TWI268018B - Electrical connector having a piston-contact element - Google Patents

Description

1268018 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ~ π尔矾惑冤運接说。 更明確地說，本發明涉及一種諸如一 ^ ^ 套官插件之電連接 器，其具有包括在縮回與延伸位置之間㈣之活塞式接觸 元件之媳滅器管（snuffer tube)裝配件。在故障閉合期間， 配置該熄滅器管裝配件以加速該活塞式接觸元件與電連接 器之公接觸件之間之連接，從而吞服七 按從而克服抑制形成閃燃或電弧 之電磁力，並降低操作人員之風險。 【先前技術】 諸如’套管插件之常規高壓電連接器將如㈣器之裝置 連接至-電力分佈“之電設備。該電連接器通常連接至 電力分佈系統之另-電裝置（諸如電、纜連接器），該電連接器 之母接觸件與該電纜連接器之公接觸件匹配。 在於負載下電連接器與電纜連接器連接期間，當它們彼 此接近時，該接觸元件之間撞擊出電弧。因為該電弧一般 為中等強度且當接觸元件一嚙合該電弧就熄滅，所以在負 載產生（loadmake)期間形成之電弧為可接受的。然而，在故 $閉合或短路狀況期間，在連接器之接觸元件之間可出現 實質電弧’ *導致包括廣泛鮮及可能爆炸之電連接器之 災難性故障。 " 在故障狀況期間，常規電連接器採用一活塞，該活塞移 動電連接器之母接觸件而與電繞連接器之公接觸件鳴合， 藉此加速接觸件之嚙合，反過來其大體上消除其之間开^成 】〇】675.doc 1268018 之任何電弧。然而’結果，常規電連接器必須適於適應可 移動活塞之形狀，其必須具有足夠長度以加速接觸元件之 間之連接並消除任何電弧。在Stanger等人之美國專利第 3,930,709號、Boliver之美國專利第 3,982,812號、Flatt等人 之美國專利第4,008,943號、Tachick等人之美國專利第 4,119’358號、Stepniak等人之美國專利第號、Borgstrom等 人之美國專利第4,773,872號及R〇scizewski等人之美國專利 第5,445,533號以及Berlovan之美國專利第6,416,338號中揭 示了高壓電連接器之實例。 【發明内容】 因此，本發明之一目的係提供一種包括一機構之電連接 器，該機構用於加速電連接器與另一電裝置之連接，藉此 在故障狀況期間大體熄滅其之間形成之任何電弧。 本發明之另一目的係提供一種包括一熄滅器管裝配件之 電連接器，該熄滅器管裝配件具有用於加速電連接器連接 之單一活塞式接觸元件，因為該元件整體連接，所以促進 組裝，且降低製造成本。 本發明之另一目的係提供包括活塞式接觸元件之電連接 為’该活塞式接觸元件適於限制在第—方向之移動，而同 時允許在第：方向移動大體約-英忖，藉此促進牢固連 接因而，增強總滅器管裝配件之可靠性及性能，以消除 在故P早狀況期間之起狐。 刖述目的可藉由諸如套管插件之電連接器元件基本上達 成，該電連接器元件包含一具有外殼之活塞式接觸元件， 101675.doc ^268018 具^包括-内孔及—提供進人該内孔之開口端。該内孔 塞：内表面及一安置在該内表面中之第一保持凹槽。活 y I件藉由開口端可滑動地接納在該外殼之内孔 且右活塞式接觸元件在第一與第二位置之間係可移動的且 - 夕卜I面’料表面具有安置在料表面中之第二保 寺凹槽。彈性構件被接納在第—及第二保持凹槽中之每一 者中’且可釋放地將活塞式接觸元件保持在外殼之内孔内。

