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 или 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 промышленности, туннелестроении или нефтеперерабатывающей промышленности, или в соединениях линий транспортировки электроэнергии. В этих применениях электрические кабели переносят мощность порядка нескольких киловатт и напряжение порядка нескольких киловольт.
Типичные электрические соединители, применяемые в данной области техники, имеют множество контактов или гнезд, каждый из которых соединен с жилой электрического кабеля. В зависимости от их конкретного применения, соединители должны отвечать ряду требований часто приводимых в стандартах и/или нормативных документах. Соответствие соединителей надлежащим стандартам обычно сертифицируется сертифицирующим органом.
Сертификация соединителя для специального применения обычно обеспечивает соответствие соединителя основным требованиям безопасности в соответствии с действующими законами. Сертифицированным соединителям, несмотря на надежность их работы, часто не хватает конкретных особенностей, которые бы обеспечивали преимущества эксплуатации в конкретных применениях.
Например, соединители высокой мощности, применяемые в сложных условиях, таких как места горной добычи, часто подвержены жесткому воздействию и могут получить конструктивные повреждения, в результате чего в особо серьезных случаях электрические соединения в соединениях одной или более фаз могут быть прерваны.
Поврежденные соединители должны быть быстро отремонтированы должным образом во избежание негативного влияния на работу по добыче. Первый этап при ремонте соединителя заключается в идентификации того, где произошло повреждение, а затем, при возможности, в замене поврежденного компонента. Соединители высокой мощности известного уровня техники не обеспечивают особенностей, позволяющих осуществлять эффективный осмотр внутренних компонентов соединителей, делая идентификацию повреждения сложной задачей. Кроме того, даже если повреждение идентифицировано, часто непрактично или невозможно заменить отдельную поврежденную часть. В этом случае соединитель должен быть заменен. Замена электрических соединителей на месте добычи, например, может критически повлиять на работы в отношении эффективности и затрат.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения нацелены на обеспечение электрического соединителя, который бы облегчал осмотр внутренней области электрического соединителя на предмет повреждения.
Согласно первому аспекту, настоящее изобретение обеспечивает 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:
обшивку, имеющую внутреннюю область и имеющую конец машинного кабеля и конец соединения;
узел электрического контакта, по меньшей мере часть которого расположена на конце соединения обшивки, при этом указанный узел электрического контакта расположен для электрического соединения с дополнительным узлом электрического контакта другого компонента электрического соединения; и
съемный элемент, расположенный по меньшей мере частично внутри обшивки на конце соединения, при этом съемный элемент расположен с возможностью закрытия оконечной части обшивки для уменьшения загрязнения внутренней области;
при этом обшивка и съемный элемент расположены таким образом, что по меньшей мере часть внутренней области может быть осмотрена, когда съемный элемент по меньшей мере частично извлечен из обшивки.
Обшивка и съемный элемент могут быть расположены таким образом, чтобы по меньшей мере часть внутренней области могла быть осмотрена, когда съемный элемент по меньшей мере частично извлечен из обшивки без необходимости в отсоединении компонентов узла электрического контакта от жилы машинного кабеля. Компонент электрического соединения может быть расположен таким образом, чтобы все компоненты указанного компонента электрического соединения оставались на месте, кроме съемного элемента, когда съемный элемент извлечен из обшивки.
В одном варианте осуществления съемный элемент выполнен с возможностью вмещения по меньшей мере части узла электрического контакта таким образом, чтобы узел электрического контакта был электрически соединен с другим узлом электрического контакта, посредством съемного элемента, когда компонент соединения соединен с дополнительным узлом электрического контакта. Когда съемный элемент извлечен из обшивки, часть узла электрического контакта может быть выполнена доступной для ремонта или замены.
Часть узла электрического контакта, выполненная доступной для ремонта или замены, может содержать часть соединения между узлом электрического контакта и жилой машинного кабеля.
