TWI702884B - 用於高電壓電加熱器之緊湊型穩健連接器總成 - Google Patents

Abstract

一種電加熱器及方法包括加熱構件、電纜和連接器。電阻加熱元件在該加熱構件的護套內。該護套的近端插入第一配件的槽孔且在第一及第二引線延伸進入該第一配件的情形下焊接至該第一配件。該第二配件與該第一配件螺合。該第二配件界定圍繞該軸線設置的一中心孔。一電力電纜的一端延伸進入該第二中心孔。第一導線耦接至該第一引線。第二導線耦接至該第二引線。

Description

用於高電壓電加熱器之緊湊型穩健連接器總成

相關申請案之交互參照

本申請案主張申請於2018年2月19日之臨時申請案第62/632,273號的優先權。上述申請案的揭示內容在此併入本文作為參考資料。 發明所屬之技術領域

本揭示內容係有關於數種用於高電壓電加熱器之連接器總成。

這段陳述僅僅提供與本揭示內容有關的背景資訊且可能不構成先前技術。

高電壓電加熱器通常包括耦接至經組配為可發熱之電阻加熱元件的電力電纜。該加熱元件通常包在被金屬護套包圍的導熱電介質材料中。該護套保護該加熱元件，且在有些應用中，其經組配為可浸入流體。在其他應用中，該護套可貼上用於傳導或輻射熱給它的散熱器或熱交換器，或可設置於在流動的流體中(例如，強制風應用)。

在典型高電壓加熱器的護套與高電壓電力電纜之間的連接件可能為加熱器失效的發生處。通常，電力電纜的末端包在硬化灌封材料(hardened potting material)中。在有些應用中，此灌封材料暴露於高溫起伏、腐蝕性化學物、水、高度振動、以及重覆的物理負荷。例如，用來加熱攤鋪整平器(paving screed)中之瀝青的高電壓加熱器可能在溫度降到零度以下的工作場所留在外面且仍需要熱機直到300℃至500℃左右的工作溫度以預熱整平板總成。此類加熱器通常也暴露於雨水、雪、冰、鋪路鹽、汽油或柴油燃燒劑、油、油脂、瀝青、塵土、和其他污染物，以及使用於其上之機器的高度振動。此外，由於護套呈剛性且電力電纜通常為撓性電纜，因此電力電纜在與護套的連接處容易打結、彎曲或磨損。這些情況可能導致硬化灌封材料分解，而導致水份及污染物侵入電力電纜與加熱元件的電氣連接以及侵入加熱元件本身。

另外，加熱器有可配合應用包裝限制的較小尺寸或最小化材料成本是有益的。不過，有些應用想要大體平坦護套有更好的流動及/或熱傳遞特性，然而接到電力電纜的典型平坦護套接線比有類似電動圓形護套加熱器有較大的尺寸且更加難以製造。

本揭示內容應付與包裝限制、流體及水份侵入、腐蝕和高溫起伏有關的問題。

在一形式中，本教導提供一種電加熱器，其包括一加熱構件、一電纜與一連接器。該加熱構件包括一導熱護套、一電阻加熱元件、一第一引線與一第二引線。該電阻加熱元件設置在該護套內。該第一及第二引線耦接至該電阻加熱元件且從該護套的近端伸出。該電纜包括一絕緣外套、一第一導線與一第二導線。該第一及第二導線設置在該絕緣外套內且從該絕緣外套的近端伸出。該連接器將該加熱構件耦接至該電纜。該連接器包括第一配件與第二配件。該第一配件包括第一連接部與頭部。該第一連接部界定圍繞一軸線設置的螺紋。該頭部軸向鄰接該第一連接部。該頭部界定貫穿到該頭部在該第一連接部對面之一端的一槽孔。該第一配件包括圍繞該軸線設置的第一中心孔。該第一中心孔通到該槽孔且貫穿到該第一連接部在該頭部對面的一端。該護套的近端收容於該槽孔中且焊接至該第一配件。該第一引線從該護套延伸進入該第一中心孔。該第二引線從該護套延伸進入該第一中心孔。該第二配件包括與該第一配件之螺紋螺合的第二連接部。該第二配件界定圍繞該軸線設置的第二中心孔。該電纜的一端延伸進入該第二中心孔。該第一導線耦接至與其電氣連通的該第一引線。該第二導線耦接至與其電氣連通的該第二引線。

進一步根據一形式，第一灌封材料層設置在該護套的該近端內。該第一灌封材料層密封該護套的該近端。該第一及第二引線的一部份從該第一灌封材料層伸出。該連接器包括複數個內套管。該等內套管中之一者圍繞該第一引線從該第一灌封材料層伸出的部份設置。該等內套管中之另一者圍繞該第二引線從該第一灌封材料層伸出的部份設置。第二灌封材料層圍繞該等內套管鄰接該第一灌封材料層的一部份設置在該第一配件內。

根據另一形式，該連接器包括複數個外套管，該等外套管中之一者圍繞在該第一導線與該第一引線之間的一連接件、該第一導線的一絕緣塗層、與該內套管圍繞該第一引線設置的一部份設置。該等外套管中之另一者圍繞在該第二導線與該第二引線之間的一連接件、該第二導線的一絕緣塗層、與該內套管圍繞該第二引線設置的一部份設置。

又進一步根據一形式，該外套管不延伸進入該第二灌封材料層。

又根據另一形式，該連接器包括圍繞該等複數個外套管設置的一周邊套管。

更進一步根據一形式，該槽孔由第一側壁、與該第一側壁平行的第二側壁、連結該第一及第二側壁之一端的第一端壁、與連結該第一及第二側壁之另一端的第二端壁界定。該等側壁比該等端壁長。該護套的該近端具有與該槽孔類似且配對的形狀。

更根據一形式，該第一及第二端壁為圓弧形。

進一步根據一形式，該第一及第二端壁在該第一配件之該等螺紋之內徑的徑向外側延伸。

根據另一形式，該電加熱器進一步包括一護線環(grommet)。該第二配件包括圍繞該軸線設置且從該第二連接部之一端伸出的一筒狀部。該護線環由一回彈性材料形成且具有大於該筒狀部之內徑之放鬆外徑的大體圓柱形形狀。該第一及第二導線延伸穿過該護線環。

