Герметичный электрический соединитель

Герметичный электрический соединитель

Реферат

 

Существо изобретения: герметичный соединитель содержит металлический корпус, в котором размещена металлическая перегородка, выполненная в виде двух втулок с коническими отверстиями, которые герметично соединены друг с другом в области оснований конусов своих отверстий, которые образуют общее сквозное отверстие, где с зазором расположен токопроводящий элемент с кольцевым коническим выступом. Зазор заполнен герметизирующим и электроизолирующим материалом. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к электротехнике или электронному оборудованию, в частности к средствам передачи электропитания с одного объекта на другой, в том числе к герметичным вводам токопроводящих элементов, например кабелей в корпуса судовых конструкций или в герметичную камеру, представляет собой прибор, работающий в условиях воздействия жидкостей и/или газов, и может быть применено в подводных аппаратах или сооружения, находящихся на предельных глубинах Мирового океана.

С давних пор ведутся разработки герметичных электрических соединителей, например кабелей силовых электрических цепей к мощной электротехнической аппаратуре, работающей в условиях высокого давления жидкости и/или газов. В таких соединителях имеются уплотнения токопроводящего элемента. Эти уплотнения основаны на эпоксидных смолах, термопластических материала или кремнеорганике. Применение того или иного материала зависит от условий окружающей среды, рабочей температуры токопроводящего элемента и от величины давления окружающей среды.

Например, стекло, используемое в уплотнениях напряженного (компрессорного) типа, имеет низкое сопротивление эрозии, вызываемой водой, паром, газом. К тому же известно, что напряженное стекло имеет низкую структурную прочность и очень малую пластичность. В результате при низком температурном воздействии на такое уплотнение оно растрескивается и нарушает как прочность, так и герметичность соединения токопроводящего элемента в корпусе соединителя.

Известен герметичный ввод, имеющий токопроводящие конические стержни, изолированные электроизоляционными втулками. Узел герметизации выполнен в виде элемента, сформированного из электроизоляционной массы и расположенного в кожухе (1). Однако это известное изобретение не позволяет создать герметичный соединитель, так как между токопроводящими стержнями и электроизоляционными втулками отсутствует герметизация. Кроме того, корпус имеет ненадежную конструкцию ввода, которая в аварийных ситуациях (при повреждении кабеля или сформированного узла герметизации) создает условия для проникновения влаги в защищенный объем. В силу этого известное устройство не может быть использовано в условиях всестороннего воздействия давлением на него жидкости и/или газа.

Известен подводный электрический соединитель с компенсацией давления. Он содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической втулки. В ней установлена металлическая вставка с отверстиями, опирающаяся на выступ корпуса. Через каждое отверстие вставки проходит токопроводящий элемент, уплотненный напряженным стеклом. Металлическая вставка герметизирована со стороны выступа корпуса резиновым кольцом круглого сечения, а также резиновым покрытием по поверхности вставки со стороны высокого давления (2).

Это известное изобретение обладает существенными недостатками, заключающимися в отслаивании и растрескивании стекла, что происходит из-за возникновения значительных изгибающих усилий во вставке при всестороннем воздействии на нее давления более 75 МПа, так как вставка опирается на выступ во втулке и имеет ограниченную площадь опорной поверхности, а давление жидкости и/или газа может быть переменным как по величине, так и по направлению.

Известен герметичный соединитель, содержащий цилиндрический корпус с перфорированной перегородкой, опирающейся на металлическую вставку. Через каждое отверстие вставки и перегородки проходит токопроводящий элемент, уплотненный напряженным стеклом в отверстиях вставки и герметизирующим компаундом в отверстиях перегородки. Большая площадь опорной поверхности в значительной степени компенсирует изгибающие усилия внутри вставки (3).

Однако и это известное изобретение обладает существенным недостатком, а именно разгерметизацией соединения токопроводящего элемента в отверстиях вставки и перегородки. Это обусловлено перепадом в давлении жидкости и/или газа, который вызывает сдвиг вставки по поверхности перегородки, что влечет образование микрощели в их соединении и создает излом в токопроводящем элементе. Последний разрушает стекло и компаунд, которые срываются с поверхности токопроводящего элемента жидкостью и/или газом.