Узел электрического контакта может содержать по меньшей мере одну трубку, расположенную для вмещения электрического проводника, при этом трубка содержит первый материал, содержащий изоляционный материал, при этом указанный первый материал окружает длину указанного 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 по меньшей мере одной трубки.
В одном варианте осуществления обшивка содержит по существу цилиндрический корпус с открытым концом на стороне соединения.
В некоторых вариантах осуществления съемный элемент содержит по существу цилиндрическую заглушку для осмотра. Заглушка для осмотра и обшивка могут быть выполнены имеющими такую форму, чтобы заглушка для осмотра вмещалась с соответствием формы в обшивку в оконечной части обшивки и вокруг узла электрического контакта.
Обшивка и заглушка для осмотра могут содержать полимерный материал высокой плотности.
В некоторых вариантах осуществления заглушка для осмотра содержит первый элемент заглушки и второй элемент заглушки, расположенные с возможностью вмещения с соответствием формы друг в друга.
Первый элемент заглушки может быть расположен вблизи отверстия обшивки, а второй элемент заглушки может быть расположен во внутренней области обшивки. Первый и второй элементы заглушки могут извлекаться из обшивки независимо друг от друга.
В некоторых вариантах осуществления компонент электрического соединения дополнительно содержит фиксирующее приспособление для фиксации съемного элемента к обшивке.
Фиксирующее приспособление может содержать множество болтов, расположенных с возможностью зацепления со съемным элементом посредством соответствующих сквозных отверстий. Съемный элемент может быть расположен таким образом, чтобы он мог быть извлечен посредством протягивания съемного элемента вдоль оси компонента электрического соединения. Будет понятно, что фиксирующее приспособление может быть любым подходящим приспособлением и может содержать шарнирное приспособление или подобное ему, при этом съемный элемент выполнен с возможностью отклонения наружу для открытия по меньшей мере части внутренней области для осмотра, когда съемный элемент все еще соединен с обшивкой.
Согласно второму аспекту, настоящее изобретение обеспечивает 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:
цилиндрическую полимерную обшивку, имеющую внутреннюю область и имеющую конец машинного кабеля и конец соединения,
узел электрического контакта, содержащий по меньшей мере три электрических контакта, каждый из которых имеет соответствующее соединение фазной трубки с «землей», при этом по меньшей мере часть узла электрического контакта расположена на конце соединения обшивки и расположена для электрического соединения с соответствующим узлом контакта другого компонента соединения; и
полимерную цилиндрическую заглушку, расположенную по меньшей мере частично внутри обшивки, которая, при ее извлечении из обшивки открывает по меньшей мере часть внутренней области для возможности идентификации и ремонта по меньшей мере части узла электрического контакта.
Согласно третьему аспекту, настоящее изобретение обеспечивает способ изготовления компонента электрического соединения, при этом компонент электрического соединения соответствует первому или второму аспекту настоящего изобретения, при этом способ включает следующие этапы:
формирование полимерной обшивки посредством литьевого формования полимерного материала;
формирование съемного элемента, выполненного с возможностью по меньшей мере частичного вмещения с соответствием формы в отверстие в обшивке;
вмещение по меньшей мере части узла электрического контакта в обшивку; и
вмещение с соответствием формы съемного элемента в обшивку и узел электрического контакта.
Согласно четвертому аспекту, настоящее изобретение обеспечивает способ ремонта компонента электрического соединения, при этом компонент электрического соединения соответствует первому или второму аспекту настоящего изобретения, при этом способ включает следующие этапы:
извлечение съемного элемента из обшивки компонента соединения;
осмотр внутренней области обшивки компонента соединения на предмет повреждения по меньшей мере части узла электрического контакта, расположенного по меньшей мере частично внутри внутренней области;
ремонт или замена поврежденной части узла электрического контакта;
повторное вмещение съемного элемента в обшивку компонента соединения.
