電纜的穿刺裝置以及包括該裝置的電纜的接地裝置的制作方法

專利名稱：電纜的穿刺裝置以及包括該裝置的電纜的接地裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電纜的穿刺裝置以及包括該裝置的電纜的接地裝置。
背景技術：
通常，現有技術的電纜的接地方法采用先將電纜的絕緣護套剝掉、然后人工地將 接地裝置緊固在電纜外導體上。這種方式不但費時，而且需要大量工具，安裝成本高。公開號為CN101548435A，發明名稱為“用于絕緣電纜的電接地的裝置”的中國專利 申請公開了一種絕緣電纜的電接地的裝置，所述絕緣電纜的電接地的裝置可避免上述需先 行剝去部分絕緣護套的步驟。該裝置包括接收器和下降單元，接收器用于容置需要接地的 電纜，與接收器樞軸連接的下降單元包括接地件以及和該接地件連接的穿刺裝置。該穿刺 裝置包括兩個刀具，各刀具具有刀刃，并位于該下降單元的下部。當下降單元相對容置有電 纜的接收器旋轉時，各刀具刺穿絕緣護套進入電纜，并與電纜內部的外導體形成接觸，從而 不必在使電纜接地之前，通過例如剝離護套等來對電纜進行預處理。然而，在使用該裝置時，所公開的上述穿刺裝置，在刺入絕緣護套的過程中，如果 刀具之間的距離過小，則在刀具與外導體接觸后，會進一步刺入該外導體，從而對外導體造 成破壞，這不利于電纜的良好接地。

發明內容
本發明的目的，在于提供一種改進的穿刺裝置，從而使其在應用中，能夠有效地刺 穿電纜的絕緣護套并與外導體良好接觸，同時，又能確保不將外導體刺破或損壞。本發明的電纜的穿刺裝置，包括第一刀片、第二刀片和連接部，所述第一刀片和第 二刀片對稱裝設于所述連接部，所述電纜的穿刺裝置受壓后刺穿所述電纜的絕緣護套，以 使所述電纜的穿刺裝置與所述電纜的外導體形成電連接，所述第一刀片和所述第二刀片均 為內側面和外側面均帶有傾斜的刀刃面的雙面刀片。優選地，所述第一刀片和第二刀片的內側面的刀刃面在刃尖接觸到所述電纜的外 導體時均與所述外導體相切。優選地，所述連接部的上表面為曲面或直面。優選地，所述第一刀片和第二刀片的刀刃的兩端為直角、尖角或圓角。本發明還提供了一種包括上述穿刺裝置的電纜的接地裝置，包括用于接收該電纜 的接收部分以及與該接收部分樞軸連接的接地部分，該接地部分包括接地件，該電纜的穿 刺裝置與該接地件電連接。優選地，所述接收部分和所述接地部分分別設置有用于形成樞軸連接的軸和孔。優選地，所述軸和孔均設置有倒角。使用本發明的穿刺裝置以及包括有該裝置的電纜的接地裝置，能夠改變傳統的絕 緣電纜需要先將護套剝離外導體、再使用接地裝置與電纜外導體接觸從而實現電接地的常 規方式，而是直接采用穿刺裝置刺破護套后與外導體電接觸的方式，這極大地簡化了安裝方式。并且，本發明的穿刺裝置以及包括有該穿刺裝置的電接地裝置，可在有效地刺穿電纜 的絕緣護套并與外導體良好接觸的同時，又能確保不將外導體刺破或損壞，從而實現電纜 的良好接地。


圖1為本發明的電纜的穿刺裝置的第一實施方式的立體示意圖；圖2為圖1中穿刺裝置的橫截面示意圖；圖3是圖1中穿刺裝置刺穿電纜的絕緣護套并與外導體電接觸的示意圖；圖4是本發明的穿刺裝置的兩刃尖距離的實際值略小于外導體外徑的實際值時 的示意圖；圖5是圖4中的穿刺裝置刺入電纜前的力學分析圖；圖6是圖4中的穿刺裝置刺入電纜的絕緣護套內時的力學分析圖；圖7是圖4中的穿刺裝置刺入電纜前的用于說明彈性形變的力學分析圖；圖8是圖4中的穿刺裝置刺入電纜的絕緣護套內時的用于說明彈性形變的力學分 析圖；圖9是本發明的穿刺裝置的第二實施方式的示意圖；圖10是圖9中A部分的放大示意圖；圖11是圖9中的穿刺裝置刺穿絕緣護套后與外導體相接觸的示意圖；圖12是圖11中B部分的放大示意圖；圖13是包括有本發明的穿刺裝置的電纜的接地裝置的示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施方式
