ЭЛЕКТРОУСТАНОВОЧНАЯ КОРОБКА Российский патент 1998 года по МПК H02G3/10 H02G3/14 

Изобретение относится к электромонтажным изделиям, в частности к ответвительным коробкам для безметизного соединения и ответвления проводов сечением до 4 мм² при открытой электропроводке, и может быть использовано при устройстве потребительской электросети в жилых и общественных зданиях, а также в административно-бытовых корпусах промышленных объектов.

Известна коробка [1], содержащая донную пластину с элементами установки и электромонтажа проводов и прямоугольную крышку, образующие между собой разъемное соединение посредством упругозащелкивающихся элементов, выполненных за одно целое с основанием и крышкой. Упругозащелкивающиеся элементы основания выполнены в виде выступающих упругих язычков и рифлеными участками зацепления, а на крышке в виде соответствующих рифленых участков, выполненных на ее боковых стенках. Рифленые участки в сечении имеют форму зубцов с различными углами наклона поверхностей, причем угол наклона поверхностей зубцов, взаимодействующих при сцеплении, меньше угла наклона поверхности зубцов, взаимодействующих при расцеплении.

Основными недостатками этого технического решения являются сравнительно невысокие надежность и удобство эксплуатации, а также относительная сложность изготовления технологической оснастки (трудности разъема готового изделия с формообразующими элементами технологической оснастки), обусловленные тем, что упругие язычки с рифлеными участками далеко выступают за контуры основания, а соответствующие рифленые участки на боковых стенках крышки находятся в зонах повышенной жесткости, т.е. сравнительно далеко от краев и середины боковых стенок крышки. Кроме того, для изготовления основания с выступающими упругими язычками требуется применение пресс-материала со специальными физико-механическими свойствами, поскольку под влиянием времени и условий эксплуатации жесткость и первоначальная форма могут меняться и тем самым снижать надежность упругого соединения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является коробка [2] , содержащая призматический корпус с элементами настенной установки и ответвления электропроводов и крышку, образующие между собой разъемное соединение посредством упругозащелкивающихся элементов, выполненных за одно целое с корпусом и крышкой и расположенных посередине сопрягающихся стенок. Упругозащелкивающиеся элементы выполнены в виде взаимодействующих заскакивающих выступов, расположенных на крышке, и впадин по краям стенок корпуса, образующих зубцовое сцепление. Выступы и впадины в сечении имеют форму зубцов с различными углами наклона поверхностей, причем угол наклона поверхностей зубцов, взаимодействующих при сцеплении, меньше угла наклона поверхности зубцов, взаимодействующих при расцеплении. При этом заскакивающие выступы выполнены на отдельных упругоподатливых ребрах, не связанных с направляющими краями крышки и невыступающими за их контур. Кроме того, для разъема крышки с корпусом края стенок корпуса снабжены лапками, выступающими за габариты коробки.

Основными недостатками этого технического решения являются сравнительно невысокие надежность и удобство в эксплуатации, а также относительная сложность конструкции, требующая технологической оснастки повышенной сложности, обусловленные тем, что заскакивающие выступы выполнены на отдельных упругоподатливых ребрах, не связанных с направляющими краями стенок крышки, выступы и впадины в сечении имеют форму зубцов с различными углами наклона поверхностей, требующих при расцеплении принудительной деформации краев стенок корпуса путем механического воздействия при помощи лапок. Кроме того, значительные деформации корпуса и крышки, необходимые при защелкивании и расцеплении соединения, требуют применения только эластичного материалов с определенными физико-механическими свойствами, ограничивающими технические условия эксплуатации.

Задача изобретения - упрощение конструкции изделия и его технологической оснастки, повышение надежности и удобства эксплуатации, а также обеспечение возможности изготовления из различных электроизоляционных материалов с необходимыми физико-механическими свойствами.

Технический результат изобретения достигается тем, что в электроустановочной коробке, содержащей призматический корпус с элементами настенной установки и ответвления электропроводов и крышку, образующие между собой разъемное соединение посредством упругозащелкивающихся элементов, выполненных за одно целое с корпусом и крышкой и расположенных посередине сопрягающихся стенок, согласно изобретению упругозащелкивающиеся элементы выполнены в виде микровыступов треугольного сечения и расположены на сопрягающихся поверхностях краев стенок корпуса и крышки по их периметру с разрывом в зонах повышенной жесткости по углам.