Известен гермоввод, используемый в приборах "Сапфир-22", содержащий металлический корпус, выполненный из стали марки Х18Н10Т, и проводники из стали 42 НХ ТЮ, запаянные в отверстия корпуса с помощью стеклоэмалевых втулок (4).

Однако и этому известному техническому решению присущи существенные недостатки, обусловленные отсутствием защитного барьера, предотвращающего растрескивание стекла при термическом ударе в аварийном режиме.

Наиболее близким к настоящему изобретению является известное изобретение герметичного электрического соединителя, содержащего цилиндрический металлический корпус, в котором размещена металлическая перфорированная перегородка с отверстиями, через которые проходят токопроводящие элементы, изолированные электроизоляционными втулками, причем отверстия в перфорированной перегородке выполнены в виде цилиндра, переходящего в усеченный конус, у которого основание расположено со стороны высокого давления, а цилиндрическая часть заполнена боросиликатным стеклом, коническая уплотнительной эпоксидной композицией, токопроводящие элементы выполнены из металла с низким удельным сопротивлением изоляции (5).

Это известное техническое решение выбирается в качестве прототипа, так как имеет наибольшее число общих существенных признаков с настоящим изобретением, решает аналогичную задачу и обладает по сравнению с известными аналогичными устройствами наибольшими преимуществами. Например, снижено влияние теплового воздействия на герметизацию токопроводящего элемента в отверстии перегородки, что связано с наличием конического участка у отверстия перегородки, заполненного эпоксидной композицией. Она исключает попадание влаги на разогретое стекло. Кроме того, упомянутый конический участок с эпоксидной композицией создает условия для эффекта объемного сжатия токопроводящего элемента, что проявляется при воздействиях жидкости и/или газа на перегородку. Наличие цилиндрической части отверстия, переходящей в коническое отверстие, образует дополнительный механический барьер проникновению жидкости и/или газа по внутренней стенке отверстия с одной стороны перегородки на другую ее сторону.

Однако и это известное изобретение обладает существенными недостатками: разгерметизацией крепления токопроводящего элемента в отверстии перегородки из-за ударных и вибрационных воздействий жидкости и/или газа, а также из-за растрескивания боросиликатного стекла со стороны выхода цилиндрической части отверстия перегородки; низкой прочностью крепления токопроводящего элемента или элементов в отверстиях перегородки как в силу выше названных причин, так и из-за выполнения перегородки из одной детали, которая усиливает внешние воздействия жидкости и/или газа на боросиликатное стекло и эпоксидную композицию, находящиеся в отверстиях перегородки.

Перечисленные недостатки обусловлены тем, что ударные или вибрационные воздействия жидкости и/или газа вызывают деформацию перегородки, которая разрушает боросиликатное стекло и нарушает сцепление эпоксидной композиции с конической поверхностью части отверстия. Это особенно ярко проявляется при деформации перегородки в направлении к конусной части отверстия, когда возникают усилия выталкивания эпоксидной композиции из конусной части отверстия перегородки. При противоположном направлении усилий выдавливается по краю отверстия боросиликатное стекло.

Кроме того, при высокотемпературном воздействии на устройство между перегородкой и боросиликатным стеклом, а также эпоксидной композицией и закрепляемым ими токопроводящим элементом наблюдается рассогласованное их изменение с развитием мощных разделяющих их единство усилий за счет различий в коэффициентах температурного расширения.

Анализ перечисленных известных изобретений показывает, что в известном техническом уровне сложились две тенденции по развитию герметичных электрических соединителей. Одна из них характеризуется поиском новых электроизолирующих материалов, способных быть еще и герметиками, а другая - поиском конфигурации отверстий в перегородке и формы токопроводящего элемента, чтобы максимально прочно его зафиксировать в отверстии перегородки с помощь известных материалов или их комбинации.

