ПЕРЕХОДНИК ДЛЯ ВИЛКИ
PLUG ADAPTER

Изобретение относится к переходнику для вилки в соответствии с ограничительной частью пункта 1.
Благодаря более высокой степени защиты, например, IP65 или IP67 переходники рассматриваемого вида позволяют использовать вставленные в них вилки, в том числе в жестких условиях, например в производственных установках и автомобилях.
Устройство такого вида для телефонного штепселя известно из US 4349236 (Bell Telephone Laboratories).
Идея достижения высоких требований основывалась на классификации окружающих сред согласно IEC 61067-3-106 (вариант 4), EN 50173-1:2005, ISO/IEC 24702 и IEC 61918.
Одна из возможностей реализации этих норм была показана в DE 10236275 В3. Однако в случае этой известной конструкции возникает следующая проблема: она подходит только для передачи электрических сигналов; при применении же для вилок других соединителей, например для волоконной оптики (к примеру, в соединителях SC Simplex, в частности, с зазором 7,35 мм), как правило, приходится увеличивать монтажное пространство. Кроме того, известная конструкция нуждается в усовершенствовании в отношении механических и химических нагрузок, так как эти требования удовлетворяются неоптимальным образом.
В этой связи задача изобретения заключается в том, чтобы, используя простые конструктивные средства, создать такой усовершенствованный переходник, который бы удовлетворял высоким требованиям в отношении механических и химических нагрузок.
При этом предпочтительно должна обеспечиваться возможность, не меняя конструкции переходника, без затруднений использовать его вместе с вилками различных видов. Желательно, чтобы переходник можно было использовать со следующими видами вилок:
- вилки для аппаратуры передачи данных с медными проводами и/или световодами, в частности, для систем Ethernet и магистральных шин данных;
- вилки для энергосистем с медными проводами и/или трубопроводами сжатого воздуха;
- вилки для передачи сигналов по медным проводам, в частности, для датчиков и/или исполнительных элементов.
В изобретении указанная задача решена благодаря объекту пункта 1 формулы изобретения.
В соответствии с этим пунктом корпус переходника имеет передний участок для вилки, а также непосредственно примыкающий и выполненный заодно с ним цилиндрический участок с наружной резьбой для навинчивания гайки кабельного ввода, причем резьба простирается в аксиальном направлении вдоль части длины участка. Кроме того, гайка имеет внутреннюю резьбу, которая простирается в аксиальном направлении вдоль части длины гайки, а также простирающийся в аксиальном направлении за пределы резьбы втулочный участок, внутренний диаметр которого немного превышает наружный диаметр цилиндрического участка. Таким образом, между внутренним диаметром втулочного участка и наружным диаметром цилиндрического участка образуется кольцевое пространство, в сторону передней части вилки оно открыто, а с другого конца закрыто находящейся в зацеплении резьбой. В этот зазор входит втулочный участок подвижной втулки или переходной втулки, находящейся между подвижной втулкой и гайкой.
Предпочтительные варианты приведены в зависимых пунктах.
Изобретение основано на стандартной конструкции. Конструкция значительно усовершенствована простыми средствами, в частности, в области уплотнения между гайкой кабельного ввода и подвижной втулкой, это позволяет достичь высокой плотности, а также механической и химической стойкости. Кроме того, данный переходник можно использовать с вилками самого разного вида, причем никаких существенных изменений для достижения высокой степени защиты, например IP65 или IP67, вносить не нужно.
В некоторых случаях необходимо лишь использовать вспомогательную раму или изготовить детали переходника из определенного материала. Так, многие детали переходника можно выполнить либо из пластмассы, либо из металла. Выбор оптимального материала определяется профилем требований, которые предъявляются к изделию.
В соответствии с дополнительным вариантом, который можно понимать также как независимое изобретение, во вспомогательную раму, которая может устанавливаться в корпус переходника, вставляется, по меньшей мере, одна вилка. При этом предпочтительно, чтобы рама также фиксировалась в корпусе переходника. Рама позволяет просто вставлять различные вилки в корпус переходника одной и той же конструкции. Необходимость держать наготове различные корпуса отпадает. Некоторые вилки могут крепиться с помощью рамы, другие вилки другой конструкции - вставляться прямо в корпус и фиксироваться в нем без рамы.
Ниже на основе примеров исполнения изобретение раскрыто более подробно, причем с раскрытием дополнительных преимуществ. Описание сопровождается чертежами.
Фиг.1 - аксонометрическое изображение переходника, в который вставлена первая вилка устройства для обработки данных с электрическими контактами для офисного использования.
Фиг.2 - вид устройства, показанного на фиг.1, в разобранном состоянии.
Фиг.3 - аксонометрическое изображение переходника, в который вставлена вторая вилка с электрическими контактами для промышленного использования.
Фиг.4 - вид устройства, показанного на фиг.3, в разобранном виде.
Фиг.5 - первое аксонометрическое изображение переходника с вставленной в него вилкой соединителя LC для световодного кабеля.
Фиг.6 - вид элементов устройства, показанного на фиг.5, в разобранном виде.
Фиг.7 - первое аксонометрическое изображение переходника с вставленной в него вилкой соединителя SC для световодного кабеля.
Фиг.8 - вид элементов устройства, показанного на фиг.7, в разобранном виде.
Фиг.9-11 - виды с разных направлений разобранных элементов переходника, соответствующего фиг.1.
Фиг.12, 13 - аксонометрический вид и разрез собранного переходника, показанного на Фиг.1-11.
Фиг.14-22 - дополнительные виды соответствующих изобретению переходников и их элементов.
На фиг.1-16 показан состоящий из нескольких деталей переходник 1, в который вставляют состоящую из одной или двух деталей вилку 2. Например, на фиг.2 изображена вилка 2а для офисного использования, изготовленная в соответствии с так называемым стандартом RJ45. Переходник 1 позволяет использовать вилки даже в жестких условиях. Понятие «вилка» не следует понимать ограничительно. На вилке могут формоваться световодные элементы, электрические контактные штырьки и гнезда различного вида, а также, например, детали пневматического разъемного соединения.
Устройство соответствующего изобретению оптимизированного переходника 2 лучше всего можно понять, проанализировав совокупность фиг.10-13. Вначале рассмотрим фиг.11.
В соответствии с ней переходник имеет корпус 3, предназначенный для размещения в нем с фиксацией вилки 2 непосредственно (фиг.4; вилка 2b) или через вспомогательную/монтажную раму 4 (фиг.2, 6, 8), в которую предварительно вставляют вилки/вилку 2а, 2с, 2d.
Оба конца корпуса 3 выполняют открытыми в виде втулки.
В собранном состоянии, как показано на фиг.1, 3, 5, 7, один из открытых концов пронизан передней частью 5 вилки 2. Второй открытый конец выполнен в виде ввода для присоединяемого к вилке кабеля (кабель здесь не показан).
Для реализации этих функций корпус 3, как показано на фиг.11 и 13, имеет передний участок 6 для вилки 2 и непосредственно примыкающий, выполненный заодно с ним цилиндрический участок 7 с наружной резьбой 8, которая простирается в аксиальном направлении вдоль задней части участка 7, на противоположном по отношению к участку 6 конце. Резьба служит для навинчивания гайки 9 кабельного ввода, которая выполнена в виде крышки. На конце, противолежащем участку с резьбой, гайка 9 сужается, вдоль ее оси имеется соответствующая внутренняя резьба 26.
Внутри гайки 9 к участку 7 могут непосредственно примыкать функциональные элементы, например цанговый зажим или зажимное кольцо 10 с уплотнительным кольцом 11, которые могут сцепляться с участком 7, по меньшей мере, частично. Так как цанговый зажим 10 с уплотнительным кольцом 11 в некоторой степени располагается внутри резьбы, а уплотнение 11 полностью или частично находится внутри зажима 10, длину этого устройства можно уменьшить.
В качестве необязательной детали реализуется устройство защиты от продольного изгиба, в частности, в/на гайке 9, как показано на фиг.14 и далее, которое может состоять, например, из пластмассы или металла.
Соответствующий изобретению ввод, безусловно, можно использовать для кабелей с диаметром оболочки примерно 5-10 мм.
С конца, обращенного к передней части вилки, гайка 9 имеет простирающийся в аксиальном направлении за конец резьбы втулочный участок 12, внутренний диаметр которого немного превышает наружный диаметр цилиндрического участка 7. Поэтому между внутренним диаметром втулочного участка 12 и наружным диаметром цилиндрического участка 7 образуется кольцевой зазор 13, как показано на фиг.11. Этот промежуток открыт к передней части разъема, с другого конца он в аксиальном направлении закрыт резьбой. Кольцевой зазор играет центральную роль в оптимизации герметизирующей способности, как показано ниже, так как с его помощью реализуется хорошая защита от механических и химических нагрузок, в частности от проникновения в стопорный механизм грязи и влаги.
В этом месте на наружной поверхности корпуса 3 с двух противоположных сторон имеются стопорные крючки 14. Стопорные крючки 14 взаимодействуют с не показанной здесь сопряженной деталью вилки, которая, например, может быть сконструирована в соответствии с уровнем техники в данной области. Стопорные крючки 14 имеют конструкцию, которая соответствует указанной выше норме. По функции они соответствуют внутренней фасонной обработке подвижной втулки 15, которая надвигается на корпус 3. Втулка 15 охватывает и закрывает корпус 3. При сдвигании втулки стопорные крючки 14 заходят в соответствующие выемки 16. Ребра 29, которые имеются во втулке 15, служат для направления вилки 2 и/или в качестве упора для ограничения перемещения втулки 15.
Втулка 15, в сущности, имеет прямоугольное поперечное сечение. Со стороны передней части 5 вилки между втулкой 15 и корпусом 3 помещают уплотнительное кольцо 27.
На внутреннем и/или внешнем периметре корпуса 3 выполняют фиксирующие средства, например выемки 17, с которыми могут сцепляться соответствующие фиксаторы, в данном случае фиксирующие крючки 18 вилки или рамы 4, чтобы зафиксировать на корпусе 3 вилку или раму.
Корпус 3 может иметь внутренний буртик. Этот буртик получается за счет того, что участки стенок корпуса 3 в области ввода или переднего отверстия, как показано на фиг.1-8, выполняют более тонкими, чтобы в корпус 3 можно было вставлять и монтировать, в том числе, широкие вилки. Благодаря таким боковым стенкам с уступом обеспечивается расширенное отверстие в передней области и облегчается крепление широких вилок, а также их монтаж и ввод.
В значительной степени благодаря этой мере в переходник можно помещать относительно большие вилки.
Со стороны гайки 9 к подвижной втулке 15 непосредственно примыкает переходная втулка 19, которая может соединяться с ней, например, с помощью фиксатора. На одном из концов втулки 19 имеется участок 20, который входит в кольцевое пространство 13 внутри выступающей части гайки 9. С другого конца втулка 19 посредством буртика 21 со средствами фиксации 28 сцепляется с аксиальным концом подвижной втулки 15. Кроме того, с помощью уплотнительных колец и/или других средств фиксации втулку 19 можно дополнительно зафиксировать на подвижной втулке 15 и/или гайке 9 в кольцевом пространстве 13.
Переходная втулка 19 может состоять из двух легко монтирующихся вкладышей 22, 23, соединяющихся между собой с помощью пальцев 24 и соответствующих им глухих отверстий 25. В качестве альтернативы может быть реализована цельная конструкция (здесь эта конструкция не показана; например, из резины или эластомера), поскольку ее можно монтировать и извлекать.
Таким образом, весьма простым способом достигается надежное предохранение, в частности, от проникновения грязи и/или влаги, особенно в районе кольцевого пространства 13, в которое входит переходная втулка 19 или втулочный участок подвижной втулки. Чтобы обеспечить высокую степень защиты, это предохранение можно усилить с помощью уплотнительных колец или других мер.
Переходную втулку 19 и подвижную втулку 15 можно также выполнить как одно целое (здесь это не показано). Переходную втулку 15, которая предпочтительно должна состоять из двух легко монтирующихся вкладышей 22, 23, можно получить литьем под давлением в виде двухкомпонентной детали с участками для установки уплотнительных колец на внутренних и наружных поверхностях.
Ниже более подробно описаны дополнительные преимущества конструкции.
Так как вилки 2 сцепляются непосредственно с внутренним корпусом 3, получается стабильное крепление. Выступающая проушина вместе с относящимся к ней язычком, которые известны из уровня техники и легко повреждаются, отпадают. Кроме того, фиксирующие средства 17, 18 помещаются вне уплотнительного кольца 27 между рамой 3 и подвижной втулкой 15 так, что их можно ослабить снаружи.
Чтобы можно было плотно вставлять различные вилки 2, нужно лишь снабдить их соответствующим профилем или крючками 18 для сцепления с выемками 17 либо сами вилки 2, либо предназначенные для них вспомогательные рамы 4. В качестве профилей или фиксирующих средств 18 можно использовать выступы, крюки, отверстия, выемки и т.д., которые формируют на вилке 2 и, соответственно, на корпусе 3.
Таким образом, с помощью переходника 1 можно простым способом реализовать крепление соединителей RJ45 (номер детали 2а, фиг.1, 2), которые используются в офисах. Преимущественно с помощью этого переходника можно крепить следующие вилки:
RJ45 8х AWG 27/7-24/7 - протыкающие контакты,
RJ45 8х AWG 26/7-22/7 - IDC-контакты,
двойной LC-соединитель (фиг.5 и 6),
две одинарные SC-вставки (зазор SC-RJ: 7,35 мм: фиг.7 и 8),
силовые контакты,
USB,
Firewire,
KOAX и/или
контакты для датчиков и исполнительных устройств.
Соответствующее изобретению устройство, в частности, подходит для применения в датчиках, исполнительных устройствах и магистральных шинах.
Подвижную втулку 15, переходную втулку 19 и/или гайку 9 и/или дополнительную защиту от изгиба, как и вилки 2, можно выполнить в виде пластмассовых, металлических или составных деталей, состоящих из нескольких материалов. В случае металлического исполнения из металла выполнены все наружные детали корпуса (против образующегося при сварке грата и высокой механической нагрузки). Чтобы обеспечить соответствие высоким требованиям к механической прочности, из металла может состоять также невидимый внутренний держатель вилки или корпус переходника 3. В зависимости от требований и применения одни детали переходника могут состоять из пластмассы, другие - из металла. Для повышения механической прочности в случае металлического корпуса 3 стопорные крючки 14 предпочтительно также должны состоять из металла, например пружинной стали. Возможны смешанные формы (корпус 3 из пластмассы или металла, переходная втулка из металла или пластмассы).
Чтобы снизить стоимость изготовления, стопорные крючки 14 могут приводиться в действие не с помощью уступа, а с использованием рычага (дешевый вариант, без подвижной втулки 15 и переходной втулки 19).
Для фиксации подвижной втулки после вставления переходника в гнездо с переходником может также сопрягаться стопор. Стопор может быть выполнен в виде упругого кольцевого сегмента из пластмассы или пружинной стали. После изготовления штепсельного соединения (переходник 1 с вилкой 2 в гнезде) он может защелкиваться между подвижной втулкой 15 и гайкой 9. В этом случае кодировочную окраску можно реализовать либо в виде стопора определенного цвета, либо в виде нанесения на стопор определенной краски (все это здесь не показано).
При этом является предпочтительным, чтобы гайка 9 была выполнена из металла, и/или на гайке 9 была выполнена заодно с ней или установлена разгрузка от растяжения, в частности, быстродействующая.
Оптическая плоскость вилки в соответствии с одним из предпочтительных вариантов изобретения, который можно рассматривать как независимое изобретение, выполняется на переходнике 1 так, чтобы световод (стекло, кварцевое волокно с твердой оболочной, пластиковое оптоволокно) можно было присоединить к корпусу трансивера без соединительного элемента (здесь это не показано). Для этого необходимо компенсировать различную толщину стенок шкафов и корпусов, а также разные положения/позиции корпуса трансивера. Функционально эта проблема решается следующим образом: либо оптическую плоскость позиционируют во время изготовления штыревого кабельного соединителя, либо в переходнике 1 обеспечивают дополнительную регулировку точки захвата вспомогательной рамы 4.
Как вариант, вместо стандартной фиксации в утопленном положении вспомогательную раму 4 с помощью уплотненного винта между креплениями 14 можно позиционировать и закрепить в корпусе 3 почти в любом выдвинутом положении и только после этого смонтировать подвижную втулку 15 и переходную втулку 19.
Для крепежного винта необходимо соответствующее отверстие. Уплотнение реализуется в виде плоского уплотнения под частично утопленной головкой винта.
При условии соблюдения IEC 61067-3-106 - вариант 4 - корпус 3 с крепежным отверстием для рамы 4 по выбору может быть использован для исполнения без крепежного отверстия, конструкция и габариты переходника 1 остаются прежними (из одного и того же универсального изделия). Таким образом, благодаря тому что позицию оптической плоскости можно регулировать в переходнике с помощью крепежного винта, световоды присоединяют без использования соединительной детали.
В соответствии с фиг.14 и 15, а также некоторыми другими чертежами снаружи на подвижной втулке 15 создают поверхности (углубления) 31, которые подходят для маркирования и т.п. (в т.ч. для наклеивания табличек).
Кроме того, на фиг.14 и 15, а также некоторых других чертежах на гайке 9 показана упомянутая выше трубка 32, 33, которая предназначена для защиты от изгиба присоединяемого к вилке 2 кабеля. В соответствии с фиг.14 эта трубка выполнена из металла, в соответствии с фиг.15 - из пластмассы.
Далее, на наружной поверхности гайки 9 имеется паз 34 для предпочтительно прорезного кольца 35, которое может использоваться, например, для цветной маркировки. На фиг.14 и 15 также показано альтернативное исполнение цангового зажима 10 (в данном случае без уплотнительного кольца 11).
ОБОЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ
Переходник
1
Вилка
2
Вилка для офисного применения
2а, с, d
Вилка для промышленного применения
2b
Корпус переходника
3
Вспомогательная рама
4
Передняя часть вилки
5
Передний участок
6
Цилиндрический участок
7
Наружная резьба
8
Гайка
9
Цанговый зажим и уплотнительное кольцо
10, 11
Втулочный участок
12
Кольцевое пространство
13
Стопорный крючок
14
Подвижная втулка
15
Выемки
16
Выемки для фиксаторов
17
Стопорный крючок
18
Переходная втулка
19
Втулочный участок
20
Буртик
21
Вкладыши
22, 23
Пальцы
24
Глухие отверстия
25
Внутренняя резьба
26
Уплотнительное кольцо
27
Фиксирующие средства
28
Ребра
29
Край
30
Поверхности
31
Трубка для защиты от изгиба
32, 33
Паз
34
Кольцо
35