CN111903002A - 用于高压电加热器的紧凑坚固的连接器组件 - Google Patents

Abstract

电加热器(10)和方法包括加热构件(14)、电缆(18)和连接器(22)。电阻加热元件(30)位于加热构件的护套(26)内。护套的近端插入第一配件(110)的狭槽中，并焊接到第一配件，其中第一引线和第二引线延伸到第一配件中。第二配件(114)与第一配件螺纹接合。第二配件限定围绕轴线设置的中心孔。电力电缆的端部延伸到第二中心孔中。第一导线联接到第一引线。第二导线联接到第二引线。

Description

用于高压电加热器的紧凑坚固的连接器组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月19日提交的临时申请62/632,273的优先权。上述申请的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于高压电加热器的连接器组件。

背景技术

该部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

高压电加热器典型地包括电力电缆，该电力电缆联接到电阻加热元件，该电阻加热元件被配置成发热。加热元件通常被包封在被金属护套包围的导热介电材料中。护套保护加热元件，并且在一些应用中，护套被配置成浸没流体中。在其他应用中，护套可以贴附至散热器或热交换器以向其传导或辐射热量，或者可以设置在流动的流体中(例如，强制通风应用)。

典型的高压加热器的护套和高压电力电缆之间的连接可以是加热器故障的所在位置。典型地，电力电缆的端部都包封在硬化的灌封材料中。在某些应用中，这种灌封材料暴露于高温波动、腐蚀性化学物质、水、高振动和反复物理负荷。例如，用于加热铺砌砂浆中的沥青的高压加热器通过跌破冰点的温度可以在工作现场处被留置在外面，并且仍然需要变热到300℃-500℃的操作温度以预热砂浆板组件。这样的加热器典型地还暴露于雨、雪、冰、除冰盐、汽油或柴油燃料、油、油脂、沥青、污垢和其他污染物，以及来自使用他们的机器的高振动。此外，由于护套是刚性的并且电力电缆典型地是柔性电缆，因此电力电缆在其与护套的连接处可能易于扭结、弯曲或磨损。这些状况可能导致硬化的灌封材料的分解，从而导致水分和污染物进入电力电缆和加热元件之间的电连接部以及进入加热元件本身。

另外，将加热器的尺寸减小以适合应用上的包装限制或使材料成本最小化会是有益的。然而，一些应用从大体扁平的护套中将得到更好的流动和/或传热特性，但是与类似的动力圆护套加热器相比，与电力电缆的典型的扁平护套连接部具有较大的尺寸并且更难以制造。

本公开解决了关于包装限制、流体和水分进入、腐蚀和高温波动的这些问题。

发明内容

在一个形式中，本教导提供了一种电加热器，其包括加热构件、电缆和连接器。加热构件包括导热护套、电阻加热元件、第一引线和第二引线。电阻加热元件设置在护套内。第一引线和第二引线联接到电阻加热元件并且从护套的近端延伸。电缆包括绝缘夹套、第一导线和第二导线。第一导线和第二导线设置在绝缘夹套内并从绝缘夹套的近端延伸。连接器将加热构件联接到电缆。连接器包括第一配件和第二配件。第一配件包括第一连接部分和头部部分。第一连接部分限定绕轴线设置的螺纹。头部部分在轴向上相邻于第一连接部分。头部部分限定了狭槽，狭槽通过头部部分的与第一连接部分相反的端部敞开。第一配件包括围绕轴线设置的第一中心孔。第一中心孔通向狭槽，并通过第一连接部分的与头部部分相反的端部敞开。护套的近端容纳在狭槽中并焊接到第一配件。第一引线从护套延伸到第一中心孔中。第二引线从护套延伸到第一中心孔中。第二配件包括第二连接部分，该第二连接部分限定与第一配件的螺纹螺纹接合的螺纹。第二配件限定围绕轴线设置的第二中心孔。电缆的端部延伸到第二中心孔中。第一导线联接到第一引线以与其电通信。第二导线联接到第二引线以与其电通信。

根据另一种形式，第一灌封材料层设置在护套的近端内。第一灌封材料层密封护套的近端。第一引线的一部分和第二引线的一部分从第一灌封材料层延伸。连接器包括多个内套管。内套管中的一个围绕第一引线的从第一灌封材料层延伸的部分设置。内套管中的另一个围绕第二引线的从第一灌封材料层延伸的部分设置。第二灌封材料层围绕内套管的与第一灌封材料层相邻的一部分而设置在第一配件内。

根据另一种形式，连接器包括多个外套管，外套管中的一个围绕第一导线和第一引线之间的连接部、第一导线的绝缘涂层、以及内套管的围绕第一引线设置的一部分而设置。外套管中的另一个围绕第二导线和第二引线之间的连接部、第二导线的绝缘涂层、以及内套管的围绕第二引线设置的一部分而设置。

根据另一种形式，外套管未延伸到第二灌封材料层中。

根据另一种形式，连接器包括围绕多个外套管设置的周边套管。

根据另一种形式，狭槽由第一侧壁、平行于第一侧壁的第二侧壁、接合第一侧壁的一端和第二侧壁的一端的第一端壁，以及接合第一侧壁的相对端和第二侧壁的相对端的第二端壁限定。侧壁比端壁长。护套的近端具有类似于狭槽并与狭槽配合的形状。

根据另一种形式，第一端壁和第二端壁是被修圆的。

根据另一种形式，第一端壁和第二端壁从第一配件的螺纹的小直径径向向外延伸。

根据另一种形式，电加热器还包括索环。第二配件包括围绕轴线设置并从第二连接部分的一端延伸的管状部分。索环由弹性材料形成，并且大体上是圆柱形的形状，其具有的松弛外直径大于管状部分的内直径。第一导线和第二导线延伸穿过索环。

