Кабельный разъем с поворотной фиксацией

Область техники
Настоящая полезная модель относится к разъемным кабельным соединениям, а именно к электрическим кабельным разъемам, и может быть использована, в частности, в нефтегазовой и трубной промышленности в составе конструкций установок для индукционного нагрева сварных швов трубопроводов.
Уровень техники
Известен коаксиальный кабельный разъем по патенту на изобретение РФ № 2220484 (опубл. 27.12.2003). В известном изобретении штекерная секция коаксиального кабельного разъема снабжена накидной втулкой с фланцем и крепежными отверстиями, а также прижимной втулкой с наружной резьбой на одном конце и фланцем, идентичным фланцу накидной втулки, но с резьбовыми крепежными отверстиями на другом.
Однако известный разъем характеризуется большим количеством резьбовых соединений для сопряжения штекерной и гнездовой секций, использованием сравнительно большого числа мелкогабаритных соединительных элементов - болтов и гаек, потребностью в применении дополнительного крепежа и инструментов для проведения технического обслуживания и ремонтных работ. Это может привести к недостаточно надежному соединению кабеля и источника питания вследствие человеческого фактора, снижению взаимозаменяемости соединительных элементов, что отрицательно сказывается на возможности использования разъема в полевых условиях, в условиях неблагоприятной внешней среды.
Известно устройство для обеспечения электрического соединения, раскрытое в патенте РФ на полезную модель № 85758 (опубл. 10.08.2009). В соответствии с известной полезной моделью устройство содержит корпус, выполненный в виде стакана, на выступах внутренней поверхности которого закреплен первый токопроводящий элемент. Второй токопроводящий элемент имеет форму цилиндра с хвостовиком и установлен внутри двух полых втулок, с возможностью перемещения вдоль оси корпуса. Поверх открытой части стакана установлен фиксатор, надежно удерживающий первую втулку внутри корпуса. Наружные и внутренние цилиндрические поверхности второй втулки имеют кольцевые выточки с размещенными в них эластичными герметизирующими прокладками. Первый и второй токопроводящие элементы выполнены с возможностью подключения к внешней цепи. На цилиндре и хвостовике второго токопроводящего элемента размещены две пружины сжатия, необходимые для создания электрического контакта между первым и вторым токопроводящими элементами и контактным элементом, соединенным с внешним проводом электрической цепи.
Однако известное устройство характеризуется сравнительно большим числом конструктивных элементов, в том числе, мелкогабаритных элементов, влияющих на надежность обеспечения электрического контакта, что отрицательно влияет на ремонтопригодность устройства, скорость его сборки (разборки) и, как следствие, его надежности в целом.
Известен коаксиальный кабельный разъем, раскрытый в патенте РФ на изобретение № 2220484 (опубл. 27.12.2003). В соответствии с известным изобретением гнездовая секция кабельного разъема установлена в стягивающей втулке кабельного разъема, снабжена гнездовой втулкой с ручкой. Стягивающая втулка выполнена с внутренней резьбой на конце, навинчиваемом на прижимную втулку штекерной секции. Штекерная секция коаксиального кабельного разъема снабжена накидной втулкой с фланцем и крепежными отверстиями, а также прижимной втулкой с наружной резьбой на одном конце и фланцем, идентичным фланцу накидной втулки, но с резьбовыми крепежными отверстиями на другом.
Однако известный разъем характеризуется большим количеством резьбовых соединений для сопряжения штекерной и гнездовой секций, использованием сравнительно большого числа мелкогабаритных соединительных элементов - болтов и гаек, потребностью в применении дополнительного крепежа и инструментов для проведения технического обслуживания и ремонтных работ. Это отрицательно сказывается на надежности устройства, обеспечения взаимозаменяемости частей разъема.
Известна вилка кабельного разъема, раскрытая в патенте РФ на полезную модель № 189026 (опубл. 07.05.2019). Известная вилка кабельного разъема состоит из токопроводящего наконечника с надетой на него втулкой. В поверхности наконечника выполнены пазы для ориентирования втулки при сборе вилки. В поверхности втулки выполнены отверстия, совмещаемые с пазами наконечника, при этом в эти пазы установлены уплотнительные вставки, которые удерживают втулку от смещения относительно наконечника. Поверх втулки установлена замковая часть, обеспечивающая байонетное соединение при контакте с ответной замковой частью.
Известна розетка кабельного разъема, раскрытая в патенте РФ на изобретение № 189027 (опубл. 07.05.2019). Известная розетка кабельного разъема состоит из контактной группы с надетой на нее втулкой. Контактная группа выполнена в форме тела вращения с внутренней полостью и основанием. В основании контактной группы выполнены каналы для ввода в них жил кабеля. Боковая поверхность контактной группы разделена продольными разрезами на несколько контактных частей, в поверхности которых выполнены поперечные кольцевые канавки с установленными в них стягивающими кольцевыми элементами. Втулка разделена продольными разрезами на две части. Поверх втулки установлена замковая часть, обеспечивающая байонетное соединение при контакте с ответной замковой частью.
