专利名称：全方位多相电气连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个无相对位置要求的全方位多相电气连接器，它构成电力电缆之间的接头或电力电缆与配电柜的接头。
在工业界，特别是在采矿业中，有些机器，例如截煤机，是由三相电源驱动的，其电压在1,000伏到12,000伏之间，电流可以达到甚至超过500安培。这里使用的电缆中有对应于各相的动力导线，以及附属和安全导线，用于向附属电气装置，例如照明装置，供电。通常电气电缆的长度为50米，其外径通常超过60毫米，单位重量达到每米数公斤。
电力电缆的重量和大直径铜导线的刚度使得连接连接器以连通工业电源的操作变得十分困难。
实际上，目前使用的连接电源的电气连接器均有方位指示，即连接器插入时必须将两个位置指示对在一起。
这样，要使插头处于正确位置，以便插入连接器，必须将其绕纵向对称轴转动并进行调整，而由于电缆的质量很大，扭转刚度较高，这是十分困难的。
在采矿业中，常常需要三个人共同努力才能使连接器插头上的方位指示标志和插座或其它连接装置上的方位标志对到一起。
有方位指示标志的电气连接器的另一个缺点是一但部件连接之后是不能相互运动的。实际上，连接器连接之后，在被供电的机器工作过程中，电缆经常会产生扭转。这使连接器不可避免地受到较大的扭转力，而连接器不能补偿这个力。这个力会使连接器受损甚至损坏。
本发明就是为了解决这些问题。本发明设计了一个无方位要求的多相电气连接器，它用于电力电缆的连接，构成接头的两个部件上没有方位指使标志。
根据本发明，插头的前端面可以与插座或连接器的另一个连接部件的前端面对合并插入这个插座或连接部件，而不必考虑它们的相对方位。
由于这个新的成果，将一个工业用机器，例如煤矿中的截煤机，通过一个电力电缆及一个本发明的连接器与电源，例如三相电源，连接的过程变得十分方便。特别是在连接之前不再需要将插头绕其纵向对称轴左右旋转，以使其对应与插座或其它对应部件的一个确定的方位。这样就避免了将电缆转动，由于电缆的质量和刚度较大，转动是十分困难的，使得一个操作者就可以电源和机器或者两条电缆相互连接起来，而不需要特别的努力。
根据本发明的一个补充特点，我们还设置了一个电力电缆的固定装置，以避免电缆的拉力传到全方位连接器的内部连接装置上。
本发明的技术特点和其它优点可以通过下面对不失一般性的例子的描述显示出来，有关的附图为—
图1为本发明插头的一个纵向轴测图，为了可以看到插头内部的主要零件，局部剖开；—图2与图1的视角相同，显示拆开的零件，其与图1的相对位置由一段水平直线标注；—图3为本发明的连接装置按纵向对称轴的剖视图；—图4与图1的视角相同，显示构成插头体外套的零件；—图5为本发明连接器的插头端部的局部剖开轴测图，以便看到内部情况；—图6为一个拆开的导电环和对应的接触圈的轴测图；—图7一段展开放平的接触圈的横向剖面图。
本发明的全方位电气连接器用于将电源的电力电缆与供电电缆或配电箱连接起来，电缆中除除了供电导线之外，还包含用于安全和伺服指示，控制装置的导线，及向附属装置，照明装置等供电的导线。
根据本发明，连接器由两个相互配合的连接部件构成的，下面称之为插头和插座。这两个部件中的每一个均有一些构造相同或类似的零件。
一般来说，本发明的连接器由两个连接部件1，2构成，例如图1中的插座1和插头2。这两个相配合的部件在结合一起构成连接电缆和配电柜或两个电缆的接头。
插座1有一个圆柱形的金属外壳3，它用固定装置5装在支座4上，固定装置可以是用作支持平面的法兰。它上面有用于穿过固定零件6的孔，固定零件可以是螺钉，螺栓和螺帽或其它将外壳3固定在支座4上的零件。
在支座固定装置5两侧，插座1的外壳3构成两个突出的空心管，一个向前7，一个向后8。向前突出的管状部分7的外圆周上有罗纹9，用于与有罗纹的套筒10配合，将插座1的外壳3与插头2机械装配在一起(图3和图4)。