根据又一形式，电加热器还包括电缆套管。电缆套管围绕绝缘夹套的靠近管状部分的一部分并在管状部分之上延伸。电缆套管与管状部分形成密封。

根据又一形式，电加热器还包括围绕套管和管状部分设置的夹具。夹具将套管固定到管状部分。

根据又一形式，电缆还包括第三导线，该第三导线被联接以与护套电通信。

根据又一形式，电加热器还包括联接到第一配件的接地引脚。第三导线连接到接地引脚。

根据另一形式，第一配件在头部部分的与第一连接部分相反的端部中限定接地孔。接地引脚延伸到接地孔中并焊接到第一配件。

根据另一形式，第一配件的头部部分限定第一凹槽和第二凹槽。第一凹槽从狭槽的在狭槽的第一纵向端部处的肩部凹入。第二凹槽从在狭槽的第二纵向端部处的肩部凹入。第一引线在靠近第一凹槽处从护套延伸并且朝向第一中心孔倾斜。第二引线在靠近第二凹槽处从护套延伸并且朝向第一中心孔倾斜。

根据又一形式，第一引线由部分地在第一凹槽内延伸的第一绝缘套管围绕，以及第二引线由部分地在第二凹槽内延伸的第二绝缘套管围绕。

根据又一形式，第一凹槽和第二凹槽从外螺纹的小直径径向向外延伸。

在另一种形式中，本教导提供了一种将电力电缆联接至电加热器构件的方法。电力电缆包括第一导线、第二导线和绝缘夹套。加热器构件包括电阻加热元件、围绕电阻加热元件的护套、以及联接到电阻加热元件并且从护套的近端延伸的第一引线和第二引线。该方法包括将护套的近端插入第一配件的狭槽中，使得第一引线和第二引线延伸穿过第一配件，将护套焊接到第一配件，将电缆的一部分插入穿过第二配件的管状部分，将第一引线联接到第一导线，将第二引线联接到第二导线，将第二配件螺接到第一配件上，并将管状部分围绕电缆压接以相对于管状部分固定电缆。

根据另一种形式，该方法还包括烘烤护套以除去护套内的水分。

根据另一种形式，该方法还包括将电缆的一部分插入穿过弹性索环，以及在将管状部分压接之前将弹性索环插入到管状部分中，该索环具有的松弛外直径大于管状部分的压接内直径，使得在压接管状部分之后，索环在绝缘夹套和管状部分之间形成密封。

根据又一形式，该方法还包括在压接管状部分之后，将外套管定位在管状部分和绝缘夹套的长度之上，并将外套管固定到管状部分。

根据另一种形式，该方法还包括将第一灌封材料层倒入护套的近端中，以及将第一灌封材料层固化以密封护套的近端。

根据另一种形式，该方法还包括：围绕第一引线定位第一内套管以及围绕第二引线定位第二内套管，围绕第一内套管和第二内套管将第二灌封材料层倒入第一配件中，并固化第二灌封材料层。

根据另一种形式，该方法还包括定位第一外套管，使得第一外套管围绕第一导线、第一导线和第一引线之间的连接部、以及第一内套管的一部分而设置；以及定位第二外套管，使得第二外套管围绕第二导线、第二导线和第二引线之间的连接部、以及第二内套管的一部分而设置。

根据又一形式，该方法还包括定位周边套管，使得该周边套管在第一配件和第二配件内并围绕第一外套管和第二外套管设置。

根据又一形式，该方法还包括将接地引脚焊接到第一配件，以及将电缆的第三导线连接到接地引脚，以与其电通信。

根据又一形式，该方法还包括在将第二配件螺接到第一配件上之前，将高温螺纹密封剂施加到第一配件和第二配件中的至少一个的螺纹上。

根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅旨在用于示例目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了使本公开易于理解，现在将通过示例的方式结合附图来描述其各种形式，其中：

图1是根据本公开的教导的电加热器的前立体视图，其示出了电加热器的连接器组件；

图2是图1的电加热器的后立体视图；

图3是图1的电加热器的底部立体视图；

图4是图1的电加热器的分解立体视图；

图5是图1的连接器组件的一部分的立体截面视图；

图6是图1的连接器组件的局部立体截面视图；

图7是图1的连接器组件的一部分的后截面视图；

图8是图1的连接器组件的一部分的侧截面视图；

图9是图1的收集器组件的一部分的前截面视图；

图10是图1的连接器组件的第一配件的顶部立体视图；

图11是图10的第一配件的底部立体视图；

图12是图10的第一配件的底部平面视图；

图13是图10的第一配件的前截面视图；和

图14是图10的第一配件的后立体截面视图。

本文描述的附图仅出于示例目的，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

参考图1至图4，示出了电加热器10。在所提供的示例中，电加热器10可用于加热砂浆铺路机中的铺砌介质(例如，沥青)，该砂浆铺路机可用于铺砌道路和车辆在其上运行的其他表面。这样，电加热器10被配置成达到高达约500℃的操作温度，同时暴露于多种油、燃料、腐蚀性化学物质、污垢、水、冰和低于0℃的环境温度。应该理解，本公开的教导也可以应用于其他加热器应用。

电加热器10包括加热构件14、电力电缆18和连接器组件22。加热构件14包括护套26、电阻加热元件30、第一引线34和第二引线38。在替代配置中，加热构件还可包括第三引线(未示出)。

护套26由诸如304不锈钢或例如合金800的导热材料形成。在所提供的示例中，护套26是一件式的管，其具有由前护套表面42、后护套表面46以及一对侧护套表面50、54形成的大体上矩形形状的横截面。前护套表面42和后护套表面46是平坦的并且彼此平行。在所提供的示例中，侧护套表面50、54是被修圆的并且可以具有等于前护套表面42和后护套表面46之间的距离的直径，使得侧护套表面50、54可以相切地接合前护套表面42和后护套表面46。

