具有關(guān)閉閥、感應(yīng)加熱系統(tǒng)以及用于連接器的電纜的冷卻電源連接器的制造方法
【專利說(shuō)明】具有關(guān)閉閥、感應(yīng)加熱系統(tǒng)以及用于連接器的電纜的冷卻電源連接器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的參見引用
[0002]本申請(qǐng)要求享有2012年10月17日提交的標(biāo)題為“具有關(guān)閉閥、感應(yīng)加熱系統(tǒng)以及用于連接器的電纜的冷卻電源連接器”的美國(guó)臨時(shí)專利N0.61/715，089的權(quán)益，在此將該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)弓I用并入本申請(qǐng)中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]公開的系統(tǒng)是指一種具有相應(yīng)的閥的流體冷卻的電氣連接器，并且更具體地，是指在感應(yīng)加熱電纜和相應(yīng)系統(tǒng)中使用的流體冷卻連接器。
【背景技術(shù)】
[0004]感應(yīng)加熱系統(tǒng)將交流電信號(hào)應(yīng)用到適于產(chǎn)生磁場(chǎng)的導(dǎo)體上，例如回路或線圈。在導(dǎo)體上的交流電產(chǎn)生變化的磁通量。導(dǎo)體被放置在靠近被加熱的金屬物體使得磁場(chǎng)穿過(guò)物體。電流在金屬中通過(guò)磁通量產(chǎn)生，并且金屬通過(guò)由磁場(chǎng)產(chǎn)生在金屬上的電流被依次加熱。
[0005]因?yàn)榇箅娏鹘涣餍盘?hào)通過(guò)在感應(yīng)加熱系統(tǒng)中的電纜傳輸，有必要在操作期間冷卻電纜防止元件的過(guò)熱和損害。氣冷式系統(tǒng)可用在大約400度或更低的加熱應(yīng)用。當(dāng)應(yīng)用的目的是將金屬加熱到超過(guò)400度的溫度時(shí)，液體典型地用于冷卻該系統(tǒng)。
[0006]液體冷卻劑提供遠(yuǎn)離電纜的熱傳遞的較高溫度，但是因?yàn)樵S多原因很難使用。例如，液體冷卻劑需要額外的設(shè)備，包括具有用于循環(huán)冷卻劑具有泵的冷卻裝置。更重要的是，按指定路線輸送冷卻劑通過(guò)系統(tǒng)和鄰近的電線可能是困難的，尤其在大功率應(yīng)用中。
[0007]現(xiàn)在的系統(tǒng)典型地將三通接頭使用于將來(lái)自冷卻單元的軟管連接到包括載流電纜和冷卻流體兩者的電纜束。這里如通過(guò)引用將全部?jī)?nèi)容并入此文的用于描述感應(yīng)加熱系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的冷卻系統(tǒng)的美國(guó)專利N0.8，038，931和N0.7，696，458所述，當(dāng)擴(kuò)展是需要的時(shí)候，短接片用于使流體流動(dòng)圍繞連接區(qū)域按指定路線流動(dòng)。雖然這個(gè)系統(tǒng)在提供適當(dāng)?shù)碾娎|的冷卻是有效的，但三通的彎曲部分不理想地限制了冷卻液的流動(dòng)，并且在連接處有熱點(diǎn)。
[0008]其他的系統(tǒng)將冷卻劑運(yùn)行直接地穿過(guò)電氣連接。這些系統(tǒng)不包括關(guān)閉或快速斷開，并且當(dāng)連接斷開時(shí)，冷卻劑滴出電纜而浪費(fèi)冷卻劑。