，對本發明的電纜的穿刺裝置以及包括該穿刺裝置 的電纜接地裝置的結構和原理進行詳細分析。在各附圖中，相同的部分用相同的標號進行 標記。首先，參見圖1至圖3，為本發明的電纜的穿刺裝置的第一實施方式的示意圖。其 中，圖1為本發明的電纜的穿刺裝置的第一實施方式的立體示意圖，圖2為圖1中穿刺裝置 的橫截面示意圖，圖3是圖1中穿刺裝置刺穿電纜的絕緣護套并與外導體電接觸的示意圖。 如圖1-3所示，該實施方式中，穿刺裝置包括用導體材料制成的第一刀片100和第二刀片 200，第一刀片100和第二刀片200對稱裝設在用導體材料制成的連接部300上。第一刀片 100、第二刀片200和連接部300共同形成一個槽400，槽400用于在穿刺裝置刺穿電纜500 的絕緣護套510后容置電纜500的一部分，如圖3所示。第一刀片100、第二刀片200和連 接部300可以是分別制備后相互連接在一起而成，也可以是制備時一體形成。第一刀片100 和第二刀片200相對于槽400的縱向中心線左右對稱并相互平行，即槽400的橫截面呈U 形，此處，U形指廣義的U字形，即構成U形底面的連接部300的內表面可以是曲面，也可以 是直面。容易理解，在不影響實施效果的前提下，第一刀片100、第二刀片200也可成一定角 度設置。本實施方式中，第一刀片100和第二刀片200為單面刀片，即它們各自的內側面均 為平面，外側面均帶有傾斜的刀刃面110、210。
第一刀片100和第二刀片200刀刃的兩端可以為直角、尖角或圓角。優選地，為便 于刀片在刺入絕緣護套的同時不傷及外導體520，兩個刀片的刀刃兩端最好為圓角。如圖1-3所示，在理想情況下，第一刀片100的刃尖與第二刀片200的刃尖之間的 距離D等于電纜500的外導體520的外徑。此時，當本實施方式中的穿刺裝置用于電纜接地 時，第一刀片100、第二刀片200可分別穿透電纜500的絕緣護套510，并恰好與外導體520 的外徑兩側相接觸，同時不會傷及外導體520。然而，在實際情況中，刃尖之間的距離D和外導體520外徑相對其設計標準的公稱 值存在有制造公差，該制造公差在各自的上極限偏差值和下極限偏差值之間。因此，在實際 情況中，為達到本發明的目的，第一刀片100的刃尖和第二刀片200的刃尖之間的距離的公 稱值加上其上極限偏差值應當等于或略小于電纜的外導體的外徑的公稱值減去其下極限 偏差值。從而使兩刃尖距離的實際值，等于或略小于外導體的外徑的實際值(參見圖3)。 如圖4所示，為兩刃尖距離的實際值D’略小于外導體外徑的實際值時的示意圖。優選地，第一刀片100和第二刀片200的刃尖之間的距離的公稱值加上其上極限 偏差值，不小于電纜500的外導體520的外徑的公稱值減去其下極限偏差之差值的90%。 這是因為，本設計主要是利用了絕緣護套510外徑與外導體520外徑的尺寸差值來使刀片 能在切絕緣護套510時比較靠近圓中心而切進去，在切外導體520時因為刀片基本與外導 體520的圓相切，使刀片不切壞外導體520而是從其外圓滑過去，因此需要對此值的下限進 行限定。參見圖5、圖6，為對圖4中實施方式在應用中的力學分析示意圖。其中，圖5是該 實施方式的穿刺裝置刺入電纜前的力學分析圖；圖6是該實施方式的穿刺裝置刺入電纜的 絕緣護套內時的力學分析圖。