КАБЕЛЬНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ С ПРОВОЛОЧНОЙ ЩЕТКОЙ
CABLE CONNECTOR WITH WIRE BRUSH

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к соединителям электрических кабелей, в частности к соединителям, предназначенным для соединения силовых электрических кабелей с силовым кабельным разъемом или для соединения силового кабеля с разборным соединителем, в частности с соединителем-выключателем нагрузки или с соединителем концевой заделки.
Краткое описание чертежей
[0002] Фиг. 1 - схематический вид сбоку, показывающий часть приведенной в качестве примера системы, в которой может быть использован кабельный соединитель, раскрытый в настоящем документе;
[0003] фиг. 2 - упрощенный вид в изометрии кабельного соединителя с фиг. 1 согласно варианту осуществления, раскрытому в настоящем документе;
[0004] фиг. 3 - вид сбоку кабельного соединителя с фиг. 1;
[0005] фиг. 4 - вид сверху кабельного соединителя с фиг. 1;
[0006] фиг. 5 - вид с торца кабельного соединителя с фиг. 1 согласно варианту осуществления, раскрытому в настоящем документе, при этом фрагмент вставки с проволочной щеткой показан в увеличенном масштабе;
[0007] фиг. 6 - упрощенный вид с торца в поперечном разрезе корпуса кабельного соединителя с фиг. 1;
[0008] фиг. 7А-7С включают упрощенный вид в изометрии вставки с проволочной щеткой, схематический вид с торца держателя проволочной щетины и схематический вид с торца проволочной щетины соответственно;
[0009] фиг. 8 - схематический вид с торца кабельного соединителя с фиг. 1 с поворачиваемой в нем кабельной жилой, показанной в поперечном сечении;
[0010] фиг. 9 - схематический вид с торца кабельного соединителя с фиг. 1 с закрепленной в нем кабельной жилой, показанной в поперечном сечении;
[0011] фиг. 10 - блок-схема приведенного в качестве примера процесса соединения силового кабеля посредством кабельного соединителя с проволочной щеткой согласно варианту осуществления, раскрытому в настоящем документе; и
[0012] фиг. 11 - вид сбоку кабельного соединителя согласно другому варианту осуществления, раскрытому в настоящем документе.
Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления
[0013] Приведенное ниже описание относится к прилагаемым чертежам. Одинаковыми ссылочными номерами на разных чертежах могут быть обозначены одинаковые или аналогичные элементы.
[0014] Перед установкой кабельных соединителей, применяемых в промышленности, рекомендуется производить очистку токопроводящей жилы, к которой присоединяется соединитель, посредством проволочной щетки. Очистка проволочной щеткой рекомендуется для удаления загрязнения и/или окисления, которое может присутствовать на поверхности токопроводящей жилы.
[0015] В одном из вариантов осуществления обеспечен электрический соединитель, который содержит встроенную вставку с проволочной щеткой. Такой электрический соединитель содержит корпус, имеющий канал и внутреннюю поверхность. Размер канала обеспечивает возможность приема токопроводящей жилы силового электрического кабеля. Корпус имеет продольный паз, проходящий по длине внутренней поверхности. Вставка с проволочной щеткой расположена в пазу и содержит множество щетинок, которые заходят по меньшей мере в часть канала. Поворот кабельного соединителя с проволочной щеткой относительно токопроводящей жилы очищает токопроводящую жилу перед ее закреплением в указанном кабельном соединителе.
[0016] На фиг. 1 показан схематический вид сбоку части приведенной в качестве примера соединительной системы 10, в которой может быть использован соединитель, раскрытый в настоящем документе. Две силовые кабельные сборки 12-1 и 12-2 (совместно называемые как «силовые кабельные сборки 12» и в общем виде как «силовая кабельная сборка 12») могут быть соединены посредством кабельного соединителя 100. При этом силовая кабельная сборка 12-1 может содержать питающий кабель, а силовая кабельная сборка 12-2 может содержать кабель нагрузки.
