Электроконтактный соединитель

Электроконтактный соединитель

Реферат

 

Электроконтактный соединитель относится к электротехнике, в частности к элементам электрооборудования - соединительным разъемам. Электроконтактный соединитель содержит розетку с патрубком, изолятором и фиксирующим механизмом, и вилку с изолятором. Механизм фиксации розетки содержит цилиндрический корпус двух наружных диаметров. Конец корпуса большего диаметра соединен с патрубком розетки. На части корпуса меньшего диаметра закреплена цанга с зубьями, охваченная втулкой с буртом и проточкой на конце. Вокруг цанги размещена цилиндрическая пружина, которая одним концом упирается в корпус, а другим - в бурт втулки. Втулка с помощью, по крайней мере, двух байонетных соединений связана с корпусом. В изолятор вилки армировано кольцо. Выступающая из изолятора часть кольца выполнена с конусными заходной и выходной поверхностями, которые взаимодействуют с внутренним поверхностями зубьев цанги. Между изоляторами розетки и вилки расположен амортизатор. Техническим результатом является обеспечение быстродействия и надежности, возможность выполнения устройства малогабаритным и легким. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к соединительным разъемам. Может быть использовано для получения быстроразъемного соединения с фиксацией состыкованного положения.

Известен "Электросоединитель с устройством фиксации его положения" (патент США, МПК Н 01 R 13/627, N 4946395, ИСМ выпуск 100, N 21, 1991 г.).

Известный соединитель содержит корпус с боковой стенкой, проходящей к переднему сопрягающемуся торцу корпуса. Боковая стенка имеет гибкий запирающий рычаг, консольно проходящий вперед для сцепления с запирающим буртиком сопрягаемого корпуса соединителя. С противоположной стороны от запирающего рычага к боковой стенке корпуса прикреплены детали (поперечина и др.), образующие калибровочный паз, который частично ограничен гибким запирающим рычагом. Устройство фиксации положения соединителя содержит зажим, скользяще расположенный на боковых направляющих деталях корпуса так, чтобы это устройство скользяще перемещалось между задним расцепляющим положением и передним запирающим положением. В последнем положении прикрепленная к поперечине у своего заднего торца калиброванная пластина входит своим передним торцом в калиброванный паз, предотвращая отгибание рычага к поперечине и расцепление, его с буртиком. Обеспечивается фиксация соединения.

Известен "Безотказный соединитель с фиксирующим механизмом" (ЕПВ МПК Н 01 R 13/627, N 0378909, ИСМ выпуск 100, N 11, 1991 г.).

Соединитель имеет трубчатый корпус, в верхней части которого выполнен прямоугольный паз. Два кольцеобразных боковых крыла фиксирующего механизма охватывают корпус и насажены на него. При этом крылья взаимодействуют с выступами корпуса, образуя точку для приложения усилия. Плечо выполнено за одно целое с крыльями и отходит от них вперед. Плечо имеет размеры и форму, сопряженную с размерами и формой паза корпуса. На заднем конце корпуса между крыльями и колпачком расположена пружина. Состыкованное положение фиксируется этим механизмом.

Известен еще один "Электрический соединитель" (авторское свидетельство РФ, МПК Н 01 R 13/625, N 1674297, бюллетень N 32, 30.08.1991 г.).

Электрический соединитель состоит из вилки и розетки с ключевыми выступами и прорезью, сочленяемые с помощью байонетного соединения. В цилиндрическом корпусе розетки установлен стакан с контактной гнездовой колодкой. В цилиндрическом корпусе вилки установлены неподвижная гильза с контактной колодкой со штыревыми контактами и опорная втулка с прорезью, кольцевой канавкой, выступом, на торцевой поверхности которого выполнены две симметрично расположенные наклонные поверхности, разделенные продольными пазами, и пазы, сопрягающиеся с наклонными поверхностями выступов, прикрепленные к неподвижной гильзе. На гильзе установлены стопорное кольцо с торцевыми выступами, цилиндрическая пружина, опорное кольцо с вырезом, скосом и шлицевыми выступами и две пластины с выступами. Стопорное кольцо установлено с возможностью поворота и возвратно-поступательного перемещения вдоль оси соединителя. Посредством винтов кольцо прикреплено к цилиндрическому корпусу. Торцевые выступы стопорного кольца взаимодействуют с наклонной поверхностью опорной втулки. Свободные концы винтов взаимодействуют с пазами, сопрягающимися с наклонными поверхностями опорной втулки. Торцевые поверхности цилиндрической пружины взаимодействуют со стопорным кольцом и с торцевой поверхностью опорного кольца.

Анализ известных технических решений показал, что безотказность и надежность соединения достигаются за счет сложности конструкции, что приводит часто к большим весу и габаритам изделия. При этом быстрота стыковки недостаточна для работы в экстремальных ситуациях.

