Электрический соединитель
ELECTRICAL CONNECTOR

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к электрическому соединителю, применяемому при высокой мощности. В частности, настоящее изобретение относится к соединителю, подходящему для применения в тяжелых условиях, например в нефтеперерабатывающей и горнодобывающей промышленности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Надежные электрические соединители являются необходимыми для применений при высокой мощности, таких как питание тяжелых электрических машин, часто используемых в горнодобывающей или нефтеперерабатывающей промышленности, или в соединениях линий транспортировки энергии. При таких применениях электрические кабели передают высокие токи при напряжениях в один и более киловольт.
Типичные электрические соединители, применяемые в данной области техники, имеют множество контактов или гнезд, каждый из которых соединен с соответствующей жилой электрического кабеля. В зависимости от конкретного применения, соединители должны соответствовать специальным требованиям или стандартам. Соответствие соединителей надлежащим стандартам проверяется сертифицирующим органом.
Сертификация соединителя для специального применения обычно обеспечивает соответствие соединителя основным требованиям безопасности. Несмотря на то, что известные сертифицированные соединители в настоящее время являются относительно безопасными в эксплуатации, они все еще имеют ряд недостатков. Например, несмотря на то, что соединители высокой мощности, применяемые в туннелестроении, горнодобывающей или нефтеперерабатывающей промышленности обычно должны соответствовать строгим требованиям, включая требования, относящиеся к взрывоопасности, может быть предпочтительно предоставить соединитель высокой мощности, дополнительно снижающий риск или последствия взрыва или подобного.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечен компонент электрического соединения для машинного кабеля, при этом компонент электрического соединения подходит для передачи мощности с уровнями напряжения большими либо равными 1 кВ, при этом компонент электрического соединения содержит:
по меньшей мере один электрический проводник, расположенный для электрического соединения с дополнительным электрическим проводником другого компонента электрического соединения;
обшивку, имеющую внутреннюю область, и имеющую конец машинного кабеля и конец соединения; и
множество электроизоляционных компонентов, расположенных внутри обшивки, при этом по меньшей мере один из электроизоляционных компонентов расположен таким образом, чтобы соответствовать по форме дополнительному одному из электроизоляционных компонентов;
при этом часть внутренней области обшивки, расположенная на конце соединения обшивки и которая в ином случае не будет заполнена по меньшей мере одним электрическим проводником и/или связанным противовзрывным каналом, заполнена электроизоляционными компонентами.
Электроизоляционные компоненты могут заполнять 10% или менее, 20% или менее, 30% или менее, 40% или менее, 50% или менее, 60% или менее, 70% или менее, 80% или менее, 90% или менее, или 100% или менее внутренней области обшивки при измерении от конца соединения, который в ином случае не будет заполнен по меньшей мере одним электрическим проводником и/или связанным противовзрывным каналом.
В одном конкретном варианте осуществления изоляционные компоненты заполняют более 70%, 80% или 90% внутреннего объема внутренней части указанной обшивки. Внутренняя часть может заполнять более чем 90%, 80% 70%, 60%, 50%, 40%, 30% или 20% внутреннего объема указанной обшивки.
Будет понятно, что по меньшей мере один электрический соединитель обычно содержит часть электрического проводника, электрически соединяемую с жилой машинного кабеля, и часть электрического проводника, электрически соединяемую с соответствующей частью электрического проводника электрического соединителя.
Указанный выше противовзрывной канал может быть расположен рядом с электрического проводника. Противовзрывной канал способствует минимизации риска взрыва внутри компонента электрического соединения. Противовзрывной канал является достаточно узким для контроля количества энергии, которая может быть сгенерирована взрывом, распространяющимся к другим областям соединителя.
Заполнение части внутренней области обшивки электроизоляционными компонентами может быть предпочтительно для снижения количества воздуха внутри обшивки. Снижение количества воздуха внутри обшивки может уменьшить риск или последствия взрыва.
Множество электроизоляционных компонентов может быть расположено таким образом, чтобы по меньшей мере один проводник проникал через каждый из электроизоляционных компонентов.
Множество электроизоляционных компонентов может быть расположено таким образом, чтобы вмещаться в указанную обшивку в предварительно определенной ориентации или в ряде ориентаций. Например, первый электроизоляционный компонент может иметь такую форму, чтобы вмещаться во второй электроизоляционный компонент в предварительно определенной ориентации. Например, первый электроизоляционный компонент может иметь выступ определенной формы, при этом второй изоляционный компонент имеет соответствующей формы выемку для вмещения выступа первой электро соответствующей формы выемки, при этом, когда первый изоляционный компонент вмещен во второй изоляционный компонент, первый и второй изоляционные компоненты имеют предварительно определенную ориентацию относительно друг друга.
