CN102017330A - 可分离连接器系统的推然后拉操作 - Google Patents

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Abstract

可分离连接器系统的可分离连接器组件。所述可分离连接器组件包括一对或更多对被配置来分别在电气连接和断开连接操作中彼此接合和脱离的连接器。操作者可以通过将所述连接器推到一起并且然后将所述连接器拉开的操作来使所述连接器脱离。将所述连接器推到一起的操作剪切所述连接器之间的接口粘结，使操作者更容易将所述连接器拉开。所述连接器中的一个可以包括鼻端部，所述鼻端部具有被配置来当所述连接器接合时不接合所述另一连接器的内部表面的底切区段。对与所述另一连接器的内部表面接合的所述鼻端部的所述表面面积的限制，减少在分离所述连接器时的表面粘结和压降，使得分离操作更容易进行。

Description

可分离连接器系统的推然后拉操作
相关专利申请：本专利申请与下述共同待审的专利申请相关：2008年2月25日提交的题目为“接口被底切的可分离连接器(Separable Connector with Interface Undercut)”的美国专利申请No.12/072,333；2008年2月25日提交的题目为“具有减少的表面接触的可分离连接器(Separable Connector with Reduced Surface Contact)”的美国专利申请No.12/072,498；2008年2月25日提交的题目为“具有包覆模制的法拉第笼的双接口可分离绝缘连接器(Dual Interface Separable Insulated Connector With Overmolded FaradayCage)”的美国专利申请No.12/072,164；以及2008年2月25日提交的题目为“制造具有包覆模制的法拉第笼的双接口可分离绝缘连接器的方法(Method of Manufacturing a DualInterface Separable Insulated Connector With Overmolded Faraday Cage)”的美国专利申请No.12/072,193。在此通过引用将上述相关申请中每一个的完整公开内容完全并入本文。
技术领域
本发明总地涉及用于电力系统的可分离连接器系统，并且更具体地，涉及更容易的可分离连接器系统的去耦合(decoupling)。
背景技术
在典型的配电网络中，变电站经由互连的线缆和电气装置将电力递送(deliver)至用户。线缆终止于通过以金属壁为外壳的设备(例如电容器、变压器和开关装置)的衬套。越来越多地，这种设备是“正面不带电的(dead front)”，意指所述设备被这样配置，以使操作者不会接触任何带电的电气部分。正面不带电的系统已被证实要比“正面带电的(live front)”系统更安全，并且具有可比的可靠性和低故障率。
用于地下电力系统的各种安全规程和操作程序要求在每个线缆和电气装置之间存在可见的断开连接(visible disconnect)，以安全地进行常规维护工作，例如线路赋能检查、接地操作、故障定位和高压测试。满足针对正面不带电的电气装置的这种要求的传统方法是提供“可分离连接器系统”，所述“可分离连接器系统”包括连接到所述装置的第一连接器组件和连接到电缆的第二连接器组件。所述第二连接器组件相对于所述第一连接器组件是选择性地可安置的。操作者可以使所述连接器组件接合或脱离，以实现所述装置和所述线缆之间的电气连接或断开连接。
通常，连接器组件中的一个包括母连接器，而连接器组件中的另一个包括相应的公连接器。在某些情况下，连接器组件中的每一个可以包括两个连接器。例如，连接器组件中的一个可以包括成组的、基本上平行的母连接器，而连接器组件中的另一个可以包括相应于母连接器并且与所述母连接器对准的基本上平行的公连接器。
在典型的电气连接操作期间，操作者使母连接器(一个或更多个)在相应的公连接器(一个或更多个)之上滑动。为辅助该操作，操作者通常用润滑剂涂(例如硅树脂(silicone))敷连接器。经过一段延长的时间，润滑剂硬化，使连接器结合在一起。这种结合使得在电气断开连接的操作中难以将连接器分离。连接器的表面面积越大，就越难打破这种连接。在可分离连接器系统包括必须同时被分离的多个连接器对时，该问题大大地恶化了。
操作者通常试图通过在分离连接器之前用带电工具扭转(twisting)连接器组件中的一个来克服该问题。扭转操作可以剪切连接器之间的接口粘结(adhesion)，允许操作者更容易地分离连接器。这种方法有许多缺点。例如，这种扭转操作将会通过这样的方式使连接器组件变形，即松动和解开电流承载接合处(joint)，和/或扭转和弯曲连接器组件的操作孔。连接器组件的这种变形可能致使连接器组件失效和/或不安全。此外，扭转操作的人机工程因素(ergonomics)可能导致对操作者造成即刻和长期的(即，反复动作)伤害。而且，具有多个、基本上平行的连接器的连接器组件不能通过扭转的方式来打破接口粘结。
因此，本领域中存在这样的需求，即用于安全地且容易地使可分离连接器系统的连接器组件分离的系统和方法。具体地，本领域存在的需求是，用于安全地并且容易地减少或剪切可分离连接器系统的连接器之间的接口粘结的系统和方法。此外，本领域还存在这样的需求，即用于减少或剪切在可分离连接器系统的多个基本上平行的连接器对的连接器之间的接口粘结的系统和方法。
发明内容
本发明提供用于使可分离连接器系统的连接器组件分离的系统和方法。所述可分离连接器组件包括一对或更多对连接器，所述一对或更多对连接器被配置来分别在电气连接和断开连接的操作中彼此接合和脱离。例如，操作者可以在配电网络中选择性地使连接器接合和脱离，以形成或断开赋能连接。
在本发明的一个示例性方面，第一连接器组件连接到正面不带电的或正面带电的电气装置，例如电容器、变压器、开关装置或其他电气装置。第二连接器组件经由线缆连接到配电网络。将第一和第二连接器组件连结在一起使配电网络中的电路闭合。类似地，分离所述连接器使所述电路断开。
对于每一对连接器，连接器中的第一连接器可以包括基本上围绕凹陷设置的壳体，探针从所述凹陷延伸。例如，探针可以包括导电材料，该导电材料被配置来接合连接器对的第二连接器的相应导电接触件(contact element)。所述第二连接器可以包括基本上围绕导电接触件和管状构件的至少一部分(例如活塞座)设置的管状壳体，其中所述管状构件的至少一部分耦合到所述导电接触件。鼻部件(piece)可以固定到管状壳体的端部，邻近第二连接器的“鼻端部”。鼻部件可以被配置来当连接器连接时被设置于第一连接器的凹陷内。第二连接器的外部肩可以耦合到管状壳体。