护套26从附接到连接器组件22的近端58延伸到与连接器组件22间隔开的远端62。护套26可以沿着任何适合加热旨在使用电加热器10的环境的路径从近端58延伸到远端62。在所提供的示例中，路径沿第一方向笔直延伸相对短的距离，然后弯曲以沿垂直于第一方向的第二方向笔直延伸比第一笔直部分稍长的距离，然后弯曲以沿垂直于第一方向和第二方向的第三方向延伸组成总长度的大部分的距离。在其他构造中，护套26可沿着蛇形路径、笔直路径、弯曲路径或任何设计的路径延伸。在所提供的示例中，护套26从近端58到远端62保持大体矩形的横截面形状，然而可以使用其他构造。护套26是大体矩形的中空管，电阻加热元件30设置在该中空管中。远端62被密封以防止水分通过远端62进入护套26。在所提供的示例中，护套26的远端62被冲压或压制成平坦的，然后被焊接(例如，缝焊)以防止水分进入护套26，然而可以使用其他构造。

电阻加热元件30可以被包封在导热且电绝缘材料66(例如氧化镁)中，以使电阻加热元件30在护套26内电绝缘，同时允许从电阻加热元件30到护套26的热传递。电阻加热元件30是导电的并且被配置成将电能(例如，电流)转换成热能。电阻加热元件30可以是用于电阻加热元件的任何合适的配置，例如，电阻加热线圈，该电阻加热线圈由对电流流动的电阻(例如，缠绕的镍铬合金电阻丝)生成热量。电阻加热元件30联接到第一引线34和第二引线38，使得电流可以经由电阻加热元件30在第一引线34和第二引线38之间流动。第一引线34和第二引线38彼此间隔开并从护套26的近端58延伸。第一引线34和第二引线38由导电材料形成，并延伸到连接器组件22中，并且电联接到电力电缆18，如下文更详细地讨论的。在所提供的示例中，电阻加热元件30、第一引线34和第二引线38被配置成以高压电力(例如，大于480伏)操作。

电力电缆18通常被配置成向电阻加热元件30提供电力。电力电缆18包括第一导线70、第二导线74、第三导线78、绝缘夹套82和插头86。尽管未具体示出，但是电力电缆18还可以包括附加的导线和/或电磁屏蔽。在所提供的示例中，第一导线70通常被称为正极导线，第二导线74通常被称为中性导线或公共导线，第三导线78通常被称为接地导线。

对于它们的大部分长度，第一导线70、第二导线74和第三导线78在绝缘夹套82内延伸。第一导线70、第二导线74和第三导线78各自具有以电绝缘涂层涂覆的相应中央导体以抑制在电力电缆18内的第一导线70、第二导线74和第三导线78之间的电通信。在所提供的示例中，第一导线70、第二导线74和第三导线78中的每一个的尖端从绝缘夹套82的与插头86相对的一端延伸。第一导线70、第二导线74和第三导线78中的每一个都联接到插头86的相应的插脚72，以与其电通信。插头86被配置成物理地且电气地联接至电源(未示出)或连接至电源的另一电缆(未示出)，以从其接收电力。在所提供的示例中，插头86包括插脚72和插头基座88。插头基座88具有大体圆柱形的部分和应变消除部分，其在下面更详细地描述。

在所提供的示例中，第一导线70、第二导线74和第三导线78是被配置成向电阻加热元件30提供高压电力(例如，大于480伏)的导线规。绝缘夹套82围绕第一导线70、第二导线74和第三导线78，并由柔性的、电绝缘的和耐磨的材料形成。绝缘夹套82还可以是绝热的以承受高温(例如200℃)，并且可以抵抗在使用加热器10的环境中可能存在的化学物质和污染物(例如，油、燃料、水、盐等)。

连接器组件22通常被配置成将加热构件14联接到电力电缆18，以向加热构件14提供电力。连接器组件22包括第一配件110、第二配件114、索环118、套管122、接地引脚126、第一导线连接器130、第二导线连接器134和第三导线连接器138。在所提供的示例中，连接器组件22还包括夹具142、一组第一绝缘套管146(即，内套管)、一组第二绝缘套管150(即，外套管)和第三绝缘套管152(即，周边套管)。

具体参考图10-图14，第一配件由导电材料(例如，不锈钢)形成，并且包括头部部分154和第一连接部分158。第一配件110还限定第一中心孔162。在提供的示例中，头部部分154是围绕中心轴线166设置的大体圆柱形的主体，其包括在头部部分154的径向相对侧上的一对平坦工具接合表面170。在未示出的替代构造中，头部部分154是被构造成由工具(未示出)夹持的多边形形状。在所提供的示例中，头部部分154的一端部具有平坦的端面174，该平坦的端面174形成第一配件110的一个轴向端部178，并且头部部分154的另一端部182固定地联接至第一连接部分158。在所提供的示例中，头部部分154和第一连接部分158由单件材料形成。在所提供的示例中，头部部分154具有的最大外直径大于第一连接部分158的最大外直径。

头部部分154包括狭槽186以及第一凹槽190和第二凹槽194。在所提供的示例中，头部部分154还包括接地孔198。狭槽186是以中心轴线166为中心的细长狭槽，且该细长狭槽具有与护套26(图4)的近端58(图4)相对应的形状和尺寸。狭槽186通过端面174敞开。在所提供的示例中，狭槽186的前侧面和后侧面由彼此平行的平坦的、相对的侧壁202、206限定，并且狭槽186的纵向端部通过在侧壁202、206之间延伸的端壁210、214限定。狭槽186的侧壁202、206设置在中心轴线166的相对侧上。