具體地，如圖5所示，在穿刺裝置的第一刀片100和第二刀片 200待切入電纜500的絕緣護套510前，施加在該絕緣護套510上的作用力f，可分解為徑 向分力fe以及切向分力fw，其中fe為導致絕緣護套510被破壞的力，其與f的關系為fi5 =f*C0Sa，其中，a為作用力f與徑向分力fe之間的夾角。要保證穿刺裝置切穿絕緣護套 510，fe須大于使絕緣護套510發生屈服變形并被破壞的力。進一步地，參考圖6，由于絕緣護套510與外導體520之間是緊密相連的，因此，在 實際操作過程中，作用力f將絕緣護套510切破的一瞬間一定還會繼續存在并不會改變，假 設此時瞬時力為F，則F = f。類似地，F亦可分解為切向分力Fw以及徑向分力F徑。其中F 徑為可能導致外導體被破壞的力，其與F的關系SFe= F*cosA，其中，A為作用力F與徑向 分力Fe之間的夾角。因為絕緣護套510的直徑大于外導體520的外徑，因此，A >a，所以，(fg = f*cosa) > (Fe= F*cosA)；同時，因為絕緣護套510為塑料材質，而外導體520為金屬材 質，故穿刺裝置要破壞外導體520所需的徑向力一定大于破壞絕緣護套510所需的徑向力。同時，為實現穿刺裝置與外導體520的良好并且無損壞接觸，在該實施方式中的 穿刺裝置與電纜絕緣護套510及外導體520接觸過程中，彈性及塑性形變也是一個需考慮 的重要因素。具體參考圖7和圖8，其中，圖7是該實施方式的穿刺裝置刺入電纜前的用于說明 彈性形變的力學分析圖，圖8是該實施方式的穿刺裝置刺入電纜的絕緣護套內時的用于說 明彈性形變的力學分析圖。如圖7所示，當穿刺裝置作用于絕緣護套510上時，要保證其能
5夠刺穿絕緣護套510，絕緣護套510對穿刺裝置的刃尖的徑向作用力ge’ (其為刃尖對絕緣 護套的徑向作用力ge的反作用力)的水平分力，必須小于使第一刀片100和第二刀片200 發生彈性形變偏離原軌道的力。同樣地，如圖8所示，當穿刺裝置作用于外導體520上時， 要保證外導體不受到破壞，外導體520對刃尖的作用力Ge’(其為刃尖對外導體徑向作用 力Gi5的反作用力)的水平分力，必須大于使第一刀片100和第二刀片200發生彈性形變并 偏離原軌道的力。因此，穿刺裝置切入電纜的狀態為當穿刺裝置與絕緣護套510接觸時，在穿刺裝 置上施加的力f使其刺穿絕緣護套510，并且在切穿后一瞬間，f維持原來大小，如前所述， f會繼續保持并施加在外導體520上，同時外導體520承受的力并不導致其被破壞。而要 使穿刺裝置能夠較容易地刺穿絕緣護套510的條件是穿刺裝置的第一刀片100和第二刀片 200最好足夠薄，即刀刃足夠鋒利，這樣切入所需的力f就會足夠小，從而使得絕緣護套510 對第一刀片100和第二刀片200的反作用力ge’的水平分力小于使第一刀片100和第二刀 片200發生彈性形變偏離原軌道的力而使刀片順利切入絕緣護套。當穿刺裝置刺穿絕緣護套510并與外導體520相接觸后，即可實現電纜與穿刺裝 置的電接觸。但是，在實際應用中，由于電纜部件尺寸的誤差、穿刺裝置尺寸的誤差以及整 個系統的尺寸誤差，會導致穿刺裝置無法做到剛剛與外導體接觸便停止行進。因此，實際中 更為可靠的方案是，在穿刺裝置的第一刀片100和第二刀片200與外導體520接觸后，可繼 續前進，并且第一刀片100和第二刀片200向兩側彈開，將外導體520包在中間，從而實現 與外導體520更加可靠的接觸。由以上結合圖8的分析可知，要保證第一刀片100和第二刀 片200順利地向兩側彈開，外導體520對穿刺裝置刃尖作用力Ge’的水平分力必須大于使 第一刀片100和第二刀片200發生彈性形變偏離原軌道的力。而同時，Ge’應盡可能小，以 更加確保外導體520不會被其反作用力Ge損傷。