УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ СОЕДИНИТЕЛЕЙ РАДИОЧАСТОТНЫХ И ЗАДЕЛОК КАБЕЛЕЙ В СОЕДИНИТЕЛЬ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ Российский патент 2001 года по МПК H01R13/52 H02G15/08 

Изобретение относится к антенно-фидерному тракту и может быть использовано в радиотехническом оборудовании, в системах радиосвязи, эксплуатируемых вне помещений.

Уровень техники.

Под соединителем понимается устройство, предназначенное для сочленения кабелей между собой. Соединитель состоит из двух частей: вилки и розетки. Один из сочленяемых кабелей заделан в розетку, другой - в вилку.

Известно первое устройство для защиты соединителей и заделок электрических кабелей в соединители от воздействия внешних эксплуатационных факторов [Weatherproof cover for electrical cable connector, U.S. Patent 3792415, Feb. 12, 1974, Alvin W. Fuller, Shelton, Conn.], состоящее из двух отдельных колпачков. Один из колпачков устанавливается на розетку, другой - на вилку. Каждый из колпачков состоит из корпуса и двух уплотнительных втулок. Первая уплотняющая втулка колпачка охватывает оболочку кабеля, вторая втулка служит для соединения с другим колпачком. Колпачки устанавливаются на кабель до того, как будет произведена заделка кабелей в соединитель. После соединения вилки и розетки колпачки натягиваются на вилку и на розетку и соединяются между собой. В месте соединения образуется стык двух колпачков.

Первое известное устройство обладает недостатком, заключающемся в том, что из-за неплотности прилегания уплотняющей втулки к оболочке кабеля, зазоров в месте соединения колпачков, шероховатости поверхностей соприкасающихся элементов конструкции нарушается герметичность защиты соединителя и заделок кабелей в соединитель. При колебаниях температуры в защищаемый объем всасывается влажный атмосферный воздух, образующий конденсат, который не имеет возможности впоследствии испариться из защищаемого объема. Накапливающаяся в соединителе влага препятствует нормальной работе соединителя. Капиллярный эффект, также возникающий из-за наличия микроскопических зазоров в местах охвата колпачком оболочки кабеля и в стыке колпачков, способствует проникновению влаги с внешней стороны защитного устройства вовнутрь, что также приводит к накоплению воды внутри защитного устройства. Проникающий в защищаемый объем воздух, несущий плесневые споры, способствует совместно с другими факторами (темнота, влажность, тепло, отсутствие сквозняка) развитию плесневых грибков. Данное защитное устройство плохо защищает соединитель от механических воздействий, таких как вибрация и удары, так как не имеет конструктивных элементов, жестко фиксирующих положение кабелей и соединителя. Устройство изготавливается из полимерных материалов, которые сами по себе являются нестойкими к воздействию внешних эксплуатационных факторов, таких как повышенная влажность, солнечная радиация, способных значительно сократить срок службы устройства. Необходимость надевания колпачков на кабели до заделки кабелей в соединитель сужает область применения первого известного устройства. Для кабелей, уже заделанных в соединитель, применение данного устройства затруднительно.

Известно второе устройство, предназначенное для защиты радиочастотных соединителей и заделок кабелей в соединитель от внешних эксплуатационных факторов, представляющее собой термоусаживаемую трубку, изготовленную методом радиационной модификации трубки ТЭП ДМГ 7.975.015 ТУ [Трубка термоусаживаемая РД 107.460007.100-92 (ограничение ДМГ 7.975.016 ТУ) отраслевой руководящий документ, группа Л27, дата введения 01.10.93]. Защита данным устройством радиочастотного соединителя осуществляется за счет герметизации. Герметичность создается путем термической усадки трубки при плотном охвате ею соединителя и оболочек прилегающих частей кабелей.

