專利名稱：全方位多相電氣連接器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一個無相對位置要求的全方位多相電氣連接器，它構成電力電纜之間的接頭或電力電纜與配電柜的接頭。
在工業(yè)界，特別是在采礦業(yè)中，有些機器，例如截煤機，是由三相電源驅(qū)動的，其電壓在1,000伏到12,000伏之間，電流可以達到甚至超過500安培。這里使用的電纜中有對應于各相的動力導線，以及附屬和安全導線，用于向附屬電氣裝置，例如照明裝置，供電。通常電氣電纜的長度為50米，其外徑通常超過60毫米，單位重量達到每米數(shù)公斤。
電力電纜的重量和大直徑銅導線的剛度使得連接連接器以連通工業(yè)電源的操作變得十分困難。
實際上，目前使用的連接電源的電氣連接器均有方位指示，即連接器插入時必須將兩個位置指示對在一起。
這樣，要使插頭處于正確位置，以便插入連接器，必須將其繞縱向?qū)ΨQ軸轉動并進行調(diào)整，而由于電纜的質(zhì)量很大，扭轉剛度較高，這是十分困難的。
在采礦業(yè)中，常常需要三個人共同努力才能使連接器插頭上的方位指示標志和插座或其它連接裝置上的方位標志對到一起。
有方位指示標志的電氣連接器的另一個缺點是一但部件連接之后是不能相互運動的。實際上，連接器連接之后，在被供電的機器工作過程中，電纜經(jīng)常會產(chǎn)生扭轉。這使連接器不可避免地受到較大的扭轉力，而連接器不能補償這個力。這個力會使連接器受損甚至損壞。
本發(fā)明就是為了解決這些問題。本發(fā)明設計了一個無方位要求的多相電氣連接器，它用于電力電纜的連接，構成接頭的兩個部件上沒有方位指使標志。
根據(jù)本發(fā)明，插頭的前端面可以與插座或連接器的另一個連接部件的前端面對合并插入這個插座或連接部件，而不必考慮它們的相對方位。
由于這個新的成果，將一個工業(yè)用機器，例如煤礦中的截煤機，通過一個電力電纜及一個本發(fā)明的連接器與電源，例如三相電源，連接的過程變得十分方便。特別是在連接之前不再需要將插頭繞其縱向?qū)ΨQ軸左右旋轉，以使其對應與插座或其它對應部件的一個確定的方位。這樣就避免了將電纜轉動，由于電纜的質(zhì)量和剛度較大，轉動是十分困難的，使得一個操作者就可以電源和機器或者兩條電纜相互連接起來，而不需要特別的努力。
根據(jù)本發(fā)明的一個補充特點，我們還設置了一個電力電纜的固定裝置，以避免電纜的拉力傳到全方位連接器的內(nèi)部連接裝置上。
本發(fā)明的技術特點和其它優(yōu)點可以通過下面對不失一般性的例子的描述顯示出來，有關的附圖為—

圖1為本發(fā)明插頭的一個縱向軸測圖，為了可以看到插頭內(nèi)部的主要零件，局部剖開；—圖2與圖1的視角相同，顯示拆開的零件，其與圖1的相對位置由一段水平直線標注；—圖3為本發(fā)明的連接裝置按縱向?qū)ΨQ軸的剖視圖；—圖4與圖1的視角相同，顯示構成插頭體外套的零件；—圖5為本發(fā)明連接器的插頭端部的局部剖開軸測圖，以便看到內(nèi)部情況；—圖6為一個拆開的導電環(huán)和對應的接觸圈的軸測圖；—圖7一段展開放平的接觸圈的橫向剖面圖。
本發(fā)明的全方位電氣連接器用于將電源的電力電纜與供電電纜或配電箱連接起來，電纜中除除了供電導線之外，還包含用于安全和伺服指示，控制裝置的導線，及向附屬裝置，照明裝置等供電的導線。
根據(jù)本發(fā)明，連接器由兩個相互配合的連接部件構成的，下面稱之為插頭和插座。這兩個部件中的每一個均有一些構造相同或類似的零件。
