ЭЛЕКТРОПРИЩЕПКА И СПОСОБ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЕЕ К ИЗОЛИРОВАННОМУ ЭЛЕКТРОПРОВОДУ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H01R4/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для временного и быстрого подключения (отключения) потребителя электрической энергии к двухжильному изолированному электропроводу под напряжением, не повреждая существенно его изоляцию. Указанный объект может быть использован, в частности, для подключения ламп-переносок в затемненных местах на строительных объектах в систему низкого (до 36 В) напряжения, а также для временного подключения в электроцепь напряжением, например, 220 вольт стригальных агрегатов на отгонных пастбищах, электросекаторов для обрезки садов и виноградников и т.п.

Известны электроприщепки в виде цилиндрических стержней с вырезами сбоку, содержащие не менее двух соосных, направленных остриями друг к другу контактных игл, одна из которых подпружинена, перемещается вдоль оси стержня и взаимодействует с фиксатором настороженного положения.

Недостатком таких электроприщепок является подгорание острия игл, взаимодействующих с проводником электрического тока, находящимся под напряжением в момент соединения указанных игл с поверхностью его жил, а также отсутствие выключателя цепи, препятствующего образованию электродуги, способствующей подгоранию острия игл.

Известна также электроприщепка для подключения к изолированному проводнику тока, содержащая изолированный корпус, выполненный в виде двух шарнирно подпружиненных рычагов и контактных элементов, в которой для повышения надежности и безопасности работы выполнен дополнительно прерыватель электрической цепи, состоящий из контактной пластины, Т-образных подпружиненных контактов и двуплечего коромысла. На рычагах выполнены соосные отверстия, одно из которых является глухим. Контактные элементы в виде игл выполнены заостренными и жестко установлены в соосных отверстиях рычагов, Т-образные контакты установлены в параллельных отверстиях рычага, на боковой поверхности которого закреплена пластина и с возможностью качания - коромысло, выполненное с зазором и параллельно контактной пластине. Вместе с тем известная прищепка снабжена боковыми пластинами с направляющими провод фигурными пазами.

Недостаток известной электроприщепки заключается в малой площади контакта концов заостренных игл, касаемых поверхности электропровода, и оставление на контактном, например алюминиевом, проводе вмятин, способствующих поломке электропровода. При этом низкая эффективность взаимодействия контактных игл с поверхностью электропровода обусловлена соосностью этих игл и жестким креплением их в полости корпуса. Что касается прерывателя электрической цепи, то он, в сравнении с предложенным, более сложен, менее надежен в работе и не защищен от засорения при пользовании двуплечим коромыслом. Вместе с тем известная электроприщепка не приспособлена для включения в электроцепь потребителей энергии повышенной мощности, например электросекаторов для работы в садах и виноградниках, а также пользования стригальными агрегатами на отгонных пастбищах и в стационаре.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности устройства, упрощение процесса присоединения его к источнику питания и возможность подключения потребителей энергии повышенной мощности.

Указанная цель достигается тем, что в корпусе, на каждом из двуплечих рычагов несоосно закреплены токоведущие элементы в виде набора контактных игл, концы которых содержат галтели для бокового охвата жил электрокабеля в режиме работы, а стержни указанных игл выполнены в виде качающихся на осях двуплечих рычагов, один из которых взаимодействует с пружинящим элементом, обеспечивающим надежность контакта игл с поверхностью жилы электрокабеля. Предлагаемая электроприщепка содержит разъединитель электроцепи, в котором корпус плавкого предохранителя бытового электросчетчика используют в качестве стержня для ввода и вывода электроконтактов из зацепления, а металлические наконечники корпуса указанного предохранителя используют в качестве контактов электроцепи, чем добиваются высокой степени компактности устройства.

Способ включения электроприщепки, содержащий присоединение контактных игл к электрическому кабелю, включает в себя направление заостренных концов контактных игл на боковые поверхности жил кабеля путем смещения осей стержней этих игл относительно центра каждой из упомянутых жил к периферии указанного кабеля.

