EA040671B1

EA040671B1 - TERMINAL DEVICE FOR OVERHEAD ELECTRIC CABLE

Info

Publication number: EA040671B1
Application number: EA202091770
Authority: EA
Inventors: Эрик БОШЕ; Кристофер Вонг; Иан М. Пиллинг; Уилльям Уэбб; Дуглас А. Пиллинг
Original assignee: СиТиСи ГЛОБАЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2022-07-13

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области воздушных электрических кабелей и, в частности, относится к конструкциям и способам оконцевания воздушных электрических кабелей, имеющих композитный усиливающий элемент (несущий элемент), например к оконцеванию на тупиковой конструкции.The invention relates to the field of overhead electric cables and, in particular, relates to structures and methods for terminating overhead electric cables having a composite reinforcing element (bearing element), for example, to terminating on a dead-end structure.

Уровень техникиState of the art

При строительстве воздушной линии электропередачи и/или распределения электрический кабель воздушной линии, который передает электричество, протягивают по опорным башням по всей длине линии. Электрический кабель воздушной линии обычно включает один или несколько токопроводящих слоев, каждый из которых включает множество отдельных токопроводящих жил, которые намотаны вокруг и поддерживаются усиливающим элементом. Усиливающий элемент необходим, так как токопроводящие жилы не обладают достаточными механическими свойствами (например, пределом прочности при растяжении), чтобы быть самонесущими при протягивании между опорными башнями. Традиционно токопроводящие жилы изготавливают из алюминия или алюминиевого сплава, а усиливающий элемент изготавливают из стали, особенно из нескольких независимых стальных элементов, которые объединяют (например, скручивают вместе), чтобы сформировать усиливающий элемент, конфигурация, называемая ACSR (Aluminum conductor steel reinforced, сталеалюминевый провод усиленный).During the construction of an overhead power transmission and/or distribution line, the overhead line electrical cable that transmits electricity is pulled along the support towers along the entire length of the line. An overhead line electrical cable typically includes one or more conductive layers, each of which includes a plurality of individual conductive strands that are wound around and supported by a reinforcing element. The reinforcing element is necessary because the conductors do not have sufficient mechanical properties (eg tensile strength) to be self-supporting when pulled between support towers. Traditionally, the conductors are made of aluminum or an aluminum alloy and the reinforcing element is made of steel, especially several independent steel elements that are combined (for example, twisted together) to form a reinforcing element, a configuration called ACSR (Aluminum conductor steel reinforced, steel-aluminum wire reinforced).

В последние годы для некоторых сооружений стальной усиливающий элемент был заменен на современные композитные материалы. Современные композитные материалы включают две или несколько фаз отдельных материалов, например конструкционные волокна в связующей матрице, которые объединены с целью повышения одного или нескольких свойств усиливающего элемента. Некоторые из таких композитных материалов обладают значительными преимуществами по сравнению со сталью, включая более высокую прочность при растяжении, более низкий коэффициент теплового расширения, устойчивость к коррозии и т.п.In recent years, for some structures, the steel reinforcing element has been replaced by modern composite materials. Modern composite materials include two or more phases of separate materials, such as structural fibers in a binder matrix, which are combined to enhance one or more properties of the reinforcing element. Some of these composite materials offer significant advantages over steel, including higher tensile strength, lower coefficient of thermal expansion, corrosion resistance, and the like.

Одним примером воздушного электрического кабеля, имеющего такой композитный усиливающий элемент, является воздушный электрический кабель ACCC®, доступный от компании CTC Global Corporation of Irvine, CA, USA. См., например, патент США № 7368162 (Hiel et al.), который включен в данный документ посредством ссылки во всей его полноте. Электрический кабель ACCC® имеет множество токопроводящих алюминиевых жил, окружающих одноэлементный (например, одностержневой) армированный волокнами композитный усиливающий элемент. Композитный усиливающий элемент включает внутренний сердечник из непрерывных углеродных волокон в полимерной (например, смоляной) связующей матрице, окруженный наружным слоем из непрерывных стекловолокон в связующей матрице.One example of an overhead electrical cable having such a composite reinforcement is the ACCC® overhead electrical cable available from CTC Global Corporation of Irvine, CA, USA. See, for example, US patent No. 7368162 (Hiel et al.), which is incorporated into this document by reference in its entirety. ACCC® electrical cable has a plurality of conductive aluminum strands surrounding a single-piece (eg, single-rod) fiber-reinforced composite reinforcing member. The composite reinforcing element includes an inner core of continuous carbon fibers in a polymeric (eg, resin) bonding matrix surrounded by an outer layer of continuous glass fibers in a bonding matrix.

При прокладке линий электропередачи и распределительных линий электрический кабель часто должен быть подвергнут оконцеванию, например, для подсоединения к другому сегменту электрического кабеля, для спуска к энергоустановке или для спуска к подземному кабелю. В таких случаях электрический кабель оконцовывают и прикрепляют к тупиковой конструкции (например, тупиковой башне) с использованием оконечного оборудования. Часто оконечное оборудование требует обжима наружной токопроводящей металлической втулки на электрический кабель с использованием очень высоких сжимающих усилий, чтобы деформировать металлическую наружную втулку.When laying power lines and distribution lines, the electrical cable often needs to be terminated, for example, to connect to another segment of the electrical cable, to run down to a power plant, or to run down to an underground cable. In such cases, the electrical cable is terminated and attached to a stub structure (eg stub tower) using terminal equipment. Often terminal equipment requires an outer conductive metal sleeve to be crimped onto an electrical cable using very high compressive forces to deform the metal outer sleeve.

Оконечное оборудование для воздушных электрических кабелей, имеющих армированный волокнами композитный усиливающий элемент, как правило, исходит из электрического кабеля, включающего полностью отожженные, алюминиевые токопроводящие жилы трапециевидной формы для равномерного распределения сжимающего давления, необходимого для деформирования алюминиевого наружного корпуса на композитном усиливающем элементе. Однако не во всех прокладках электрических кабелей для воздушных линий может быть использован такой конкретный тип алюминиевой жилы, например там, где воздушный электрический кабель будет подвергаться сильной ледовой нагрузке и/или другим суровым погодным явлениям.Terminal equipment for overhead electrical cables having a fiber-reinforced composite reinforcement typically comes from an electrical cable incorporating fully annealed, trapezoid-shaped aluminum conductors to evenly distribute the compressive pressure required to deform the aluminum outer casing on the composite reinforcement. However, not all overhead electrical cable installations may use this particular type of aluminum core, for example where the overhead electrical cable will be subjected to heavy ice loading and/or other severe weather conditions.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

В изобретении раскрыто оконечное устройство, которое при использовании для оконцевания воздушного электрического кабеля с токопроводящими жилами из алюминиевого сплава (например, более твердого, чем отожженный) и/или с круглыми или овальными токопроводящими жилами, снижает локализованное давление на композитный усиливающий элемент во время операций обжима. Оконечное устройство включает компрессионную оболочку (например, трубку или втулку), которую устанавливают над композитным сердечником в области, где наружный корпус опрессовывают над токопроводящими жилами. Компрессионная оболочка может оставаться между усиливающим элементом и алюминиевыми токопроводящими жилами в течение всего срока службы соединения. Компрессионная оболочка может быть охарактеризована как имеющая внутренние размеры (например, внутренний диаметр), которые очень близко соответствуют композитному усиливающему элементу (например, наружному диаметру композитного усиливающего элемента), который компрессионная оболочка защищает.The invention discloses a termination device which, when used to terminate an overhead electrical cable with aluminum alloy (e.g., harder than annealed) conductive conductors and/or round or oval conductive conductors, reduces localized pressure on the composite reinforcing element during crimping operations. . The terminal device includes a compression sheath (eg, tube or bushing) that is placed over the composite core in the area where the outer casing is pressed over the conductive wires. The compression sheath can remain between the reinforcing element and the aluminum conductors for the entire service life of the connection. A compression shell can be characterized as having internal dimensions (eg, inside diameter) that closely match the composite reinforcement (eg, outside diameter of the composite reinforcement) that the compression shell protects.