Первая тенденция проявилась в создании герметичного электрического соединителя, у которого в отверстие перегородки вставлена керамическая электроизолирующая втулка, удерживающая в своем отверстии токопроводящий элемент (6). Вторая нашла отражение в создании вилки на высокое давление, которая является составной частью герметичного электрического соединителя. В ней есть корпус с цилиндрической и конической частями отверстия, в котором расположен токопроводящий элемент с выступом, имеющим диаметр больший, чем диаметр цилиндрической части отверстия (7).

Однако изобретательский уровень, определяющий указанный известный технический уровень, в том числе, многих известных изобретений, отвечающих приведенным тенденциям, невысокий и для специалиста средней квалификации он очевидный, так как логически следует из тенденций, характеризующих известный технический уровень.

Например, для повышения герметичности электрического соединителя применяют уплотнительные резиновые кольца, герметизируют соединения стеклом, эпоксидной композицией (см. аналоги и прототип) либо используют новый материал, как то керамилад (6).

Кроме того, известно, что для снижения деформации перегородки ее лучше выполнить толстой. Но тогда конструкция получается больших размеров и резко увеличивается влияние разности в коэффициентах температурного расширения материалов, используемых для герметичного электрического соединителя.

Разрешение этого противоречия требует точного расчета по всем факторам влияния на герметичный электрический соединитель, что практически никому еще не удалось осуществить из-за непредсказуемости проведения многих из них.

Более того, токопроводящий элемент, вмонтированный в перегородку корпуса узла с помощью стекла, стеклокерамики, предусматривает отдельную изоляцию в виде стеклянных кольцевых уплотнений или цилиндров (см. например, патенты США N 3735024, 3750088, 3780204). Либо в корпусе может быть предусмотрен один изолятор-перегородка со множеством отверстий, через которые проходят проводники (см. патенты США N 3998515, 4088381). В любом из этих случаев токопроводящие элементы в корпусе герметичного электрического соединителя имеют стеклянное уплотнение компрессионного типа. Температурный коэффициент расширения металлического корпуса выше, чем у стекла, в результате чего во время эксплуатации при нагреве или охлаждении в стекле возникают высокие напряжения сжатия. С одной стороны это хорошо. Возникают уплотняющие усилия. С другой стороны возникают продольные напряжения в стеклянных уплотнениях. Эти напряжения возникают по мере роста соотношения длины и диаметра стеклянного уплотнения, окружающего проводник, что вызывает растрескивание стекла. Поэтому тонкая перегородка не создает указанных напряжений в уплотнительном стекле, но разрушает его из-за своей деформации под действием переменного воздействия жидкости или газа. При толстой перегородке имеем то, что было описано ранее.

Задачей настоящего изобретения является создание герметичного электрического соединителя, способного к самоупрочнению и самогерметизации токопроводящего элемента в отверстии или отверстиях перегородки при сохранении электроизолирующих свойств во время самых неблагоприятных условий эксплуатации в жидкости и/или газе, а также лишенного недостатков, присущих аналогам и прототипу.

Решение этой задачи заключается в том, что в известный герметичный электрический соединитель, содержащий металлический корпус, в котором размещена металлическая перегородка, по меньшей мере с одним отверстием, через которое проходит токопроводящий элемент, выполненный из металла с низким удельным сопротивлением и герметизированный, а также изолированный электроизолирующим материалом.

Согласно настоящему изобретению перегородка выполнена из двух втулок с коническими отверстиями, которые герметично соединены друг с другом по крайней мере основанием конуса своих отверстий с образованием из них общего сквозного отверстия, охватывающего с зазором токопроводящий элемент, выполненный по крайней мере с одним кольцевым коническим выступом, а упомянутый зазор заполнен герметизирующим и электроизолирующим материалом, имеющим адгезионную связь с сопряженными с ним металлическими поверхностями и согласованный с ними по температурному коэффициенту линейного расширения.

Возможен вариант, когда одна втулка выполнена конической и с конусностью, противоположной по направлению конусности своего отверстия, которая согласована с конусностью отверстия второй втулки, в которую она герметично вставлена и соединена с ней.

Возможен также вариант, когда по поверхности соединения втулок во внутренней стенке общего сквозного отверстия выполнена кольцевая проточка, которая частично заполнена герметизирующим и электроизолирующим материалом.

