PT1597800E

PT1597800E - Dispositivo de conexão eléctrico

Info

Publication number: PT1597800E
Application number: PT04703316T
Authority: PT
Inventors: Mark Wells
Original assignee: Head Electrical Internat Pty Ltd
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2012-02-06
Also published as: EP1597801A1; CY1112566T1; CY1113878T1; US20060205284A1; ATE532235T1; EP1597800A4; WO2004066453A1; PT1597801E; RU2334322C2; USRE46923E1; RU2005126436A; DK1597800T3; NZ541963A; RU2341854C2; AU2004205939C1; NZ541962A; CN103500899A; USRE46904E1; EP1597801B8; CA2553956A1

Description

ΡΕ1597800 - 1 - DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO DE CONEXÃO ELÉCTRICO"

Campo da invenção A presente invenção refere-se a um dispositivo de conexão eléctrico para um cabo de máquina de enrolamento ou reboque. Em todo este documento, o termo "cabo de máquina" é utilizado para qualquer cabo de máquina de enrolamento ou reboque que está preparado para o fornecimento de energia a máquinas móveis, tais como as máquinas de grande dimensão na indústria petrolífera ou de mineração.

Antecedentes da Invenção

Os cabos de máquina de enrolamento ou reboque são utilizados, tipicamente, para proporcionar uma conexão eléctrica para máquinas eléctricas móveis. Por exemplo, na indústria de mineração ou petrolífera, utilizam-se, frequentemente, máquinas eléctricas de grandes dimensões e cada cabo de máquina de enrolamento ou reboque pode ter que fornecer potência na ordem de algumas centenas de quilowatts. Esta potência é, tipicamente, fornecida com uma tensão de um ou mais quilovolt. Os cabos utilizados para fornecer a electricidade são, normalmente, formados por uma pluralidade de feixes que são conectados utilizando dispositivos de conexão eléctrica incluindo tomadas e -2- ΡΕ1597800 pinos. A Figura 1 mostra uma representação em corte esquemática de um dispositivo 10 de conexão eléctrica típico da técnica anterior. 0 dispositivo 10 compreende um invólucro 12 no qual se engatam uma tomada 14 e um pino 16. A tomada 14 é metálica e inclui seis braços 18, e uma mola 19 de compressão está disposta de modo a pressionar os braços 18 e/ou as pontas dos braços de encontro ao pino 16 para estabelecer uma conexão eléctrica. No entanto, a mola 19 de compressão pode afrouxar a tensão ao longo do tempo, em particular, quando o dispositivo de conexão eléctrica é exposto a uma fonte de calor ou quando correntes fortes fluem através do dispositivo, o que pode dar origem ao desenvolvimento de calor. O documento US 4775335 A divulga um dispositivo de conexão eléctrica compreendendo um pino e uma tomada. O pino e a tomada são móveis entre si, desde uma posição libertada até uma posição engatada, na qual superfícies de engate se engatam para formar um contacto eléctrico. O documento US 4105280 A divulga um contacto eléctrico com uma densidade de corrente elevada. 0 contacto inclui uma manga circular internamente afunilada e repartida que é montada numa tomada por meio de um engate submetido a uma acção elástica. Um pino de contacto afunilado adapta-se à manga repartida e, quando inserido, -3 - ΡΕ1597800 faz com que a manga fique encaixada entre o pino e a tomada.

Sumário da Invenção A presente invenção proporciona, num primeiro aspecto, um dispositivo de conexão eléctrica configurado para ser conectado a um cabo de máquina como divulgado na reivindicação 1 independente.

Dado que uma parte de um de entre o pino e a tomada está encaixada de encontro a uma parte do outro de entre o pino e a tomada, o dispositivo de conexão eléctrica é vantajoso na medida em que se pode estabelecer uma firme conexão eléctrica sem uma mola de compressão. Além disso, o engate pode ser mais forte do que no caso de uma conexão eléctrica obtida através dos dispositivos típicos da técnica anterior. 0 dispositivo de conexão eléctrica está preparado, tipicamente, para o fornecimento de uma potência de algumas centenas de quilowatts. Além disso, o dispositivo de conexão eléctrica está preparado, tipicamente, para o fornecimento de potência tendo uma tensão associada de um ou mais quilovolts. A parte em forma de cunha não faz, tipicamente, parte do pino ou da tomada e pode compreender um material diferente do do pino ou do da tomada. Por exemplo, a parte -4- ΡΕ1597800 em forma de cunha pode ser um componente que é separável do pino ou da tomada. Também se pode fazer aderir a parte em forma de cunha a uma parte do pino ou da tomada.

