CN1653652A - 密封导电接头组件 - Google Patents
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Abstract
一种用于壳壁上的开口内安装的密封导电接头装置。该接头装置包括具有连接在导电栓芯上的第一栓构件和第二栓构件的导电栓装置和使该栓装置绝缘于壳体的第一和第二密封。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2002年5月16日提交的,申请号为60/380,994的美国临时申请的优先权。上述申请的公开内容在此引用作为参考。
技术领域
本发明涉及适用于安装在壳壁中的开口内的密封导电接头组件。
背景技术
已知一种密封的导电接头组件,该组件能够安装在壳内以提供通过壳壁的电联接,而将接头组件与壳体在电气上绝缘。该接头组件包括一个导电接头栓,栓的外部与电源联接,且栓的内部被密封地限制在壳内并与壳内例如密封电动机单元的设备连接。
如图6所示,多个接头组件10穿过壳板12和壁壳(walled housing)14。壳板12和壁壳14包括一系列固定孔16和用于将壳板12固定在壁壳14的随附的紧固件18。此外,壳板12和壁壳14包括多个同轴排列的螺纹孔20用于与接头组件10接合。
接头组件10被安放在壳板12和墙壳14中的螺纹孔20中。可以在F.Dieter Paterek于1993年7月13日出版的专利号为5,227,587的美国专利中找到一种接头组件的排列,该排列特别适于密封壳。如图7所示,Paterek的密闭接头组件10包括环状套管26、气密封28、一对绝缘环状陶瓷套管30,和导电栓32。环状套管26包括用于将接头组件10安装到壳板12或壁壳14的螺纹孔20中的一系列螺纹34。导电栓32包括具有第一螺纹端36和第二螺纹端38的单元体。第一螺纹端36和第二螺纹端38可操作来分别连接一般位于壁壳14外面的外接源和位于壁壳14内的内接源。
气密封28和环状陶瓷套管30使导电栓32在电气上绝缘于环状套管26。在这一点上,气密封28和环状陶瓷套管30使导电栓32传送电流进出壁壳14而不会将电流传送到壳壁(housing wall)40。
上述接头组件相对昂贵且难于制造。因此,工业上需要容易制造且生产成本低同时为导电栓和壳体之间提供有效电绝缘的密封接头组件。
发明内容
本发明提供一种机内的密封接头组件。本发明适用于在壳壁内或壳板中安装。接头组件包括多组件的导电栓组件,该导电栓组件具有连接在栓芯上的第一栓构件和第二栓构件。在本发明的至少一些实施方式中,栓芯在物理上和/或电气上连接到栓组件的第一和第二栓构件。环状套管在轴向上位于栓组件的周围。该栓组件通过在栓组件和环状套管之间提供第一电绝缘密封的玻璃—金属(glass-to-metal)密封熔合到环状套管上。此外,第一和第二套管位于栓芯的相对两侧上的第一和第二栓构件上以在栓组件和环状套管之间提供电绝缘密封和外表面保护(oversurface protection)。
从本文提供的详细描述中,本发明在其他领域的应用变得显而易见。应该理解的是,尽管指定了本发明的优选实施例,但本发明的详细描述和特殊示例应该仅用于阐述本发明的目的而不是限制本发明的范围。
附图说明
参考下面的详细描述和相应的附图可以更充分地理解本发明。
图1是横截面前视图,展示了安装在壳内的接头组件,该接头组件包含包括第一和第二栓构件的栓组件和包含圆柱套环和具有螺纹延长部分的柱螺栓部分的栓芯;
图2是显示接头组件的另一个实施方式的横截面前视图,该组件包含包括第一和第二栓构件的栓组件和包括具有整体结构的圆柱套环部分和螺纹延长部分的栓芯;
图3是接头组件的另一个实施方式的横截面前视图,该组件包含包括第一和第二栓构件的栓组件和包含用于容纳第一和第二栓构件的一个的两个内螺纹盲口的圆柱套环;
图4是接头组件的第四实施方式的横截面前视图,该组件包含包括第一和第二栓构件的栓组件和具有用于容纳第一和第二栓构件的孔的圆柱套环;
图5是接头组件的另一个实施方式的横截面前视图,该组件包含包括第一和第二栓构件的栓组件和具有用于容纳第一和第二栓构件的螺纹通孔的套环;
图6是包括多个密封导电接头组件的壳板和壁壳的透视图;和
图7是具有整体结构的导电拴的接头组件。
具体实施方式
对于优选实施方式的以下描述仅仅是在本质上示例性的,而不是对本发明的、其应用,或者使用的限制。