В одном варианте осуществления раскрыто оконечное устройство, прикрепляющее воздушный электрический кабель к тупиковой конструкции. Воздушный электрический кабель имеет композитный усиливающий элемент и токопроводящие жилы, окружающие композитный усиливающий элемент. Око- 1 040671 нечное устройство включает соединитель, прикрепляющий оконечное устройство к тупиковой конструкции, зажимной элемент, зафиксированный соединителем и зажимающий композитный усиливающий элемент на проксимальном конце воздушного электрического кабеля, наружную металлическую втулку, окружающую, по меньшей мере, зажимной элемент и проксимальный конец воздушного электрического кабеля, причем наружная металлическая втулка имеет сжатую часть, расположенную над проксимальным концом воздушного электрического кабеля, и компрессионную оболочку, расположенную между композитным усиливающим элементом и токопроводящими жилами, по меньшей мере, по длине токопроводящих жил под сжатой частью.In one embodiment, a terminal device is disclosed for attaching an overhead electrical cable to a stub structure. An overhead electrical cable has a composite reinforcing element and conductive wires surrounding the composite reinforcing element. The terminal device includes a connector that attaches the terminal device to the dead-end structure, a clamping element fixed by the connector and clamping the composite reinforcing element at the proximal end of the air electrical cable, an outer metal sleeve surrounding at least the clamping element and the proximal end of the air electrical cable, and the outer metal sleeve has a compressed part located above the proximal end of the overhead electric cable, and a compression sheath located between the composite reinforcing element and the conductive wires, at least along the length of the conductive wires under the compressed part.

Вышеупомянутое оконечное устройство может быть охарактеризовано как имеющее другие усовершенствования и/или дополнительные признаки, которые могут быть реализованы по отдельности или в любой комбинации. Например, в одном усовершенствованном варианте композитный усиливающий элемент может включать армирующие волокна, расположенные внутри связующей матрицы, такой как металлическая матрица или полимерная матрица. Примеры полезных материалов полимерной матрицы включают термореактивные смоляные полимеры и термопластичные полимеры. В другом усовершенствованном варианте армирующие волокна представляют собой волокна, выбираемые из группы, включающей углеродные волокна, борные волокна, металлоксидные керамические волокна, стекловолокна, карбидные волокна, арамидные волокна и базальтовые волокна. Углеродные волокна могут быть особенно полезны из-за их высокой прочности при растяжении и небольшой массы.The aforementioned terminal can be characterized as having other enhancements and/or additional features that can be implemented individually or in any combination. For example, in one development, the composite reinforcement may include reinforcing fibers located within a bonding matrix, such as a metal matrix or a polymer matrix. Examples of useful polymer matrix materials include thermoset resin polymers and thermoplastic polymers. In another development, the reinforcing fibers are fibers selected from the group consisting of carbon fibers, boron fibers, metal oxide ceramic fibers, glass fibers, carbide fibers, aramid fibers and basalt fibers. Carbon fibers can be especially useful due to their high tensile strength and low mass.

В другом усовершенствованном варианте композитный усиливающий элемент может включать множество отдельных композитных стержней, которые функционально объединены с образованием композитного усиливающего элемента. С другой стороны, композитный усиливающий элемент может включать только один композитный стержень. В другом усовершенствованном варианте по меньшей мере часть токопроводящих жил имеет форму поперечного сечения, которая представляет собой многоугольник. В еще одном усовершенствованном варианте по меньшей мере часть токопроводящих жил имеет форму поперечного сечения, которая не является многоугольной, например форму поперечного сечения, которая является по существу круглой. В другом усовершенствованном варианте по меньшей мере часть токопроводящих жил имеет форму поперечного сечения, которая является по существу круглой, и такие жилы находятся в прямом контакте с компрессионной оболочкой. Токопроводящие жилы могут быть изготовлены из таких материалов, как медь и алюминий, и в одном усовершенствованном варианте токопроводящие жилы выполнены из закаленного алюминия.In another development, the composite reinforcing element may include a plurality of individual composite rods that are operatively combined to form a composite reinforcing element. On the other hand, the composite reinforcing element may include only one composite rod. In another improved embodiment, at least a portion of the conductors has a cross-sectional shape that is a polygon. In yet another improvement, at least a portion of the conductors has a cross-sectional shape that is not polygonal, such as a cross-sectional shape that is substantially circular. In another development, at least a portion of the conductive strands has a cross-sectional shape that is substantially circular and such strands are in direct contact with the compression sheath. The conductors can be made from materials such as copper and aluminum, and in one improvement, the conductors are made from hardened aluminum.

В другом усовершенствованном варианте компрессионная оболочка по существу не выходит за пределы сжатой части дистального конца оконечного устройства. В другом усовершенствованном варианте компрессионная оболочка представляет собой замкнутую цилиндрическую трубку. Альтернативно, компрессионная оболочка представляет собой цилиндрическую трубку, имеющую прорезь по ее длине для облегчения размещения компрессионной оболочки над композитным усиливающим элементом. В другом усовершенствованном варианте компрессионная оболочка конструктивно не зависит от композитного усиливающего элемента. В еще одном усовершенствованном варианте компрессионная оболочка изготовлена из металла, такого как алюминий. В одном конкретном усовершенствованном варианте компрессионная оболочка изготовлена из закаленного алюминия. В другом усовершенствованном варианте компрессионная оболочка имеет толщину по меньшей мере приблизительно 0,20 мм. В другом усовершенствованном варианте компрессионная оболочка имеет толщину не больше чем приблизительно 2,6 мм.In another improvement, the compression sheath does not substantially extend beyond the compressed portion of the distal end of the terminal device. In another improved version, the compression shell is a closed cylindrical tube. Alternatively, the compression sheath is a cylindrical tube having a slot along its length to facilitate placement of the compression sheath over the composite reinforcement. In another improved version, the compression shell is structurally independent of the composite reinforcing element. In yet another improved embodiment, the compression sheath is made of a metal such as aluminium. In one particular improvement, the compression shell is made from hardened aluminium. In another improvement, the compression sheath is at least about 0.20 mm thick. In another development, the compression sheath is no more than about 2.6 mm thick.

В другом усовершенствованном варианте соединитель включает рым-болт, например для прикрепления к тупиковой конструкции. В другом усовершенствованном варианте оконечное устройство включает пластину перемычки, например, для выполнения электрического соединения.In another improved version, the connector includes an eyebolt, for example, for attachment to a stub structure. In another development, the terminal device includes a jumper plate, for example, to make an electrical connection.

В другом усовершенствованном варианте зажимной элемент включает цангу, которую обжимают для зажима композитного усиливающего элемента. Цанга может быть расположена внутри корпуса цанги, и корпус цанги может быть функционально прикреплен к соединителю.In another improvement, the clamping element includes a collet that is crimped to clamp the composite reinforcement. The collet may be located within the collet body and the collet body may be operably attached to the connector.

В одном усовершенствованном варианте компрессионная оболочка включает проксимальную часть и дистальную часть, где дистальная часть расположена между композитным усиливающим элементом и токопроводящими жилами, а проксимальная часть окружает часть композитного усиливающего элемента, которая выходит за пределы проксимального конца воздушного электрического кабеля. В другом усовершенствованном варианте проксимальная часть компрессионной оболочки имеет больший наружный диаметр, чем наружный диаметр дистальной части компрессионной оболочки. В еще одном варианте осуществления дистальная часть компрессионной оболочки расположена внутри полости, образованной в соединителе.In one improvement, the compression sheath includes a proximal portion and a distal portion, where the distal portion is located between the composite reinforcing element and the conductive strands, and the proximal portion surrounds the portion of the composite reinforcing element that extends beyond the proximal end of the overhead electrical cable. In another improvement, the proximal portion of the compression shell has a larger outer diameter than the outer diameter of the distal portion of the compression shell. In yet another embodiment, the distal portion of the compression sheath is located within a cavity formed in the connector.

В другом варианте осуществления раскрыт способ фиксирования воздушного электрического кабеля к тупиковой конструкции. Воздушный электрический кабель включает композитный усиливающий элемент и токопроводящие жилы, окружающие композитный усиливающий элемент. Способ включает размещение компрессионной оболочки между композитным усиливающим элементом и токопроводящими жилами на проксимальном конце воздушного электрического кабеля, размещение наружной металлической втулки, по меньшей мере, над проксимальным концом воздушного электрического кабеля иIn another embodiment, a method for fixing an overhead electrical cable to a stub structure is disclosed. An overhead electrical cable includes a composite reinforcing element and conductive wires surrounding the composite reinforcing element. The method includes placing a compression sheath between a composite reinforcing element and conductive cores at the proximal end of the overhead electrical cable, placing an outer metal sleeve at least above the proximal end of the overhead electrical cable, and

- 2 040671 компрессионной оболочкой, и сжатие по меньшей мере части наружной металлической втулки на токопроводящих жилах.- 2 040671 compression sheath, and compression of at least part of the outer metal sleeve on the conductive wires.