一般來說，本發(fā)明的連接器由兩個連接部件1，2構成，例如圖1中的插座1和插頭2。這兩個相配合的部件在結合一起構成連接電纜和配電柜或兩個電纜的接頭。
插座1有一個圓柱形的金屬外殼3，它用固定裝置5裝在支座4上，固定裝置可以是用作支持平面的法蘭。它上面有用于穿過固定零件6的孔，固定零件可以是螺釘，螺栓和螺帽或其它將外殼3固定在支座4上的零件。
在支座固定裝置5兩側，插座1的外殼3構成兩個突出的空心管，一個向前7，一個向后8。向前突出的管狀部分7的外圓周上有羅紋9，用于與有羅紋的套筒10配合，將插座1的外殼3與插頭2機械裝配在一起(圖3和圖4)。
向前突出的管狀部分7的內(nèi)部有一個支持導電環(huán)的中空的絕緣管狀體12，用于與插座2的外殼13中支持導電環(huán)的中空絕緣管狀體11對合。
支持接觸環(huán)的內(nèi)部中空管11和12上各有數(shù)個直徑互不相同的同心環(huán)形隔板，例如分別位于插頭和插座上的兩個內(nèi)環(huán)14，15及插頭和插座上的外環(huán)16，17。它們在插頭和插座上構成環(huán)形的槽18，19。這些同心環(huán)在插頭最內(nèi)處構成一個圓柱狀的孔20，用于附屬電路的連接，同心環(huán)在插座上，構成一個套筒21。
插頭2的內(nèi)環(huán)形隔板14的內(nèi)外壁上各嵌有一個內(nèi)導電環(huán)22和一個外導電環(huán)23，而外環(huán)形隔板16上只在內(nèi)壁上有一個內(nèi)導電環(huán)24。
插座的外環(huán)形隔板17的內(nèi)外壁上各嵌有一個內(nèi)導電環(huán)25和一個外導電環(huán)26，而它的內(nèi)環(huán)形隔板15上只在外壁嵌有一個導電環(huán)27。
導電環(huán)可以嵌入在環(huán)形隔板中，即各自卡在對應隔板側壁的槽內(nèi)。考慮到插頭連接時的行程，槽距環(huán)形隔板共同的前端面有足夠的距離。
環(huán)形隔板的數(shù)量取決于電源的相數(shù)。對于一個三相電源來說，插頭2和插座1中的環(huán)形隔板數(shù)均為2。
如同我們將看到的那樣，插頭2中的導電環(huán)各自與電力電纜31中動力導線28，29，30中一條的端部連接。對于插座也是一樣，在圖3中只能看到一條動力導線32。
插頭2或插座1的中空絕緣管11或12的后部各有三個通槽33，34，35，在圓周上等距分布，槽之間由三個柱體36，37，38隔開，使得電力電纜31的動力導線28，29，30能與相應的導電環(huán)的接線柱39，40，41連接。這樣，如我們可以從圖中，特別是圖6中，看到的那樣，每個接線柱由一個固定托架42，43，44構成，托架是由導電環(huán)橫向突出的端部45，46，47構成。用傳統(tǒng)的螺栓和螺帽結構48，49，50可以將動力導線28，29，30固定在接線柱39，40，41上。
如在圖2中可以看到的那樣，插頭2中的導電環(huán)22，23，24相互錯開一個角度，使得它們的接線柱30，40，41和對應的動力導線28，29，30相互分開，并為接線提供一定的方便。
盡管在圖中沒有顯示插座1中的導電環(huán)25，26，27，它們的設置情況也是相同的。
