СОЕДИНИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ Российский патент 1999 года по МПК H01R13/629 

Изобретение относится к энергетике, в частности к коммутационным электрическим аппаратам. Оно может быть использовано в различных энергоустановках, в том числе при автоматической стыковке объектов, в условиях возможного вакуума, повышенных температур, магнитных полей и радиационного облучения.

Типичными примерами объектов использования изобретения являются автоматически стыкуемые космические станции и разрабатываемый международный экспериментальный термоядерный реактор (ITER) с автоматической установкой модулей к кожуху при сборке бланкета.

Известно значительное количество соединителей общепромышленного применения. Наиболее часто они используются в системах управления, радиотехнической и вычислительной технике. Это характеризует, например, справочник, охватывающий свыше 200 типов широко используемых соединителей [1], а также многие другие публикации.

Большая часть соединителей характеризуется ручным сочленением и расчленением двух обязательных частей соединителя - вилки и розетки, а также работоспособностью в нормальных эксплуатационных и климатических условиях. Некоторые соединители разрабатывались для специальных условий эксплуатации, в частности для диагностики высокотемпературных авиационных двигателей, ядерных и других энергетических установок, для стыкуемых космических объектов, где необходимы как теплостойкое исполнение, так и способность сочленения и расчленения автоматически.

Такие соединители имеют устройства взаимной ориентации в виде направляющих и фиксаторы взаимного положения вилки и розетки в виде крюков или пары уступ-заплечики (например, заявка на патент Великобритании N 2147467, H 01 R, 13/46; патент США N 4538877, H 01 R, 13/50).

Наиболее близким техническим решением является соединитель типа ОНЦ-PH-3-42/19-B(P)-3-B [1] . Он характеризуется высокой теплостойкостью (до 345^o), однако не может осуществлять автоматическое сочленение без участия монтажника, так как снабжен упрощенными устройствами взаимной ориентации вилки и розетки в виде кромки или фланца корпуса, меток для зрительного восприятия при ручном монтаже.

Соединитель-прототип состоит из двух сочленяемых частей - розетки и вилки, конструкция которых в значительной степени повторяет друг друга. Каждая из них состоит из:
1) цилиндрического корпуса;
2) цилиндрической контактной головки, устанавливаемой внутри корпуса и состоящей из деталей изоляционной платы (изолятора) с отверстиями для элементов контактных пар (штырей у вилки и гнезд у розетки) с хвостовиками, к которым подсоединяются (пайкой, сваркой или обжимом) концы проводов или кабелей;
3) устройств взаимной ориентации в виде профилированных пазов и ответных ребер на корпусах вилки и розетки, выполняемых в ряде случаев и на других элементах конструкции соединителей;
4) элементов фиксации контактной пары в виде подпружиненного крюка, входящего в прорезь ответной части и зацепляющегося в отверстии.

Недостатком конструкции прототипа, характерным для всех известных соединителей, является то, что автоматическое сочленение и расчленение вилки с розеткой вынуждено осуществляться без информационного контроля, необходимого в процессе автоматической стыковки без участия человека ("вслепую") объектов повышенной ответственности, каковыми являются, например, стыкуемые KO и устройства ITER.

Вилка и розетка, снабженные устройствами взаимной ориентации, осуществляют автоматическое сочленение только при согласованном взаимном расположении: в пределах допустимого диапазона отклонения их осей. Вместе с тем, как бы ни были профилированы и совершенны устройства взаимной ориентации, нельзя исключить ситуации, когда возникают существенно большие расхождения в направлениях стыкуемых объектов. Следствием такой стыковки может наступить механическое разрушение соединителя.

Задачей изобретения является расширение диапазона отклонений осей вилки и розетки при автоматическом сочленении соединителя и сохранении теплостойкости, а следовательно, увеличение его надежности.

Эта задача решается тем, что в соединителе электрических цепей, содержащем сочленяемые вилку и розетку, каждая из которых имеет корпус, контактную головку со штырями и гнездами соответственно, устройство взаимной ориентации, контактные головки выполняются подвижными с внешней сферической поверхностью, а удерживающие из корпуса - с внутренней сферической поверхностью, причем устройства взаимной ориентации установлены на указанных контактных головках.

Изобретение поясняется чертежом соединителя, представляющим конструкцию розетки (фиг. 1) и вилки (фиг. 2).