Pelo menos, um de entre o pino e a tomada tem, tipicamente, uma parte marginal que inclui a superfície de encaixe e que tem, pelo menos, uma abertura que se expande ou contrai quando a parte em forma de cunha exerce uma força sobre a parte marginal de modo a que o perímetro exterior da parte marginal se expanda ou comprima. A parte marginal é, tipicamente, um componente da tomada. Neste caso, a parte em forma de cunha pode ser disposta de modo a que, quando o pino e a tomada são deslocados relativamente um ao outro, para a posição engatada, a parte em forma de cunha comprima a parte marginal de encontro ao pino, engatando-se, assim, o pino e a tomada para estabelecer a conexão eléctrica. A tomada tem, tipicamente, uma forma longitudinal e a parte marginal é, tipicamente, uma parte de extremidade da tomada. A parte em forma de cunha pode compreender um material flexível que é, tipicamente, resiliente. 0 material flexível pode ser um material polimérico, tal como uma borracha. A parte em forma de cunha compreende, tipicamente, um material electricamente condutor, tal como um material polimérico electricamente condutor. -5- ΡΕ1597800

Como discutido acima, pode estabelecer-se uma conexão eléctrica firme sem uma mola de compressão devido à parte em forma de cunha. Se a parte em forma de cunha compreender o material flexível, tal como o material polimérico, facilita-se a desconexão entre o pino e a tomada, que são compostos, tipicamente, por um material metálico.

Por exemplo, a secção transversal do pino e da tomada pode ser, de um modo geral, arredondada. A tomada e o pino podem estar, na posição engatada, envolvidos por uma manga. Neste caso, o pino fica, tipicamente, preso na manga. A parte em forma de cunha pode ser proporcionada sob a forma de uma parte anelar posicionada de modo a que, quando o pino e a tomada são deslocados relativamente um ao outro na direcção da posição engatada, a parte em forma de cunha se encaixe na parte de extremidade da tomada contra o pino. Isto é vantajoso na medida em que a tomada pode ser colocada por cima do pino sem muita resistência de atrito e só quando o pino e a tomada forem deslocados relativamente um ao outro atingindo uma posição quase engatada, é que a parte em forma de cunha se encaixa na parte de extremidade da tomada, na direcção do pino e, por conseguinte, o atrito aumenta. A tomada pode ter uma superfície interna que tem uma dimensão diametral substancialmente uniforme em toda a -6- ΡΕ1597800 sua extensão. No entanto, a superfície interna tem, tipicamente, uma região afunilada. Neste caso, a região afunilada pode separar uma região com um menor diâmetro interior de uma região com maior diâmetro interior. A região com menor diâmetro interior compreende, tipicamente, a superfície de engate e está configurada de modo a que, quando a parte em forma de cunha exerce uma força na superfície de encaixe, a região com menor diâmetro interior se engate, por atrito, na superfície de engate do pino e, tipicamente, não fique posicionada numa extremidade da superfície interna. 0 pino pode ter uma superfície externa que tem uma dimensão diametral substancialmente uniforme. Em alternativa, a superfície externa do pino pode ter uma região afunilada. A região afunilada pode separar uma região com maior diâmetro exterior de uma região com menor diâmetro exterior. Neste caso, a região de maior diâmetro exterior compreende, tipicamente, a superfície de engate e está configurada de modo a que, quando a parte em forma de cunha exerce uma força na superfície de encaixe, a região com maior diâmetro exterior se engate, por atrito, na superfície de engate da tomada e não fique, tipicamente, posicionada numa extremidade da superfície externa.