Нам фиг.1 изображена предлагаемая электроприщепка в раскрытом (предрабочем) виде, в момент заправки в зев между рычагами изолированного электропровода; на фиг.2 - указанная электроприщепка, оснащенная прерывателем электрической цепи и смещенными в вертикальной плоскости контактными иглами; на фиг. 3 - один из вариантов контактных игл, выполненных в виде гребенки; на фиг. 4 - контактные элементы прерывания электрической цепи, один из которых - плавкий предохранитель; на фиг.5 - поперечный разрез двухжильного кабеля, взаимодействующего с электроконтактными иглами, смещенными по обе стороны от соосной плоскости их перемещения и направленными на боковины жил указанного электрокабеля; при этом концы контактных игл заточены эксцентрично и содержат галтели для обхвата жилы кабеля; на фиг. 6 - фрагмент включения электроприщепки; взаимодействие конца иглы с жилой кабеля и двуплечего рычага иглы с пружинящим элементом; на фиг. 7 - вид на контактную иглу по стрелке А на фиг. 6; на фиг. 8 - фрагмент электроцепи, содержащей возвратную пружину, включенную в цепь электричества; на фиг. 9 - схематический разрез жилы кабеля с указанием наиболее оптимального участка на поверхности этой жилы для взаимодействия с электроконтактной иглой.

Предлагаемая электроприщепка (фиг.1) включает в себя корпус, выполненный из диэлектрика (например, карболита), и состоит из двух рычагов - 1 и 2, левый из которых (рычаг 1) - токоведущий, а правый (рычаг 2) служит для сближения рычагов 1 и 2 в направлении стрелок 3 и 4 и содержит галтель 5, предотвращающую соскальзывание пальцев (или ладони) в момент приведения устройства в действие перед началом крепления на изолированный электропровод. Оба рычага (1 и 2) приводятся во вращение вокруг оси 6 и возвращаются в исходное положение действием спиральной пружины 7 (фиг.8) (заимствованной от бельевой прищепки) и фиксируются от бокового смещения щечками 8 (фиг.1), закрепленными на боковых плоскостях рычага 2 элементами крепления 9. При этом указанные щечки образуют собой фигурные вырезы 10, предназначенные для ориентации и направления электропровода в зону действия электроконтактных игл 11 и 12 (фиг.2), смещенных в плоскости, параллельной щечкам, на некоторую величину 13.

Во избежание искрообразования в момент включения электропотребителя (лампочки для освещения затемненного объекта, стригального агрегата, электосекатора, электродрели и т. п. ) предлагаемая электроприщепка содержит разъединитель электроцепи, представляющий собой окрашенное с внешней стороны красной полосой 14 коромысло 15 (фиг.2), содержащее выступ 16, помещенный во впадину 17 тела рычага 1 и включающее параллельное наружной плоскости коромысла сквозное отверстие, в котором размещен диэлектрический корпус плавкого предохранителя 18, металлические концы 19 которого, выполненные в виде колпачков, исполняют роль контактов и взаимодействуют с Г-образного вида контактами 20 (фиг.4), содержащими отверстия 21 для размещения в них элементов крепления, а для взаимодействия с предохранителем 18 выполнена сферическая галтель 22, охватывающая металлические наконечники указанного предохранителя. Каждый из контактов 20 (фиг.2) закреплен в зоне зазора 23 элементами крепления 21 (фиг,4), опущен во впадину 17 рычага 1 (фиг.2) и охватывает своими галтелями наконечники плавкого предохранителя 18. При этом ширина впадины 17 рычага 1 выполнена таковой, что исключает осевое перемещение указанного предохранителя, в результате за счет пружины 24 при ненагруженном коромысле 15 предохранитель находится постоянно в соединении с контактами 20 и держит цепь электропитания, а при нагружении одного из концов указанного коромысла 15 (например, в направлении стрелки 3) цепь разъединяется, в то время как другой конец предохранителя находится в стабильном зацеплении (до нажатия на верхнюю часть указанного коромысла), что обеспечивает четкое и своевременное разъединение электроцепи при соприкасании контактных игл к поверхности напряженных игл электропровода. При нажатии на рычаги 1 и 2 (фиг.1) нажимают одновременно на участок 28 коромысла 15, этот участок утопает и выводит из зацепления предохранитель с одним из контактов 20, разъединяя цепь питания потребителя (не показан) по электрокабелю 27 (фиг. 2). В раскрытый зев 10 (фиг.1) размещают напряженный провод с жилами 29 и 30. При этом указанный электропровод может быть в виде, например, комнатной скрытой проводки и должен состоять по меньшей мере, из двух жил (29-30) (фиг. 5), и размещаться в О-образном гнезде 31, обеспечивающем возможность ориентации контактных игл относительно указанных жид электропровода. При размещении в зев 10 (фиг.2) плоского электропровода нажимают на рычаги прищепки в направлении точки 32^а и стрелки 32 (фиг.1) и контактные иглы 11 и 12 (фиг.2,6), проколов полихлорвиниловую изоляцию, касаются поверхности жил 29 и 30 напряженного кабеля (фиг.5 и 6).