又進一步根據一形式，該電加熱器進一步包括一電纜套管。該電纜套管包圍該絕緣外套靠近該筒狀部的一部份且延伸覆蓋該筒狀部。該電纜套管與該筒狀部一起形成一密封件。

又根據另一形式，該電加熱器進一步包括圍繞該套管及該筒狀部設置的一夾具。該夾具使該套管固定於該筒狀部。

更進一步根據一形式，該電纜進一步包括經耦接成可與該護套電氣連通的一第三導線。

更根據一形式，該電加熱器進一步包括耦接至該第一配件的一接地插銷。該第三導線連接至該接地插銷。

進一步根據一形式，該第一配件界定位於該頭部在該第一連接部對面之末端中的一接地孔(grounding bore)。該接地插銷延伸進入該接地孔且焊接至該第一配件。

根據另一形式，該第一配件的該頭部界定第一凹部與第二凹部。該第一凹部在該槽孔的第一縱向末端處從該槽孔的肩部凹下。該第二凹部在該槽孔的第二縱向末端處從一肩部凹下。該第一引線從該護套延伸靠近該第一凹部且朝向該第一中心孔改變角度。該第二引線從該護套延伸靠近該第二凹部且朝向該第一中心孔改變角度。

又進一步根據一形式，該第一引線被部份在該第一凹部內延伸的第一絕緣套管包圍，以及該第二引線被部份在該第二凹部內延伸的第二絕緣套管包圍。

又根據另一形式，該第一及第二凹部在外螺紋之內徑的徑向外側延伸。

在另一形式中，本教導提供一種將電力電纜耦接至電加熱器構件的方法。該電力電纜包括第一導線、第二導線與絕緣外套。該加熱器構件包括電阻加熱元件、包圍該電阻加熱元件的護套、與耦接至該電阻加熱元件且從護套之近端伸出的第一及第二引線。該方法包括：將該護套的該近端插入一第一配件的一槽孔使得該第一及第二引線延伸穿過該第一配件，將該護套焊接至該第一配件，將該電纜的一部份插入穿過第二配件的筒狀部，將該第一引線耦接至該第一導線，將該第二引線耦接至該第二導線，將該第二配件旋上該第一配件，與壓接圍繞該電纜的該筒狀部以使該電纜相對於該筒狀部固定。

進一步根據一形式，該方法進一步包括：烘烤該護套以除去在該護套內的水份。

根據另一形式，該方法進一步包括：將該電纜的該部份插入穿過一回彈性護線環，以及在壓接該筒狀部之前將該回彈性護線環插入該筒狀部，該護線環有大於該筒狀部之壓接內徑的放鬆外徑使得在壓接該筒狀部之後，該護線環在該絕緣外套與該筒狀部之間形成一密封件。

又進一步根據一形式，該方法進一步包括：在壓接該筒狀部之後，安置一外套管於該筒狀部及該絕緣外套的一長度上，且使該外套管固定於該筒狀部。

又根據另一形式，該方法進一步包括：將第一灌封材料層倒入該護套的該近端，且固化該第一灌封材料層以密封該護套的該近端。

進一步根據一形式，該方法進一步包括：安置圍繞該第一引線的一第一內套管與圍繞該第二引線的一第二內套管，將第二灌封材料層倒入在該第一及第二內套管周圍的該第一配件，且固化該第二灌封材料層。

根據另一形式，該方法進一步包括：安置第一外套管使得該第一外套管圍繞該第一導線、在該第一導線與該第一引線之間的一連接件、與該第一內套管的一部份設置，且安置第二外套管使得該第二外套管圍繞該第二導線、在該第二導線與該第二引線之間的一連接件、與該第二內套管的一部份設置。

又進一步根據一形式，該方法進一步包括：安置一周邊套管使得該周邊套管在該第一及第二配件內且圍繞該第一及第二外套管設置。

又根據另一形式，該方法進一步包括：將一接地插銷焊接至該第一配件，以及將該電纜的第三導線連接至與其電氣連通的該接地插銷。

更進一步根據一形式，該方法進一步包括：在將該第二配件旋上該第一配件之前，施加一高溫螺紋密封膠至該第一及第二配件片之至少一者的螺紋。

從本文所提供的說明可明白其他的可應用領域。應瞭解，說明及特定實施例旨在僅供圖解說明而非旨在限制本揭示內容的範疇。

以下說明本質上只是示範且非旨在限制本揭示內容、應用或用途。應瞭解，附圖中，對應的元件符號表示類似或對應的部件及特徵。

圖1至圖4圖示電加熱器10。在所提供的實施例中，電加熱器10可用來加熱在可使用於攤鋪車輛在其上運行之路面及其他表面之整平攤鋪機(screed paver)中的攤鋪介質(例如，瀝青)。同樣地，電加熱器10經組配為可到達約達500℃的工作溫度，同時暴露於油、燃燒劑、腐蝕性化學物、塵土、水、冰，且環境溫度在0℃以下。應瞭解，本揭示內容的教導也可應用於其他加熱器應用。

電加熱器10包括加熱構件14、電力電纜18及連接器總成22。加熱構件14包括護套26、電阻加熱元件30、第一引線34及第二引線38。在一替代構造中，該加熱構件也可包括第三引線(未圖示)。

護套26由導熱材料形成，例如304不鏽鋼，或合金800。在所提供的實施例中，護套26為一件式管件，其具有由護套正面42、護套背面46及一對護套側面50、54形成大體為矩形的橫截面。護套正面、背面42、46是平的且互相平行。在所提供的實施例中，護套側面50、54為圓弧形且可具有等於護套正面、背面42、46之距離的直徑使得護套側面50、54可正切連結護套正面、背面42、46。

護套26從附接至連接器總成22的近端58延伸到與連接器總成22隔開的遠端62。護套26可從近端58沿著適合加熱打算使用電加熱器10之環境的任何路徑延伸到遠端62。在所提供的實施例中，該路徑在第一方向直線延伸一段相對短的距離，然後彎曲以在與第一方向垂直的第二方向直線延伸一段比第一直線段稍長的距離，然後彎曲以在與第一及第二方向垂直的第三方向延伸一段構成總長度之大部份的距離。在其他組配中，護套26可沿著蛇形路徑、直線路徑、弧形路徑、或任何設計路徑延伸。在所提供的實施例中，護套26從近端58到遠端62維持大體矩形橫截面形狀，然而可使用其他組配。護套26為有電阻加熱元件30設置於其內的大體矩形中空管件。遠端62經密封成可防止水份經由遠端62進入護套26。在所提供的實施例中，護套26的遠端62經衝壓或擠壓成扁平狀然後加以焊接(例如，有縫焊接)以防水份進入護套26，然而可使用其他組配。