Настоящее изобретение направлено на повышение прочности и герметичности крепления токопроводящего элемента в отверстии или отверстиях перегородки корпуса электрического соединителя, эксплуатируемого в условиях экстремального воздействия на него жидкости и/или газа, у которых изменения носят случайный и непредсказуемый характер.

Это обеспечивается как использованием токопроводящего элемента в зоне отверстия, так и выполнением перегородки из двух втулок с соответствующими отверстиями и с согласованной конфигурацией узла своего соединения друг с другом.

В результате герметичному электрическому соединителю приданы свойства самоупрочнения и самогерметизации при сохранении электроизолирующего свойства в условиях самых неожиданных и всесторонних воздействий жидкости и/или газа на его конструкцию.

Настоящее изобретение повышает существующий технический уровень герметичного электрического соединителя, в частности кабеля силовой электросети с мощной электроаппаратурой, так как совокупность существенных отличительных признаков в научно-технической и патентной информации заявителем не обнаружена. Не обнаружены и отдельные существенные отличительные признаки в совокупности с другими признаками аналогичных устройств.

Кроме того, настоящее изобретение открывает новое направление развития герметичных электрических соединителей в электротехнике, у которых повышение прочности и герметичности происходит в условиях, когда в известных конструкциях герметичных электрических соединителей наблюдается противоположный процесс. Это обусловлено тем, что согласно настоящему изобретению предложена конструкция герметичного электрического соединителя, в которой конструктивная форма составных элементов позволила разрушительные воздействия внешней среды (жидкости и/или газа), а также свои внутренние деформации, вызванные внешней средой, направить на создание условий самоупрочнения и самогерметизации крепления токопроводящего элемента в отверстии перегородки при сохранении его электроизоляции от корпуса, которую обеспечивает соответствующий материал, имеющий согласованный с контактирующими металлическими поверхностями температурный коэффициент линейного расширения.

Настоящее изобретение обладает высоким изобретательским уровнем, так как для специалиста средней квалификации оно не очевидно и логически не следует из известного технического уровня, а скорее, как было показано ранее, противоречит сложившимся в нем тенденциям. В частности, выполнение перегородки в виде двух соединенных вместе втулок, из которых одна входит в другую, с образованием отверстия, которое охватывает кольцевой конический выступ токопроводящего элемента, идея, парадоксальная здравому смыслу, и по логике должна увеличить вероятность разгерметизации соединителя, так как появляются дополнительные швы-соединения, составные детали конструкции и другие элементы, нарушающие цельность конструкции перегородки. Но наличие во втулках конических отверстий, которые при взаимном соединении втулок в единую конструкцию перегородки основаниями своих конусов образуют замкнутую полость для перемещения токопроводящего элемента относительно перегородки, а также электроизолирующего и герметизирующего материала, которым заполнен зазор в упомянутом отверстии с токопроводящим элементом, создает эффект самогерметизации и самоупрочнения при сохранении электроизолирующих свойств токопроводящего элемента в отверстии перегородки. Это обусловлено, например, тем, что между токопроводящим элементом и краями конусных отверстий обеих втулок, а также внутри них можно установить зазор меньше критичного для электроизолирующего материала. Тогда даже при разрушении его монолитности он не сможет покинуть отведенную для него полость в отверстии перегородки. Кроме того, взаимно противоположная, например, конусность отверстий втулок и согласованная с ними форма кольцевого конического выступа токопроводящего элемента создают условия для равномерного и всестороннего перераспределения по объему соединителя ударных и вибрационных воздействий жидкости и/или газа.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где: фиг. 1 - общий вид герметичного соединителя в разрезе; фиг. 2 возможный вариант герметичного соединителя в разрезе с иным корпусом и иным принципом закрепления в нем перегородки; фиг. 3 вариант узла герметизации и электроизоляции токопроводящего элемента в отверстии перегородки корпуса.