Второе известное устройство устраняет недостатки первого известного устройства, обусловленные тем, что первое известное устройство состоит из двух отдельных частей. Однако шероховатость поверхности изоляции кабелей или наличие на ней царапин приводят к потере герметичности. В результате внутрь защитной трубки проникает влага в виде водяных паров, всасывающихся при колебаниях температуры и изменении атмосферного давления. Вода с внешней поверхности защитного устройства проникает вовнутрь защищаемого объема благодаря капиллярному эффекту. Находящаяся внутри вода не может полностью испариться или вылиться и поэтому накапливается. Срок службы устройства ограничивается материалом, из которого оно изготовлено. Под воздействием влажности, тепла, солнечного излучения полимерная трубка теряет свои физико-механические свойства. Другим недостатком второго известного устройства является то, что оно требует применения в процессе монтажа специального оборудования в виде термошкафа. Необходимость нагрева трубки для ее установки до ста сорока градусов Цельсия в течение пяти минут сужает область применения устройства. Исключается возможность защиты таким устройством радиочастотных соединителей и кабелей, имеющих в своем составе элементы из легкоплавких материалов (температура плавления которых ниже 140^oC), например, из полиэтилена. Устройство предназначено для однократного использования. Разборка защищаемого соединителя невозможна без разрушения защитной трубки.

Известно третье устройство, защищающее радиочастотный соединитель и заделки кабелей в соединитель от влияния внешних эксплуатационных воздействий Cold Shrink [3M Cold Shrink Weatherproofing kits, Andrew Corporation Catalog 1999], содержащее пластичную защитную трубку, обладающую механической памятью. Герметичность защитного устройства обеспечивается за счет усадки защитной трубки и при этом охвата ею соединителя и ближайших к нему частей кабелей. Известное третье устройство устраняет недостатки второго известного устройства, обусловленные необходимостью нагрева трубки в процессе монтажа устройства. Однако в известном третьем устройстве герметичность может нарушиться, если внутренняя поверхность защитной трубки или поверхности оболочек кабелей имеют отклонения от идеальной формы. Колебания температуры воздуха способствуют всасыванию вовнутрь устройства водяных паров, конденсирующихся затем на внутренней стенке трубки, соединителе, кабелях. В зазорах, образующихся из-за неидеального прилегания поверхностей, имеет место проникновение влаги в защищаемый объем благодаря капиллярному эффекту. Накопление воды происходит из-за трудности испарения конденсата в ограниченном пространстве, а также из-за отсутствия других эффективных путей удаления влаги. Полимерный материал, из которого изготавливается защитная трубка, сам подвержен влиянию эксплуатационных воздействий, от которых защищаются соединитель и заделки кабелей в соединитель, таких как температура, влажность, солнечная радиация, приводящих к преждевременному старению и утрате необходимых физико-механических свойств. Устройство Cold Shrink не обеспечивает возможности многократного сочленения и расчленения защищаемого соединителя радиочастотного. Третье известное устройство является устройством одноразового использования. Устройство Cold Shrink выбрано авторами в качестве прототипа изобретения.

Сущность изобретения.

При расположении на открытом воздухе антенных систем или других устройств, требующих соединения с помощью радиочастотных соединителей, возникает проблема защиты соединителя и заделок кабелей в соединитель от дестабилизирующего влияния внешних эксплуатационных факторов.

Одним из тяжелейших климатических воздействий является воздействие повышенной влажности. Влага, попадая на соединитель, способствует ускорению процессов коррозии его корпуса особенно при наличии примесей в атмосфере. Образование пленки влаги на изоляционных материалах приводит к быстрой ионизации пленки, к увеличению их поверхностной проводимости. Эти явления провоцируют появление пробоя за счет поверхностного эффекта. Кроме того, водяная пленка способствует возникновению емкостного эффекта, обусловленного высоким значением диэлектрической проницаемости воды. Поглощение влаги электроизоляционными материалами приводит также к ухудшению ряда их механических параметров.

Наибольшая доля повреждений соединителей от действия биологической среды приходится на грибковые поражения. Грибковые образования в процессе жизнедеятельности выделяют продукты обмена веществ, которые преимущественно состоят из органических кислот, вызывающих коррозию металла и разложение электроизоляционного материала.