[0017] Каждая силовая кабельная сборка 12 может быть подготовлена для подключения силового кабеля 14 к кабельному соединителю 100. Каждая силовая кабельная сборка 12 может содержать, например, силовой кабель 14, адаптер 16, кабельное гнездо 18 и токопроводящую жилу 20. Как показано на фиг. 1, каждый адаптер 16 может быть расположен сзади относительно токопроводящей жилы 20. Адаптер 16 может быть прикреплен к силовому кабелю 14 и может сцепляться силой трения с задней частью соответствующего кабельного гнезда 18. В одном из вариантов осуществления адаптер 16 может быть изготовлен из изоляционного материала, в частности из резины, термопласта или эпоксидной смолы.
[0018] Как более подробно раскрыто ниже, кабельный соединитель 100 может соединять силовые кабельные сборки 12 друг с другом таким образом, чтобы мощность, приложенная к одному кабелю, передавалась на другой кабель. Кабельный соединитель 100 может иметь, по существу, цилиндрическую конструкцию, выполненную с возможностью приема токопроводящей жилы 20 силового кабеля 14. При соединении силовой кабельной сборки 12 зажимные винты 22 или болты могут быть вставлены через отверстия в боковой стенке кабельного соединителя 100, чтобы физически закрепить токопроводящую жилу 20 в кабельном соединителе 100. В одном из вариантов осуществления зажимные винты 22 могут представлять собой срезные болты, которые выполнены таким образом, чтобы верхняя часть каждого зажимного винта 22 отламывалась при приложении определенного максимального крутящего момента.
[0019] В некоторых вариантах осуществления соединительная система 10 может быть помещена внутри защитной втулки, обертки, изоляции и/или другого защитного слоя. В настоящем документе раскрыт кабельный соединитель 100, используемый для соединения двух кабелей, однако в других вариантах осуществления он может быть модифицирован для других типов соединений. Так, например, в одном из вариантов осуществления кабельный соединитель 100 может содержать лопатообразную часть или соединительную часть другого типа на одном конце, который может быть закреплен в другой соединительной системе, в частности в разборном соединителе.
[0020] На фиг. 2 показан упрощенный вид в изометрии кабельного соединителя 100 согласно варианту осуществления, раскрытому в настоящем документе. На фиг. 3 показан вид сбоку, а на фиг. 4 - вид сверху кабельного соединителя 100. На фиг. 5 показан вид с торца кабельного соединителя 100, при этом фрагмент держателя проволочной щетины согласно варианту осуществления, раскрытому в настоящем документе, показан в увеличенном масштабе. На фиг. 6 показан упрощенный вид с торца в поперечном сечении корпуса кабельного соединителя 100.
[0021] Как показано на фиг. 2-6, кабельный соединитель 100 может содержать по существу цилиндрический корпус 102. Цилиндрический корпус 102 может иметь осевой канал 104 (т.е. расположенный вдоль оси 105) с отверстиями 106, 108 на его обоих концах и с размерами, обеспечивающими возможность приема токопроводящих жил 20. Внутренняя поверхность 110 цилиндрического корпуса 102 проходит по длине осевого канала 104. Цилиндрический корпус 102 в общем может иметь толщину 112 стенки, достаточную для физической опоры токопроводящих жил 20, когда вставлены зажимные винты 22 (фиг. 1) для прижатия токопроводящих жил 20 к внутренней поверхности 110. Толщина 112 стенки может быть также достаточной для обеспечения площади поперечного сечения, необходимой для прохождения электрического тока (например, до расчетного предела) между токопроводящими жилами 20. Цилиндрический корпус 102 может быть изготовлен (например, посредством механической обработки) из электропроводного материала, в частности из меди, алюминия, медно-алюминиевого сплава и т.п.