Numa forma de realização específica da presente invenção, a tomada tem uma superfície interna que tem uma região afunilada e uma região com menor diâmetro interior. Nesta forma de realização, o pino tem uma superfície -7- ΡΕ1597800 externa que tem uma dimensão diametral substancialmente uniforme. Neste caso, a região com menor diâmetro interior é, tipicamente, posicionada de modo a que, quando a parte em forma de cunha se encaixa na parte de extremidade da tomada contra o pino, a área de contacto entre pino e tomada aumente para um tamanho predeterminado. Em dispositivos de conexão eléctrica conhecidos na técnica anterior, (ver Figura 1), a tomada pode entrar em contacto com o pino na ponta dos braços da tomada e a área de contacto eléctrica pode ser relativamente pequena. Na forma de realização especifica descrita acima, a forma afunilada da superfície interna da tomada ou da superfície externa do pino, respectivamente, pode superar esta desvantagem e pode, em conjunto com a função de encaixe da parte em forma de cunha, dar origem a uma área de contacto relativamente maior entre o pino e a tomada. A abertura é, tipicamente, uma de entre uma pluralidade de aberturas longitudinais que dividem a tomada em três ou mais braços que, tipicamente, são substancialmente iguais.

Noutra forma de realização, o dispositivo compreende, pelo menos, duas partes em forma de cunha e tanto a primeira como a segunda parte têm superfícies de encaixe, estando as partes em forma de cunha dispostas de modo a exercer uma força nas respectivas superfícies de encaixe para forçar respectivas superfícies de engate opostas de encontro uma à outra. - 8 - ΡΕ1597800 A presente invenção proporciona, num terceiro aspecto, uma conexão eléctrica configurada para conexão a um cabo de máquina, compreendendo o dispositivo: um pino e uma tomada, podendo o pino e a tomada deslocarem-se entre si desde uma posição libertada para uma posição engatada, tendo, pelo menos, um de entre o pino e a tomada uma parte marginal que é compressível ou expansível em, pelo menos, uma direcção e uma parte em forma de cunha disposta de modo a que, quando o pino e a tomada são deslocados relativamente um ao outro na direcção da posição engatada, a parte em forma de cunha expanda ou comprima a parte marginal, engatando-se, assim, o pino e a tomada.

Vai, agora, descrever-se uma forma de realização específica, apenas a título de exemplo, recorrendo aos desenhos anexos.

Descrição Resumida dos Desenhos A Figura 1 mostra uma representação em corte esquemática de um dispositivo de conexão eléctrica (técnica anterior), A Figura 2 mostra uma representação em corte esquemática de um dispositivo de conexão eléctrica de acordo com uma forma de realização específica, -9- ΡΕ1597800 A Figura 3 mostra outra representação em corte esquemática do dispositivo de conexão eléctrica, A Figura 4 mostra uma representação esquemática de uma parte do dispositivo de conexão eléctrica ( (a) vista de extremidade e (b) vista em corte) e A Figura 5 mostra uma representação esquemática de uma tomada que faz parte do dispositivo de conexão eléctrica ((a) vista lateral e (b) vista de extremidade).

Descrição Pormenorizada de uma Forma de Realização Específica

No que se refere às Figuras 2 a 5, o dispositivo 20 de conexão eléctrica 20 é, agora, descrito. A Figura 2 mostra o dispositivo 20 de conexão eléctrica incluindo uma tomada 22 conectada a um pino 24. Nesta forma de realização, o pino 24 e a tomada 22 estão configurados para conexão com um terminal de cabo (não mostrado) e os terminais de cabo estão configurados para receber um cabo de máquina. A tomada 22, pinos 24 e terminais de cabo estão localizados num invólucro 28. A tomada 22, o pino 24 e os terminais de cabo são compostos por um material metálico. 0 dispositivo 20 compreende uma parte 25 em forma de cunha cujo formato é anelar e é composto por um material flexível, tal como um material polimérico. Nesta forma de realização, o material flexível é um material polimérico -10- ΡΕ1597800 electricamente condutor. A Figura 4 mostra a parte 25 em forma de cunha vista de cima (a) e em corte (b). A tomada 22 tem uma superfície 30 interna configurada para receber o pino 24. A superfície 30 interna da tomada 22 tem uma região afunilada cuja forma leva à criação de uma região 31 com um diâmetro interior mais pequeno. A Figura 5 mostra a tomada 22 ((a) vista lateral, (b) vista de extremidade) . A tomada tem uma parte 29 de extremidade que é compressível e que tem quatro braços 32. Os braços 32 são separados por aberturas 34 e cada braço 32 tem uma região 36 obliqua.