在本发明的一个示例性方面，操作者可以通过将连接器推到一起并且接着将所述连接器拉开而使连接器分离。将连接器推到一起的操作可以剪切连接器之间的接口粘结，使操作者更容易将连接器拉开。将连接器推到一起的操作还可以在将连接器拉开时为克服连接器之间的闩锁力提供“快速的启动(running start)”。例如，在这种“推然后拉(push-then-pull)”操作的推动部分期间，连接器之间的相对运动可以是约0.1英寸到大于1.0英寸或是在约0.2英寸和1.0英寸之间。
连接器可以包括被定制尺寸并被配置来为这种相对运动提供空间的间隙区域(clearance region)。例如，连接器可以包括“鼻间隙”区域，所述“鼻间隙”区域被定制尺寸并被配置来在第一和第二连接器的推然后拉操作期间提供第二连接器的鼻端部与第一连接器的凹陷的相对运动的空间。连接器还可以包括“肩间隙”区域，所述“肩间隙”区域被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供第二连接器的肩部与第一连接器的壳体的相对运动的空间。此外，连接器可以包括“探针间隙”区域，所述“探针间隙”区域被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供第一连接器的探针与第二连接器的管状构件的相对运动的空间。
在本发明的另一个示例性方面，连接器可以包括闩锁机构，所述闩锁机构用于当连接器在已连接的操作位置时将所述连接器固定在一起。例如，连接器中的一个可以包括凹槽，而连接器中的另一个可以包括闩锁件，当连接器在已连接的操作位置时，所述闩锁件被配置来接合所述凹槽。闩锁件可以包括锁合环、指形接触件的突出部(例如第二连接器的导电接触件的指形部)或受益于本公开的本领域普通技术人员显而易见的另一固定件。类似于上面描述的间隙区域，连接器可以包括间隙区域，所述间隙区域被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供凹槽与闩锁件的相对运动的空间，以使连接器断开连接。
在本发明的又另一示例性方面，第二连接器的鼻端部可以包括底切(undercut)区段，所述底切区段被配置来当连接器接合时不与第一连接器的壳体的内部表面接合。例如，壳体可以包括沿壳体的内表面的内部部分延伸的半导电材料。当连接器接合时，第二连接器的其他(非底切)区段可以接合壳体的内表面。例如，底切区段可以被设置在两个“接口区段”之间，所述两个“接口区段”被配置来当连接器接合时接合第一连接器的内部表面。对与另一连接器的内部表面接合的鼻端部的表面面积的限制，减少分离连接器时的表面粘结及压降(pressure drop)，使分离操作更容易进行。例如，底切区段可以设置在第二连接器的鼻部件内。
对本领域普通技术人员来说，在考虑如下具体描述的示例说明性实施方案的情况下，本发明的这些和其他的方面、目的、特征以及优点将会变得清晰，所述示例说明性实施方案包括目前所感知到的实施本发明的最佳方式。
附图简要说明
图1是根据特定示例性实施方案的可分离连接器系统的纵向剖视图。
图2是根据特定可替换的示例性实施方案的可分离连接器系统的纵向剖视图。
图3是根据特定示例性实施方案的图2的可分离连接器系统在电气连接操作位置的纵向剖视图。
图4是根据特定示例性实施方案的图2的可分离连接器系统在推进(pushed-in)位置的纵向剖视图。
图5是根据特定附加的可替换示例性实施方案的可分离连接器系统的纵向剖视图。
图6是根据特定附加的可替换示例性实施方案的可分离公连接器的纵向剖视图。
图7是连接到电气装置的成组可分离母连接器和图6的可分离公连接器的部分分解的等距视图。
图8是根据特定附加的可替换示例性实施方案的可分离公连接器的纵向剖视图。
具体实施方式
本发明涉及用于安全地且容易地分离可分离连接器系统的连接器组件的系统和方法。具体地，本发明涉及这样的系统和方法，即用于使用推然后拉操作或连接器之间减少的表面接触来安全地且容易地减少或剪切可分离连接器系统的连接器之间的接口粘结。所述可分离连接器组件包括一对或更多对可分离连接器，所述一对或更多对可分离连接器被配置来在电气连接操作中彼此接合，并且在电气断开连接操作中彼此脱离。操作者可以在电气断开连接操作期间通过将连接器推到一起并且接着将连接器拉开而使连接器脱离。将连接器推到一起的操作剪切连接器之间的接口粘结，使操作者更容易将连接器拉开。
现在参见附图(在所有附图中相似的标号表示相似的要素)，详细描述本发明的示例性实施方案。
图1是根据特定示例性实施方案的可分离连接器系统100的纵向剖视图。系统100包括母连接器102和公连接器104，母连接器102和公连接器104被配置为选择性地接合和脱离来在配电网络中形成或断开赋能连接。例如，公连接器104可以是连接到正面带电的或正面不带电的电气装置(未示出)(例如电容器、变压器、开关装置或其他电气装置)的衬套插入体或连接器。母连接器102可以是经由线缆(未示出)电气连接至配电网络的弯头连接器或其他形状的器件。在特定可替换的示例性实施方案中，母连接器102可以连接到电气装置，而公连接器104可以连接到线缆。
母连接器102包括弹性壳体110，弹性壳体110包括绝缘材料，例如三元乙丙(“EPDM”)橡胶。连接到电气地的导电屏蔽层112沿壳体110的外表面延伸。半导电材料体190沿壳体110的内表面的内部部分延伸，基本上围绕杯形凹陷118的一部分和母连接器102的导体接触体116。例如，半导电材料体190可以包括被配置来控制电应力的模制的过氧化物固化的EPDM。在特定示例性实施方案中，半导电材料体190可以作为母连接器102的“法拉第笼”。
公接触件或探针114的一端114a从导体接触体116延伸进入杯形凹陷118。探针114包括导电材料，例如铜。探针114还包括从其相对端114b延伸出的电弧跟随器(arcfollower)120。电弧跟随器120包括由烧蚀材料制成的杆形构件。例如，烧蚀材料可以包括载有细分散的三聚氰胺的缩醛共聚物。在特定示例性实施方案中，烧蚀材料可以被注模在探针114内的环氧结合的玻璃纤维加强销(未示出)上。凹陷124被提供在探针114和电弧跟随器120之间的联结处。为了组装的目的，通过探针114的端部114b提供有口126。
