Коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля

Коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коаксиальным электрическим разъемам, и может быть использовано для соединения кабелей, используемых для передачи электрического сигнала, а также в системах контроля параметров реактора в условиях высокой температуры, воздействия ионизирующего излучения, повышенной влажности и других неблагоприятных факторов, влияющих на стабильность работы электрических контактов в условиях эксплуатации ядерного реактора.

Известен электрический соединитель кабелей, состоящий из втулки с внутренними жесткими электрическими клеммами в виде колец на изоляторах и вставленного во втулку стержня с упругими клеммами на изоляторах в виде кольцевых лент с отогнутыми по всей их длине упругими лапками (международная заявка, кл. 7 H01R 35/04, № WO 03/092127 А1, приоритет ФРГ от 26.04.2002 г.).

Конструкция этого соединителя обеспечивает в процессе эксплуатации свободное проворачивание стержня во втулке. Однако указанная конструкция соединителя кабелей не пригодна для соединения кабелей, используемых в ядерных реакторах, т.к. она не позволяет осуществлять периодический разъем и соединение кабеля, а также из-за того, что эта конструкция не предусматривает защиты электрических контактов от воздействия внешней среды, например, высокой температуры, влажности, радиоактивной пыли и т.д.

Наиболее близким по назначению и совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля, содержащий две оболочки цилиндрической формы, имеющие изоляционные втулки и электрические контакты, выполненные с возможностью размещения одной оболочки внутри другой и замыкания их электрических контактов, а также крепежный элемент оболочек (см. авторское свидетельство СССР №955297, кл.³ H01R 21/20, опубликованное 05.09.82 г.).

Недостатком данного коаксиального электрического разъема является то, что каждая электрическая клемма выполнена кольцевой, а проводники к ним выполнены в виде коаксиально расположенных трубок, разделенных трубчатыми изоляторами. Такая компоновка электрических клемм в электрическом разъеме увеличивает наружный диаметр разъема, особенно при наличии большого количества электрических жил у соединяемых кабелей. Между тем в системах контроля параметров активной зоны ядерного реактора наружный диметр оболочки разъема кабеля должен быть минимальным из-за крайней ограниченности свободного пространства для установки кабеля между механизмами регулирования реактора.

Другим недостатком известного разъема является его непригодность для работы при высокой температуре, а также незащищенность электрических клемм от влаги и загрязнения, включая радиоактивную пыль.

Кроме того, на ядерном реакторе из-за наличия облучения и тесноты разъем и соединение кабелей стремятся проводить, как правило, за максимально короткое время и «вслепую», на ощупь. Указанная конструкция разъема не пригодна для использования в ядерных реакторах, т.к. при соединении оболочек разъема он может перекашиваться и тем самым увеличивать время, необходимое для соединения (разъединения), что недопустимо по технике безопасности при работе в условиях нейтронного облучения.

Задачей настоящего изобретения является создание герметичной конструкции коаксиального электрического разъема для кабеля, возможность быстрого соединения и разъединения кабеля «вслепую» в затесненных условиях при высоких температурах и нейтронном облучении, обеспечение увеличения ресурса при многократных соединениях и разъединениях кабеля.

Технический результат настоящего изобретения заключается в телескопическом выполнении разъема и наличии в конструкции разъема жесткого направляющего элемента, а также в уменьшении истирания электрических контактов.

Указанный технический результат достигается тем, что в коаксиальном электрическом разъеме многожильного кабеля, содержащем две оболочки цилиндрической формы, имеющие изоляционные втулки и электрические контакты, выполненные с возможностью размещения одной оболочки внутри другой и замыкания их электрических контактов, а также крепежный элемент оболочек, оболочки разъема со стороны подвода кабеля загерметизированы электроизоляционными пластинами с проходящими через них проводниками, соединенными с жилами кабеля, каждая втулка первой оболочки снабжена буртиком и на нее надето кольцо из электропроводного материала, выступающее за торец втулки, соединенное с проводником в электроизоляционной пластине, а сами втулки нанизаны на установленном на осевой линии первой оболочки стержне и кольца на них изолированы друг от друга буртиками втулок, а на наружной поверхности изоляционных втулок, установленных во второй оболочке встык, выполнен кольцевой паз со сквозным отверстием, причем в паз помещена пружина из проволоки, на которой установлена клемма с шариком из электропроводящего материала, который вставлен в отверстие втулки и соединен с проводником, проходящим через электроизоляционную пластину;

- кроме того, стержень выполнен в виде многогранника, предпочтительно стержень выполнен в виде трехгранника;