相同尺寸下，Ge’的大小是由穿刺裝置的 第一刀片100和第二刀片200的材料決定的，因此，第一刀片100和第二刀片200的材料應 選擇彈性模量較小的彈性材料，優選的，第一刀片100和第二刀片200的彈性介于電纜500 的絕緣護套510的彈性和外導體520的彈性之間，并且硬度與電纜的外導體的硬度相同或 相近。例如，刀片材料可選用銅、銅合金、鋁或鋁合金等。綜上，在刀片切入電纜的絕緣護套510的過程中，由于選擇的是鋒利的刀片，刀片 切入絕緣護套510所需的力f就會較小，因此絕緣護套510對刀片的反作用力g徑’也較 小，這就保證了刀片能夠順利地切入絕緣護套510，同時因為切入絕緣護套510的力f較小， 再加上對于刀片最小尺寸的控制使，刀片的刀刃與電纜的外導體520的外圓接近于相切狀 態，這就使刀片能夠以較小的力與外導體520接觸后從外導體520的圓面上滑開而不是被 切破，同時與外導體520有良好的電接觸，這就達成了此穿刺裝置的設計目的。如圖9和圖10所示，為本發明的穿刺裝置的第二實施方式的示意圖。該實施方式 為對上述兩個實施方式的另一種變型。該種實施方式的穿刺裝置，兩個刀片的刃尖之間的 距離的公稱值加上其上極限偏差值可等于或略小于所述電纜的外導體的外徑的公稱值減 去其下極限偏差值。其不同之處在于，該穿刺裝置兩個刀片的各采用雙面刀片設置，即第一 刀片100’和第二刀片200’的內側面均設計為具有傾斜的刀刃面120’和220’。并且優選 地，第一刀片100’和第二刀片200’的內側面的刀刃面120’和220’在刃尖接觸到所述電 纜500的外導體520時均與所述外導體相切。其余特征與上述兩種實施方式相同。由此，當該實施方式的穿刺裝置作用在電纜500的絕緣護套510上時，由于絕緣護套510的外徑 比外導體520的外徑大，因此與外導體520相切的第一刀片100’和第二刀片200’內側面 的刀刃面120’和220’不會與絕緣護套510相切，因此，兩個刀片可較為容易地刺進絕緣護套內。如圖11、圖12所示，當該實施方式的穿刺裝置刺穿電纜500的絕緣護套510與外 導體520相接觸時，由于第一刀片100’和第二刀片200’具有與外導體相切的刀刃面120’、 220，，當第一刀片100，和第二刀片200，的刃尖刺穿絕緣護套510與外導體520接觸后，因 為切面的關系會緊接著避開外導體520，進而實現切面與外導體520的直接接觸，然后，兩 個刀片100’、200’會在彈性力的作用下向外導體520兩側避開，從而在實現與外導體520 良好電接觸的同時，不會存在穿刺裝置破壞外導體520的情況。如圖13所示，是包括有本發明的穿刺裝置的電纜接地裝置的示意圖。如圖所示， 該接地裝置包括用于接收電纜500的接收部分10，以及與該接收部分10樞軸連接的接地 部分20，接地部分20用于與該接收部分10中的電纜500形成電連接。其中，接地部分20 具有用于接地的接地件21，并在固定件23內固定有本發明的穿刺裝置22，穿刺裝置22可 采用上述任一種實施方式，并與接地件21電連接。使用該接地裝置時，可將電纜500固定 于容置槽11內。容置槽11呈U形，其內徑比電纜外徑略小，并利用U形結構的彈性將電纜 500卡緊固定于容置槽11內。同時，接收部分10的一端兩側具有孔12，對應地，接地部分 的一端兩側具有軸對，孔12的上部與軸M上均設置有倒角，且兩軸M外端面的寬度比兩 孔內端面的寬度略大，利用接收部分10的U形容置槽11容易變形的特性，可將軸M通過 倒角卡入孔12內，從而形成接收部分10和接地部分20之間的樞軸連接。在接入電纜500 后，以軸M為支點，施加外力使接收部分10和接地部分20相對轉動，使穿刺裝置22刺入 電纜500并與電纜500內的外導體接觸，從而實現電纜的接地。