在所提供的示例中，狭槽186的端壁210、214类似于侧护套表面50、54是被修圆的，使得端壁210、214的直径等于侧壁202、206之间的距离，并使得狭槽186的侧壁202、206与狭槽186的端壁210、214相切。狭槽186的侧壁202、206间隔开一距离，该距离等于或近似等于前护套表面42和后护套表面46之间的距离，使得护套26的近端58可以插入狭槽186中(例如，滑动配合，压入配合或过盈配合)。

狭槽186从端面174轴向延伸到头部部分154中一距离，该距离小于头部部分154的整个轴向长度。狭槽186在轴向方向上终止于第一肩部218处，该第一肩部218在狭槽186的端壁210、214处轴向布置在头部部分154内。在所提供的示例中，狭槽186的端壁210、214与中心轴线166之间的最大径向距离可以类似于中心轴线166与第一连接部分158的最外部分之间的最大径向距离。

第一凹槽190形成在狭槽186的一个纵向端部处的第一肩部218中。第一凹槽190从第一肩部218轴向延伸到头部部分154中(即远离端面174)。在所提供的示例中，第一凹槽190轴向终止于第一肩部218和第二肩部222处的第一连接部分158之间。在所提供的示例中，第一凹槽190具有的弯曲形状类似于端壁210、214的形状，但是第一凹槽190具有的直径小于端壁210、214的直径。

第二凹槽194形成在狭槽186的另一纵向端部处的第一肩部218中。第二凹槽194从第一肩部218轴向延伸到头部部分154中(即远离端面174)。在所提供的示例中，第二凹槽194轴向终止于第一肩部218和第二肩部222处的第一连接部分158之间。在所提供的示例中，第二凹槽194具有的弯曲形状类似于端壁210、214的形状，但是第二凹槽194具有的直径小于端壁210、214的直径。因此，可以认为第一凹槽190和第二凹槽194形成具有纵向端部的第二狭槽，该纵向端部位于狭槽186的径向内侧并从狭槽186朝向第一连接部分158轴向延伸。

第一连接部分158是大体圆柱形的主体，其从头部部分154的端部182轴向延伸到第一配件110的轴向端部226。第一连接部分158包括围绕中心轴线166设置的多个外螺纹230。在所提供的示例中，外螺纹230具有的最大大直径(major diameter)小于头部部分154的直径。最大大径处的外螺纹230形成第一连接部分158的径向最外部分。在所提供的示例中，外螺纹230的小直径(minor diameter)类似于第一凹槽190和第二凹槽194或在第一凹槽190和第二凹槽194的径向内侧。在所提供的示例中，外螺纹230是美国标准锥管螺纹(NPT)的螺纹，然而可以使用其他配置。

第一中心孔162绕中心轴线166设置并通过第一配件的轴向端部226敞开。第一中心孔162从轴向端部226朝向另一轴向端部178轴向延伸，并且由第一连接部分158的内表面234和头部部分154限定。内表面234处于第一凹槽190和第二凹槽194的径向内侧并通向第一凹槽190和第二凹槽194以及狭槽186。

如图9中最佳地示出，护套26的近端可以插入狭槽186中，直到近端58接触第一肩部218。一旦处于该位置，则近端58被焊接(例如，缝焊)到头部部分154。在所提供的示例中，第一引线34从第一凹槽190内或附近的近端58伸出。第一引线34可以从部分位于第一凹槽190内且部分位于第一中心孔162内的近端58部分地伸出，或可以在第一凹槽190附近的第一中心孔162内伸出。第一引线34然后以轴向远离近端58并径向朝着中心轴线166的一角度延伸，直到第一引线34与第一配件110的内表面相距预定的距离。然后，第一引线34主要在远离近端58并且大体上平行于中心轴线166的方向上延伸。在所提供的示例中，第一引线34轴向地延伸穿过第一中心孔162以通过轴向端部226而离开第一配件110。

在所提供的示例中，第二引线38与第一引线34类似，但是从第二凹槽194内或附近的近端58伸出。第二引线38可以从部分位于第二凹槽194内且部分位于第一中心孔162内的近端58伸出，或者可以在第二凹槽194附近的第一中心孔162内伸出。然后第二引线38以轴向远离近端58并径向朝着中心轴线166的一角度延伸，直到第二引线38与第一配件110的内表面相距预定的距离。然后，第二引线38主要沿远离近端58并大体上平行于中心轴线166的方向延伸。在所提供的示例中，第二引线38轴向延伸穿过第一中心孔162，以通过轴向端部226而离开第一配件110。

因此，第一凹槽190和第二凹槽194使第一引线34和第二引线38从中心轴线166进一步径向向外地进入护套26，同时在第一引线34和第二引线38与第一配件110的内部之间提供间隙空间。由第一凹槽190和第二凹槽194提供的该间隙空间可以防止第一引线34和第二引线38与第一配件110之间的接触，并为围绕第一引线34和第二引线38的第一绝缘套管146的绝缘提供空间。具有狭槽186与第一凹槽190和第二凹槽194的这种配置允许电加热器10使用大体上矩形的加热护套26，其具有接合第一配件110的大体矩形的近端58。这种配置允许使连接器组件22和加热构件14的总的组件长度最小化，同时允许使连接器组件的直径最小化。

如图8中最佳地示出，接地孔198通过端面174敞开以通入第一中心孔162中，与狭槽186间隔开。接地引脚126是大体圆柱形的导体，并且插入到接地孔198中并连接在其中以提供与第一配件110的电通信。在所提供的示例中，接地引脚126被焊接到第一配件110，同时延伸穿过接地孔198。由于第一配件110、接地引脚126和护套26是导电材料并且联接在一起(例如经由接触和焊接)，护套26与接地引脚126电通信。

第一绝缘套管146由高温电绝缘材料形成。在所提供的示例中，第一绝缘套管146由玻璃纤维和硅胶形成，但是也可以使用其他构造。在未具体示出的替代构造中，第一绝缘套管146可以由热收缩材料形成，当加热到预定温度以上时，该热收缩材料符合材料并围绕着该材料(热收缩材料被施加在该材料周围)变紧。