图1至图5显示了用于安装在密封壳50的壁中的密封导电栓装置100,200,300,400,500的不同结构。壳50可以封装要求高操作电压和电流的相对大型的电设备,例如具有三百(300)马力高的额定功率的压缩机。按照惯例需要低电流和电压额定值的控制单元也可以包含在密封壳50内(图中未示出)。用于压缩机和控制单元两者的不同的功率要求可以由密封导电栓装置100,200,300,400,500承载。尽管特别适合于大型压缩机和控制单元的密封壳,应该理解的是本发明的几个特征不受限于公开的特定尺寸和形状,并且这些特征可以应用到例如要求低功率的其他设备。
参考图1,图中展示了密封导电栓装置的第一个实施方式100,包括环状套管102、栓组件104、第一电绝缘体和气密封106,和第二电绝缘体108。
环状套管102实质上是具有孔110的圆柱构件,位于第一端的轴凸缘112,和具有适用于与壳50内的较大孔的相应螺纹配对接合的螺纹114的螺纹部分。螺纹部分和轴凸缘112的连接处一起形成轴凹进116,轴凹进116处放置一个O型环118用于与壳50的外壁接合以产生密封。虽然公开的是O型环118,任何适合的垫圈可以被用来充分地密封壳壁外表面和环状套管102的轴凸缘112,且都被认为是在本发明的范围内。
栓组件104包括第一纵向栓构件120和第二纵向栓构件122,每个栓构件都是由如铜或黄铜的导电材料构成。第一栓构件120实质上是圆柱的并且具有通常沿着其长度方向不变的直径。第一构件120包括在远端126的螺纹部分124和在近端130的螺纹孔128。
第二栓构件122实质上也是圆柱形并且具有沿着其长度方向不变的直径。第二栓构件122同样包括远端134上形成的螺纹部分132和在近端138形成的螺纹孔136。虽然本发明公开的栓构件120,122是由不锈钢形成的,应当注意的是,任何适合的导电材料都可以被使用且都被认为是在本发明的范围内。
栓组件104还包括栓芯140用于物理连接和电联接第一和第二纵向栓构件120,122。栓芯140包括不锈钢管或者套环142和由例如铜的导电材料形成的中心构件或者柱螺栓部分144。套环142包括内表面146和外表面148。外表面148的直径通常与栓构件120,122的直径相同。套环142环绕在柱螺栓144的中点以使柱螺栓144的第一和第二延长部分150,152从套环142以相反的方向延伸。套管142在内表面146被铜焊(braze)到柱螺栓144上以将套环142固定地连接到柱螺栓144。
柱螺栓144通常具有圆柱形形状并且位于第一和第二纵向栓构件120,122之间。柱螺栓144的第一延长部分150被容纳在第一栓构件120的孔128内并且柱螺栓144的第二延长部分152被容纳在第二构件122的孔136内。第一和第二纵向栓构件120,122通过柱螺栓144连接在一起。
套环142的外表面148的直径通常与纵向栓构件120,122的直径相同。这样,套环142的外表面148通常与第一纵向栓构件120的外表面154和第二纵向栓构件122的外表面156齐平。
虽然上述柱螺栓144由铜形成,其他导电材料例如黄铜,也可以被使用且都被认为是在本发明的范围内。
第一绝缘体和密封106位于套环142的外表面148与环状套管102的内表面158之间以将栓组件104密封并且在电气上绝缘于环状套管102。绝缘体和密封106提供气密封160并且可以包括本领域公知的玻璃一金属密封。该玻璃一金属密封可以被熔合到栓组件104和环状套管102的内表面158两者。
第二绝缘体108包括一对相对的环状陶瓷套管162,164,它们在各自的近端130,138上包围栓组件104的第一和第二纵向栓构件120,122。第二绝缘体108为栓构件120,122提供外表面保护以进一步将栓组件104绝缘于环状套管102和壳50。每个绝缘套管162,164彼此以镜像关系放置于气密封160的相对面166,168上,并且其轮廓使绝缘套管162,164的较小直径部分174,176的较低端面170,172可以被熔合或者环氧粘合(epoxy glue)到气密封160的表面166,168上。
绝缘套管162,164的较小直径部分174,176邻接在第一侧178上的外部螺纹环状套管102的内表面158并且邻接在第二侧180的栓组件104的纵向栓构件120,122的外表面154,156。每个绝缘套管162,164的较大直径的环状肩形凸出物182,184与环状套管102的外表面末端186,188相交迭。
如上讨论的,第一和第二绝缘体106,108可操作来将栓组件104绝缘于环状套管102。以这种方式,导电栓装置100可以通过环状套管102固定到壳体50并且电流可以通过壳壁54的侧面52,56之间的栓组件104。
具体参考图2,图中显示了第二个实施方式的密封导电栓装置200,该装置具有环状套管102,第一和第二绝缘体106,108,和栓组件204.