之内孔中；及壓縮彈性構件，直至該彈性構件被接納在第 第—保持凹槽中，藉此在外殼之内孔中可釋放地保持 活塞式接觸元件。 前述目的也可藉由-種組裝諸如套f插件之電連接器元 件:方法來達成，豸電連接以件包含-外殼，該外殼包 括-具有：-保持凹槽之内孔及一開口端。活塞式接觸元 件t有—第二保持凹槽及—彈性構件。該方法步驟包括： 將彈性構件與活塞式接觸元件之第二保持凹槽㈣；藉由 開口端可滑動地將活塞式接觸元件及彈性構件插人至外殼 猎由以此方式形成該電連接H，該活塞式接觸元件均促 進組裝並降低製造成本，同時提供用於在故障閉合期間加 速並建立該電連接器之接觸元件與該電纜連接器裝置之間 之牢固連接之有效機構。 …5 P現附圖示、本發明之揭示及較佳實施例，本發明之 其他目的、優點及顯著特徵將從下列詳細描述變得顯而易 見。 【實施方式】 101675.doc 1268018 參考圖1至圖13，一配電系統之電連接器元件10包括一諸 如=壓套管插件之電連接器12，其適於與諸如肘形電纔連 接器之電裝置14匹配。最佳見圖2至圖3，套管插件包括一 具有用於接納熄滅器管裝配件Μ之内孔28之外殼26。嗜炉 滅器管裝配件具有合電·連接器14之接觸元件2〇 = 塞式接觸元件18。活塞式接觸元件18可在套管插件12之内 孔28内之第一與第二軸向分隔位置之間移動。在故障閉合 期間，活塞式接觸元件18之第一與第二接觸部分。與以朝 向電繞連接ϋ 14之接觸元件2G移動以加速其喷合，並媳滅 當兩個接觸元件22與24及接觸元件20接近嚙合時可能已形 成之任何電弧。彈性構件46限制該活塞式接觸元件之移動。 外殼26具體包括第一開口端3〇及與該第一端相對之第二 開口端32。一中間部分34定位在第一端30與第二端32之 間。第一開口端30藉由一提供進入内孔28之開口 ％連接至 電纜連接器14。中間部分34接地。第二端32連接至眾所周 知且在此項技術中常規之套管井（bushing Weu)(未圖示）。 第一及第二端30、32—般為圓柱狀，其從中間部分34至外 殼26之相應端稍微變細。最佳見圖1，第一開口端部分％ 之形狀尤其適於裝配在電纜連接器14内。中間部分3〇在押 向上比第一端部分3〇及第二端部分32更寬，且具有_位於 中間部分34與第一開口端部分30之間之過渡凸肩 (transition shoulder)38 〇 套管插件12之外殼26為一由絕緣體40形成之模製單一構 件，其具有位於中間部分34處之外部導電層42及界定内孔 101675.doc 1268018 較佳係由導電橡膠或尼龍（如 (insulative glass filled nylon))所製 28之内部導電罩殼44。外部層42較佳係由導電橡膠所製 成。絕緣體40較佳係由絕緣橡膠所製成。内部導電罩殼料 ’絕緣玻璃填充尼龍 成。或者，可在尼龍上 使用導t塗料或黏合劑。纟少部分内部罩殼料包括其中具 有孔保持凹槽84之活塞子裝配件7〇。

t滅器官裝配件1 6被接納在外殼内孔28内。最佳見圖3， 媳滅器管裝配件16通常包括一活塞式接觸元件18、一具有 用於允許彈性構件膨脹及壓縮之狹槽48之彈性構件Μ及一 熄滅器管50。活塞式接觸元件18係由任何導電材料(較佳為 金屬）所製成，其具有第一端58及第二端6〇及中間部分59。 =塞式接觸元件18具有大體呈環狀之外表面54及用於接納 彈性構件46之連續元件保持凹槽52。 如在圖2至圖3中所見，如此項技術中眾所周知，將熄滅 裔官50連接至接近活塞式接觸元件18之第一端58之活塞式 接觸元件18。最佳見圖2,熄滅器管5〇包括較佳由導電橡膠 或尼龍製成之外部套62。如在此項技術中已知，該熄滅器 吕還包括用於提供熄滅（extinguishing)氣體之内部燒蝕 (ablative)構件 64。 活塞式接觸元件第一端58接納電纜連接器14之接觸件 2〇。第二端60也接納電纜連接器14之接觸件20，並充當活 塞。第一端58及第二端6〇可包括彈性指66、68。彈性探針 才曰66促進電纜連接器14之接觸元件2〇之嚙合，且確保良好 連接。彈性接觸指68促進與活塞子裝配件70之連接，並也 101675.doc 1268018 確保良好連接。彈性探針及接觸指66、68被塑型 活塞式接觸元件】8 LV . 允許 移除。 以—方向插人至内孔28中，同時防止其 最佳如圖3及圖13所示’活塞式接觸元件以之第二 匕括止擋構件57，其具有—用於鄰接彈性構件46之環形凸 肩56且限制活塞式接觸元件以在内孔28内移動。該環形凸 :防止接觸元件18朝向套管插件12之第一端3〇前進超過大 體約1英u寸。