Кроме того, это достигается за счет того, что:
взаимодействующие микровыступы в продольном направлении выполнены с плавным уменьшением высоты от середины к периферии и с изгибом навстречу друг другу с учетом геометрии прогиба краев стенок корпуса и крышки в пределах упругой деформации материала при взаимном защелкивании;
один из упругозащелкивающихся элементов выполнен в виде ответной микроканавки треугольного сечения, взаимодействующей с микровыступом;
каждый из взаимодействующих микровыступов выполнен в сочетании с ответной микроканавкой, расположенной со стороны его рабочей грани;
по углам корпуса и крышки выполнены бобышки, примыкающие к сопряженным стенкам, с отверстиями под установку самонарезающих крепежных винтов для дополнительного резервного закрепления крышки, при этом отверстия для установки винтов в крышке выполнены глухими изнутри, а снаружи по их направлению выполнены встречные направляющие углубления под направление режущего инструмента для вскрытия и образования опорных поверхностей под головки крепежных винтов;
корпус и крышка выполняются одновременно в одной пресс-форме и применяются совместно.

Таким образом, предлагаемое техническое решение благодаря введению конструктивных признаков и кинематических связей по сравнению с прототипом и другими аналогичными техническими решениями позволяет значительно упростить конструкцию изделия и его технологической оснастки, повысить надежность и удобство эксплуатации, а также обеспечить возможность изготовления из различных электроизоляционных материалов с необходимыми физико-механическими свойствами.

Это обеспечивается в основном за счет следующих технических усовершенствований:
1. Упругозащелкивающиеся элементы выполнены в виде микровыступов треугольного сечения и расположены на сопрягающихся поверхностях краев стенок корпуса и крышки по их периметру с разрывом в зонах повышенной жесткости по углам. Это дает следующие преимущества:
а) значительно упрощается конструкция изделия и его технологической оснастки, поскольку микровыступы как в корпусе, так и в крышке практически могут выступать на 0,3 - 1,5 мм в зависимости от величины упругой деформации сопрягаемых краев стенок, что максимально просто и не представляет сложности в доработке формообразующих поверхностей, например матрицы или пуансона пресс-формы, путем прорезки пазов грибковым режущим инструментов;
б) значительно повышает надежность и удобство эксплуатации за счет обеспечения возможности выполнения микровыступов по периметру стенок корпуса и крышки в несколько рядов без сокращения полезного внутреннего объема коробки и без нарушения ее внешнего вида (дизайна);
в) обеспечивается возможность изготовления из различных электроизоляционных материалов с необходимыми физико-механическими свойствами в зависимости от современных требований условий эксплуатации, поскольку отсутствует разрыв сопрягаемых краев стенок корпуса и крышки, а микровыступы могут быть выполнены минимальных размеров и работать при небольших величинах стрелы прогиба стенок в пределах упругой деформации, что позволяет использовать более жесткие материалы, обладающие повышенной термостойкостью и электропрочностью, в отличие от эластичных как в прототипе;
г) благодаря вышеперечисленным достоинствам обеспечивается снижение стоимости и повышение конкурентноспособности изделия.

2. Взаимодействующие микровыступы в продольном направлении выполнены с плавным уменьшением высоты от середины к периферии и с изгибом навстречу друг другу с учетом геометрии прогиба краев стенок корпуса и крышки в пределах упругой деформации материала при взаимном защелкивании. Это усовершенствование позволяет значительно повысить надежность и работоспособность микровыступов в зацеплении за счет того, что при закрытии крышки от начала их контакта до перескакивания происходит плавное нарастание контактного давления от середины к периферии, а после перескакивания обеспечивается максимальное значение контактной поверхности находящихся в зацеплении граней, что повышает стойкость микровыступов к разрушению. Кроме того, плавное изменение высоты микровыступов от середины к периферии обеспечивает повышение герметичности соединения за счет контактирования их ребер с поверхностью сопрягаемых краев стенок корпуса и крышки при наличии упругого натяга, т.е. при отсутствии гарантированного зазора в соединении до взаимодействия микровыступов.