插頭2的絕緣管11的一些導電環(huán)在其內(nèi)表面有一個槽，而其它的導電環(huán)為平的，其側表面為光滑的。作為一個例子，在圖3中，只有位于內(nèi)環(huán)形隔板14的外表面上的導電環(huán)23為平而光滑的。其它兩個導電環(huán)22，24在其內(nèi)側表面均有環(huán)形的槽51，52。相應的，插座1的導電環(huán)26在其內(nèi)側表面上有環(huán)形槽53。
插座1的絕緣管12的一些導電環(huán)在其內(nèi)表面同樣有一個環(huán)槽，而其它的導電環(huán)為平的，其側表面為光滑的。作為一個例子，在介紹的實例中，只有位于外環(huán)形隔板17的內(nèi)表面上的導電環(huán)26有這樣一個槽。相應的在插頭2中的情況相反，這樣可以通過在槽中設置的一個中間零件，使得插頭2和插座1之間實現(xiàn)電路的接通。因此平的導電環(huán)總是與有槽的導電環(huán)相對應。
當然，位于導電環(huán)內(nèi)表面的環(huán)形槽也可以位于有關導電環(huán)的外表面。
當兩個相互配合的連接元件，插頭2和插座1，相互插入后，嚴格的說是通過中間接觸零件54實現(xiàn)兩個對應的導電環(huán)之間的電氣連接，接觸零件可以是多點接觸式的。
這種中間接觸零件54的形狀一般為環(huán)形，卡裝在導電環(huán)的環(huán)形槽中。
現(xiàn)在，我們通過圖7看一看這個多點接觸式中間接觸零件54的一個實際形狀。
根據(jù)這個實例，多點式中間接觸零件54是一個有多個相互獨立，有些弓起的接觸簧55的金屬圓環(huán)。這個零件由一個開有相互分開的橫向槽56的金屬帶構成。槽的長度小于金屬帶的寬度，相鄰分兩個槽之間構成一段金屬條。金屬帶略呈弓形，當金屬帶成型為環(huán)狀時，這些金屬條將突出，成為弓形的彈簧，構成了在各個方位上均勻分布的電氣接觸簧55。它們可以機械的壓在對應導電環(huán)的光滑表面上。
根據(jù)本發(fā)明，這些特點使每一相的基本電氣接觸特性是全方位的。
地線57繞在導線外邊，并位于電纜31的外皮下，地線連接在插座1底部的金屬環(huán)59上的地線接線柱上，對插頭2也是一樣。這個環(huán)59與插頭2或插座1的對應側壁之間是導通的。
插座1和插頭2的地線之間的連接是通過一個組裝套筒10和金屬環(huán)60實現(xiàn)的，這個金屬環(huán)卡在插座1外殼3上的向前突出體7內(nèi)表面的周向槽中。
另外插座1中一個標號同為59的金屬環(huán)使得插座1的內(nèi)絕緣管12頂在內(nèi)凸肩上。
稱為輔助導線61的伺服或安全導線在插頭2內(nèi)部分別獨立連接在中心柱銷64上相繼排列的環(huán)62上，環(huán)62之間隔有絕緣環(huán)63。柱銷安裝在插頭2內(nèi)的中空絕緣管11的中心孔中。這個柱銷64的端部構成控制回路導線的輔助連接器。
中心柱銷64與插座1外殼3的中心套21配合。在套21的側表面上設置有導電環(huán)和分隔它們的絕緣環(huán)，分別與柱銷64上的環(huán)62和63對應，以建立相應的位于側面的電氣連接，同時端部的接觸也可以建立端部的電氣連接。
如圖1所示，電力電纜31是由有多個爪66的彈簧卡箍65固定的。
插頭2外殼的下端部由一個密封裝置67封閉，從剖面圖上看，密封裝置位于彈簧卡箍65的爪66一側，為密封墊式。這個裝置67有一個由可變形材料69構成的密封圈68，它夾在兩個加壓墊圈之間，一個為端部墊圈70，另一個是加壓墊圈71。傳力環(huán)72將裝在插頭2外殼3上的螺帽73的力傳到加壓墊圈71上并推動它軸向移動。這些零件構成密封圈式的端部密封裝置67，使導線與連接器的外部介質(zhì)絕緣和密封。