向前突出的管状部分7的内部有一个支持导电环的中空的绝缘管状体12，用于与插座2的外壳13中支持导电环的中空绝缘管状体11对合。
支持接触环的内部中空管11和12上各有数个直径互不相同的同心环形隔板，例如分别位于插头和插座上的两个内环14，15及插头和插座上的外环16，17。它们在插头和插座上构成环形的槽18，19。这些同心环在插头最内处构成一个圆柱状的孔20，用于附属电路的连接，同心环在插座上，构成一个套筒21。
插头2的内环形隔板14的内外壁上各嵌有一个内导电环22和一个外导电环23，而外环形隔板16上只在内壁上有一个内导电环24。
插座的外环形隔板17的内外壁上各嵌有一个内导电环25和一个外导电环26，而它的内环形隔板15上只在外壁嵌有一个导电环27。
导电环可以嵌入在环形隔板中，即各自卡在对应隔板侧壁的槽内。考虑到插头连接时的行程，槽距环形隔板共同的前端面有足够的距离。
环形隔板的数量取决于电源的相数。对于一个三相电源来说，插头2和插座1中的环形隔板数均为2。
如同我们将看到的那样，插头2中的导电环各自与电力电缆31中动力导线28，29，30中一条的端部连接。对于插座也是一样，在图3中只能看到一条动力导线32。
插头2或插座1的中空绝缘管11或12的后部各有三个通槽33，34，35，在圆周上等距分布，槽之间由三个柱体36，37，38隔开，使得电力电缆31的动力导线28，29，30能与相应的导电环的接线柱39，40，41连接。这样，如我们可以从图中，特别是图6中，看到的那样，每个接线柱由一个固定托架42，43，44构成，托架是由导电环横向突出的端部45，46，47构成。用传统的螺栓和螺帽结构48，49，50可以将动力导线28，29，30固定在接线柱39，40，41上。
如在图2中可以看到的那样，插头2中的导电环22，23，24相互错开一个角度，使得它们的接线柱30，40，41和对应的动力导线28，29，30相互分开，并为接线提供一定的方便。
尽管在图中没有显示插座1中的导电环25，26，27，它们的设置情况也是相同的。
插头2的绝缘管11的一些导电环在其内表面有一个槽，而其它的导电环为平的，其侧表面为光滑的。作为一个例子，在图3中，只有位于内环形隔板14的外表面上的导电环23为平而光滑的。其它两个导电环22，24在其内侧表面均有环形的槽51，52。相应的，插座1的导电环26在其内侧表面上有环形槽53。
插座1的绝缘管12的一些导电环在其内表面同样有一个环槽，而其它的导电环为平的，其侧表面为光滑的。作为一个例子，在介绍的实例中，只有位于外环形隔板17的内表面上的导电环26有这样一个槽。相应的在插头2中的情况相反，这样可以通过在槽中设置的一个中间零件，使得插头2和插座1之间实现电路的接通。因此平的导电环总是与有槽的导电环相对应。
当然，位于导电环内表面的环形槽也可以位于有关导电环的外表面。
当两个相互配合的连接元件，插头2和插座1，相互插入后，严格的说是通过中间接触零件54实现两个对应的导电环之间的电气连接，接触零件可以是多点接触式的。
这种中间接触零件54的形状一般为环形，卡装在导电环的环形槽中。
现在，我们通过图7看一看这个多点接触式中间接触零件54的一个实际形状。
根据这个实例，多点式中间接触零件54是一个有多个相互独立，有些弓起的接触簧55的金属圆环。这个零件由一个开有相互分开的横向槽56的金属带构成。槽的长度小于金属带的宽度，相邻分两个槽之间构成一段金属条。金属带略呈弓形，当金属带成型为环状时，这些金属条将突出，成为弓形的弹簧，构成了在各个方位上均匀分布的电气接触簧55。它们可以机械的压在对应导电环的光滑表面上。
根据本发明，这些特点使每一相的基本电气接触特性是全方位的。