3. Один из упругозащелкивающихся элементов выполнен в виде ответной микроканавки треугольного сечения, взаимодействующей с микровыступом. Это усовершенствование позволяет повысить герметичность соединения при отсутствии гарантированного зазора между сопрягаемыми стенками и тем самым повысить надежность в эксплуатации.

4. Каждый из взаимодействующих микровыступов выполнен в сочетании с ответной микроканавкой, расположенной со стороны его рабочей грани. Это усовершенствование позволяет получить равнопрочное соединение краев стенок корпуса и крышки при одинаковой толщине, а также увеличить контактную поверхность граней, находящихся в зацеплении и тем самым повысить надежность соединения, даже при наличии одной взаимодействующей пары микровыступов.

5. По углам корпуса и крышки выполнены бобышки, примыкающие к сопряженным стенкам, с отверстиями под установку самонарезающих крепежных винтов для дополнительного резервного закрепления крышки, при этом отверстия для установки винтов в крышке выполнена глухими изнутри, а снаружи по их направлению выполнены встречные направляющие углубления под направление режущего инструмента для вскрытия и образования опорных поверхностей под головки крепежных винтов. Это техническое решение позволяет повысить надежность при длительной грубой эксплуатации и хранении за счет использования комбинированного крепления.

6. Корпус и крышка выполняются одновременно в одной пресс-форме и применяются совместно. Это технологическое условие позволяет значительно повысить надежность упругозащелкивающегося соединения, поскольку практически устраняется влияние усадки пресс-материала на образование зазоров в соединении за счет единого технологического процесса по времени и составу пресс-материала.

В результате поиска среди патентной и другой научно-технической и справочной литературы авторами не обнаружены технические решения, в которых содержится совокупность отличительных признаков, характеризующих предлагаемое техническое решение и проявляющих аналогичные свойства.

На фиг. 1 показана конструкция электроустановочной коробки - вид спереди на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А (повернуто) на фиг. 2; на фиг. 4 - то же разрез, но после установки крепежного винта; на фиг. 5 - выносной элемент Б на фиг. 1; на фиг. 6 - вид снизу микровыступа, расположенного на краю стенки корпуса на фиг. 1 с вынесенными поперечными сечениями; на фиг. 7 - вид спереди микровыступа, показанного на фиг. 6; на фиг. 8, 9 и 10 - варианты конструктивного исполнения взаимодействующих между собой упругозащелкивающихся элементов корпуса и крышки.

На фиг. 1-10 обозначено:
1 - корпус коробки;
2 - крышка;
3 - упругозащелкивающийся элемент поз. 1;
4 - упругозащелкивающийся элемент поз. 2;
5 - стенка корпуса;
6 - стенка крышки;
7 - основание корпуса;
8 - продольный сквозной паз;
9 - поперечный сквозной паз;
10 - ответвительное отверстие;
11 - утонение стенки корпуса;
12 - бобышка корпуса;
13 - отверстие под резьбу;
14 - самонарезающий крепежный винт;
15 - бобышка крышки;
16 - глухое отверстие;
17 - направляющее углубление;
18 - опорная поверхность (зенковка) под головку винта;
19 - микровыступ корпуса 1 на фиг. 6 и 7;
20 - ребро;
21 - рабочая грань;
22, 25 и 31 - микроканавки корпуса 1;
23, 27 и 29 - микровыступы крышки 2;
24 и 28 - микровыступы корпуса 1;
26 и 30 - микроканавки крышки 2;
K - зазор между сопрягаемыми краями стенок корпуса и крышки;
α - угол при вершине профиля треугольного сечения микровыступа.