如圖4中所例不’彈性構件46為大體環形，且較佳為彈菩 偏置之（spring biased)。彈性構件46允許活塞式接觸元件u 可滑動地插人至套管插件12之内部㈣内，相對於内部管 28可釋放地減活塞式接觸元㈣，以使得活塞式接觸元 =18不能被輕易移除。當與肘形㈣連接器12匹配時在故 障狀況期間彈性構件46還可允許活塞式接觸元件Μ相對於 電連接器14滑動。 在囷8 10及13所示，活塞式接觸元件保持凹槽52包 括第-側壁49、第二側壁5 i及用於接納彈性構件46之端壁 53。如在圖13中所見’成角壁雜第二侧壁延伸，用以在 故障狀況期間促進彈性構件46從元件保持凹槽52脫離並與 其分隔。 圖6、8、1〇及12也例不了活塞式接觸元件18之中間部分 59。中間部分59包括大體環狀錐形突出物6丨。該錐形突出 物位於接近成角壁47處，且具有錐形後侧。最佳見圖u， 該錐形突出物促進彈性構件46從元件保持凹槽52脫離，藉 -]〇. 101675.doc 1268018 此允許圖1 3中所見在故障狀況期間活塞式接觸元件工8前進 至第二位置。

外殼26之第二端32包括—套管井（未圖式）。金屬（如，銅） 活塞子裝配件70藉由任何適#f时法，較佳藉由螺紋連 接可釋放地連接至該套管井。該活塞子裝配件由金屬構 造’較佳為銅。如圖5、7、9及12中所示，活塞子裝配件川 具有-第-區段72及一第二區段76。第一區段包括用於與 該套管井匹配之鼻錐體74。第二區段76具有内部及外表面 8〇、82。内表面80界定接納該熄滅器管裝配件之活塞式接 觸元件18之大體U形腔室之周長。活塞子裝配件几及内部導 電罩殼44整體連接，藉此界定内孔28之内表面。可將活塞 子裝配件70獨立定位為鄰近内部導電罩殼料之單獨元件， 或替代地内部導電罩殼及活塞子裝配件可為一元件。 最佳見圖9 ’ #活塞式接觸元件18在完全縮回之原位置 時，空間78保持在由活塞子裝配件7〇之内表面肋界定之。 形腔室與活塞式接觸元件18之第二端6〇之間。在故障閉合 或短路狀況期間，產生填充腔室空間78之氣體。當氣體佔 據空間78時’空間78内之麼力增加，產生抵靠活塞式接觸 元件18之第：端6〇之力。此力克服由彈性構料施加 至活塞式接觸元件18之力。 最佳見圖6、8、10及13,活塞子裝配件7〇之内表面⑽包 括大體環狀孔保持凹槽84，該凹槽具有一第一側壁81、一 第二側壁83及一端壁85。大體成角壁86從第二側壁“延 伸。大體環狀孔保持凹槽84接納位於活塞式接觸元件上之 101675.doc -11 - 1268018 彈性構件46 °大體成角壁86從活塞子裝配件70之内表面80 朝向外表面82延伸。成_86促進活塞式接觸元件Η在活 塞子裝配件70之u形腔室中之定位。 、成角壁86導引活塞式接觸元件18與環形孔保持凹槽晴 準。明確地說’當該熄、滅器管裝配件之活塞式接觸元件Μ 進-步插人至套管插件12之内孔28中時，《角㈣壓縮彈 性構件46。隨後，當活塞式接觸元件18前進至超出錐形邊 緣區段86之位置時，移除藉由成角壁86施加至彈性構件a 上之壓縮力，且彈性構件46膨脹。