Изобретение будет понятно в более полной мере из следующего описания конкретных вариантов осуществления изобретения. Описание выполнено со ссылкой на сопроводительные чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - вид в изометрии компонента электрического соединения согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 и 3 - различные виды внутренних частей компонента электрического соединения по Фиг. 1;
Фиг. 4 - блок-схема нескольких этапов способа изготовления компонента электрического соединения для машинного кабеля согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 5 - блок-схема нескольких этапов способа ремонта компонента электрического соединения для машинного кабеля согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, обеспечивают компонент электрического соединения, подходящий для применений при высокой мощности для соединения машинного кабеля. Компонент соединения имеет передний съемный элемент, при извлечении которого обеспечивается доступ к внутренней области соединителя, позволяя пользователю идентифицировать повреждение, которое могло произойти с внутренними соединениями, и заменить поврежденные детали.
Прежде всего, согласно Фиг. 1, показан компонент 10 электрического соединения для машинного кабеля 12, подходящего для передачи мощности с уровнями напряжения, большими либо равными 1 кВ. Компонент электрического соединения имеет обшивку, определяющую внутреннюю область компонента 10 соединения. В описанном варианте осуществления обшивка выполнена в виде корпуса 14 по существу цилиндрической формы, определяющего гнездо с отверстием 15. Корпус 14 содержит полимерный материал высокой плотности.
Обшивка имеет конец машинного кабеля и конец соединения, и вмещает по меньшей мере часть первого узла контакта. В описанном варианте осуществления первый узел контакта содержит три отдельных электрических проводника 18, каждый из которых расположен в соответствующей фазной трубке. Фазная трубка содержит первый материал, содержащий изоляционный материал, при этом указанный первый материал окружает длину по меньшей мере одного указанного электрического проводника, вмещенного в фазную 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 фазной трубки.
Первый узел контакта позволяет осуществлять соединение со вторым узлом контакта для создания электрического соединения. Компонент 10 электрического соединения имеет съемный элемент, расположенный по меньшей мере частично внутри корпуса 14 на стороне соединения и расположен с возможностью обеспечения закрытия открытой части обшивки 14 для уменьшения загрязнения внутренней области. Съемный элемент занимает объем на конце корпуса 14 вблизи первого узла контакта. Присутствие съемного элемента минимизирует количество воздуха вблизи электрических контактов и следовательно снижает вероятность разряда или даже взрыва. Однако каждая фазная трубка может иметь противовзрывной канал для минимизации риска взрыва внутри фазной трубки. Противовзрывной канал определен внутренней поверхностью фазной трубки, расположенной вблизи соответствующего электрического контакта. Промежуточное пространство между электрическим контактом и внутренней поверхностью фазной трубки является достаточно узким для минимизации риска взрыва.
В описанном варианте осуществления съемный элемент выполнен в виде заглушки 19 для осмотра по существу цилиндрической формы. Заглушка 19 для осмотра вмещена с соответствием формы в корпус 14 обшивки. Заглушка 19 имеет три отверстия для вмещения трех электрических контактов 18, каждый из которых имеет соответствующую фазную трубку и элемент соединения с «землей», таким образом, что электрическое соединение может быть создано при соединении компонента электрического соединения, когда заглушка 19 введена в корпус 14.
Заглушка 19 прикреплена к корпусу 14 обшивки тремя болтами 17, входящими в зацепление с соответствующими резьбовыми отверстиями (не показаны) корпуса 14. Заглушка 19 может быть извлечена из корпуса 14 посредством удаления болтов 17 и перемещения со скольжением заглушки 19 из отверстия 15, обычно в направлении вдоль оси компонента 10 электрического соединения. Когда заглушка 19 удалена из корпуса 14, часть внутренней области корпуса 14 открыта для осмотра. В случае подозреваемого повреждения заглушки во время работы, пользователь может удалить заглушку 19 и осмотреть внутреннюю область компонента 10 соединения на предмет повреждения. Например, в некоторых рабочих условиях один или более контактов 18 или соответствующие фазные трубки могут быть повреждены вследствие взрыва внутри соединителя. Поврежденный контакт 18 или фазная трубка могут быть идентифицированы и отремонтированы или заменены после извлечения заглушки 19.