Под влиянием солнечной радиации происходит фотохимическое окисление таких распространенных материалов, как полиэтилен и полистирол. Солнечная радиация приводит к значительному изменению внутреннего строения молекул диэлектриков. Образование у полиэтилена и полистирола поперечных связей вызывает появление внутренних напряжений и повышает его хрупкость. Ультрафиолетовое излучение активирует поверхность металлов, влияя на скорость атмосферной коррозии.

Пыль, благодаря гигроскопичности некоторых частиц, благоприятствует коррозии, ухудшает электрические параметры соединителя, способствует развитию плесневых грибков.

Удары могут привести к усталостным изменениям в конструкции соединителя или к механическим нарушениям. Вибрация вызывает в соединителях механический резонанс и возникновение опасных напряжений в конструктивных элементах, которые могут привести к нарушениям электрического контакта и изменению переходного сопротивления.

Защиту соединителя и заделок в него кабелей от воздействия внешних эксплуатационных факторов можно производить с помощью герметизации. Недостатком такой защиты является накопление в защищаемом устройстве влаги, которое происходит из-за трудностей в обеспечении высокой степени герметизации стыков поверхностей.

Предложенное техническое решение устраняет указанные выше недостатки благодаря тому, что оно выполнено в виде изогнутой по дуге защитной трубки, имеющей направленные вниз открытые концы, в которые вставлены первая и вторая предохранительные втулки, защищающие кабель от истирания, причем защищаемое радиочастотное соединение расположено в центре трубки, а фиксация положения кабелей и соединителя осуществляется при помощи первого и второго фиксирующих кронштейнов, расположенных на левом и правом концах защитной трубки, соответственно. Первый и второй фиксирующие кронштейны - каждый, состоит из большого хомута, предназначенного для закрепления на защитной трубке, малого хомута, фиксирующего положение кабеля, и штанги, соединяющей большой и малый хомуты, при этом защитная трубка имеет устройство для фиксации всей конструкции. Внутренние размеры защитной трубки таковы, что через нее свободно проходит радиочастотный соединитель в сборе, а также обеспечивается достаточное для защиты расстояние от расположенного в центре трубки соединителя до концов трубки.

Непрозрачные стенки защитной трубки, выполненной из металла, защищают элементы соединителя от воздействия солнечного излучения. Дугообразная форма защитной трубки предохраняет защищаемое устройство от ветровых нагрузок. Благодаря специальной форме и наличию открытых концов защитной трубки влага удаляется из защищаемого места, вытекая под действием силы тяжести, а также посредством естественной вентиляции. Наличие сквозняка в трубке предупреждает развитие плесневых грибков. Изогнутая форма и ориентация защитной трубки концами вниз, в сторону Земли, препятствуют попаданию к защищаемому соединителю атмосферных осадков и водяных брызг. Обеспечивается механическая защита соединителя с помощью надежного закрепления его положения. Этому способствуют также прочность и жесткость материала, из которого изготовлена защитная трубка. Устройство позволяет многократное сочленение и расчленение защищаемого соединителя.

Перечень фигур.

На фиг. 1 изображено в соответствии с настоящим изобретением устройство защиты соединителей радиочастотных и заделок кабелей в соединитель от воздействия внешних эксплуатационных факторов; в устройство защиты помещен радиочастотный соединитель, в который заделаны кабели.

На фиг. 2 изображена защитная трубка по настоящему изобретению.

На фиг. 3 показан фиксирующий кронштейн.

На фиг. 4 показана предохранительная втулка.

На фиг. 5 изображена одна из двух предохранительных втулок, установленная в правый конец защитной трубки.

На фиг. 6 показан пример установки устройства защиты на опоре. Предложенное в данном изобретении устройство защищает соединитель и заделки кабелей, соединяющих антенну с передатчиком.

5. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Устройство защиты соединителей радиочастотных и заделок кабелей в соединитель от воздействия внешних эксплуатационных факторов (фиг. 1) состоит из защитной трубки 1, первого и второго фиксирующих кронштейнов 2, первой и второй предохранительных втулок 3 и устройства 4 монтажа защитой трубки к опоре (опора не изображена). В центре защитной трубки расположен соединитель радиочастотный 5 и заделанные в него концы кабелей 6.