最佳見圖9，彈性構件46 膨脹並咬合位於活塞子裝配件7〇之内表面8〇上之相應孔保 持凹槽84，藉此將活塞式接觸元件丨8鎖定至原位置。 操作 套管插件12連接至電纜連接器14。因為電纜連接器“為 此項技術中眾所周知，所以只對其進行一般性描述。最佺 見圖1，電纜連接器14包括一具有第一端1〇2及第二端1〇4 之絕緣外殼100及外部導電封套106。第一端1〇2包括用於將 套管插件12接納至連接器14之套管口 11〇中之開口 。延 伸通過套管口 110之係接觸元件或導電探針2〇。最佳見圖1 至圖2 ’藉由彈性楝針指6 6 ’套管插件12與電繞連接器14 一連接，接觸元件20就被接納在套管插件12之内孔28内。 如在此項技術中已知，探針20包括絕緣燒蝕構件112以提供 電弧總滅氣體。套管口 11 0經成形以接納套管插件12第二端 部分30。電纜連接器14包括與套管插件端部分3〇之延伸唇 98匹配之凹槽114。電纜連接器14之第二端ι〇4接納電連接 101675.doc -12 - l268〇18 至探針20之電纜。儘管電纜連接器丨4被顯示為肘形或L形連 接器’但套管插件12可連接至此項技術中已知之任何類型 之電纜連接器。 參考圖5至圖13，在故障閉合期間，藉由從縮回位置移動 至延伸位置，熄滅器管裝配件16加速活塞式接觸元件18與 電纜連接器14之接觸件20之連接，藉此熄減電弧之形成並 防止對操作人員之傷害。在故障期間，當套管插件Η與電 纜連接器14彼此靠近，插件12插入至連接器14之套管口 ιι〇 中時，在接觸元件18與20之間形成電弧，由此如在此項技 術中已知，從燒蝕構件25及112觸發產生電弧熄滅氣體。 最佳見圖9·10,在正常操作期間，活塞式接觸元件_ 於縮回之原位置。在故障閉合期間，產生氣體。如在圖匕 2圖13中所見，當套管插件12進一步前進至連接器μ之套 e 口 11〇中時，來自燒㈣件25、112之所產生氣體藉由穿 過活塞式接觸元件或穿過活塞式接觸元㈣之内腔，而填 滿位於活塞子裝配件7〇U形腔室中之空間78。隨著氣體佔 據工間78 ’昼力增加’且因而一力作用在活塞式接觸元件 之第一端6G上’且藉由克服由彈性構件Μ施加之力而起 始移動。 _ 朝向套管插件第-端30之方向推動活塞式接觸 :㈣。當活塞式接觸元件18前進時，元件保持凹槽”之 :角壁47起始—膨脹力抵抗彈性構件4“該力隨著活塞式 觸兀件18之前進*增加。作用於彈性構件46之力增加， 至到達錐形突出物61，且膨脹力平穩，最佳見圖u。在 101675.doc -13- 1268018 間’活塞式接觸元件18從彈性構件46釋放， =在來自所產生氣體之壓力下朝向套管插件之第一端3〇 刖，因而，加速接觸元件18與20之連接。然而，活 接觸元件㈣可前進一有限距離。當活塞式接觸元件：擋 構件57=環形凸肩56被彈性構件例合時，其阻止任何進 一步之前進。媳滅H管組件16將僅被允許在内孔28内移動 大體上約一英时。 在正常操作狀況下，即除故障狀況外，電弧之強度適中， 且因而在活塞子裝配件7〇腔室空間冗中不產生足以移動、'舌 塞式接觸元件18之壓力。