Представленный выше способ может быть охарактеризован как имеющий другие усовершенствованные варианты и/или дополнительные этапы, которые могут быть реализованы по отдельности или в любой комбинации. Например, этап сжатия может включать прикладывание давления по меньшей мере приблизительно 15 т к наружному металлическому корпусу. В другом усовершенствованном варианте способ включает этап прикрепления проксимального конца композитного усиливающего элемента к соединителю. В еще одном усовершенствованном варианте способ включает прикрепление соединителя к тупиковой конструкции.The above method can be characterized as having other improvements and/or additional steps that can be implemented individually or in any combination. For example, the compression step may include applying a pressure of at least about 15 tons to the outer metal housing. In another improved embodiment, the method includes the step of attaching the proximal end of the composite reinforcement to the connector. In yet another improved embodiment, the method includes attaching a connector to a stub structure.

В другом варианте осуществления раскрыт набор, содержащий компоненты, которые выполнены с возможностью сборки в оконечное устройство для прикрепления воздушного электрического кабеля к тупиковой конструкции. Набор включает в себя соединитель, выполненный с возможностью закрепления оконечного устройства на тупиковой конструкции, зажимной элемент, выполненный с возможностью быть прикрепленным соединителем и функционально зажимать композитный усиливающий элемент на проксимальном конце воздушного электрического кабеля, наружную металлическую втулку, выполненную с возможностью окружать, по меньшей мере, зажимной элемент и проксимальный конец воздушного электрического кабеля, и компрессионную оболочку, выполненную с возможностью быть размещенной между композитным усиливающим элементом и токопроводящими жилами по меньшей мере по длине наружного металлического корпуса.In another embodiment, a kit is disclosed that contains components that are assembleable into a terminal device for attaching an overhead electrical cable to a stub structure. The set includes a connector configured to secure the terminal device to the stub structure, a clamping element configured to be attached by the connector and functionally clamp the composite reinforcing element at the proximal end of the overhead electrical cable, an outer metal sleeve configured to surround at least , a clamping element and a proximal end of an overhead electrical cable, and a compression sheath configured to be placed between the composite reinforcing element and the conductive cores at least along the length of the outer metal case.

Описание чертежейDescription of drawings

Фиг. 1 показывает схематичный вид оконечного устройства для воздушного электрического кабеля, имеющего композитный усиливающий элемент;Fig. 1 shows a schematic view of an overhead electrical cable termination having a composite reinforcing element;

фиг. 2 - общий вид оконечного устройства, которое было обжато на воздушном электрическом кабеле;fig. 2 - general view of the terminal device, which was crimped on an overhead electric cable;

фиг. 3 - общий вид воздушного электрического кабеля, имеющего композитный усиливающий элемент;fig. 3 is a general view of an overhead electrical cable having a composite reinforcing element;

фиг. 4A и 4B - компрессионную оболочку в соответствии с вариантом осуществления изобретения;fig. 4A and 4B show a compression shell according to an embodiment of the invention;

фиг. 5 - оконечное устройство в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;fig. 5 shows a terminal device in accordance with an embodiment of the present invention;

фиг. 6A и 6B - виды поперечного сечения воздушных электрических кабелей;fig. 6A and 6B are cross-sectional views of overhead electrical cables;

фиг. 7 - вид поперечного сечения оконечного устройства и компрессионной втулки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.fig. 7 is a cross-sectional view of a terminal device and a compression sleeve in accordance with an embodiment of the present invention.

Описание вариантов осуществленияDescription of Embodiments

Фиг. 1 показывает оконечное устройство (например, тупиковое) для использования с воздушным электрическим кабелем. Оконечное устройство 110, показанное на фиг. 1, также проиллюстрировано и описано в публикации PCT № WO 2005/041358 (Bryant) и в патенте США № 8022301 (Bryant et al.), которые включены в данный документ посредством ссылки во всей полноте.Fig. 1 shows a termination (eg stub) for use with overhead electrical cable. Terminal 110 shown in FIG. 1 is also illustrated and described in PCT Publication No. WO 2005/041358 (Bryant) and US Pat. No. 8,022,301 (Bryant et al.), which are incorporated herein by reference in their entirety.

Если характеризовать широко, то оконечное устройство 110, показанное на фиг. 1, включает зажимной элемент 112, наружную втулку 120 и соединитель 130 для закрепления оконечного устройства 110 на тупиковой конструкции (например, на тупиковой вышке, не показано), например, с использованием рым-болта 132. Напротив рым-болта 132 оконечное устройство 110 функционально соединено с воздушным электрическим кабелем 140, который включает электрический проводник 142, который окружает композитный усиливающий элемент 144.Broadly speaking, terminal 110 shown in FIG. 1 includes a clamping element 112, an outer sleeve 120, and a connector 130 for securing the terminal device 110 to a stub structure (e.g., a stub tower, not shown), for example, using an eyebolt 132. Opposite the eyebolt 132, the terminal device 110 is functionally connected to an overhead electrical cable 140 that includes an electrical conductor 142 that surrounds the composite reinforcing element 144.

Зажимной элемент 112 плотно зажимает композитный усиливающий элемент 144 для прикрепления воздушного электрического кабеля 140 к оконечному устройству 110. Как показано на фиг. 1, зажимной элемент 112 включает цангу 116, имеющую просвет, которая окружает и зажимает усиливающий элемент 144. Цанга 116 расположена в корпусе цанги 114. Когда электрический кабель 140 натягивается и тянет усиливающий элемент 144, возникает трение между усиливающим элементом 144 и цангой 116 (например, вдоль просвета), и усиливающий элемент 144 тянет цангу 116 дальше в корпус цанги 114. Коническая форма цанги 116 и воронкообразная форма корпуса цанги 114 создают повышенное сжатие на усиливающем элементе 144, гарантирующее, что усиливающий элемент 144 не выскальзывает из цанги 116.Clamping member 112 tightly clamps composite reinforcement member 144 to secure overhead electrical cable 140 to termination 110. As shown in FIG. 1, the clamping member 112 includes a collet 116 having a clearance that surrounds and clamps the reinforcing member 144. The collet 116 is located in the body of the collet 114. When the electrical cable 140 is taut and pulls on the reinforcing member 144, friction occurs between the reinforcing member 144 and the collet 116 (for example, , along the clearance) and the reinforcing member 144 pulls the collet 116 further into the body of the collet 114. The conical shape of the collet 116 and the funnel shape of the body of the collet 114 create increased compression on the reinforcing member 144 ensuring that the reinforcing member 144 does not slip out of the collet 116.

Наружная втулка 120 окружает зажимной элемент 112 и окружает резьбовую часть 134 и промежуточную часть 136 соединителя 130. Наружная втулка 120 включает проводящий кожух 128 для облегчения электропроводности между электрическим проводником 142 и пластиной перемычки 126. Например, токопроводящий кожух 128 может быть изготовлен из алюминия. Как показано на фиг. 1, пластина перемычки 126 приварена на токопроводящий кожух 128. При применении пластина перемычки 126 выполнена с возможностью прикрепления к соединительной пластине 150 для облегчения электропроводности между электрическим кабелем 140 и другим проводником, например другим электрическим кабелем (не показано), который функционально соединен с соединительной пластиной 150.The outer sleeve 120 surrounds the clamping member 112 and surrounds the threaded portion 134 and the intermediate portion 136 of the connector 130. The outer sleeve 120 includes a conductive casing 128 to facilitate electrical conduction between the electrical conductor 142 and the jumper plate 126. For example, the conductive casing 128 may be made of aluminum. As shown in FIG. 1, jumper plate 126 is welded onto conductive housing 128. In use, jumper plate 126 is operable to attach to connection plate 150 to facilitate electrical conduction between electrical cable 140 and another conductor, such as another electrical cable (not shown), that is operatively connected to the connection plate. 150.

Соединитель 130 включает рым-болт 132 на проксимальном конце соединителя 130 и резьбовую часть 134, расположенную на дистальном конце соединителя 130. Резьбовая часть 134 выполнена с возможностью функционально совпадать с резьбовой частью 118 корпуса цанги 114 для облегчения пере- 3 040671 мещения соединителя 130 в направлении цанги 116, проталкивая цангу 116 в корпус цанги 114, когда соединитель вращают, например вращают по часовой стрелке. Это усиливает зажим цанги 116 на усиливающем элементе 144, дополнительно прикрепляя воздушный электрический кабель 140 к оконечному устройству 110. Рым-болт 132 выполнен с возможностью прикрепления к тупиковой конструкции для закрепления оконечного устройства 110 и, следовательно, электрического кабеля 140, на тупиковой конструкции, например, на оконечной вышке.The connector 130 includes an eyebolt 132 at the proximal end of the connector 130 and a threaded portion 134 located at the distal end of the connector 130. The threaded portion 134 is configured to operatively match the threaded portion 118 of the body of the collet 114 to facilitate movement of the connector 130 in the direction collet 116 by pushing the collet 116 into the body of the collet 114 when the connector is rotated, such as rotated clockwise. This reinforces the grip of the collet 116 on the reinforcement 144, further securing the overhead electrical cable 140 to the stub 110. , at the terminal tower.