1
2
1
2
[0022] Согласно варианту осуществления, раскрытому в настоящем документе, цилиндрический корпус 102 может содержать один или более пазов 120 и одно или более отверстий 130 для зажимных винтов. Пазы 120 могут проходить вдоль внутренней поверхности 110. В одном из вариантов осуществления пазы 120 могут проходить по всей осевой длине корпуса 102 параллельно оси 105. В другом варианте осуществления пазы 120 могут проходить вдоль одной или более частей осевой длины корпуса 102. В следующих вариантах осуществления пазы 120 могут образовывать спиральный канал на части внутренней поверхности 110 вдоль осевой длины корпуса 102. Каждый паз 120 может содержать основание 122 паза, углубленное в цилиндрический корпус 102 (например, относительно внутренней поверхности 110), и раствор 124 паза, который граничит с внутренней поверхностью 110 и обращен к осевому каналу 104. В одном варианте осуществления (как показано, например, на фиг. 6) форма поперечного сечения паза 120 может напоминать трапецию с шириной W поперечного сечения, при этом основание 122 паза больше, чем ширина поперечного сечения W раствора 124 паза. Фактически значения ширины W и W могут изменяться с учетом размеров кабельного соединителя 100.
[0023] Каждое из отверстий 130 для зажимных винтов может представлять собой отверстие, проходящее сквозь цилиндрический корпус 102 и ориентированное, по существу, перпендикулярно оси 105 цилиндрического корпуса 102 и осевого канала 104. Каждое из отверстий 130 для зажимных винтов может иметь резьбу (резьба не показана на чертежах для упрощения) и размер, обеспечивающий установку зажимного винта 22. Если токопроводящая жила 20 находится в осевом канале 104 кабельного соединителя 100, то зажимной винт 22 может быть вставлен через отверстие 130 для закрепления токопроводящей жилы 20 в цилиндрическом корпусе 102 и обеспечения контакта между токопроводящей жилой 20 и цилиндрическим корпусом 102.
3
3
2
1
[0024] Кабельный соединитель 100 может содержать в каждом пазу 120 вставку 140 с проволочной щеткой. На фиг. 7А показан упрощенный вид в изометрии вставки 140 с проволочной щеткой. Вставка 140 с проволочной щеткой может содержать держатель 142 проволочной щетины и проволочную щетину 144. На фиг. 7В показан схематический вид с торца держателя 142 проволочной щетины, а на фиг. 7С - схематический вид с торца проволочной щетины 144. Держатель 142 проволочной щетины может, в целом, обеспечивать основание для установки проволочной щетины 144 и закрепления вставки 140 с проволочной щеткой в одном из пазов 120. Держатель 142 проволочной щетины может содержать основание 146 с шириной W поперечного сечения, которое может входить в паз 120, при этом W больше, чем ширина W поперечного сечения раствора 124 паза (фиг. 6), но меньше, чем ширина поперечного сечения W. Таким образом, держатель 142 проволочной щетины может быть закреплен в пазу 120, чтобы предотвратить его перемещение в осевом канале 104 (например, когда токопроводящая жила не вставлена в осевой канал 104). Две боковых стенки 148 могут отходить от основания 146. Боковые стенки 148 могут захватывать проволочную щетину 144 и удерживать ее во вставке 140. Высота боковых стенок 148 может быть меньше или равна глубине паза 120, чтобы предотвратить выход боковых стенок в осевой канал 104 и их контакт с токопроводящей жилой 20.
[0025] Проволочная щетина 144 может быть расположена таким образом, чтобы она выходила за пределы верхней поверхности боковых стенок 148 и, будучи установленной в пазу 120, за пределы глубины паза 120. Если вставка 140 с проволочной щеткой вставлена в паз 120, то держатель 142 проволочной щетины может удерживать проволочную щетину 144 направленной в осевой канал 104. Проволочная щетина 144 может быть изготовлена из нержавеющей стали, алюминия, латуни или другого материала, который может обеспечивать достаточную жесткость для удаления ржавчины, окисления, коррозии и т.п. с поверхности токопроводящей жилы 20. В одном варианте осуществления проволочная щетина 144 может быть связана посредством соединительной проволоки или соединения другого типа (не показано), переплетена или иным способом закреплена в держателе 142.
