САМОЗАПИРАЮЩИЙСЯ СОЕДИНИТЕЛЬ ДЛЯ КОНЦЕВОЙ КАБЕЛЬНОЙ МУФТЫ
SELF-LOCKING CONNECTOR FOR END CABLE COUPLING

Предпосылки создания изображения
6
Данное изобретение относится к конструкции соединителя и способу соединения высоковольтного кабеля с электрическим оборудованием (таким, как коммутационная аппаратура) в электрораспределительной подстанции. Термин «коммутационная аппаратура» обычно относится к совокупности электрических разъединителей, плавких предохранителей и/или автоматических выключателей, используемых для изоляции электрического оборудования. Одним типом коммутационной аппаратуры является «газоизолированная коммутационная аппаратура» (ГКА), в которой проводники и контакты изолированы газом, таким как сжатый газообразный гексафторид серы (элегаз, SF). Концевые кабельные муфты, подходящие для соединения высоковольтного кабеля с устройством ГКА (часто именуемым просто ГКА), включают в себя те, которые пригодны для кабеля, заполненного текучей средой, сухого кабеля и кабеля в трубопроводе.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Хотя современные соединители, используемые для соединения кабелей с коммутационной аппаратурой, функциональны, желателен соединитель, который является самозапирающимся, а также обеспечивает относительно простое отсоединение концевой кабельной муфты от коммутационной аппаратуры.
В одном варианте осуществления в изобретении предложен самозапирающийся узел для концевой кабельной муфты, имеющий соединитель со ступенькой. Самозапирающийся узел включает в себя кольцо, имеющее окружную поверхность и множество защелок, расположенных по окружной поверхности. Каждая защелка имеет конфигурацию, обеспечивающую перемещение между запертым положением, в котором защелка введена в зацепление со ступенькой, и отпертым положением, в котором защелка выведена из зацепления со ступенькой. Самозапирающийся узел также включает в себя скользящее кольцо, конфигурация которого обеспечивает перемещение по части соединителя. Скользящее кольцо имеет канавку. На соединителе имеется несущее кольцо, конфигурация которого обеспечивает ограничение перемещения скользящего кольца, по меньшей мере, в одном направлении.
В еще одном варианте осуществления в изобретении предложен самозапирающийся узел, включающий в себя кабель, имеющий концевую кабельную муфту. Концевая кабельная муфта включает в себя соединитель с внешней поверхностью и ползун, имеющий канавку. Ползун имеет конфигурацию, обеспечивающую перемещение по внешней поверхности соединителя. Концевая кабельная муфта также имеет стопор, соединенный с соединителем или выполненный как единое целое с ним и имеющий конфигурацию, обеспечивающую ограничение перемещения ползуна, по меньшей мере, в одном направлении. Защелка имеет конфигурацию, обеспечивающую введение в зацепление с концевой кабельной муфтой в запертом состоянии и введение в зацепление с канавкой ползуна в переходном состоянии.
В еще одном варианте осуществления в изобретении предложен способ эксплуатации самозапирающегося узла для концевой кабельной муфты, имеющей соединитель с внешней поверхностью и ступенькой. Самозапирающийся узел включает в себя защелку, отклоняющий механизм (такой, как пружина), который отклоняет защелку к внешней поверхности соединителя, ползун с канавкой, имеющий конфигурацию, обеспечивающую скольжение по части внешней поверхности соединителя, и стопор, сочлененный с соединителем и имеющий конфигурацию, обеспечивающую ограничение перемещения ползуна, по меньшей мере, в одном направлении. Способ заключается в том, что перемещают концевую кабельную муфту в первом направлении, перемещают защелку против отклонения отклоняющим механизмом, выводят защелку из зацепления с внешней поверхностью соединителя в результате перемещения защелки, вводят канавку ползуна в зацепление с защелкой в результате отклонения защелки отклоняющим механизмом, перемещают концевую кабельную муфту во втором направлении, противоположном первому отклонению, вводят ступеньку в зацепление с ползуном и выводят защелку из зацепления с канавкой в результате перемещения концевой кабельной муфты во втором направлении и введения в зацепление ступеньки с ползуном.
Другие аспекты изобретения станут понятными вследствие рассмотрения подробного описания и прилагаемых чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 представлено перспективное изображение концевой кабельной муфты, соединенной с ГКА.
