一种同时输送大电流和压力流体的电连接器及陶瓷连接子的制作方法

1.本发明涉及电连接器领域，具体涉及一种同时输送大电流和高压流体的电连接器及陶瓷连接子。


背景技术：

2.电连接器，包括一组或多组相配的插头和插座，是由电力网络向负载提供高功率能量的电气连接中介。大功率能量通常是50-400a的电流输送。对大功率电连接器要求通常有：
①
可靠性，确保长时间导通电流的可靠能力；
②
导通电流能力大，藕接后导通电流能力大，可输送大功率电流；比如50-400a的电流输送；
③
热性能，电绝缘体使得即使在接点部分产生焦耳热，电绝缘体也不会热变形，接触温升不能过高。
④
耐环境，耐适应高温环境。为满足上述特点，产生了既通电流又流通液冷油的电连接器。
3.德国schloegl gerhard公司公开的一种插入式耦合器(us2012282792a1，公开日：2012 年11月8日)，插头2插入插座3中，插头2包括插头筒体和被绝缘盘26同轴固定其内的导体4，导体4端部设计为阀体7，阀体7密封插头端2.1的同轴开孔；插座3包括插座筒体及内部同轴线固定的导体5，前导体5.1的端部和插座筒体之间设有滑动的阀体环8。该同轴插入式耦合器，插头端2.1推动阀体环8插入插座筒体3.2内，阀体环8带动其内固定的接触套筒11套入前导体5.1和中导体5.2而形成导电藕接i。与此同时，前导体5.1抵接导体4 后退进入插头筒体内固定的接触套筒12而形成导电藕接ii。二者同时完成共同实现导体4、导体5的导电连接。同时，导体4、导体5和筒体之间形成高压流体通道。上述同轴插入式耦合器，存在最大的问题是，
①
漏液问题，插座插头2的插头端2.1将阀体环8推入插座筒体3.2内时，插头端2.1替代阀体环8形成密封端口3.1的端塞，所以插头端2.1必须有严格导向，绝对保证端阀体8同轴线地插入端口3.1，方能保证二者接替过渡阶段的液密封，任何偏离轴线的歪斜将导致漏液；
②
插入力过大，要保证液密封，则插头端2.1、阀体环8、和插座筒体的前端活塞孔间隙配合,阀体环8的法兰周面8.4与插座筒体内周面间隙配合，这将导致插拔力过大。
③
退出时，接触套筒11、12和导体之间会产生电弧。
④
导体4、5端面裸露，即使与外管壁电连接，对于千伏的高压漏电风险也是一大安全隐患。
4.因此，本领域迫切需要一种同时输送电流和压力流体的电连接器，导电连通与与压力流体是弱关联的，导体的藕接或解除藕接并不影响流体输送，是业界开发热性能优良的大功率电连接器迫切需要解决的难题。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种同时输送大电流和压力流体的电连接器及其耐高压的陶瓷连接子，导电连通与与压力流体是弱关联的，导体的藕接或解除藕接并不影响流体输送，以解决开发热性能优良的大功率电连接器的技术难题。
6.本发明的目的是这样实现的，一种同时输送大电流和压力流体的电连接器，包括
7.耦合插座，耦合插座包括插座筒体、耦合导电筒和第一导体，插座壳体包括沿第一轴线延伸的插座液筒和沿第二轴线延伸的插座歧筒；耦合导电筒同轴设于插座液筒和插座歧筒中并在插座歧筒的末端液封闭；第一导体同轴设于插座液筒且一端插入耦合导电筒；
8.耦合插头，耦合插头包括插头壳体和第二导体，插头壳体包括沿第一轴线延伸的插头液筒和沿第二轴线延伸的插头歧筒；插头歧筒末端液封闭，第二导体同轴设于插头液筒和插头歧筒且末端伸出插头歧筒；
9.插座液筒与插头液筒沿第一轴线相配建立耦合液连接的同时插头歧筒沿第二轴线插入插座歧筒的耦合导电筒建立耦合电连接；
10.第二轴线与第一轴线的歧轴夹角为锐角。
11.进一步地，插座歧筒末端设有电耦合插口，插头歧筒末端设有插入引导，第二导体伸出锁死插入引导形成耦合导体段，插入引导配合在电耦合插口中时耦合导体段插入耦合导电筒。
12.进一步地，插座液筒具有插座电液入端至插座出液端延伸的第一流道，插座歧筒包括连通第一流道的插座液歧路，插座液歧路被第一流道满液填充；插头液筒具有插头电液出端至插头入液端的第二流道，插头歧筒包括连通第二流道的插头液歧路，插头液歧路被第二流道满液填充。