電阻加熱元件30可包在例如氧化鎂的導熱及電絕緣材料66中，以電隔離在護套26內的電阻加熱元件30同時允許熱從電阻加熱元件30傳遞到護套26。電阻加熱元件30導電且經組配為可將電能(例如，電流)轉換為熱能。電阻加熱元件30可為用於電阻加熱元件的任何適當組配，例如從電流之阻力來產生熱的電阻加熱線圈(例如，捲繞鎳鉻合金電阻導線)。電阻加熱元件30耦接至第一引線34及第二引線38使得電流可經由電阻加熱元件30在該第一及第二引線34、38之間流動。第一及第二引線34、38互相隔開且從護套26的近端58伸出。第一及第二引線34、38由導電材料形成且延伸進入連接器總成22且電氣耦接至電力電纜18，如下文所詳述的。在所提供的實施例中，電阻加熱元件30、第一引線34及第二引線38經組配為可在高電壓功率(例如，大於480瓦特)下運作。

電力電纜18大體經組配為可提供電力給電阻加熱元件30。電力電纜18包括第一導線70、第二導線74、第三導線78、絕緣外套82、及插頭86。儘管未特別加以圖示，電力電纜18也可包括附加導線，及/或電磁遮蔽。在所提供的實施例中，第一導線70習知為正極導線，第二導線74習知為中性或共用導線，且第三導線78習知為接地導線。

就彼等的大部份長度而言，第一、第二及第三導線70、74、78在絕緣外套82內延伸。第一、第二及第三導線70、74、78各有對應中央導體包覆在電絕緣塗層中以抑制第一、第二及第三導線70、74、78之間在電力電纜18內的電氣連通。在所提供的實施例中，第一、第二及第三導線70、74、78中之各者的尖端從絕緣外套82在插頭86對面的一端伸出。第一、第二及第三導線70、74、78中之各者耦接至插頭86與其電氣連通的對應叉齒72。插頭86經組配為可實體及電氣耦接至電源(未圖示)或連接至該電源以接收其電力的另一電纜(未圖示)。在所提供的實施例中，插頭86包括叉齒72與插頭基底88。插頭基底88有一大體為圓柱形的部份與詳述於下文的一應變釋放部(strain relief portion)。

在所提供的實施例中，第一、第二及第三導線70、74、78由有一定線規的導線製成，其經組配為可提供高電壓電力(例如，大於480瓦特)給電阻加熱元件30。絕緣外套82包圍第一、第二及第三導線70、74、78以及由撓性電絕緣且耐磨損的材料形成。絕緣外套82也可熱絕緣以忍受高溫(例如，200℃)且對可能出現在使用加熱器10之環境中的化學物及污染物有抵抗力(例如，油、燃燒劑、水、鹽等等)。

連接器總成22大體經組配為可耦接加熱構件14與電力電纜18以提供電力給加熱構件14。連接器總成22包括第一配件110、第二配件114、護線環118、套管122、接地插銷126、第一導線連接器130、第二導線連接器134、與第三導線連接器138。在所提供的實施例中，連接器總成22也包括夾具142、一組第一絕緣套管146(亦即，內套管)、一組第二絕緣套管150(亦即，外套管)，與第三絕緣套管152(亦即，周邊套管)。

特別參考圖10至圖14，該第一配件由導電材料(例如，不鏽鋼)形成且包括頭部154與第一連接部158。第一配件110也界定第一中心孔162。在所提供的實施例中，頭部154為圍繞中央軸線166設置的大體圓柱形體，其在頭部154的直徑相對兩側包括一對平坦工具接合表面170。在未圖示的一替代組配中，頭部154為經組配為可被工具(未圖示)夾住的多邊形。在所提供的實施例中，頭部154的一端有形成第一配件110之一軸向端178的平坦端面174，且頭部154的另一端182固定耦接至第一連接部158。在所提供的實施例中，頭部154與第一連接部158由同一件材料形成。在所提供的實施例中，頭部154有大於第一連接部158之最大外徑的最大外徑。

頭部154包括槽孔186，以及第一凹部190與第二凹部194。在所提供的實施例中，頭部154也包括接地孔198。槽孔186為長形槽孔，其以中央軸線166為中心且有對應至護套26(圖4)之近端58(圖4)的形狀及尺寸。槽孔186貫穿到端面174。在所提供的實施例中，槽孔186的正面及背面由互相平行的平坦相對側壁202、206界定，以及槽孔186的縱向末端由在側壁202、206之間延伸的端壁210、214界定。槽孔186的側壁202、206設置在中央軸線166的相對兩側上。

在所提供的實施例中，槽孔186的端壁210、214有與護套側面50、54類似的圓弧形，致使端壁210、214的直徑等於側壁202、206的距離，且致使槽孔186的側壁202、206與槽孔186的端壁210、214相切。槽孔186的側壁202、206隔開一段距離，其等於或大約等於護套正面42與護套背面46的距離使得護套26的近端58可插入槽孔186(例如，滑動配合、壓配合、或干涉配合)。

槽孔186從端面174軸向延伸進入頭部154一段小於頭部154之全部軸向長度的距離。槽孔186軸向在第一肩部218結尾，而第一肩部218在槽孔186的端壁210、214軸向設置於頭部154內。在所提供的實施例中，槽孔186的端壁210、214與中央軸線166之間的最大徑向距離可類似中央軸線166與第一連接部158的最外面部份之間的最大徑向距離。

第一凹部190形成於在槽孔186之一縱向末端的第一肩部218中。第一凹部190從第一肩部218軸向延伸進入頭部154(亦即，遠離端面174)。在所提供的實施例中，第一凹部190軸向在位於第一肩部218與第一連接部158之間的第二肩部222結尾。在所提供的實施例中，第一凹部190有與端壁210、214之形狀類似的弧形形狀，但是第一凹部190有小於端壁210、214的直徑。

