CN105144485B - 受控压缩管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于复合芯导体的电连接器及一种控制其压接的方法，所述电连接器包含耦合部分及从所述耦合部分延伸的管状部分。导体具有由导电绞线环绕的非金属芯且具有超越所述绞线轴向延伸的所述芯的连接部分。所述连接部分接纳在所述管状部分中。在所述管状部分上的经压接部分径向啮合所述连接部分且将所述导体固定到所述管状部分。所述经压接部分由压接模具的内表面上的凹陷表面形成。所述凹陷表面具有与所述内表面的其余部分不同的曲率半径。

Description

受控压缩管
相关申请案的交叉参考
本申请案依据35 U.S.C.§119(e)主张2013年3月15日申请的序列号为61/800,255的美国临时申请案的权利，所述临时申请案的全部内容特此以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及电连接复合芯导体。更特定来说，本发明涉及用于将导体的复合芯连接到电连接器的压接模具。仍更特定来说，本发明涉及一种将导体的复合芯连接到电连接器的方法。
背景技术
使用的绝大多数高压输电导体包含由多股铝线环绕的高强度钢绞线。钢绞线为支撑线的主要承载组件，而更软、更富弹性的铝绞线包含大部分电功率传输组件。在约115kV到800kV之间操作的传输线的许多变体涉及此基本设计概念且具有这两个基本组件。
最近，具有由铝线覆盖的玻璃纤维及环氧树脂芯的复合芯导体已出现作为在高压输电导体中的钢支撑绞线的替代。然而，所述复合芯的外表面难以机械连接到连接器部件的压缩管。所述复合芯的外表面为敏感的，使得外表面上的划痕可导致所述复合芯的断裂。归因于所述复合芯的敏感性，复合芯导体不为压接的且通常以楔形连接器(例如，颁于德·弗朗斯(De France)的第7,858,882号美国专利(其全部内容特此以引用的方式并入本文中)中所揭示的楔形连接器)连接。因此，存在对一种电连接器的需要，其中复合芯导体在其上压接而不损坏所述复合芯的外表面。
图1到3展示常规压接模具2。多个平坦表面3形成模具2的压接表面。举例来说，每一常规模具2的压接表面由三个平坦表面3组成，如图3中展示。平坦表面3在压接过程期间形成实质上六边形压接区域且导致模具2与管状部分5之间的间隙4，复合芯26安置在所述间隙中，如图2中所展示。由于压接不完全受控制，因此所得间隙4可不利地影响复合芯26的外表面。此外，平坦表面3提供平坦压接表面3与管状部分5的外表面之间的更小压缩区域65，复合芯26安置在所述更小压缩区域65中。此外，压接模具2的平坦表面3在管状部分5上施加与通过复合芯26的中心的水平轴6成31度角的压缩力，且施加与水平轴6垂直成90度角的压缩力，如图1中所展示。三个压缩区域借助于每一模具2形成。因此，存在对提供复合芯导体的更好压接控制的压接模具的需求。
发明内容
本发明的目的是提供改进的电连接器，其中复合芯导体的复合芯被压接到所述电连接器。
本发明的另一目的是提供改进的电连接器部件，其中更容易地且廉价地将复合芯导体压接到电连接器。
本发明的另一目的是提供改进的压接模具，所述压接模具在不损坏所述复合芯的外表面的情况下将所述复合芯压接到电连接器。
本发明的另一目的是提供改进的压接模具，其证实当压接复合芯导体时的改进的压接控制。
上述目的基本上通过电连接器实现，所述电连接器包含耦合部分及从所述耦合部分延伸的管状部分。导体具有由导电绞线环绕的非金属芯且具有超越所述绞线轴向延伸的所述芯的连接部分。所述连接部分接纳在所述管状部分中。在所述管状部分上的经压接部分径向啮合所述连接部分且将所述导体固定到所述管状部分。所述经压接部分由压接模具的内表面上的凹陷表面形成。所述凹陷表面具有与所述内表面的其余部分不同的曲率半径。
上述目的还基本上通过一种压接导体的方法实现。将环绕所述导体的非金属芯的导电绞线的一部分从所述芯移除。将所述导体的经暴露的芯***从电连接器的耦合部分延伸的实质上管状部分。将所述实质上管状部分压接到所述芯以形成第一经压接部分。所述第一经压接部分由在压接模具的内表面上的凹陷表面形成。所述凹陷表面具有与所述内表面的其余部分不同的曲率半径。
通过以下详细描述，将清楚本发明的目的、优点及突出特征，所述详细描述结合附图揭示本发明的示范性实施例。