В некоторых ситуациях желательно или необходимо дополнительно прикреплять воздушный электрический кабель 140 к тупиковой конструкции 110. Например, может быть желательно обжать наружную втулку 120 на соединителе 130, особенно на промежуточной части 136 соединителя. Обжим включает приложение экстремального давления к втулке 120 с использование пресса и матрицы, чтобы механически деформировать и сжать втулку 120 на соединителе 130. Кроме того, втулка 120 также может быть обжата на электрическом кабеле воздушной линии 140 на дистальном конце оконечной структуры 110. Такой обжим наружной втулки 120 гарантирует, что корпус 120 не будет перемещаться относительно воздушного электрического кабеля 140 после монтажа. Оконечная структура 110 также может включать металлическую (например, алюминиевую) внутреннюю втулку-вставку 122, чтобы усилить электрический и механический контакт между наружной втулкой 120 и электрическим кабелем 140, когда втулку 120 обжимают на электрическом кабеле 140. Использование мягкого (например, отожженного) алюминия для электрического проводника 142 (например, токопроводящих жил) и использование трапециевидных токопроводящих жил предупреждает повреждение композитного усиливающего элемента 144, когда наружную втулку 120 обжимают на электрическом кабеле 140.In some situations, it is desirable or necessary to additionally attach the overhead electrical cable 140 to the stub structure 110. For example, it may be desirable to crimp the outer sleeve 120 onto the connector 130, especially the intermediate portion 136 of the connector. Crimping involves applying extreme pressure to sleeve 120 using a press and die to mechanically deform and compress sleeve 120 onto connector 130. In addition, sleeve 120 may also be crimped onto overhead electrical cable 140 at the distal end of termination structure 110. Such crimping of the outer sleeve 120 ensures that the housing 120 will not move relative to the overhead electrical cable 140 after installation. Termination structure 110 may also include a metal (eg, aluminum) inner sleeve insert 122 to enhance electrical and mechanical contact between outer sleeve 120 and electrical cable 140 when sleeve 120 is crimped onto electrical cable 140. Use of soft (eg, annealed) aluminum for electrical conductor 142 (e.g., conductors) and the use of trapezoidal conductors prevents damage to composite reinforcement 144 when outer sleeve 120 is crimped onto electrical cable 140.

Фиг. 2 показывает общий вид оконечного устройства, которое было обжато на электрическом кабеле воздушной линии. Как описано выше относительно фиг. 1, оконечное устройство 210 включает соединитель, имеющий рым-болт 232, который простирается наружу от проксимального конца наружной металлической втулки 220. Пластина перемычки 226 приварена к проксимальному концу токопроводящего кожуха 228 для электрического соединения, например с соединительной пластиной (см. фиг. 1). Как показано на фиг. 2, наружная втулка 220 обжата над двумя областями, то есть над проксимальной обжимной областью 220b и дистальной обжимной областью 220a. Проксимальная обжимная область 220b расположена над промежуточной частью соединителя (см. фиг. 1), и дистальная обжимная область 220a расположена над частью воздушного электрического кабеля 240. Экстремальные сжимающие усилия, приложенные вокруг наружной втулки 220 при проведении операций обжима, передаются лежащим внизу компонентам, то есть, соединителю под обжимной областью 220b и воздушному электрическому кабелю 240 под обжимной областью 220a.Fig. 2 shows a general view of a terminal device which has been crimped onto an overhead line electrical cable. As described above with respect to FIG. 1, termination 210 includes a connector having an eyebolt 232 that extends outward from the proximal end of an outer metal sleeve 220. A jumper plate 226 is welded to the proximal end of a conductive housing 228 for electrical connection, such as to a connection plate (see FIG. 1). . As shown in FIG. 2, outer sleeve 220 is crimped over two regions, ie, proximal crimp region 220b and distal crimp region 220a. The proximal crimp region 220b is located above the intermediate portion of the connector (see FIG. 1), and the distal crimp region 220a is located above the portion of the overhead electrical cable 240. Extreme compressive forces applied around the outer sleeve 220 during crimping operations are transferred to the underlying components, yes, the connector under the crimp area 220b and the overhead electrical cable 240 under the crimp area 220a.

Таким образом, токопроводящие жилы и другие компоненты оконечного устройства, например наружная втулка, изготовлены из алюминия. Как используется в данном случае и, если конкретно не указано иное, когда термин алюминий используют сам по себе, он относится обычно к чистому алюминию или алюминиевому сплаву (например, содержащему, по меньшей мере, приблизительно 50 мас.% алюминия), а также ко всем типам алюминия, который был термически обработан (например, отожжен), механически упрочнен, экструдирован или иным образом обработан таким способом, который приводит к желаемому свойству конечного компонента. Как используется в данном случае, термин мягкий алюминий относится по существу к чистой (например, беспримесной) форме алюминия, который может быть отожжен. Примеры мягкого алюминия включают серии Aluminum Association 1xxx (например, больше чем 99% алюминия), которые были отожжены, например, алюминий AA1350-O, который представляет собой полностью отожженный алюминий. Кроме того, термины закаленный алюминий или твердый алюминий относятся к алюминию, который имеет прочность при растяжении по меньшей мере приблизительно 100 МПа, например по меньшей мере приблизительно 120 МПа, например по меньшей мере приблизительно 150 МПа или даже по меньшей мере приблизительно 200 МПа. Закаленный алюминий может иметь прочность при растяжении, например, приблизительно вплоть до 380 МПа. Как отмечено выше, когда токопроводящие жилы, окружающие композитный усиливающий элемент, изготовлены из мягкого алюминия, жила будет деформироваться и поглощать некоторую часть сжимающего усилия, тем самым уменьшая напряжения на находящемся внизу композитном усиливающем элементе. Использование токопроводящих жил трапециевидной формы (т.е. с трапециевидным поперечным сечением), которые имеют высокую площадь поверхности при прямом контакте с усиливающим элементом, также может уменьшить напряжение, которое накладывают на композитный усиливающий элемент. В результате существует очень низкая вероятность того, что операция обжима будет повреждать находящийся снизу композитный усиливающий элемент.Thus, the conductors and other components of the terminal device, such as the outer sleeve, are made of aluminum. As used herein, and unless specifically noted otherwise, when the term aluminum is used by itself, it refers generally to pure aluminum or an aluminum alloy (e.g., containing at least about 50 weight percent aluminum), as well as to all types of aluminum that have been heat treated (eg annealed), mechanically hardened, extruded or otherwise processed in a manner that results in the desired property of the final component. As used herein, the term soft aluminum refers to a substantially pure (eg, unalloyed) form of aluminum that can be annealed. Examples of soft aluminum include the Aluminum Association 1xxx series (eg, greater than 99% aluminum) that have been annealed, such as AA1350-O aluminum, which is fully annealed aluminum. In addition, the terms hardened aluminum or solid aluminum refer to aluminum that has a tensile strength of at least about 100 MPa, such as at least about 120 MPa, such as at least about 150 MPa, or even at least about 200 MPa. Hardened aluminum may have a tensile strength, for example, up to about 380 MPa. As noted above, when the conductive strands surrounding the composite reinforcing element are made of soft aluminum, the strand will deform and absorb some of the compressive force, thereby reducing stresses on the underlying composite reinforcing element. The use of trapezoidal conductors (ie, trapezoidal cross-section) that have a high surface area in direct contact with the reinforcing element can also reduce the stress that is applied to the composite reinforcing element. As a result, there is a very low chance that the crimping operation will damage the underlying composite reinforcing element.

Фиг. 3 иллюстрирует поперечное сечение воздушного электрического кабеля 340. Кабель 340 включает электрический проводник 342 для проведения электричества. Электрический проводник включает два слоя токопроводящих жил 342a и 342b, которые обернуты (например, скручены) вокруг центрального усиливающего элемента 344. Усиливающий элемент 344 образован одним стержнем из армированного волокнами композитного материала, имеющего внутренний сердечник из углеродных волокон 344а и наружный слой 344b из изоляционного материала, такого как стекловолокна.Fig. 3 illustrates a cross section of an overhead electrical cable 340. Cable 340 includes an electrical conductor 342 for conducting electricity. The electrical conductor includes two layers of conductive strands 342a and 342b that are wrapped (eg, stranded) around a central reinforcing member 344. The reinforcing member 344 is formed by a single fiber reinforced composite rod having an inner core of carbon fibers 344a and an outer layer 344b of insulating material. such as fiberglass.