Дополнительно, электроизоляционный компонент может быть расположен таким образом, чтобы вмещать множество других электроизоляционных компонентов, при этом по меньшей мере один из электроизоляционных компонентов окружает по меньшей мере часть по меньшей мере одного проводника, при этом по меньшей мере один проводник проникает в него.
Электроизоляционные компоненты могут содержать полимерный материал высокой плотности, предпочтительно не содержащий полости. Будет понятно, что один или более из электроизоляционных компонентов могут содержать полимерный материал, отличный от одного или более материала других электроизоляционных компонентов.
По меньшей мере один из электроизоляционных компонентов может быть расположен таким образом, чтобы соответствовать по форме по меньшей мере части обшивки.
Каждый электроизоляционный компонент может быть расположен таким образом, чтобы соответствовать по форме дополнительному электроизоляционному компоненту.
По меньшей мере один из электроизоляционных компонентов может содержать проход для вмещения внутри себя дополнительного электроизоляционного компонента. По меньшей мере часть указанного прохода может иметь такую форму, чтобы дополнительный электроизоляционный компонент был вмещен внутрь прохода в предварительно определенной ориентации. Такое устройство может быть предпочтительным, поскольку дополнительный электроизоляционный компонент, который может вмещать по меньшей мере один электрический проводник, не подвержен кручению или иного рода нежелательному движению, что может способствовать предотвращению повреждения электрического проводника.
В одном варианте осуществления компонент электрического соединения содержит первый электроизоляционный компонент, который соответствует по форме второму электроизоляционному компоненту, при этом первый электроизоляционный компонент расположен на конце соединения обшивки, второй электроизоляционный компонент расположен между первым электроизоляционным компонентом и концом машинного кабеля обшивки. Первый и второй электроизоляционные компоненты могут быть расположены для вмещения по меньшей мере одного третьего электроизоляционного компонента посредством по меньшей мере части из каждого из первого и второго электроизоляционных компонентов. В одном варианте осуществления первый и второй электроизоляционные компоненты содержат соответствующие проходы, соответственно расположенные таким образом, чтобы вмещать в себя третий электроизоляционный компонент. Соответствующие проходы первого и второго электроизоляционных компонентов и по меньшей мере одного третьего электроизоляционного компонента могут быть расположены таким образом, чтобы по меньшей мере один третий электроизоляционный компонент, который соответствует по форме первому и второму электроизоляционным компонентам.
По меньшей мере один третий электроизоляционный компонент может содержать боковую стенку определенной формы, при этом первый или второй электроизоляционный компонент содержит выемку, имеющую форму, соответствующую форме боковой стенки третьего электроизоляционного компонента таким образом, чтобы третий электроизоляционный компонент мог быть установлен посредством первого и второго электроизоляционных компонентов только в одной ориентации.
В одном варианте осуществления по меньшей мере один третий электроизоляционный компонент содержит трубку, расположенную для вмещения по меньшей мере одного электрического проводника, при этом трубка содержит первый материал, содержащий изоляционный материал, при этом указанный первый материал окружает длину по меньшей мере одного электрического проводника, вмещенного в трубку, и второй материал, содержащий проводящий материал, расположенный для электрического соединения с «землей» машинного кабеля, при этом указанный второй материал окружает указанный первый материал по существу вдоль длины третьего электроизоляционного компонента.
Первый и второй электроизоляционные компоненты могут иметь по существу цилиндрическую форму.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения обеспечивается способ формирования компонента электрического соединения, при этом компонент электрического соединения соответствует первому аспекту настоящего изобретения, при этом способ включает следующие этапы:
обеспечение обшивки по меньшей мере одного электрического проводника и множества электроизоляционных компонентов; и
установка по меньшей мере одного из электроизоляционных компонентов с соответствием по форме дополнительному одному из электроизоляционных компонентов внутри обшивки таким образом, чтобы часть внутренней области обшивки, расположенная на конце соединения обшивки, и которая в ином случае не будет заполнена по меньшей мере одним электрическим проводником и/или связанным противовзрывным каналом, была заполнена электроизоляционными компонентами.