如在本申请案中所使用，希望术语“前”、“后”、“上”、“下”、“向上”、“向下”及其它方位描述语促进本发明的示范性实施例的描述，且不希望将其结构限于任何特定位置或定向。
附图说明
从本发明的示范性实施例的以下详细描述及附图将更清楚本发明的各种实施例的以上益处及其它优势，在附图中：
图1为压接复合芯导体的复合芯的常规模具的端视图；
图2为展示在压接之前所述模具之间的间隙的图1的常规模具的端视图；
图3为用于压接复合芯的常规模具的端视图；
图4为根据本发明的示范性实施例的压接复合芯导体的复合芯的模具的端视图；
图5为压接之前的图4的模具的端视图；
图6为图4的模具的透视图；
图7为图6的模具的侧视图；
图8为图7的模具的端视图；
图9为展示所述模具的接触区域的图4的模具的端视图；
图10为图9的接触区域的放大端视图；
图11为其中安置复合芯的图4的模具的端视图；
图12为根据本发明的示范性实施例的经组装的电连接器的局部横截面侧视图；
图13为组装之前的图12的电连接器的分解侧视图；
图14为复合芯导体的侧视图；
图15为图14的复合芯导体的端视图；
图16为图12的电连接器的有眼螺栓的部分截面侧视图；
图17为图16的有眼螺栓的端视图；及
图18为图12的电连接器的外套筒的横截面的侧视图；
贯穿附图，应理解，相似参考数字指代相似部分、组件及结构。
具体实施方式
本发明大体上涉及用于接纳复合芯导体23的电连接器21(如图12中所展示)，及用于将复合芯导体23的复合芯26压接到电连接器21的压接模具25(如图4到11中所展示)。电连接器21减少现有电连接器组合件中使用的组件的数目，借此减少库存及成本。压接模具组47的压接模具25及46实质上防止在压接过程期间对复合芯26的外表面41的损坏。
复合芯导体23(如图14及15中所展示)包含由多个铝导体27覆盖的复合芯26。复合芯导体23优选地由玻璃纤维与环氧树脂的组合制成。多个铝导体27缠绕复合芯26。与传统钢芯导体相比，复合芯26减少复合芯导体23的重量，使得可使用更多铝导体，借此在不增加所述导体的外直径的情况下增加电功率容量。此外，更轻重量的复合芯导体23减少与传统钢芯导体相关联的下垂。
电连接器21包含具有实质上管状部分29的有眼螺栓28，管状部分29具有开放式第一端30及连接到第二端32的孔眼31，如图12、16及17中所展示。孔眼31中的开口44允许电连接器21连接到支架，例如，输电塔。脊部区段33安置在第一端30与第二端32之间的管状部分29的外表面42上。具有内表面35的腔34从有眼螺栓28的第一端30向内延伸。优选地，有眼螺栓28单一地形成为单件且由金属(例如，钢或铝)制成。
管状部分29的公差优选地极其严格以更精确地控制其内直径及外直径。所述内直径优选地具有0.001英寸的公差。所述外直径优选地具有0.002英寸的公差。通过更精确地控制管状部分29的内直径及外直径，实现对复合芯导体23的管状部分29与复合芯26之间的压接的更好控制，借此实质上防止在压接期间对所述复合芯造成的损坏。
外套筒36为实质上管状且具有外表面45及第一端37与第二端38，如图12及18中所展示。具有内表面40的通道39从外套筒36的第一端37延伸到第二端38，如图18中所展示。优选地，通道39的直径为实质上恒定的。优选地，外套筒36单一地形成为单件且由导电金属(例如，铝)制成。
图6到11中展示根据本发明的示范性实施例的压接模具25。第一模具25及第二模具46形成模具组47以压接复合芯导体23。优选地，第一模具25及第二模具46实质上相同。
压接模具25具有压接区域7，其包含第一压接表面8及第二压接表面9以及非压接表面10，如图6到11中所展示。压接区域7在第一实质上平坦接触表面48与第二实质上平坦接触表面49之间延伸，如图6及8中所展示。模具25的外侧面50适于由压接工具(未展示)接纳且在第一实质上平坦接触表面48与第二实质上平坦接触表面49之间向外延伸。实质上平坦前表面51及实质上平坦后表面52在第一平坦接触表面48与第二平坦接触表面49之间延伸且由外侧面50定界。前肩部53及后肩部54在前表面51及后表面52中形成，如图6及8中所展示。斜面63及斜面64沿前表面51及后表面52的上边缘延伸以容纳在压接过程中的闪光及突起物。