Из всех известных электроконтактных соединителей с механизмом фиксации по максимальному количеству сходных существенных признаков за прототип принимается высоковольтное соединение централизованного электроснабжения пассажирских поездов, известное из технического описания и инструкции по эксплуатации (КТО 364.002 ТО 1994 г., технические условия ТУ 3456-002-11118762-93).

Известное электроконтактное соединение, взятое за прототип, содержит вилку (штепсель), розетку и механизм фиксации вилки, закрепленный поверх корпуса розетки. Механизм фиксации состоит из двух поворотных крышек, замка и ключа с зубом. Первая крышка имеет упор, взаимодействующий с вилкой. На оси вращения этой крышки выполнены два паза для фиксации с помощью ключа с зубом двух положений: сочлененного и расчлененного (рабочего и холостого). Вторая крышка фиксирует положение ключа замка.

Для сочленения вилки с розеткой необходимо открыть вторую крышку, предохраняющую ключ замка. Повернуть ключ так, чтобы его зуб вышел из зацепления с пазом оси первой крышки. После этого поднять крышку вверх и вставить вилку в розетку. Затем повернуть крышку вниз так, чтобы она своим упором прикоснулась к вилке. Далее, удерживая крышку и вилку в этом положении и поворачивая ключ, надо найти такое положение, когда зуб ключа при его обратном повороте зайдет во второй паз оси крышки и зафиксирует ее. После этого надо первой крышкой зафиксировать замок от самопроизвольного открывания. Расчленение соединителя производится в обратном порядке.

Наличие в механизме фиксации крышек, расположенных поверх корпуса розетки делает конструкцию громоздкой. Процесс сочленения вилки с розеткой сложен, так как одновременно нужно удерживать вилку и крышку, и при этом поворачивать ключ. Нет быстроты и удобства сочленения. При длительной эксплуатации возможна поломка упора первой крышки, износ пазов на ее оси и зуба ключа, контактирующего с пазами. Это снижает надежность фиксации. Кроме того габариты и вес прототипа значительно превышают эти же характеристики предлагаемого изобретения.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение является надежность и быстрота сочленения, фиксации и расчленения вилки с розеткой, а также создание обтекаемой малогабаритной конструкции соединителя и уменьшение ее веса. Совокупность заявляемых существенных признаков обеспечивает достижение изобретением этого технического результата.

Как и прототип, электроконтактный соединитель содержит розетку с патрубком, изолятором и механизмом фиксации, и вилку с изолятором.

В отличие от прототипа механизм фиксации включает в себя цилиндрический корпус двух наружных диаметров, цангу с зубьями, втулку, пружину и кольцо, армированнное в изолятор вилки. Корпус со стороны большего диаметра подсоединен к патрубку розетки, а на той части корпуса, которая имеет меньший диаметр, закреплена цанга с зубьями. Цанга охвачена втулкой, на одном конце которой имеются цилиндрическая проточка и бурт. В бурт с одной стороны упирается цилиндрическая пружина, другой стороной упирающаяся в корпус. Зубья цанги наружными поверхностями взаимодействует с цилиндрической проточкой и буртом втулки. Втулка с помощью байонетных соединений (пазы во втулке и винты, закрепленные в корпусе) связана с корпусом. В изолятор вилки армировано металлическое кольцо. Выступающая часть кольца выполнена с конусными заходной и выходной поверхностями, которые взаимодействуют с внутренними поверхностями зубьев цанги. Между изолятором розетки и изолятором вилки расположен амортизатор.

Перечисленные существенные признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от известных, не выявлены в других технических решениях при анализе данной области техники и, следовательно, являются новыми и имеют изобретательский уровень.

Сущность заявляемого изобретения поясняется фигурой, на которой представлен чертеж общего вида предлагаемого соединителя.

Технический результат заявляемого изобретения обеспечивается следующей конструкцией электроконтактного соединителя.

Электроконтактный соединитель, как и прототип, содержит розетку 1 с патрубком 2, изолятором 3 и механизмом фиксации, и вилку 4 с изолятором 5. В отличие от прототипа, механизм фиксации розетки 1 соединителя снабжен цилиндрическим корпусом 6 двух наружных диаметров. Корпус 6 со стороны большего диаметра соединен с патрубком 2 розетки 1. На части корпуса 6 меньшего диаметра закреплена цанга 7 с зубьями 8, охваченная втулкой 9. Втулка 9 имеет на одном конце цилиндрическую проточку и бурт 10. В бурт 10 с одной стороны упирается цилиндрическая пружина 11, а с другой стороны бурт 10 взаимодействует с наружными поверхностями зубьев 8 цанги 7. Пружина 11 другим концом упирается в корпус 6 (в часть большего диаметра). Втулка 9 с помощью, по крайней мере, двух байонетных соединений (паз 12 и винт 13) связана с корпусом 6. В изолятор 5 вилки 4 армировано кольцо 14. Выступающая из изолятора часть кольца 14 выполнена с конусными заходной 15 и выходной 16 поверхностями, которые взаимодействуют с внутренними поверхностями зубьев 8 цанги 7. Амортизатор 17 расположен между изолятором 3 розетки 1 и изолятором 5 вилки 4.