Защитная трубка 1 (фиг. 2) имеет центральный участок 7, первый и второй дугообразно изогнутые участки 8, концевые участки 9. Центральный участок 7 защитной трубки 1 для более удобного расположения в ней радиочастотного соединителя 5 выполнена в виде цилиндра. Внутренний диаметр защитной трубки 1 больше большего диаметра соединителя 5. Первый и второй изогнутые участки 8 расположены слева и справа от центрального участка 7, соответственно. Они имеют достаточный радиус кривизны для прохождения вовнутрь защитной трубки 1 соединителя 5 и кабелей 6. Концевые участки 9 защитой трубки 1 для обеспечения возможности кернения ее концов при установке предохранительных втулок 3 имеют утоньшение стенок с внешней стороны.

В каждый из концов 9 трубки 1 (фиг. 3) вставлены и закреплены посредством кернения по одной предохранительной втулке 3.

Предохранительная втулка 3 (фиг. 4) имеет форму полого цилиндра, снабженного выступающей ограничительной круговой ступенькой 10 и канавкой 11 для обеспечения наилучших условий для фиксации втулки посредством кернения. Для облегчения прохождения через втулку 3 соединителя 5 и кабелей 6 края внутренней поверхности предохранительной втулки имеют скругления 12.

Фиксирующий кронштейн 2 (фиг. 5) включает в себя большой хомут 13, малый хомут 14 и соединяющую хомуты штангу 15. Большой хомут 13 фиксирующего кронштейна 2 выполнен в виде разомкнутого кольца 16, имеющего в месте разрыва губки 17, предназначенные вместе с винтом 18 для затягивания большого хомута. Малый хомут 14 фиксирующего кронштейна 2 состоит из опорного полукольца 19, имеющего губку 20 с резьбовым отверстием и губку 21, а также из прижимного полукольца 22, имеющего крючок 24, зацепляющийся при сборке малого хомута за губку 21 опорного полукольца 19, и губку 23 с отверстием под винт 25. Затягивание малого хомута 14 осуществляется с помощью винта 25. Штанга 15 одним своим концом соединяется с серединой разомкнутого кольца 16 большого хомута, а другим концом - с серединой опорного полукольца 19 малого хомута. Фиксирующие кронштейны 2 устанавливаются на защитную трубку 1 при помощи больших хомутов 13, которые затягиваются каждый на своем конце защитной трубки.

Устройство 4 (фиг. 1) монтажа трубки к опоре выполнено в виде приваренного к середине защитной трубки 1 монтажного лепестка. Монтаж производится таким образом, чтобы оба конца защитной трубки 1 были бы направлены вниз, к поверхности Земли.

Для снижения влияния внешних эксплуатационных факторов на защитное устройство его элементы изготавливаются из стойких материалов и имеют защитные покрытия. Защитная трубка 1 и монтажный лепесток 4 изготовлены из одного и того же металла: стали, меди, латуни или др., и имеют защитное лакокрасочное или металлическое покрытие: эмаль ПФ-115, никель, хром или др. Фиксирующие кронштейны 2 металлические (сталь, медь, латунь или др.) имеют лакокрасочное или металлическое защитное покрытие. Предохранительные втулки 3 выполнены из светостабилизированного полиэтилена.

Монтаж устройства защиты производится в следующем порядке. Разбираются малые хомуты 14. Конец кабеля 6, заделанный в вилку, вставляется вместе с ней в один из концов защитной трубки 1, продевается через нее насквозь. После этого вилка радиочастотного соединителя сочленяется с розеткой, в которую заделан конец другого кабеля. Порядок монтажа может быть обратным: в защитную трубку сначала продевается конец кабеля, заделанный в розетку, после чего он соединяется с вилкой, в которую заделан конец другого кабеля. Затем соединитель 5 втягивается в защитную трубку 1 так, чтобы он оказался в центре трубки. Выступающие из защитной трубки концы кабелей охватываются малыми хомутами 14 фиксирующих кронштейнов 2, после чего малые хомуты 14 затягиваются.