如图7中最佳地示出，第一绝缘套管146中的一个围绕第一引线34设置。第一绝缘套管146中的另一个围绕第二引线38设置。第一绝缘套管146中的第三个围绕接地引脚126设置。第一绝缘套管146使第一引线34、第二引线38和接地引脚126彼此电绝缘并且与第一配件110电绝缘。在所提供的示例中，第一绝缘套管146从护套26的近端58覆盖第一引线34和第二引线38并且轴向延伸穿过第一配件110的轴向端部226。第一引线34和第二引线38中的每一个的尖端在第一配件110的外部的位置处从相应的第一绝缘套管146轴向延伸。相应的第一绝缘套管146从其进入接地孔198的位置覆盖接地引脚126，并轴向延伸穿过第一配件110的轴向端部178。接地引脚126的尖端在第一配件110外部的位置处从相应的第一绝缘套管146轴向延伸。

在所提供的示例中，在护套26附接到第一配件110，第一引线34和第二引线38以及接地引脚126延伸穿过第一配件110并且被第一绝缘套管146围绕的情况下，第一中心孔162然后用灌封物350填充(图4)。灌封物350(图4)可以是具有约230℃的操作温度的高温、热绝缘环氧树脂，其与类似硬质硬度计(例如80-90 Shore D范围硬度计)的其他灌封材料相比，在这种操作温度下可以具有优异的绝缘性能并且对由于热循环的开裂具有较高的抵抗性。在所提供的示例中，灌封物350(图4)可以作为液体倒入第一配件110中，并固化以在第一配件110内变成固体。在所提供的示例中，第一中心孔162被填充至第一连接部分158的相对端部之间的轴向大约一半的高度，然而可以使用其他配置。在一个替代示例中，灌封物350(图4)可填充整个第一中心孔162以到达轴向端部226。

具体参考图4-图6，第二配件114是围绕中心轴线166设置的大体上圆柱形的主体。第二配件114包括第二连接部分310和管状部分314。第二连接部分310从第二配件114的轴向端部318延伸到管状部分314。管状部分314从第二连接部分310轴向延伸到第二配件114的第二轴向端部322。

在所提供的示例中，第二连接部分310具有围绕中心轴线166的大体上圆柱形的外表面326，并且该外表面326具有的直径类似于第一配件110的头部部分154的直径。在所提供的示例中，第二连接部分310包括在中心轴线166的相对侧上从外表面326凹入的一对平坦表面330。平坦表面330配置成允许工具(未示出)绕中心轴线166夹紧第二连接部分310并在其上施加扭矩。在所提供的示例中，第二连接部分310的远离轴向端部318的端部径向向内渐缩到管状部分314的直径，该管状部分314的直径小于外表面326的直径。

第二配件114包括第二中心孔334，该第二中心孔334围绕中心轴线166设置并且轴向延伸穿过第二配件114，并且在第二配件114的两个轴向端部318、322处敞开。第二连接部分310包括多个内螺纹338，该多个内螺纹338围绕中心轴线166设置在靠近轴向端部318处。内螺纹338被配置成螺纹接合第一配件110的外螺纹230。在所提供的示例中，内螺纹338为NPT螺纹。内螺纹338从轴向端部318轴向延伸并且在轴向端部318与管状部分314之间的位置处终止于中心孔内。在所提供的示例中，第二中心孔334从类似于内螺纹的小直径(内螺纹338在此处终止)的直径变窄至接近管状部分314的较小直径。

管状部分314是固定联接至第二连接部分310的大体圆柱形的主体。在所提供的示例中，管状部分314和第二连接部分310由单件材料形成。第二配件114可以由类似于第一配件110的材料(例如不锈钢)形成。管状部分314具有大体圆柱形的外表面342，该外表面342的直径小于第二连接部分310的外表面326的直径。管状部分314具有内圆柱形表面346，其限定第二中心孔334的延伸穿过管状部分314的部分。

索环118是管状密封构件，该管状密封构件设置在第二中心孔334中靠近轴向端部322处。索环118是弹性材料(例如，橡胶或氟弹性体材料(flouroelastomeric material))，该弹性材料具有的未压缩外直径大于第二中心孔334在管状部分314处的直径。索环118的内直径配置成容纳电力电缆18的绝缘夹套82的长度。索环118被配置成设置在管状部分314中，其中绝缘夹套82由索环118围绕并且第一导线70、第二导线74和第三导线78延伸穿过索环118并且进入第二中心孔334。

在所提供的示例中，第一导线连接器130、第二导线连接器134和第三导线连接器138是桶形压接电连接器。第一引线34插入第一导线连接器130的一端，并且第一导线70的暴露导体插入第一导线连接器130的相对端。然后，将第一导线连接器130压接(即，径向向内变形)，直到第一引线34和第一导线70的导体被第一导线连接器130牢固地夹紧。第一导线连接器130将第一引线34联接到第一导线70的导体以与其电通信。

类似地，第二引线38插入第二导线连接器134的一端，并且第二导线74的暴露导体插入第二导线连接器134的相对端。然后，将第二导线连接器134压接(即径向向内变形)，直到第二引线38和第二导线74的导体被第二导线连接器134牢固地夹紧。第二导线连接器134将第二引线38联接到第二导线74的导体以与其电通信。

类似地，接地引脚126插入第三导线连接器138的一端，并且第三导线78的暴露导体插入第三导线连接器138的相对端。然后，将第三导线连接器138压接(即径向向内变形)，直到接地引脚126和第三导线78的导体被第三导线连接器138牢固地夹紧。第三导线连接器138将接地引脚126联接到第三导线78的导体以与其电通信。