[0009]因此，需要改良的電氣的和液體的連接器，并且相應(yīng)的感應(yīng)加熱系統(tǒng)避免了和電流感應(yīng)加熱系統(tǒng)以及布線有關(guān)的問(wèn)題。所公開的系統(tǒng)解決了這些和其他的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在本發(fā)明的一個(gè)方面，公開的感應(yīng)加熱電纜包括用于運(yùn)載發(fā)熱量的導(dǎo)電體、用于運(yùn)載冷卻劑流體來(lái)冷卻導(dǎo)電體的流體導(dǎo)體以及連接器主體。連接器主體包括用于連接到導(dǎo)電體的電連接器，用于提供通過(guò)連接器主體的流體流動(dòng)路徑的至少一個(gè)孔，以及在接通位置和關(guān)閉位置之間可移動(dòng)的閥，其中當(dāng)電氣連接由電氣連接器形成時(shí)，該流體流動(dòng)路徑是打開的，當(dāng)電氣連接從電氣連接器移除時(shí)，該流體流動(dòng)路徑是關(guān)閉的。連接器主體可以包括用于接收配套的插銷的插座，以及閥可以是彈簧加載閥，其當(dāng)配合插銷接收在插座里時(shí)被激活。當(dāng)插銷接收在插座里時(shí)，閥可以適于打開提供在包括電氣連接器的殼體內(nèi)的多個(gè)洞。
[0011]在本發(fā)明的另一個(gè)方面，公開了用于同時(shí)提供電氣連接和流體流動(dòng)連接的同軸連接器。所述同軸連接器包括第一連接器主體和配套的第二連接器主體。第一連接器主體適于在第一末端處接收和電氣連接到導(dǎo)電體，并且所述第一連接器包括在相對(duì)末端處的導(dǎo)電體，所述導(dǎo)電體適于和在配套的連接器內(nèi)的相應(yīng)導(dǎo)體配合。第一連接器主體還包括提供通過(guò)第一主體的流體流動(dòng)路徑的孔。第二連接器主體適于電氣連接到在第一末端處的導(dǎo)電體，并且所述第二連接器包括配對(duì)的尺寸和規(guī)格適于在相對(duì)的末端處配合第一導(dǎo)體的導(dǎo)電末端。第二連接器包括有選擇地提供通過(guò)第二連接器主體的流體流動(dòng)路徑的至少一個(gè)孔。當(dāng)?shù)谝贿B接器主體連接到第二連接器主體時(shí)，在第一主體的孔對(duì)準(zhǔn)在第二主體的孔，并且閥被激活以允許流體在位于第一主體的孔和位于第二主體的孔之間流動(dòng)，并且當(dāng)?shù)谝贿B接器主體從第二連接器主體分離，所述閥去活并阻止流體在第一和第二連接器主體之間流動(dòng)。
[0012]在本發(fā)明的另一方面，公開了用于提供同軸的電氣連接和流體連接的快速斷開連接器。所述連接器包括第一連接器主體和第二連接器主體。第一連接器主體包括在第一末端處的插座、用于在第二末端處接收在電纜的末端處的導(dǎo)電體的電氣接收座，以及延伸穿過(guò)主體來(lái)引導(dǎo)流體流動(dòng)穿過(guò)主體的一個(gè)或多個(gè)孔。用于有選擇地打開或關(guān)閉孔的布置在主體內(nèi)的閥。第二連接器主體包括尺寸和規(guī)格都適于被接收在第一連接器主體的插座里的插銷、用于接收導(dǎo)電體的第二電氣插座，以及用于引導(dǎo)流體穿過(guò)第二連接器主體的第二多個(gè)孔。當(dāng)插銷被接收在插座內(nèi)時(shí)，閥被激活來(lái)打開在第二連接器主體內(nèi)的多個(gè)孔并且以允許流體流過(guò)插座、插銷和流過(guò)第一和第二多個(gè)孔，并且來(lái)提供電氣連接和流體流動(dòng)連接兩者。
[0013]第二閥可以被提供，從而當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)，流體流動(dòng)在兩個(gè)連接器內(nèi)停止。