Nesta forma de realização, a parte 25 em forma de cunha é concebida como uma aplicação para o pino 24. Em alternativa, a parte 25 em forma de cunha também pode ser unida à superfície 36 oblíqua. Por exemplo, a parte 25 em forma de cunha pode ser colada à superfície 36 oblíqua ou ser ligada adesivamente por qualquer outra forma. Uma força de encaixe é, durante a utilização, exercida sobre a superfície 36 oblíqua porque a parte 25 em forma de cunha é envolvida pela superfície 36 oblíqua, um ombro do pino 24 e o invólucro 28. Consequentemente, a parte em forma de cunha irá comprimir os braços 32 da tomada 22 na direcção do pino 24 . 0 pino 24 e a tomada 22 podem ser deslocados -11- ΡΕ1597800 relativamente um ao outro ao deslocar a tomada 22 em relação ao pino 24 e ao invólucro 28. 0 pino 24 está fixo ao invólucro 28. Quando se desloca a tomada para dentro do invólucro 28 e sobre o pino 24, como mostrado nas Figuras 2 e 3, a região 36 oblíqua ficará em contacto com a parte 25 anelar em forma de cunha. A parte 25 em forma de cunha força as regiões 36 oblíquas dos braços 32 para dentro de modo a estabelecer-se um contacto eléctrico firme entre a superfície 30 interna da tomada 22 e o pino 24. As setas na Figura 3 indicam, esquematicamente, forças mecânicas durante o processo de encaixe. Dado que a tomada 22 tem uma superfície interna afunilada e os braços 32 da tomada 22 são flexíveis, os braços 32 vão dobrar-se ligeiramente para dentro sob a força de encaixe e, consequentemente, a área de contacto entre os pinos 24 e a tomada 22 aumentará. Numa variação da forma de realização mostrada na Figura 2, a tomada 22 compreende uma região com um diâmetro exterior mais fino que circunda a região com um menor diâmetro 31 interior, o que irá aumentar a flexibilidade dos braços 32 da tomada 22.

Embora a invenção tenha sido descrita recorrendo a exemplos particulares, os especialistas na técnica devem compreender que a invenção pode ser realizada de muitas outras formas. Por exemplo, numa alternativa à forma de realização mostrada na Figura 3, o pino 24 pode ter uma superfície curva para o exterior e a tomada 22 pode ter um furo rectilíneo preparado para receber o pino. Neste caso, a parte 25 em forma de cunha iria dobrar os braços 32 da -12- ΡΕ1597800 tomada 22 para dentro em torno do ápice da curvatura do pino 22. Além disso, deve compreender-se que, em alternativa, a tomada 22 pode estar presa no invólucro 28 e o pino 24 estar configurado para se poder deslocar em relação ao invólucro 28 e à tomada 22. Neste caso, a parte 25 em forma de cunha pode, por exemplo, ser proporcionada na forma de uma aplicação para o invólucro 28 que é recebida na superfície 36 oblíqua da tomada 22. Além disso, numa forma de realização alternativa, a superfície interna da tomada pode ser rectilínea e o pino pode ter uma superfície externa também rectilínea. Além disso, o pino pode incluir uma parte de extremidade que é expansível e configurada para se expandir quando a tomada é deslocada sobre o pino. Neste caso, a parte de extremidade do pino pode incluir braços e uma parte em forma de cunha pode ser centralmente localizada na parte de fundo da superfície interna da tomada e configurada para forçar os braços do pino para fora contra a superfície interna da tomada. 0 dispositivo também pode compreender duas ou mais partes em forma de cunha e a tomada e o pino podem ter superfícies de encaixe. As partes em forma de cunha podem estar configuradas para exercer uma força sobre as respectivas superfícies de encaixe para forçar a aproximação de respectivas superfícies de engate opostas do pino e da tomada.