通常,密封导电栓装置200基本上与上述密封导电栓装置100相同。从密封导电栓装置100和密封导电栓装置200的相关部分的结构和功能中的基本上相似的角度上考虑,图中用相同的参考数字指定相同的部分。
本实施方式的栓组件204包括具有整体结构的栓芯240,其包括中心圆柱套环部分244和第一和第二延长部分或柱螺栓250,252。中心套环部分244具有通常与栓构件120,122的外表面相等的外表面248。中心套环部分244沿着外表面248连接第一绝缘体和密封106。第一和第二延长部分250,252被安放在栓组件204的第一和第二栓构件120,122内,从而如上所述将栓组件204的第一和第二栓构件120,122连接到中心套环部分244上。
具体参考图3,图中显示第三种实施方式的密封导电栓装置300,该装置具有环状套管102,第一和第二绝缘体106,108,和栓组件304。
密封导电栓装置300基本上与上述密封导电栓装置100相似。从密封导电栓装置100和密封导电栓装置300的相关部件的结构和功能中基本上相似的角度上看,图中用相同的参考数字指定相同的部分。
栓装置300具有包括圆柱套环341的栓芯340,该栓芯包括第一和第二盲螺纹孔390,392和外表面348。外表面348的直径通常与栓组件304的栓构件320,322的直径相同。栓芯340与通常在外表面348上的第一绝缘体和密封106连接并且用于将栓组件304绝缘于环状套管102。
栓组件304包括通过栓芯340物理连接和在电气上联接的第一纵向栓构件320和第二纵向栓构件322。第一栓构件320包括从其近端330延伸的第一圆柱形支柱394。支柱394包括外部的,阳螺纹393用于配合栓芯340内相应的内部的阴螺纹395。类似地,第二栓构件322包括从其近端338延伸的具有外部的阳螺纹397的第一圆柱形支柱396,用于配合栓芯340内相应的内部阴螺纹399。第一和第二支柱394,396被分别容纳在栓芯340的第一和第二螺纹孔390,392以使第一栓构件320和第二栓构件322都与栓芯340连接。
参考图4,图中显示第四实施方式的密封导电栓装置400。显示的导电栓装置400具有环状套管102,第一和第二绝缘体106,108,和栓组件404。
通常,密封导电栓装置400基本上与上述密封导电栓装置100相同。从密封导电栓装置100和密封导电栓装置400的相关部分的结构和功能中的基本上相似的角度上看,图中用相同的参考数字指定相同的部分。
栓组件404包括栓芯440、第一栓构件420和第二栓构件422。第一和第二栓构件420,422可操作地直接彼此接合成为物理连接和电气联接。更具体地,第一构件420包括在第一圆柱形支柱494的近端430上形成的截锥体401,用于与第二构件422的第二圆柱形支柱496中形成的锥形孔403接合,其中第二圆柱形支柱496在第二栓构件422的近端438中形成。
栓芯440包围第一和第二支柱494,496之间的连接部分。栓芯440包括具有内表面146和外表面148的不锈钢管或者套环142。内表面146与每个第一和第二圆柱形支柱494,496的外表面405,407接合并且外表面148与第一密封106连接。套环142邻接栓组件404的第一和第二构件420,422以使套环142的外表面148与第一和第二栓构件420,422的外表面154,156彼此齐平。
参考图5,图中显示第五实施方式的密封导电栓装置500。该密封导电栓装置500基本上与上述密封导电栓装置100相似。从密封导电栓装置100和密封导电栓装置500的相关部件的结构和功能中的基本上相似的角度上看,图中用相同的参考数字指定相同的部分。