- кроме того, стержень выполнен с цилиндрической боковой поверхностью, а на внутренней поверхности втулок первой оболочки выполнены продольные пазы, образующие каналы для прохода провода, соединяющего кольцо с проводником, проходящим через электроизоляционную пластину;

- кроме того, на наружной поверхности втулок второй оболочки также выполнены продольные пазы, образующие каналы для прохода провода, соединяющего клемму с шариком из электропроводного материала с проводником, проходящим через электроизоляционную пластину, при этом втулки установлены вплотную к стенке второй оболочки;

- кроме того, изоляционные втулки выполнены из керамического материала;

- кроме того, на конце стержня установлена гайка;

- кроме того, на входе второй оболочки установлена шайба с фаской;

- кроме того, между оболочками установлена прокладка;

- кроме того, прокладка выполнена из материала на основе графита.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен разрез коаксиального электрического разъема в сборе, на фиг.2 показана в разрезе первая оболочка со стержнем, а на фиг.3 показана в разрезе вторая оболочка с цилиндрическими каналом для стержня.

На фиг.1, 2, 3 изображены первая оболочка 1, вторая оболочка 2, электроизоляционные пластины 3 с проходящими через них проводниками 4, соединенными с жилами 5 кабеля, изоляционные втулки 6 первой оболочки 1 с буртиками 7, кольца 8 из электропроводного материала, стержень 9, изоляционные втулки 10, установленные в оболочке 2, кольцевые пазы 11 со сквозным отверстием 12, пружины 13 с клеммами 14, в которых установлены шарики 15, продольные пазы 16 на изоляционных втулках 6, продольные пазы 17 на наружной поверхности втулок 10, гайка 18, шайба с фаской 19, прокладка 20, накидная гайка 21 и промежуточные провода 22.

К электрическим разъемам кабелей, используемым на ядерных реакторах, предъявляются повышенные требования, связанные со стесненными условиями при их размещении в реакторе, а также с нейтронным облучением, температурой, влажностью и радиоактивной «грязью».

Чтобы разместить электрический разъем в стесненных условиях между механизмами и коммуникациями реактора, габариты разъема должны быть минимальными, в основном, по диаметру. Для уменьшения наружного диаметра одна часть разъема была выполнена в виде стержня 9 с набором надетых на него изоляционных втулок 6 с буртиком 7 на одном торце, на которые были установлены неподвижные электрические клеммы в виде колец 8 из электропроводного материала, изолированных друг от друга буртиками 7 втулок 6.

Изоляционные втулки 6 и 10 для работы в условиях нейтронного облучения, высокой температуры и влажности предпочтительно изготавливать из керамики. Главным недостатком втулок 6 и 7 из керамики является их абразивность даже в состоянии после шлифования, которая при длительной эксплуатации (соединение - разъем) порой приводит к истиранию концов клемм 14 пружин 13 и возможности нарушения из-за этого электрического контакта с концами 8 из электропроводящего материала. Для избежания этого клеммы 14 снабжены токопроводящими шариками 15, которые в процессе соединения и разъединения разъема могут свободно перекатываться как по кольцам 8, так и по буртикам керамических втулок 6, которые изолируют кольца 8 друг от друга.

Вращающийся токопроводящий шарик 15 практически не подвержен истиранию в процессе соединения и разъединения разъема, сохраняя при этом надежный электрический контакт жил 5 кабеля в течение всего срока эксплуатации разъема.

В заявляемом разъеме пружины 13 выполнены в виде разрезного упругого проволочного кольца, размещенного в кольцевом пазе 11 изоляционной втулки 10.

Коаксиальный электрический разъем выполнен герметичным, для чего жилы 5 кабеля электрически подключены к клеммам двух оболочек -1 и 2 - разъема через проводники 4 электроизоляционных пластин 3, герметично установленных в оболочках 1 и 2 разъема, а на торце одной из оболочек установлена прокладка 20, герметизирующая внутреннюю полость разъема после фиксации оболочек с помощью крепежного элемента, например, накидной гайки 21.

Для подвода жил 5 кабеля непосредственно к контактным кольцам 8 из электропроводного материала используют промежуточные провода 22, которые соединяют проводники 4 изоляционных втулок 3 с электрическими клеммами 8 и 14, расположенными в оболочках 1 и 2.

