CN103474830B - 一种电缆过弯接头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电缆过弯接头，该接头包括单自由度球铰组件、压环、尾座、头座、橡胶波纹管、电缆和插座，铰接头的头部套装在铰接套尾部内腔组成单自由度球铰单元，两者的球面相互配合，导向销穿过铰接套上并抵在铰接头的导向槽内，两个单自由度球铰单元中铰接套的头部端面对接，并通过限位块进行固连为整体，限位块内表面两端的锥面与铰接头的球面相切；单自由度球铰组件中两端铰接头的尾部分别套装在尾座和头座的内腔，橡胶波纹管的两端分别通过压环压紧在尾座和头座的安装台上，尾座的尾部端面安装支撑架，支撑架上和头座的尾部均安装有插座，两个插座之间安装电缆；本发明能够实现在两个铰接的随波上下或左右摆动的浮筒之间的电力传输。

Description

一种电缆过弯接头

技术领域

本发明涉及一种电缆过弯接头，适用于海洋环境下两个摇摆体之间的低压电传输。

背景技术

海洋波浪能的开发利用，成为近年来国际能源领域关注的焦点之一。目前多个国家包括中国已开展了多种波浪发电技术研究，包括固定式和漂浮式振荡水柱波能装置、摆式波能装置、筏式液压波浪发电装置及小型岸式波浪发电装置等，其中筏式液压波浪发电装置被认为是目前世界上最有可能实现商业化的波浪发电技术之一，其具有布置地点灵活、安装建造成本低、海况适应性强、能量转换效率高等优点。电缆过弯接头是用于筏式液压波浪发电装置电力传输的关键部件之一。

由于筏式液压波浪发电装置一般布放于离岸1公里左右的海面上，外形尺寸长达85m，重量约400t，若出现故障，会带来维修成本高昂的问题，因此对***长时间正常工作的可靠性要求很高。筏式液压波浪发电装置由4个细长圆柱形浮筒和3个连接模块依次连接而成，从功能上来看，该装置由能量吸收装置、能量转换装置(连接模块)、液压装置、发电装置、系留装置和控制装置六部分组成，其中，液压装置、发电装置及控制装置放在能量吸收装置即浮筒的内部，电力需要在浮筒之间传输并最终传输到岸上。由于4个浮筒都随波摇摆且半浸于海水中，电力电缆也会随波摇摆且连接部份难以可靠水密，因此需要设计一种电缆过弯接头解决上述问题，该接头可使电缆在设定的角度内随机弯折并可靠的水密，从而提高***正常工作的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电缆过弯接头，能够实现在两个铰接的随波上下或左右摆动的浮筒之间的电力传输，并确保电力电缆在海洋环境下长时间可靠工作。

一种电缆过弯接头，该接头包括单自由度球铰组件、压环Ⅰ、尾座、头座、压环Ⅱ、橡胶波纹管、电缆和插座，所述的尾座和头座均为空腔圆柱体，两者的圆周面上均设置有安装台。

所述的单自由度球铰组件包括铰接套、铰接头、导向销、圆柱销和限位块；其中铰接套为空腔结构，其头部的内表面为圆柱面，尾部的内表面为球面，且球面的开口端向外表面切割形成锥面，铰接套上沿径向加工有导向销孔和定位销孔；铰接头也为空腔结构，头部外表面为球面，球面上加工有导向槽，尾部外表面为圆柱面；限位块为空腔圆柱体，且内表面的两端均加工成锥面，限位块上也加工有定位销孔。

安装关系：铰接头的头部套装在铰接套尾部内腔组成单自由度球铰单元，两者的球面相互配合，导向销穿过铰接套上的导向销孔并抵在铰接头的导向槽内，两个单自由度球铰单元中铰接套的头部端面对接，并通过限位块固连为整体，限位块上的定位销孔和铰接套上的定位销孔位置相对应并安装圆柱销进行连接定位，限位块内表面两端的锥面与铰接头的球面相切。