Однако известные вилка и розетка кабельного разъема не являются взаимозаменяемыми элементами, что может негативно сказаться на возможности их использования в полевых условиях, условиях неблагоприятной внешней среды.
Раскрытие сущности полезной модели
Технической задачей, поставленной перед авторами настоящей полезной модели, является создание надежной конструкции кабельного разъема, простой в эксплуатации, в особенности, в неблагоприятных климатических условиях.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в обеспечении взаимозаменяемости, исключении ошибок, вызванных человеческим факторов при эксплуатации, а также в облегчении процесса коммутации.
Полезная модель раскрывает кабельный разъем с поворотной фиксацией, состоящий из каркаса и установленных в нем вилочного и розеточного узлов, контактные элементы которых выполнены с возможностью соединения с жилами электрического кабеля. Поверх каркаса установлена замковая часть, обеспечивающая разъемное соединение с ответной замковой частью. Основание каркаса зафиксировано в корпусе, в котором выполнена полость для ввода жил электрического кабеля. В отличие от прототипа, открытые части контактных элементов вилочного и розеточного узла разъема выполнены сонаправленными, внутри каркаса установлен изолирующий элемент для разделения жил электрического кабеля в местах соединения кабеля с открытыми частями контактных элементов.
Дополнительные преимущества и признаки настоящей полезной модели могут быть представлены в следующих частных вариантах осуществления.
В частности, в полости каркаса со стороны контакта с ответной замковой частью установлена плоская прокладка.
В частности, в полости каркаса установлен резистор, являющийся ключом для чувствительного элемента в применяемом источнике питания для определения наличия и типа подключенного к ним кабеля. Контактные выводы резистора соединены с штырем и гнездом.
В частности, контактный элемент вилочного узла представлен штыревым наконечником.
В частности, контактный элемент розеточного узла представлен сборной цилиндрической контактной группой с полостью для ввода контактного элемента вилочного узла. Сборная цилиндрическая контактная группа стянута кольцевым элементом. Кольцевой элемент может быть представлен кольцевой пружиной.
В частности, контактные элементы изготовлены из латуни.
В частности, поверхности контактных элементов покрыты серебром.
В частности, замковая часть снабжена байонетным разъемом.
В частности, замковая часть снабжена ограничителем проворота, который представлен упором, фиксирующим кабельный разъем, в сборе с ответной частью, в положение «замок закрыт».
В частности, замковая часть снабжена указателем положения относительно корпуса в положении «замок открыт».
В частности, замковая часть изготовлена из ударопрочного термостойкого пластика.
В частности, изолирующий элемент представлен пластинчатой перегородкой.  Пластинчатая перегородка изготовлена из стеклотекстолита.
В частности, корпус выполнен разборным и состоит из двух частей, соединенных крепежными элементами.
В частности, корпус выполнен с возможностью свободного вращения замковой части на каркасе.
В частности, корпус снабжен указателем положения относительно замковой части в положении «замок открыт».
В частности, корпус выполнен из ударопрочного термостойкого пластика.
В частности, в полости корпуса установлен фиксатор кабеля.
В частности, в основании корпуса со стороны фиксации электрического кабеля установлена плоская прокладка.
Главным преимуществом заявляемого разъема, по сравнению с известными решениями, является улучшение эксплуатационных характеристик путем упрощения процедуры подключения-отключения, исключения влияния человеческого фактора на правильность и надежность подключения.
В ходе анализа научно-технической и патентной литературы не было выявлено аналогов, охарактеризованных той же совокупностью существенных признаков, какими обладает предлагаемая полезная модель. Следовательно, можно предположить, что заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «Новизна».
Настоящая полезная модель может быть реализована с применением известных материалов, технологических процессов и оборудования. Следовательно, можно предположить, что заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».
Краткое описание чертежей
На фиг.1а-1б представлен общий вид кабельного разъема с поворотной фиксацией в изометрической проекции.
На фиг.2а-2б представлен сборочный чертеж кабельного разъема с поворотной фиксацией в двух проекциях.
На фиг.3 представлен чертеж чувствительного элемента кабельного разъема.
Описание вариантов осуществления полезной модели
В соответствии с чертежами, представленными на фиг.1 и 2, кабельный разъем с поворотной фиксацией состоит из каркаса 1 с надетой на него замковой частью 2.
Каркас представляет собой тело вращения с предусмотренными местами для установки штыревого наконечника 4 вилочного узла, контактной группы 5 розеточного узла. Внутри каркаса установлена пластинчатая перегородка 6, изготовленная из стеклотекстолита и предназначенная для изоляции жил электрического кабеля, которые соединены с штыревым наконечником 4 и контактной группой 5. Каркас 1 может быть снабжен буртом для ограничения подвижности замковой части 2. Каркас 1 может быть изготовлен из ударопрочного термостойкого пластика. Основание каркаса 1 соединено с корпусом 3.