因而’ 一般僅在故障狀況下，活 塞式接觸元件18才在縮回與前進位置之間移動。 雖然選取料實施例來❹本發明，㈣悉此項技術者 應瞭解’可在不脫離如在隨附申請專利範圍中所定義之本 發明之範疇之情況下，對其進行各種改變及修改。 【圖式簡單說明】 參考形成本揭不内容一部分之圖式： 圖1為根據本發明實施例與用於電力分佈系統之電連接 器匹配之套管插件之部分橫截面之側面正視圖。 圖2為圖1之套管插件之截面之側面正視圖，其顯示最初 接納在套管插件之内孔中之熄滅器管組件。 圖3為圖2之熄滅器管裝配件之側面正視圖，其顯示活夷 式接觸元件及熄滅器管。 圖4為用於將活塞式接觸元件可釋放地保持在套管插件 之内孔中之彈性構件之側面正視圖。 101675.doc •14- 1268018 圖5為圖2套管插件之截面之側面正視圖，其顯示處於與 活塞子裝配件成角壁嚙合之前之位置之活塞式接觸元件。 圖6為圖2之套管插件之截面之放大側面正視圖，其顯厂、 處於與活塞子裝配件成角壁嚙合之前之位置之活塞式接觸 元件。 圖7為圖2之套管插件之截面之側面正視圖，其顯示處於 與/舌塞子裝配件成角壁喃合位置之活塞式接觸元件。 圖8為圖2之套管插件之截面之放大側面正視圖，其顯示 處於與活塞子裝配件成角壁嚙合位置之活塞式接觸元件。 圖9為圖2之套管插件之截面之側面正視圖，其顯示處於 縮回原位置之活塞式接觸元件。 圖10為圖2之套管插件之截面之放大側面正視圖，其顯示 處於縮回原位置之活塞式接觸元件。 圖11為膨脹彈性構件並從元件保持凹槽分隔彈性構件之 活塞式接觸元件錐形突出物之放大側面正視圖。 圖12為圖2之套管插件之截面之側面正視圖，其顯示 月1』 進位置中之活塞式接觸元件。 圖13為圖2之套管插件之截面之放大側面正視圖，其顯示 在前進位置中之活塞式接觸元件。 【主要元件符號說明】 10 電連接器組件 18 活塞式接觸元件 12 電連接器 20 接觸元件 14 電纜連接器 22 第一接觸部分 16 熄、滅器管組件 24 第二接觸部分 101675.doc •15· 1268018 25 燒蝕構件 62 外部套 26 外殼 64 内部燒蝕構件 28 内孑L 66 彈性指 30 第一開口端 68 彈性指 32 第二開口端 70 活塞子組件 34 中間部分 72 第一區段 36 開口 74 鼻錐體 38 過渡凸肩 76 第二區段 40 絕緣體 78 空間 42 外部層 80 内表面 44 内部導電罩殼 81 第一側壁 46 彈性構件 82 外表面 47 成角壁 83 第二側壁 48 狹槽 84 孔保持凹槽 49 第一側壁 85 端壁 50 熄滅器管 86 成角壁 51 第二側壁 98 延伸唇 52 元件保持凹槽 100 絕緣外殼 53 端壁 102 第一端 54 外表面 104 第二端 56 環形凸肩 106 外部導電封套 57 止擋構件 108 開口 58 第一端 110 套管口 59 中間部分 112 絕緣燒蝕構件 60 第二端 114 凹槽 61 環狀錐形突出物 101675.doc -16-