В предлагаемом изобретении сочленение вилки 4 с розеткой 1 осуществляется следующим образом. Втулку 9 продвигают по корпусу 6 так, чтобы головки винтов 13 вошли в горизонтальные байонетные пазы 12. При этом пружина 11, толкаемая буртом 10, сжимается. Зубья 8 освобождаются от фиксации цилиндрической проточкой втулки 9. Продвигают вилку 4 в розетку 1, при этом кольцо 14 своей заходной 15 конусной поверхностью разжимает зубья 8 цанги 7 и проходит под ними. После этого втулку 9 поворачивают так, чтобы головки винтов 13 вошли в вертикальные байонетные пазы 12.

Втулка 9 под действием пружины 11 опускается вниз не доходя до крайнего положения. Затем, приложением усилия к вилке 4 продвигают ее до конца вверх, сжимая амортизатор 17 до тех пор, пока зубья цанги 7 не лягут на выходную 16 конусную поверхность кольца 14. Под действием пружины 11 втулка 9 опускается вниз до упора в наружные поверхности зубьев 8 цанги 7, и ее цилиндрическая проточка фиксирует зубья 8 в закрытом положении. При этом амортизатор 17 служит для устранения вертикальных зазоров и удерживания вилки 4 в неизменном состоянии под воздействием вибрации, ударов и других механических влияний. Надежность соединения обеспечивается.

Растыковка соединителя осуществляется путем поднятия и поворота втулки 9 так, чтобы головки винтов 13 байонетных соединений разместились в горизонтальных пазах втулки 9. При этом происходит фиксация втулки 9 в верхнем положении, а зубья 8 цанги 7 освобождаются от связи с цилиндрической проточкой втулки 9. После этого вилка 4 выдергивается из розетки 1. При этом вилка 4 выходной 16 конусной поверхностью кольца 14 разводит зубья 8 цанги 7, и, освобождаясь от связи с розеткой 1, полностью выходит из нее. Растыковка производится быстро и свободно.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа быстродействием, надежностью и габаритами. Процесс сочленения и расчленения занимает несколько секунд, что особенно важно при работе в экстремальных условиях. Надежность соединителя определяется тем, что распределение нагрузки на цангу производится равномерно на несколько зубьев, (например - четыре), расположенных под равными углами друг к другу. Простота технического решения позволила уменьшить вес и габариты соединителя. Конструкция не имеет выступающих деталей. Втулка закрывает расположенные под ней элементы механизма фиксации розетки.

На предприятии были изготовлены образцы предлагаемого электроконтактного соединителя (разъема) ВЭКР-3. Проверка работоспособности соединителя проведена в лабораторных условиях. Опытные образцы разъемов выдержали все виды испытаний (механические, электрические и климатические) при 1000 кратном сочленении и расчленении вилок с розетками. Быстродействие характеризуется скоростью сочленения, которое занимает 6-8 сек, и расчленения разъема за 2-3 сек. Отмечено, что распределение нагрузки на цангу производилось равномерно на четыре зуба, расположенные под углом 90^o друг к другу.

Заявляемый соединитель (разъем) по своим техническим характеристикам выгодно отличается от всех известных аналогов и предназначен для соединения электрических цепей. Соединитель предназначен для эксплуатации на высокоскоростных поездах типа "Сокол", а также может быть использован на других аналогичных объектах.

Формула изобретения

Электроконтактный соединитель, содержащий розетку с патрубком, изолятором и механизмом фиксации и вилку с изолятором, отличающийся тем, что механизм фиксации содержит цилиндрический корпус двух наружных диаметров, цангу с зубьями, втулку с цилиндрической проточкой и с буртом, цилиндрическую пружину, два байонетных соединения из пазов и винтов, армированное кольцо с конусными заходной и выходной поверхностями и амортизатор, при этом корпус со стороны большого диаметра подсоединен к патрубку розетки, а на части корпуса меньшего диаметра закреплена цанга с зубьями, охваченная втулкой, при этом пружина расположена между буртом втулки и корпусом, а зубья цанги наружными поверхностями взаимодействуют с цилиндрической проточкой и буртом втулки, причем втулка соединена с корпусом при помощи байонетных соединений, а в изолятор вилки армировано кольцо, выступающая часть которого конусными поверхностями взаимодействует с внутренними поверхностями зубьев цанги, при этом амортизатор расположен между изоляторами розетки и вилки.

РИСУНКИ

Рисунок 1