Электроустановочная коробка содержит призматический корпус 1 и крышку 2, образующие между собой разъемное соединение посредством упругозащелкивающихся элементов 3 и 4, выполненных за одно целое с корпусом 1 и крышкой 2 и расположенных посередине сопрягающихся краев стенок 5 и 6 соответственно. В основании 7 корпуса 1 выполнены продольный и поперечный сквозные пазы 8 и 9 под крепежные элементы для настенного монтажа, а в его стенках 5 имеются ответвительные отверстия 10, заглушенные утонениями 11, выламывающимися при монтаже. По углам корпуса 1 на основании 7 выполнены бобышки 12 с отверстиями 13 под установку самонарезающих крепежных винтов 14 для дополнительного резервного закрепления крышки 2. В крышке 2 аналогично корпусу 1 также выполнены бобышки 15 с ответными отверстиями 16 глухими изнутри, а снаружи по их направлению выполнены встречные направляющие углубления 17 под направление режущего инструмента для вскрытия и образования опорных поверхностей 18 под головки крепежных винтов 14. Упругозащелкивающиеся элементы 3 и 4 в исполнении 1 (фиг. 5) выполнены в виде микровыступов треугольного сечения и расположены на сопрягающихся поверхностях краев стенок 5 и 6 корпуса 1 и крышки 2 по их периметру с разрывом в зонах повышенной жесткости по углам, занятым бобышками 12 и 15.

Упругозащелкивающиеся элементы 3 и 4 в исполнении 2 (фиг. 6 и 7) могут быть выполнены в виде взаимодействующих микровыступов треугольного сечения, имеющих в продольном направлении плавное уменьшение высоты от середины к периферии и с изгибом (ребер) навстречу друг другу с учетом геометрии прогиба (стрела и радиус) краев стенок 5 и 6 корпуса 1 и крышки 2 в пределах упругой деформации в зависимости от выбранного материала при взаимном защелкивании. На фиг. 6 и 7 показана геометрия микровыступа 19, расположенного на краю стенки 5 корпуса 1 с ребром 20 и рабочей гранью 21.

Эти варианты исполнения (особенно 1) являются наиболее простыми и технологичными при изготовлении оснастки, однако при разработке корпуса 1 и крышки 2 необходимо учитывать зазор K между их сопрягающимися поверхностями, который равен высоте микровыступа и может повлиять на внешний вид изделия при упругом сочленении с натягом. Для устранения этого недостатка достаточно иметь этот гарантированный зазор в сочленении без натяга за счет разности номинальных сопрягаемых размеров корпуса 1 и крышки 2.

Упругозащелкивающиеся элементы 3 и 4 в исполнении 3 (фиг. 8) могут быть выполнены в виде взаимодействующих микроканавки 22 и микровыступа 23 треугольного сечения. При этом предусмотрен вариант равнопрочного исполнения 4 (фиг. 9), например попарного расположения с чередованием микровыступа 24 и микроканавки 25, выполняемых на краях стенок 5 корпуса 1 и ответных им микроканавки 26 и микровыступа 27, выполняемых на краях стенок 6 крышки 2.

Упругозащелкивающиеся элементы 3 и 4 в исполнении 5 (фиг. 10) могут быть выполнены в виде взаимодействующих микровыступов 28 и 29 в сочетании с ответными микроканавками 30 и 31, расположенными со стороны их рабочих граней, находящихся в зацеплении при закрытой крышке 2. Этот вариант исполнения является равнопрочным независимо от принятого количества взаимодействующих пар.

На фиг. 5 - 10 показаны микровыступы и ответные микроканавки треугольного сечения с симметричным профилем, при этом угол α при его вершине может быть принят в пределах 60 - 120^o в зависимости от требуемого усилия захлопывания и удержания крышки в закрытом положении. Однако при необходимости профили взаимодействующих микровыступов друг с другом или с микроканавками могут быть выполнены несимметричными с наклоном в сторону направления захлопывания.

Для повышения надежности и предотвращения выкрашивания ребер микровыступов в процессе эксплуатации их необходимо выполнять скругленными с радиусами в зависимости от механических свойств применяемого материала с максимальным значением, равным их высоте.

В зависимости от геометрических размеров коробки и пропорции ее элементов конструкции, а также от механических свойств применяемого материала высота микровыступов практически может быть выполнена в пределах 0,3 - 1,55 мм и более, при этом вариант исполнения 5 ( фиг. 10) позволяет получить максимальные значения.

Например, согласно изобретению может быть разработана и изготовлена ответвительная коробка из ударопрочного полистирола марки УПС-825ТГ ТУ6-05-1901-81 с размерами 80 • 80 • 40 мм для безметизного крепления ввода и соединения до четырех двухжильных проводов или двух-четырехжильных кабелей с медными или алюминиевыми жилами с ПВХ или резиновой изоляцией в ПВХ и резиновой оболочке. Это изделие может быть конкурентноспособным и способно отвечать по конструктивным требованиям и дизайну серии выпускаемых в настоящее время выключателей и штепсельных розеток прямоугольной формы, повышенной монтажной готовности и эксплуатационной надежности.