Claims (1)

1268018 十、申請專利範圍： 一種電連接器，其包含： 入該内孔之開口 内表面中之孔保 一外殼，其包括一内孔及一提供進 端，該内孔具有一内表面及一設置在該 持凹槽； ϋ端可滑動地接納在 元件可在縮回與前進 ’一元件保持凹槽設

一活塞式接觸元件，其藉由該開 該外殼之該内孔中，該活塞式接螂 位置之間轴向移動且具有一外表面 置在該外表面中；及 * 一彈性構件，其接納在該等保持凹槽之每—者中，該 等保持凹槽將該活塞式接觸元件 " ^ J釋放方式保持在該 外设之該内孔内之該等縮回及前進位置中之一者卢 2·如請求項1之電連接器，其中： 处 當该彈性構件被接納在該等第一一 ^ 久弟二保持凹槽中 ，該活塞式接觸元件處於該縮回位置丨及 時 當該彈性構件被接納在該孔保持凹 3· 4. 保持凹槽分隔時，該活塞式接觸元件處於該前進位t件 如請求項1之電連接器，其中·· 该活塞式接觸元件包括相對之第一一 久乐一端 。亥弟一端被調適以喷合另一電連接5| ·及 喊之該内 該第二端包括一基本上防止接觸構件從該外 孔移除之止擋件。 如請求項3之電連接器，其中·· 4止擋件包含一在該等縮回及前進位 <另一者中鄰 101675.doc 1268018 接5亥彈性構件之環形凸肩。 5· 6. 如睛求項3之電連接器，其中： 忒2塞式接觸元件之該第一端包括探針指；及 5亥第二端為—活塞。 如請求項5之電連接器，其中： 5亥荨探針指 式構件。 及忒活塞式接觸元件一起形成一單 整體

如請求項1之電連接器，其中： 該等保持凹槽每個為大體環形且連續的。 如請求項1之電連接器，其中·· 該孔保持凹槽包括第 之間延伸之端壁；及 一及第二侧壁以 及一在彼等側壁 藉此促進該彈性構件 成角壁從該第二側壁延伸出 嚙合至該第一凹槽中。 9·如請求項1之電連接器，其中·· 壁=::持:：包括第一及第二側壁以及-在彼等側 产4壁，5亥第二側壁相對於該第一側壁成角 度4此促進該彈性構件從該第二凹槽中脫離。 10·如睛求項1之電連接器，其中： 。亥彈性構件為一大體環狀彈簧。 11 ·如請求項10之電連接器，其中·· 該彈性構件包括一允 兄4该¥性構件膨脹及壓縮之狹 糟0 12.如請求項1之電連接器，其中 101675.doc 1268018 透過嚙合該活塞式接觸元件之該開口端，另一電連接 器之一電接觸件被接納在該外殼之該内孔中。 1 3 ·如請求項1之電連接器，其中： 該外殼包括一内部導電套筒；及 該孔保持凹槽被設置在該導電套筒中。 14.如請求項1之電連接器，其中： 該電連接器為一高壓套管插件。

15. —種當在一故障期間產生一電弧時在一負载下操作第 及第二電連接器之方法，其包含以下步驟： 式 中 將該第二連接器之一 接觸元件插入一該第 第二接觸元件朝向其一第一活塞 一電連接器之一外殼的一内孔 從沖刀離之接觸元件之間形成之該電弧來產生氣 體； 引導該氣體以施加-力，藉以將該第一活塞式接觸元 件以一朝向該第二接觸元件之方向移動； 使-位於該内孔中之一孔保持凹槽及一位於該活塞式 接觸元件中之元件保持凹槽兩者中之彈性構件膨服，科 此使該彈性構件與該元件保持凹槽分隔開，並藉由施^ 现體之該力’允許該活塞式接觸元件從該内孔内之一縮 回位置之移動，·及 將該活塞式接觸元件移動一 π初王則進位置，用於嚙合該 第二接觸元件，以提供該第—與第二接觸件之間之一電 連接來熄滅該電弧。 101675.doc 1268018 16. 如請求項15之方法，其中： 該活塞式接觸元件上之一錐形突出物膨脹該彈性構 件，直至該彈性構件從該元件保持凹槽中分隔開。 17. 如請求項15之方法，其中·· 該活塞式接觸元件朝向該第二接觸元件移動，直至該 彈性構件嚙合該活塞式接觸元件上之一止擋構件。 18. 如請求項15之方法，其中： 該彈性構件為一大體環狀彈簧。 _ 19.如請求項1之電連接器，其中： 該第一電連接器為一高壓套管插件。 20.如請求項15之方法，其中： • 該第二電連接器為一肘形電纜連接器。

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