Lisboa, 26 de Janeiro de 2012

Claims

ΡΕ1597800 - 1 - REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo (20) de conexão eléctrica configurado para conexão a um cabo de máquina, compreendendo o dispositivo (20): um pino (24) e uma tomada (22), tendo, cada um, superfícies de engate e tendo um de entre o pino (24) e a tomada (22) uma outra superfície que forma uma superfície de encaixe para o dispositivo (20), podendo o pino (24) e a tomada (22) deslocarem-se entre si, desde uma posição libertada para uma posição de engate, em que as superfícies de engate são engatadas para formar um contacto eléctrico e uma parte (25) em forma de cunha configurada para exercer uma força sobre a superfície de encaixe durante o movimento para a posição engatada, caracterizado por o pino (24) e a tomada (22) estarem configurados de modo a que, durante a utilização, a parte (25) em forma de cunha fique pressionada entre o pino (24) e a tomada (22) de modo a produzir uma força sobre a superfície de encaixe e as superfícies de engate se desloquem numa relação oposta durante o movimento para a posição engatada e a força exercida sobre a superfície de encaixe force uma das superfícies de engate opostas contra a outra superfície de engate; e -2- ΡΕ1597800 por a tomada (22) ter uma superfície (30) interna ou o pino (24) ter uma superfície externa que tem uma forma curva que, em conjunto com a função de encaixe da parte (25) de encaixe, dá origem a uma flexão através da qual uma área de contacto entre o pino (24) e a tomada (22) num ápice da curvatura é aumentada; e por o dispositivo (20) de conexão eléctrica estar preparado para o fornecimento de uma potência de algumas centenas de quilowatts tendo uma tensão associada de um ou mais quilovolts.
2. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado na reivindicação 1, em que a parte (25) em forma de cunha não está integrada no pino (24) ou na tomada (22) .
3 . reivindicado em forma de pino (24) ou Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como na reivindicação 1 ou 2, em que a parte (25) cunha compreende um material diferente do do do da tomada (22).
4. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a parte (25) em forma de cunha é uma parte que é separável do pino (24) ou da tomada (22).
5. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, -3- ΡΕ1597800 em que a parte (25) em forma de cunha é unida a uma parte do pino (24) ou da tomada (22).
6. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que, pelo menos, um de entre o pino (24) e a tomada (22) têm uma parte marginal que inclui a superfície de encaixe e que tem, pelo menos, uma abertura > que se expande ou contrai quando a parte (25' ) em forma de cunha exerce uma força sobre a superfície de encaixe de modo a que o perímetro exterior da parte marginal se expanda ou comprima, respectivamente.
7. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado na reivindicação 6, em que a tomada (22) inclui a parte marginal.
8. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado na reivindicação 6 ou 7, em que a parte (25) em forma de cunha está configurada de modo a que, quando o pino (24) e a tomada (22) se deslocam entre si para a posição engatada, a parte (25) em forma de cunha comprime a parte marginal contra o pino (24), pelo que o pino (24) e a tomada (22) se engatam para estabelecer a conexão eléctrica.
9. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado na reivindicação 8, em que a tomada (22) tem -4- ΡΕ1597800 uma forma longitudinal e a parte marginal é uma parte de extremidade.
10. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a parte (25) em forma de cunha compreende um material flexível.
11. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado na reivindicação 10, em que o material flexível é um material polimérico.
12. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a parte (25) em forma de cunha compreende um material electricamente condutor.
13. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado em qualquer uma das reivindicações 10 a 12, em que o material flexível é uma borracha.
14. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a secção transversal do pino (24) e da tomada (22) é, de um modo geral, arredondada.
15. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a parte (25) em forma de cunha é proporcionada na -5- ΡΕ1597800 forma de uma parte anelar posicionada de modo a que, quando o pino (24) e a tomada (22) são deslocados entre si na direcção da posição engatada, a parte (25) em forma de cunha force a parte de extremidade da tomada (22) contra o pino (24).
16. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o pino (24) e a tomada (22), quando engatados, ficam envolvidos por uma manga.
17. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado na reivindicação 16, em que o pino (24) é preso na manga.
18. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a tomada (22) tem uma superfície (30) interna que tem uma dimensão diametral interna substancialmente uniforme.
19. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicada em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, em que o pino (24) tem uma superfície externa que tem uma dimensão diametral externa uniforme.
20. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado na reivindicação 6, em que a abertura é uma de -6- ΡΕ1597800 entre uma pluralidade de aberturas (34) longitudinais que dividem a tomada (22) em três ou mais braços (32).
21. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado na reivindicação 20, em que os braços (32) são iguais.
22. Dispositivo (20) de conexão eléctrica, como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, compreendendo, pelo menos, duas partes em forma de cunha e em que a primeira e a segunda parte têm superfícies de encaixe, estando as partes em forma de cunha configuradas para exercer uma força sobre as respectivas superfícies de encaixe para forçar a aproximação de respectivas superfícies de engate opostas umas contra as outras. Lisboa, 26 de Janeiro de 2012