单自由度球铰组件中两端铰接头的尾部分别套装在尾座和头座的内腔，并通过定位销固连，橡胶波纹管的两端分别通过压环Ⅰ和压环Ⅱ压紧在尾座和头座的安装台上，尾座的尾部端面安装支撑架，支撑架上和头座的尾部均安装有插座，两个插座之间安装电缆。

所述的尾座尾部的内表面加工成锥面，铰接头内表面的两端也加工成锥面，两者的内表面为平滑锥面过渡。

所述的铰接套尾部的外表面为弧形面。

所述的橡胶波纹管采用橡胶材料制成，该材料耐海水腐蚀并防太阳曝晒，能承受周期为4～5s、角度为±30°的反复弯折。

有益效果：

（1）本发明用于筏式液压波浪发电装置随波摇摆的浮筒之间电力传输的电缆接头，单自由度球铰组件将随波摇摆转化为确定方向的单向摇摆，确保电缆在有限角度范围内并在单一方向弯折，从而保证其长时间工作的可靠性。

（2）本发明橡胶波纹管及其两端密封结构将单自由度球铰组件与海水隔离，波纹管随尾座和头座摇摆，从而将尾座和头座的动密封结构转化为静密封结构，提高了水密的可靠性。

附图说明

图1为本发明电缆过弯接头的结构示意图。

图2为本发明单自由度球铰组件的结构示意图。

图3为本发明的原理示意图。

其中，1-压环Ⅰ、2-尾座、3-铰接套、4-铰接头、5-头座、6-压环Ⅱ、7-橡胶波纹管、8-导向销、9-圆柱销、10-限位块、11-电缆、12-插座

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1所示，本发明提供了一种电缆过弯接头，该接头包括单自由度球铰组件、压环Ⅰ1、尾座2、头座5、压环Ⅱ6、橡胶波纹管7、电缆11和插座12，其中尾座2和头座5均为空腔圆柱体，两者的圆周面上均设置有安装台，且圆周面上沿径向加工有定位销孔，尾座2尾部的内表面加工成锥面。

橡胶波纹管7采用橡胶材料制成，该材料耐海水腐蚀并防太阳曝晒，可承受周期为4～5s、角度为±30°的反复弯折。

如附图2所示，单自由度球铰组件包括铰接套3、铰接头4、导向销8、圆柱销9和限位块10；

其中，铰接套3为空腔结构，其头部为圆柱体，尾部的外表面为弧形面，内表面为球面，且球面的开口端向外表面切割形成锥面，铰接套3上沿径向加工有导向销孔和定位销孔。

铰接头4也为空腔结构，其内表面的两端也加工成锥面，头部外表面为球面，该球面尺寸与铰接套3内表面的尺寸配合，球面上加工有导向槽，尾部外表面为圆柱面，圆柱面上加工有定位销孔。

限位块10为空腔圆柱体，且内表面的两端均加工成锥面，限位块10上也加工有定位销孔。

单自由度球铰组件的安装关系：铰接头4的头部套装在铰接套3尾部内腔组成单自由度球铰单元，两者的球面相互滑动配合，导向销8穿过铰接套3上的导向销孔并抵在铰接头4的导向槽内，导向销8在铰接头4滑动的时候起到导向定位的作用，从而使橡胶波纹管7及电缆11只能在限定的方向做弯曲运动，从而可保证铰接头4在限定的自由度内运动，两个单自由度球铰单元中铰接套3的头部端面对接，并通过限位块10进行固连为整体，以便于铰接头4拆装，即限位块10上的定位销孔和铰接套3上的定位销孔位置相对应并安装圆柱销9进行可靠连接定位，限位块10内表面两端的锥面与铰接头4的球面相切，铰接套3球面开口端的锥面为了给铰接头4在摆动时留有摆动空间。

整体安装关系：单自由度球铰组件中两端铰接头4的尾部分别套装在尾座2和头座5的内腔，并通过定位销固连，尾座2尾部内表面的锥面与铰接头4的内表面为平滑锥面过渡；

为使插座12之间的电力电缆11与海水隔离，采用橡胶波纹管7连接两个相对运动的尾座2和头座5，橡胶波纹管7外侧与海水接触，橡胶波纹管7两端为O形圈密封结构，并通过压环Ⅰ1和压环Ⅱ6分别压紧在尾座2和头座5的安装台上，以保证电缆穿过部分内部结构水密，尾座2和头座5相对摇摆时，橡胶波纹管7跟随摆动，而其两端密封部分相对静止，从而将动密封转化为静密封，使得其具有长时间工作的可靠性；