Токопроводящие жилы 342a/342b имеют по существу трапециевидное поперечное сечение с верх- 4 040671 ней и нижней поверхностями, которые могут быть слегка изогнутыми (например, дугообразными) с образованием по существу цилиндрической токопроводящей структуры с небольшими зазорами между соседними жилами 342a/342b и между жилами 342a и усиливающим элементом 344. Токопроводящие жилы 342a/342b выбирают так, чтобы они имели высокую электропроводность, и производят из алюминия AA-1350-O, имеющего высокую электропроводность (например, приблизительно 61% IACS).The conductive strands 342a/342b have a substantially trapezoidal cross-section with upper and lower surfaces that may be slightly curved (eg arcuate) to form a substantially cylindrical conductive structure with small gaps between adjacent strands 342a/342b and between strands. 342a and reinforcing element 344. The conductors 342a/342b are selected to have high electrical conductivity and are made from AA-1350-O aluminum having a high electrical conductivity (eg, approximately 61% IACS).

В некоторых конструкциях, однако, воздушный электрический кабель включает проводник, образованный из токопроводящих жил, которые имеют форму (например, поперечное сечение), которая создает точки напряжений по длине композитного усиливающего элемента, когда наружную втулку сжимают на токопроводящих жилах. Например, токопроводящие жилы, имеющие круглое поперечное сечение, могут образовывать точки напряжений из-за относительно небольшой площади контакта жил с лежащим под ними композитным усиливающим элементом. При таких обстоятельствах усиливающий элемент может быть чувствителен к повреждению (например, разрушению), когда токопроводящие жилы сжимают на усиливающем элементе при высоком давлении.In some designs, however, the overhead electrical cable includes a conductor formed from conductive strands that have a shape (eg, cross section) that creates stress points along the length of the composite reinforcing element when the outer sleeve is pressed against the conductive strands. For example, conductors having a circular cross section may form stress points due to the relatively small contact area of the conductors with the underlying composite reinforcing element. Under such circumstances, the reinforcing element may be susceptible to damage (eg, breaking) when the conductive strands are compressed on the reinforcing element at high pressure.

Токопроводящие жилы также могут быть выполнены из твердого алюминия, например, когда линию монтируют в регионе с сильной гололедной нагрузкой на электрический кабель. Например, токопроводящие жилы могут включать, но без ограничения, токопроводящие жилы из сплавов Al-Zr или алюминия AA1350-H10, который представляет собой деформационно-упрочненный алюминий.The conductors can also be made of solid aluminum, for example, when the line is installed in a region with a heavy ice load on the electric cable. For example, the conductors may include, but are not limited to, conductors made from Al-Zr alloys or AA1350-H10 aluminum, which is work hardened aluminum.

В соответствии с настоящим изобретением компрессионную оболочку вставляют между токопроводящими жилами и композитным усиливающим элементом по меньшей мере вдоль части воздушного электрического кабеля, которая подвергается сжатию. Компрессионная оболочка выполнена с возможностью поглощать (например, рассеивать) по меньшей мере часть сжимающих напряжений, которые иначе могли бы быть приложены на композитный усиливающий элемент. Фиг. 4A показывает общий вид компрессионной оболочки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, и фиг. 4B показывает поперечное сечение компрессионной оболочки фиг. 4A. Компрессионная оболочка 460 выполнена с возможностью (например, имеет форму и размеры) скольжения по композитному усиливающему элементу, например, одноэлементному композитному усиливающему элементу, имеющему круглое поперечное сечение, и под токопроводящими жилами.In accordance with the present invention, a compression sheath is inserted between the conductive strands and the composite reinforcing element at least along the portion of the overhead electrical cable that is subjected to compression. The compression shell is configured to absorb (eg, dissipate) at least a portion of the compressive stresses that might otherwise be applied to the composite reinforcing element. Fig. 4A shows a perspective view of a compression shell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B shows a cross section of the compression shell of FIG. 4A. Compression sheath 460 is configured (eg, shaped and sized) to slide over a composite reinforcing element, eg, a single-piece composite reinforcing element having a circular cross section, and under conductive strands.

В этой связи внутренний диаметр (ID) компрессионной оболочки 460 имеет размеры, по существу совпадающие с наружным диаметром усиливающего элемента, например, так, что по существу нет зазора между внутренней окружностью компрессионной оболочки 460 и наружной окружностью композитного усиливающего элемента. Например, внутренний диаметр компрессионной оболочки для использования с одноэлементным композитным усиливающим элементом может составлять по меньшей мере приблизительно 1 мм, например по меньшей мере приблизительно 2 мм, например по меньшей мере приблизительно 2,5 мм. Как правило, внутренний диаметр компрессионной оболочки для использования с одноэлементным композитным усиливающим элементом будет не больше чем приблизительно 25 мм, например, не больше чем приблизительно 20 мм или даже не больше чем приблизительно 15 мм.In this regard, the inner diameter (ID) of the compression shell 460 is sized to substantially match the outer diameter of the reinforcement, such as such that there is substantially no gap between the inner circumference of the compression shell 460 and the outer circumference of the composite reinforcement. For example, the internal diameter of a compression shell for use with a single piece composite reinforcement may be at least about 1 mm, such as at least about 2 mm, such as at least about 2.5 mm. Typically, the internal diameter of a compression sheath for use with a single-piece composite reinforcement will be no greater than about 25 mm, such as no greater than about 20 mm, or even no greater than about 15 mm.

Однако компрессионные оболочки, имеющие другие внутренние диаметры, рассматривают в зависимости от наружного диаметра и конфигурации композитного усиливающего элемента. Например, композитный усиливающий элемент может быть составлен из множества отдельных элементов (например, отдельных стержней), которые функционально объединены (например, спирально скручены вместе) с образованием усиливающего элемента. Такая многоэлементная конфигурация будет, как правило, иметь эффективный наружный диаметр, который больше чем диаметр одноэлементного композитного усиливающего элемента. Примеры таких многоэлементных композитных усиливающих элементов включают, но без ограничения ими, многоэлементный алюминиевый матричный композитный усиливающий элемент, представленный в патенте США № 6245425 (McCullough et al.); многоэлементный углеволоконный усиливающий элемент, представленный в патенте США № 6015953 (Tosaka et al.); и многоэлементный углеволоконный усиливающий элемент, представленный в патенте США № 9685257 (Daniel et al.). Каждый из этих патентов США включен в данный документ посредством ссылки во всей его полноте. Такие многоэлементные композитные усиливающие элементы могут требовать использования компрессионной оболочки, имеющей относительно большой внутренний диаметр по сравнению с компрессионной оболочкой, используемой с одноэлементным композитным усиливающим элементом.However, compression shells having other inner diameters are considered depending on the outer diameter and configuration of the composite reinforcement. For example, a composite reinforcing element may be composed of a plurality of individual elements (eg, individual rods) that are operatively combined (eg, helically twisted together) to form a reinforcing element. Such a multi-element configuration will typically have an effective outer diameter that is larger than the diameter of a single-element composite reinforcing element. Examples of such multi-element composite reinforcing elements include, but are not limited to, multi-element aluminum matrix composite reinforcing element presented in US patent No. 6245425 (McCullough et al.); multi-element carbon fiber reinforcing element presented in US patent No. 6015953 (Tosaka et al.); and a multi-element carbon fiber reinforcing element presented in US patent No. 9685257 (Daniel et al.). Each of these US patents is incorporated herein by reference in its entirety. Such multi-piece composite reinforcements may require the use of a compression shell having a relatively large internal diameter compared to the compression shell used with a single-piece composite reinforcement.

Толщина (t) компрессионной оболочки должна быть достаточной, чтобы защищать находящийся внизу композитный усиливающий элемент от разрушения под действием сжимающих усилий операции обжима. Однако, если толщина слишком большая, может быть трудно поместить (например, всунуть) оболочку между композитным усиливающим элементом и токопроводящими жилами при проведении оконцевания. По одному описанию оболочка имеет толщину по меньшей мере приблизительно 0,20 мм, например по меньшей мере приблизительно 0,5 мм, например по меньшей мере приблизительно 1,0 мм. По другому описанию оболочка имеет толщину не больше чем приблизительно 2,6 мм, например не больше чем приблизительно 2,0 мм.The thickness (t) of the compression shell must be sufficient to protect the underlying composite reinforcing element from breaking under the compressive forces of the crimping operation. However, if the thickness is too great, it may be difficult to place (eg, push) the sheath between the composite reinforcing element and the conductors when terminating. According to one description, the sheath has a thickness of at least about 0.20 mm, such as at least about 0.5 mm, such as at least about 1.0 mm. According to another description, the sheath has a thickness of no more than about 2.6 mm, such as no more than about 2.0 mm.

