Штекерный соединитель

Полезная модель относится к разъемным кабельным соединениям и может быть использована в энергетической, нефтегазовой и трубной промышленности в составе комплексов по индукционному нагреву кольцевых сварных соединений (стыков) трубопроводов и элементов труб для передачи электрической энергии от источника питания индукционной нагревающей установки непосредственно к индуктору.
Из уровня техники известен коаксиальный соединитель, содержащий розетку и вилку, в корпусах которых установлены в изоляционных втулках контактное гнездо, например, в розетке, а в корпусе вилки контактный штырь, и соединительное замковое устройство, состоящее из накидной гайки, установленной на корпусе вилки, и замка с фиксатором, отличающийся тем, что в соединительном замковом устройстве накидная гайка выполнена в виде ползушки, а замок состоит из сферического выступа, закрепленного на кронштейне в корпусе розетки, и из защелки, выполненной в виде расположенных соосно со сферическим выступом сферических секторов, установленных на корпусе вилки с помощью пружинных кронштейнов с возможностью охвата сферическими секторами сферического выступа, наружный диаметр которого соответствует внутреннему диаметру сферических секторов, фиксатор замка установлен на указанной ползушке с возможностью его контактирования с выпуклой поверхностью сферических секторов при расположении ползушки в среднем положении на корпусе вилки, причем фиксатор замка снабжен механизмом возврата в положение, соответствующее среднему положению ползушки на корпусе вилки, и ограничителем перемещения. [Патент на полезную модель №2044375, дата публикации 20.09.1995 г.].
Недостатками данного решения являются ненадежная фиксация замкового устройства, а также низкая износостойкость, сложность сборки и проведения восстановительного ремонта в случае механических повреждений.
Также из уровня техники известно устройство для обеспечения электрического соединения, содержащее корпус из изолирующего материала и токопроводящие элементы, выполненные с возможностью подключения к внешней цепи, корпус выполнен в виде стакана, на дне которого закреплен первый токопроводящий элемент, поверх открытой части стакана установлен фиксатор, второй токопроводящий элемент выполнен с возможностью перемещения по оси корпуса и имеет форму цилиндра с хвостовиком, установленным внутри полой втулки из изолирующего материала с возможностью перемещения относительно упомянутых корпуса и втулки, дно которой в совмещенном положении токопроводящих элементов закреплено упомянутым фиксатором, при этом хвостовик второго токопроводящего элемента пронизывает дно втулки, в кольцевой полости между хвостовиком и внутренней поверхностью полости втулки из изоляционного материала размещена спиральная пружина сжатия, один конец которой упирается в дно изоляционной втулки, а другой упирается на выступающую частью упомянутого цилиндра, отличающийся тем, что внутри корпуса размещен полый цилиндр, внутри которого размещена цилиндрическая часть второго токопроводящего элемента, наружная поверхность полого цилиндра частично размещена во внутренней полости изоляционной втулки, касаясь ее внутренней поверхности, в указанной полости втулки кооксиально со спиральной пружиной сжатия установлена вторая пружина сжатия, один конец которой упирается в дно изоляционной втулки, а второй конец пружины упирается в верхний торец полого цилиндра, между нижним торцом полого цилиндра и первым токопроводящим элементом размещена герметизирующая эластичная прокладка, на наружной поверхности полого цилиндра в зоне внутренней полости изоляционной втулки выполнена кольцевая выточка, в которой размещена герметизирующая эластичная прокладка, на внутренней поверхности полого цилиндра, примыкающей к цилиндрической части второго токопроводящего элемента, также выполнена кольцевая выточка, в которой размещена герметизирующая эластичная прокладка. [Патент на полезную модель №85758, дата публикации 10.08.2009 г.].
Недостатком данного решения является низкая надежность конструкции, связанная с использованием большого числа мелко габаритных и недостаточно прочных конструктивных элементов, в частности использование пружин для закрепления втулки и фиксатора.