第二凹部194形成於在槽孔186之另一縱向末端的第一肩部218中。第二凹部194從第一肩部218軸向延伸進入頭部154(亦即，遠離端面174)。在所提供的實施例中，第二凹部194軸向在位於第一肩部218與第一連接部158之間的第二肩部222結尾。在所提供的實施例中，第二凹部194有與端壁210、214之形狀類似的弧形形狀，但是第二凹部194有小於端壁210、214的直徑。因此，第一及第二凹部190、194可視為形成其縱向末端在槽孔186的徑向內側且從槽孔186朝向第一連接部158軸向延伸的第二槽孔。

第一連接部158為大體圓柱形體，其係從頭部154末端182軸向延伸到第一配件110軸向端226。第一連接部158包括圍繞中央軸線166設置的複數個外螺紋230。在所提供的實施例中，外螺紋230有小於頭部154之直徑的最大外徑。最大外徑的外螺紋230形成第一連接部158的徑向最外面部份。在所提供的實施例中，外螺紋230的內徑類似第一及第二凹部190、194或在其徑向內側。在所提供的實施例中，外螺紋230為符合美國標準錐形螺紋管牙規範(NPT)的螺紋，然而可使用其他組配。

第一中心孔162圍繞中央軸線166設置且貫穿到第一配件的軸向端226。第一中心孔162從軸向端226朝向另一軸向端178軸向延伸且由第一連接部158的內表面234與頭部154界定。內表面234在第一及第二凹部190、194的徑向內側且通到第一及第二凹部190、194和槽孔186。

在圖9清楚可見，護套26的近端可插入槽孔186直到近端58接觸第一肩部218。一旦在此位置，近端58隨後焊接(例如，有縫焊接)至頭部154。在所提供的實施例中，第一引線34在第一凹部190內或其附近從近端58露出。第一引線34可從部份在第一凹部190內且部份在第一中心孔162內的近端58露出，或可在位於第一凹部190附近的第一中心孔162內露出。第一引線34隨後以軸向遠離近端58且徑向朝向中央軸線166的角度延伸直到第一引線34與第一配件110內表面有預定距離。然後，第一引線34主要在遠離近端58且大體平行於中央軸線166的方向延伸。在所提供的實施例中，第一引線34軸向延伸穿過第一中心孔162以通過軸向端226離開第一配件110。

在所提供的實施例中，第二引線38類似第一引線34，但是在第二凹部194內或其附近從近端58露出。第二引線38可從部份在第二凹部194內且部份在第一中心孔162內的近端58露出，或可在第二凹部194附近的第一中心孔162內露出。第二引線38隨後以軸向遠離近端58且徑向朝向中央軸線166的角度延伸直到第二引線38與第一配件110內表面有預定距離。然後，第二引線38主要在遠離近端58且大體平行於中央軸線166的方向延伸。在所提供的實施例中，第二引線38軸向延伸穿過第一中心孔162以通過軸向端226離開第一配件110。

因此，第一及第二凹部190、194允許第一及第二引線34、38從中央軸線166進一步徑向向外進入護套26同時提供第一及第二引線34、38與第一配件110內部之間的空隙空間。由第一及第二凹部190、194提供的此一空隙空間可防止第一及第二引線34、38與第一配件110接觸且提供空間用於第一絕緣套管146在第一及第二引線34、38周圍的絕緣。有槽孔186與第一及第二凹部190、194的組配允許電加熱器10使用有與第一配件110介接之大體矩形近端58的大體矩形加熱護套26。此組配允許最小化連接器總成22及加熱構件14的總成全長，同時允許最小化連接器總成的直徑。

由圖8清楚可見，接地孔198貫穿到端面174以通到與槽孔186隔開的第一中心孔162。接地插銷126為大體圓柱形導體且插入接地孔198而連接於其中以提供與第一配件110的電氣連通。在所提供的實施例中，接地插銷126在延伸穿過接地孔198時焊接至第一配件110。由於第一配件110、接地插銷126與護套26為導電材料且耦接在一起(例如，經由接觸及焊接)，護套26與接地插銷126電氣連通。

第一絕緣套管146由高溫電絕緣材料形成。在所提供的實施例中，第一絕緣套管146由玻璃纖維及矽氧樹脂形成，然而可使用其他構造。在未特別圖示的一替代構造中，第一絕緣套管146可由熱收縮材料形成，其順從塗上它於其周圍的材料且在加熱到預定溫度以上時收緊。

由圖7清楚可見，第一絕緣套管146中之一者圍繞第一引線34設置。第一絕緣套管146中之另一者圍繞第二引線38設置。第一絕緣套管146中之第三者圍繞接地插銷126設置。第一絕緣套管146使第一引線34、第二引線38及接地插銷126彼此互相電絕緣而且與第一配件110電絕緣。在所提供的實施例中，第一絕緣套管146覆蓋從護套26近端58出來的第一及第二引線34、38且軸向延伸穿過第一配件110的軸向端226。第一及第二引線34、38中之各者的尖端在第一配件110之外的位置從對應第一絕緣套管146軸向延伸。對應第一絕緣套管146從接地插銷126進入接地孔198且覆蓋從軸向延伸穿過第一配件110軸向端178之位置出來的接地插銷126。接地插銷126的尖端在第一配件110之外的位置從對應第一絕緣套管146軸向延伸。

在所提供的實施例中，在護套26附接至第一配件110，第一及第二引線34、38和接地插銷126延伸穿過第一配件110且被第一絕緣套管146包圍的情形下，第一中心孔162隨後填滿灌封膠(potting)350(圖4)。灌封膠350(圖4)可為工作溫度約230℃的高溫熱絕緣環氧樹脂，它可在此工作溫度有優異的絕緣性質且可對熱循環有比有同樣硬度(例如，80-90蕭氏D範圍硬度)之其他灌封材料更高的抗碎裂性。在所提供的實施例中，灌封膠350(圖4)可作為液體倒入第一配件110且在第一配件110內固化變成固體。在所提供的實施例中，第一中心孔162填充到在軸向約為第一連接部158相對兩端之一半的位準，然而可使用其他組配。在一替代實施例中，灌封膠350(圖4)可填滿整個第一中心孔162以到達軸向端226。

特別參考圖4至圖6，第二配件114為圍繞中央軸線166設置的大體圓柱形體。第二配件114包括第二連接部310與筒狀部314。第二連接部310從第二配件114的軸向端318延伸到筒狀部314。筒狀部314從第二連接部310軸向延伸到第二配件114的第二軸向端322。