公连接器104包括至少部分地围绕细长绝缘本体136设置的半导电屏蔽130。绝缘本体136包括弹性绝缘材料，例如模制的过氧化物固化的EPDM。导电屏蔽壳体191在绝缘本体136内基本上围绕接触组件195延伸。不导电鼻部件134被固定到屏蔽壳体191的端部，邻近公连接器104的“鼻端部”194。绝缘本体136的弹性绝缘材料包围并结合屏蔽壳体191的外表面，并且结合鼻部件134的一部分。
接触组件195包括具有可转向的指形部140的母接触体138。可转向的指形部140被配置来至少部分地接纳母连接器102的电弧跟随器120。接触组件195还包括邻近可转向的指形部140设置的灭弧器(arc interrupter)142。接触组件195设置在接触管196内。
母连接器和公连接器102、104在“负载建立(loadmake)”、“负载断开(loadbreak)”和“故障闭合(fault closure)”状况期间是可操作的或可配合的。负载建立状况在接触体114、138中的一个被赋能而接触体114、138中的另一个与一般的负载接合时发生。随着接触体114、138彼此靠近且直至接触体114、138接合(joinder)，在接触体114、138之间产生中等强度的电弧。
当此时被赋能并且向一般负载供能的配合的公接触体和母接触体114、138分离时，发生负载断开状况。中等强度电弧在接触体114、138之间从其分离点发生，直至它们彼此稍稍(somewhat)移开。故障闭合状况在公接触体和母接触体114、138配合时发生，其中所述接触体中的一个被赋能而所述接触体中的另一个与有故障(例如短路状况)的负载接合。在故障闭合状况中，随着接触体114、138彼此靠近且直至它们以机械接合和电气接合的方式连结，在接触体114、138之间产生实质的电弧。
根据已知的连接器，公连接器104的灭弧器142可以产生用来加速接触体114、138的接合的弧熄气体。例如，在连接器102、104接合时，弧熄气体可以导致公连接器104的活塞192在公接触体114的方向上使母接触体138加速。加速接触体114、138的接合可以在负载建立和故障闭合状况期间使电弧时间和有害状况最小化。在特定示例性实施方案中，活塞192设置在屏蔽壳体191内，在母接触体138和活塞座193之间。例如，活塞座193可以包括从母接触体138的端部138a向细长本体136的后端198延伸的管状导电材料，例如铜。
灭弧器142被定制尺寸和大小来接纳母连接器102的电弧跟随器120。在特定示例性实施方案中，当接触体114、138分离时，灭弧器142可以产生弧熄气体以熄灭电弧。类似于在负载建立和故障闭合状况期间接触体接合的加速，弧熄气体的产生可以在负载断开状况期间使电弧时间和有害状况最小化。
在特定示例性实施方案中，母连接器102包括从杯形凹陷118突出、基本上围绕探针114的端部114a的锁合环150。在公连接器104的鼻部件134中的锁合凹槽151被配置来当公连接器和母连接器102、104接合时接纳锁环150。锁合凹槽151和锁合环150之间的干涉配合或“闩锁力”在连接器102、104电气连接时可以使公连接器和母连接器102、104牢固地配合。当在电气断开连接操作期间分离公连接器和母连接器102、104时，操作者必须克服这种闩锁力。受益于本公开的本领域普通技术人员将意识到，存在许多其他适合的用于固定连接器102、104的方法。例如，下面结合图2所描述的“钩形物(barb)加凹槽”的闩锁可以用来固定连接器102、104。
为了辅助电气连接操作，操作者可以利用润滑剂(例如硅树脂)涂敷母连接器102的一部分和/或公连接器104的一部分。经过延长的一段时间，润滑剂会硬化，并将连接器102、104结合在一起。这种结合可以使得在电气断开连接操作中难以分离连接器102、104。为分离连接器102、104，操作者必须克服锁合环150和锁合凹槽151的闩锁力以及由硬化的润滑剂造成的连接器102、104之间的接口粘结。
图1的可分离连接器系统100允许操作者使用推然后拉操作来安全地且容易地克服闩锁力和接口粘结。操作者可以在将连接器102、104拉开之前，将连接器102、104进一步推到一起，来代替传统连接器系统中将连接器102、104从它们常规的接合操作位置拉开的操作。将连接器102、104推到一起的操作可以剪切连接器102、104之间的接口粘结，使操作者更容易将连接器102、104拉开。将连接器102、104推到一起的操作还可以在将连接器102、104拉开时为克服闩锁力提供“快速的启动”。
连接器102、104中的每一个被定制尺寸并被配置来提供推然后拉操作的空间。第一，母连接器102的杯形凹陷118包括“鼻间隙”区域152，“鼻间隙”区域152被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供公连接器104的鼻端部194与杯形凹陷118的相对运动的空间。例如，鼻端部194和/或杯形凹陷118可以沿探针114的轴移动，其中鼻端部194至少部分地设置在鼻间隙区域152内。在特定示例性实施方案中，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时(即当连接器102、104被完全推到一起时)，鼻端部194的边缘194a可以在鼻间隙区域152内紧靠(abut)杯形凹陷118的端部153。例如，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时，邻近公连接器104的鼻端部194的接触管196的边缘和/或鼻部件134的边缘可以紧靠杯形凹陷118的端部153。
第二，母连接器102的壳体110包括“肩间隙”区域154，“肩间隙”区域154被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供公连接器104的肩部155与母连接器102的壳体110的相对运动的空间。例如，肩155和/或壳体110可以沿与探针114的轴平行的轴移动，其中肩155至少部分地设置在肩间隙区域154内。在特定示例性实施方案中，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时，肩155的端部155a可以在肩间隙区域154内紧靠壳体110的端部156。
