CN104871373A - 具有关闭阀、感应加热***以及用于连接器的电缆的冷却电源连接器 - Google Patents

Abstract

公开了用于同时连接和断开电气和流体路径的连接器。所述连接器包括内部阀，当连接器的两边一起连接来提供电气连接时，所述内部阀激活流体流动，当连接器断开时，所述内部阀使流体不流动。所述连接器主体可以由金属或其他提供电气连接的导电材料构成，并且可包括提供穿过连接器主体的流体路径的洞或孔。阀可以包括在两个配套连接器内来防止或允许来自流体路径两边的流体流动。

Description

具有关闭阀、感应加热***以及用于连接器的电缆的冷却电源连接器

相关申请的参见引用

本申请要求享有2012年10月17日提交的标题为“具有关闭阀、感应加热***以及用于连接器的电缆的冷却电源连接器”的美国临时专利No.61/715,089的权益，在此将该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本申请中。

技术领域

公开的***是指一种具有相应的阀的流体冷却的电气连接器，并且更具体地，是指在感应加热电缆和相应***中使用的流体冷却连接器。

背景技术

感应加热***将交流电信号应用到适于产生磁场的导体上，例如回路或线圈。在导体上的交流电产生变化的磁通量。导体被放置在靠近被加热的金属物体使得磁场穿过物体。电流在金属中通过磁通量产生，并且金属通过由磁场产生在金属上的电流被依次加热。

因为大电流交流信号通过在感应加热***中的电缆传输，有必要在操作期间冷却电缆防止元件的过热和损害。气冷式***可用在大约400度或更低的加热应用。当应用的目的是将金属加热到超过400度的温度时，液体典型地用于冷却该***。

液体冷却剂提供远离电缆的热传递的较高温度，但是因为许多原因很难使用。例如，液体冷却剂需要额外的设备，包括具有用于循环冷却剂具有泵的冷却装置。更重要的是，按指定路线输送冷却剂通过***和邻近的电线可能是困难的，尤其在大功率应用中。

现在的***典型地将三通接头使用于将来自冷却单元的软管连接到包括载流电缆和冷却流体两者的电缆束。这里如通过引用将全部内容并入此文的用于描述感应加热***和相关联的冷却***的美国专利No.8,038,931和No.7,696,458所述，当扩展是需要的时候，短接片用于使流体流动围绕连接区域按指定路线流动。虽然这个***在提供适当的电缆的冷却是有效的，但三通的弯曲部分不理想地限制了冷却液的流动，并且在连接处有热点。

其他的***将冷却剂运行直接地穿过电气连接。这些***不包括关闭或快速断开，并且当连接断开时，冷却剂滴出电缆而浪费冷却剂。

因此，需要改良的电气的和液体的连接器，并且相应的感应加热***避免了和电流感应加热***以及布线有关的问题。所公开的***解决了这些和其他的问题。

发明内容

在本发明的一个方面，公开的感应加热电缆包括用于运载发热量的导电体、用于运载冷却剂流体来冷却导电体的流体导体以及连接器主体。连接器主体包括用于连接到导电体的电连接器，用于提供通过连接器主体的流体流动路径的至少一个孔，以及在接通位置和关闭位置之间可移动的阀，其中当电气连接由电气连接器形成时，该流体流动路径是打开的，当电气连接从电气连接器移除时，该流体流动路径是关闭的。连接器主体可以包括用于接收配套的插销的插座，以及阀可以是弹簧加载阀，其当配合插销接收在插座里时被激活。当插销接收在插座里时，阀可以适于打开提供在包括电气连接器的壳体内的多个洞。

在本发明的另一个方面，公开了用于同时提供电气连接和流体流动连接的同轴连接器。所述同轴连接器包括第一连接器主体和配套的第二连接器主体。第一连接器主体适于在第一末端处接收和电气连接到导电体，并且所述第一连接器包括在相对末端处的导电体，所述导电体适于和在配套的连接器内的相应导体配合。第一连接器主体还包括提供通过第一主体的流体流动路径的孔。第二连接器主体适于电气连接到在第一末端处的导电体，并且所述第二连接器包括配对的尺寸和规格适于在相对的末端处配合第一导体的导电末端。第二连接器包括有选择地提供通过第二连接器主体的流体流动路径的至少一个孔。当第一连接器主体连接到第二连接器主体时，在第一主体的孔对准在第二主体的孔，并且阀被激活以允许流体在位于第一主体的孔和位于第二主体的孔之间流动，并且当第一连接器主体从第二连接器主体分离，所述阀去活并阻止流体在第一和第二连接器主体之间流动。