13.进一步地，耦合导电筒包括沿第一轴线延伸的第一耦合段、沿第二轴线延伸的第二耦合段和一体连接于二者之间的弯折段，第一耦合段和第二耦合段分别间隔设有至少两环形的弹簧触指，第一导体插入第一耦合段、第二导体插入第二耦合段形成藕合电连接，第一导体、第二导体分别与所述至少两弹簧触指的内环接触。
14.进一步地，耦合插座和耦合插头分别设有液封阀，所述液封阀与插座歧筒或插头歧筒间隔设置；所述液封阀包括一体连接于插座液筒中部的球形阀体，球形阀体沿阀轴线o
3-o3设有支撑阀座和转动阀座，阀轴线o
3-o3垂直于第一轴线o
1-o1，转动阀座液密封地可旋转调节地设有转动杆，支撑阀座内固设销轴，半球阀芯下部旋转设于销轴，半球阀芯上部固定连接转动杆。
15.进一步地，所述液封阀与插座歧筒同轴设置；插座歧筒球形阀体沿阀轴线o
3-o3一体连接于插座液筒，插座歧筒的端部液密封地设有电耦合插口，球形阀体设有多个连通插座液歧路的连通孔，支撑阀座设有台阶通孔，耦合导电筒的第二耦合段插入该台阶通孔定位，耦合导电筒的第二耦合段插入该台阶通孔定位，半球阀芯下部旋转设于第二耦合段。
16.进一步地，第二轴线与第一轴线的歧轴夹角α的范围满足30
°
≤α≤90
°
。
17.进一步地，第二导体通过耦合致动可伸缩地设于插头歧筒，耦合致动包括设于缓冲腔两端的驱动辊对和止缩销，插头歧筒包括缓冲筒段，缓冲筒段内设弹性衬垫，弹性衬垫之间形成所述缓冲腔；所述驱动辊对对压在第二导体两侧并固设于缓冲腔入口，止缩销固设于缓冲腔(63)出口，第二导体绕过止缩销至少180度然后以凹圆弧向耦合插口延伸。
18.进一步地，第二导体在缓冲腔以较小曲率半径的凹圆弧弯曲替代较大曲率半径的凹圆弧弯曲从而使一定长度的第二导体馈缩其中，从而断开电耦合连接。
19.一种所述电连接器使用的陶瓷连接子，包括耦合导电筒和绝缘导热结构，所述绝缘导热结构包括陶瓷上筒、陶瓷下筒通过端斜面成歧轴夹角地形成扣合体，耦合导电筒外缠绕纤维层同轴设于扣合体中，扣合体外一体注塑成型有导热树脂层。
20.一种同时输送大电流和压力流体的电连接器及陶瓷连接子，将耦合液连接设于插座液筒和插头液筒，耦合电连接置于沿第二轴线延伸的插座歧筒和插头歧筒，使得耦合电连接浸没于流体歧路中，实现通电传热强耦合，耦合液连接与耦合电连接二者之间是若耦合，方便通断电，也方便通入流体带走热量。
附图说明
21.图1为本发明一种同时输送大电流和压力流体的电连接器的实施例1的主剖视图；
22.图2为本发明一种同时输送大电流和压力流体的电连接器的实施例1的耦合插座10的主剖视图；
23.图3为本发明一种同时输送大电流和压力流体的电连接器的实施例1的耦合插头20的主剖视图；
24.图4为本发明一种同时输送大电流和压力流体的电连接器的实施例1的陶瓷连接子的主剖视图。
25.图5为本发明一种同时输送大电流和压力流体的电连接器的实施例1的图1的b-b剖视图(落料缝隙宽度0)；
26.图6为本发明一种同时输送大电流和压力流体的电连接器的实施例1的致动机构开阀状态示意图。
27.图7为本发明一种同时输送大电流和压力流体的电连接器的实施例1的致动机构关阀状态示意图。
28.图8为本发明一种同时输送大电流和压力流体的电连接器的实施例2的主剖视图。
[0029][0030]
上述图中的附图标记：
[0031]
10耦合插座，11插座筒体，12耦合导电筒，13第一导体，14插座液筒，14.1插座电液入端，14.2插座出液端，15插座歧筒，16插座液歧路，17电耦合插口，18第一流道， 19弹簧触指
[0032]
20耦合插头，21插头壳体，23第二导体，24插头液筒，24.1插头电液出端，24.2插头入液端，25插头歧筒，26插头液歧路,27插入引导，28第二流道，29耦合导体段
[0033]
30绝缘导热结构，31陶瓷上筒，32陶瓷下筒，33扣合体，34导热树脂层,35纤维层， 36绝缘隔片
[0034]