地线57绕在导线外边，并位于电缆31的外皮下，地线连接在插座1底部的金属环59上的地线接线柱上，对插头2也是一样。这个环59与插头2或插座1的对应侧壁之间是导通的。
插座1和插头2的地线之间的连接是通过一个组装套筒10和金属环60实现的，这个金属环卡在插座1外壳3上的向前突出体7内表面的周向槽中。
另外插座1中一个标号同为59的金属环使得插座1的内绝缘管12顶在内凸肩上。
称为辅助导线61的伺服或安全导线在插头2内部分别独立连接在中心柱销64上相继排列的环62上，环62之间隔有绝缘环63。柱销安装在插头2内的中空绝缘管11的中心孔中。这个柱销64的端部构成控制回路导线的辅助连接器。
中心柱销64与插座1外壳3的中心套21配合。在套21的侧表面上设置有导电环和分隔它们的绝缘环，分别与柱销64上的环62和63对应，以建立相应的位于侧面的电气连接，同时端部的接触也可以建立端部的电气连接。
如图1所示，电力电缆31是由有多个爪66的弹簧卡箍65固定的。
插头2外壳的下端部由一个密封装置67封闭，从剖面图上看，密封装置位于弹簧卡箍65的爪66一侧，为密封垫式。这个装置67有一个由可变形材料69构成的密封圈68，它夹在两个加压垫圈之间，一个为端部垫圈70，另一个是加压垫圈71。传力环72将装在插头2外壳3上的螺帽73的力传到加压垫圈71上并推动它轴向移动。这些零件构成密封圈式的端部密封装置67，使导线与连接器的外部介质绝缘和密封。
图4为组装用的罗纹套10，它将插头2连接在插座1的外壳3上。罗纹套10端部的内表面上有罗纹，用来与插座1外壳3的前突出圆柱体7上的罗纹配合。罗纹套10在旋转方向由一个金属环74的弹性压力固定，金属环74安放在前突出圆柱体7的槽中。另外，套10有横向的孔75，用来安装螺钉销76，以保证整个装置的固定。
后端面顶在插销2的内绝缘环11上的弹簧卡箍65被一个套筒77套住，套筒77的内壁为锥形78，它可以由数个锥面和柱面相互交替排列构成。
弹簧卡箍65的环向排列爪66的端部构成锥形面。套筒77的锥面7轴向向前移动使爪66向心夹紧电缆31。套筒77与组装用的连接套上的罗纹配合拧紧使弹簧卡箍65的爪66夹紧电缆31的外表皮，使得电缆31完全不能运动，以避免将电缆受的力传到接线柱39，40，41上去。相反，插头2相对于插座1或连接器的另一部件可以左右转动。而电力电缆31的转动，例如由被供电的机械引起的转动，只导致连接器的两个部件之间的相对转动，而不影响接头的机械或电气特性。
密封垫式的端部密封装置67位于套77后部的罗纹圆筒79中，并由螺帽73固定。螺帽73拧在圆筒79的罗纹上，借助套筒77的罗纹筒的内锥面78(图3)将构成密封垫的零件压紧。
插头插入位置的限制和同一相电路的接触位置是由插头2的外壳和插座1前突出部分7内侧面底部的台肩保证的。
支持导电环的中空绝缘管11和12的纵向移动是由它们各自槽中的台肩定位并保持在这个位置上，以保证在连接器使用时插入和拔出的轴向运动。
最后指出，套筒77与插头2的连接是拧在插头2外壳后部的外表面上，直到顶住插头2外壳上的台肩80。套筒77被径向的三个无头顶丝76固定住，以防止松动。顶丝的头部插入插头2外壳外表面的环形槽81中。
另外还需指出，为了防止锁紧套65的转动，有两个定位销插在插头2外壳的孔中。
权利要求