Для более мягкого проникновения острия иглы в изоляцию кабеля заостряют конец иглы эксцентрично так, чтобы оси игл (фиг.5) к своему острию были направлены под некоторым углом 33, а сами стержни игл 11 и 12 были смещены относительно оси 34 (по обе ее стороны) на некоторое расстояние 35.

Для повышения надежности контакта токоведущих элементов электроприщепки с напряженными жилами электропровода каждая из контактных игл (11 и 12) содержит галтели 36 и 37 (фиг.5), охватывающие наружную сферу жилы так, как показано на фиг.6. Иглы (11 и 12) в полости корпуса противостоящих рычагов выполнены качающимися вокруг осей 38 (фиг.7 и 6), а острие каждой из игл ориентировано в точку 50 (фиг.9) в направлении стрелки 47, подтверждая несоосность указанных игл относительно оси любой из жил электропровода, лежащей в пределах 1/8-1/16 ее диаметра для бокового обхвата контактными иглами (11 и 12) каждой из указанных жил провода. Это значит, что наилучшее направление острия иглы к поверхности жилы будет в том случае, если это острие будет мысленно направленно в точку 50 диаметра жилы. Тогда, проколов изоляцию, игла обхватит жилу, например 30 (фиг.6), и галтелью коснется максимально большой площади сферы, само же острие остановится в положении 39. Обхват происходит за счет скольжения по сфере упомянутой жилы 30 (фиг.6) острия иглы 12. При прокалывании изоляции ось 42 иглы отклоняется в направлении стрелки 43 (в положение 44), сжимая пружинящий элемент 45. Как только галтель 37 преодолеет сферу жилы 30, она тут же обхватит окружность этой жилы и действием пружинящего элемента 45 надежно будет контактировать с токоведущей поверхностью электропровода. (Следует отметить, что проникновение иглы 12 за пределы крайнего положения 39 (фиг.6) невозможно за счет упора верхних контактных поверхностей рычагов электроприщепки). Во избежание поломок проводов, подводящих ток к контактным иглам (фиг.8), провод 26, непосредственно присоединяемый к стержню иглы 11, пропускают через отверстие спирали пружины 7, что исключает ее излом при качании рычагов вокруг оси 6, другой же провод 25 присоединяют к пружине 7 и посредством втулки 46 - к стержню иглы 12. В таком виде пружина 7 принимает на себя изгибы, а провода 25 и 26 в режиме работы остаются неподвижны. (При размещении пружины 7 на ось качания 6 последняя является частью провода 26 при ее изоляции относительно витков указанной пружины).