在本发明的另一方面，公开了用于提供同轴的电气连接和流体连接的快速断开连接器。所述连接器包括第一连接器主体和第二连接器主体。第一连接器主体包括在第一末端处的插座、用于在第二末端处接收在电缆的末端处的导电体的电气接收座，以及延伸穿过主体来引导流体流动穿过主体的一个或多个孔。用于有选择地打开或关闭孔的布置在主体内的阀。第二连接器主体包括尺寸和规格都适于被接收在第一连接器主体的插座里的插销、用于接收导电体的第二电气插座，以及用于引导流体穿过第二连接器主体的第二多个孔。当插销被接收在插座内时，阀被激活来打开在第二连接器主体内的多个孔并且以允许流体流过插座、插销和流过第一和第二多个孔，并且来提供电气连接和流体流动连接两者。

第二阀可以被提供，从而当阀关闭时，流体流动在两个连接器内停止。

本发明的这些和其他方面通过以下的说明书将清楚易见。在说明书中，参考用于在此形成发明一部分的附图，并且示出了本发明的一个优选实施例。这样的实施例不一定代表本发明的全部范围，因此用于权利要求的编号在此是为了解释本发明的范围。

附图说明

图1是感应加热***和相关电缆的透视图；

图2是感应加热电缆和相应的通过同轴快速断开连接器互相连接的感应加热延长电缆的透视图；

图3是处于断开状态的图2中的感应加热电缆的透视图；

图4是在远端具有公连接器的图2中的延长电缆的侧面剖视图；

图5是在远端具有母连接器的图2中的感应加热电缆的侧面剖视图；

图6是图5中电缆的母连接器外壳的透视端视图；

图7是图4和图5连接的电缆的侧面剖视图。

具体实施方式

通常参照图1，示出了一种用于将热量施用到工件22的示例性感应加热***20。在所示的实施例中，工件22是圆形管。首先参照图1，感应加热***20包括电力***24、流体冷却装置36、液冷感应加热电缆56、液冷功率输出电缆62以及可选择地温度反馈装置(未示出)。电源24产生流过液冷感应加热电缆56的交流电流，以及液冷感应加热电缆56的冷却液流体。在图1中，液冷感应加热电缆56已经环绕着工件22几次而形成一系列的环形。延长电缆62可以延长从电力***24中出来的液冷感应加热电缆56的有效长度。在所示的实施例中，延长电缆62将液冷感应加热电缆56电力地和可流通地连接到电力***24。如下面将更全面的描述，电源和流体两者都通过连接器114输送，连接器114向流体流动和电气连接两者的同时断开提供了快速断开。可选地，风冷延长电缆、风冷感应加热电缆或风冷感应加热毯可以被使用。

运行中，交流电流流过液冷感应加热电缆56产生磁场，所述磁场在工件22上轮流引起电流流动和随后的加热。流过液冷感应加热电缆56的流体也用来保护液冷感应加热电缆免受由于工件22和在液冷感应加热电缆56上流过导体的电流的热损坏。可选的温度反馈装置可向电力***24提供来自工件22的温度信息以及可通过，例如，电缆52连接到电源24。

电源24可包括控制器或控制面板54、以及冷却单元36，如图所示，所述冷却单元可安装在有轮的推车上。电源24可以是本领域已知类型的逆变电源，所述逆变电源产生流过液冷感应加热电缆56的交流电。一个这样的逆变电源在美国专利8,038,931中已经公开了，该美国专利关于逆变电源的描述在此通过引用并入本申请中。控制器或控制面板54是可编程的，并且是可用于控制电源24的运行。在所述实施例中，控制器54响应编程指令以及可选择地从温度反馈装置接收的工件温度信息来控制电源24的运行。冷却单元36可操作以提供流过液冷感应加热电缆56的冷却液体来将热量从液冷感应加热电缆56移除。尽管本文示出的控制器54包括在电源20的外壳内，但控制器可以配置在单独的外壳里。冷却器36也可以包括在电源20的外壳内。