所示的密封导电栓装置500包括环状套管102、第一绝缘体和密封506、第二绝缘体108,和栓组件504。栓组件504包括栓芯540,第一栓构件520和第二栓构件522。第一构件520包括具有外部阳螺纹593的第一延长部分594,外部阳螺纹593邻近第二栓构件522的第二延长部分596排列,第二延长部件相似地包括外部阳螺纹597。第一和第二延长部分594,596的相对端面可以通过合适的方式连接,例如,但不只局限于铜焊。
栓芯540包围第一和第二支柱594,596之间的接口并且可操作来将第一和第二构件520,522连接到第一绝缘体和密封506上。栓芯540包括具有内表面546的不锈钢管或者套环542,内表面546包括一系列与第一和第二圆柱形支柱594,596的第一和第二螺纹593,597配对接合的螺纹509。此外,套环542包括用于连接到第一绝缘体和密封506的外表面148。套环542邻接栓组件504的第一和第二栓构件520,522以使套环542的外表面148与第一和第二构件520,522的外表面154,156彼此齐平。
第一密封506包括由合适的玻璃材料通过一对环氧层513在侧面包围的中心部分511。环氧层513用于将第一绝缘体和密封506的中心部分511连接到套环542的外表面148并且也连接到第二绝缘体108的较小直径部分174,176上以确保栓组件504与第一和第二绝缘体506,108之间的稳定的密封。
从上述描述中,可以看出提供了一种用于预备插入和维修拆卸的密封导电接头组件。此外,每个实施方式提供了节省制造时间,精力和成本的构造密封导电接头组件的创新方法。
对于本发明的描述仅仅是在本质上的示例性说明,因此,不背离本发明精神的变化都在本发明的范围内。这样的变化不被认为脱离了本发明的精神和范围。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
35.一种密封导电接头组件包括:
包括孔和第一和第二端的环状套管;
位于所述套管的所述孔内的栓组件;
位于所述套管的所述孔和所述栓组件之间的第一绝缘体,该第一绝缘体包括玻璃-金属绝缘,所述第一绝缘体使所述栓组件在电气上绝缘于所述套管;
所述栓组件包括:
沿着纵轴在第一方向上延伸的第一栓构件,所述第一栓构件具有在近端形成的第一孔;
沿着所述纵轴在第二方向上延伸的第二栓构件,所述第二栓构件具有在近端形成的第二孔;和
可操作地连接所述第一栓构件和第二栓构件的栓芯,所述栓芯通过所述第一栓构件的所述第一孔被配对地容纳并且通过所述第二栓构件的所述第二孔被配对地容纳;
第二绝缘体,包括位于第一和第二栓构件的各自近端周围并且邻近所述第一绝缘体的一对陶瓷套管。
36.根据权利要求35所述的接头组件,其中所述栓芯包括外部和内部。
37.根据权利要求36所述的接头组件,其中所述外部和所述内部的至少一个包括螺纹部分,所述螺纹部分适用于被配对地通过所述第一和第二孔中的一个孔容纳。
38.根据权利要求35所述的接头组件,其中所述栓芯包括第一延长部分和第二延长部分,所述第一延长部分适用于被配对地通过所述第一孔容纳,和所述第二延长部分适用于被配对地通过所述第二孔容纳。
39.根据权利要求38所述的接头组件,其中所述第一延长部分包括一个螺纹部分和所述第二延长部分包括一个螺纹部分。
40、根据权利要求39所述的接头组件,其中所述第一延长部分包括从所述螺纹部分延伸的用于与所述第一栓相互作用的中心部分且所述第二延长部分包括从所述螺纹部分延伸的用于与所述第二栓相互作用的中心部分。
41.根据权利要求35所述的接头组件,其中所述栓芯包括铜。
42.根据权利要求35所述的接头组件,其中所述栓芯包括不锈钢。