第三，公连接器104的活塞座193包括“探针间隙”区域157，“探针间隙”区域157被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供活塞座193与母连接器102的探针114的相对运动的空间。例如，探针114和/或活塞座193可以沿探针114的轴移动，其中探针114至少部分地设置在探针间隙区域157内。在特定示例性实施方案中，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时，探针114的电弧跟随器120的端部158可以在探针间隙区域157内紧靠活塞座193的端部193a。
第四，在公连接器104的鼻部件134中的锁合凹槽151包括“闩间隙”区域159，“闩间隙”区域159被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供母连接器102的锁合环150和锁合凹槽151的相对运动的空间。例如，锁合环150和/或锁合凹槽151可以沿与探针114的轴平行的轴移动，其中锁合环150至少部分地设置在闩间隙区域159内。在特定示例性实施方案中，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时，锁合环150的端部160可以在闩间隙区域159内紧靠闩锁凹槽151的端部161。在特定可替换示例性实施方案(未在图1中图示说明)中，公连接器104可以包括锁合环150，而母连接器102可以包括锁合凹槽151和闩间隙区域159。
受益于本公开的本领域普通技术人员将意识到本文所描述的间隙本质上仅仅是示例性的，并且存在用于在推然后拉操作期间提供连接器之间的相对运动的空间的其他适合的间隙和其他适合的方法。
连接器102、104在推然后拉操作期间的相对运动，可以根据连接器102、104的尺寸和当分离连接器102、104时要被剪切的接口粘结的强度而变化。例如，在特定示例性实施方案中，在推然后拉操作的推动部分的操作期间连接器102、104的相对运动，可以是近似于约0.1英寸到约1.0英寸或更大的数量级。连接器102、104中的一个或二者均可以在推然后拉操作期间移动。例如，连接器102、104中的一个可以保持固定，而连接器102、104中的另一个朝向固定的连接器102或104移动和远离固定的连接器102或104移动。可替换地，连接器102、104二者都可以朝向彼此和远离彼此移动。
图2是根据特定可替换的示例性实施方案的可分离连接器系统200的纵向剖视图。系统200包括母连接器221和公连接器231，母连接器221和公连接器231被配置来在配电网络中选择性地接合和脱离，以形成或断开赋能连接。除了图2的连接器221、231包括与图1的连接器102、104的探针和(环和凹槽)闩锁机构不同的探针201和闩锁机构之外，母连接器和公连接器221、231基本上分别类似于图1的系统100的母连接器和公连接器102、104。
探针201在靠近其第一端部处包括具有凹陷的末端203的基本上为圆柱形的构件。例如，所述圆柱形构件可以包括杆或管。在将电路闭合的操作中，凹陷的末端203穿入并连接公连接器231的指形接触体211。
探针201包括凹陷的区域205，凹陷的区域205在公连接器和母连接器221、231连接时，为探针201和指形接触体211的互锁提供接触点。每个指形接触体211的第一端部包括突出部213，突出部213被配置来为每个指形接触体211和凹陷的区域205的互锁提供接触点。例如，当探针201在电气连接操作期间被插入指形接触体211时，探针201可以通过依靠(ride on)在每个指形接触体211的突出部213上的方式滑入指形接触体211。
每个突出部213包括圆形正面以及包括脊的背面，所述脊所成的角度比所述圆形正面的角度陡峭。与突出部213的圆形正面相比，突出部213的脊被倾斜为更接近于垂直探针201的运动轴。突出部213的圆形正面允许探针201以最低的阻力和减小的摩擦力滑入指形接触体211。突出部213背面上的脊将探针201闩锁进入指形接触体211。一旦使探针201在指形接触体211内就位，突出部213的脊锁入凹陷的区域205。所述脊的更陡峭的角度导致与将探针201插入指形接触体211相比，需要更大的力来将探针201从指形接触体211移除。
当探针201插入指形接触体211时，指形接触体211向外扩展(expand)来为探针201提供空间。在特定示例性实施方案中，每个指形接触体211的外部表面包括至少一个凹陷的凹槽219，凹陷的凹槽219被配置来容置(house)至少一个可扩展的保持弹簧215。可扩展的保持弹簧215被配置来约束指形接触体211的柔韧性，从而增加每个指形接触体211的接触压力。例如，每个保持弹簧215可以包括柔韧的、基本上为环形的构件，所述环形构件被配置来基于作用力而扩展或收缩。
与图1的可分离连接器系统100一样，图2的可分离连接器系统200允许操作者使用推然后拉操作来安全地且容易地分离连接器221、231。连接器221、231中的每一个被定制尺寸并被配置来为所述推然后拉操作提供空间。第一，与图1的可分离连接器系统100一样，母连接器221的杯形凹陷218包括“鼻间隙”区域252，“鼻间隙”区域252被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供公连接器231的鼻端部234与杯形凹陷218的相对运动的空间。例如，鼻端部234和/或杯形凹陷218可以沿探针201的轴移动，其中鼻端部234至少部分地设置在鼻间隙区域252内。在特定示例性实施方案中，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时(即当连接器221、231被完全推到一起时)，鼻端部234的边缘234a可以在鼻间隙区域252内紧靠杯形凹陷218的端部253。
第二，母连接器221的壳体223包括“肩间隙”区域254，“肩间隙”区域254被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供公连接器231的肩部255与母连接器221的壳体223的相对运动的空间。例如，肩部255和/或壳体223可以沿与探针201的轴平行的轴移动，其中肩部255至少部分地设置在肩间隙区域254内。在特定示例性实施方案中，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时，肩部255的端部255a可以在肩间隙区域254内紧靠壳体223的端部256。