Замковая часть снабжена байонетным разъемом, за счет чего обеспечивается фиксация при контакте с ответной замковой частью. Замковая часть может быть снабжена упором, который предохраняет ее от случайного повреждения и проворота при замыкании с ответной замковой частью. За счет указанного упора разъем фиксируется в сборе в положение «замок закрыт». Замковая часть 2 может быть снабжена указателем положения относительно корпуса 3 в положении «замок открыт». Замковая часть 2 может быть изготовлена из ударопрочного термостойкого пластика.
Корпус 3 состоит из двух частей, скрепленных винтами и гайками. Корпус 3 в сборе представляет собой тело вращения с цилиндрическими и коническими поверхностями. Конструкция корпуса обеспечивает свободное вращение замковой части на каркасе и надежно предотвращает выпадение замковой части. Корпус 3 может быть снабжен указателем положения относительно замковой части 2 в положении «замок открыт». В корпусе предусмотрены пазы для установки фиксатора кабеля 7 и прокладки 8, размещенной в основании корпуса со стороны ввода электрического кабеля. Форма паза для установки фиксатора 7 исключает возможность его проворота. Корпус 3 может быть изготовлен из ударопрочного термостойкого пластика.
Фиксатор кабеля 7 представляет собой бугельный хомут, состоящий из двух одинаковых деталей. Фиксатор 7 стягивается на кабеле при помощи винтов, шайб и гаек.
Прокладка кабеля 8 представляет собой уплотнительное кольцо и предназначена для изоляции внутренней полости корпуса от попадания пыли, грязи и влаги. С противоположной стороны разъема в его полости установлена прокладка 9, которая также служит для изоляции разъема от попадания пыли, грязи и влаги при соединении его с ответной частью. Прокладки 8 и 9 могут быть изготовлены из микропористой резины.
В соответствии с фиг.3 в полости разъема установлен резистор 10, к контактным выводам которого припаяны штырь 11 и гнездо 12, фиксируемый в каркасе путем заливки эпоксидным клеем отверстий, в которые он установлен. Резистор 10 является ключом для чувствительного элемента в применяемом источнике питания для определения наличия и типа подключенного к ним кабеля. Для разных типов подключаемого кабеля может быть использован резистор с различным номиналом. Штырь и гнездо являются элементами, необходимыми для безопасного и многократного подключения резистора в цепь.
Контактная группа 5 розеточной части представляет собой сборную деталь в виде цилиндра со сплошным основанием и внутренней полостью, предназначенной для ввода наконечника ответной части кабельного разъема. Наконечник ответной части может совпадать по форме с штыревым наконечником 4 вилочной части. Контактная группа может состоять из нескольких контактных элементов, которые получены путем продольной резки цилиндрической детали. Контактные элементы могут быть стянуты посредством упругого кольцевого элемента, например, кольцевой пружины. При вводе наконечника внутрь полости контактной группы, пружина позволяет элементам контактной группы 5 раздвинуться и надежно зафиксировать наконечник за счет натяжения пружины.
Штыревой наконечник 4 и контактная группа 5 могут быть изготовлены из токопроводящего сплава, например, латуни, и иметь поверхность, покрытую серебром. Серебрение необходимо для уменьшения переходного сопротивления при контакте и приводит к увеличению качества электрического соединения.
Элементы вилочного и розеточного узлов могут обладать подобными размерами для обеспечения их взаимозаменяемости. Также упомянутые элементы могут обладать размерами, позволяющими обеспечивать контакт с различными типоразмерами ответных разъемов.
Сборка кабельного разъема осуществляется в следующем порядке.
Контактные выводы резистора соединяют посредством пайки с штырем 11 и гнездом 12. Резистор устанавливают в соответствующее отверстие каркаса 1, которое затем заполняют эпоксидным клеем. В полость каркаса со стороны соединения с ответной частью разъема вклеивают плоскую прокладку 9. Затем в соответствующих полостях каркаса 1 устанавливают штыревой наконечник 4 и собранную контактную группу 5. Штыревой наконечник 4 и контактную группу 5 размещают таким образом, чтобы их контактные элементы были ориентированы для контакта в одном и том же направлении, то есть сонаправленно. Элементы контактной группы стягиваются посредством одной или нескольких кольцевых пружин. Поверхности контактной группы соединяют с жилами электрического кабеля, например, посредством пайки. Между вилочным и розеточным узлом устанавливают пластинчатую перегородку 6, изолирующую жилы кабеля. Затем поверх каркаса надевают замковую часть до упора в бурт. Основание каркаса 1 укладывают в одну из частей корпуса 3, совмещая кольцевую канавку каркаса 1 и ответный выступ корпуса 3. Электрический кабель прокладывают внутри корпуса 3 и фиксируют его в корпусе посредством фиксатора 7, две части которого соединяют посредством крепежных элементов. В соответствующий паз корпуса устанавливают прокладку 8 со стороны ввода кабеля внутрь разъема. После этого устанавливают вторую часть корпуса 3 и соединяют ее с первой частью посредством крепежных элементов.