[0014]本發(fā)明的這些和其他方面通過(guò)以下的說(shuō)明書將清楚易見。在說(shuō)明書中，參考用于在此形成發(fā)明一部分的附圖，并且示出了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。這樣的實(shí)施例不一定代表本發(fā)明的全部范圍，因此用于權(quán)利要求的編號(hào)在此是為了解釋本發(fā)明的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是感應(yīng)加熱系統(tǒng)和相關(guān)電纜的透視圖；
[0016]圖2是感應(yīng)加熱電纜和相應(yīng)的通過(guò)同軸快速斷開連接器互相連接的感應(yīng)加熱延長(zhǎng)電纜的透視圖；
[0017]圖3是處于斷開狀態(tài)的圖2中的感應(yīng)加熱電纜的透視圖；
[0018]圖4是在遠(yuǎn)端具有公連接器的圖2中的延長(zhǎng)電纜的側(cè)面剖視圖；
[0019]圖5是在遠(yuǎn)端具有母連接器的圖2中的感應(yīng)加熱電纜的側(cè)面剖視圖；
[0020]圖6是圖5中電纜的母連接器外殼的透視端視圖；
[0021 ] 圖7是圖4和圖5連接的電纜的側(cè)面剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]通常參照?qǐng)D1，示出了一種用于將熱量施用到工件22的示例性感應(yīng)加熱系統(tǒng)20。在所示的實(shí)施例中，工件22是圓形管。首先參照?qǐng)D1，感應(yīng)加熱系統(tǒng)20包括電力系統(tǒng)24、流體冷卻裝置36、液冷感應(yīng)加熱電纜56、液冷功率輸出電纜62以及可選擇地溫度反饋裝置(未示出)。電源24產(chǎn)生流過(guò)液冷感應(yīng)加熱電纜56的交流電流，以及液冷感應(yīng)加熱電纜56的冷卻液流體。在圖1中，液冷感應(yīng)加熱電纜56已經(jīng)環(huán)繞著工件22幾次而形成一系列的環(huán)形。延長(zhǎng)電纜62可以延長(zhǎng)從電力系統(tǒng)24中出來(lái)的液冷感應(yīng)加熱電纜56的有效長(zhǎng)度。在所示的實(shí)施例中，延長(zhǎng)電纜62將液冷感應(yīng)加熱電纜56電力地和可流通地連接到電力系統(tǒng)24。如下面將更全面的描述，電源和流體兩者都通過(guò)連接器114輸送，連接器114向流體流動(dòng)和電氣連接兩者的同時(shí)斷開提供了快速斷開?？蛇x地，風(fēng)冷延長(zhǎng)電纜、風(fēng)冷感應(yīng)加熱電纜或風(fēng)冷感應(yīng)加熱毯可以被使用。
[0023]運(yùn)行中，交流電流流過(guò)液冷感應(yīng)加熱電纜56產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)在工件22上輪流引起電流流動(dòng)和隨后的加熱。流過(guò)液冷感應(yīng)加熱電纜56的流體也用來(lái)保護(hù)液冷感應(yīng)加熱電纜免受由于工件22和在液冷感應(yīng)加熱電纜56上流過(guò)導(dǎo)體的電流的熱損壞?？蛇x的溫度反饋裝置可向電力系統(tǒng)24提供來(lái)自工件22的溫度信息以及可通過(guò)，例如，電纜52連接到電源24。