Ближайшим аналогом заявленной полезной модели является вилка кабельного разъема, состоящая из токопроводящего наконечника с надетой на него втулкой, отличающаяся тем, что в указанном наконечнике выполнены пазы для ориентирования втулки при сборе вилки, в поверхности втулки выполнены отверстия, совмещаемые с пазами наконечника, в указанных отверстиях установлены уплотнительные вставки, которые удерживают втулку от смещения относительно наконечника, поверх втулки установлена замковая часть, обеспечивающая байонетное соединение при контакте с ответной замковой частью. [Заявка на полезную модель №189026, дата публикации 07.05.2019 г.].
Недостатком прототипа является крепление втулки в пазах токопроводящего наконечника с помощью уплотнительных вставок, изготовленных из стеклотекстолита, использование которого не обеспечивает достаточно высокую степень сцепления втулки со стенками пазов, при этом за счет низкой теплостойкости материала и износостойкости материала возникает необходимость замены уплотняющих вставок в случае необходимости разборки и повторной сборки конструкции для ремонта.
Технической проблемой, на разрешение которой направлена заявленная полезная модель, является низкая износостойкость крепления втулки на токопроводящем наконечнике.
Технический результат заключается в повышении прочности крепления втулки на токопроводящем наконечнике, упрощении разборки и сборки с целью ремонта и замены элементов конструкции.
Сущность заявленной полезной модели.
Штекерный соединитель содержит токопроводящий наконечник с зафиксированной на нем втулкой, поверх которой установлена замковая часть, и по меньшей мере одним радиальным отверстием, а также изоляционный чехол. В отличие от ближайшего аналога, токопроводящий наконечник имеет по меньшей мере одно радиальное резьбовое отверстие, в котором расположен по меньшей мере один установочный винт для фиксации втулки.
Токопроводящий наконечник выполнен в форме цилиндра, с тыльной стороны имеет полость для присоединения электрического кабеля, в частности методом пайки, а с другой стороны выполнен литым. Резьбовое радиальное отверстие в теле наконечника может быть выполнено сквозным или глухим. При выполнении глухого резьбового отверстия для закрепления втулки используется один установочный винт. Дополнительно в токопроводящем наконечнике может быть выполнено второе диаметрально расположенное резьбовое глухое отверстие, за счет чего увеличивается прочность крепления и снижается трение. Такое решение упрощает производство токопроводящего наконечника, повышает скорость сборки и разборки всей конструкции, увеличивает прочность крепления втулки. При выполнении отверстия сквозным для крепления втулки могут использоваться два диаметрально расположенных установочных винта, при этом резьба нанесена с двух концов отверстия, или один установочный винт с длиной большей длины радиального резьбового отверстия. Таким образом дополнительно обеспечивается повышение прочности крепления втулки и всей конструкции. У основания наконечника выполнен кольцевой паз для фиксации изоляционного чехла. Наконечник может быть выполнен из токопроводящего сплава, такого как латунь, предпочтительно, но необязательно с высоким содержанием меди, а также может иметь покрытие из технического серебра, за счет чего может быть обеспечена высокая электропроводность, уменьшение переходного сопротивления при контакте и уменьшение степени окисления металла штекерного соединения при эксплуатации в тяжелых климатических условиях.
Втулка выполнена в форме цилиндра с внутренней полостью, за счет чего при надевании втулки на наконечник обеспечивается минимальный зазор между внутренней поверхностью втулки и телом токопроводящего наконечника. Втулка имеет по меньшей мере одно радиальное отверстие, совмещаемое с отверстием в токопроводящем наконечнике и предназначенное для крепления втулки на токопроводящем наконечнике с помощью по меньшей мере одного установочного винта. В зависимости от количества отверстий в токопроводящем наконечнике может быть увеличено количество отверстий во втулке. При выполнении в токопроводящем наконечнике одного глухого отверстия во втулке выполняется одно отверстие и для ее фиксации используется один установочный винт, за счет чего ускоряется процесс разборки и сборки конструкции при ремонте. При выполнении в токопроводящем наконечнике двух глухих отверстий либо одного сквозного отверстия во втулке выполняются два отверстия и для ее фиксации используются два установочных винта либо один длинный, что обеспечивает повышение прочности крепления втулки на токопроводящем наконечнике и всей конструкции в целом, износостойкости и упрощение процесса сборки и разборки конструкции. С внешней стороны втулки имеется кольцевой выступ для фиксации на ней замковой части. Таким образом, втулка закрывается под замковой частью, что значительно уменьшает уязвимость к механическим повреждениям, увеличивает прочность и улучшает удобство сборки. Втулка может быть выполнена из капролона, за счет чего обеспечивается высокая износостойкость.