Изобретение будет понятно в более полной мере из следующего описания конкретных вариантов осуществления изобретения. Описание выполнено со ссылкой на сопроводительные графические материалы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Фиг. 1 - вид спереди в перспективе компонента электрического соединения согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2а - вид спереди в перспективе первого электроизоляционного компонента указанного компонента электрического соединения по Фиг. 1;
Фиг. 2b - вид сверху первого электроизоляционного компонента по Фиг. 2а;
Фиг. 3а - вид спереди в перспективе второго электроизоляционного компонента указанного компонента электрического соединения по Фиг. 1;
Фиг. 3b - вид сзади в перспективе второго электроизоляционного компонента по Фиг. 3а;
Фиг. 3с - вид сбоку в поперечном сечении второго электроизоляционного компонента по Фиг. 3а;
Фиг. 3d - вид снизу второго электроизоляционного компонента по Фиг. 3а;
Фиг. 4а - вид сзади в перспективе третьего электроизоляционного компонента указанного компонента электрического соединения по Фиг. 1;
Фиг. 4b - вид сбоку в частичном разрезе третьего электроизоляционного компонента по Фиг. 4а;
Фиг. 5 - вид сзади в перспективе альтернативного второго электроизоляционного компонента указанного компонента электрического соединения по Фиг. 1;
Фиг. 6 - вид в поперечном сечении компонента электрического соединения по Фиг. 1; и
Фиг. 7 - блок-схема способа формирования компонента электрического соединения по Фиг. 1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Сначала согласно Фиг. 1 показан компонент 100 электрического соединения для машинного кабеля 102. В этом примере компонент 100 электрического соединения подходит для доставки мощности более 50 кВт. Компонент 100 электрического соединения содержит множество электрических проводников 104а, 104b, при этом проводники расположены для электрического соединения с соответствующими электрическими контактами дополнительного электрического соединителя (не показан), и обшивку 106, имеющую внутреннюю область, конец 108 машинного кабеля и конец соединения 110.
Компонент 100 электрического соединения дополнительно содержит множество электроизоляционных компонентов, расположенных внутри обшивки 106. В этом примере компонент 100 электрического соединения содержит первый электроизоляционный компонент 200, также именуемый здесь как крышка 200 заглушки (см. Фиг. 2), второй электроизоляционный компонент 300, также именуемый здесь как корпус 300 заглушки (см. Фиг. 3), и три третьих электроизоляционных компонента 400, также именуемые здесь как трубчатые изоляторы 400 фазы «земли» (см. Фиг. 4).
Электроизоляционные компоненты 200, 300, 400 расположены таким образом, чтобы соответствовать по форме друг другу и обшивке 106, так, чтобы часть внутренней области обшивки 106, расположенная на конце 110 соединения обшивки 106, и которая в ином случае не будет заполнена электрическими проводниками 104 и/или их связанными противовзрывными каналами, была заполнена электроизоляционными компонентами 200, 300, 400.
Часть внутренней области обшивки 106, расположенная на конце 110 соединения и заполненная электроизоляционными компонентами, может составлять 10% или менее, 20% или менее, 30% или менее, 40% или менее, 50% или менее, 60% или менее, 70% или менее, 80% или менее, 90% или менее, или 100% или менее длины обшивки при измерении от конца соединения.
Заполнение части внутренней области обшивки 106 электроизоляционными компонентами 200, 300, 400 может быть предпочтительным для снижения количества воздуха внутри обшивки. Снижение количества воздуха внутри обшивки может уменьшить риск или последствия взрыва.
Электроизоляционные компоненты обычно содержат полимерный материал высокой плотности, предпочтительно не содержащий полости. Будет понятно, что один или более из электроизоляционных компонентов могут содержать полимерный материал, отличный от одного или более материала других электроизоляционных компонентов.
Согласно Фиг. 2 крышка 200 заглушки расположена на конце 110 соединения обшивки 106. Крышка 200 заглушки содержит множество первых проходов 202 для введения через них трубчатых изоляторов 400 фазы «земли» и множество вторых проходов 204 для вмещения соответствующих соответствующих по форме частей 302 корпуса 300 заглушки.
Согласно Фиг. 3 корпус 300 заглушки содержит множество первых проходов 304, которые, когда корпус 300 заглушки соответствует по форме крышке 200 заглушки, совпадают с первыми проходами 202 крышки 200 заглушки.
Соответствующие по форме части 302 корпуса 300 заглушки способствуют соответствию по форме корпуса 300 заглушки крышке 200 заглушки. Корпус 300 заглушки также содержит множество вторых проходов 306, проходящих через корпус 300 заглушки и через центральную ось каждой соответствующей соответствующей по форме части 302. Вторые проходы 306 выполнены с возможностью совмещения со вторыми проходами 204 крышки 200 заглушки таким образом, чтобы проводники 104b, которые в этом примере выполнены с возможностью электрического соединения с вспомогательной/дополнительной сетью, могли проходить через них.
Пример трубчатого изолятора 400 фазы «земли» показан более подробно на Фиг. 4. Каждый трубчатый изолятор 400 фазы «земли» содержит внутреннюю трубку 402, расположенную для вмещения соответствующего электрического проводника 104а. В этом примере каждый электрический проводник 104а расположен для проведения соответствующей фазы из трехфазной сети распределения электропитания. Внутренняя трубка 402 содержит изоляционный материал, такой как один или более из вышеуказанных полимерных материалов. Внутренняя трубка окружена внешней трубкой 404, при этом внешняя трубка 404 содержит материал, такой как медь, который может выступать в роли электрической фазы «земли» при электрическом соединении с «землей» машинного кабеля 102.