Компрессионная оболочка 460 может быть изготовлена из ряда материалов. В одном описании компрессионная оболочка 460 выполнена из металлического материала. В одном конкретном описании компрессионная оболочка может быть изготовлена из алюминия. Использование закаленного алюминияThe compression shell 460 can be made from a number of materials. In one description, the compression sheath 460 is made of a metallic material. In one specific description, the compression shell may be made of aluminium. Use of hardened aluminum

- 5 040671 особенно выгодно в случае компрессионной оболочки, так как это дает возможность алюминиевой оболочке поддерживать свою форму, при этом быть установленной между жилой композитного сердечника и токопроводящими жилами, завернутыми вокруг композитного сердечника. Закаленный алюминий также легко подвергается экструзии.- 5 040671 is particularly advantageous in the case of a compression sheath, as this allows the aluminum sheath to maintain its shape while being installed between the strand of the composite core and the conductive strands wrapped around the composite core. Hardened aluminum is also easy to extrude.

В одном конкретном описании компрессионная оболочка изготовлена из сплава серии Aluminum Association Series 6xxx (AA6xxx сплав), который обычно имеет прочность при растяжении, по меньшей мере, приблизительно 150 МПа и не больше чем приблизительно 380 МПа. AA6xxx сплавы включают кремний и магний в качестве легирующих элементов, образуя силицид магния со сплавом. Другие полезные алюминиевые сплавы включают сплавы Al-Zr, такие как сплавы АА7ххх. Другие полезные металлы для компрессионной втулки могут включать медь и сталь. Неметаллические материалы также могут быть полезны, например, высококачественные пластики (например, полимеры), включая, но без ограничения ими, ПЭЭК (PEEK) (полиэфирэфиркетон), ПЭК (PEK) (полиэфиркетон) и ПЭС (PES) (полиэфирсульфон). Такие пластики могут быть армированы волокнами, такими как углеродные волокна, стекловолокна, арамидные волокна, фторуглеродные волокна (например, ПТФЭ (PTFE) волокна) и т.д., чтобы усилить механические свойства пластика.In one specific specification, the compression sheath is made from an Aluminum Association Series 6xxx alloy (AA6xxx alloy), which typically has a tensile strength of at least about 150 MPa and not greater than about 380 MPa. AA6xxx alloys include silicon and magnesium as alloying elements, forming magnesium silicide with the alloy. Other useful aluminum alloys include Al-Zr alloys such as AA7xxx alloys. Other useful metals for a compression sleeve may include copper and steel. Non-metallic materials may also be useful, such as high quality plastics (eg, polymers), including, but not limited to, PEEK (polyether ether ketone), PEK (polyether ketone), and PES (polyether sulfone). Such plastics can be reinforced with fibers such as carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, fluorocarbon fibers (eg, PTFE fibers), etc., to enhance the mechanical properties of the plastic.

Как показано на фиг. 4A-4B, компрессионная втулка 460 может включать продольно простирающуюся прорезь 462. Продольно простирающаяся прорезь 462 может облегчать размещение компрессионной втулка 460 над композитным усиливающим элементом во время сборки оконечного устройства. Хотя прорезь показана как продольно простирающая прорезь 462, компрессионная втулка 460 может включать нелинейную прорезь, например прорезь, которая имеет форму спирали вокруг наружной окружности втулки 460. Другие конфигурации оболочки могут включать насечки вокруг наружной поверхности оболочки и/или конусность на одном или обоих концах. Такие конфигурации могут облегчать отделение токопроводящих жил от композитного усиливающего элемента и позволять легче вставлять оболочку между композитным усиливающим элементом и токопроводящими жилами, обмотанными вокруг композитного усиливающего элемента. Кроме того, оболочка может быть выполнены в двух или более частях, которые могут быть собраны вместе с образованием по существу непрерывного цилиндра вокруг композитного усиливающего элемента при монтаже между усиливающим элементом и токопроводящими жилами, обмотанными вокруг усиливающего элемента.As shown in FIG. 4A-4B, the compression sleeve 460 may include a longitudinally extending slot 462. The longitudinally extending slot 462 may facilitate placement of the compression sleeve 460 over the composite reinforcement during assembly of the terminal device. Although the slit is shown as longitudinally extending slit 462, compression sleeve 460 may include a non-linear slit, such as a slit that is helically shaped around the outer circumference of sleeve 460. Other sheath configurations may include notches around the outer surface of the sheath and/or taper at one or both ends. Such configurations may facilitate separation of the conductive strands from the composite reinforcing element and allow for easier insertion of a sheath between the composite reinforcing element and the conductive strands wound around the composite reinforcing element. In addition, the sheath can be made in two or more parts that can be assembled to form a substantially continuous cylinder around the composite reinforcing element when mounted between the reinforcing element and the conductive wires wrapped around the reinforcing element.

В другой конфигурации компрессионная оболочка может включать замкнутую цилиндрическую трубку, например цилиндрическую трубку, которая открыта на обоих концах, и не иметь прорези или другого разделения вдоль стенки оболочки.In another configuration, the compression sheath may include a closed cylindrical tube, such as a cylindrical tube that is open at both ends, and not have a slot or other separation along the wall of the sheath.

Длину компрессионной оболочки 460 выбирают так, чтобы компрессионная оболочка 460 окружала композитный усиливающий элемент, по меньшей мере, по длине композитного усиливающего элемента, которая подвергается воздействию сжимающих усилий в процессе обжатия. В одном описании компрессионная оболочка 460 имеет длину по меньшей мере приблизительно 150 мм, например по меньшей мере приблизительно 450 мм. Однако компрессионная оболочка 460 не должна существенно выходить за длину композитного усиливающего элемента, которая находится под сжатием, например, не должна выступать в направлении соединителя за токопроводящие жилы. В одном описании компрессионная оболочка 460 имеет длину не больше чем приблизительно 915 мм, например не больше чем приблизительно 650 мм.The length of the compression sheath 460 is chosen such that the compression sheath 460 surrounds the composite reinforcement for at least the length of the composite reinforcement that is subjected to compressive forces during compression. In one description, compression sheath 460 has a length of at least about 150 mm, such as at least about 450 mm. However, the compression sheath 460 must not extend substantially beyond the length of the composite reinforcement that is under compression, eg, must not protrude beyond the conductive strands towards the connector. In one description, compression sheath 460 has a length of no more than about 915 mm, such as no more than about 650 mm.

Фиг. 5 иллюстрирует частичное поперечное сечение оконечного устройства в соответствии с настоящим изобретением, например для прикрепления воздушного электрического кабеля к тупиковой конструкции. Воздушный электрический кабель 540 включает композитный усиливающий элемент 546 и токопроводящие жилы 542, окружающие композитный усиливающий элемент 546. Оконечное устройство 510 включает зажимной элемент, закрепленный соединителем и зажимающий композитный усиливающий элемент 546 на проксимальном конце воздушного электрического кабеля 540. Как показано на фиг. 5, зажимной элемент 512 включает цангу 516 и корпус цанги 514, где цанга 516 выступает немного за корпус 514 и зажимает композитный усиливающий элемент 546. Наружная металлическая втулка 520 окружает зажимной элемент 512 и проксимальный конец воздушного электрического кабеля 540. Обжимная часть 520a наружной металлической втулки 520 расположена над (например, вокруг) проксимальным концом воздушного электрического кабеля 540. Компрессионная оболочка 560 расположена между композитным усиливающим элементом 546 и токопроводящими жилами 542, по меньшей мере, по длине обжимной части 520a.Fig. 5 illustrates a partial cross-section of a terminal device according to the present invention, for example for attaching an overhead electrical cable to a stub structure. The overhead electrical cable 540 includes a composite reinforcement 546 and conductive strands 542 surrounding the composite reinforcement 546. Termination 510 includes a clamping member secured by a connector and clamping the composite reinforcement 546 at the proximal end of the overhead electrical cable 540. As shown in FIG. 5, grip member 512 includes a collet 516 and a collet body 514, where the collet 516 protrudes slightly beyond the body 514 and clamps the composite reinforcement 546. An outer metal sleeve 520 surrounds the grip member 512 and the proximal end of the overhead electrical cable 540. The outer metal sleeve crimp portion 520a 520 is located above (eg, around) the proximal end of the overhead electrical cable 540. The compression sheath 560 is located between the composite reinforcing element 546 and the conductive strands 542, at least along the length of the crimp portion 520a.