1.用于多相电力电缆之间(31)或电力电缆(31)与配电箱之间连接的电气连接器；它是由两个插在一齐的部件构成，其中一个是有圆柱形保护外壳(13)的阳或阴插头(2)；它与一个对应的插头或者一个阴或阳插座(1)连接在一起，连接是由组装罗纹套(10)实现的；电缆(31)由一个卡紧套(65)夹紧，一个圆锥体78在轴向压紧力的作用下，压在卡紧套(65)上使其夹紧在电缆(31)上；其特征为每个对应的阴或阳部件，阳或阴插头(1)及阴或阳插座(1)，均有一个支持导电环的中空绝缘管(11，12)，其上有不同直径的同轴环形隔板(14，15，16，17)，它们中间是环形槽(18，19)，中空绝缘(11，12)的环形隔板(14，15，16，17)的内外侧壁上同轴地放置着导电环(22，23，24，25，26，27)，它们分别与每一相的导线相连接；其特征还有两个相对的导电环中有一个的侧面上有一个中间接触零件(54)，在阴，阳两个部件(1，2)插在一起构成一个电气接头时，导电环(22，24，26)中的每一个分别与对应的导电环(23，25，27)处于面对面的位置，通过相应的中间接触零件(54)使面对面的导电环相互接触；其特征还在于每个导电环(22，23，24)上有侧向突出部分(45，46，47)，构成接线柱(39，40，41)以与电缆(31)的对应导线连接，另外，电缆(31)中围绕着各个导线(28，29，30)并位于电缆外皮下的地线(57)与插头(2)和插座(1)的金属环(59)相连，并与插头(2)或插座(1)导通。
2.由权利要求1所描述的电气连接器，其特征为每个连接部件(1，2)的基本构造相同。
3.由权利要求1或2所描述的电气连接器，其特征为导电环(22，23，24，25，26，27)镶嵌在环形隔板(14，15，16，17)的内侧壁和外侧壁上的槽中。
4.由上面权利要求中的任何一条所描述的电气连接器，其特征为装有中间接触零件(54)的导电环(22，24，26)上有环形的槽(51，52，53)，中间接触零件(54)就镶嵌在这些槽内。
5.由权利要求1或4所描述的电气连接器，其特征为中间接触零件是环形的，为多点接触式。
6.由上述权利要求中的任意一条所描述的电气连接器，其特征为安装在部分导电环(22，24，26)环形槽(51，52，53)中的环形接触零件(54)是一个金属环，在它的外圆周上有横向的突出片构成电气接触簧(55)，这些接触簧呈向外的弓形，相互之间是横向缝隙(56)，在缝隙(56)之间构成接触簧(55)。
7.由上述权利要求中的任意一条所描述的电气连接器，其特征为当两个相应的部件(1，2)连接在一起时，具有环形槽(51，52，53)并带有接触环(56)的导电环(22，24，26)与处于另外一个部件上的无环形槽导电环(23，25，27)一一对应。
8.由权利要求4到7中的任意一条所描述的电气连接器，其特征为导电环(22，24，26)上的环形槽(51，52，53)是内部环形槽。
9.由权利要求4到7中的任意一条所描述的电气连接器，其特征为导电环(22，24，26)上的环形槽(51，52，53)是外部环形槽。
10.由上述权利要求中的任意一条所描述的电气连接器，其特征为插头(2)的内环形隔板(14)的中心部分设有一个圆柱形的销柱(64)，其上有多个环形绝缘区(63)分隔开的独立接触环(62)，销柱(64)与另一连接部件上具有相同布置的接触圈的柱形受电套筒(21)相配合，在销柱插入套筒后连接伺服和安全回路的导线(61)。
全文摘要
全方位电气连接器具有两个相互连接的部件(1，2)，它们可以相对转动，每个部件有一个支持导电环的中空绝缘管(11，12)，上面有相互错开的同轴环形隔板(15，16，17)，它们的每个侧壁上有一个分别对应于电源每一相的导电环(22，23，24)，在两个连接部件(1，2)插在一起时，它们分别与另外一个部件上的导电环处于面对面的位置。在面对面的两个导电环中有一个设有环形槽，放置在环形槽内的多点接触式金属接触环实现导电连接。本发明特别应用于动力电源的连接器。
文档编号H01R24/58GK1115128SQ9510508
公开日1996年1月17日 申请日期1995年5月5日 优先权日1994年5月6日
发明者艾伦·施艾德 申请人:赛特采矿公司