在所提供的實施例中，第二連接部310有以中央軸線166為中心大體呈圓柱形且直徑與第一配件110頭部154之直徑類似的外表面326。在所提供的實施例中，第二連接部310在中央軸線166之相對兩側上包括從外表面326凹下的一對平坦表面330。平坦表面330經組配為允許工具(未圖示)夾住且賦予第二連接部310以中央軸線166為中心的扭力。在所提供的實施例中，第二連接部310在軸向端318遠側的一端徑向向內逐漸變小為筒狀部314的直徑，其係小於外表面326的直徑。

第二配件114包括圍繞中央軸線166設置且軸向延伸穿過第二配件114而且開口在第二配件114之軸向端318、322的第二中心孔334。第二連接部310包括靠近軸向端318圍繞中央軸線166設置的複數個內螺紋338。內螺紋338經組配為可螺合第一配件110的外螺紋230。在所提供的實施例中，內螺紋338為NPT螺紋。內螺紋338從軸向端318軸向延伸且在中心孔內結尾於在軸向端318與筒狀部314之間的一位置處。在所提供的實施例中，第二中心孔334從與在內螺紋338結尾處之內螺紋內徑類似的直徑變窄為靠近筒狀部314的較小直徑。

筒狀部314為固定耦接至第二連接部310的大體圓柱形體。在所提供的實施例中，筒狀部314與第二連接部310由同一件材料形成。第二配件114可由與第一配件110類似的材料形成，例如(不鏽鋼)。筒狀部314有直徑小於第二連接部310外表面326直徑的大體圓柱形外表面342。筒狀部314有圓柱形內表面346，其界定第二中心孔334延伸穿過筒狀部314的部份。

護線環118為靠近軸向端322設置於第二中心孔334中的筒狀密封構件。護線環118為回彈性材料(例如，橡膠或含氟彈性體材料)，其具有大於第二中心孔334在筒狀部314之直徑的未壓縮外徑。護線環118的內徑經組配為可收容電力電纜18之絕緣外套82的長度。護線環118經組配為在絕緣外套82被護線環118包圍且第一、第二及第三導線70、74、78延伸穿過護線環118而進入第二中心孔334的情形下可設置於筒狀部314中。

在所提供的實施例中，第一、第二及第三導線連接器130、134、138為桶形壓接電連接器(barrel crimp electrical connector)。第一引線34插入第一導線連接器130的一端，且第一導線70的暴露導體插入第一導線連接器130的另一端。然後，壓接第一導線連接器130(亦即，使其徑向向內變形)直到第一引線34與第一導線70的導體被第一導線連接器130緊緊地夾住。第一導線連接器130使第一引線34耦接至第一導線70與其電氣連通的導體。

同樣，第二引線38插入第二導線連接器134的一端，且第二導線74的暴露導體插入第二導線連接器134的另一端。然後，壓接第二導線連接器134(亦即，使其徑向向內變形)直到第二引線38與第二導線74的導體被第二導線連接器134緊緊地夾住。第二導線連接器134使第二引線38耦接至第二導線74與其電氣連通的導體。

同樣，接地插銷126插入第三導線連接器138的一端，且第三導線78的暴露導體插入第三導線連接器138的另一端。然後，壓接第三導線連接器138(亦即，使其徑向向內變形)直到接地插銷126與第三導線78的導體被第三導線連接器138緊緊地夾住。第三導線連接器138使接地插銷126耦接至第三導線78與其電氣連通的導體。

第二絕緣套管150由高溫電絕緣材料形成。在所提供的實施例中，第二絕緣套管150由玻璃纖維與矽氧樹脂形成，然而可使用其他構造。在未特別圖示的一替代構造中，第二絕緣套管150由熱收縮材料形成，其順從塗上它於其周圍的材料且在加熱到預定溫度以上時收緊。

由圖7清楚可見，第二絕緣套管150中之一者圍繞第一導線連接器130設置。第二絕緣套管150中之另一者圍繞第二導線連接器134設置。第二絕緣套管150中之第三者圍繞第三導線連接器138設置。在所提供的實施例中，第二絕緣套管150也包圍及疊蓋第一絕緣套管146從第一配件110軸向伸出的部份。在所提供的實施例中，第二絕緣套管150也包圍及疊蓋第一、第二及第三導線70、74、78之絕緣塗層從第一、第二及第三導線連接器130、134、138伸出的部份。第二絕緣套管150使第一導線連接器130、第二導線連接器134及第三導線連接器138彼此互相電絕緣以及與第二配件114電絕緣。第三絕緣套管152為有橡膠塗層的玻璃纖維材料且包圍及疊蓋第一導線連接器130、第二導線連接器134、第三導線連接器138。在所提供的實施例中，第三絕緣套管152也包圍第二絕緣套管150，和第一引線34、第二引線38、第一絕緣套管146及接地插銷126從灌封膠350伸出的部份。在未特別圖示的一替代組配中，護線環118軸向延伸進入第二中心孔334以疊蓋及包圍第二絕緣套管150的一部份。

回到所提供的實施例，在第一、第二及第三導線70、74、78連接至第一引線34、第二引線38及接地插銷126且被絕緣的情形下，第二配件114隨後旋上第一配件110。螺紋密封膠(例如，適用於抑制水份、液體及其他污染物進入到螺紋之間的聚四氟乙烯「PTFE」或其他螺紋密封膠)可施加於內螺紋338與外螺紋230之間。該螺紋密封膠也可為螺紋鎖定材料。第二配件114可旋上第一配件110有預定的扭力值以使第一配件110固定於第二配件114。

一旦第一及第二配件110、114被固定在一起，壓接筒狀部314(亦即，使其徑向向內變形)以壓縮在筒狀部314、絕緣外套82之間的護線環118。繞著周圍實質均勻地壓接筒狀部314使得壓接筒狀部314有小於未壓接筒狀部314之外徑的壓接外徑。該壓接直徑使得壓接筒狀部314的內表面可固定護線環118及電力電纜18於筒狀部314內，且護線環118形成筒狀部314與電力電纜18之間的密封件。護線環118的回彈性也可提供應變釋放以抑制電力電纜18在筒狀部314打結同時與彎曲電力電纜18保持密封。

在所提供的實施例中，套管122為一件式套管，它可撓性膨脹以在組裝期間形成為主要部份410與套頭部份414。主要部份410包圍絕緣外套82從第二配件114伸出的長度。在所提供的實施例中，主要部份410延伸電力電纜18的全長到插頭86。在所提供的實施例中，插頭86的應變釋放部包覆成型於絕緣外套82及套管122上以與套管122形成密封件。該應變釋放部視需要可具有數個溝槽，其經配置成使得彈性成為有可能同時抑制電纜18在電纜18與插頭86的接點打結。在未特別圖示的一替代構造中，主要部份410可沿著電力電纜18在插頭86之前的位置處結束。

回到所提供的實施例，套頭部份414可伸展以具有比主要部份410稍大的直徑且包圍第二配件114的筒狀部314。套管122可由回彈性材料形成致使主要部份410可具有小於絕緣外套82之外徑的放鬆直徑，以及套頭部份414可具有小於壓接筒狀部314之外徑的放鬆直徑。以此方式，主要部份410可密封接合絕緣外套82，以及套頭部份414可密封接合筒狀部314。在所提供的實施例中，套管122由玻璃纖維強化橡膠材料形成，其對水、油、燃燒劑、腐蝕性化學物及其他污染物有抵抗力且耐磨損及高溫(例如，200℃)，然而可使用其他材料。套管122也可提供電力電纜18的彎曲支援以抑制與第二配件114之筒狀部314的交點打結。

夾具142包圍套頭部份414及筒狀部314的長度且收緊其周圍以使套管122固定於筒狀部314。夾具142可使套管122固定於筒狀部314致使套頭部份414抵著筒狀部314形成密封以抑制流體、水份及其他污染物在其間通過。在所提供的實施例中，夾具142為不鏽鋼單耳式夾具，然而可使用其他組配。

參考圖1至圖14描述連接電力電纜18與加熱器構件14之方法的一非限定性實施例。接地插銷126插入接地孔198且焊接至第一配件110。護套26的近端58插入第一配件110的槽孔190使得第一及第二引線34、38延伸進入第一配件110。護套26隨後焊接至第一配件110，例如繞著護套26的整個周邊角焊(fillet weld)以密封槽孔190。護套26彎成特定應用的所欲形狀。隨後在爐中高溫烘烤護套26以去除護套26內的水份。

在所提供的實施例中，可從在第一配件110內的近端58去除一些填充護套26的氧化鎂。在所提供的實施例中，氧化鎂的除去產生延伸進入護套26約0.25英吋的空腔710(圖示於圖7)，然而可使用其他組配。高溫灌封材料714(圖示於圖7)隨後倒入空腔710以填充空腔710且形成第一灌封材料層。隨後固化高溫灌封材料714以凝固成為第一層。

隨後安置第一絕緣套管146於第一引線34、第二引線38及接地插銷126上使得第一絕緣套管146。接下來，第二層高溫灌封材料718(圖示於圖7)倒入第一配件110以包圍至少一部份的第一絕緣套管146。隨後固化第二灌封材料層718以凝固成為第二層。然後，施加高溫螺紋密封膠(未特別圖示，例如，聚四氟乙烯膠帶)至第一配件110的螺紋。

接下來，可滑設及安置夾具142及護線環118於在絕緣外套82或套管122周圍的電纜18上。隨後滑設電纜18於第二配件114的第二軸向端322中，且滑設第二絕緣套管150於第一、第二及第三導線70、74、78上，以及滑設在導線70、74、78周圍的第三絕緣套管152。第一、第二及第三導線70、74、78隨後連接至彼等的對應第一、第二引線34、38或接地插銷126。隨後向下滑設在連接器130、134、138上方的第二絕緣套管150以覆蓋連接器130、134、138以及導線70、74、78之絕緣區的至少一部份，和第一絕緣套管146的至少一部份。隨後安置第三絕緣套管152以包圍第一絕緣套管146。

接下來，第二配件114旋上第一配件110。然後，滑設護線環118於筒狀部314中，且壓接筒狀部314以壓縮在筒狀部314、絕緣外套82之間的護線環118。然後，滑設蓋住壓接筒狀部314的套管122，且收緊在套管122周圍的夾具以使它固定於筒狀部314。

描述於本文的方法步驟、程序、及操作不應視為一定需要按所述或所解說的特定順序執行，除非被具體確定為唯一可能的執行順序。也應瞭解，可採用額外或替代步驟。

因此，本揭示內容的教導提供一種穩健高電壓電加熱器10，其具有整體緊湊的總成長度及直徑，同時對於流體、水份、污染物、磨損、高溫起伏有高度抵抗力。

本揭示內容的描述本質上僅供示範，且因此，希望不脫離本揭示內容之要旨的變體都在本揭示內容的範疇內。此類變體不應被視為脫離本揭示內容的精神及範疇。

術語使用於本文的目的只是用來描述特別的示範具體實施例而非旨在限制。如本文所使用的，單數形式「一(a)」、「一(an)」、與「該(the)」可旨在也包括複數個形式，除非上下文另有明示。用語「包括(including)」及「具有(having)」是含括用語且因此具體規定所陳述之特徵、整數、步驟、運作、元件及/或組件的存在，但不排除一或多個其他特徵、整數、步驟、運作、元件、組件及/或彼等之群組的存在或添加。

當一元件或層被稱為在另一元件或層「上」、「接合至」或「耦接至」該另一元件或層時，它可直接在該另一元件或層上、接合、連接或耦接至該另一元件或層，或可存在中介元件或層。相比之下，當一元件被稱為「直接在其上」、「直接接合至」、「直接連接至」或「直接耦接至」另一元件或層時，則不存在中介元件或層。用來描述元件間關係的其他用詞應用相似的方式解釋(例如，「之間」與「直接在…之間」、「鄰接」與「直接鄰接」等等)。如本文所使用的，用語「及/或」包括相關列舉項目中之一或多個的任一或所有組合。

儘管用語第一、第二、第三等等在本文可用來描述各種元件、組件、區域、層及/或區段，然而這些元件、組件、區域、層及/或區段應不受限於這些用語。這些用語可以只用來區別一元件、組件、區域、層或區段與另一元件、組件、區域、層或區段。例如「第一」、「第二」的用語及其他數字表示用語在用於本文時不指示序列或順序，除非上下文另有明示。因此，第一元件、組件、區域、層或區段可命名為第二元件、組件、區域、層或區段而不脫離該等示範具體實施例的教導。此外，元件、組件、區域、層或區段可命名為「第二」元件、組件、區域、層或區段而不需要命名為「第一」元件、組件、區域、層或區段的元件、組件、區域、層或區段。