[0026] В одном из вариантов осуществления держатель 142 проволочной щетины может быть изготовлен из цельного металлического листа и сформован (например, изогнут) для получения формы (например, показанной на фиг. 5 и 7С), которая может удерживаться в пазу 120. В другом варианте осуществления держатель 142 проволочной щетины может быть изготовлен способом литья или иным способом. Держатель 142 проволочной щетины может быть изготовлен, например, из нержавеющей стали или другого коррозионностойкого материала. В одном из вариантов осуществления вставка 140 с проволочной щеткой может быть закреплена в продольном направлении (т.е. параллельно оси 105) в пазу 120 посредством тугой посадки (называемой также посадкой с натягом или фрикционной посадкой). В другом варианте осуществления основание 146 может содержать небольшой выступ (например, 152, фиг. 11) или зажим на одном или обоих концах, чтобы соединяться с цилиндрическим корпусом 102 в отверстии 106 и/или отверстии 108.
[0027] Вставка 140 с проволочной щеткой может быть введена в паз 120 посредством скользящего движения параллельно оси 105 из отверстия 106 или 108. Если вставка 140 с проволочной щеткой вставлена в паз 120, то проволочная щетина 144 может выходить из паза 120 в осевой канал 104 цилиндрического корпуса 102. На фиг. 8 показан схематический вид с торца кабельного соединителя 100 с поперечным сечением токопроводящей жилы 20, поворачивающейся в нем. Как показано на фиг. 8, если токопроводящая жила 20 вставлена в один конец кабельного соединителя 100, то проволочная щетина 144 контактирует с токопроводящей жилой 20. Поворот кабельного соединителя 100 по меньшей мере на 180 градусов относительно токопроводящей жилы 20 приводит к взаимодействию проволочной щетины 144 со всей наружной поверхностью токопроводящей жилы 20, которая находится в осевом канале 104. В другой конфигурации в кабельном соединителе 100 может быть предусмотрена одна вставка 140 с проволочной щеткой, поэтому требуется один поворот кабельного соединителя 100 относительно токопроводящей жилы 20 на 360 градусов, чтобы проволочная щетина 144 могла взаимодействовать с полной окружностью наружной поверхности токопроводящей жилы 20 в осевом канале 104.
[0028] На фиг. 9 показан схематический вид с торца кабельного соединителя 100 с поперечным сечением токопроводящей жилы 20, закрепленной в нем. Как показано, на фиг. 9, пазы 120 могут быть расположены, например, вдоль внутренней поверхности 110 цилиндрического корпуса 102 таким образом, чтобы исключать контакт между вставкой 140 с проволочной щеткой и зажимными винтами 22 и не препятствовать контакту между внутренней поверхностью 110 и токопроводящей жилой 20, когда зажимные винты 22 зажимают токопроводящую жилу 20 или контактируют с ней. Например, как показано на фиг. 9, контактная зона 150 на внутренней поверхности 110 может быть расположена, по существу, напротив отверстий 130 для зажимных винтов, при этом силы, создаваемые вставленными зажимными винтами 22, заставляют токопроводящую жилу 20 прижиматься к внутренней поверхности 110. Пазы 120 и вставки 140 с проволочными щетками могут быть расположены таким образом, чтобы они не препятствовали установке зажимных винтов 22. Кроме того, пазы 120 и вставки 140 с проволочными щетками могут быть расположены таким образом, чтобы они не препятствовали прижатию токопроводящей жилы 20 к внутренней поверхности 110 в контактной зоне 150. В одном из вариантов осуществления пазы 120 могут быть расположены за пределами контактной зоны 150. В другом варианте осуществления пазы 120 могут быть смещены, например, по меньшей мере на 20 градусов в радиальном направлении на внутренней поверхности 110 от каждой из сторон контактной зоны 150. Проволочная щетина 144 может деформироваться или сгибаться, поскольку вставленные зажимные винты 22 перемещают токопроводящую жилу 20 к контактной зоне 150.