40液封阀，41球形阀体，42支撑阀座，43转动阀座，44转动杆，45半球阀芯，46密封环唇，47抵压台阶，48转销
[0035]
50致动机构，51内衬套，52滑动套，53液压腔，54复位弹簧
[0036]
60耦合致动，61驱动辊对，62止缩销，63缓冲腔，64弹性衬垫，65缓冲筒段
[0037]o1-o1第一轴线，o
2-o2第二轴线，α歧轴夹角
具体实施方式
[0038]
以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，但不用来限制本发明的范围。
[0039]
实施例1
[0040]
一种同时输送大电流和压力流体的电连接器，包括
[0041]
耦合插座10，耦合插座10包括插座筒体11、耦合导电筒12和第一导体13，插座壳体11包括沿第一轴线o
1-o1延伸的插座液筒14和沿第二轴线o
2-o2延伸的插座歧筒15；插座液筒14具有插座电液入端14.1至插座出液端14.2延伸的第一流道18，插座歧筒 15包括连通第一流道18的插座液歧路16；耦合导电筒12同轴设于插座液筒14和插座歧筒15中并在插座歧筒15的末端形成电耦合插口17和液封闭端；第一导体13同轴设于插座液筒14且始端设于电液接入端，末端插入耦合导电筒12首端形成接入电耦合；
[0042]
耦合插头20，耦合插头20包括插头壳体21和第二导体23，插头壳体21包括沿第一轴线o
1-o1延伸的插头液筒24和沿第二轴线o
2-o2延伸的插头歧筒25；插头液筒24和插头歧筒25一体连接，插头液筒24具有插头电液出端24.1至插头入液端24.2的第二流道28，插头歧筒25包括连通第二流道28的插头液歧路26；插头歧筒25末端设有插入引导27，第二导体23同轴设于插头液筒24和插头歧筒25且始端设于插头电液出端 24.1，末端伸出插头歧筒25的插入引导27形成待插入耦合导电筒12的耦合导体段29；
[0043]
耦合插头20与耦合插座10建立耦合连接时，插头歧筒25插入插座歧筒15，耦合导体段29插入耦合导电筒12的尾端形成接出电耦合，第一导体13、耦合导电筒12、第二导体23建立耦合电连接；与此同时，插头液筒24耦合连接插座液筒14，第一流道18 连通第二流道28建立耦合液连通，耦合电连接绝缘地浸没于所述耦合液连通。
[0044]
第二轴线o
2-o2与第一轴线o
1-o1的歧轴夹角α的范围满足30
°
≤α≤90
°
，优选夹角α选择45
°
和90
°
。
[0045]
耦合导电筒12包括沿第一轴线o
1-o1延伸的第一耦合段12.1和沿第二轴线o
2-o2延伸的第二耦合段12.2。第一耦合段12.1通过弯折段12.3一体连接第二耦合段12.2，所述第一耦合段12.1和第二耦合段12.2之间的夹角等于歧轴夹角α。为增加电连接的导电接触面积，第一耦合段12.1和第二耦合段12.2分别间隔设有至少两弹簧触指19，第一导体13插入第一耦合段12.1、第二导体23插入第二耦合段12.2，第一导体、第二导体分别与所述至少两弹簧触指19的内环接触。除采用弹簧触指19外，第一导体13和耦合导电筒12的连接可焊接，也可螺纹连接。
[0046]
对于其中同时电连接第一导体和第二导体的耦合导电筒12，耦合导电筒12外设有绝缘导热结构30。所述绝缘导热结构30包括陶瓷上筒31、陶瓷下筒32通过端斜面成歧轴夹角α地形成扣合体33，耦合导电筒12外缠绕纤维层35同轴设于扣合体33中，扣合体33外一体注塑成型有导热树脂层34。绝缘导热结构30外径均小于插座液筒14、插头液筒24的内径，也即第一流道18、第二流道28的直径。纤维层35为纤维织物缠绕而成，纤维织物为玻璃纤维织物、玄武岩纤维织物等。耦合导电筒12采用铜。纤维层 35损失了部分向外导热的性能，铜金属膨胀系数大于陶瓷，为铜热胀提供了膨胀空间，保障了耦合导电筒12和陶瓷的层和体的耐久性。
[0047]
第一导体13通过第一绝缘盘13.1同轴设于插座液筒14，第二导体23通过多个间隔设置的第二绝缘盘23.1插头液筒24、插头歧筒25中；第一绝缘盘13.1和第二绝缘盘23.1包括穿设筒体和均流孔。