Предпочтительно корпус 14 и заглушка 19 расположены таким образом, чтобы часть внутренней области корпуса 14 могла быть осмотрена, когда заглушка 19 удалена из корпуса 14 без отсоединения компонентов указанного компонента 10 электрического соединения от жилы машинного кабеля 12. Компонент 10 электрического соединения расположен таким образом, чтобы все компоненты указанного компонента 10 электрического соединения, кроме заглушки 19, оставались на месте, когда заглушка 19 извлечена из обшивки.
Несмотря на то что приведенная выше в качестве примера заглушка 19 установлена таким образом, что она может быть извлечена посредством протягивания вдоль оси компонента 10 электрического соединения, будет понятно, что заглушка 19 может быть зафиксирована путем любого другого подходящего средства. Например, заглушка 19 может быть соединена с корпусом 19 посредством шарнирного приспособления, при этом заглушка 19 выполнена с возможностью отклонения наружу для открытия части внутренней области корпуса 19.
Пользователь может принять решение отремонтировать или заменить некоторые детали первого узла контакта в зависимости от типа и объема повреждения. В описанном варианте осуществления заглушка 19 выполнена в виде двух отдельных элементов заглушки таким образом, чтобы пользователь обычно мог принять решение извлечь один или два элемента заглушки. Например, пользователь может принять решение извлечь только один элемент заглушки для осмотра соединителя, или два элемента заглушки для ремонта соединителя.
Теперь, согласно Фиг. 2 и 3, показан первый элемент 20 заглушки и второй элемент 30 заглушки. В зависимости от применения компонента соединения элементы 20 и 30 заглушки содержат полимерные материалы высокой плотности. Первый элемент 20 заглушки расположен вблизи отверстия корпуса 14, а второй элемент 30 заглушки расположен внутри корпуса 14. Оба элемента 20 и 30 заглушки могут быть извлечены независимо друг от друга корпуса 14 после удаления болтов 17. Второй элемент 30 заглушки имеет множество выступов 32, входящих в зацепление с соответствующими впадинами в первом элементе 20 заглушки, так, чтобы два элемента 20 и 30 заглушки вмещались друг в друга с соответствием формы.
Согласно Фиг. 4, показана блок-схема нескольких этапов способа изготовления компонента электрического соединения для машинного кабеля согласно описанному варианту осуществления.
На этапе 405 гнездообразную полимерную обшивку выполняют путем литьевого формования полимерного материала. На этапе 410 два полимерных элемента 20 и 30 заглушки выполняют таким образом, чтобы они могли вмещаться с соответствием формы в отверстие обшивки, образованной на этапе 405. Обшивка и элементы заглушки могут содержать полимеры высокой плотности.
На этапе 415 по меньшей мере первый узел контакта вмещают в обшивку. Далее на этапе 420 два полимерных элемента 20 и 30 заглушки вмещают с соответствием формы в обшивку и в первый узел контакта.
Согласно Фиг. 5, показана блок-схема нескольких этапов способа ремонта компонента электрического соединения для машинного кабеля согласно варианту осуществления. На этапе 505 первый полимерный элемент 20 заглушки или оба элемента 20 и 30 заглушки извлечены из обшивки компонента соединения. На этапе 510 внутреннюю область обшивки затем осматривают на предмет повреждений, которые могли произойти по меньшей мере на первом узле контакта, расположенном по меньшей мере частично внутри внутренней области. На этапе 515, поврежденный первый узел контакта ремонтируют или заменяют, и, наконец, первый элемент 20 полимерной заглушки, или оба элемента заглушки 20 и 30, снова помещают в обшивку на этапе 520.
Специалистам в данной области будет понятно, что множество вариаций и/или модификаций может быть выполнено в отношении изобретения, как показано в конкретных вариантах осуществления, без выхода за пределы объема и сути изобретения в его широком смысле. Таким образом, настоящие варианты осуществления следует рассматривать во всех отношениях как иллюстративные, и не ограничивающие.
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.