Герметизированный электрический соединитель

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к электрическим соединителям, работающим в условиях повышенной влажности.
В настоящее время известны различные конструкции электрических соединителей, обеспечивающих герметичность соединения при их применении в жестких климатических условиях. Однако они не обладают достаточной герметичностью при повышенной влажности внешней воздушной среды и не исключают с требуемой вероятностью возможное повреждение (изгиб, обламывание) контактных штырей вилок при их сочленении с ответной розеткой из-за ее перекосов в начальной стадии сочленения.
Известен электрический герметичный соединитель, содержащий две ответные части - вилку и розетку [а.с. СССР №1072156, H01R 13/32, опубл. 08.02.1984]. На внешней цилиндрической поверхности корпуса вилки выполнена канавка для размещения уплотнительного кольца, герметизирующего зону сочленения контактных штырей и гнезд ответных частей. На корпусе вилки выполнен фланец с размещенными направляющими штырями ловителями для захода в отверстия корпуса розетки.
Конструкция уплотнения соединителя имеет недостаточную герметичность и кроме того при сочленении ответных частей требуются значительные осевые усилия. Известный соединитель из-за наличия штырей ловителей исключает взаимные перекосы сочленяемых ответных частей, однако из-за этого имеет значительные габариты.
Указанные недостатки ограничивают применение известного соединителя в объектах ответственного назначения в условиях с повышенной влажностью.
Известен электрический соединитель для использования в жидкой среде [заявка Великобритании №2131634, МПК H01R 13/523, опубл. 20.06.1984], содержащий две ответные части - вилку и розетку, каждая из которых содержит корпус, и два уплотнительных кольца. Корпус каждой части содержит изолирующие колодки. Спереди колодки окружены втулками, к которым по обе стороны от поверхности раздела колодок прижаты два уплотнительных кольца. Эти кольца герметично отделяют колодки от жидкости, окружающей соединитель, однако известный электрический соединитель требует для его сочленения тщательной взаимной выставки вилки и розетки, так как не имеет надежных элементов взаимной ориентации. Данное обстоятельство не исключает повреждение гнезд и штырей в процессе его эксплуатации.
Известен малогабаритный многоконтактный разъем [патент РФ №2408116, МПК H01R 13/62, опубл. 27.12.2010], содержащий вилку и розетку, каждая из которых содержит корпус с элементами их взаимной ориентации. Гнезда розетки с обжатыми проводами и штыри вилки герметично заделаны в корпуса. Устройство взаимной ориентации включает в себя паз на корпусе вилки и выступ на корпусе розетки и обеспечивает корректное однозначное сочленение частей разъема.
Недостаток известного разъема в том, что его конструкция является недостаточно герметичной в случае его применения в условиях с повышенной влажностью.
Известен разъем (электрический соединитель) для механической стыковки [а.с. СССР №1343481, H01R 13/64, опубл. 07.10.1987], содержащий две ответные части, вилку и розетку, каждая из которых содержит корпус с элементами их взаимной ориентации, выполненными в виде выступа и паза. Выступ и паз расположены соответственно на внутренней и наружной поверхности корпусов ответных частей, при этом ответные части уплотняются торцевым резиновым кольцом, поджимаемым торцом одной из частей в сочлененном состоянии.
Известный электрический соединитель имеет упрощенную конструкцию элементов взаимной ориентации и небольшие габариты, однако он не надежен при эксплуатации в условиях повышенной влажности, так как не обеспечивает герметизацию зоны контактирующих элементов, тем самым ограничивается область его применения. При сочленении соединителя в труднодоступных для визуального контроля местах и при условиях недостаточной освещенности из-за возможного взаимного перекоса продольных осей ответных частей существует вероятность повреждения (изгиба и разрушения) контактных штырей вилки при эксплуатации соединителя в составе объекта использования, что отрицательно скажется на надежности его работы. При повреждении контактирующих элементов работоспособность соединителя нарушается, что ограничивает его применение в объектах ответственного назначения.
Технический результат - упрощение сочленения и повышение надежности соединителя при эксплуатации в среде с повышенной влажностью и при сочленении в труднодоступных для обзора местах.