Установочный винт может быть выполнен из немагнитного материала, обладающего высокой износостойкостью и высоким электрическим сопротивлением. Использование установочного винта в качестве фиксатора втулки обусловлено необходимостью повышения прочности, теплостойкости конструкции штекерного соединителя, а также с целью упрощения процесса разборки и сборки при ремонте или замене элементов конструкции устройства.
Замковая часть обеспечивает байонетное соединение с гнездом ответной части и расположена со стороны контактной поверхности штекерного соединителя поверх втулки с возможностью вращения вокруг оси штекерного соединителя. Замковая часть может быть снабжена упором, который предохраняет замковую часть штекерного соединителя от случайного повреждения и проворота при замыкании с гнездом ответной части. За счет указанного упора кабельный разъем фиксируется в сборе в положение «замок закрыт». Замковая часть может быть выполнена из стеклонаполне иного полиамида, обеспечивающего высокую прочность, износостойкость замковой части и возможность эксплуатации в тяжелых климатических условиях.
Изоляционный чехол исполнен цилиндрической формы и внутри имеет кольцевой выступ для фиксации в кольцевом пазу токопроводящего наконечника, что обеспечивает высокую надежность крепления на теле токопроводящего наконечника. Изоляционный чехол может быть выполнен из резины, которая обладает высокими электрическим сопротивлением, влагостойкостью и эластичностью.
За счет использования резьбового соединения для крепления втулки на токопроводящем наконечнике с помощью по меньшей мере одного установочного винта, повышается износостойкость, прочность элементов конструкции и их крепления, а также увеличивается возможное количество разборки и сборки элементов конструкции, что обеспечивает решение проблемы по низкой износостойкости крепления втулки на токопроводящем наконечнике. Таким образом, вышеописанные существенные признаки обеспечивают достижение технического результата по повышению прочности крепления втулки на токопроводящем наконечнике и упрощению разборки и сборки с целью ремонта и замены элементов конструкции, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Заявленная полезная модель может быть выполнена известными способами из известных материалов, что обеспечивает ее соответствие критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность заявленной полезной модели поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - штекерный соединитель в разрезе.
Штекерный соединитель содержит токопроводящий наконечник 1 с зафиксированной на нем втулкой 2 с одним радиальным отверстием, поверх которой установлена замковая часть 3, а также изоляционный чехол 4, при этом наконечник имеет одно поперечное резьбовое сквозное отверстие, через которое с помощью двух установочных винтов 5 фиксируется втулка.
Принцип действия заявленной полезной модели заключается в следующем.
На подготовленный к запайке в штекерный соединитель электрический кабель предварительно надевается изоляционный чехол 4, затем производится запаивание электрического кабеля в штекерный соединитель, на токопроводящий наконечник 1 надевается замковая часть 3, затем втулка 2. Втулка 2 фиксируется через отверстия на токопроводящий наконечник 1 с помощью установочных винтов 5. Замковая часть 3 заводится и устанавливается на втулку 2, затем путем натяжки до кольцевого паза на токопроводящем наконечнике устанавливается изоляционный чехол 4.
В случае износа или механического повреждения какого-либо элемента конструкции возможно выполнение разборки конструкции с целью выполнения механического ремонта. Разборка конструкции осуществляется с возможностью замены поврежденного элемента и обратной сборки путем повторного использования установочных винтов и других конструктивных элементов. В сравнении с используемыми на данный момент менее ударопрочными материалами, например, для крепления втулки, такой вариант осуществления штекерного соединителя обеспечивает повышение ремонтопригодности всей конструкции.