Claims (34)
1.一种密封导电接头组件包括:
包括一个孔和第一和第二端的一个环状套管;
位于所述套管的所述孔内的一个栓组件;
位于所述套管的所述孔和所述栓组件之间的第一绝缘体,包括玻璃-金属密封,所述第一绝缘体使所述栓组件在电气上绝缘于所述套管;
所述栓组件包括:
沿着纵轴在第一方向上延伸的第一栓构件,所述第一栓构件具有一个近端;
沿着所述纵轴在第二方向上延伸的第二栓构件,所述第二栓构件具有一个近端;和
包括一个套环和至少一个螺纹部分的栓芯,所述栓芯可操作地连接所述第一栓构件和所述第二栓构件;和
第二绝缘体,包括一对位于第一和第二栓构件的各自近端周围并且邻近所述第一绝缘体的陶瓷套管。
2.根据权利要求1所述的接头组件,其中所述栓芯包括具有第一螺纹延长部分和第二螺纹延长部分的柱螺栓部分,所述第一螺纹延长部分在所述第一方向上延伸且所述第二延长部分在所述第二方向上延伸。
3.根据权利要求2所述的接头组件,其中所述第一栓构件包括第一螺纹孔且所述第二栓构件包括第二螺纹孔,所述第一螺纹孔可操作地配对地容纳所述第一螺纹延长部分且所述第二螺纹孔可操作地配对容纳所述第二螺纹延长部分。
4.根据权利要求2所述的接头组件,其中所述套环和所述柱螺栓部分具有整体结构。
5.根据权利要求5所述的接头组件,其中所述第一栓构件包括第一螺纹延长部分且所述第二栓构件包括第二螺纹延长部分,所述第一螺纹延长部分在所述第二方向上从所述第一栓构件的所述近端延伸并且第二螺纹延长部分在所述第一方向上从所述第二栓构件的所述近端延伸。
6.根据权利要求5所述的接头组件,其中所述套环包括第一螺纹盲孔和第二螺纹盲孔,所述第一螺纹盲孔可操作地配对容纳所述第一栓构件的所述第一延长部分且所述第二盲孔可操作地配对容纳所述第二栓构件的第二延长部分。
7.根据权利要求5所述的接头组件,其中所述套环包括螺纹孔,所述螺纹孔可操作地配对容纳所述第一栓构件的所述第一螺纹延长部分和所述第二栓构件的所述第二螺纹延长部分。
8.根据权利要求7所述的接头组件,其中所述第一螺纹延长部分直接与所述第二螺纹延长部分连接。
9.根据权利要求8所述的接头组件,其中所述第一螺纹延长部分通过铜焊与所述第二螺纹延长部分连接。
10.根据权利要求1所述的接头组件,其中所述第一构件包括与所述近端相对的远端且所述第二构件包括与所述近端相对的远端,所述第一构件的所述远端和所述第二栓构件的远端的每个包括一系列螺纹。
11.根据权利要求1所述的接头组件,其中所述套环包括具有通常与第一和第二栓构件的外直径相等的外直径的中心构件,且所述套环与所述第一绝缘体熔合。
12.根据权利要求1所述的接头组件,其中每个所述陶瓷套管都被粘结材料结合到所述第一绝缘体的相对侧。
13.根据权利要求11所述的接头组件,其中所述粘结材料是环氧树脂。
14.根据权利要求1所述的接头组件,其中每个所述陶瓷套管在所述第一和第二方向中的一个方向上延伸到所述环状套管的所述第一和第二端中的一端之上以在所述栓组件和所述环状套管之间提供外表面保护。
15.根据权利要求1所述的接头组件,其中所述环状套管包括外部螺纹部分,所述外部螺纹部分可操作来将所述密封组件连接到相应的螺纹孔。
16.根据权利要求1所述的接头组件,其中所述栓芯由铜制成。
17.根据权利要求1所述的接头组件,其中所述栓芯由黄铜制成。
18.一种密封导电接头组件包括:
包括孔和第一和第二端的环状套管;
位于所述套管的所述孔内的一个栓组件;
位于所述套管的所述孔和所述栓组件之间的第一绝缘体,其包括玻璃-金属密封,所述第一绝缘体使所述栓组件在电气上绝缘于所述套管;
所述栓组件包括:
沿着纵轴在第一方向上延伸的第一栓构件,所述第一栓构件具有在近端形成的沿所述纵轴在第二方向上延伸的第一延长部分;
沿着纵轴在所述第二方向上延伸的第二栓构件,所述第二栓构件具有在近端形成的沿所述纵轴在第一方向上延伸的第二延长部分;和
包括套环和至少一个孔的栓芯,所述栓芯容纳所述第一栓构件和所述第二栓构件的每个;和
包括一对位于第一和第二栓构件的各自近端周围并且毗邻所述第一绝缘体的陶瓷套管的第二绝缘体。
19.根据权利要求18所述的接头组件,其中所述第一延长部分包括第一螺纹部分且所述第二延长部分包括第二螺纹部分。
20.根据权利要求19所述的接头组件,其中所述套环包括第一螺纹盲孔和第二螺纹盲孔,所述第一螺纹盲孔可操作地配对容纳所述第一延长部分的第一螺纹部分和所述第二螺纹盲孔可操作地配对容纳所述第二延长部分的第二螺纹部分。
21.根据权利要求19所述的接头组件,其中所述套环包括螺纹孔,所述螺纹孔可操作地配对容纳所述第一延长部分的所述第一螺纹部分和所述第二延长部分的所述第二螺纹部分。
22.根据权利要求21所述的接头组件,其中所述第一延长部分直接与所述第二延长部分连接。
23.根据权利要求22所述的接头组件,其中所述第一延长部分通过铜焊与所述第二延长部分连接。
24.根据权利要求18所述的接头组件,其中所述第一延长部分包括截锥体和所述第二延长部分包括锥形孔,所述锥形孔可操作地配对容纳所述截锥体以连接所述第一和第二栓构件。
25.根据权利要求24所述的接头组件,其中所述套环包括孔,所述孔可操作地容纳在所述第一和第二栓构件的连接处的所述第一和第二延长部分。
26.根据权利要求18所述的接头组件,其中所述第一构件包括与所述近端相对的远端和所述第二构件包括与所述近端相对的远端,所述第一构件的所述远端和所述第二栓构件的所述远端的每个包括螺纹部分。
27.根据权利要求18所述的接头组件,其中所述套环包括与所述第一和第二栓构件的外直径通常相等的外直径,所述套环与所述第一绝缘构件熔合。
28.根据权利要求18所述的接头组件,其中所述陶瓷套管的每个都通过粘接材料结合到所述第一绝缘体。
29.根据权利要求28所述的接头组件,其中所述粘接材料是环氧树脂。
30.根据权利要求18所述的接头组件,其中每个所述陶瓷套管在所述第一和第二方向中的一个方向延伸到所述环状套管的所述第一和第二端中的一端之外以在所述栓组件和所述环状套管之间提供外表面保护。
31.根据权利要求18所述的接头组件,其中所述环状套管包括外部螺纹部分,所述外部螺纹部分可操作地将所述密封组件连接到配对的螺纹孔。
32.根据权利要求18所述的接头组件,其中所述栓芯由铜制成。
33.根据权利要求18所述的接头组件,其中所述栓芯由黄铜制成。
34.一种接头装置包括:
一个壳体,在所述壳体壁中具有内螺纹开口;
导电接头组件,被容纳在所述壳体的所述壁中的所述开口内,所述接头组件包括:
具有孔的外螺纹环状套管,所述螺纹套管与所述壳体的所述壁中的所述螺纹开口相配合;
位于所述环状套管的所述孔内的栓组件;
位于所述套管的所述孔和所述栓组件之间的第一绝缘体,所述第一绝缘体使所述栓组件在电气上绝缘于所述环状套管和所述壳体;
所述栓组件包括:
沿着纵轴在第一方向上延伸的第一栓构件,所述第一栓构件具有一个近端;
沿着所述纵轴在第二方向上延伸的第二栓构件,所述第二栓构件具有一个近端;和
包括套环和至少一个螺纹部分的栓芯,所述栓芯可操作地连接所述第一栓构件和所述第二栓构件;和
位于第一和第二栓构件的各自近端周围并且邻近所述第一绝缘体的第二绝缘体。
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