现在参照图2和图3，如图所示，感应加热电缆56连接到延长电缆62。电缆56和62每个均包括接收在软管202内的导电体200。当流体，特别是冷却剂通过软管202从冷却器36中流出时，来自电源24的电流通过导体200被传输。连接器组件114在配套连接器116和118之间分别提供电气连接和流体流动路径两者。当配套连接器116和118适当地对齐和连接，电流流过导电体200。连接也激活一个或多个阀，其允许流体流过配套连接器116和118的主体，并且流过软管202来冷却相应的导电体200。流体流动可以是，例如，通过在配套连接器116和118的主体上的孔。导体200可以是多芯绞合线，并且软管可以是硅结构的，尽管其他结构也是可能的。

在图2到图7中示出，如上文所描述的连接器的一个实施例。如本文所示，连接器114包括公连接器116，如本文所示连接到电缆62，以及母连接器118，如本文所示连接到电缆56。连接器116和118中的每一个均被分别放置在扭锁联接装置112和113内，其可以包括用于限制旋转的凸轮表面111。如下文将描述的，夹钳120和122将扭锁联接装置112和113固定到各自电缆，并且夹钳120和122也用于将配对接连接器124和126隔离开。如下文将描述的，连接器114提供快速断开同轴连接器，所述连接器提供了在电缆56和62中的导电体200之间的电气连接，并且提供了在软管202之间的的流体流动路径。

现在参照图3，在这个示例性实施例中，插销124从公连接器116的一个末端延伸出，并且所述插销124接收在母连接器118的相应的配套插座126内。插销124和插座126之间的连接导致了电气连接，从而在导电体200之间提供了电气通路。如下文将描述的，通过连接器主体的孔也提供使流体流过软管202截面的流体路径。

现在参照图4和图5，示出了加热和延伸电缆56和62以及相应的公连接器116和母连接器118的侧面剖视图。首先参照图4，公连接器116包括公连接器的主体125，其至少部分地由导电材料如金属构成、或包括或连接到电气导电材料例如金属。公连接器主体125包括从第一末端延伸的空心插销124，以及尺寸和规格都适于接收成型在相对末端的导电体200的电气插座128。洞或孔133延伸通过公连接器的主体125以引导流体流过公连接器的主体125，并且然后在相对的末端处穿过插销124。导电体200可通过，以举例的方式，焊接、压接或固定螺钉在公连接器主体内连接到电气插座128。其他各种将导电体200连接到插座的方法对于本领域技术人员将是显而易见的。

现在同样参考图5，母连接器118包括母连接器主体127，至少部分地由电气导电材料例如金属构造。所述连接器主体127包括尺寸和规格都适于在一末端处与在公连接器116里的插销124配合的电插座126，以及成形在相对的末端的，在尺寸和规格方面都适于接收导电体200的电接收座131。导电体200通过，例如，焊接或将电缆压接到插座131而连接到连接器主体127。现在同样参照图6，洞或孔129延伸穿过连接器主体127，穿过电气插座131的壁并且朝着包含在主体127内的弹簧致动式阀201。此外各种将导电体200连接到电接收座131的方法将是显而易见的。

现在参考图4、图5和图7，当公连接器116被接收在母连接器118里，并且插销124被接收在插座126里时，电气连接形成并将电缆56和延长电缆62内的导电体200连接。在插销124和插座126之间的连接也激活弹簧驱动阀201和203，打开通过阀201进入在母连接器118内的孔129的流体流动路径，分别通过插座126，进入插销124，通过阀203，并通过在公连接器主体125内的洞133，并沿着流体流动路径，所述路径沿着电缆56和62相应的软管202。相反地，当公连接器116和母连接器118断开时，弹簧驱动阀201和203失活，停止流体的流动。尽管阀201和203在本文中示出放置在插座接收座131和插座126之间，并且在插销124的末端处，但阀201和203可以放置在沿着流动路径的可以关闭流体流动路径或孔并且停止流体流动的其他位置。