Оконечное устройство 510 особенно подходит для использования с электрическим кабелем воздушной линии 540, который включает композитный усиливающий элемент 546. Примеры воздушных электрических кабелей, для которых оконечное устройство 510 особенно полезно, включают, но без ограничения ими, кабели, имеющие усиливающий элемент, содержащий армирующие волокна, связанные в матрице, такой как полимерная матрица или металлическая матрица. Армирующие волокна могут быть по существу непрерывными армирующими волокнами, которые простираются по длине композитного усиливающего элемента, и/или могут включать короткие армирующие волокна (например, волокнистые кристаллы или рубленые волокна), которые распределены по матрице. Волокна могут быть выбраны из широкого спектра материалов, включая, но без ограничения ими, углерод, стекло, бор, оксиды металлов, карбиды металлов, высокопрочные полимеры, такие как арамидные волокна или фторполимерные во- 6 040671 локна, базальтовые волокна и т.п. Материал матрицы включает, например, пластик (например, полимер), такой как термопластичный полимер или термореактивный полимер. Матрица также может представлять собой металлическую матрицу, например алюминиевую матрицу. Один пример композитного усиливающего элемента с алюминиевой матрицей представлен в патенте США № 6245425 (McCullough et al.), который включен в данный документ посредством ссылки во всей его полноте. Одним примером армированного волокнами усиливающего элемента с полимерной матрицей является усиливающий элемент, используемый в воздушном электрическом кабеле ACCC®, который производит компания CTC Global Corporation of Irvine, CA, USA. Такой воздушный электрический кабель показан, например, в патенте США № 7368162 (Hiel et al.), который включен в данный документ посредством ссылки во всей полноте. Хотя на фиг. 5 показан одноэлементный усиливающий элемент 546 (например, одностержневой), усиливающий элемент может включать множество отдельных композитных элементов, которые объединены (например, спирально скручены вместе) с образованием усиливающего элемента, который раскрыт выше.Termination 510 is particularly suitable for use with overhead electrical cable 540 that includes a composite reinforcing element 546. Examples of overhead electrical cables for which termination 510 is particularly useful include, but are not limited to, cables having a reinforcing element containing reinforcing fibers. bound in a matrix, such as a polymer matrix or a metal matrix. The reinforcing fibers may be substantially continuous reinforcing fibers that extend the length of the composite reinforcing element and/or may include short reinforcing fibers (eg, fiber crystals or chopped fibers) that are distributed throughout the matrix. The fibers may be selected from a wide variety of materials including, but not limited to, carbon, glass, boron, metal oxides, metal carbides, high strength polymers such as aramid fibers or fluoropolymer fibers, basalt fibers, and the like. The matrix material includes, for example, a plastic (eg, polymer) such as a thermoplastic polymer or a thermoset polymer. The matrix may also be a metal matrix, such as an aluminum matrix. One example of an aluminum matrix composite reinforcing element is presented in US Pat. No. 6,245,425 (McCullough et al.), which is incorporated herein by reference in its entirety. One example of a fiber-reinforced polymer matrix reinforcing element is the reinforcing element used in ACCC® aerial electrical cable, which is manufactured by CTC Global Corporation of Irvine, CA, USA. Such an overhead electrical cable is shown, for example, in US patent No. 7368162 (Hiel et al.), which is incorporated herein by reference in its entirety. Although in FIG. 5 shows a single element reinforcing element 546 (eg, single rod), the reinforcing element may include a plurality of individual composite elements that are combined (eg, helically twisted together) to form the reinforcing element as discussed above.

Токопроводящие жилы 542 могут иметь поперечное сечение в форме многоугольника или в форме не многоугольника. В одном описании токопроводящие жилы 542 имеют поперечное сечение в форме не многоугольника, например, которые создают точки напряжения по длине композитного усиливающего элемента 546, который повергается сжатию. В одном описании токопроводящие жилы включают жилы, имеющие круглое поперечное сечение, которые находятся в прямом контакте с композитным усиливающим элементом 546. Жилы, имеющие круглое поперечное сечение, концентрируют приложенное усилие по линии контакта между круглой жилой и композитным усиливающим элементом, что может привести к разрушению композитного усиливающего элемента 546 даже при относительно умеренных сжимающих нагрузках. Токопроводящие жилы могут быть изготовлены их токопроводящих металлических материалов, в том числе, но без ограничения ими, алюминия и меди. В одном конкретном описании токопроводящие жилы включают закаленный алюминий, например, неотожженный, алюминиевые токопроводящие жилы, такие как Al-Zr токопроводящие жилы или AA1350-H19 токопроводящие жилы.Conductors 542 may have a polygonal or non-polygonal cross-section. In one description, the conductive strands 542 have a non-polygonal cross-section, for example, which create stress points along the length of the composite reinforcing element 546 that is subjected to compression. In one description, conductive strands include strands having a circular cross section that are in direct contact with the composite reinforcing element 546. Strands having a circular cross section concentrate the applied force along the line of contact between the circular strand and the composite reinforcing element, which can lead to failure. composite reinforcing element 546 even under relatively moderate compressive loads. The conductors may be made from conductive metallic materials including, but not limited to, aluminum and copper. In one specific specification, the conductors include hardened aluminum, eg unannealed, aluminum conductors such as Al-Zr conductors or AA1350-H19 conductors.

Фиг. 6A и 6B схематично иллюстрируют поперечные сечения конца воздушного электрического кабеля без компрессионной оболочки (фиг. 6A) и с компрессионной оболочкой (фиг. 6B). Как показано на фиг. 6A, воздушный кабель 640А включает композитный усиливающий элемент 646A, который содержит углеродные волокна в полимерной матрице. Множество токопроводящих жил 642A, имеющих круглое поперечное сечение, спирально намотано вокруг усиливающего элемента 646A. Можно увидеть на фиг. 6A, что круглые токопроводящие жилы 642A имеют относительно небольшую часть, которая находится в прямом контакте с лежащим под ними усиливающим элементом 646A. Следовательно, когда токопроводящие жилы 642A прессуют на усиливающий элемент 646A во время операции обжима, напряжения концентрируются под частью проводящей жилы 642A, находящейся в контакте с усиливающим элементом 646A.Fig. 6A and 6B schematically illustrate end sections of an overhead electrical cable without a compression sheath (FIG. 6A) and with a compression sheath (FIG. 6B). As shown in FIG. 6A, overhead cable 640A includes a composite reinforcement 646A that contains carbon fibers in a polymer matrix. A plurality of conductors 642A having a circular cross section are helically wound around the reinforcing element 646A. Can be seen in FIG. 6A that the circular conductors 642A have a relatively small portion that is in direct contact with the underlying reinforcing element 646A. Therefore, when the conductive strands 642A are pressed onto the reinforcing element 646A during the crimping operation, stresses are concentrated under the portion of the conductive strand 642A in contact with the reinforcing element 646A.

Фиг. 6B иллюстрирует использование компрессионной втулки при проведении оконцевания в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Аналогично фиг. 6A воздушный кабель 640B включает композитный усиливающий элемент 646B, который содержит углеродные волокна в полимерной матрице. Множество токопроводящих жил 642В, имеющих круглое поперечное сечение, спирально намотано вокруг усиливающего элемента 646B. В варианте осуществления фиг. 6B компрессионную оболочку 624B помещают между токопроводящими жилами 642В и композитным усиливающим элементом 646B. Компрессионная оболочка 624B представляет собой замкнутую цилиндрическую трубку, которая размещена (например, просунута) над композитным усиливающим элементом 646B перед операцией обжатия. Как результат, когда токопроводящие жилы 642В сжимают на усиливающем элементе 646B во время операции обжатия, компрессионная оболочка 624B поглощает и распределяет сжимающие усилия по всей окружности усиливающего элемента 646B, тем самым снижая вероятность разрушения в усиливающем элементе 646B.Fig. 6B illustrates the use of a compression sleeve in a termination according to an embodiment of the present invention. Similarly to FIG. 6A, overhead cable 640B includes a composite reinforcement 646B that contains carbon fibers in a polymer matrix. A plurality of conductive wires 642B having a circular cross section are helically wound around a reinforcing element 646B. In the embodiment of FIG. 6B, a compression sheath 624B is placed between the conductors 642B and the composite reinforcement 646B. The compression sheath 624B is a closed cylindrical tube that is placed (eg, slid) over the composite reinforcement 646B prior to the compression operation. As a result, when the conductive strands 642B are compressed on the reinforcing member 646B during the crimping operation, the compression sheath 624B absorbs and distributes the compressive forces around the entire circumference of the reinforcing member 646B, thereby reducing the likelihood of failure in the reinforcing member 646B.

Фиг. 7 иллюстрирует другой вариант осуществления оконечного устройства в соответствии с настоящим изобретением. Вариант осуществления оконечного устройства, показанный на фиг. 7, представляет собой модификацию оконечного устройства, раскрытого в патенте США № 7348489 (Chadbourne), который включен в настоящий документ посредством ссылки во всей его полноте.Fig. 7 illustrates another embodiment of a terminal device in accordance with the present invention. The terminal embodiment shown in FIG. 7 is a modification of the terminal device disclosed in US Pat. No. 7,348,489 (Chadbourne), which is incorporated herein by reference in its entirety.