容易理解，孔12和軸M的 位置可以互換，即接收部分10的一端兩側具有軸M，接地部分20的一端兩側具有軸12。綜上所述，使用本發明的穿刺裝置以及包括有該穿刺裝置的電接地裝置，能夠改 變傳統的絕緣電纜需要先將護套剝離外導體、再使用接地裝置與電纜外導體接觸從而實現 電接地的常規方式，而是直接采用穿刺裝置刺破護套后與外導體電接觸的方式，這極大地 簡化了安裝方式。并且，本發明的穿刺裝置以及包括有該穿刺裝置的電接地裝置，可在有效 地刺穿電纜的絕緣護套并與導體良好接觸的同時，又能確保不將外導體刺破或損壞，從而 實現電纜的良好接地。
權利要求
1.一種電纜的穿刺裝置，包括第一刀片、第二刀片和連接部，所述第一刀片和第二刀片 對稱裝設于所述連接部，所述電纜的穿刺裝置受壓后刺穿所述電纜的絕緣護套，以使所述 電纜的穿刺裝置與所述電纜的外導體形成電連接，其特征在于，所述第一刀片的刃尖和第 二刀片的刃尖之間的距離的公稱值加上其上極限偏差值等于或略小于所述電纜的導體的 外徑的公稱值減去其下極限偏差值。
2.根據權利要求1所述的電纜的穿刺裝置，其特征在于，所述第一刀片和所述第二刀 片均為內側面為平面、外側面為帶有傾斜的刀刃面的單面刀片。
3.根據權利要求1所述的電纜的穿刺裝置，其特征在于，所述第一刀片和所述第二刀 片均為內側面和外側面均帶有傾斜的刀刃面的雙面刀片。
4.根據權利要求3所述的電纜的穿刺裝置，其特征在于，所述第一刀片和第二刀片的 內側面的刀刃面在刃尖接觸到所述電纜的外導體時均與所述外導體相切。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的電纜的穿刺裝置，其特征在于，所述第一刀片和 第二刀片的材質為銅、銅合金、鋁及鋁合金中的至少一種。
6.根據權利要求1-4中任一項所述的電纜的穿刺裝置，其特征在于，所述連接部的內 表面為曲面或直面。
7.根據權利要求1-4中任一項所述的電纜的穿刺裝置，其特征在于，所述第一刀片和 第二刀片的彈性介于所述電纜的絕緣護套的彈性和導體的彈性之間。
8.—種電纜的接地裝置，包括用于接收該電纜的接收部分以及與該接收部分樞軸連接 的接地部分，該接地部分包括接地件，其特征在于，該接地部分還包括如權利要求1-4中任 一項所述的電纜的穿刺裝置，該電纜的穿刺裝置與該接地件電連接。
9.根據權利要求8所述的電纜的接地裝置，其特征在于，所述第一刀片和第二刀片的 彈性介于所述電纜的絕緣護套的彈性和導體的彈性之間。
10.根據權利要求9所述的電纜的接地裝置，其特征在于，所述第一刀片和第二刀片的 材質為銅、銅合金、鋁及鋁合金中的至少一種。
全文摘要
本發明公開了一種電纜的穿刺裝置，包括第一刀片、第二刀片和連接部，所述第一刀片和第二刀片對稱裝設于所述連接部，所述電纜的穿刺裝置受壓后刺穿所述電纜的絕緣護套，以使所述電纜的穿刺裝置與所述電纜的外導體形成電連接，所述第一刀片的刃尖和第二刀片的刃尖之間的距離的公稱值加上其上極限偏差值等于或略小于所述電纜的導體的外徑的公稱值減去其下極限偏差值。本發明的電纜的穿刺裝置以及包括有該裝置的電纜的接地裝置，可在有效地刺穿電纜的絕緣護套并與外導體良好接觸的同時，又能確保不將外導體刺破或損壞，從而實現電纜的良好接地。
文檔編號H01R4/64GK102064390SQ20101051208
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月19日 優先權日2010年10月19日
發明者戴燕飛, 樊勇, 陳小煒 申請人:網拓(上海)通信技術有限公司