第三，公连接器231的活塞座232包括“探针间隙”区域257，“探针间隙”区域257被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供活塞座232与母连接器221的探针201的相对运动的空间。例如，探针201和/或活塞座232可以沿探针201的轴移动，其中探针201至少部分地设置在探针间隙区域257内。在特定示例性实施方案中，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时，探针201的端部258可以在探针间隙区域257内紧靠活塞座232的端部232a。
第四，探针201的凹陷的区域205包括“闩间隙”区域259，“闩间隙”区域259被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供凹陷的区域205与公连接器231的指形接触体211的相对运动的空间。例如，凹陷的区域205和/或指形接触体211可以沿探针201的轴移动，其中指形接触体211至少部分地设置在闩间隙区域259内。在特定示例性实施方案中，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时，每个指形接触体211的端部260可以在闩间隙区域259内紧靠凹陷的区域205的端部261。
受益于本公开的本领域普通技术人员将意识到本文所描述的间隙本质上仅仅是示例性的，并且存在用于在推动操作期间容纳连接器之间的相对运动的其他适合的间隙以及其他适合的方法。
连接器221、231在推然后拉操作期间的相对运动，可以根据连接器221、231的尺寸和当分离连接器221、231时要被剪切的接口粘结的强度而变化。例如，在特定示例性实施方案中，在推然后拉操作的推动部分的操作期间连接器221、231的相对运动，可以是近似于约0.1英寸到约1.0英寸或更大的数量级，或者在约0.2英寸和1.0英寸之间。连接器221、231中的一个或二者均可以在推然后拉操作期间移动。例如，连接器221、231中的一个可以保持固定，而连接器221、231中的另一个朝向固定的连接器221或231移动和远离固定的连接器221或231移动。可替换地，连接器221、231二者都可以朝向彼此和远离彼此移动。
图3是根据特定示例性实施方案的类似于图2的可分离连接器系统200的可分离连接器系统300在电气连接操作位置的纵向剖视图。图4是根据特定示例性实施方案的图3的可分离连接器系统300在推进位置的纵向剖视图。
在图3描绘的电气连接操作位置，母连接器和公连接器221、231以电气和机械的方式接合。公连接器231的指形接触体211的每个突出部213与母连接器221的探针201的凹陷的区域205互锁。基本上如上面结合图2所描述的，连接器221、231的间隙区域252、254、257、259被定制尺寸并被配置来提供连接器221、231的推然后拉操作的空间。
操作者可以将连接器221、231中的一个或二者一起移动至图4中所描绘的推进位置。连接器221、231在所述推进位置比在图3所描绘的操作位置更加紧密地联接，其中每个间隙区域252、254、257、259的部分基本上被填充。具体地，公连接器231的鼻端部234的一部分至少部分地设置在鼻间隙区域252内；公连接器231的肩部255的一部分至少部分地设置在肩间隙区域254内；母连接器221的探针201的一部分至少部分地设置在探针间隙区域257内；以及公连接器231的每个指形接触体211的一部分至少部分地设置在闩间隙区域259内。例如，在推进位置，连接器221、231可以在干涉配合中彼此接合，其中在间隙区域252、254、257、259中不存在空气或仅仅存在最少的空气。在特定示例性实施方案中，公连接器231的鼻端部234至少部分地设置在母连接器221的法拉第笼190内。所述法拉第笼包括被配置来控制电应力的半导电材料，例如模制的过氧化物固化的EPDM。
将连接器推到一起，推至在图4中所描绘的推进位置，可以剪切在图3所描绘的操作位置(下文称之为“静态位置(resting position)”)的连接器221、231之间存在的接口粘结。接口粘结的剪切可以使操作者更容易在电气断开连接操作期间分离连接器221、231。具体地，在将连接器推到一起之后，分离连接器221、231所需要的力会小于从静态位置分离连接器221、231所需要的力。此外，推进位置和静态位置之间的距离可以为克服指形接触体211和探针201的凹陷的区域205之间的闩锁力提供“快速的启动”。
图5是根据特定附加可替换的示例性实施方案的可分离连接器系统500的纵向剖视图。可分离连接器系统500包括公连接器组件562和选择性地可相对于公连接器组件562安置的母连接器组件564。操作者可以使连接器组件562、564接合和脱离，以在配电网络中形成或断开赋能连接。
母连接器组件564包括成组的母连接器570、571，所述每个母连接器570、571可以，例如，类似于在图1中所图示说明的母连接器102和/或在图2-4中所图示说明的母连接器221。母连接器570、571通过连接壳体572彼此连结并且经由载流条(bus)590以串联方式电气互连。母连接器570、571在系统560的中心纵轴的相对的侧上基本上以彼此平行的方式排列。这样，母连接器570和571的探针514和电弧跟随器520以平行的方式围绕轴560排列。
在特定示例性实施方案中，公连接器组件562包括固定的公连接器582、583，固定的公连接器582、583对应于母连接器570、571并且对准母连接器570、571。例如，公连接器582、583中的每一个可以类似于图1中示出的公连接器104和/或图2中示出的公连接器231。在特定示例性实施方案中，公连接器582、583中的一个可以连接至正面不带电的电气装置(未示出)，而公连接器582、583中的另一个可以以已知的方式连接至电力线缆(未示出)。例如，公连接器582、583中的一个可以连接至真空开关或断路器(interrupter)组件(未示出)，并且真空开关或断路器组件为正面不带电的电气装置的一部分。
在特定示例性实施方案中，公连接器582、583可以以固定的方式安装到正面不带电的电气装置。例如，公连接器582、583可以直接安装到正面不带电的电气装置或经由分开的安装结构(未示出)来安装。公连接器582、583以间隔开的方式被保持，与母连接器570、571对准，从而当母连接器570、571在箭头A的方向沿纵轴560移动时，公连接器582、583可以牢固地接合到各自的母连接器570、571。同样地，当母连接器570、571在箭头B的方向(与箭头A的方向相反)移动时，母连接器570、571可以从各自的公连接器582、583脱离至分离的位置。