非压接表面10安置在第一压接表面8与第二压接表面9之间。压接表面8与压接表面9为凹状的。第一压接表面8及第二压接表面9的半径的中心点55及56与非压接表面10的半径的中心点57间隔开(如图10中所展示)，使得压接表面8及压接表面9具有与非压接表面10不同的半径。因此，压接表面8及压接表面9具有与非压接表面10不同的曲率半径。优选地，第一压接表面8及第二压接表面9的半径与非压接表面10的半径相比更长。作为实例，第一压接表面8及第二压接表面9的半径为0.36英寸且非压接表面10的半径为0.25英寸。
优选地，两个凹陷压接表面8及9在压接表面7上分开约90度，如图4中所展示。如图9到11中所展示，凹陷压接表面8增加压接表面7与管状部分29之间的接触区域43。相对模具25的径向相对的凹陷压接表面8及9之间的管装部分29的外表面上分开约180度施加压接。
为组装电连接器21，铝导体27的一部分被从导体23移除以仅暴露复合芯26，如图13及14中所展示。经暴露的复合芯26***有眼螺栓28的管状部分29的腔34中，如图12中所展示。管状部分29及复合芯26随后在压接区域13中被压接在一起，如图12中所展示。
图6到11的模具25及46用于压接管状部分29到复合芯26以在不损坏复合芯26的外表面的情况下创建固体压接连接。压接工具在压接模具25及46上垂直施加力，如由图11中的箭头58及59所指示。压接表面8及压接表面9形成为具有两个不同半径，使得压缩角约为45度，如图4中所展示。因此，倾斜地施加力58及59到模具25及46导致以45度角施加压接力，因为压接表面8及压接表面9具有与非压接表面10不同的半径。如图5中所展示，压接力为径向相对的，使得分开约180度施加压接力。具有两个不同半径部分的凹陷压接表面8及凹陷压接表面9增加压接表面8及压接表面9与有眼螺栓28的管状部分29之间的接触区域，如图11中所展示。此外，压缩模具25及46施加相对于复合芯的纵轴6径向相对(分开约180度)的压接力，使得复合芯26被压缩为实质上圆形，如图4及5中所展示。压缩模具25也具有非常紧公差。在常规模具中所施加的压缩力(如图1及2中所展示)导致复合芯26被压缩成椭圆形，其可不利地影响所述导体的性能。
此外，管状部分29在其内直径及外直径上具有非常紧公差，使得在压接期间施加适当的行进(或力)的量。如图4中所展示，紧公差允许接触表面48及49在压接过程期间啮合，借此确保获得适当压接。如图1中所展示，间隙4在压接过程期间保留在相对模具2之间，使得在压接过程期间不能准确地控制压接，借此导致不足及过度压接。压接模具25及46实质上防止可损坏复合芯26的过度压接，且实质上防止对性能具有不利影响的不足压接。因此，可获得不实质上损坏复合芯26的外表面的更好压接。
如图6及8中所展示，与图1到3中所展示的常规压接模具2的平坦表面3相比较，压接模具25及46的压接表面8及9为凹状的。常规模具2的压接表面由三个平坦表面3组成，如图3中所展示。平坦表面3导致压接模具2之间的间隙4，如图1中所展示。如图3中所展示，当压接模具25及46已完全行进时，在压接过程期间，压接模具25与压接模具46之间不存在间隙。此外，平坦表面3提供表面3与复合芯26之间更小的压缩区域及更小的压缩角(约31度，如图1中所展示)。
如图6到11展示的根据本发明的示范性实施例的凹陷压接表面8及9提供更大压缩区域60(如图11中所展示)及更大压缩角(约45度)。模具25及46也将压缩角从图1中所展示的针对常规压接模具2的31度压缩角增加到约45度。
所施加的压接力61为径向相对的，使得与在压接过程期间实质上消除模具25与模具46之间的间隙的配合接触表面48及49组合而使复合芯26压缩成实质上圆形。因此，压接模具25及46实质上防止损坏或以其它方式不利地影响复合芯26的压接。因此，可获得不实质上损坏复合芯26的外表面的更好压接。
压接表面8及9在有眼螺栓的管状部分29的内表面35上提供非损坏凹痕，如图16中所展示。在复合芯压接区域(第一压接区域)13中的管状部分29的外表面42上执行多个压接，所述复合芯压接区域13实质上延伸管状部分29中的腔34的长度，如图12中所展示。当复合芯26已被压接到管状部分29时，外套筒36被安置在管状部分29上方，如图12中所展示。外套筒36的第一端邻接有眼螺栓28的凸缘62且所述外套筒的第二端延伸超越有眼螺栓28的管状部分29的开放端。