Герметичный электрический соединитель состоит из цилиндрического металлического корпуса (фиг.1) или иной его формы (фиг.2). Причем во втором случае корпусом 1 может служить борт электроаппаратуры или судна (на чертежах изображен условно). Внутри корпуса 1 размещены и закреплены две металлические втулки 2 и 3, по крайней мере, выполнено одно сквозное коническое отверстие (фиг. 1 и 3) либо отверстие с двумя участками: цилиндрическим и коническим (фиг.2). Причем в последнем случае цилиндрический участок выполнен с диаметром большим, чем диаметр усеченной вершины конической части этого отверстия. Такое исполнение позволяет создать дополнительный механический барьер проникновению жидкости и/или газа с одной стороны перегородки на другую ее сторону. Упомянутые втулки 2 и 3 по крайней мере, основаниями конусов своих отверстий соединены герметично друг с другом, образуя единое сквозное отверстие, охватывающее с зазором кольцевой конический выступ токопроводящего элемента 4 (фиг.1,2 и 3). Зазор заполнен герметизирующим и электроизолирующим материалом 5, который имеет адгезионную связь с сопряженными с ним металлическими поверхностями, в частности с внутренней поверхностью сквозного отверстия, образованного соединенными втулками 2 и 3 и поверхностью токопроводящего элемента 4.

Кроме того, этот материал 5 имеет согласованный с ними, то есть с контактирующими металлическими деталями температурный коэффициент линейного расширения.

Возможен вариант, когда одна втулка, например втулка 3, выполнена конической и с конусностью, противоположной по направлению конусности своего отверстия. Эта конусность согласована с конусностью отверстия втулки 2, в которую она герметично вставлена и соединена с ней (фиг.2). Причем конусная поверхность втулки 2, которая выполнена с большим диаметром, чем другая ее часть, образует ступенчатую внутреннюю поверхность.

Возможен вариант, когда по поверхности соединения втулок 2 и 3 во внутренней стенке общего сквозного отверстия выполнена кольцевая проточка, которая частично заполнена герметизирующим и электроизолирующим материалом 5 (фиг.2).

Герметичное соединение втулок 2 и 3 обеспечивается как сваркой контура их соединения, так и размещением между ними клея-герметика, например, на основе эпоксидной смолы или ее композиций, что определяется условиями эксплуатации герметичного электрического соединителя.

Через образованное втулками 2 и 3 сквозное отверстие проходит токопроводящий элемент 4 и своим кольцевым коническим выступом в этом отверстии зафиксирован герметизирующим и электроизолирующим материалом 5 так, что вершина указанного выступа расположена в плоскости герметичного соединения втулок 2 и 3 (фиг. 1) или со смещением (фиг. 3), или под углом к ней (фиг. 2). Причем упомянутый кольцевой конический выступ токопроводящего элемента 4 может быть размещен в упомянутом отверстии с зазором, меньшим критического для материала, которым он заполнен.

Например, если этот зазор заполнен эластомером полиуретана из смолы на основе полиэфира с трехкомпонентной системой металла-диизоцианата с твердостью 80 единиц по Шору, который выдерживает давление более 300 МПа на сжатие, то величина зазора должна быть 0,38-0,51 мм.

В этом случае целесообразно эластомер снабдить электроизоляционным покрытием, например, из фторопластовой пленки с липким слоем марки Ф4ЭО-Л/1 по ТУ6-05-041-780-81 толщиной от 0,03 мм до 0,1 мм с температурой надежной эксплуатации от -60^oС до +250^oС.

Как в приведенном случае, так и по другому варианту исполнения герметичного электрического соединителя, токопроводящий элемент располагают в сквозном отверстии втулок 2 и 3 при их соединении вместе. Для этого вначале токопроводящий элемент в части кольцевого конического выступа и/или сопрягаемые с ним поверхности отверстий втулок 2 и 3 послойно (в 3-4 слоя) покрывают герметизирующим и электроизолирующим стекломатериалом 5, например стеклокристаллическим материалом (см. например, авторское свидетельство СССР N 387943 или N 405830). Затем с одной стороны токопроводящего элемента 4 основанием конуса отверстия надевают втулку 2. Потом с другого его конца аналогично надевают втулку 3 и сводят ее вместе с втулкой 2 в состояние, когда стекломатериал приведен в пластическое или жидкотекущее состояние, в частности путем нагрева в течение 15-20 минут. В результате сжатия втулок 2 и 3 стеклокристаллический материал 5 выдавливается на торец втулок 2 и 3, образуя кольцевой бурт (фиг.2) (если зазор больше критичного для того материала), либо в последующем эти излишки подпрессовывают или удаляют (фиг.1,3).