Работа элементов конструкции электроустановочной коробки в процессе эксплуатации происходит следующим образом.

После установки и закрепления корпуса 1 с предварительно выломанными утонениями 11 стенок 5 в ответвительных отверстиях 10, например на стене помещения, производится безметизный монтаж электропроводки. По окончании монтажа корпус 1 закрывается крышкой 2. При этом крышка 2 краями своих стенок 6 совмещается с краями стенок корпуса 1 и плавно усилием руки досылается до упора и ощутимого рукой и на слух многократного пощелкивания (в зависимости от количества взаимодействующих упругозащелкивающихся элементов 3 и 4 на сопрягающихся стенках 5 и 6). Эффект упругого защелкивания и удержания с натягом крышки 2 на корпусе 1 происходит за счет использования упругой деформации краев сопрягаемых стенок 6 и 5, а величина усилия при этом зависит от высоты и длины микровыступов, а также от угла профиля треугольного сечения и его отклонения от симметричности.

Снятие крышки 2 с корпуса 1 при необходимости производится в обратной последовательности, однако при этом крышку 2 следует захватывать пальцами руки за ее скругленные ребра, чтобы на препятствовать упругой деформации ее стенок 6.

В случае выполнения плотного монтажа с задействованием всех ответвительных отверстий 10, например при кабельной электропроводке, для повышения надежности крепления крышки 2 в ней предусмотрены предварительные направляющие углубления 17 для выполнения опорных поверхностей (зенковок) 18 под головки самонарезающих винтов 14, которые могут быть установлены дополнительно к упругозащелкивающемуся соединению. Установка дополнительных крепежных винтов 14 предусмотрена также для подстраховки надежности соединения в случае износа взаимодействующих микровыступов в процессе длительной грубой эксплуатации или хранения.

Принцип упругого разъемного соединения корпусных деталей предлагаемого технического решения может быть использован в перспективных конструкциях различных изделий приборостроения, машиностроения и других отраслей народного хозяйства.

Использование: электроэнергетика. Сущность изобретения : электроустановочная коробка содержит призматический корпус с элементами настенной установки и ответвления электропроводов и крышку, разъемно соединенные посредством упругозащелкивающихся элементов, выполненных с ними за одно целое и расположенных посередине сопрягающихся стенок. Взаимодействующие между собой упругозащелкивающиеся элементы имеют треугольное сечение, расположены на сопрягающихся поверхностях краев стенок корпуса и крышки по их периметру с разрывом в зонах повышенной жесткости по углам и выполнены или в виде выступов, или в виде выступов и ответных впадин. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Электроустановочная коробка, содержащая призматический корпус с элементами настенной установки и ответвления электропроводов и крышку, образующие между собой разъемное соединение посредством упругозащелкивающихся элементов, выполненных за одно целое с корпусом и крышкой и расположенных посередине сопрягающихся стенок, отличающаяся тем, что упругозащелкивающиеся элементы расположены на сопрягающихся поверхностях краев стенок корпуса и крышки по их периметру с разрывом в зонах повышенной жесткости по углам и выполнены в виде микровыступов треугольного сечения или в виде микровыступов треугольного сечения и ответных микроканавок треугольного сечения, взаимодействующих с выступами. 2. Коробка по п.1, отличающаяся тем, что микровыступы в продольном направлении выполнены с плавным уменьшением высоты от середины к периферии и с изгибом с учетом геометрии прогиба краев стенок корпуса и крышки в пределах упругой деформации материала при взаимном защелкивании. 3. Коробка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что по углам корпуса и крышки выполнены бобышки, примыкающие к сопряженным стенкам, с отверстиями под установку самонарезающих крепежных винтов для дополнительного резервного закрепления крышки, при этом отверстия для установки винтов в крышке выполнены глухими изнутри, а снаружи по их направлению выполнены встречные направляющие углубления под направление режущего инструмента для вскрытия и образования опорных поверхностей под головки крепежных винтов. 4. Коробка по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что корпус и крышка выполняются одновременно в одной прессформе и применяются совместно.