Указанный технический результат достигается тем, что в герметизированном электрическом соединителе, состоящим из двух частей - вилки и розетки, каждая из которых содержит корпус с элементами их взаимной ориентации, выполненными в виде выступа и паза, при этом вилка и розетка уплотняются торцевым уплотнительным кольцом, поджимаемым торцом одной из частей в сочлененном состоянии, согласно полезной модели, сопрягаемые поверхности корпусов вилки и розетки выполнены коническими с уплотнительными кольцами, размещенными в кольцевых канавках на конической поверхности корпуса розетки, на котором с внутренней стороны выполнен кольцевой паз угловой ширины, соответствующей кольцевому выступу корпуса вилки для его захода при сочленении соединителя, причем соосный кольцевой выступ выполнен в виде сектора на половину его окружности.
Сопрягаемые поверхности вилки и розетки, выполненные коническими, исключают возможность замятия и частичного выхода из кольцевых канавок корпуса розетки уплотнительных колец, обеспечивают постепенное обжатие уплотнительных колец при осевом перемещении розетки, что сохраняет герметичность и значительно облегчает (упрощает) сочленение соединителя на начальной стадии даже при использовании нескольких уплотнительных колец, обеспечивающих повышенную герметизацию зоны сочлененных контактов соединителя (контактных штырей вилки и контактных гнезд розетки). На начальной стадии осуществляется ручное сочленение и только затем соединитель окончательно сочленяется гайкой, обеспечивающей значительные осевые усилия при ее наворачивании на корпус вилки. Повышенная герметизация зоны сочлененных контактов соединителя обеспечивает сохранение его электрических параметров, а следовательно и надежность при эксплуатации в условиях повышенной влажности. Форма, размещение и угловая ширина кольцевого выступа снижают вероятность перекоса продольных осей розетки при сочленении с вилкой особенно в труднодоступных для визуального контроля местах и при условиях недостаточной освещенности и как следствие возможного повреждения контактных штырей вилки и значительно упрощают взаимную угловую ориентацию розетки и вилки при сочленении, повышая надежность работы соединителя и продлевая срок его службы.
Таким образом, совокупность всех изложенных выше признаков создает условия, упрощающие сочленение соединителя, повышающие герметичность зоны контактов и исключающие повреждения контактных штырей при сочленении при возможной ошибочной работе исполнителя, особенно при сочленении в труднодоступных для визуального контроля и при условиях недостаточной освещенности местах, то есть повышающие его надежность при эксплуатации в среде с повышенной влажностью и увеличивающие срок его службы.
Наличие в заявляемой полезной модели признаков, отличающих ее от прототипа, позволяет считать ее соответствующим условию «новизна».
Полезная модель иллюстрируется чертежами:
на фиг. 1 представлен продольный разрез вилки;
на фиг. 2 - объемная модель вилки;
на фиг. 3 - продольный разрез розетки;
на фиг. 4 - объемная модель розетки;
на фиг. 5 - продольный разрез соединителя в сочлененном состоянии, жгуты не показаны.
На указанных иллюстрациях принимаются следующие обозначения:
1 - вилка;
2 - розетка;
3 - внешняя часть корпуса вилки;
4 - внутренняя часть корпуса вилки;
5 - контактные штыри;
6 - стеклоизоляторы;
7 - патрубок;
8 - уплотнительная втулка;
9 - гайка;
10 - кольцевой выступ;
11 - уплотнительное кольцо;
12 - гайка;
13 - корпус розетки;
14 - изолятор розетки;
15 - контактные гнезда;
16 - шайба;
17, 18, - радиальные уплотнительные кольца;
19 - торцевое уплотнительное кольцо
20 - гайка;
21 - кольцевой паз.
Герметизированный электрический соединитель состоит из герметичной вилки 1 и розетки 2.
Вилка 1 состоит из составного корпуса, содержащего внешнюю 3 и внутреннюю 4 части с контактными штырями 5, изолированными от внутренней части 4 корпуса стеклоизоляторами 6. Внутренняя стенка внешней части 3 выполнена конусной. Внутренняя часть 4 корпуса выполнена из металла, обеспечивающего качественный стеклоспай с стеклоизолятором 6, внешняя часть 3 корпуса выполнена из металла, термообрабатываемого для получения требуемой твердости, обеспечивающей повышенный ресурс резьбовых соединений.