為了便於描述，可使用有空間相對性的術語，例如本文所用的「在內」、「在外」「下方」、「下」、「低於」、「上方」、「上」、及其類似者，以描述一元件或特徵與其他元件或特徵在圖中的關係。除了描繪於附圖中的方位以外，該等有空間相對性的術語可以旨在涵蓋使用中之裝置或操作的不同方位。例如，如果圖中裝置翻過來，被描述成在其他元件或特徵「之下」或「下方」的元件則方位變成是在其他元件或特徵「上面」。因此，示範術語「下方」可涵蓋上方及下方的方位。裝置可以其他方式定位(旋轉90度或其他方位)且據此解釋本文所使用的有空間相對性的述語。

10‧‧‧電加熱器 14‧‧‧加熱構件 18‧‧‧電力電纜 22‧‧‧連接器總成 26‧‧‧護套 30‧‧‧電阻加熱元件 34‧‧‧第一引線 38‧‧‧第二引線 42‧‧‧護套正面 46‧‧‧護套背面 50、54‧‧‧護套側面 58‧‧‧近端 62‧‧‧遠端 66‧‧‧電絕緣材料 70‧‧‧第一導線 74‧‧‧第二導線 72‧‧‧叉齒 78‧‧‧第三導線 82‧‧‧絕緣外套 86‧‧‧插頭 88‧‧‧插頭基底 110‧‧‧第一配件 114‧‧‧第二配件 118‧‧‧護線環 122‧‧‧套管 126‧‧‧接地插銷 130‧‧‧第一導線連接器 134‧‧‧第二導線連接器 138‧‧‧第三導線連接器 142‧‧‧夾具 146‧‧‧第一絕緣套管 150‧‧‧第二絕緣套管 152‧‧‧第三絕緣套管 154‧‧‧頭部 158‧‧‧第一連接部 162‧‧‧第一中心孔 166‧‧‧中央軸線 170‧‧‧平坦工具接合表面 174‧‧‧平坦端面 178‧‧‧軸向端 182‧‧‧頭部154的另一端 186‧‧‧槽孔 190‧‧‧第一凹部 194‧‧‧第二凹部 198‧‧‧接地孔 202、206‧‧‧側壁 210、214‧‧‧端壁 218‧‧‧第一肩部 222‧‧‧第二肩部 226‧‧‧軸向端 230‧‧‧外螺紋 234‧‧‧內表面 310‧‧‧第二連接部 314‧‧‧筒狀部 318‧‧‧軸向端 322‧‧‧第二軸向端 326‧‧‧外表面 330‧‧‧平坦表面 334‧‧‧第二中心孔 338‧‧‧內螺紋 342‧‧‧外表面 346‧‧‧圓柱形內表面 350‧‧‧灌封膠 410‧‧‧主要部份 414‧‧‧套頭部份 710‧‧‧空腔 714‧‧‧高溫灌封材料 718‧‧‧第二層高溫灌封材料

為了讓本揭示內容容易明白，此時參考附圖舉例描述本揭示內容的各種形式，其中：

圖1為根據本揭示內容教導之電加熱器的正面透視圖，其係圖示電加熱器的連接器總成；

圖2為圖1之電加熱器的背面透視圖；

圖3為圖1之電加熱器的底部透視圖；

圖4為圖1之電加熱器的展開透視圖；

圖5為圖1連接器總成之一部份的透視剖面圖；

圖6為圖1之連接器總成的透視部份剖面圖；

圖7為圖1連接器總成之一部份的背面剖面圖；

圖8為圖1連接器總成之一部份的側面剖視圖；

圖9為圖1連接器總成之一部份的正面剖面圖；

圖10為圖1連接器總成之第一配件的頂部透視圖；

圖11為圖10之第一配件的底部透視圖；

圖12為圖10之第一配件的底部平面圖；

圖13為圖10之第一配件的正面剖面圖；與

圖14為圖10之第一配件的背面透視剖面圖。

描述於此的附圖均僅供圖解說明而非旨在用任何方式來限制本揭示內容的範疇。

10‧‧‧電加熱器

14‧‧‧加熱構件

18‧‧‧電力電纜

22‧‧‧連接器總成

26‧‧‧護套

30‧‧‧電阻加熱元件

42‧‧‧護套正面

50、54‧‧‧護套側面

62‧‧‧遠端

66‧‧‧電絕緣材料

72‧‧‧叉齒

82‧‧‧絕緣外套

86‧‧‧插頭

88‧‧‧插頭基底

110‧‧‧第一配件

114‧‧‧第二配件

122‧‧‧套管

142‧‧‧夾具

Claims (27)