在特定可替换的示例性实施方案中，母连接器组件564可以以固定的方式安装到正面不带电的电气装置，其中公连接器组件562是选择性地相对于母连接器组件564可移动的。类似地，在特定附加可替换的示例性实施方案中，母连接器组件564和公连接器组件562二者相对于彼此都可以是可移动的。
图5的可分离连接器系统500允许操作者使用推然后拉操作来安全地且容易地分离连接器组件562、564。连接器组件562、564以及它们相应的连接器570、571、582、583中的每一个被定制尺寸并被配置来提供所述推然后拉操作的空间。第一，分别与图1和2的可分离连接器系统100、200一样，每个母连接器570、571的杯形凹陷518包括“鼻间隙”区域552，“鼻间隙”区域552被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供每个母连接器570、571的相应公连接器582、583的鼻端部534与杯形凹陷518的相对运动的空间。例如，每个鼻端部534和/或杯形凹陷518可以沿其相应的探针514的轴移动，其中鼻端部534至少部分地设置在其相应的鼻间隙区域552内。在特定示例性实施方案中，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时(即当连接器组件562、564被完全推到一起时)，每个鼻端部534的边缘534a可以在鼻间隙区域552内紧靠其相应的杯形凹陷518的端部553。在特定示例性实施方案中，每个鼻端部534至少部分地设置在相应的母连接器570、571的法拉第笼590内。所述法拉第笼包括被配置来控制电应力的半导电材料，例如模制的过氧化物固化的EPDM。
第二，每个母连接器570、571的壳体523包括“肩间隙”区域554，“肩间隙”区域554被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供母连接器570、571的壳体523与每个母连接器570、571的相应的公连接器582、583的肩部555的相对运动的空间。例如，肩部555和/或壳体523可以沿与其相应的探针514的轴平行的轴移动，其中每个肩部555至少部分地设置在其相应的肩间隙区域554内。在特定示例性实施方案中，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时，每个肩部555的端部555a可以在肩间隙区域554内紧靠其相应的壳体523的端部556。
第三，每个公连接器582、583的活塞座532包括“探针间隙”区域557，“探针间隙”区域557被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供活塞座532与所述公连接器的相应的母连接器570、571的探针514的相对运动的空间。例如，每个探针514和/或活塞座532可以沿探针514的轴移动，其中探针514至少部分地设置在探针间隙区域557内。在特定示例性实施方案中，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时，每个探针514的端部558可以在探针间隙区域557内紧靠其相应的活塞座532的端部532a。
第四，每个探针514的凹陷的区域505包括“闩间隙”区域559，“闩间隙”区域559被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供凹陷的区域505与所述探针的相应的公连接器582、583的指形接触体511的相对运动的空间。例如，凹陷的区域505和/或指形接触体511可以沿探针514的轴移动，其中指形接触体511至少部分地设置在闩间隙区域559内。在特定示例性实施方案中，当推然后拉操作的推动部分的操作完成时，每个指形接触体511的端部560可以在闩间隙区域559内紧靠其相应的凹陷的区域505的端部561。
受益于本公开的本领域普通技术人员将意识到本文所描述的间隙本质上仅仅是示例性的，并且存在用于在推动操作期间容纳连接器组件562、564之间的相对运动的其他适合的间隙以及其他适合的方法。
连接器组件562、564在推然后拉操作期间的相对运动，可以根据连接器组件562、564以及它们相应的连接器570、571、582、583的尺寸和当分离连接器组件562、564时要被剪切的接口粘结的强度而变化。例如，在特定示例性实施方案中，连接器组件562、564在推然后拉操作的推动部分的操作期间的相对运动，可以是近似于约0.1英寸到约1.0英寸或更大的数量级，或者是在约0.2英寸和1.0英寸之间。
图6是根据特定附加可替换的示例性实施方案的可分离公连接器600的纵向剖视图。图7是成组的可分离母连接器700和连接至电气装置705的图6的可分离公连接器600的部分分解的等距视图。例如，电气装置705可以包括电容器、变压器、开关装置或其他正面带电的或正面不带电的电气装置。
母连接器700和公连接器600被配置来选择性地接合和脱离，以在包括电气装置705的配电网络中形成或断开赋能连接。在特定示例性实施方案中，每个公连接器600可以类似于在图1中示出的公连接器104和/或在图2中示出的公连接器231，并且每个母连接器700可以类似于在图1中图示说明的母连接器102和/或在图2-4中图示说明的母连接器221。连接器600、700可以包括或不包括用来提供推然后拉操作的空间的间隙区域。
每个公连接器600包括半导电屏蔽608，半导电屏蔽608至少部分地围绕细长的绝缘本体636设置。绝缘本体636包括弹性体绝缘材料，例如模制的过氧化物固化的EPDM。导电屏蔽壳体632在绝缘本体636内基本上围绕接触体组件620延伸。不导电鼻部件634固定到屏蔽壳体632的端部，邻近公连接器600的“鼻端部”694。绝缘本体636的弹性绝缘材料包围并结合屏蔽壳体632的外表面，并且结合鼻部件634的一部分。
接触体组件620包括导电活塞622、母接触体624以及灭弧器628。活塞622包括轴向孔并且在内部是具有螺纹的，以接合指形接触体624的底部部分624a的外螺纹，而由此将指形接触体624以固定的方式稳固地安装或固定至活塞622。在特定示例性实施方案中，活塞622环绕其外围表面可以是带滚花(knurled)的，以提供与活塞座693的摩擦、咬入(biting)接合，来确保它们之间的电气接触。活塞622在故障闭合状况中为指形接触体624的运动提供阻力，直到获得充分的压力。在故障闭合状况期间，活塞622在屏蔽壳体632内是可安置的或可滑动的，用以在箭头A的方向轴向地移动(displace)接触体组件620。例如，在故障闭合状况期间从灭弧器628释放的弧息气体，可以导致活塞622在箭头A的方向移动。