[0029] В случае использования более чем одного паза 120 со вставкой 140 с проволочной щеткой пазы 120 и вставки 140 с проволочными щетками могут быть расположены симметрично или асимметрично относительно внутренней поверхности 110. Например, как показано на фиг. 6, центры двух пазов 120 смещены относительно друг друга примерно на 180 градусов. В других вариантах осуществления центры пазов 120 могут быть смещены относительно друг друга менее чем на 180 градусов. При этом следует понимать, что в разных вариантах осуществления могут быть использованы более чем два паза 120/две вставки 140 с проволочными щетками.
[0030] На фиг. 10 показана блок-схема иллюстративного процесса 1000 соединения силового кабеля посредством кабельного соединителя с проволочной щеткой согласно варианту осуществления, раскрытому в настоящем документе. Процесс 1000 может содержать выбор кабельного соединителя с проволочной щеткой требуемого размера (блок 1010). Так, например, техник может выбрать соединитель 100, имеющий соответствующий диаметр для ввода токопроводящей жилы 20 в осевой канал 104. Соединитель 100 может содержать одну или более вставок 140 с проволочными щетками.
[0031] Процесс 1000 может также включать в себя введение токопроводящей жилы в один конец соединителя (блок 1020) и поворот соединителя относительно токопроводящей жилы (блок 1030). Например, техник может вставить токопроводящую жилу 20 в осевой канал 104 соединителя 100 таким образом, чтобы щетина 144 вставок 140 контактировала с токопроводящей жилой 20. После того как токопроводящая жила 20 будет вставлена в осевой канал 104, техник может повернуть соединитель 100 или токопроводящую жилу 20, чтобы обеспечить контакт проволочной щетины 144 с токопроводящей жилой 20 и произвести очистку ее наружной поверхности. В зависимости от расположения и количества вставок 140 с проволочными щетками в соединителе 100 техник может поворачивать соединитель до 360 градусов, чтобы обеспечить контакт проволочной щетины 144 со всей окружностью поверхности токопроводящей жилы 20, которая находится в осевом канале 104. В одном варианте осуществления может использоваться несколько оборотов в обоих направлениях, чтобы удалить загрязнение и/или окисление, которые могут присутствовать на поверхности токопроводящей жилы 20.
[0032] Процесс 1000 может также включать закрепление токопроводящей жилы в соединителе (блок 1040). Так, например, не выводя токопроводящую жилу 20 из соединителя 100, техник может затянуть зажимные винты 22 в соединителе 100, чтобы закрепить токопроводящую жилу 20 в осевом канале 104. В одном из вариантов осуществления зажимные винты 22 могут вызывать прижатие токопроводящей жилы 20 к контактной зоне 150, немного деформируя токопроводящую жилу 20. Деформация токопроводящей жилы 20 может также вызывать деформацию проволочной щетины 144. Проволочная щетина 144 может загибаться назад в пазы 120 или захватываться или удерживаться между токопроводящей жилой 20 и поверхностью 110. Таким образом, проволочная щетина 144 не препятствует электрическому соединению (например, между токопроводящей жилой 20 и корпусом 102).
[0033] На фиг. 11 показан вид сбоку кабельного соединителя согласно другому варианту осуществления, раскрытому в настоящем документе. Как показано на фиг. 11, кабельный соединитель 1100 может иметь одну сторону с отверстием 106, выполненным аналогично отверстию кабельного соединителя 100, и содержать цилиндрический корпус 102, осевой канал (например, осевой канал 104, не обозначен) вдоль оси 105, один или более пазов 120, отверстия 130 для зажимных винтов и вставки 140 с проволочными щетками. В отличие от кабельного соединителя 100 кабельный соединитель 1100 может содержать переходную часть 160, где заканчиваются осевой канал, пазы 120, отверстия 130 для зажимных винтов и вставки 140 с проволочными щетками. Переходная часть 160 может соединять цилиндрический корпус 102 и лопатообразную часть 162. Лопатообразная часть 162 может быть соединена с другим соединителем (не показан). Так, например, резьбовой крепежный элемент может быть вставлен через отверстие в лопатообразную часть 162 и другую лопатообразную часть или другой соединитель.