На фиг. 1:
1 - контактная головка розетки;
2 - корпус розетки;
3 - внутренняя сферическая поверхность;
4 - кожух;
5 - контактные гнезда;
6 - профилированные каналы.

На фиг. 2:
1 - контактная головка вилки;
2 - корпус вилки;
3 - внутренняя сферическая поверхность;
4 - кожух;
7 - штыри;
8 - направляющие штоки.

Розетка и вилка содержат подвижную контактную головку 1 с внешней сферической поверхностью, удерживающий ее корпус 2 с внутренней сферической поверхностью 3 и кожух защиты жгута проводников 4.

По технологическим соображениям контактная головка и корпус выполняются из ряда деталей.

Контактные головки 1 выполняются из деталей изоляционных плат (изоляторов) 4, в отверстиях которых устанавливаются контактные гнезда 5 ( у розетки) или штыри 7 (у вилки), а также вынесенные из центральной зоны устройства взаимной ориентации: профилированные каналы 6 (у розетки) или направляющие штоки 8.

Минимальный зазор (скользящая посадка) между взаимно соприкасаемыми в двух-трех точках сферическими поверхностями контактных головок и корпусов заполняется смазкой, образующей их покрытия с малым коэффициентом трения и высокой теплопроводностью.

Соединитель работает следующим образом.

Под воздействием автоматически стыкуемых объектов, к которым прикреплены корпуса вилки (2) и розетки (2), происходит их постепенное сближение. В случае несовпадения осей контактных головок (1) с помощью устройств взаимной ориентации направляющих штоков (8) и профилированных каналов (6) происходит их автоматический разворот внутри сферических поверхностей (3) корпусов в нужном направлении.

Контактные головки, напоминающие по форме усеченные сферы, автоматически разворачиваются таким образом, что плоскости их контактирования оказываются взаимно параллельными и перпендикулярными к результирующей оси сближения, проходящей через центры усеченных сфер.

Сферические поверхности контактных головок и корпусов расширяют диапазон допустимых отклонений осей стыкуемых объектов при минимальном зазоре между ними и взаимном касании в двух-трех точках, способствующих улучшению условий теплопередачи. Минимальные отклонения в главном направлении стыковки могут быть скомпенсированы за счет глубины погружения штырей (7) в гнезда (5).

Внешняя сферическая поверхность контактных головок и удерживающая их внутренняя сферическая поверхность корпусов выполняются с минимальным зазором между ними (притерты). Вилка и розетки напоминают сферические подшипники со свободной посадкой внутреннего тела (контактных головок), которое под влиянием собственной массы касается сферической поверхности корпуса не менее чем в двух-трет точках. Это обеспечивает необходимый тепловой контакт и передачу тепла в вакууме не только излучением, но и теплопроводностью.

Условия теплопередачи от контактной головки к корпусу улучшается при заполнении зазора между сферическими поверхностями веществом (смазкой), образующим покрытием с малым коэффициентом трения и высокой теплопроводностью.

Источники информации
1. Лярский В.Ф., Мурадян О.Б. Электрические соединители. Справочник. - М.: Радио и связь, 1988. - 272 с.: ил.

Изобретение относится к области энергетики, преимущественно атомной и космической, может быть использовано в металлургии, при реализации высокотемпературных технологических и энергетических установок, в том числе при наличии автоматически стыкуемых объектов. Соединитель электрических цепей содержит сочленяемые вилку и розетку, каждая из которых имеет корпус, контактную головку со штырями и гнездами соответственно, и устройство взаимной ориентации, причем контактные головки выполнены подвижными с внешней сферической поверхностью, а удерживающие их корпуса - с внутренней сферической поверхностью, устройства взаимной ориентации установлены на указанных контактных головках. Технический результа - расширение диапазона отклонений вилки и розетки при автоматическом сочленении и повышение надежности. 2 ил.

Соединитель электрических цепей, содержащий сочленяемые вилку и розетку, каждая из которых имеет корпус, контактную головку со штырями и гнездами соответственно, устройство взаимной ориентации, отличающийся тем, что контактные головки выполняются подвижными с внешней сферической поверхностью, а удерживающие их корпуса - с внутренней сферической поверхностью, причем устройство взаимной ориентации установлены на указанных контактных головках.