На фиг.2 представлено сечение концевой кабельной муфты, соединенной с ГКА, и изображен самозапирающийся узел концевой кабельной муфты.
На фиг.3 представлен подробный вид сечения, показанного на фиг.2, подробнее иллюстрирующий самозапирающийся узел концевой кабельной муфты.
На фиг.4А представлен частичный вид самозапирающегося узла концевой кабельной муфты в первом положении.
На фиг.4В представлен частичный вид самозапирающегося узла концевой кабельной муфты во втором положении.
На фиг.4С представлен частичный вид самозапирающегося узла концевой кабельной муфты в третьем положении.
На фиг.4D представлен частичный вид самозапирающегося узла концевой кабельной муфты в четвертом положении.
На фиг.5 представлено перспективное изображение самозапирающегося узла концевой кабельной муфты в запертом положении.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Перед подробным описанием каких-либо вариантов осуществления следует понять, что изобретение не ограничивается в его приложениях конструкцией и компоновкой компонентов, указываемых в нижеследующем описании или иллюстрируемых на упоминаемых ниже чертежах. Изобретение может быть воплощено, практически реализовано или выполнено в других вариантах осуществления.
На фиг.1 изображена часть кабеля 10. Концевая кабельная муфта 15 прикреплена к части кабеля 10 и окружает ее. Концевая кабельная муфта 15 включает в себя пластину 20 основания и входной кожух 25. Концевая кабельная муфта 15 также включает в себя часть самозапирающегося узла 22. Часть самозапирающегося узла 22 проходит в часть ГКА 35. Самозапирающийся узел 22 изображен на фиг.2-5 и будет подробнее описан ниже. ГКА 35 включает в себя помимо прочего коробчатый изолятор 40, который охватывает компоненты самозапирающегося узла 22. ГКА 35 также включает в себя вкладыш 42. Концевая кабельная заделка 15 сочленена или соединена с возможностью разъединения с ГКА 35. Хотя изображенная конструкция соответствует описанию и изображению концевой кабельной муфты 15 как соединяемой с возможностью разъединения с ГКА, следует понять, что варианты осуществления самозапирающегося узла можно использовать для соединения кабелей с коммутационной аппаратурой или электрическим оборудованием других типов.
На фиг.2 представлено сечение кабеля 10, ГКА 35 и самозапирающегося узла 32. В изображенной конструкции кабель 10 включает в себя первый конец 45. С первым концом 45 соединен кабельный соединитель 50. Кабельный соединитель 50 является частью концевой кабельной муфты 15. В некоторых случаях кабель 10 и соединитель 50 изготовлены из одного и того же материала. Однако в других вариантах осуществления кабель 10 и соединитель 50 изготовлены из разных материалов. Соединитель 50 включает в себя головную часть 55 и несущую часть 60. Несущая часть 60 охватывает первый конец 45 кабеля 10 и соединена с ним. Каждая из головной части 55 и несущей части 60 имеет, по существу, цилиндрическую форму. Головная часть 55 имеет больший диаметр, чем несущая часть 60. Головная часть 55 и несущая часть 60 образуют ступеньку 65. Ступенька 65 имеет конфигурацию, обеспечивающую прием одной или более защелок 70, а ее дальнейшее пояснение приводится ниже.
С несущей частью 60 соединителя 50 неподвижно соединен стопор 75 (который в иллюстрируемом варианте осуществления принимает форму несущего кольца). На несущую часть 60 соединителя 50 между несущим кольцом 75 и ступенькой 65 установлен по ходовой или скользящей посадке ползун 80 (который в иллюстрируемом варианте осуществления представляет собой скользящее кольцо). Скользящее кольцо 80 имеет конфигурацию, обеспечивающую скольжение по поверхности несущей части 60 между ступенькой 65 и несущим кольцом 75. В иллюстрируемой конструкции несущее кольцо 75 находится ниже скользящего кольца 80, так что несущее кольцо 75 ограничивает движение или перемещение скользящего кольца 80, которое могло быть обусловлено силами, действующими на скользящее кольцо 80 (например, силой тяжести).