第二绝缘套管150由高温、电绝缘材料形成。在所提供的示例中，第二绝缘套管150由玻璃纤维和硅胶形成，但是也可以使用其他构造。在未具体示出的替代构造中，第二绝缘套管150由热收缩材料形成，当被加热到预定温度以上时，该热收缩材料符合材料并围绕着该材料(该热收缩材料被施加在该材料周围)变紧。

如图7中最佳地示出，第二绝缘套管150中的一个围绕第一导线连接器130设置。第二绝缘套管150中的另一个围绕第二导线连接器134设置。第二绝缘套管150中的第三个围绕第三导线连接器138设置。在所提供的示例中，第二绝缘套管150还围绕第一绝缘套管146的从第一配件110轴向向外延伸出的一部分并其重叠。在所提供的示例中，第二绝缘套管150还围绕第一导线70、第二导线74和第三导线78的绝缘涂层的从第一导线连接器130、第二导线连接器134和第三导线连接器138延伸的一部分并与之重叠。第二绝缘套管管150使第一导线连接器130、第二导线连接器134和第三导线连接器138彼此之间电绝缘以及与第二配件114电绝缘。第三绝缘套管管152是橡胶涂覆的玻璃纤维材料，并且围绕第一导线连接器130、第二导线连接器134、第三导线连接器138并与它们重叠。在所提供的示例中，第三绝缘套管管152还围绕第二绝缘套管管150，以及第一引线34、第二引线38、第一绝缘套管146和接地引脚126的从灌封物350延伸的那些部分。在未具体示出的替代配置中，索环118轴向延伸到第二中心孔334中，以围绕第二绝缘套管150的一部分并与之重叠。

返回到提供的示例，在第一导线70、第二导线74和第三导线78连接到第一引线34、第二引线38和接地引脚126并绝缘的情况下，第二配件114然后被螺接到第一配件110上。螺纹密封剂(例如，聚四氟乙烯“PTFE”或适用于抑制水分、液体和其他污染物进入螺纹之间的其他螺纹密封剂)可以施加在内螺纹338和外螺纹230之间。螺纹密封剂也可以是螺纹锁定材料。第二配件114可以螺接到第一配件110上达到预定的扭矩值以将第一配件110固定到第二配件114。

一旦将第一配件110和第二配件114固定在一起，就将管状部分314压接(即，径向向内变形)以压缩在管状部分314和绝缘夹套82之间的索环118。管状部分314围绕其圆周基本均匀地被压接，使得压接的管状部分314具有的压接外直径小于未压接的管状部分314的外直径。压接的直径使得压接的管状部分314的内表面将索环118和电力电缆18固定在管状部分314内，并且索环118在管状部分314和电力电缆18之间形成密封。索环118的弹性还可以提供应变消除，以抑制电力电缆18在管状部分314处的扭结，同时保持与弯曲的电力电缆18的密封。

在所提供的示例中，套管122是一件式套管，其在组装期间弹性地膨胀以形成主体部分410和袖口部分(cuff portion)414。主体部分410围绕绝缘夹套82的从第二配件114延伸的长度。在所提供的示例中，主体部分410使电力电缆18的全部长度延伸到插头86。在所提供的示例中，插头86的应变消除部分被重叠注塑(overmolded)在绝缘夹套82和套管122上，以与套管122形成密封。应变消除部分可以可选地具有沟槽，该沟槽被布置成允许弹性而同时抑制电缆18在电缆18和插头86的接合处的扭结。在未具体示出的替代构造中，主体部分410可以沿着电力电缆18在插头86之前的位置处终止。

返回到提供的示例，袖口部分414可以拉伸以具有比主体部分410稍大的直径，并且围绕第二配件114的管状部分314。套管122可以由弹性材料形成，使得主体部分410可以具有小于绝缘夹套82的外直径的松弛直径，并且袖口部分414可以具有小于压接的管状部分314的外直径的松弛直径。这样，主体部分410可以与绝缘夹套82密封接合，而袖口部分414可以与管状部分314密封接合。在所提供的示例中，套管122由抵抗水、油、燃料、腐蚀性化学物品和其他污染物以及磨损和高温(例如200℃)的玻璃纤维增强的橡胶材料制成，然而也可以使用其他材料。套管122还可以向电力电缆18提供弯曲支撑，以抑制在与第二配件114的管状部分314的相交处的扭结。

夹具142围绕袖口部分414和管状部分314的一长度，并且围绕其被紧固以将套管122固定到管状部分314。夹具142可以将套管122固定到管状部分314，使得袖口部分414抵靠管状部分314形成密封，以抑制流体、水分和其他污染物在其之间通过。在所提供的示例中，夹具142是不锈钢的单耳夹具，但是也可以使用其他构造。

参考图1至图14，描述了将电力电缆18连接至加热器构件14的方法的一个非限制性示例。接地引脚126插入接地孔198中并被焊接到第一配件110。护套26的近端58插入第一配件110的狭槽190中，使得第一引线34和第二引线38延伸到第一配件110中。然后，例如通过围绕护套26的整个周边的角焊缝将狭槽190密封，护套26被焊接到第一配件110。然后，将护套26弯曲成所需的形状用于特定的应用。然后将护套26在烤箱中在高温下烘烤以从护套26内去除水分。

在所提供的示例中，从第一配件110内的近端58可以去除填充护套26的一些氧化镁。在所提供的示例中，氧化镁的去除产生腔710(如图7所示)，该腔710延伸到护套26中大约0.25英寸，然而也可以使用其他构造。然后将高温灌封材料714(图7所示)倒入腔710中以填充腔710并形成第一灌封材料层。高温灌封材料714然后固化以凝固为该第一层。

然后，将第一绝缘套管146定位在第一引线34、第二引线38和接地引脚126上，使得第一绝缘套管146。接着，将第二高温灌封材料层718(图7中所示)倒入第一配件110中以围绕第一绝缘套管146的至少一部分。然后将第二灌封材料层718固化以凝固为该第二层。然后，将高温螺纹密封剂(未具体示出，例如，聚四氟乙烯胶带)施加到第一配件110的螺纹上。