圖4為組裝用的羅紋套10，它將插頭2連接在插座1的外殼3上。羅紋套10端部的內(nèi)表面上有羅紋，用來與插座1外殼3的前突出圓柱體7上的羅紋配合。羅紋套10在旋轉方向由一個金屬環(huán)74的彈性壓力固定，金屬環(huán)74安放在前突出圓柱體7的槽中。另外，套10有橫向的孔75，用來安裝螺釘銷76，以保證整個裝置的固定。
后端面頂在插銷2的內(nèi)絕緣環(huán)11上的彈簧卡箍65被一個套筒77套住，套筒77的內(nèi)壁為錐形78，它可以由數(shù)個錐面和柱面相互交替排列構成。
彈簧卡箍65的環(huán)向排列爪66的端部構成錐形面。套筒77的錐面7軸向向前移動使爪66向心夾緊電纜31。套筒77與組裝用的連接套上的羅紋配合擰緊使彈簧卡箍65的爪66夾緊電纜31的外表皮，使得電纜31完全不能運動，以避免將電纜受的力傳到接線柱39，40，41上去。相反，插頭2相對于插座1或連接器的另一部件可以左右轉動。而電力電纜31的轉動，例如由被供電的機械引起的轉動，只導致連接器的兩個部件之間的相對轉動，而不影響接頭的機械或電氣特性。
密封墊式的端部密封裝置67位于套77后部的羅紋圓筒79中，并由螺帽73固定。螺帽73擰在圓筒79的羅紋上，借助套筒77的羅紋筒的內(nèi)錐面78(圖3)將構成密封墊的零件壓緊。
插頭插入位置的限制和同一相電路的接觸位置是由插頭2的外殼和插座1前突出部分7內(nèi)側面底部的臺肩保證的。
支持導電環(huán)的中空絕緣管11和12的縱向移動是由它們各自槽中的臺肩定位并保持在這個位置上，以保證在連接器使用時插入和拔出的軸向運動。
最后指出，套筒77與插頭2的連接是擰在插頭2外殼后部的外表面上，直到頂住插頭2外殼上的臺肩80。套筒77被徑向的三個無頭頂絲76固定住，以防止松動。頂絲的頭部插入插頭2外殼外表面的環(huán)形槽81中。
另外還需指出，為了防止鎖緊套65的轉動，有兩個定位銷插在插頭2外殼的孔中。
權利要求
1.用于多相電力電纜之間(31)或電力電纜(31)與配電箱之間連接的電氣連接器；它是由兩個插在一齊的部件構成，其中一個是有圓柱形保護外殼(13)的陽或陰插頭(2)；它與一個對應的插頭或者一個陰或陽插座(1)連接在一起，連接是由組裝羅紋套(10)實現(xiàn)的；電纜(31)由一個卡緊套(65)夾緊，一個圓錐體78在軸向壓緊力的作用下，壓在卡緊套(65)上使其夾緊在電纜(31)上；其特征為每個對應的陰或陽部件，陽或陰插頭(1)及陰或陽插座(1)，均有一個支持導電環(huán)的中空絕緣管(11，12)，其上有不同直徑的同軸環(huán)形隔板(14，15，16，17)，它們中間是環(huán)形槽(18，19)，中空絕緣(11，12)的環(huán)形隔板(14，15，16，17)的內(nèi)外側壁上同軸地放置著導電環(huán)(22，23，24，25，26，27)，它們分別與每一相的導線相連接；其特征還有兩個相對的導電環(huán)中有一個的側面上有一個中間接觸零件(54)，在陰，陽兩個部件(1，2)插在一起構成一個電氣接頭時，導電環(huán)(22，24，26)中的每一個分別與對應的導電環(huán)(23，25，27)處于面對面的位置，通過相應的中間接觸零件(54)使面對面的導電環(huán)相互接觸；其特征還在于每個導電環(huán)(22，23，24)上有側向突出部分(45，46，47)，構成接線柱(39，40，41)以與電纜(31)的對應導線連接，另外，電纜(31)中圍繞著各個導線(28，29，30)并位于電纜外皮下的地線(57)與插頭(2)和插座(1)的金屬環(huán)(59)相連，并與插頭(2)或插座(1)導通。