Работает электроприщепка таким образом. Берут правой рукой электроприщепку в руку (не показана) так, чтобы пальцы нажимали на коромысло 15 в точке 28 в направлении стрелки 3 (фиг.1), а фаланга большого пальца правой руки нажимала на галтель 5 правого рычага 2 в направлении стрелки 4. В таком виде рычаги сблизятся, качаясь вокруг оси 6. При воздействии на рычаги электроприщепки раскроются фигурные вырезы 10 и обеспечится возможность размещения двуxжильного кабеля (29-30) в О-образный зев 31 (фиг.2). После размещения прищепки на электропровод перемещают усилие давления на двуплечие рычаги в зону присоединения прищепки и нажимают на точку 32^а в направлении стрелки 32. В этом случае при давлении на точку 32^а размыкаются контактны элементов 19 и 20 (фиг.2), а иглы 11 и 12, проколов оболочку, обхватят сферу жил кабеля. После отпускания коромысла в точке 32^а смыкаются контактны 19 и 20 и электроэнергия подается на электропотребитель (например ,электролампочку). При этом искрение между иглами и проводниками электрической энергии не происходит за счет предусмотренного в устройстве разъединителя электрической цепи, который действует так: при нажатии на рычаг 1 невольно сначала нажимают на коромысло 15 в точке 28. В этом случае при погружении части 28 в зазор 23 предохранитель 18 отходит от контакта 20 и цепь размыкается. При погружении игл в оболочку изоляции электропроводника нажимают на коромысло 15 в точке 32^а и 32 (фиг.1). В этом случае наоборот противоположная деталь 19 отходит от контакта 20, и также сначала размыкается цепь питания потребителя энергии и, после присоединения игл к питающим жилам провода, отпускают коромысло, и под действием пружины 24 (фиг.2) смыкаются контакты плавкого предохранителя 18 с контактами 20 устройства. Указанное коромысло погружено в полость впадины 17 с некоторым зазором 23, окрашено в предостерегающий красный цвет и частично выступает над корпусом рычага 1.

Кабель 27 заводится в устройство со стороны рычага 1 и включает в себя две токоведущие жилы 25 и 26, одна из которых - жила 26 (фиг.8) закреплена непосредственно на игле 11, а другая - жила 25 пропущена через пружину 7 путем присоединения ко втулке 46. В этом случае указанная пружина является токоведущей частью электросхемы и обеспечивает длительность эксплуатации проводов, взаимодействующих с шарнирным узлом 6 электроприщепки.

Для беспрепятственного проникновения острия иглы под покров изоляции (фиг. 5) каждое из них заострено эксцентрично относительно оси стержня, например игла 11. При такой заточке ось острия образует с осью стержня иглы некоторый угол 33,а каждый стержень (например, 12) отстоит от плоскости размещения диаметров жил электропроводов на некотором расстоянии 35. Каждое острие указанных контактных игл (11 и 12) содержит галтели 36 и 37, обеспечивающие увеличение площади контакта тела иглы с поверхностью токоведущей жилы электропровода. Вместе с тем ввиду направления контактных игл на боковую поверхность жил кабеля у иглы возникает потребность отклонения от оси на некоторый угол в положение 44 (фиг.6), поэтому каждая игла содержит ось 38 качания и второе плечо (фиг.7), опирающееся на пружинящий элемент 45, противодействующий качанию иглы в направлении стрелки 43 и возвращающий иглу в исходное положение после обхвата галтелью сферы токоведущей жилы. После указанного обхвата жилы галтелью иглы пружинящий элемент 45 обеспечивает надежный контакт острия (иглы) и токоведущeй поверхности жилы электропровода.

Следует указать на то, что наилучший обхват тела жилы кабеля и наименьшее травмирование изоляции кабеля обеспечивается при направлении острия каждой из контактных игл в точку, мысленно лежащую на радиусе жилы в зоне 1/8-1/16 ее диаметра, чем обеспечивается оптимальный обхват галтелью иглы поверхности указанной жилы токоведущего провода.

Из числа известных предлагаемая электроприщепка более удобна в пользовании, обладает высокоэффективным прерывателем электрической цепи, исключающим искрение между токоведущими проводами и контактными иглами устройства, в котором высокоэффективно встроен плавкий предохранитель, который не только выполняет свою прямую функцию - прерывает подачу электроэнергии к ее потребителю, в случае неисправности электроцепи, но и выполняет функцию контактора по механическому прерыванию указанной цепи при вводе острия контактных игл во взаимодействие с токоведущими проводами. Причем прерывание указанной электроцепи проводится не специально, его можно и забыть, но указанное прерывание проводится принудительно, заранее, до того момента, пока контакты острия каждой иглы не каснутся токоведущих поверхностей жил электропровода, и подача электроэнергии включается в тот момент, когда галтели указанных контактных игл уже войдут в соприкосновение с рабочими поверхностями упомянутых жил электропровода. При отключении электроприщепки от токоведущего провода проводится та же процедура - сначала отключается потребитель электроэнергии и лишь после (во избежание искрения между взаимодействующими элементами электрической цепи) отключаются контактные иглы от электропровода. Это обеспечивает продолжительный срок службы устройства и надежность его работы.