尽管感应加热电缆和连接器的特定的实施例已经在上文描述过，但当仍然满足本发明的宗旨时，显然各种各样的修改是可以实现的。例如，尽管如上文所述流体如果从公连接器流到母连接器，显然公连接器和母连接器是可以互换，并且流体可以从母连接器流出通过公连接器。此外，尽管阀在两个连接器中示出，显然的是阀可以被放置在连接器的一边或两边。

此外，尽管示出的流体流动通过电缆的插销和插座的连接，但洞或孔也可以穿过相应的壳体的侧壁并且流体可以被引导围绕电气连接。流体也可以被引导通过连接器的中心，并且电线可以按规定路线沿着连接器的外部，围绕流体路径。在一个可选的实施例中，阀***的其他类型也可以被使用。例如，球形阀可以被提供在连接器内，并且所述球形阀通过，例如，旋转和断开配套的导体来被激活或去活。此外，尽管示出的导体114连接到两个延长电缆，但相似的连接器可以安装或连接到电源24的壳体，以便来自冷却单元36的流体和电气连接可以在电源24处同时实现。

尽管和感应加热***以及相应的感应加热电缆一起使用的***已在上文中描述过了，但显然的是，本文公开的连接器可用在许多应用中，在这些应用中，同时连接和断开电气和流体回路是所期望的。

进一步，尽管特定的电气连接如上文所述包括插销和插座，但显然的是，电气连接的其他各种各样的类型可用于提供配套的电气连接。

本公开的连接器提供了若干相较现有技术***的优点。例如，液体、气体或其他流过连接器的冷却剂流体将来自电气连接的热量移除，并且相应的压力下降。此外，相较依靠三通接头的现有技术***，连接器将在冷却液流体中方向改变的数量最小化。因为连接器典型地由导电材料像金属构造而成，所以塑料破损消除了。因而发生的连接是较小的，并提供低的轮廓，这有助于紧紧隔开安装。其他优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。

应当理解的是，上述的方法和装置仅仅是示例性而并不旨在限制本发明的范围，并且本领域技术人员可以做出各种各样的修改，这些修改将落入本发明的范围。为了通告本发明的公共范围，权利要求如下。

Claims (20)

1.一种用于同时提供电气连接和流体流动连接的同轴连接器，所述同轴连接器包括：

第一连接器主体，所述第一连接器主体包括用于在第一末端处接收和电气连接到导电体的接收座，并且所述第一连接器主体具有导电的相对末端，所述第一连接器主体包括延伸穿过连接器主体的流体流动路径并将流体流动路径提供到第一连接器主体的相对的末端；

第二连接器主体，所述第二连接器主体包括用于在第一末端处接收导电体的接收座，并且所述第二连接器主体具有在尺寸和规格上适于和第一连接器主体的导电的末端配合的导电的相对末端，所述第二连接器主体包括穿过第二连接器主体的流体路径；以及

阀，当第一连接器主体与第二连接器主体匹配时，所述阀连接到第一和第二连接器主体中的一个并被激活；

其中，当第一连接器主体的导电的相对末端连接到第二主体的导电的相对末端时，所述阀被激活并流动地将在第一连接器主体里的流体路径连接到在第二连接器主体里的流体路径，并且当第一连接器主体从第二连接器主体断开时，所述阀去活并且阻止流体在第一和第二连接器主体之间流动。