尾座2的尾部端面安装支撑架，支撑架上和头座5的尾部均安装有插座12，两个插座12之间安装6根电缆11用于传输电力，传输功率是300kW，直流电压为1000V，电流为300A。。

工作原理：

如附图3所示，当电缆过弯接头受到侧向拉力作用时，单自由度球铰组件中铰接头4在铰接套3和限位块10的限位下，铰接头4和铰接套3两者的球面相互配合，并绕两者重合的球心在限定的锥角内转动，在保持通电、水密的同时，在橡胶波纹管7的作用下可使外部连接电缆插头在-30°～+30°要求的设计范围内不受弯折。

应用本发明制造的筏式波浪发电装置一套，经过海上试验证明，通过电缆过弯接头减弱外部连接电缆插头的弯折，有效提高了外部电缆插头的使用寿命。

上述电缆过弯接头能够保证在海洋环境下、在相对运动的插座之间通过将动密封转化为静密封结构，并将电缆的随机摆动限定在单自由度方向，从而可靠的传输电力，以保证电力传输***能够长时间可靠工作，并使该电缆过弯接头实现了摇摆体之间电力的可靠传输，具有结构紧凑、装配方便、维修性好、可靠性高等优点。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电缆过弯接头，其特征在于，该接头包括单自由度球铰组件、压环Ⅰ（1）、尾座（2）、头座（5）、压环Ⅱ（6）、橡胶波纹管（7）、电缆（11）和插座（12），所述的尾座（2）和头座（5）均为空腔圆柱体，两者的圆周面上均设置有安装台；

所述的单自由度球铰组件包括铰接套（3）、铰接头（4）、导向销（8）、圆柱销（9）和限位块（10）；其中铰接套（3）为空腔结构，其头部的内表面为圆柱面，尾部的内表面为球面，且球面的开口端向外表面切割形成锥面，铰接套（3）上沿径向加工有导向销孔和定位销孔；铰接头（4）也为空腔结构，头部外表面为球面，球面上加工有导向槽，尾部外表面为圆柱面；限位块（10）为空腔圆柱体，且内表面的两端均加工成锥面，限位块（10）上也加工有定位销孔；

安装关系：铰接头（4）的头部套装在铰接套（3）尾部内腔组成单自由度球铰单元，两者的球面相互配合，导向销（8）穿过铰接套（3）上的导向销孔并抵在铰接头（4）的导向槽内，两个单自由度球铰单元中铰接套（3）的头部端面对接，并通过限位块（10）进行固连为整体，限位块（10）上的定位销孔和铰接套（3）上的定位销孔位置相对应并安装圆柱销（9）进行连接定位，限位块（10）内表面两端的锥面与铰接头（4）的球面相切；

单自由度球铰组件中两端铰接头（4）的尾部分别套装在尾座（2）和头座（5）的内腔，并通过定位销固连，橡胶波纹管（7）的两端分别通过压环Ⅰ（1）和压环Ⅱ（6）压紧在尾座（2）和头座（5）的安装台上，尾座（2）的尾部端面安装支撑架，支撑架上和头座（5）的尾部均安装有插座（12），两个插座（12）之间安装电缆（11）。

2.如权利要求1所述的电缆过弯接头，其特征在于，所述的尾座（2）尾部的内表面加工成锥面，铰接头（4）内表面的两端也加工成锥面，两者的内表面为平滑锥面过渡。

3.如权利要求1所述的电缆过弯接头，其特征在于，所述的铰接套（3）尾部的外表面为弧形面。

4.如权利要求1所述的电缆过弯接头，其特征在于，所述的橡胶波纹管（7）采用橡胶材料制成，该材料耐海水腐蚀并防太阳曝晒，能承受周期为4～5s、角度为±30°的反复弯折。