2.由權利要求1所描述的電氣連接器，其特征為每個連接部件(1，2)的基本構造相同。
3.由權利要求1或2所描述的電氣連接器，其特征為導電環(huán)(22，23，24，25，26，27)鑲嵌在環(huán)形隔板(14，15，16，17)的內(nèi)側壁和外側壁上的槽中。
4.由上面權利要求中的任何一條所描述的電氣連接器，其特征為裝有中間接觸零件(54)的導電環(huán)(22，24，26)上有環(huán)形的槽(51，52，53)，中間接觸零件(54)就鑲嵌在這些槽內(nèi)。
5.由權利要求1或4所描述的電氣連接器，其特征為中間接觸零件是環(huán)形的，為多點接觸式。
6.由上述權利要求中的任意一條所描述的電氣連接器，其特征為安裝在部分導電環(huán)(22，24，26)環(huán)形槽(51，52，53)中的環(huán)形接觸零件(54)是一個金屬環(huán)，在它的外圓周上有橫向的突出片構成電氣接觸簧(55)，這些接觸簧呈向外的弓形，相互之間是橫向縫隙(56)，在縫隙(56)之間構成接觸簧(55)。
7.由上述權利要求中的任意一條所描述的電氣連接器，其特征為當兩個相應的部件(1，2)連接在一起時，具有環(huán)形槽(51，52，53)并帶有接觸環(huán)(56)的導電環(huán)(22，24，26)與處于另外一個部件上的無環(huán)形槽導電環(huán)(23，25，27)一一對應。
8.由權利要求4到7中的任意一條所描述的電氣連接器，其特征為導電環(huán)(22，24，26)上的環(huán)形槽(51，52，53)是內(nèi)部環(huán)形槽。
9.由權利要求4到7中的任意一條所描述的電氣連接器，其特征為導電環(huán)(22，24，26)上的環(huán)形槽(51，52，53)是外部環(huán)形槽。
10.由上述權利要求中的任意一條所描述的電氣連接器，其特征為插頭(2)的內(nèi)環(huán)形隔板(14)的中心部分設有一個圓柱形的銷柱(64)，其上有多個環(huán)形絕緣區(qū)(63)分隔開的獨立接觸環(huán)(62)，銷柱(64)與另一連接部件上具有相同布置的接觸圈的柱形受電套筒(21)相配合，在銷柱插入套筒后連接伺服和安全回路的導線(61)。
全文摘要
全方位電氣連接器具有兩個相互連接的部件(1，2)，它們可以相對轉動，每個部件有一個支持導電環(huán)的中空絕緣管(11，12)，上面有相互錯開的同軸環(huán)形隔板(15，16，17)，它們的每個側壁上有一個分別對應于電源每一相的導電環(huán)(22，23，24)，在兩個連接部件(1，2)插在一起時，它們分別與另外一個部件上的導電環(huán)處于面對面的位置。在面對面的兩個導電環(huán)中有一個設有環(huán)形槽，放置在環(huán)形槽內(nèi)的多點接觸式金屬接觸環(huán)實現(xiàn)導電連接。本發(fā)明特別應用于動力電源的連接器。
文檔編號H01R24/58GK1115128SQ9510508
公開日1996年1月17日 申請日期1995年5月5日 優(yōu)先權日1994年5月6日
發(fā)明者艾倫·施艾德 申請人:賽特采礦公司