Для прокладки проводов 22 к кольцам 8 из электропроводного материала используют продольные пазы 16, выполненные на внутренних поверхностях изоляционных втулок 6 при условии выполнения стержня 9 в виде гладкого цилиндра, а для прокладки проводов 22 к клеммам 14 используют продольные пазы 17 на наружных поверхностях изоляционных втулок 10.

При выполнении стержня 9 в виде многогранника, например, в виде трехгранника или четырехгранника, прокладку проводов 22 производят в полостях, образующихся между продольными гранями стержня 9 и внутренними поверхностями втулок 6.

Для облегчения процесса соединения частей разъема «вслепую» на конце стержня 9 оболочки 1 выполнен заходный наконечник 18 в виде гайки, а на входе в цилиндрический канал оболочки 2 установлена крепежная шайба 19, например, с заходной конусной поверхностью.

Разъем работает следующим образом: перед подключением двух частей кабеля к оболочкам 1 и 2 разъема жилы 5 кабеля, проводники 4 электроизоляционных пластин 3, а также кольца 2 из электропроводного материала и клеммы 14 с шариками 15 из электропроводящего материала маркируются одним и тем же номером, чтобы после пайки или сварки всех контактов обеспечить при включении разъема гарантированное соединение одноименных жил кабеля.

Одна часть кабеля, на конце которой установлены датчики, помещается в активную зону ядерного реактора, а другая часть кабеля расположена вне реактора и к ней подсоединены показывающие и записывающие приборы, фиксирующие физические параметры активной зоны ядерного реактора. Электрический разъем располагается на верхней плите или крышке реактора в крайне затесненных условиях, поэтому доступ к нему ограничен и его возможно обслуживать только одной рукой, практически «вслепую». Разъем устанавливается строго вертикально, что позволяет достаточно просто соединять обе оболочки простым вертикальным перемещением одной оболочки относительно другой, при этом стержень 9 с контактными кольцами 8 оболочки 1 достаточно легко входит в цилиндрическую полость оболочки 2 за счет заходных устройств в виде гайки 18 с полусферической поверхностью и заходной шайбы 19 с конусной фаской.

Рабочее положение разъема фиксируется накидной гайкой 21, которая одновременно сжимает прокладку 20 и герметизирует полость с контактами от внешней атмосферы, загрязненной радиоактивной пылью и влагой.

1. Коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля, содержащий две оболочки цилиндрической формы, имеющие изоляционные втулки и электрические контакты, выполненные с возможностью размещения одной оболочки внутри другой и замыкания их электрических контактов, а также крепежный элемент оболочек, отличающийся тем, что оболочки разъема со стороны подвода кабеля загерметизированы электроизоляционными пластинами с проходящими через них проводниками, соединенными с жилами кабеля, каждая втулка первой оболочки снабжена буртиком и на нее надето кольцо из электропроводного материала, выступающее за торец втулки, соединенное с проводником в электроизоляционной пластине, при этом сами втулки нанизаны на установленном на осевой линии первой оболочки стержне, и кольца на них изолированы друг от друга буртиками втулок, а на наружной поверхности изоляционных втулок, установленных во второй оболочке встык, выполнен кольцевой паз со сквозным отверстием, причем в паз помещена пружина из проволоки, на которой установлена клемма с шариком из электропроводящего материала, который вставлен в отверстие втулки и соединен с проводником, проходящим через электроизоляционную пластину.

2. Коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля по п.1, отличающийся тем, что стержень выполнен в виде многогранника.

3. Коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля по п.2, отличающийся тем, что стержень выполнен в виде трехгранника.

4. Коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля по п.1, отличающийся тем, что стержень выполнен с цилиндрической боковой поверхностью, а на внутренней поверхности втулок первой оболочки выполнены продольные пазы, образующие каналы для прохода провода, соединяющего кольцо с проводником, проходящим через электроизоляционную пластину.

5. Коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности втулок второй оболочки выполнены продольные пазы, образующие каналы для прохода провода, соединяющего клемму с шариком из электропроводящего материала с проводником, проходящим через электроизоляционную пластину, при этом втулки установлены вплотную к стенке второй оболочки.

6. Коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля по п.1, отличающийся тем, что изоляционные втулки выполнены из керамического материала.

7. Коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля по п.1, отличающийся тем, что на конце стержня установлена гайка.

8. Коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля по п.1, отличающийся тем, что на входе второй оболочки установлена шайба с фаской.

9. Коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля по п.1, отличающийся тем, что между оболочками установлена прокладка.

10. Коаксиальный электрический разъем многожильного кабеля по п.9, отличающийся тем, что прокладка выполнена из материала на основе графита.