Как показано на фиг.2, вкладыш 42 ГКА 35 включает в себя внешнюю оболочку 73, ограничивающую в нем полость 100. Внутри полости 100 внешняя оболочка 83 окружает металлический соединитель 85. Металлический соединитель 85 включает в себя кольцевую канавку 90. Канавка 90 соединителя 85 удерживает выступы 91 из некоторого количества соединительных частей 92, образующих полый цилиндр 95. Кольцевая канавка 90 принимает выступы 91 соединительных частей 92 и вследствие этого частично поддерживает цилиндр 95. Соединительные части 92 цилиндра 95 включают в себя четыре кольцевых канала 105, которые принимают несущие пружины 110. Обе верхние несущие (по отношению к фиг.2) пружины 110 помогают поддерживать соединительные части 92 у канавки 90 металлического соединителя. Точно так же обе нижние несущие пружины 110 отклоняют соединительные части 92 к головной части 55. Соответственно нижняя часть 117 соединительного кольца 95 принимает головную часть 55 соединителя 50 и/или контактирует с ней таким образом, что между нижней поверхностью металлического соединителя 85 и верхней поверхностью головной части 55 образуется разделяющее пространство или разделяющий зазор 120.
Как показано на фиг.2 и 3, внешняя оболочка 83 вкладыша 42 контактирует с изолятором 125 коробчатого изолятора 40. Изолятор 125 поддерживается металлическим вкладышем 130. Металлический вкладыш 130 имеет внешнюю поверхность 132, окруженную эпоксидной крышкой 135. Металлический вкладыш 130 включает в себя полость 140, которая принимает соединитель 50, и поддерживает конструкцию для установки защелок или держатель 145 защелок. Держатель 145 защелок удерживает защелки 70 (на фиг.2 и 3 показаны две защелки). Держатель 145 защелок также включает в себя резьбовое кольцо 150 с крепежными деталями 155 (например, болтами, винтами и т.д.), проходящими сквозь него, крепящими резьбовое кольцо к изолятору 125.
Как показано на фиг.5, резьбовое кольцо 150 поддерживает каждую из защелок 70 с помощью узла 160 штифта и пружины. Каждый узел штифта и пружины включает в себя пружину 161 и сквозной болт или штифт 162, который проходит сквозь пару опор 164. Защелка 70 расположена между опорами 164 пары, а штифт 162 проходит через отверстие в защелке 70. Пружина 161 отклоняет защелку 70, заставляя крюк 175 каждой защелки 70 садиться на ступеньке 65. Каждая защелка 70 также включает в себя верхнюю часть 171 и среднюю часть 172, соединяющую верхнюю часть 161 с крюком 175. В изображенной конструкции верхняя часть 171 защелки 70 удобно сидит между опорами 164, допуская лишь движение поворота защелки 70 относительно штифта 162. Вместе с тем, другие конфигурации могут включать в себя защелку 70 с больше чем одной степенью свободы или перемещения. Пружина 161 неподвижно установлена на противоположных концах штифта 162 и включает в себя среднюю часть 168, которая введена в зацепление с защелкой 70.
Узел 160 штифта и пружины и защелки 70 являются компонентами самозапирающегося узла 22. Как подробнее описывается ниже, защелки 70 могут перемещаться из запертого состояния или положения в отпертое состояние или положение. В запертом положении (изображенном на фиг.2, 3, 4А и 5) пружина 161 заставляет защелки 70 входить в зацепление со ступенькой 65 и поддерживать кабель 10 посредством соединителя 50. Это удерживает соединитель 50 на месте и препятствует его выходу из зацепления с ГКА 35. Как следствие, обеспечивается путь, по которому электрический ток может течь между кабелем 10 и ГКА 35 через соединитель 50, соединительное кольцо 95 и металлический соединитель 85. Когда скользящее кольцо 80 перемещается должным образом, защелки 70 перемещаются из запертого положения в отпертое положение (как показано на фиг.4D и дополнительно поясняется ниже). Вдоль кабеля 10 и ГКА 35 могут располагаться другие несущие или соединительные узлы для установления опоры или поддержания соединения между кабелем 10 и ГКА 35.