Каждый трубчатый изолятор 400 фазы «земли» может иметь противовзрывной канал (не показан) для минимизации риска взрыва внутри трубчатого изолятора фазы «земли». Противовзрывной канал определен внутренней поверхностью трубчатого изолятора фазы «земли», расположенной вблизи соответствующего электрического контакта. Промежуточное пространство между электрическим контактом и внутренней поверхностью трубчатого изолятора фазы «земли» является достаточно узким для предотвращения излишнего нагревания газа внутри фазной трубки и минимизации риска взрыва.
В этом примере трубчатый изолятор 400 фазы «земли» вмещен в первые проходы 202, 304 крышки 200 заглушки и корпуса 300 заглушки. Трубчатый изолятор 400 фазы «земли» и первые проходы 202, 304 имеют такую форму, что трубчатый изолятор 400 фазы «земли» соответсвует по форме крышке 200 заглушки и корпусу 300 заглушки.
В этом примере изолятор 400 фазы «земли» содержит заднюю часть 406 с боковой стенкой, имеющую особую форму. Задняя часть 406 с боковой стенкой может иметь форму, соответствующую форме отверстия 308 каждого из первых проходов 304 корпуса 300 заглушки таким образом, чтобы трубчатый изолятор 400 фазы «земли» удерживался в определенной ориентации, при соответствии по форме корпусу 300 заглушки и крышке 200 заглушки.
Форма задней части 406 с боковой стенкой в этом примере соответствует форме соответствующих отверстий 502 первых проходов 504 корпуса заглушки 500, показанной на Фиг. 5. Будет понятно, что соответствующие формы задней части 406 с боковой стенкой трубчатого изолятора 400 фазы «земли» и отверстий 502 корпуса 500 заглушки могут представлять собой любую подходящую форму. Обычно форма задней части 406 с боковой стенкой трубчатого изолятора 400 фазы «земли» и форма отверстия 502 корпуса 500 заглушки таковы, что трубчатый изолятор 400 фазы «земли» может быть расположен только в одной ориентации, предотвращая, таким образом, любое кручение трубчатого изолятора фазы «земли», которое в противном случае могло бы вызвать повреждение находящегося в нем проводника.
На Фиг. 6 показан вид в поперечном сечении компонента 100 электрического соединения, содержащий корпус 500 заглушки, взаимосоответствующий крышке заглушки 200, и показывающий трубчатый изолятор 400 фазы «земли», проходящий через корпус 500 заглушки и крышку 200 заглушки. Корпус 500 заглушки, крышка 200 заглушки и трубчатый изолятор 400 фазы «земли» заполняют приблизительно 50% внутренней области обшивки при измерении от конца 110 соединения, и которая в ином случае не будет заполнена электрическими проводниками 104а, 104b и/или любыми связанными противовзрывными каналами. Будет понятно, что корпус заглушки 500, крышка заглушки 200 и трубчатые изоляторы 400 фазы заземления могут заполнять 10% или менее, 20% или менее, 30% или менее, 40% или менее, 50% или менее, 60% или менее, 70% или менее, 80% или менее, 90% или менее, или 100% или менее внутренней области обшивки при измерении от конца 110 соединения, который в ином случае не будет заполнен электрическими проводниками 104а, 104b и/или какими-либо связанными противовзрывными каналами.
На Фиг. 7 показана блок-схема способа 700 формирования компонента 100 электрического соединения. На первом этапе 702 способа 700 обеспечивают обшивку 106, электрические соединители 104а, 104b и электроизоляционные компоненты 200, 300, 400. На втором этапе 704 электроизоляционные компоненты 200, 300, 400 располагают таким образом, чтобы они соответствовали по форме друг другу, так, чтобы большая часть внутренней области обшивки 106, расположенная на конце 110 соединения обшивки 106, и которая в ином случае не будет заполнена электрическими проводниками 104а, 104b, была заполнена электроизоляционными компонентами 200, 300, 400.
Специалистам в области техники изобретения будет понятно, что могут быть выполнены множество модификаций без выхода за рамки объема и сути изобретения.
В следующих пунктах формулы и в предшествующем описании изобретения, кроме тех случаев, когда в контексте указано иное, в силу принятой терминологии или необходимого значения, слово "содержать" или его разновидности, такие как "содержит" или "содержащий" используется в качестве открытого термина, т.е. для обозначения присутствия заявленных признаков, но без исключения присутствия или добавления дополнительных признаков в различных вариантах осуществления изобретения.