[0024]電源24可包括控制器或控制面板54、以及冷卻單元36，如圖所示，所述冷卻單元可安裝在有輪的推車上。電源24可以是本領(lǐng)域已知類型的逆變電源，所述逆變電源產(chǎn)生流過(guò)液冷感應(yīng)加熱電纜56的交流電。一個(gè)這樣的逆變電源在美國(guó)專利8，038, 931中已經(jīng)公開了，該美國(guó)專利關(guān)于逆變電源的描述在此通過(guò)引用并入本申請(qǐng)中?？刂破骰蚩刂泼姘?4是可編程的，并且是可用于控制電源24的運(yùn)行。在所述實(shí)施例中，控制器54響應(yīng)編程指令以及可選擇地從溫度反饋裝置接收的工件溫度信息來(lái)控制電源24的運(yùn)行。冷卻單元36可操作以提供流過(guò)液冷感應(yīng)加熱電纜56的冷卻液體來(lái)將熱量從液冷感應(yīng)加熱電纜56移除。盡管本文示出的控制器54包括在電源20的外殼內(nèi)，但控制器可以配置在單獨(dú)的外殼里。冷卻器36也可以包括在電源20的外殼內(nèi)。
[0025]現(xiàn)在參照?qǐng)D2和圖3，如圖所示，感應(yīng)加熱電纜56連接到延長(zhǎng)電纜62。電纜56和62每個(gè)均包括接收在軟管202內(nèi)的導(dǎo)電體200。當(dāng)流體，特別是冷卻劑通過(guò)軟管202從冷卻器36中流出時(shí)，來(lái)自電源24的電流通過(guò)導(dǎo)體200被傳輸。連接器組件114在配套連接器116和118之間分別提供電氣連接和流體流動(dòng)路徑兩者。當(dāng)配套連接器116和118適當(dāng)?shù)貙?duì)齊和連接，電流流過(guò)導(dǎo)電體200。連接也激活一個(gè)或多個(gè)閥，其允許流體流過(guò)配套連接器116和118的主體，并且流過(guò)軟管202來(lái)冷卻相應(yīng)的導(dǎo)電體200。流體流動(dòng)可以是，例如，通過(guò)在配套連接器116和118的主體上的孔。導(dǎo)體200可以是多芯絞合線，并且軟管可以是硅結(jié)構(gòu)的，盡管其他結(jié)構(gòu)也是可能的。
[0026]在圖2到圖7中示出，如上文所描述的連接器的一個(gè)實(shí)施例。如本文所示，連接器114包括公連接器116，如本文所示連接到電纜62，以及母連接器118，如本文所示連接到電纜56。連接器116和118中的每一個(gè)均被分別放置在扭鎖聯(lián)接裝置112和113內(nèi)，其可以包括用于限制旋轉(zhuǎn)的凸輪表面111。如下文將描述的，夾鉗120和122將扭鎖聯(lián)接裝置112和113固定到各自電纜，并且夾鉗120和122也用于將配對(duì)接連接器124和126隔離開。如下文將描述的，連接器114提供快速斷開同軸連接器，所述連接器提供了在電纜56和62中的導(dǎo)電體200之間的電氣連接，并且提供了在軟管202之間的的流體流動(dòng)路徑。
[0027]現(xiàn)在參照?qǐng)D3，在這個(gè)示例性實(shí)施例中，插銷124從公連接器116的一個(gè)末端延伸出，并且所述插銷124接收在母連接器118的相應(yīng)的配套插座126內(nèi)。插銷124和插座126之間的連接導(dǎo)致了電氣連接，從而在導(dǎo)電體200之間提供了電氣通路。如下文將描述的，通過(guò)連接器主體的孔也提供使流體流過(guò)軟管202截面的流體路徑。
[0028]現(xiàn)在參照?qǐng)D4和圖5，示出了加熱和延伸電纜56和62以及相應(yīng)的公連接器116和母連接器118的側(cè)面剖視圖。首先參照?qǐng)D4，公連接器116包括公連接器的主體125，其至少部分地由導(dǎo)電材料如金屬構(gòu)成、或包括或連接到電氣導(dǎo)電材料例如金屬。公連接器主體125包括從第一末端延伸的空心插銷124，以及尺寸和規(guī)格都適于接收成型在相對(duì)末端的導(dǎo)電體200的電氣插座128。洞或孔133延伸通過(guò)公連接器的主體125以引導(dǎo)流體流過(guò)公連接器的主體125，并且然后在相對(duì)的末端處穿過(guò)插銷124。導(dǎo)電體200可通過(guò)，以舉例的方式，焊接、壓接或固定螺