Фиг.4А-4D иллюстрируют часть самозапирающегося узла 22 и защелки 70 в запертом положении (фиг.4А), переходных положениях (изображенных на фиг.4В и 4С) и отпертом положении (фиг.4D). Как указано выше, самозапирающийся узел 22 включает в себя пружину 161, защелки 70 (на фиг.4А-4D показана лишь одна защелка), несущее кольцо 75 и скользящее кольцо 80. В запертом положении крюк 175 защелки 70 введен в зацепление со ступенькой 65 соединителя 50. Пружина 161 (изображенная на фиг.5) отклоняет защелку 70 к соединителю 50, крепя защелку 70 к соединителю 50. В запертом положении скользящее кольцо 80 обычно покоится на несущем кольце 75. Однако трение между скользящим кольцом 80 и соединителем 50 может оказаться достаточным для поддержания скользящего кольца 80 в других положениях между несущим кольцом 75 и защелкой 70, а защелка 70 будет находиться в запертом положении.
Фиг.4В и 4С иллюстрируют два переходных положения кабеля 10 и самозапирающегося узла 22. Чтобы отпереть защелки 70, кабель 10 перемещают, выводя кабель 10 из зацепления с ГКА 35. Как показано на фиг.4В, кабель перемещают в направлении вверх (относительно фиг.4А-4D), что показано стрелкой 180. Движение вверх кабеля 10 заставляет первую поверхность 185 контакта скользящего кольца 80 входить в зацепление со второй поверхностью 190 контакта защелки 70. В результате контакта между поверхностями 185 и 190 и продолжаемого перемещения кабеля 10 защелка 70 выталкивается наружу, противодействуя отклонению механизмом 160 пружины. После этого крюк 175 защелки 70 вводится в зацепление с принимающей канавкой или принимающим проемом 195 скользящего кольца 80. Зазор 120 обеспечивает достаточное пространство для обеспечения перемещения кабеля 10, а в частности, соединителя 50, к металлическому соединителю 85, так что защелки 70 могут перемещаться в отпертое положение.
После введения в зацепление принимающей канавки 195 с крюком 175 кабель 10 перемещается вниз (относительно фиг.4А-4D), что обозначено стрелкой 200 на фиг.4С и 4D. Поскольку кабель движется вниз, защелка 70 остается введенной в зацепление со скользящим кольцом 80, так что скользящее кольцо 80 предотвращает контакт с поверхностью соединителя 50, а значит, и ступенькой 65. Кроме того, скользящее кольцо 80 остается статичным относительно кабеля 10, так что несущее кольцо 75 перемещается относительно защелки 70 и скользящего кольца 80. Скользящее кольцо 80 также включает в себя буртик или заплечик 205, выполненный радиально внутри относительно первой поверхности 185 контакта. Заплечик 205 введен в зацепление со ступенькой 65, как показано на фиг.4С. В иллюстрируемой конструкции заплечик 205, по существу, параллелен поверхности, ограничивающей ступеньку 65. Кроме того, первая поверхность 185 контакта является криволинейной, проходит под углом относительно заплечика 205 и отделена от заплечика 205, по существу, вертикальной стенкой 210. В других конструкциях скользящее кольцо 80 и защелка 70 могут включать в себя другие подходящие структуры, способствующие избирательному введению в зацепление и выведению из зацепления скользящего кольца 80 и защелки 70.
Чтобы завершить перемещение защелок 70 в отпертое положение, кабель 10 перемещают дальше вниз. Криволинейная первая поверхность 185 контакта заставляет защелку 70 скользить, когда кабель 10 движется вниз, а скользящее кольцо 80 контактирует со ступенькой 65. В результате защелка 70 выходит из зацепления со скользящим кольцом 80, а пружина 161 отклоняет защелку 70 к поверхности головной части 55 соединителя 50 без введения в зацепление со ступенькой 65 (как показано на фиг.4D). Соответственно, соединитель 50, а значит, и кабель 10 выходят из зацепления с ГКА 35.
Чтобы запереть кабель 10 в ГКА 35 защелками 70, защелки 70 перемещают из отпертого положения в запертое положение. Кабель 10 вставляют в ГКА 35 таким образом, что внешняя поверхность соединителя 50 контактирует с защелкой 70 (как показано на фиг.4D). Кабель 10 вставляют таким образом, что ступенька 65 проходит мимо крюка 175. Внутренняя поверхность крюка 175 затем вводится в зацепление со ступенькой 65. На фиг.4А-4D защелка 70 изображена как поворачиваемая между отпертым и запертым положениями. В других конструкциях защелка 70 может иметь конфигурацию, обеспечивающую поступательное и вращательного движение для введения в зацепление и вывода из зацепления с соединителем 50.
Различные признаки и преимущества изобретения изложены в нижеследующей формуле изобретения.