1. 一種電加熱器，其包含：一加熱構件，其包括一導熱護套、一電阻加熱元件、一第一引線及一第二引線，該電阻加熱元件設置於該護套內，該等第一及第二引線耦接至該電阻加熱元件且從該護套的一近端伸出；一電纜，其包括一絕緣外套、一第一導線及一第二導線，該等第一及第二導線設置在該絕緣外套內且從該絕緣外套的一近端伸出；與一連接器，其將該加熱構件耦接至該電纜，該連接器包括：一第一配件，其包括一第一連接部與一頭部，該第一連接部界定圍繞一軸線設置的螺紋，該頭部軸向鄰接該第一連接部，該頭部界定貫穿到該頭部在該第一連接部對面之一端的一槽孔，該第一配件包括圍繞該軸線設置的一第一中心孔，該第一中心孔通到該槽孔且貫穿到該第一連接部在該頭部對面的一端，該護套之該近端收容於該槽孔中且焊接至該第一配件，該第一引線從該護套延伸進入該第一中心孔，該第二引線從該護套延伸進入該第一中心孔；與一第二配件，其包括一第二連接部，該第二連接部界定與該第一配件之該等螺紋螺合之螺紋，該第二配件界定圍繞該軸線設置的一第二中心孔，其中，該電纜的一端延伸進入該第二中心孔，該第一導線耦接 至與其電氣連通的該第一引線，且該第二導線耦接至與其電氣連通的該第二引線。
2. 如請求項1之電加熱器，其中，一第一灌封材料層設置在該護套之該近端內，該第一灌封材料層密封該護套之該近端，該等第一及第二引線的一部份從該第一灌封材料層伸出，其中，該連接器包括複數個內套管，該等內套管中之一者圍繞該第一引線從該第一灌封材料層伸出的部份設置，該等內套管中之另一者圍繞該第二引線從該第一灌封材料層伸出的部份設置，其中，一第二灌封材料層圍繞該等內套管鄰接該第一灌封材料層的一部份設置在該第一配件內。
3. 如請求項2之電加熱器，其中，該連接器包括複數個外套管，該等外套管中之一者圍繞在該第一導線與該第一引線之間的一連接件、該第一導線的一絕緣塗層、及該內套管圍繞該第一引線設置的一部份而設置，該等外套管中之另一者圍繞在該第二導線與該第二引線之間的一連接件、該第二導線的一絕緣塗層、及該內套管圍繞該第二引線設置的一部份而設置。
4. 如請求項3之電加熱器，其中，該外套管不延伸進入該第二灌封材料層。
5. 如請求項3之電加熱器，其中，該連接器包括圍繞該等複數個外套管設置的一周邊套管。
6. 如請求項1之電加熱器，其中，該槽孔由一第一側壁、與該第一側壁平行的一第二側壁、連結該等 第一及第二側壁之一端的一第一端壁、及連結該等第一及第二側壁之另一端的一第二端壁界定，該等側壁比該等端壁長，該護套之該近端具有與該槽孔類似且配對的一形狀。
7. 如請求項6之電加熱器，其中，該等第一及第二端壁為圓弧形。
8. 如請求項6之電加熱器，其中，該等第一及第二端壁在該第一配件之該等螺紋之內徑的徑向外側延伸。
9. 如請求項1之電加熱器，其進一步包含一護線環，其中，該第二配件包括圍繞該軸線設置且從該第二連接部之一端伸出的一筒狀部，該護線環由一回彈性材料形成且具有一大體圓柱形形狀，該大體圓柱形形狀有大於該筒狀部之內徑之一放鬆外徑，該等第一及第二導線延伸穿過該護線環。
10. 如請求項9之電加熱器，其進一步包含一電纜套管，該電纜套管包圍該絕緣外套靠近該筒狀部的一部份且延伸覆蓋該筒狀部，該電纜套管與該筒狀部一起形成一密封件。
11. 如請求項10之電加熱器，其進一步包含圍繞該套管及該筒狀部設置的一夾具，該夾具使該套管固定於該筒狀部。
12. 如請求項1之電加熱器，其中，該電纜進一步包括經耦接成可與該護套電氣連通的一第三導線。
13. 如請求項12之電加熱器，其進一步包含耦 接至該第一配件的一接地插銷，其中，該第三導線連接至該接地插銷。
14. 如請求項13之電加熱器，其中，該第一配件界定一接地孔，該接地孔位於該頭部在該第一連接部對面之末端中，該接地插銷延伸進入該接地孔且焊接至該第一配件。
15. 如請求項1之電加熱器，其中，該第一配件的該頭部界定一第一凹部與一第二凹部，該第一凹部在該槽孔的一第一縱向末端處從該槽孔的一肩部凹下，該第二凹部在該槽孔的一第二縱向末端處從一肩部凹下，該第一引線從該護套延伸靠近該第一凹部且朝向該第一中心孔改變角度，該第二引線從該護套延伸靠近該第二凹部且朝向該第一中心孔改變角度。
16. 如請求項15之電加熱器，其中，該第一引線被部份在該第一凹部內延伸的一第一絕緣套管包圍，以及該第二引線被部份在該第二凹部內延伸的一第二絕緣套管包圍。
17. 如請求項15之電加熱器，其中，該等第一及第二凹部在外螺紋之內徑的徑向外側延伸。
18. 一種將電力電纜耦接至一電加熱器構件的方法，該電力電纜包括一第一導線、一第二導線及一絕緣外套，該加熱器構件包括一電阻加熱元件，包圍該電阻加熱元件的一護套，及耦接至該電阻加熱元件且從該護套之一近端伸出的第一及第二引線，該方法包括： 將該護套的該近端插入一第一配件的一槽孔使得該等第一及第二引線延伸穿過該第一配件；將該護套焊接至該第一配件；將該電纜的一部份插入穿過一第二配件的一筒狀部；將該第一引線耦接至該第一導線；將該第二引線耦接至該第二導線；將該第二配件旋上該第一配件；及繞該電纜壓接該筒狀部以使該電纜相對於該筒狀部固定。
19. 如請求項18之方法，其進一步包含：烘烤該護套以去除在該護套內的水份。
20. 如請求項18之方法，其進一步包含：將該電纜的該部份插入穿過一回彈性護線環；及在壓接該筒狀部之前，將該回彈性護線環插入該筒狀部，該護線環有大於該筒狀部之一壓接內徑的一放鬆外徑使得在壓接該筒狀部之後，該護線環在該絕緣外套與該筒狀部之間形成一密封件。
21. 如請求項18之方法，其進一步包含：在壓接該筒狀部之後，將一外套管定位於該筒狀部及該絕緣外套的一長度上；及將該外套管固定於該筒狀部。
22. 如請求項18之方法，其進一步包含：將一第一灌封材料層倒入該護套的該近端；及固化該第一灌封材料層以密封該護套的該近端。
23. 如請求項22之方法，其進一步包含：繞該第一引線定位一第一內套管及繞該第二引線定位一第二內套管；將第二灌封材料層倒入在該等第一及第二內套管周圍的該第一配件；與固化該第二灌封材料層。
24. 如請求項23之方法，其進一步包含：定位一第一外套管，使該第一外套管圍繞該第一導線、在該第一導線與該第一引線之間的一連接件、及該第一內套管的一部份而設置；與定位一第二外套管，使該第二外套管圍繞該第二導線、在該第二導線與該第二引線之間的一連接件、及該第二內套管的一部份而設置。
25. 如請求項24之方法，其進一步包含：定位一周邊套管，使該周邊套管在該等第一及第二配件內且圍繞該等第一及第二外套管設置。
26. 如請求項18之方法，其進一步包含：將一接地插銷焊接至該第一配件；及將該電纜的一第三導線連接至該接地插銷以供與其電氣連通。
27. 如請求項18之方法，其進一步包含：在將該第二配件旋上該第一配件之前，施加一高溫螺紋密封膠至該等第一及第二配件中之至少一者的螺紋。

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