Кроме того, излишки герметизирующего и электроизолирующего материала 5 выдавливаются в кольцевую проточку внутренней поверхности конусного отверстия втулки 2, чем обеспечивается ее частичное заполнение герметизирующим и электроизолирующим материалом 5 (фиг.2). В процессе такой сборки перегородки производят центрирование токопроводящего элемента 4 в упомянутом отверстии. Эта центровка, кстати, может производиться и автоматически, так как в качестве посадочной и центрирующей поверхности выступают конусные сопрягаемые между собой поверхности втулок 2 и 3, а также свойства вязкости и несжимаемости герметизирующего и электроизолирующего материала 5 (если материал 5 - стеклокристаллический). Они не позволяют токопроводящему элементу 4 отклониться от центра отверстия и в ряде случаев сместиться по продольной оси к втулке 2 или 3. После такой сборки конструкцию подвергают термообработке при температуре 600-800^oС (конкретная температура определяется составом стеклокристаллического материала 5, интервалами между нанесением слоев этого материала 5, а также температурным градиентом или его направленностью при термообработке) в течение 1-3 часов.

Это во многом предопределяет температурный коэффициент линейного расширения стеклокристаллического материала 5, который, с одной стороны, согласуется с температурным коэффициентом линейного расширения токопроводящего элемента 4, который, например, целесообразно выполнить из меди, а с другой стороны, согласуется с температурным коэффициентом линейного расширения втулок 2 и 3, которые целесообразно выполнить, например, из аустенитной нержавеющей стали. Герметичное соединение втулок между собой в этом случае может также обеспечиваться стеклокристаллическим материалом 5 либо сваркой после термообработки.

Может быть и иной вариант заполнения зазора в отверстии втулок 2 и 3 с токопроводящим элементом 4. В частности, кольцевой конический выступ токопроводящего элемента 4 можно покрыть термоусаживающейся трубкой марки ТЭФ-4Д-15/10 толщиной 0,5 мм по ОСТ 6-05-402-80. Такая фторопластовая трубка усаживается при нагреве +300^oC и плотно облегает всю поверхность кольцевого конического выступа токопроводящего элемента 4, одновременно плотно заполняя зазор. Причем прочность пленки составляет 19,6 МПа, удельное электрическое сопротивление до 110¹⁴ Омм и электрическая прочность 25 МВ/м в диапазоне температур от -60^oС до +200^oC (см. Киричек Б.И. и др. Термоусаживающиеся трубки из фторополимеров Л. ЛДНТП, 1987 г.).

Втулки 2 и 3 поджаты упругим металлическим кольцом 8 к бурту корпуса 1 (фиг. 1). Сам корпус 1 герметично закреплен к корпусу 9 бортовой аппаратуры (фиг. 1, на которой борт указан условно) с помощью болтов 10. Причем герметизация этого соединения обеспечивается резиновым кольцом 6 и прокладкой 7. С противоположного торца корпуса 1 возможно закрепление с помощью гайки 11 ответной части электрического соединителя (на фиг.1 изображена условно).

Устройство работает следующим образом.

Под воздействием давления жидкости и/или газа на корпус 1 соединителя и его перегородку, выполненную из двух втулок 2 и 3, герметично соединенных вместе, появляется усилие, воспринимаемое опорной поверхностью корпуса 1, торцевыми поверхностями упомянутых втулок 2 и 3, которые стремятся в продольном направлении сместиться по поверхности токопроводящего элемента 4, но из-за наличия конусности в своих отверстиях, охватывающих согласованную с ними форму кольцевого конического выступа токопроводящего элемента 4, сжимают герметизирующий и электроизолирующий материал 5, которым заполнен их зазор. В результате возникает эффект самогерметизации и самоупрочнения без нарушения электроизолирующих свойств закрепления токопроводящего элемента 4 и отверстий перегородки (2 и 3). Этот эффект возникает при любой направленности воздействия жидкости и/или газа на электрический соединитель, так как во всех случаях кольцевой конический выступ токопроводящего элемента 4 и соответствующего ему сквозного отверстия в перегородке (2 и 3) обеспечивает либо равномерное распределение деформационных усилий от токопроводящего элемента 4 по объему перегородки (2 и 3), либо обратный процесс всестороннее сжатие токопроводящего элемента 4 в этом отверстии. Данный эффект усиливается наличием герметичного соединения втулок 2 и 3 между собой по конической поверхности (фиг.2).

Промышленная применимость настоящего изобретения подтверждена изготовлением и испытанием опытных образцов. Конкретно был изготовлен герметичный электрический соединитель, содержащий корпус из коррозионностойкой стали марки 08Х18Н10Т и медного токопроводящего элемента диаметром 8 мм, загерметизированного стеклокристаллическим материалом по авторскому свидетельству СССР N 405830 в кольцевом коническом выступе с зазором в 0,5-0,7 мм в отверстии металлической перегородки, выполненной из двух втулок, изготовленных из аналогичного корпусу металла. За счет подбора металла токопроводящего элемента, упомянутых втулок и состава стеклокристаллического материала, а также технологии термообработки закрепления токопроводящего элемента в отверстии соединенных втулок удалось согласовать их температурные коэффициенты линейного расширения для формирования высокопрочного металлостеклоспая и обеспечить необходимую прочность при воздействии всестороннего гидростатического давления. Форма сквозного отверстия в перегородке и согласованная с ней форма кольцевого конического выступа токопроводящего элемента выполнены с учетом требования, обеспечивающего достижение максимальной прочности и герметичности конструкции, а также эффекта самоупрочнения и самогерметизации. Для обеспечения последнего на отдельных опытных образцах и с учетом вязкости стеклокристаллического материала вершина кольцевого конического выступа токопроводящего элемента была смещена относительно плоскости соединения втулок.

Исследование опытных образцов показало, что устройство выдерживает пробивное напряжение не менее 2,5 кВ и давление среды (жидкости и/или газа) вплоть до достижения предела ползучести в металлических деталях соединителя.

Использование предлагаемого герметичного узла в подводных аппаратах и в аналогичных по сложности системах позволит получить элемент для обеспечения надежного электрического соединителя, с помощью которого надежно осуществляется передача больших токов и высоких напряжений с объекта на объект в самых жестких условиях эксплуатации, в частности при всестороннем давлении жидкости и/или газа.

Формула изобретения

1. Герметичный электрический соединитель, содержащий металлический корпус, в котором размещена металлическая перегородка, выполненная по меньшей мере с одним отверстием, через которое проходит токопроводящий элемент, выполненный из металла с низким удельным сопротивлением и герметизированный, а также изолированный электроизоляционным материалом, отличающийся тем, что перегородка выполнена состоящей из двух втулок с коническими отверстиями, которые герметично соединены друг с другом по крайней мере в области оснований конусов своих конических отверстий с образованием из них общего сквозного отверстия, охватывающего с зазором указанный токопроводящий элемент, выполненный по крайней мере с одним кольцевым коническим выступом, а упомянутый зазор заполнен герметизирующим и электроизолирующим материалом, имеющим адгезионную связь с сопряженными с ним металлическими поверхностями и согласованный с ними по температурному коэффициенту линейного расширения.

2. Соединитель по п.1, отличающийся тем, что одна втулка выполнена конической с конусностью противоположной по направлению конусности своего отверстия и согласованной с конусностью отверстия второй втулки, в которую она герметично вставлена и соединена с ней.

3. Соединитель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что по поверхности соединения втулок на внутренней стенке общего сквозного отверстия выполнена кольцевая проточка, которая частично заполнена герметизирующим и электроизолирующим материалом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3