2.如权利要求1所述的同轴连接器，还包括第二阀，其中，所述第一阀适于将在第一主体里穿过流体路径的流体流动停止，并且第二阀适于将穿过第二主体的流体流动停止。

3.如权利要求1所述的同轴连接器，其中，第一连接器主体的导电末端包括管状插销并且第二连接器主体的导电末端包括尺寸和规格都适于接收管状插销的插座。

4.如权利要求3所述的同轴连接器，其中，所述阀是连接到插销远端的弹簧致动式阀，当插销接收在插座内时，所述阀被激活。

5.如权利要求4所述的同轴连接器，其中，在第一连接器主体的流体路径延伸通过插销并且在第二连接器主体的流体路径延伸通过插座。

6.如权利要求5所述的同轴连接器，其中，所述通过第一连接器主体的流体路径延伸通过插销并通过与插销流体连通的孔并且延伸到与插销相对的连接器主体的末端。

7.如权利要求5所述的同轴连接器，其中，在第二连接器中的流体流动路径延伸通过插座并通过与插座流体连通的孔并且延伸通过第二连接器主体。

8.如权利要求1所述的同轴连接器，其中，所述第一和第二连接器主体包括导电材料。

9.如权利要求1所述的同轴连接器，其中，所述阀是连接到插座远端的弹簧致动式阀，当插销接收在插座内时，所述阀被激活。

10.一种用于在感应加热电缆里提供同轴电气连接和同轴流体连接的快速断开连接器，所述连接器包括：

第一连接器主体，包括在第一末端处的插座，插座电气地连接到用于接收在第二末端处的电缆末端处的导电体的电气接收座，至少一个流体路径限定在所述主体中并且延伸穿过所述主体以引导流体流动穿过所述主体；

第二连接器主体，包括尺寸和规格都适于接收在第一连接器主体的插座里的插销，插销电气地连接到用于接收导电体的第二电气接收座，第二连接器主体包括第二流体路径，所述第二流体路径限定在第二连接器主体中，用于引导流体穿过第二连接器主体；以及

弹簧致动式阀，连接在用于有选择地打开或关闭流体路径的插销和插座中的一个；

其中，当插销接收在插座里时，插销连接到插座来提供将连接至第一连接器主体的电缆连接到连接至第二连接器主体的电缆，并且所述阀被激活来打开在第一和第二连接器主体之间的流体路径来允许流体流过插座、插销并且流过第一和第二流体路径到连接至第一和第二连接器主体的软管，其中，连接器提供电气连接和流体流动连接两者。

11.如权利要求10所述的快速断开连接器，还包括连接到插销和插座中另一个的第二弹簧致动式阀，所述阀***销和插座的互连激活来打开在第一连接器主体内的流体路径。

12.如权利要求10所述的快速断开连接器，其中，流体路径和第二流体路径中的每个包括孔。

13.如权利要求10所述的快速断开连接器，其中，流体路径和第二流体路径的每个包括成形于相应连接器主体的孔并且所述孔提供从相应的插销和插座到相应的连接器主体的相对末端的流体路径。

14.如权利要求10所述的快速断开连接器，其中，插销包括管，并且其中，从第一连接器主体到第二连接器主体的流体流过在第一连接器主体的插销和在第二连接器主体的插座。

15.一种感应加热电缆，包括：

用于运载冷却液的流体导体；

用于运载热量的导电体，所述导电体在软管里，其中，在流体导体中的冷却液将导电体冷却；

连接到导电体和流体导体的连接器主体，并且包括：

连接到导电体的电气接收座和配置为和配套的电气连接器匹配的电气连接器，用来提供电气连接；

流体流动路径，延伸通过连接器主体并且延伸到流体导体；以及

在接通位置和断开位置之间是可移动的阀，当配套的连接器主体连接到形成电气连接的连接器主体时，所述阀有选择地打开来提供通过流体流动路径的流体流动和流体导体，当配套的连接器连接到电气连接器时，流体流动路径打开，而当配套的连接器从电气连接器移除时，流体流动路径关闭，其中，电气和流体流动两者都由连接启动。

16.如权利要求15所述的感应加热电缆，其中，所述电气连接器包括用于接收提供在配套连接器主体内的另一个插座和插销的插座和插销中的至少一个。

17.如权利要求16所述的感应加热电缆，其中，当插销和插座中的至少一个接收在配套的插座或插销里时，所述阀包括激活的弹簧加载式阀。

18.如权利要求17所述的感应加热电缆，其中，当配套的插座或插销接收在插销和插座中的至少一个时，流体路径包括延伸穿过连接器主体的多个孔和适于打开穿过多个孔的路径的阀。

19.如权利要求16所述的感应加热电缆，其中，流体流动路径延伸通过电气连接器。

20.如权利要求15所述的快速断开阀，其中，连接器主体的至少一部分包括导电材料。