[0034] На фиг. 11 показано также, что на одном конце вставки 140 с проволочной щеткой (например, на держателе 142 проволочной щетины) может быть предусмотрен выступ 152 или зажим. Выступ 152 может проходить за конец паза 120 и закреплять вставку 140 с проволочной щеткой, чтобы предотвратить ее перемещение в пазу 120 параллельно оси 105. В других вариантах осуществления (например, если паз 120 проходит до отверстия на каждом конце корпуса 102), выступ 152 может быть предусмотрен на обоих концах вставки 140 с проволочной щеткой.
[0035] Согласно варианту осуществления, раскрытому в настоящем документе, электрический соединитель содержит цилиндрический корпус, который имеет канал и внутреннюю поверхность. Канал проходит по всей длине корпуса от первого отверстия до второго отверстия и имеет размер, обеспечивающий возможность приема токопроводящей жилы силового электрического кабеля. Корпус может содержать первый паз, расположенный на первой части длины внутренней поверхности, и второй паз, расположенный на второй части длины внутренней поверхности. Первая вставка с проволочной щеткой может быть расположена в первом пазу, в то время как вторая вставка с проволочной щеткой может быть расположена во втором пазу. Первая вставка с проволочной щеткой и вторая вставка с проволочной щеткой могут содержать множество проволочных щетинок, которые заходят по меньшей мере в часть канала. Проволочная щетина может быть использована для удаления загрязнения, окисления или иных потенциальных инородных веществ/контаминантов с токопроводящей жилы без создания препятствий для электрических соединений.
[0036] Вышеописанный кабельный соединитель с проволочной щеткой встраивает проволочную щетку в электрический соединитель, что снижает возможность упущения рекомендуемой операции очистки проволочной щеткой при создании соединения. Конечный пользователь просто поворачивает соединитель после того, как в него вставлена токопроводящая жила, что позволяет удалить загрязнения с поверхности токопроводящей жилы. Кроме того, поскольку проволочная щетка встроена в соединитель, обще время монтажа можно уменьшить.
[0037] Приведенное выше описание примерных вариантов осуществления служит в качестве иллюстрации и пояснения, однако оно не является исчерпывающим и не ограничивает варианты осуществления изобретения, представленные в данном описании, конкретно раскрытой формой. Различные модификации и вариации возможны в свете вышеуказанных положений или могут быть получены из практической реализации вариантов осуществления. Так, например, варианты осуществления, представленные в данном описании, могут быть использованы в сочетании с другими устройствами, в частности, с оборудованием распределительных устройств для высокого среднего и низкого напряжения, в том числе с оборудованием на 15 кВ, 25 кВ или 35 кВ.
[0038] Выше приведено подробное раскрытие изобретения однако, для специалистов в данной области техники очевидно, что это изобретение может быть модифицировано без отклонения от его сути. Различные изменения формы, дизайна или конструкции могут быть внесены в изобретение без отклонения от его сути и объема. Поэтому вышеуказанное описание следует рассматривать как иллюстративное, а не как ограничительное, при этом действительный объем изобретения определяется следующей далее формулой изобретения.
[0039] Никакой элемент, действие или указание, используемые в описании настоящей заявки, не следует рассматривать как критичные или важные для изобретения, если это не указано в явной форме. Кроме того, при указании одного элемента может подразумеваться использование одного или более элементов. Используемый в описании термин «с учетом» следует понимать как «по меньшей мере частично с учетом», если иного не указано в явной форме.