接着，可以围绕绝缘夹套82或套管122将夹具142和索环118滑动或定位到电缆18上。然后将电缆18滑动到第二配件114的第二轴向端部322中，并且将第二绝缘套管150滑动到第一导线70、第二导线74和第三导线78上，并且将第三绝缘套管152围绕着导线70、74、78滑动。第一导线70、第二导线74和第三导线78然后连接到其相应的第一引线34、第二引线38或接地引脚126。然后将第二绝缘套管150在连接器130、134、138上向下滑动，以覆盖连接器130、134、138和导线70、74、78的绝缘区域至少一部分以及第一绝缘套管146的至少一部分。然后将第三绝缘套管152定位成围绕第一绝缘套管146。

接着，将第二配件114螺接到第一配件110上。然后，将索环118滑动到管状部分314中，并且管状部分314被压接以将索环118压缩在管状部分314和绝缘夹套82之间。然后，将套管122在压接的管状部分314上滑动，并且围绕套管122将夹具紧固，以将其固定到管状部分314。

本文描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或图示的特定顺序执行，除非其被明确地识别为执行唯一可能的顺序。还应理解，可以采用附加或替代的步骤。

因此，本公开的教导提供了一种坚固的高压电加热器10，其具有总体紧凑的组件长度和直径，同时具有对流体、水分、污染物、磨损、高温波动的高抵抗性。

本公开的描述本质上仅是示例性的，因此，不背离本公开的实质的变型旨在落入本公开的范围内。这样的变型不应被视为背离本公开的精神和范围。

本文使用的术语仅是出于描述特定示例性实施方式的目的，而不旨在于限制。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”也可以旨在包括复数形式。术语“包含”和“具有”是包含性的，因此指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。

当一个元件或层被称为在另一元件或层“上”、“接合到”或“联接到”另一元件或层时，它可以直接在另一元件或层上，接合、连接或联接到另一元件或层，或可存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在”另一元件或层“上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词汇应该以类似的方式(例如，“在...之间”与“直接在...之间”，“相邻”与“直接相邻”等)来解释。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任意和所有组合。

尽管本文可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅可用于区分一个元件、部件、区域、层和/或部分与另一元件、部件、区域、层和/或部分。除非上下文明确指出，否则本文中使用的诸如“第一”、“第二”和其他数字术语之类的术语并不暗示顺序或次序。因此，在不脱离示例性实施方式的教导的情况下，第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层和或部分。此外，可以将一个元件、部件、区域、层或部分称为“第二”元件、部件、区域、层或部分，而无需将一个元件、部件、区域、层或部分称为“第一”元件、部件、区域、层或部分。

为了便于描述，在本文中可以使用诸如“内部”、“外部”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等的空间相对术语来描述一个元件或特征与附图中所示的另一元件或特征的关系。除了附图中描绘的取向之外，空间相对术语还可以旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为在其他元件或特征的“下方”或“之下”的元件将被取向为在其他元件或特征的“上方”。因此，示例术语“下方”可以包括在上方或在下方两个取向。装置可以以其他方式取向(旋转90度或在其他取向)，并据此解释本文使用的空间相对描述语。

Claims (27)

1.一种电加热器，包括：

加热构件，所述加热构件包括导热护套、电阻加热元件、第一引线和第二引线，所述电阻加热元件设置在所述护套内，所述第一引线和所述第二引线联接至所述电阻加热元件并从所述护套的近端延伸；

电缆，所述电缆包括绝缘夹套、第一导线和第二导线，所述第一导线和所述第二导线设置在所述绝缘夹套内并从所述绝缘夹套的近端延伸；和

连接器，所述连接器将所述加热构件联接到所述电缆，所述连接器包括：

第一配件，所述第一配件包括第一连接部分和头部部分，所述第一连接部分限定围绕轴线设置的螺纹，所述头部部分在轴向上相邻于所述第一连接部分，所述头部部分限定狭槽，所述狭槽通过所述头部部分的与所述第一连接部分相反的端部而敞开，所述第一配件包括围绕所述轴线设置的第一中心孔，所述第一中心孔通向所述狭槽并通过所述第一连接部分的与所述头部部分相反的端部而敞开，所述护套的近端被容纳在所述狭槽中并被焊接到所述第一配件，所述第一引线从所述护套延伸到所述第一中心孔中，所述第二引线从所述护套延伸到所述第一中心孔中；和

第二配件，所述第二配件包括限定与所述第一配件的螺纹螺纹接合的第二连接部分，所述第二连接部分限定围绕所述轴线设置的第二中心孔，其中，所述电缆的端部延伸到所述第二中心孔中，所述第一导线联接到所述第一引线以与其电通信，并且所述第二导线联接到所述第二引线以与其电通信。

2.根据权利要求1所述的电加热器，其中，第一灌封材料层设置在所述护套的近端内，所述第一灌封材料层密封所述护套的近端，所述第一引线的一部分和所述第二引线的一部分从所述第一灌封材料层延伸，其中，所述连接器包括多个内套管，所述内套管中的一个围绕所述第一引线的从所述第一灌封材料层延伸的所述部分而设置，所述内套管中的另一个围绕所述第二引线的从第一灌封材料层延伸的所述部分而设置，其中，第二灌封材料层围绕所述内套管的与所述第一灌封材料层相邻的的一部分设置在所述第一配件内。

3.根据权利要求2所述的电加热器，其中，所述连接器包括多个外套管，所述外套管中的一个围绕所述第一导线和所述第一引线之间的连接部、所述第一引线的绝缘涂层以及所述内套管的围绕所述第一引线设置的一部分而设置，所述外套管中的另一个围绕所述第二导线和所述第二引线之间的连接部、所述第二导线的绝缘涂层以及所述内套管的围绕所述第二引线设置的一部分而设置。