Следует отметить также возможность подключения прищепкой более мощных потребителей электроэнергии, например электродрелей, электросекаторов, электрорубанков и т.п., не нарушая при этом изоляцию токоведущих проводов, ибо после прокалывания полихлорвиниловой оболочки последняя обладает способностью затягивать прокол, возвращаясь в исходное положение, в результате исключается оголение токоведущих проводов настолько, что могло бы стать опасным для окружающих лиц. Причем возможность такого подключения мощных потребителей электроэнергии обоснована тем, что каждая из игл выполнена с галтелью, которой охватывается жила по ее сфере, чем значительно повышается площадь контакта игл с рабочей поверхностью токоведущих жил кабеля.

Возможность качания каждой из указанных контактных игл обеспечивает надежный контакт галтелей игл с рабочей сферой жил электрокабеля, а использование набора указанных игл в виде гребенки повышает площадь соприкосновения контактных игл с рабочей поверхностью этих жил, что дает возможность подключения к кабелю более мощных потребителей электроэнергии, не нарушая существенно изоляцию проводника электрического тока.

Следует также остановиться на несоосности указанных контактных игл, зона действия которых лежит в пределах 1/8-1/16 диаметра электропроводной жилы. При этих параметрах наименьшим образом отклоняется острие иглы от поверхности указанной электрожилы и минимально травмируется изоляция электропровода, способная самовосстанавливаться от проколов за счет текучести материала и его упругих свойств. Не менее важно то, что предлагаемая прищепка содержит всего один спускаемый к потребителю электрокабель (в противовес аналогу), чем обеспечивается удобство пользования и монтажа, а передача энергии от одного рычага к другому в электроцепи осуществляется путем использования спиральной пружины при пропускании через нее, с одной стороны, жилы кабеля, а с другой - электрического тока. В этом случае сама пружина берет на себя нагрузку изгибов и изломов, а сама же жила кабеля этим нагрузкам не подвержена, что обеспечивает возможность длительной работы электропровода, так как каждый из отрезков кабеля остается неподвижным относительно рычага, качающегося в паре с соседним при подключении к источнику электропитания потребителя электрического тока.

Предлагаемая электроприщепка проста по конструкции и высокоэффективна в работе.

Использование: в электротехнике для подключения к изолированному электропроводу потребителей электроэнергии. Сущность изобретения: в корпусе электроприщепки на каждом из двуплечих его рычагов 1 и 2 несоосно закреплены контактные элементы в виде контактных игл 11,12, заостренные концы которых содержат галтели для бокового обхвата питающих жил кабеля в режиме работы, а стержни 12 указанных игл выполнены в виде качающихся на осях двуплечих рычагов, одно плечо которого заострено, а другое - опирается на пружиняющий элемент и взаимодействует с ним, обеспечивая надежность контакта галтели каждой иглы с поверхностью жилы кабеля. Электроприщепка содержит разъединитель 15 электроцепи, в котором корпус плавкого предохранителя 18 используют в качестве ввода и вывода контактов их зацепления, а металлические наконечники 19 корпуса предохранителя используют в качестве контактов электроцепи, чем добиваются качества и высокой компактности устройства и его электроцепи. Способ включения электроприщепки, содержащий присоединение контактных игл к электрическому кабелю, включает в себя направление заточенных концов игл 11,12 на боковые поверхности жил электрокабеля путем смещения осей стержней игл относительно центра каждой из упомянутых жил в периферии электрокабеля. 2 с.п. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

ЭЛЕКТРОПРИЩЕПКА И СПОСОБ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЕЕ К ИЗОЛИРОВАННОМУ ЭЛЕКТРОПРОВОДУ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ.