УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ
IMPROVED ELECTRICAL CONNECTOR

Настоящее изобретение относится к электрическим соединителям и электрическим распределительным коробкам и, в частности, к усовершенствованному электрическому соединителю для осветительных цепей и т.д.
Электрические распределительные коробки обычно используются как в жилых, так и в коммерческих помещениях. Распределительные коробки, как правило, обеспечивают безопасный и относительно не требующий обслуживания способ соединения стационарной проводки в помещениях, где бы та не находилась - под полом, в запотолочном пространстве, на чердаке или в любом месте, где необходимо соединение кабелей, например, для продления и (или) обновления существующей цепи и т.д.
Обычный тип распределительной коробки состоит из структуры из четырех отдельных винтовых выводов, которые все размещены в изолированном корпусе, имеющем съемную крышку для облегчения доступа для подключения коробки. Обычно каждый из четырех выводов имеет две или более кабельных жил, подсоединенных к нему так, чтобы можно было обеспечивать разные конфигурации подключения входящих кабелей. Одним примером применения распределительной коробки является подсоединение питания к переключателю и источнику света (такому как домашнее освещение) так, чтобы переключатель мог управлять освещением. Во многих случаях к распределительной коробке также может подключаться дополнительный кабель питания, чтобы обеспечить возможность дальнейшей подачи питания для другой цепи освещения или ответвительной линии так, чтобы можно было регулировать дополнительные осветительные элементы.
В альтернативном варианте дополнительное применение распределительной коробки может состоять просто в том, чтобы служить средством подсоединения некоторого числа кабелей к обычному соединителю.
Хотя традиционные распределительные коробки и используются, они имеют несколько существенных недостатков. Например, распределительные коробки, как правило, требуют значительного времени для их безопасного подключения. Кроме того, учитывая расположение выводов и жил, обычно необходимы специальные знания в области электричества, чтобы гарантировать, что подсоединение сделано правильно и что подготовка кабеля (например, зачищенного участка жил и т.д.) проведена должным образом, чтобы кабели доставали до каждого из необходимых выводов без нагрузки на жилу, и в то же время исключая возможность короткого замыкания. Даже если кабельные жилы были подготовлены подходящим образом, для электрика все еще может быть сложно одновременно разместить и удерживать до четырех кабельных жил под конкретным винтовым выводом до того времени, когда он сможет закрепить винт. Эта задача может дополнительно осложняться при ограниченном или каким-либо другим образом неудобном доступе к распределительной коробке вследствие ее расположения. Дополнительные трудности могут возникнуть при применении двухжильных или заземляющих кабелей в том смысле, что в таком случае необходимо отдельно заключать заземляющий проводник в рукав или оболочку, чтобы изолировать жилу от других жил, в то же время идентифицируя данную жилу как заземляющий проводник.
Согласно правилам электропроводки в некоторых странах на данный момент считается, что распределительные коробки с винтовыми выводами требуют обслуживания и, следовательно, их использование разрешено только при наличии приемлемого доступа для проведения техобслуживания. Так как распределительные коробки, в частности, в домашних условиях, часто расположены в запотолочном пространстве или междуэтажных перекрытиях и т.д., доступ может быть проблематичным или фактически невозможным, например, если потолок отштукатурен или если лежащий сверху пол имеет закрепленное ковровое покрытие или деревянное ламинированное напольное покрытие и т.д. В таких ситуациях можно устанавливать специальные смотровые панели, но это редко пользуется спросом, учитывая стоимость и эстетически непривлекательный конечный результат.
В некоторых конфигурациях можно получить доступ к распределительной коробке посредством отверстия или проема в потолке в месте, где установлен встроенный светильник (например, точечный светильник). Однако в большинстве случаев обычные распределительные коробки (такие, как описаны выше) неизменно являются слишком большими и громоздкими, чтобы их можно было достать через отверстие типичного встроенного светильника, так как не только сама коробка может быть объемной, но обычно она содержит множество кабелей, расходящихся от коробки. Ожидается, что с развитием новых осветительных технологий отверстия для встроенных светильников вероятно будут становиться все меньше и меньше и, следовательно, доступ к распределительным коробкам таким способом станет со временем еще сложнее.
И наконец, некоторые страны также дополнительно обновили свои правила электропроводки, которые требуют, чтобы кабели, которые не постоянно не крепятся, имели собственные внешние оболочки, обеспечивающие безопасность при их оконцевании. Следовательно, в случае обычной распределительной коробки (которая не имеет зажимов для кабеля или оболочки) необходимо крепить кабели, например, путем фиксации их кабельными зажимами к обшивке здания (например, балкам крыши и т.д.), чтобы предотвратить чрезмерное действие незакрепленных кабелей на отдельно оконцованные проводники. Следовательно, в таких ситуациях невозможно получить доступ и изъять распределительную коробку, вне зависимости от ее размера, из отверстия встроенного светильника и т.д.
В ответ на проблемы, создаваемые обычными распределительными коробками, в предыдущем уровне техники предложили некоторые ограниченные решения, которые, как правило, включали придание распределительной коробке обтекаемой формы и включение зажимов для кабеля или оболочки. Однако в каждом примере остается неизменным тот факт, что необходимо подключение кабелей в значительном количестве, что обычно требует специальных знаний, что является как хлопотным, так и времязатратным. В то же время зажимы для кабеля или оболочки просто добавляют лишнее время ко времени, необходимому для подсоединения распределительной коробки. Кроме того, в большинстве решений, предложенных в данной области техники, отверстие или проем, необходимые для обеспечения доступа, все еще остаются довольно большими, что является проблематичным, учитывая тенденцию к все меньшим и меньшим светильникам.
Следовательно, целью настоящего изобретения является уменьшение или преодоление вышеуказанных недостатков и проблем в данной области техники для обеспечения быстрого, безопасного и не требующего обслуживания электрического соединителя для соединения вместе множества кабелей, и в то же время решение проблемы доступности.
В соответствии с аспектом настоящего изобретения предложен электрический соединитель, содержащий:
челночный элемент для приема зачищенного многожильного кабеля, причем челночный элемент содержит приспособление для направления жил, и гибкий зажимной элемент для каждой из принимаемых оголенных жил; и
корпусную часть, выполненную с возможностью крепления по меньшей мере одного челночного элемента в скользящем зацеплении и содержащую блок клеммных соединений, причем каждое соединение имеет контакт фигурной формы для приема соответствующего зажимного элемента челночного элемента;
при этом каждый контакт фигурной формы определяет зажимную губку, выполненную с возможностью сжатия соответствующего зажимного элемента, когда челночный элемент полностью входит в контакт с корпусной частью, чтобы, таким образом, захватить зачищенные жилы многожильного кабеля.
Оказывается, что обеспечение электрического соединителя, содержащего челночный элемент, содержащий гибкий зажимной элемент для каждой из зачищенных жил, и корпусную часть, содержащую блок клеммных соединений, причем каждое соединение имеет контакт фигурной формы, определяющий зажимную губку, выполненную с возможностью сжатия соответствующего зажимного элемента, когда челночный элемент полностью входит в контакт, имеет исключительные преимущества, так как кабель может быть подсоединен к электрическому соединителю очень быстро посредством простой вставки без необходимости в каких-либо винтовых выводах или каких-либо специальных знаниях в области электрики.
В действительности, любой человек, который способен зачистить концы многожильного кабеля или провода, используя любое традиционное устройство для зачистки проводов, может легко и быстро использовать электрический соединитель согласно настоящему изобретению без какого-либо обучения или предыдущего опыта электрических работ.
Кроме того, отсутствие винтовых выводов в представленном электрическом соединителе снижает время, необходимое для подсоединения кабелей, и в то же время позволяет избежать ограничений в некоторых странах, касающихся того, что электрический соединитель должен быть легко доступен для осмотра и обслуживания, тем самым уменьшая необходимость в специальных смотровых панелях или люках для доступа в поле или потолке и т.д.
Дополнительные преимущества электрического соединителя станут очевидны в нижеприведенном описании примеров вариантов реализации настоящего изобретения.
Следует понимать, что в связи с настоящим изобретением можно использовать любой подходящий многожильный кабель. Под «многожильным» мы подразумеваем любой кабель, который содержит более одного электрического проводника (например, провода), идущего вдоль кабеля, и, в частности, этот термин включает все 3-жильные сетевые электрические кабели, такие как двухжильные и заземляющие кабели. Следовательно, подразумевается, что ссылки на «жилу» в данном документе включают единичные электрические проводники и провода.
Кроме того, подразумевается, что ссылки на «зачищенную жилу» в данном документе включают жилы, у которых удалена по меньшей мере часть их внешней электрической изоляции или оболочки для оголения находящегося внутри электрического проводника. Следовательно, в примерах вариантов реализации «зачищенная жила» будет включать по меньшей мере участок изолированной или заключенной в оболочку жилы с по меньшей мере частью оголенного электрического проводника (или провода) в одном конце.
В примерах вариантов реализации электрический соединитель согласно настоящему изобретению в идеале выполнен в форме электрической распределительной коробки и, в частности, приспособлен для соединения вместе компонентов домашних и коммерческих систем освещения.
Челночный элемент, который крепится и удерживается корпусной частью, выполнен с возможностью приема зачищенного многожильного кабеля. Челночный элемент предпочтительно имеет по существу прямоугольную форму и содержит первый конец для приема кабеля и противоположный конец, который удерживается в корпусной части посредством скользящего зацепления.
Первый конец предпочтительно содержит открытый канал круглого поперечного сечения, который должен принимать и направлять кабель к приспособлению для направления жил. Открытый канал предпочтительно имеет такой размер, чтобы быть лишь немного больше по ширине чем ширина принимаемого кабеля. В примерах вариантов реализации подразумевается, что электрический соединитель предназначен для применения с 3-жильным кабелем, имеющим плоский профиль, при котором все кабельные жилы расположены в одной плоскости, рядом друг с другом. Использование плоского кабеля сильно облегчает действие приспособления для направления жил, как будет описано ниже.
В противоположном конце челночного элемента, который удерживается в корпусном элементе, предпочтительно расположено множество открытых слотов, по одному слоту для каждой из множества зачищенных жил для приема. Слоты размещены параллельно продольной оси челночного элемента и, в примерах вариантов реализации, три слота расположены рядом друг с другом.
Гибкие зажимные элементы являются одним целым с челночным элементом и расположены таким образом, что в каждом из слотов челночного элемента находится один гибкий зажимной элемент.
В предпочтительных вариантах реализации гибкий зажимной элемент имеет форму проводящего металлического контакта, имеющего по существу плоский «С»-образный профиль. «С»-образный профиль гибкого зажимного элемента определяет сжимаемую губку, которая при сжатии выполнена с возможностью вхождения в контакт и захвата зачищенной жилы принимаемого кабеля. Гибкий зажимной элемент располагается в каждом соответствующем слоте так, чтобы открытая часть губки была обращена внутрь к центру челночного элемента. Следовательно, закрытая дугообразная часть гибкого зажимного элемента (которая эффективно действует в качестве «шарнира» для губки) обращена наружу, а доступ к ней обеспечивается через каждый соответствующий открытый слот.
Приспособление для направления жил также предпочтительно расположено внутри по отношению к челночному элементу и находится в нижнем конце открытого канала, который принимает кабель. В предпочтительных вариантах реализации приспособление для направления жил содержит отклоняющий канал для каждой из принимаемых зачищенных жил, что, в примерах вариантов реализации, означает наличие трех отклоняющих каналов - по одному для фазовой, заземляющей и нейтральной жил кабеля. Функция каждого отклоняющего канала состоит в направлении зачищенных жил к каждому из соответствующих зажимных элементов, которые расположены так, чтобы их открытые губки были обращены к соответствующему отклоняющему каналу. В предпочтительных вариантах реализации приспособление для направления жил содержит «V»- или дельта-образное раструбное устройство с тремя отверстиями, ведущими к соответствующему отклоняющему каналу. Когда кабель вставляется в отверстие челночного элемента, расположенные рядом зачищенные жилы сближаются с тремя отверстиями, что вследствие отклоняющей компоновки каналов приводит к направлению каждой из зачищенных жил в соответствующий канал. Отклоняющее устройство предпочтительно содержит конические секции, которые направляют соответствующие зачищенные жилы. Таким образом, зачищенные жилы кабеля расходятся в стороны при вставке кабеля в челночный элемент, что приводит к разделению оголенных проводников зачищенных жил по меньшей мере на 3 мм, что является регламентированным минимальным разделением для 240 Vac (вольт переменного тока) в Великобритании.
Каждое отверстие и отклоняющий канал выполнены с возможностью и в таком размере, чтобы принимать только одну зачищенную жилу. Следовательно, отсутствует возможность того, что более одной зачищенной жилы сможет войти в один канал приспособления для направления жил. Следовательно, преимуществом такого свойства является облегчение легкой вставки кабеля в челночный элемент, так как установщику нужно только приставить зачищенный кабель к отверстию челночного элемента и вставить кабель, тогда как приспособление для направления жил автоматически направляет зачищенные жилы в соответствующие каналы и разводит зачищенные жилы в стороны в соответствии с регламентированным разделением.
Конечно, следует признать, что необходимо заботиться об ориентации кабеля относительно челночного элемента, так как если кабель перевернут «вниз головой», например, жилы окажутся перевернутыми относительно каналов и фазовое и нейтральное соединения могут непреднамеренно поменяться местами. Однако, чтобы помочь установщику с ориентацией кабеля, на открытый конец челночного элемента может быть нанесена маркировка с указанием полярности соединения, например, может быть указано «L» для фазы или «N» для нейтрали, так, чтобы установщик знал, в каком положении должен быть кабель перед вставкой кабеля в челночный элемент. Однако следует понимать, что вместо «L» и «N» можно использовать любую другую подходящую маркировку или указание полярности в зависимости от конкретного варианта осуществления и (или) страны применения и т.д.
После вставки кабеля в челночный элемент оголенные проводники зачищенных жил оказываются в каждой из соответствующих открытых губок гибкого зажимного элемента. Однако на этой стадии, так как зажимные элементы не сжаты (так как челночный элемент не полностью входит в корпусную часть), оголенные проводники зачищенных жил еще не захвачены зажимными элементами.
В примерах вариантов реализации челночный элемент дополнительно содержит автоматическое приспособление для захвата кабеля для захвата внешней поверхности кабеля. Приспособление для захвата кабеля может предпочтительно иметь форму пары откидных или шарнирных рычажных элементов, присоединенных к корпусу челночного элемента соответствующим «крюком» в каждом конце. Каждый рычаг может быть расположен на противоположной стороне челночного элемента так, чтобы крюк мог автоматически входить в контакт с внешней оболочкой или покрытием незачищенной части кабеля, когда челночный элемент вводится в корпусную часть таким образом, чтобы войти в полный контакт. Затем рычаги прижимаются к кабелю, таким образом, прочно захватывая внешнюю поверхность кабеля. После этого кабель можно вытащить, лишь приложив значительное усилие.
Автоматическая природа приспособления для захвата кабеля сберегает дополнительное время при подсоединении кабеля, и в то же время наличие приспособления для захвата также удовлетворяет правилам в тех странах, в которые требуется крепление кабеля. Таким образом не требуется никаких кабельных клемм или других фиксаторов для крепления кабелей, что снова повышает доступ к электрическому соединителю, так как нет необходимости в его креплении к крыше или балкам пола и т.д.
Челночный элемент также предпочтительно содержит пару выступов или элементов удлинения, составляющих одно целое с корпусом челночного элемента, которые служат в качестве фиксаторов для фиксации челночного элемента на корпусной части, что позволяет корпусной части удерживать челночный элемент, и также для захвата челночного элемента во время манипуляций, например, при вставке кабеля и т.д. Выступы предпочтительно проходят вдоль продольной оси челночного элемента и могут быть текстурированы для облегчения захвата челночного элемента, когда он проскальзывает в корпусную часть, чтобы, таким образом, полностью привести челночный элемент в контакт с корпусной частью.
Корпусная часть предпочтительно имеет по существу удлиненную форму и такие размеры, чтобы быть по сути «длинной и тонкой», с максимальной шириной, предпочтительно не на много большей, чем ширина самого челночного элемента. Основным преимуществом удлиненной корпусной части является то, что по меньшей мере некоторые варианты реализации представленного электрического соединителя могут проходить через стандартное 58 мм отверстие традиционного встроенного светильника и в действительности могут проходить, например, через отверстия до 32 мм в диаметре. Таким образом, электрический соединитель согласно настоящему изобретению уменьшает проблемы наличия доступа к электрическим распределительным коробкам, так как существует возможность легкого доступа и изъятия электрического соединителя через отверстия типичных размеров, используемые для традиционного освещения. Кроме того, как будет обсуждаться ниже, кабели, подсоединенные к представленному электрическому соединителю, в целом проходят вдоль продольной оси корпусной части или каким-либо другом образом по существу упорядочены в этом направлении, и, в отличие от традиционных распределительных коробок, от которых может во все стороны расходиться огромное количество кабелей, не возникает проблем с тем, что кабели мешают изъятию и (или) осмотру представленного электрического соединителя в запотолочном пространстве или под полом. Конечно, ни один из вышеприведенных примеров не накладывает ограничения на размеры представленного электрического соединителя.
В примерах вариантов реализации корпусная часть выполнена с возможностью крепления и удержания по меньшей мере двух челночных элементов в соответствующем скользящем зацеплении и может содержать до четырех челночных элементов в зависимости от конкретного варианта осуществления и (или) применения. Однако следует признать, что электрический соединитель согласно настоящему изобретению по своему существу может варьироваться в размере и, следовательно, корпусную часть можно увеличить для крепления дополнительных челночных элементов в случае необходимости, хотя следует понимать, что для сохранения низкопрофильности для электрического соединителя число челночных элементов в оптимальном варианте доходит максимум до четырех.
Корпусная часть выполнена с возможностью запирания челночного элемента в корпусной части, когда челночный элемент проскальзывает в корпусную часть так, чтобы входить в полных контакт. Челночный элемент всегда удерживается корпусной частью и в примерах вариантов реализации не является отдельным конструктивным элементом или «штепсельной» частью. Вместо этого челночный элемент ограничен в отношении движения назад и вперед относительно корпусной части до тех пор, пока не вставляется кабель, а челночный элемент не проходить дальше в корпусную часть так, что челночный элемент перемещается в «запертое положение», которое соответствует «полному контакту» между челночным элементом и корпусной частью. Челночный элемент никак не может быть удален из корпусной части.
При полном контакте выступы на челночном элементе защелкиваются на противоположных фиксирующих элементах внутри корпусной части, что приводит к необратимому соединению между челночным элементом и корпусной частью. В данном документе под «необратимым» мы подразумеваем, что челночный элемент не может быть изъят в своем запертом положении без чрезмерного применения силы, что приводит к повреждению челночного элемента или корпусной части, или как челночного элемента, так и корпусной части. Единственным способом для изъятия челночного элемента является применение специального, узкоспециализированного инструмента для извлечения, который доступен преимущественно только электрикам и специалистам-установщикам. Преимущество этого свойства состоит в том, что таким образом исключается риск случайного или ненамеренного высвобождения кабеля и оголения находящихся под напряжением проводников. Следовательно, в сущности, если челночный элемент входит в полный контакт с корпусной частью, челночный элемент невозможно практически изъять.
«Необратимость» соединения в настоящем изобретении преимущественно приводит к безопасному, надежному и не нуждающемуся в обслуживании соединению между челночным элементом и корпусной частью.
Существенной функцией корпусной части, кроме удержания и фиксации челночного элемента, является обеспечение средств крепления для блока клеммных соединений. Предпочтительно этот блок расположен в пределах внутреннего центрального объема корпусной части и предпочтительно содержит расположенные с промежутками проводящие контакты. В предпочтительных вариантах реализации разнесенная компоновка имеет по существу «Н»-образную конфигурацию, причем каждая концевая часть вверху и внизу вертикальных плеч «Н» содержит контакт фигурной формы, определяющий зажимную губку. Предпочтительно зажимная губка имеет по существу дугообразный или плоский «С»-образный профиль, который выполнен с возможностью и имеет размеры для приема соответствующего гибкого зажимного элемента челночного элемента.
В примерах вариантов реализации каждый Н-образный проводящий контакт соответствует одной из фазовой, заземляющей или нейтральной клемм. В случае 3-жильных сетевых кабелей клеммные соединения расположены таким образом, чтобы три Н-образных контакта были расположены рядом и отделены друг от друга изолирующим материалом.
Конечно, следует признать, что конкретная компоновка клеммных соединений будет зависеть от желаемого варианта осуществления и схемы, в которой будет использоваться электрический соединитель. Следовательно, Н-образные контакты могут быть выполнены с возможностью образования разрыва непрерывности или разрыва изоляции в одном или более Н-образных контактов, которые затем можно скомпоновать так, чтобы некоторые из контактов были гальванически соединены с другим контактом, что позволяет использовать электрический соединитель в качестве переключателя и осветительного блока. В альтернативном варианте контакты могут оставаться изолированными друг от друга так, чтобы электрический соединитель можно было использовать в качестве ответвления/осветительного блока в случае необходимости. Кроме того, в некоторых применениях контакты фигурной формы могут иметь форму, отличную от Н-образного профиля и, таким образом, можно использовать другие формы компоновки в зависимости от проводки и (или) конкретных электрических соединений.
В примерах вариантов реализации клеммные соединения расположены в пределах корпусной части так, чтобы, когда челночный элемент продвигается и входит в полный контакт с корпусной частью, гибкие зажимные элементы челночного элемента входили в контакт с соответствующей зажимной губкой контактов фигурной формы. Когда гибкие зажимные элементы проталкиваются в зажимные губки контактов фигурной формы, зажимные элементы сжимаются и отклоняются зажимными губками, что приводит к смыканию открытых зажимных губок зажимных элементов вокруг соответствующего оголенного проводника в конце зачищенной жилы кабеля. Когда челночный элемент входит в полный контакт, гибкие зажимные элементы оказываются внутри зажимных губок контактов фигурной формы и обеспечивается крепкий захват оголенных проводников зачищенных жил каждым соответствующим зажимным элементом. Следовательно, кабель защищен и безопасен и устанавливается надежное электрическое соединение между оголенными проводниками, зажимным элементом и контактом фигурной формы без какого-либо риска потери или иного удаления оголенного проводника из контакта фигурной формы.
Для облегчения контакта с оголенными проводниками зачищенных жил кабеля каждый зажимной элемент может содержать углубленную канавку по кромке каждой зажимной губки для приема и захвата оголенных проводников при сжатии зажимного элемента. Углубленная канавка предпочтительно имеет полукруглую форму.
Передние кромки зажимных губок контактов фигурной формы также могут содержать загнутую часть для сужения отверстия зажимной губки, чтобы таким образом усилить сжатие гибкого зажимного элемента.
Как челночный элемент, так и корпусная часть предпочтительно выполнены из изоляционного пластика.
Для упрощения работы электрического соединителя и для помощи в обращении с корпусной частью в целом внешняя поверхность корпусной части может быть текстурированной для способствования захвату.
В описанных выше примерах вариантов реализации челночные элементы всегда удерживаются в корпусной части в скользящем зацеплении и не предназначены для изъятия. Другие альтернативные варианты реализации могут включать наличие отдельного челночного элемента в качестве «штепсельного» конструктивного элемента, в соответствии с чем кабель сначала вставляется в сам челночный элемент, который затем эффективно действует в качестве «кабельного штепселя». В таких вариантах реализации корпусный элемент принимает кабельный штепсель так, что когда штепсель продвигается и входит в полный контакт с корпусной частью, гибкие зажимные элементы будут сжиматься и отклоняться зажимными губками, что приведет к смыканию открытых губок зажимных элементов вокруг соответствующего оголенного проводника зачищенной жилы кабеля. Следовательно, функционал соединителя в этих вариантах реализации будет аналогичен функционалу, описанному в примерах вариантов реализации.
В настоящем изобретении также предложена электрическая цепь, содержащая источник питания и по меньшей мере один электрический соединитель в соответствии с любым из предыдущих вариантов реализации. Электрическая цепь предпочтительно содержит по меньшей мере один источник света, подсоединенный как к источнику питания, так и к по меньшей мере одному из электрических соединителей.
Следует признать, что ни один из вариантов реализации или примеров, описанных в связи с настоящим изобретением, не являются взаимоисключающими, и, следовательно, признаки и функционал одного варианта реализации или примера можно взаимозаменяемо или дополнительно использовать с признаками или функционалом любого другого варианта реализации или примера без ограничений.
Далее варианты реализации настоящего изобретения будут подробно описаны посредством примера и со ссылкой на прилагающиеся графические материалы, на которых:
фигуры 1(a) - 1(e) демонстрируют пример варианта реализации электрического соединителя в соответствии с настоящим изобретением с челночным элементом, не вошедшим в полный контакт, - 1(a) поперечное сечение вдоль линии С-С бокового вида 1(b); 1(c) вид сверху и 1(d) поперечное сечение вдоль линии В-В; и 1(e) боковой перспективный вид;
фигуры 2(a) - 2(g) - демонстрируют пример варианта реализации челночного элемента в соответствии с настоящим изобретением с не вставленным кабелем - 2(a) вид спереди челночного элемента; 2(b) поперечное сечение вдоль линии В-В бокового вида 2(c); 2(d) вид сверху и 2(e) поперечное сечение вдоль линии А-А; 2(f) боковой перспективный вид; и 2(g) задняя часть челночного элемента;
фигуры 3(a) - 3(g) - демонстрируют пример варианта реализации челночного элемента в соответствии с настоящим изобретением со вставленным кабелем - 3(a) вид спереди челночного элемента; 3(b) поперечное сечение вдоль линии В-В бокового вида 3(c); 3(d) вид сверху и 3(e) поперечное сечение вдоль линии А-А; 3(f) боковой перспективный вид; и 3(g) задняя часть челночного элемента;
фигура 4 - демонстрирует частичный разрез электрического соединителя на фигуре 1(e) с челночным элементом, не вошедшим в полный контакт;
фигура 5А - демонстрирует вид крупным планом и частичный разрез примера варианта реализации гибких зажимных элементов с челночным элементом, не вошедшим в полный контакт;
фигура 5В - демонстрирует вид крупным планом и частичный разрез примера варианта реализации гибких зажимных элементов с челночным элементом, вошедшим в полный контакт;
фигуры 6(a) - 6(f) - демонстрируют электрический соединитель с фигур 1(a) - 1(e) с челночным элементом, вошедшим в полный контакт, - 6(a) поперечное сечение вдоль линии А-А бокового вида 6(b); 6(c) вид сверху и 6(d) поперечное сечение вдоль линии В-В; 6(e) боковой перспективный вид; и 6(f) вид верхнего конца;
фигуры 7(a) - 7(f) - демонстрируют пример варианта реализации блока клеммных соединений - 7(a) боковой перспективный вид; 7(b) вид сверху; 7(c) вид сбоку; 7(d) вид спереди; 7(e) вид с противоположной стороны; и 7(f) вид снизу;
фигуры 8(a) - 8(f) - демонстрируют другой пример варианта реализации блока клеммных соединений - 8(a) боковой перспективный вид; 8(b) вид сверху; 8(c) вид сбоку; 8(d) вид спереди; 8(e) вид с противоположной стороны; и 8(f) вид снизу;
фигура 9 - демонстрирует схематический вид примера цепи в соответствии с настоящим изобретением; и
фигуры 10А и 10В - демонстрируют схематический вид дополнительного примера цепей в соответствии с настоящим изобретением.
На фигурах 1(а)-(е) показан конкретный предпочтительный вариант реализации электрического соединителя 100 в соответствии с настоящим изобретением. В примерах вариантов реализации электрический соединитель 100 имеет форму электрической распределительной коробки для электрической цепи освещения (как показано на фигурах 9, 10А и 10В), а в примере на фигурах 1(а)-(е) он используется с двухжильным и заземляющим (3-жильным) электрическим кабелем 102. Кабель 102 представляет собой плоский кабель, в котором 3 жилы 102а расположены рядом друг с другом, как наилучшим образом показано на фиг. 1(e).
Электрический соединитель 100 содержит корпусную часть 104, выполненную с возможностью крепления и удержания по меньшей мере одного челночного элемента 106 в скользящем зацеплении (т.е. для движения назад и вперед). В примере на фигурах 1(а)-(е) показана корпусная часть 104 с четырьмя челночными элементами 106, которые еще полностью не вставлены или не вошли в контакт с корпусной частью 104. В целях ясности на фигурах 1(а)-(е) показан только один кабель 102, однако следует понимать, что на практике каждый челночный элемент 106 будет иметь соответствующий кабель 102.
Как показано на фигурах 1(а)-(е), корпусная часть 104 имеет по существу удлиненную форму и такие размеры, чтобы быть по сути «длинной и тонкой», с максимальной шириной, не на много большей, чем ширина самого челночного элемента 106. Основным преимуществом удлиненной корпусной части 104 является то, представленный электрический соединитель может проходить, например, через стандартное 58 мм отверстие традиционного встроенного светильника и в действительности может проходить через отверстия до 32 мм в диаметре.
Функция корпусной части 104, кроме удержания челночных элементов 106 в скользящем зацеплении, состоит в обеспечении средств крепления для блока клеммных соединений 108 (смотрите фигуру 1(d) и фигуры 7 и 8). Блок 108 расположен в пределах внутреннего центрального объема корпусной части 104 и содержит расположенные с промежутками проводящие контакты. В примере на фигурах 1(а)-(е) разнесенная компоновка имеет по существу «Н»-образную конфигурацию, причем каждая концевая часть вверху и внизу вертикальных плеч Н содержит контакт фигурной формы, определяющий зажимную губку 108а (смотрите фигуры 7 и 8). Зажимная губка 108а имеет по существу дугообразный или плоский «С»-образный профиль, который выполнен с возможностью и имеет размеры для приема соответствующего гибкого зажимного элемента 110 челночного элемента 106 (как обсуждается ниже в связи с фигурами 5А и 5В).
Каждый Н-образный проводящий контакт соответствует одной из фазовой, заземляющей или нейтральной клемм. В случае 3-жильных сетевых кабелей, как показано на фигурах 1(а)-(е), клеммные соединения расположены таким образом, чтобы три Н-образных контакта были расположены рядом и отделены друг от друга изолирующим материалом (смотрите фигуры 7(a) и 8(a)).
На фигурах 2(a)-(g) и 3(a)-(g) показан конкретный предпочтительный вариант реализации челночного элемента 106 в соответствии с настоящим изобретением. Для наглядности иллюстрации челночный элемент 106 показан без корпусной части 104. Однако следует понимать, что не подразумевается, что челночный элемент 106 может быть отдельным конструктивным элементом и, следовательно, всегда находится в корпусной части во время использования. Челночный элемент 106 выполнен с возможностью приема предварительно зачищенного кабеля 102, как показано на фигурах 2(a)-(g), и затем после вставки на фигурах 3(a)-(g). Челночный элемент 106 имеет по существу прямоугольную форму и содержит первый конец 106а для приема кабеля 102 и противоположный конец 106b, который удерживается в корпусной части 104. Челночный элемент 106 выполнен с возможностью скольжения относительно корпусной части.
Первый конец 106а содержит открытый канал круглого поперечного сечения (смотрите фигуру 2(f)), который должен принимать и направлять кабель 102 к приспособлению для направления жил 112 (смотрите фигуру 2(b)). Открытый канал имеет такой размер, чтобы быть лишь немного больше по ширине чем ширина принимаемого кабеля 102 (смотрите фигуру 3(f)).
В противоположном конце 106b челночного элемента 106 (т.е. конце, удерживаемом в корпусной части 104) предпочтительно расположено множество открытых слотов 114 (смотрите фигуру 2(d)), по одному слоту для каждой из 3-х зачищенных жил 102а для приема. Слоты 114 размещены параллельно продольной оси челночного элемента 106 и расположены рядом друг с другом. Гибкие зажимные элементы 110 являются одним целым с челночным элементом 106 и расположены таким образом, что в каждом из слотов 114 челночного элемента 106 находится один гибкий зажимной элемент 110.
Каждый гибкий зажимной элемент 110 имеет форму проводящего металлического контакта, имеющего по существу плоский «С»-образный профиль (смотрите фигуры 2(e) и 5А). «С»-образный профиль гибкого зажимного элемента 110 определяет сжимаемую губку, которая при сжатии выполнена с возможностью вхождения в контакт и захвата жилы 102а кабеля 102. Гибкий зажимной элемент 110 располагается в каждом соответствующем слоте 114 так, чтобы открытая часть губки была обращена внутрь к центру челночного элемента 106 (смотрите фигуру 2(e)). Следовательно, закрытая дугообразная часть гибкого зажимного элемента (которая эффективно действует в качестве «шарнира» для губки) обращена наружу, а доступ к ней обеспечивается через каждый соответствующий открытый слот (смотрите фигуры 2(d) и 2(f)).
Приспособление для направления жил 112 также предпочтительно расположено с внутренней стороны по отношению к челночному элементу 106 и находится в нижнем конце открытого канала, который принимает кабель 102 (смотрите фигуру 2(b)). Приспособление для направления жил 112 содержит отклоняющий канал 112а для каждой из зачищенных жил 102а кабеля 102, что в примере на фигурах 2(a)-(g) означает наличие трех отклоняющих каналов - по одному для фазовой, заземляющей и нейтральной жил кабеля 102. Функция каждого отклоняющего канала 112а состоит в направлении зачищенных жил 102а к каждому из соответствующих зажимных элементов 110, которые расположены так, чтобы их открытые губки были обращены к соответствующему отклоняющему каналу 112а (смотрите фигуры 2(b) и 2(e)).
Как показано на фигуре 2(b), приспособление для направления жил содержит «V»- или дельта-образное раструбное устройство с тремя отверстиями, ведущими к соответствующему отклоняющему каналу 112а. Когда кабель 102 вставляется в отверстие челночного элемента 106, расположенные рядом зачищенные жилы 102а сближаются с тремя отверстиями, что вследствие отклоняющей компоновки каналов 112а приводит к направлению каждой из зачищенных жил 102а в соответствующий канал 112а (смотрите фигуру 3(b)). Приспособление для направления жил 112 выполнено так, чтобы зачищенные жилы 102а кабеля 102 расходились в стороны при вставке кабеля 102 в челночный элемент 106, что приводит к разделению зачищенных жил 102а по меньшей мере на 3 мм, что является регламентированным минимальным разделением для 240 Vac.
Каждое отверстие и отклоняющий канал 112а выполнены с возможностью и в таком размере, чтобы принимать только одну зачищенную жилу 102а. Следовательно, отсутствует возможность того, что более одной зачищенной жилы 102а сможет войти в один канал 112а приспособления для направления жил 112. Преимуществом такого свойства является облегчение легкого подсоединения кабеля 102 к соединителю 100, так как установщику нужно только приставить зачищенный кабель 102 к отверстию челночного элемента 106 и вставить кабель 102, тогда как приспособление для направления жил 112 автоматически направляет зачищенные жилы 102а в соответствующие каналы 112а и разводит оголенные проводники зачищенных жил 102а в стороны в соответствии с регламентированным разделением.
На практике кабель обычно зачищают так, чтобы в челночный элемент 106 входил около 20 мм участок, причем 20 мм участок состоит из около 15 мм оголенного проводника (например, провода) и около 5 мм изолированной или заключенной в оболочку жилы. 5 мм изоляция необходима для сохранения утечки и зазора оголенных проводников, когда они находятся в челночном элементе 106, и для исключения любой возможности электрического «короткого замыкания» между оголенными проводниками.
Чтобы помочь установщику с ориентацией кабеля 102 (для исключения непреднамеренной ошибки в проводке), на открытый конец 106а челночного элемента 106 наносится маркировка с указанием полярности соединения (смотрите фигуры 2(f) и 3(f)) так, чтобы на корпусе челночного элемента 106 было указано «L» для фазы или «N» для нейтрали, так, чтобы установщик знал, в каком положении должен быть кабель 102 перед вставкой кабеля 102 в челночный элемент 106, как показано на фигурах 3(a)-(g).
После вставки кабеля 102 в челночный элемент 106 оголенные проводники зачищенных жил 102а оказываются в каждой из соответствующих открытых губок гибкого зажимного элемента 110 (смотрите фигуры 3(e) и 5А). Однако на этой стадии, так как зажимные элементы 110 не сжаты (так как челночный элемент 106 еще не вошел в запертое положение в корпусной части 104), и, следовательно, оголенные проводники зачищенных жил 102а еще не захвачены зажимными элементами 110.
Как показано на фигурах 2(c), 2(e) и 2(f) и фигурах 3(e) и 3(f), челночный элемент 106 дополнительно содержит приспособление для автоматического захвата кабеля 116 для захвата внешней поверхности кабеля 102. Приспособление для захвата кабеля 116 имеет форму пары откидных или шарнирных рычажных элементов, присоединенных к корпусу челночного элемента 106 соответствующим «крюком» в каждом конце. Каждый рычаг 116 может быть расположен на противоположной стороне челночного элемента 106 так, чтобы крюк мог автоматически входить в контакт с внешней оболочкой незачищенной части кабеля 102, когда челночный элемент 106 проскальзывает дальше в корпусную часть 104 таким образом, чтобы войти в полный контакт. Затем рычаги 116 прижимаются к кабелю 102, таким образом, прочно захватывая кабель 102. После этого кабель 102 можно вытащить, лишь приложив значительное усилие.
Челночный элемент 106 также предпочтительно содержит пару выступов или элементов удлинения 118, составляющих одно целое с корпусом челночного элемента 106, которые служат в качестве фиксаторов для фиксации челночного элемента 106 на корпусной части 104, что позволяет корпусной части 104 удерживать челночный элемент 106, и также для захвата челночного элемента во время манипуляций, например, при вставке кабеля 102 и т.д. Выступы 118 проходят вдоль продольной оси кабельного челночного элемента 106 и могут быть текстурированы для облегчения захвата челночного элемента 106, когда он проскальзывает в корпусную часть 104.
Блок клеммных соединений 108 расположен в корпусной части 104 так, чтобы когда челночный элемент 106 входит дальше в корпусную часть 104 вследствие проталкивания кабеля 102, гибкие зажимные элементы 110 челночного элемента 106 входили в контакт с соответствующей зажимной губкой 108а контактов фигурной формы (смотрите фигуры 4 и 5А - на этих фигурах корпусная часть 104 не была начерчена в целях ясности). Когда гибкие зажимные элементы 110 проталкиваются в зажимные губки 108а контактов фигурной формы, зажимные элементы 110 сжимаются и отклоняются зажимными губками 108а, что приводит к смыканию открытых губок зажимных элементов 110 вокруг соответствующего оголенного проводника зачищенной жилы 102а кабеля 102, как показано на фигуре 5 В.
При этом важно убедиться, чтобы челночный элемент 106 не входил в корпусную часть 104 до тех пор, пока кабель 102 не будет полностью вставлен в челночный элемент 106, так как в ином случае, если оголенные проводники зачищенных жил 102а не находятся в правильном положении, открытые губки гибких зажимных элементов 110 начнут закрываться, не захватив оголенные проводники 102а. Однако движению челночного элемента 106 по меньшей мере сначала противодействуют сами зажимные элементы 110 (т.е. противодействуют вставке в зажимные губки 108а) и механизм фиксации между челночным элементом 106 и корпусной частью 104. Таким образом, только если установщик приложит достаточную силу, челночный элемент 106 сможет войти дальше в корпусную часть 104 в положение полного контакта или в запертое положение, и к этому времени кабель 102 и оголенные проводники зачищенных жил 102а должны находиться в правильном положении. Это действие установщик может осуществить, проталкавая кабель 102 одной рукой и удерживая корпусную часть 104 другой рукой.
Когда челночный элемент 106 заперт в положении (как показано на фигурах 6(a)-(f) - кабель 102 не показан в целях ясности), гибкие зажимные элементы 110 оказываются в зажимных губках 108а контактов фигурной формы, а крепкий захват оголенных проводников зачищенных жил 102а обеспечивается каждым соответствующим зажимным элементом 110 (смотрите фигуру 5В). Следовательно, кабель 102 защищен и безопасен и устанавливается надежное электрическое соединение между каждым соответствующим оголенным проводником, зажимным элементом 110 и контактом фигурной формы корпусной части 104 без какого-либо риска потери или выпадания оголенных проводников из контактов фигурной формы.