随后在第二压接区域11及第三压接区域12中压接外套筒36，如图12中所展示，借此将导体23固定到电连接器21。外套筒36在第二压接区域11中被压接到有眼螺栓28。外套筒36在第三压接区域12中被压接到导体23。任何合适的压接模具可在第二压接区域11及第三压接区域12中用于压接过程。外套筒36未在第一压接区域13中压接，在所述第一压接区域13中有眼螺栓28的管状部分29被压接到复合芯26。有眼螺栓28可被锚定到任何类型的结构。所述结构可包含(但不限于)杆、建筑物、塔或变电站。
前述实施例及优点仅为示范性的且不应解释为限制本发明的范围。希望本发明的示范性实施例的描述为说明性的且不限制本发明的范围。各种修改、替代及变体对所属领域的技术人员来说将是显而易见的，且希望其落入由所附权利要求书及其等效物中所界定的本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种电连接器，其包括：
耦合部分；
管状部分，从所述耦合部分延伸；
导体，其具有由导电绞线环绕的非金属芯且具有超越所述绞线轴向延伸的所述芯的连接部分，所述连接部分接纳在所述管状部分中；及
在所述管状部分上的经压接部分，其径向啮合所述连接部分且将所述导体固定到所述管状部分，所述经压接部分由压接模具的内表面上的凹陷表面形成，所述凹陷表面具有与所述内表面的其余部分不同的曲率半径，且其中所述非金属芯的外表面直接啮合所述管状部分的内表面。
2.根据权利要求1所述的电连接器，其中
第一凹陷表面及第二凹陷表面安置在所述压接模具的所述内表面上。
3.根据权利要求2所述的电连接器，其中
所述内表面的所述其余部分的一部分安置在所述第一凹陷表面与所述第二凹陷表面之间。
4.根据权利要求1所述的电连接器，其中
所述凹陷表面的所述曲率半径小于所述其余部分的所述曲率半径。
5.根据权利要求1所述的电连接器，其中
所述凹陷表面导致以相对于水平轴成约45度的角度施加压接力到所述管状部分。
6.根据权利要求1所述的电连接器，其中
外套筒安置在所述管状部分上的所述经压接部分上方。
7.根据权利要求6所述的电连接器，其中
所述外套筒压接到所述导体。
8.根据权利要求6所述的电连接器，其中
所述外套筒被压接到所述耦合部分。
9.根据权利要求8所述的电连接器，其中
所述外套筒被压接到所述耦合部分的经压接区域中不接纳所述导体。
10.根据权利要求1所述的电连接器，其中
所述管状部分的内直径具有0.001英寸的公差。
11.根据权利要求1所述的电连接器，其中
所述管状部分的外直径具有0.002英寸的公差。
12.一种压接导体的方法，其包括：
将环绕所述导体的非金属芯的导电绞线的一部分从所述芯移除；
将所述导体的所述经暴露的芯***从电连接器的耦合部分延伸的实质上管状部分；及
将所述实质上管状部分压接到所述芯以形成第一经压接部分，所述第一经压接部分由在压接模具的内表面上的凹陷表面形成，所述凹陷表面具有与所述内表面的其余部分不同的曲率半径，且其中所述非金属芯的外表面直接啮合所述管状部分的内表面。
13.根据权利要求12所述的压接导体的方法，其进一步包括
所述凹陷表面的所述曲率半径小于所述其余部分的曲率半径。
14.根据权利要求13所述的压接导体的方法，其进一步包括
借助于所述压接模具的所述凹陷表面以相对于水平轴成约45度的角度施加压接力到所述管状部分。
15.根据权利要求12所述的压接导体的方法，其进一步包括
邻接所述压接模具的接触表面以控制在压接所述第一经压接部分时所述压接模具的行进距离。
16.根据权利要求15所述的压接导体的方法，其中
所述实质上管状部分的内直径具有0.001英寸的公差且所述实质上管状部分的外直径具有0.002英寸的公差以促进控制在压接所述第一经压接部分时所述压接模具的所述行进距离。
17.根据权利要求12所述的压接导体的方法，其进一步包括
将外套筒压接到所述电连接器的所述耦合部分以形成第二经压接部分。
18.根据权利要求17所述的压接导体的方法，其进一步包括
将所述外套筒压接到所述导体。
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