4.根据权利要求3所述的电加热器，其中，所述外套管未延伸到所述第二灌封材料层中。

5.根据权利要求3所述的电加热器，其中，所述连接器包括围绕所述多个外套管而设置的周边套管。

6.根据权利要求1所述的电加热器，其中，所述狭槽由第一侧壁、平行于所述第一侧壁的第二侧壁、将所述第一侧壁的一端和第二侧壁的一端相接合的第一端壁、以及将所述第一侧壁的相对端和所述第二侧壁的相对端相接合的第二端壁来限定，所述侧壁比所述端壁长，所述护套的近端具有与所述狭槽相似并与所述狭槽配合的形状。

7.根据权利要求6所述的电加热器，其中，所述第一端壁和所述第二端壁是被修圆的。

8.根据权利要求6所述的电加热器，其中，所述第一端壁和所述第二端壁从所述第一配件的螺纹的小直径径向向外延伸。

9.根据权利要求1所述的电加热器，还包括索环，其中，所述第二配件包括围绕所述轴线设置并且从所述第二连接部分的端部延伸的管状部分，所述索环由弹性材料形成并且大体上是圆柱形的，所述圆柱形具有松弛的外直径，所述松弛的外直径大于所述管状部分的内直径，所述第一导线和所述第二导线延伸穿过所述索环。

10.根据权利要求9所述的电加热器，还包括电缆套管，所述电缆套管围绕所述绝缘夹套的靠近所述管状部分的一部分并在所述管状部分之上延伸，所述电缆套管与所述管状部分形成密封。

11.根据权利要求10所述的电加热器，还包括围绕所述套管和所述管状部分设置的夹具，所述夹具将所述套管固定到所述管状部分。

12.根据权利要求1所述的电加热器，其中，所述电缆还包括第三导线，所述第三导线被联接以与所述护套电通信。

13.根据权利要求12所述的电加热器，还包括联接到所述第一配件的接地引脚，其中，所述第三导线连接到所述接地引脚。

14.根据权利要求13所述的电加热器，其中，所述第一配件在所述头部部分的与所述第一连接部分相反的端部中限定接地孔，所述接地引脚延伸到所述接地孔中并且被焊接到所述第一配件。

15.根据权利要求1所述的电加热器，其中，所述第一配件的所述头部部分限定第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽从所述狭槽的位于所述狭槽的第一纵向端部处的肩部凹入，所述第二凹槽从位于所述狭槽的第二纵向端部处的肩部凹入，所述第一引线从所述护套在靠近第一凹槽处延伸并朝向所述第一中心孔倾斜，所述第二引线从所述护套在靠近所述第二凹槽处延伸并朝向所述第一中心孔倾斜。

16.根据权利要求15所述的电加热器，其中，所述第一引线被部分地在所述第一凹槽内延伸的第一绝缘套管围绕，并且所述第二引线被部分地在所述第二凹槽内延伸的第二绝缘套管围绕。

17.根据权利要求15所述的电加热器，其中，所述第一凹槽和所述第二凹槽从外螺纹的小直径径向向外延伸。

18.一种将电力电缆联接到电加热器构件的方法，所述电力电缆包括第一导线、第二导线和绝缘夹套，所述加热器构件包括电阻加热元件、围绕所述电阻加热元件的护套、以及联接到所述电阻加热元件并从所述护套的近端延伸的第一引线和第二引线，所述方法包括：

将所述护套的近端插入第一配件的狭槽中，使得所述第一引线和所述第二引线延伸穿过所述第一配件；

将所述护套焊接到所述第一配件；

将所述电缆的一部分插入穿过第二配件的管状部分；

将所述第一引线联接到所述第一导线；

将所述第二引线联接到所述第二导线；

将所述第二配件螺接到所述第一配件上；以及

将所述管状部分围绕所述电缆压接以相对于管状部分来固定所述电缆。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

烘烤所述护套以去除所述护套内的水分。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括：

将所述电缆的所述部分穿过弹性索环；以及

在压接所述管状部分之前将所述弹性索环插入到所述管状部分中，所述索环具有大于所述管状部分的压接内直径的松弛的外直径，使得在压接所述管状部分之后，所述索环在所述绝缘夹套和所述管状部分之间形成密封。

21.根据权利要求18所述的方法，还包括：

在压接所述管状部分之后，将外套管定位在所述管状部分和所述绝缘夹套的长度之上；以及

将所述外套管固定到所述管状部分。

22.根据权利要求18所述的方法，还包括：

将第一灌封材料层倒入所述护套的近端中；以及

将所述第一灌封材料层固化以密封所述护套的近端。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括：

围绕所述第一引线来定位第一内套管以及围绕所述第二引线来定位第二内套管；

围绕所述第一内套管和所述第二内套管而将第二灌封材料层倒入所述第一配件中；以及

固化所述第二灌封材料层。

24.根据权利要求23所述的方法，还包括：

定位第一外套管，使得所述第一外套管围绕所述第一导线、所述第一导线和所述第一引线之间的连接部、以及所述第一内套管的一部分而设置；以及

定位第二外套管，使得所述第二外套管围绕所述第二导线、所述第二导线和所述第二引线之间的连接部、以及所述第二内套管的一部分而设置。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括定位周边套管，使得所述周边套管位于所述第一配件和所述第二配件内并围绕所述第一外套管和所述第二外套管而设置。

26.根据权利要求18所述的方法，还包括：

将接地引脚焊接到所述第一配件；以及

将所述电缆的第三导线连接到所述接地引脚，以与其电通信。

27.根据权利要求18所述的方法，还包括在将所述第二配件螺接到所述第一配件上之前，将高温螺纹密封剂施加到所述第一配件和所述第二配件中的至少一个的螺纹上。

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