在外部导体的侧面获得了优异的机械接触(参见图2b)，也在连接到外部电缆240的触头组件的侧面获得了优异的机械接触(参见图2b)。为此，套管导体220的连接部分221可以配置为相对于绝缘体210的相应的本体端部部分211可弹性位移或可变形。如上所述，在许多复杂的应用中，显著的机械应力不仅可以在导体252的侧面引入套管200中(图2b)，而且还在相对侧被引入，其中除了整体机械应力之外，特别是可能引入显著的径向力，例如由振荡和振动引起，并结合连接到连接部分221的对应的外部电缆的中等重量。在所示的实施例中，导体220的连接部分221与绝缘体210的对应的本体端部部分211之间的显着机械解联可以通过部分221的弹性位移能力来实现。为此，在一些说明性实施例中，在部分221和本体端部部分211之间提供间隙260。例如，例如在端面221F处或附近取得的最大宽度W可以例如在0.1-1.0mm的范围内，这足以适应作用在连接部分221上的对应的振动幅度或径向力。另一方面，剩余的绝缘体210可以紧密机械接触，例如基于由屏蔽护套214提供的与导体220的优异接口特性，从而提供整体机械刚性和稳健的配置，除了间隙260之外，其可以具有15-30mm的长度。

在其他说明性实施例中，套管导体220的连接部分的弹性变形能力也可以在套管200的相对侧处实现。例如，可以提供如图2a中示意性示出的相应的间隙，从而获得如上所述的在间隙260和连接部分221的背景下的类似配置。

应当理解，上面在图1、2a至2c的背景下讨论的实施例涉及套管100、200的模块化系统，其包括套管适配器170、270。在其他实施例中，可操作的紧固构件173、273可以作为套管100、200内的“永久”部件提供，只要紧固构件173、273可通过套管导体接取，如同上面针对套管100、200的模块化版本类似地描述过的。例如，紧固构件173、273可以在形成套管导体和组装这些部件时插入套管中。

附图标记列表

100，200 套管

110，210 绝缘体

120，220 套管导体

121F，221F 端面

125，225 内孔

126，226 用于附接套管适配器的凹部

170，270 套管适配器

171，271 插入件

171F 一个或多个端面

172，272 延伸穿过插入件的孔

173，273 可操作的紧固构件

173A，273A 操作部分

173B，273B 紧固部分

175，275 垫圈

211 本体端部部分

214 屏蔽护套

215 绝缘材料

221 连接部分

222F 端面

224 套管导体中的凹部

230 安装结构

240 外部电缆

241 螺钉、螺栓

250 壳体或外部导体

252 壳体内部导体

252A 配对开口

252B 配对锁定元件

260 间隙

276 锁定元件

L 纵向轴线

W 间隙的最大宽度

Claims (15)

1.一种套管适配器(170，270)，包括：

插入件(171，271)，其具有沿着所述插入件的长度方向(L)延伸穿过所述插入件(171，271)的孔(172，272)，所述插入件配置为附接到套管(100，200)的套管导体(120，220)，以及

可操作的紧固构件(173，273)，其延伸穿过所述孔(172，272)且具有操作部分(173A，273A)，所述操作部分位于所述孔(172，272)的外部、在其套管内端处，所述紧固构件(173，273)具有紧固部分(173B，273B)，所述紧固部分位于所述孔(172，272)的外部、在其套管外端处。

2.如权利要求1所述的套管适配器，其中所述可操作的紧固构件(173，273)的所述紧固部分(173B，273B)包括螺纹部分，以用于接合螺纹配对件。

3.如权利要求1或2所述的套管适配器，其中所述可操作的紧固构件的所述紧固部分包括锁定构件，所述锁定构件配置为与配对锁定构件接合。

4.如前述权利要求中任一项所述的套管适配器，还包括距离垫圈(175，275)，所述距离垫圈将所述操作部分(173A，273A)与所述插入件(171，271)分开。

5.如权利要求4所述的套管适配器，其中所述距离垫圈配置为用作锁定垫圈。

6.如前述权利要求中任一项所述的套管适配器，其中所述插入件至少部分地由导电材料形成且具有第一接触表面和第二接触表面，所述第一接触表面用于电连接到所述套管导体，所述第二接触表面具有用于连接到外部导体(252)的至少一个端面(171F)。

7.如权利要求1至5中任一项所述的套管适配器，其中所述插入件由非导电材料和/或钢材料形成。

8.如前述权利要求中任一项所述的套管适配器，还包括锁定元件(276)，所述锁定元件连接到所述插入件且配置为与外部配对锁定元件(252B)接合，以阻止所述插入件的无意旋转。

9.如前述权利要求中任一项所述的套管适配器，其中所述插入件配置为通过以下方式中的至少一种固定在所述套管导体的凹部(126，226)中：压配合、胶合、钎焊、焊接和钉扎。

10.一种套管(100，200)，包括：

套管导体(120，220)，其具有形成在其中的内导体孔(125，225)，

绝缘体(110，210)，其围封所述套管导体(120，220)的至少一部分，以及

可操作的紧固构件(173，273)，其具有位于其套管内端处的操作部分(173A，273A)且具有位于其套管外端处的紧固部分(173B，273B)，其中所述内导体孔(125，225)提供对所述操作部分(173A，273A)的接取。

11.如权利要求10所述的套管，其中所述内导体孔(125，225)配置为允许插入工具，以接合并操作所述紧固构件的所述操作部分(173A，273A)。

12.如权利要求10或11所述的套管，其中所述套管导体包括连接部分(221)，所述连接部分具有用于连接到外部电缆的端面(221F)，且其中所述连接部分(221)配置为可相对于所述绝缘体(210)的本体端部部分(211)弹性变形。

13.如权利要求11或12所述的套管，其中在所述连接部分(221)和所述本体端部部分(211)之间设置间隙(260)。

14.如权利要求10至13中任一项所述的套管，其中所述可操作的紧固构件(173，273)包含在如权利要求1至9中任一项所述的套管适配器(170，270)中。

15.一种通过套管建立电连接的方法，所述方法包括：

在所述套管内在其一端处提供可操作的紧固构件，

将工具通过形成在所述套管的套管导体内的内导体孔接取所述紧固构件，

通过用所述工具操作所述紧固构件将所述套管导体机械地连接到外部导体，以及

在将所述套管导体机械地连接到所述外部导体之后，将所述套管的另一端处的所述套管导体连接到电缆的触头组件。