На внешней части 3 корпуса со стороны монтажной части закреплен патрубок 7 с деталями, обеспечивающими водозащиту жгута вилки 1 (на чертежах не показан), монтируемого к вилке 1 уплотнительной втулкой 8, гайкой 9, уплотнительным кольцом 11, гайкой 12. Во внутренней части 4 корпуса вилки 1 выполнен кольцевой выступ 10 в виде сектора на половину окружности.
Розетка 2 состоит из корпуса 13, внешняя боковая поверхность которого выполнена конусной. В корпусе 13 установлен изолятор 14 с контактными гнездами 15. Шайба 16 из изоляционного материала поджимает контактные гнезда 15. На конической боковой поверхности корпуса 13 установлены радиальные уплотнительные кольца 17, 18 и гайка 20. На корпусе 13 со стороны монтажной части также закреплен патрубок 7 с деталями, обеспечивающими водозащиту жгута розетки 2 (на чертежах не показан), монтируемого к розетке 2 - уплотнительной втулкой 8, гайкой 9, уплотнительным кольцом 11, гайкой 12. В корпусе 13 выполнен кольцевой паз 21, образованный внутренней поверхностью корпуса 13 и наружной поверхностью изолятора 14. Паз 21 имеет угловую ширину, соответствующую выступу 10 вилки 1 для его захода при сочленении соединителя.
Угловая протяженность выступа 10 - половина его окружности наиболее оптимальна для исключения перекоса по углу между продольными осями розетки 2 относительно вилки 1 и упрощения взаимной угловой ориентации при сочленении соединителя.
Герметизированный электрический соединитель работает следующим образом.
Для сочленения соединителя розетка 2 совмещается пазом 21 с выступом 10 вилки 1 и осевым перемещением устанавливается на корпус вилки 1, далее гайкой 20 розетка 2 окончательно сочленяется с вилкой 1, обжимая уплотнительные кольца 17, 18 и торцевое уплотнительное кольцо 19. Сопрягаемые поверхности корпуса вилки 1 и корпуса 13 розетки 2 выполнены коническими для обеспечения постепенного обжатия радиальных уплотнительных колец 17, 18 при осевом перемещении розетка 2, что значительно облегчает сочленение соединителя на начальной стадии из-за обеспечения постепенного обжатия радиальных уплотнительных колец 17, 18.
Для расчленения соединителя скручивается гайка 20, которая предварительно перемещает розетку 2 в осевом направлении и затем розетка 2 за гайку 20 снимается с вилки 1.
Наличие герметизации в виде трех уплотнительных колец 17, 18, 19 гарантированно изолирует зону сочленения контактных штырей 5 и контактных гнезд 15 в сочлененном состоянии соединителя от воздействия внешней среды, обеспечивая эксплуатацию соединителя при повышенной влажности, выпадающих осадках и даже при нахождении в водной среде.
Форма, размещение и угловая ширина кольцевого выступа 10 при сочленении розетки 2 с вилкой 1, даже в труднодоступных для визуального контроля местах и при условиях недостаточной освещенности, практически исключают перекос розетки 2 при сочленении с вилкой 1 и как следствие возможное повреждение контактных штырей 5 вилки 1, также при этом не нарушают герметичности зоны сочлененных контактных штырей 5 вилки 1 и контактных гнезд 15 розетки 2, повышая надежность работы соединителя и продлевая срок его службы.
Соединитель может быть выполнен с любым требуемым количеством контактов.
Указанные преимущества повышают надежность соединителя, расширяя область применения заявляемого герметизированного электрического соединителя.
Таким образом, совокупность всех изложенных выше признаков создает условия, упрощающие сочленение соединителя, повышающие герметичность зоны контактов и исключающие повреждения контактных штырей при сочленении при возможной ошибочной работе исполнителя, особенно при сочленении в труднодоступных для визуального контроля и при условиях недостаточной освещенности местах, то есть повышающие его надежность при эксплуатации в среде с повышенной влажностью и увеличивающие срок его службы.
Представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемой полезной модели следующей совокупности условий:
устройство, воплощающее заявляемую полезную модель, при его осуществлении относится к электротехнике, в частности к электрическим соединителям;
средство, воплощающее заявляемую полезную модель, при его осуществлении предназначено для упрощения сочленения соединителя и повышения его надежности при эксплуатации в среде с повышенной влажностью;
для заявляемого в том виде, в котором он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявленный герметизированный электрический соединитель соответствует условию «промышленная применимость».