Как показано на фиг. 7, оконечное устройство 710 включает соединитель 730, имеющий рым-болт 732, например, для крепления оконечного устройства 710 к тупиковой конструкции. Дистальная часть 724а компрессионной оболочки 724 расположена между композитным усиливающим элементом 746 и токопроводящими жилами 742 вдоль дистальной части 720a наружного металлического корпуса. Компрессионная оболочка 724 включает проксимальную часть 724b, которая имеет наружный диаметр, который больше, чем наружный диаметр дистальной части 724a. Проксимальная часть 724b расположена между внутренней частью соединителя 730 и частью композитного усиливающего элемента 746, которая выступает за токопроводящие жилы 742. Таким образом, наружный металлический корпус 720 может быть обжат по существу по всей его длине, например вдоль частей 720a и 720b, при этом композитный усиливающий элемент 746 остается защищенным по всей длине, которая подвергается сжимающим напряжениям.As shown in FIG. 7, terminal 710 includes a connector 730 having an eyebolt 732, for example, for attaching terminal 710 to a stub structure. The distal portion 724a of the compression shell 724 is positioned between the composite reinforcement 746 and the conductive strands 742 along the distal portion 720a of the outer metal case. The compression sheath 724 includes a proximal portion 724b that has an outer diameter that is larger than the outer diameter of the distal portion 724a. The proximal portion 724b is located between the interior of the connector 730 and the portion of the composite reinforcement 746 that extends beyond the conductive strands 742. the reinforcing element 746 remains protected along its entire length, which is subjected to compressive stresses.

--

Claims

From the foregoing, it is clear that the present invention also relates to a method for attaching an overhead electrical cable to a stub structure. In a broad sense, an overhead electrical cable includes a composite reinforcing element and conductive wires surrounding the composite reinforcing element. The method includes placing a compression sheath between a composite reinforcing element and current-carrying cores at the proximal end of the overhead electrical cable, placing an outer metal sleeve at least above the proximal end of the overhead electrical cable and the compression sheath, and crimping at least a portion of the outer metal sleeve onto the current-carrying wires .

The method can be implemented using the terminal device described above. During the step of compressing the outer sleeve, a pressure of at least about 15 tons may be applied to the conductors to deform and crimp the outer sleeve.

From the foregoing it is clear that the present invention also relates to a set; those. a set of components is disclosed, which is configured to be assembled into a terminal device for attaching an overhead electrical cable to a stub structure. The set may include a connector configured to attach the terminal device to the stub structure, a clamping element configured to be secured by the connector and functionally clamp the composite reinforcing element at the proximal end of the overhead electrical cable, an outer metal sleeve configured to surround at least a clamping element and a proximal end of the overhead electrical cable, and a compression sheath configured to be placed between the composite reinforcing element and the conductive wires, at least along the length of the outer metal case.

Although various embodiments of the termination and method of attaching an overhead cable to a stub structure are described in detail, it is obvious that modifications and improvements to these embodiments will be within the scope of those skilled in the art. However, it should be clearly understood that such modifications and improvements are within the spirit and scope of the invention.

CLAIM

1. A terminal device attaching an overhead electrical cable to a stub structure, wherein the overhead electrical cable has a composite reinforcing element and conductive wires surrounding the composite reinforcing element, the terminal device including a connector securing the terminal device to the stub structure;

behind a clamping element attached by a connector and clamping the composite reinforcement at the proximal end of the overhead electrical cable;

an outer metal sleeve surrounding at least the clamping element and the proximal end of the air electrical cable, the outer metal sleeve having a compressed portion located above the proximal end of the air electrical cable; and a compression sheath located between the composite reinforcing element and the conductive wires, at least along the length of the conductive wires under the compressed part.

2. The terminal device according to claim 1, wherein the composite reinforcing element comprises reinforcing fibers located within a bonding matrix.

3. The terminal device according to claim 2, wherein the bonding matrix is a metal matrix.

4. The terminal device of claim 2, wherein the bonding matrix is a polymeric matrix.

5. The terminal device of claim 4, wherein the polymer matrix comprises a polymer selected from a thermoset resin polymer and a thermoplastic polymer.

6. A termination according to any one of claims 2 to 5, wherein the reinforcing fibers comprise fibers selected from the group consisting of carbon fibers, boron fibers, metal oxide ceramic fibers, glass fibers, carbide fibers, aramid fibers and basalt fibers.

7. The termination according to claim 6, wherein the reinforcing fibers comprise carbon fibers.

8. The termination according to any one of claims 1 to 7, wherein the composite reinforcing element comprises a plurality of individual composite rods that are operatively combined to form a composite reinforcing element.

9. Termination according to any one of claims 1 to 7, wherein the composite reinforcing element consists essentially of a single composite rod.

10. Termination according to any one of claims 1 to 9, wherein at least a portion of the conductors has a cross-sectional shape that is a polygon.

11. A termination according to any one of claims 1 to 10, wherein at least a portion of the conductors has a cross-sectional shape that is not a polygon.

12. The terminal device according to claim 11, in which the conductive wires, which have the shape of a pop-

- 8 040671 river section, which is not a polygon, have a cross-sectional shape that is essentially circular.

13. The terminal device according to any one of paragraphs. 11 or 12, in which at least a portion of the conductive wires, having a cross-sectional shape that is substantially circular, is in direct contact with the compression sheath.

14. Terminal device according to any one of claims 1 to 13, wherein the conductors comprise copper conductors.

15. Termination according to any one of claims 1 to 13, wherein the conductors comprise aluminum conductors.

16. The termination according to claim 15, wherein the conductors comprise hardened aluminum conductors.

17. The terminal device according to any one of claims 1 to 16, wherein the compression sheath does not substantially extend beyond the compressed portion of the distal end of the terminal device.

18. The terminal device according to any one of claims 1 to 17, wherein the compression sheath is a closed cylindrical tube.

19. The terminal device according to any one of claims 1 to 17, wherein the compression sheath is a cylindrical tube having a slot along its length to facilitate placement of the compression sheath over the composite reinforcing element.

20. A termination according to any one of claims 1 to 18, wherein the compression shell is structurally independent of the composite reinforcing element.

21. The terminal device according to any one of claims 1 to 20, wherein the compression sheath is made of a material selected from the group consisting of a metal material, a polymeric material, and a composite material.

22. The terminal device according to claim 21, wherein the compression sheath is made of a metallic material.

23. The terminal device according to claim 22, wherein the compression shell is made of aluminium.

24. The terminal device according to claim 23, wherein the compression shell is made of hardened aluminium.

25. A termination according to any one of claims 1-24, wherein the compression sheath has a thickness of at least about 0.20 mm.

26. A termination according to any one of claims 1-25, wherein the compression sheath has a thickness of no more than about 2.6 mm.

27. A terminal device according to any one of claims 1-26, wherein the connector includes an eyebolt.

28. A terminal device according to any one of claims 1 to 27, wherein the terminal device further comprises a jumper plate.

29. The terminal according to any one of claims 1 to 28, wherein the clamping element comprises a collet that is compressed to clamp the composite reinforcing element.

30. The terminal according to claim 29, wherein the collet is located in the collet body.

31. The terminal device of claim 30, wherein the collet body is operatively attached to the connector.

32. The terminal device according to any one of claims 1-31, in which the compression shell has a proximal part and a distal part, and the distal part is located between the composite reinforcing element and the conductive strands and the proximal part surrounds the part of the composite reinforcing element that protrudes beyond the proximal end of the air electric cable.

33. The terminal device of claim 32, wherein the proximal portion of the compression sheath has a larger outside diameter than the outer diameter of the distal portion of the compression sheath.

34. The terminal device of claim 33, wherein the distal portion of the compression sheath is located in a cavity formed in the connector.

35. A method for attaching an overhead electrical cable to a stub structure, wherein the overhead electrical cable has a composite reinforcing member and conductive strands surrounding the composite reinforcing member, and the method includes clamping the composite reinforcing member at a proximal end of the overhead electrical cable using clamping element;

a compression sheath is placed between the composite reinforcing element and the conductive cores at the proximal end of the overhead electrical cable;

placing an outer metal sleeve at least above the proximal end of the air electrical cable and the compression sheath;

compressing at least a portion of the outer metal sleeve on the conductive wires above the proximal end of the overhead electrical cable;

attaching the clamping element to the connector; and attach the connector to the stub structure.

36. The method of claim 35, wherein the step of compressing includes the step of applying pressure

-