[0048]
插座液筒14设有液封阀40，所述液封阀40包括一体连接于插座液筒14中部的球形阀体41，球形阀体41沿阀轴线o
3-o3设有支撑阀座42和转动阀座43，阀轴线o
3-o3垂直于第一轴线o
1-o1。转动阀座43液密封地可旋转调节地设有转动杆44，支撑阀座42内固设转销48，半
球阀芯45下部旋转设于转销48，半球阀芯45上部固定连接转动杆44；第一流道18与球形阀体41相交处固设有密封环唇46，密封环唇46抵接于半球阀芯45。半球阀芯42包括轴向腔道44和外凸球部45，外凸球部45外侧设有环形的抵压台阶47。外凸球部45内侧设有轴向腔道44。
[0049]
半球阀芯42可绕第二轴线o
2-o2旋转调节，在打开状态和关闭状态之间切换。转动杆44带动半球阀芯42正转90
°
，外凸球部45正对第一流道18，密封环唇46抵压在半球阀芯42的抵压台阶47上，关闭第一流道18，为液封阀40的关闭状态；转动杆44带动半球阀芯42反转90
°
，轴向腔道44与第一流道18同轴线连通，为液封阀40的打开状态。
[0050]
密封环唇46抵压在半球阀芯42的抵压台阶47上，是通过致动机构50实现的。致动机构50包括内衬套51和滑动设于内衬套51的滑动套52，在插座筒体11或插头筒体 21和内衬套51之间形成液压腔53，滑动套52尾端法兰和内衬套51之间设有复位弹簧 54。填充到液压腔53的流体f的压力使滑动套52向右移动，压迫密封环唇46朝半球阀芯42球心方向发生变形，从而抵压在抵压台阶47上而密封球面形成关阀状态，液压作用使得滑动套52向右挤压密封环唇46的力持久，从而密封环唇46与半球阀芯42的密封性能非常高。流体从液压腔53中排出，通过流体的排放，作用在滑动套52上的压力降低，密封环唇46恢复原态，消失的间隙δ重新出现了，这样，半球阀芯42的密封放开了，转动杆44能带动半球阀芯42转动到开阀状态。
[0051]
插座歧筒15与液封阀40在插座液筒14间隔布置，插座歧筒15靠近插座电液入端 14.1一端设置，液封阀结构40靠近插座出液端14.2设置。插头歧筒25与液封阀结构 40在插头液筒24间隔布置，插头歧筒25靠近插头电液出端24.1一端设置，液封阀结构40靠近插头入液端24.2设置。
[0052]
插入操作时，插头液筒24沿第一轴线o
1-o1同轴对接插座液筒14时，插头歧筒25 沿第二轴线o
2-o2插入插座歧筒15，耦合电连接和耦合液连通同时建立，耦合导电筒12 与第一导体13、第二导体23之间产生的热量将由耦合液连通带走。热源在耦合导电筒 12位置，所以，插座歧筒15的长度远小于插头歧筒25的长度，插座歧筒15的长度使得耦合导电筒12大部分位于插座液筒14的第一流道18中。
[0053]
耦合导电筒12及绝缘导热结构30形成陶瓷连接子，一种内耐高压外导热量的陶瓷连接子，可用于输送大电流的第一导体和第二导体的电连接，包括耦合导电筒12和绝缘导热结构30，所述绝缘导热结构30包括陶瓷上筒31、陶瓷下筒32通过端斜面成歧轴夹角α地形成扣合体33，耦合导电筒12外缠绕纤维层35同轴设于扣合体33中，扣合体33外一体注塑成型有导热树脂层34。耦合导电筒12两端分别设有至少两环形的弹簧触指19，第一导体和第二导体分别分别与所述至少两弹簧触指19的内环接触。
[0054]
弹簧触指为螺旋弹簧。
[0055]
耦合导电筒12采用铜。歧轴夹角α为0
°
≤α≤180
°
，当α＝0
°
或180
°
,所述耦合导电筒12为第一轴线平行间隔于第二轴线的u型或z型。当α为锐角或钝角时，耦合导电筒12为第一轴线与第二轴线倾斜相交的弯折筒。
[0056]
实施例2
[0057]
为使结构紧凑，改进耦合插座，液封阀和插座歧筒间隔设置改为合二为一，其他结构与实施例1相同。
[0058]
一种同时输送大电流和压力流体的电连接器，插座歧筒15与液封阀40在插座液筒 14同轴布置，插座歧筒15和球形阀体41沿阀轴线o