指形接触体624包括一般为圆柱形的接触件，所述一般为圆柱形的接触件具有从所述一般为圆柱形的接触件中延伸出的多个轴向地凸出的接触体指形部630。接触体指形部630可以通过环绕母接触体624的端部提供多个在方位上(azimuthally)隔开的狭槽(slot)633的方式来形成。接触体指形部630在接合至配合的母连接器700的探针715时是可向外转向的，以弹性地接合探针715的外表面。
灭弧器628包括由不导电或绝缘材料(例如塑料)制成的一般是圆柱形的构件。在故障闭合状况中，灭弧器628生成去离子(de-ionizing)的弧熄气体，由所述弧熄气体累积的压力克服对活塞622运动的阻力并且导致接触体组件620在箭头A的方向朝公连接器600的鼻端部694加速，以使指形接触体件624与探针710更迅速地接合。因此，弧熄气体压力辅助接触体组件620在故障闭合状况中的运动。
在特定示例性实施方案中，鼻部件634由不导电材料制成并且一般是管状的或圆柱形的。鼻部件634被固定到公连接器600的鼻端部694上，并且以与屏蔽壳体632的内表面接触的方式延伸。外部肋(rib)或法兰(flange)616被固定在屏蔽壳体632的环形凹槽614内，由此将鼻部件634牢固地保持至屏蔽壳体632。
从绝缘本体636的端部636a延伸的鼻部件634的一部分包括底切区段650，底切区段650设置在鼻部件634的外接口区段651和内接口区段652之间。接口区段651、652中的每一个被配置来接合相应的母连接器700的内部表面。例如，每个接口区段651、652可以被配置来接合沿母连接器700的壳体的内表面的内部部分延伸的半导电材料体(类似于在图1中图示说明的材料体190)。底切区段650在接口区段651、652之间是凹陷的，以使底切区段650在公连接器600和母连接器700接合时将不接合母连接器700的内部表面。在特定示例性实施方案中，通过接口区段651、652接合的所述半导电材料体可以包括母连接器700的法拉第笼的至少一部分。因此，底切区段650可以被设置在所述法拉第笼之下。
底切区段650可以具有任何大于零的深度，所述深度导致底切区段650的外侧直径要小于母连接器700的内部表面的相应的区段的内侧直径。例如，底切区段650可以具有至少约0.05英寸的深度。仅通过实施例的方式，在特定示例性实施方案中，底切区段650可以具有约0.27英寸的深度。底切区段650的长度可以根据连接器600、700的相对尺寸而变化。例如，底切区段650可以具有约0.625英寸的长度。
在传统鼻部件中，从绝缘本体636的端部636a延伸的鼻部件的所述部分的大部分或整个外表面与相应的母连接器700的内部表面联接。这种设计的典型动机是通过这样的方式来防止局部放电(“PD”)并促进电压封闭(containment)，即，使所述鼻部件和所述公连接器的其他部件(component)以形状相符(form-fit)的方式接合母连接器700。然而，正如上面所描述的，这种形状相符的关系使操作者在电气断开连接操作期间难以将连接器分离。
图6和7中描绘的示例性公连接器600是通过这样的方式来解决这个问题的，即包括两个用于防止PD和促进电压封闭的接口区段651、652，同时限制与母连接器700的内部表面联接的鼻部件634的表面面积。在特定示例性实施方案中，总表面面积可以被减少约20％到约40％或更多，由此减少当分离连接器600、700时必须克服的公连接器和母连接器600、700之间的表面张力。
这种表面面积的减少允许空气在底切区段650和母连接器700的内部表面之间停留，减少当分离连接器600、700时在母连接器700内的压降。例如，压降的减少可以使连接器600、700的分离更容易进行，这是由于对操作者不利的吸力作用较少。由于局部真空引发闪络(flashover)的可能性较小，压力的减少还可以改善开关性能。正如下面参照图8所描述的，在特定可替换的示例性实施方案中，所述鼻部件的总表面面积可以被减少达100％。例如，在特定可替换的示例性实施方案中，鼻部件634可以仅包括一个接口区段或不包括接口区段。
在特定示例性实施方案中，基本上如上面参照图1所描述的，底切区段650还可以起到锁合凹槽的作用。例如，底切区段650可以包括闩间隙区域，所述闩间隙区域被定制尺寸并被配置来在推然后拉操作期间提供所述锁合凹槽与母连接器700的所述锁合环的相对运动的空间。
在特定可替换的示例性实施方案中，连接器600可以包括底切区段650和被配置来接纳母连接器700的锁合环(未示出)的另一锁合凹槽(未示出)。例如，邻近底切区段650的绝缘本体636可以包括所述锁合凹槽。所述锁合凹槽可以包括或不包括用于提供推然后拉操作的闩间隙区域的空间。
图8是根据特定附加可替换的示例性实施方案的可分离公连接器800的纵向剖视图。除了连接器800包括与图6-7的连接器600的鼻部件相比形状不同的鼻部件834之外，公连接器800基本上类似于图6-7的公连接器600。
具体地，连接器800包括鼻部件834，鼻部件834包括底切区段850而没有接口区段。因此，当所述连接器连接时，鼻部件834中没有将接合相应的母连接器(在图8中未示出)的内部表面的部分。连接器800的鼻端部894的其他部分可以与所述母连接器的内部表面接合，以防止PD和促进电压封闭。例如，当所述连接器连接时，连接器800的绝缘本体636的一部分的外表面636b可以接合所述法拉第笼的所述内部表面。由此，连接器800实现了防止PD及电压封闭，同时限制与所述母连接器的所述内部表面联接的鼻部件834的所述表面面积。类似地，当所述连接器连接时，连接器800的接触管896的外表面896a可以接合所述内部表面或可以不接合所述内部表面。正如上面提出的，这种表面面积的减少允许空气在底切区段850和所述母连接器的所述内部表面之间停留，使得当所述连接器断开连接时能够更容易分离所述连接器。
尽管上文已经详细描述了本发明的具体实施方案，但所作的说明仅仅是出于举例说明的目的。因此，应当理解的是，除另有明确的声明外，本发明的许多方面在上文仅通过实施例的方式被描述，而并未意图作为本发明的必要或本质要素。除上文所描述的那些之外，本领域普通技术人员可以对示例性实施方案所公开的方面作各种修改和实现相应的等同步骤(steps)，而不背离在所附的权利要求书中限定的本发明的精神和范围，本发明的范围与最宽泛的解释相一致以便包含这些修改和等同结构。