Для облегчения контакта с оголенными проводниками зачищенных жил 102а кабеля 102 каждый гибкий зажимной элемент 110 содержит углубленную канавку 110а по кромке каждой зажимной губки для приема и захвата оголенных проводников кабеля 102 при сжатии зажимного элемента 110. Углубленная канавка 110а имеет полукруглую форму (смотрите фигуру 5А).
Как показано на фигуре 5А, передние кромки зажимных губок 108а контактов фигурной формы также содержат загнутую часть 108а' для сужения отверстия зажимной губки 108а, чтобы таким образом усилить сжатие гибкого зажимного элемента 110 (смотрите фигуру 5В).
Как описано, корпусная часть 104 выполнена с возможностью запирания челночного элемента 106 в корпусной части 104, когда челночный элемент 106 входит в полный контакт. Выступы 118 на челночном элементе 106 защелкиваются на противоположных фиксирующих элементах 120 внутри корпусной части 104 (смотрите фигуру 6(a)), что приводит к необратимому соединению между челночным элементом 106 и корпусной частью 104. В данном документе под «необратимым» мы подразумеваем, что челночный элемент 106 не может быть изъят в своем запертом положении без чрезмерного применения силы, что приводит к повреждению челночного элемента или корпусной части, или как челночного элемента, так и корпусной части.
На фигурах 7(a)-(f) и 8(a)-(f) показан пример компоновок клеммных соединений для применения с электрическим соединителем согласно настоящему изобретению. Как описано выше, эти клеммные соединения расположены внутри корпусной части 104 и служат для обеспечения как электрического соединения между кабелями, так и для сжатия гибких зажимных элементов 110 челночного элемента 106 посредством зажимных губок 108а.
Как показано на фигурах 7(a)-(f) и 8(a)-(f), клеммные соединения имеют по существу «Н»-образную конфигурацию, причем каждая концевая часть вверху и внизу вертикальных плеч Н содержит контакт фигурной формы, определяющий зажимную губку 108а. В этом примере показано, что каждый Н-образный контакт соответствует одной из фазовой, заземляющей или нейтральной клемм, расположенных рядом и отделенных друг от друга изоляционным материалом 122.
Н-образные контакты на фигурах 7(a)-(f) выполнены с возможностью образования разрыва непрерывности или разрыва изоляции в одном или более Н-образных контактов, которые затем гальванически соединяют с одним или более другими контактами (смотрите фигуру 7(e)) так, чтобы электрический соединитель можно было использовать в качестве переключателя и осветительного соединительного блока (как показано на фигурах 9, 10А и 10В - обозначено как электрический соединитель «типа 1»). В противоположность этому, на фигурах 8(a)-(f) Н-образные контакты выполнены так, чтобы каждый контакт был непрерывным и проводящим по всей длине контакта, и изолирован от других, так, чтобы электрический соединитель можно было использовать в качестве ответвительной линии или осветительного соединительного блока (как показано на фигурах 9, 10А и 10В - обозначено как электрический соединитель «типа 2»).
На фигурах 9, 10А и 10В показаны примеры схем для возможных цепей освещения, сконструированных с применением электрического соединителя согласно настоящему изобретению. Следует понимать, что эти схемы никоим образом не являются ограничивающими и, следовательно, представляют всего лишь иллюстративные примеры того, как можно собрать цепь освещения.
1
1
2
3
1
4
1
2
На фигуре 9 показан электрический соединитель 100 «типа 1», в котором распределительная коробка действует в качестве переключателя и осветительного соединительного блока 100, так, что он может получать питание от источника питания (ВХОДНОЕ ПИТАНИЕ) на кабель 102 и подавать выходное питание (ВЫХОДНОЕ ПИТАНИЕ) на кабель 102. Переключатель 124 на кабеле 102 регулирует доступность питания для осветительного элемента 126, соединенного с блоком 100 кабелем 102. В альтернативном варианте один или более дополнительных осветительных элементов 128 могут быть подсоединены к блоку 100 посредством электрического соединителя 100, действующего в качестве ответвительной линии/осветительного соединительного блока 100, чтобы таким образом расширить цепь освещения.
2
1
1
1
2
Расширенная цепь освещения показана на фигуре 10А, на которой ответвительная линия/осветительный соединительный блок 100 подсоединены к переключателю и осветительному соединительному блоку 100. Дополнительная линия питания идет из блока 100 и действует в качестве входного питания для дополнительного переключателя и осветительного соединительного блока 100'. Дополнительный переключатель 124' служит для регулирования питания, подаваемого на дополнительную ответвительную линию/осветительный соединительный блок 100', к которым присоединены дополнительные осветительные элементы 128'.
2
1
1
В альтернативном варианте цепи, как показано на фигуре 10В, освещение также можно расширить путем проведения дополнительной линии питания от ответвительной линии/осветительного соединительного блока 100, которая затем может служить в качестве входного питания для дополнительного переключателя или осветительного соединительного блока 100'. Дополнительный переключатель 124' служит для регулирования питания через блок 100', которому присоединены дополнительные осветительные элементы 128'.
Следовательно, как понятно из фигур 9, 10А и 10В, существуют многочисленные возможности и перестановки для подключения цепи освещения с применением электрического соединителя согласно настоящему изобретению. В действительности, очевидно, что цепь по своему существу может варьироваться в размере и может быть расширена при любой необходимости изменения системы освещения и (или) когда домашнее жилье или коммерческий объект изменяют по каким-либо причинам.
Хотя электрический соединитель согласно настоящему изобретению идеально подходит в качестве низкопрофильной электрической распределительной коробки для цепей освещения, следует понимать, что один или более принципов изобретения могут распространяться на другие типы соединителей и (или) цепей, в которых требуется быстрое и надежное соединение вместе одного или более многожильных кабелей, чтобы гарантировать безопасное и не требующее обслуживания электрическое соединение.
Таким образом, вышеприведенные варианты реализации описаны исключительно в качестве примера. Возможны многие вариации без отступления от сути изобретения.