3-o3一体连接于插座液筒14，插座歧筒15的外端设有电耦合插口17，球形阀体41设有多个连通插座液歧路16的连通孔。支撑阀座42设有台阶通孔，耦合导电筒12的第二耦合段12.2插入该台阶通孔定位，半球阀芯45下部旋转设于第二耦合段12.2。
[0059]
半球阀芯42在图5所示的打开状态，轴向腔道44位于耦合导电筒12的一侧，半球阀芯42在图6所示的关闭状态，轴向腔道44横着面对弯折段12.3且位于其下游，外凸球部45正好封堵于第一流道18。以阀轴线o
3-o3为z轴，以第一轴线o
1-o1为x轴，以水平的垂直于第一轴线o
1-o1和阀轴线o
3-o3的轴为y轴，在xy平面内，半球阀芯42只能在-90
°‑0°
，或者0
°‑
90
°
之间转动。
[0060]
实施例3
[0061]
为提高易插易拔的操作便利度，在插头歧筒设置耦合致动60，实现耦合液连通的同时可耦合电连通或解耦电连通，其他结构与实施例1或2相同。
[0062]
一种同时输送大电流和压力流体的电连接器，还包括耦合致动60，所述耦合致动60 用于驱动第二导体23沿第二轴线o
2-o2伸出电耦合插口17并插入第二耦合段12.2形成电耦合连接，或者驱动第二导体23沿第二轴线o
2-o2缩回电耦合插口17断开所述电耦合连接。插座歧筒25包括缓冲筒段65，缓冲筒段65内设弹性衬垫64，弹性衬垫64之间形成缓冲腔63，耦合致动60包括驱动辊对61和止缩销62，所述驱动辊对61对压在第二导体23两侧并固设于缓冲筒段65的入口，驱动辊对61之一驱动连接伺服电机，止缩销62固设于缓冲筒段65的出口，第二导体23绕过止缩销62至少180度然后以凹圆弧向耦合插口17延伸。驱动辊对61转动固定圈数，从而带动第二导体沿第二轴线o
2-o2向缓冲腔63内馈送一定量的第二导体23，第二导体23挤压弹性衬垫64形成以更小曲率半径的凹圆弧从而馈缩在缓冲腔63中。
[0063]
一种同时输送大电流和压力流体的电连接器及陶瓷连接子，通过如下技术手段解决“导电连通与与压力流体是弱关联的，导体的藕接或解除藕接并不影响流体输送”的技术问题，
[0064]
(1)插座耦合电连接和插头导体分别浸没于压力流体的主流道旁通的歧路中，电耦合与流体通路不在同一轴。
[0065]
沿第一轴线o
1-o1连接的插座液筒14和插头液筒24构建起连通的第一流道18和第二流道28的耦合液连接，但是，耦合电连接却是第二轴线o
2-o2上形成，插座液筒14一体连接第二轴线o
2-o2延伸的插座歧筒15，插头液筒24一体连接第二轴线延伸的插头歧筒25，插头引导27与电耦合插口17相配合从而第二导体23沿第二轴线o
2-o2插入耦合导电筒12的下端，第一导体13固定连接于耦合导电筒12的上端，从而建立起沿第二轴线的耦合电连接，该耦合电连接浸没于耦合液连接。
[0066]
通过不在同一轴的设计，耦合电连接仅是浸没于插座液歧路16和插头液歧路26，流体以压力方式分别充满插座液歧路16和插头液歧路26，但二者在插头连接处并未连通流体，通过此方式将电流和水流分开，既通了电还散了热。
[0067]
(2)第二导体可伸缩于插头引导27,使得不断开液体通路的情况下可频繁通断电。
[0068]
在耦合插座10中，第一导体13固定连接于耦合导电筒12的一端，耦合导电筒12 的另一端，则是第二导体23可伸缩于插头引导27，在耦合插头20插入耦合插座10时，插头液筒
24连接液筒14，在不断开耦合液连接的前提下，插头引导27始终配合于电耦合插口17中，当第二导体23伸出插头引导27一耦合导体段29时，建立耦合电连接，当第二导体23缩回插头引导27时，断开所述耦合电连接，此时，耦合液连接仍然有效。如此，需要频繁通断电时，可不用频繁通断插座液筒和插头液筒的液连接。
[0069]
一种同时输送大电流和压力流体的电连接器及陶瓷连接子，将耦合液连接设于插座液筒和插头液筒，耦合电连接置于沿第二轴线延伸的插座歧筒和插头歧筒，使得耦合电连接浸没于流体歧路中，实现通电传热强耦合，耦合液连接与耦合电连接二者之间是弱耦合，方便通断电，也方便通入流体带走热量。