Claims (23)

1.一种可分离连接器系统，包括：
第一连接器；以及
第二连接器，所述第二连接器是选择性地相对于所述第一连接器可安置的，以使电路断开或闭合，所述第一连接器和所述第二连接器包括多个间隙区域，所述多个间隙区域被定制尺寸并被配置来提供所述第一连接器和所述第二连接器的推然后拉操作的空间，以使所述电路断开。
2.如权利要求1所述的可分离连接器系统，其中所述第一连接器和所述第二连接器中的一个包括公连接器，而所述第一连接器和所述第二连接器中的另一个包括母连接器。
3.如权利要求1所述的可分离连接器系统，其中所述第一连接器和所述第二连接器中的一个包括鼻端部，而所述第一连接器和所述第二连接器中的另一个包括被配置来接纳所述鼻端部的凹陷，并且
其中所述间隙区域包括鼻间隙区域，所述鼻间隙区域被定制尺寸并被配置来在所述推然后拉操作期间提供所述鼻端部与所述凹陷的相对运动的空间。
4.如权利要求1所述的可分离连接器系统，其中所述第一连接器和所述第二连接器中的一个包括肩，而所述第一连接器和所述第二连接器中的另一个包括壳体，并且
其中所述间隙区域包括肩间隙区域，所述肩间隙区域被定制尺寸并被配置来在所述推然后拉操作期间提供所述肩与所述壳体的相对运动的空间。
5.如权利要求1所述的可分离连接器系统，其中所述第一连接器和所述第二连接器中的一个包括探针，而所述第一连接器和所述第二连接器中的另一个包括管状构件，所述管状构件被配置来接纳所述探针的至少一部分，并且
其中所述间隙区域包括探针间隙区域，所述探针间隙区域被定制尺寸并被配置来在所述推然后拉操作期间提供所述探针与所述管状构件的相对运动的空间。
6.如权利要求5所述的可分离连接器系统，其中所述管状构件包括活塞座。
7.如权利要求1所述的可分离连接器系统，其中所述第一连接器和所述第二连接器中的一个包括凹槽，而所述第一连接器和所述第二连接器中的另一个包括闩锁件，所述闩锁件被配置来当所述电路闭合时接合所述凹槽，并且
其中所述间隙区域包括闩间隙区域，所述闩间隙区域被定制尺寸并被配置来在所述推然后拉操作期间提供所述凹槽与所述闩锁件的相对运动的空间。
8.如权利要求7所述的可分离连接器系统，其中所述闩锁件包括锁合环。
9.如权利要求7所述的可分离连接器系统，其中所述闩锁件包括指形接触件的突出部。
10.如权利要求1所述的可分离连接器系统，其中所述间隙区域中的每一个具有至少约0.1英寸的长度。
11.一种可分离连接器系统，包括：
第一连接器，所述第一连接器包括鼻端部；以及
第二连接器，所述第二连接器包括被配置来接纳所述鼻端部的凹陷，所述第一连接器和所述第二连接器是选择性地相对于彼此可安置的，以使电路断开或闭合，
其中所述凹陷包括间隙区域，所述间隙区域被定制尺寸并被配置来在所述第一连接器和所述第二连接器的推然后拉操作期间提供所述鼻端部与所述凹陷的相对运动的空间，以使所述电路断开。
12.如权利要求11所述的可分离连接器系统，其中所述第一连接器和所述第二连接器中的一个包括肩，而所述第一连接器和所述第二连接器中的另一个包括壳体，并且
其中所述第一连接器和所述第二连接器包括另一间隙区域，所述另一间隙区域被定制尺寸并被配置来在所述推然后拉操作期间提供所述肩与所述壳体的相对运动的空间。
13.如权利要求11所述的可分离连接器系统，其中所述第一连接器和所述第二连接器中的一个包括探针，而所述第一连接器和所述第二连接器中的另一个包括管状构件，所述管状构件被配置来接纳所述探针的至少一部分，并且
其中所述第一连接器和所述第二连接器包括另一间隙区域，所述另一间隙区域被定制尺寸并被配置来在所述推然后拉操作期间提供所述探针与所述管状构件的相对运动的空间。
14.如权利要求13所述的可分离连接器系统，其中所述管状构件包括活塞座。
15.如权利要求11所述的可分离连接器系统，其中所述第一连接器和所述第二连接器中的一个包括凹槽，而所述第一连接器和所述第二连接器中的另一个包括闩锁件，所述闩锁件被配置来当所述电路闭合时接合所述凹槽，并且
其中所述第一连接器和所述第二连接器包括另一间隙区域，所述另一间隙区域被定制尺寸并被配置来在所述推然后拉操作期间提供所述凹槽与所述闩锁件的相对运动的空间。
16.如权利要求15所述的可分离连接器系统，其中所述闩锁件包括锁合环。
17.如权利要求15所述的可分离连接器系统，其中所述闩锁件包括指形接触件的突出部。
18.如权利要求11所述的可分离连接器系统，其中所述间隙区域具有至少约0.1英寸的长度。
19.一种可分离连接器系统，包括：
第一连接器，所述第一连接器包括壳体、设置在所述壳体内的凹陷和从所述凹陷延伸的探针；以及
第二连接器，所述第二连接器包括具有鼻端部的细长构件，耦合到所述细长构件的外表面的肩，以及至少部分地设置在所述细长构件内的管状构件，所述第一连接器和所述第二连接器是选择性地相对于彼此可安置的，以使电路断开或闭合，
其中所述第一连接器的所述凹陷包括间隙区域，所述间隙区域被定制尺寸并被配置来在所述第一连接器和所述第二连接器的推然后拉操作期间提供所述鼻端部与所述凹陷的相对运动的空间，以使所述电路断开，并且
其中所述第一连接器和所述第二连接器还包括以下的至少一个：
(a)肩间隙区域，所述肩间隙区域被定制尺寸并被配置来在所述推然后拉操作期间提供所述肩与所述壳体的相对运动的空间，以及
(b)探针间隙区域，所述探针间隙区域被定制尺寸并被配置来在所述推然后拉操作期间提供所述探针与所述管状构件的相对运动的空间。
20.如权利要求19所述的可分离连接器系统，其中所述第一连接器和所述第二连接器中的一个包括凹槽，而所述第一连接器和所述第二连接器中的另一个包括闩锁件，所述闩锁件被配置来当所述电路闭合时接合所述凹槽，并且
其中所述第一连接器和所述第二连接器包括另一间隙区域，所述另一间隙区域被定制尺寸并被配置来在所述推然后拉操作期间提供所述凹槽与所述闩锁件的相对运动的空间。
21.如权利要求20所述的可分离连接器系统，其中所述闩锁件包括锁合环。
22.如权利要求20所述的可分离连接器系统，其中所述闩锁件包括指形接触件的突出部。
23.如权利要求19所述的可分离连接器系统，其中所述间隙区域的每一个具有至少约0.1英寸的长度。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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Application publication date: 20110413