Устройство работает следующим образом. Непрозрачные стенки защитной трубки 1, выполненной из металла, защищают элементы соединителя от воздействия солнечной радиации. Дугообразная форма защитной трубки предохраняет защищаемое устройство от ветровых нагрузок. Благодаря изогнутой форме и наличию открытых концов трубки, обращенных к поверхности Земли, влага удаляется из защищаемого места, вытекая под действием силы тяжести, а также посредством естественной вентиляции. Наличие сквозняка в трубке предупреждает развитие плесневых грибков. Изогнутая форма и ориентация защитной трубки концами вниз препятствуют попаданию к защищаемому соединителю атмосферных осадков и водяных брызг. Механическая защита соединителя обеспечивается с помощью надежного закрепления его положения. Этому способствуют также прочность и жесткость материала, из которого изготовлена защитная трубка.

На фиг. 6 показан пример использования предложенного защитного устройства. Антенна 26 установлена на мачте 27 с помощью хомута 28. Устройство 29 защиты соединителей радиочастотных и мест заделки кабелей в соединитель от воздействия внешних эксплуатационных факторов закреплено на мачте 27 при помощи кронштейна 30. Конец кабеля 31 от антенны соединяется с фидером 32 с помощью радиочастотного соединителя, который находится внутри устройства защиты 29. Фидер 32 прикреплен к мачте 27 хомутами 33.

При использовании предложенного устройства для защиты соединителя радиочастотного, состоящего из розетки СР-75-168П и вилки СР-75-167П, и заделок кабеля РК-75-9-13 в розетку и в вилку протяженность центрального участка 7 защитной трубки 1 равна 36 мм. Радиусы кривизны участков 8 защитной трубки 1 равны 85 мм, угол сгиба 60^o. Внутренний диаметр защитной трубки 1 равен 28 мм, внутренний диаметр предохранительной втулки 3 равен 24 мм. Внутренний размер малого хомута 14 фиксирующего кронштейна 2 равен 12 мм.

Изобретение относится к антенно-фидерному тракту и предназначено для защиты соединителя радиочастотного, состоящего из розетки и вилки, и заделки кабелей в розетку и вилку. Устройство состоит из защитной трубки, фиксирующих кронштейнов предохранительных втулок и устройства монтажа к опоре. Защитная трубка имеет центральный участок, два дугообразно изогнутых участка и концевых открытых участка. В центральном участке защитной трубки расположены соединитель радиочастотный и заделки кабелей, а в концевые участки вставлено по одной предохранительной трубке. Монтаж защитной трубки на опоре производится так, что оба ее открытых конца направлены вниз к поверхности Земли. Технический результат - повышение эффективности защиты от воздействия ветровых нагрузок и влаги без герметизации устройства. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство защиты соединителей радиочастотных и заделок кабелей в соединитель от воздействия внешних эксплуатационных факторов, содержащее защитную трубку и устройство для фиксации положения соединителя радиочастотного и кабелей относительно защитной трубки, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя устройство для монтажа защитной трубки к опоре, при этом защитная трубка изогнута по дуге, оба ее конца открыты и направлены вниз к поверхности Земли, а соединитель радиочастотный и заделки кабелей в соединитель размещены в центральном участке защитной трубки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство для фиксации положения соединителя радиочастотного и кабелей относительно защитной трубки выполнено в виде первого и второго фиксирующих кронштейнов, закрепленных на соответствующих концах защитной трубки. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждый из фиксирующих кронштейнов состоит из большого и малого хомутов, соединенных штангой, причем большие хомуты кронштейнов закреплены на соответствующих концах защитной трубки, а малые хомуты кронштейнов охватывают выступающие из защитной трубки концы кабелей. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что устройство для монтажа защитной трубки к опоре выполнено в виде лепестка. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что дополнительно содержит первую и вторую предохранительные втулки, которые вставлены в соответствующие концы защитной трубки.