УЗЕЛ СТЫКОВКИ ЧАСТЕЙ ЭЛЕКТРОСОЕДИНИТЕЛЯ
JUNCTION OF PARTS OF THE ELECTRICAL CONNECTOR

Изобретение относится к области электротехники, а именно к средствам передачи электропитания с одного объекта на другой.
Известен узел стыковки электрических цепей отсеков ракеты [патент RU 2188487, МПК H01R 13/62, опуб. 27.08.2002 г]. Данный узел стыковки содержит установленные на соответствующих стыкуемых объектах части электросоединителя в виде вилки и розетки, и приспособление для ориентации их относительно друг друга. Приспособление для ориентации включает установленные на одном стыкуемом отсеке (с вилкой) направляющие колонки, а на другом отсеке (с розеткой) - ответные колонкам направляющие отверстия. Вилка закреплена с возможностью перемещения в плоскости перпендикулярной оси ракеты, что позволяет скомпенсировать технологический зазор (несоосность) розетки и вилки при стыковке отсеков.
Недостатком данного узла стыковки является невозможность компенсации вертикального зазора, возникающего при стыковке отсеков ракеты, вдоль оси ракеты. Причем наличие вертикального зазора приводит к неполной стыковке штырей вилки с гнездами розетки и, как следствие, к отсутствию надежной электрической связи через соединитель.
Известен наиболее близкий к предлагаемому техническому решению и, поэтому принятый за прототип, узел стыковки электрических цепей отсеков ракеты [патент RU 116700, МПК H01R 13/62, опуб. 27. 05.2012 г], содержащий установленные на соответствующих стыкуемых объектах (отсеках ракеты) части электросоединителя в виде вилки и розетки, и приспособление для ориентации их относительно друг друга. В данном устройстве приспособление для ориентации включает в себя выполненные на одном стыкуемом объекте (отсека с вилкой) направляющие отверстия и установленные на втором объекте (отсека с розеткой) подвижную пластину с направляющими колонками, также пружины сжатия, установленные между подвижной пластиной и неподвижным основанием отсека. Подвижная пластина установлена с возможностью перемещения вдоль оси стыковки и в плоскости, перпендикулярной ей. Между подвижной пластиной и неподвижным основанием установлены шарнирные соединения, содержащие оси со сферической головкой, опирающиеся на сферические шайбы, расположенные в конических отверстиях подвижной пластины и неподвижного основания, что позволяет компенсировать технологические неточности взаимного расположения вилки и розетки, возникающие, например, при загрузке ракеты в вертикальную пусковую установку или шахтное пусковое устройство.
Недостатком прототипа является низкая надежность автоматической стыковки из-за отсутствия возможности компенсации при сочленении угловых смещений электросоединителя относительно оси ракеты при относительно больших габаритах устройства как вдоль, так и поперек оси стыковки. Отсек (отсек с вилкой) с направляющими отверстиями увеличивает габариты узла стыковки вдоль оси ракеты. Наличие в другом отсеке (отсеке с розеткой) элементов конструкции (осей со сферической головкой, шарнирных соединений, сферических шайб и пружин сжатия), установленных с удалением от центральной оси устройства, приводит к выходу их за пределы места сочленения вилки с розеткой и к увеличению габаритов узла стыковки поперек оси ракеты.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является обеспечение надежности автоматической стыковки при уменьшении габаритных размеров узла стыковки.
Технический результат достигается тем, что узел стыковки частей электросоединителя, содержащий установленные на соответствующих стыкуемых объектах части электросоединителя в виде вилки и розетки, и приспособление для ориентации их относительно друг друга, согласно изобретения приспособление для ориентации выполнено в виде неподвижно прикрепленной к основанию одного из объектов направляющей втулки и установленных соосно вдоль продольной оси на основании другого объекта коромысла, переходника, сферической и плоской шайб, причем розетка неподвижно прикреплена к основанию первого стыкуемого объекта посредством указанной втулки, имеющей конический участок с расширением наружу в сторону вилки, а вилка соосно установлена и скреплена через коромысло со сферической шайбой, сопряженной сферической поверхностью с ответной ей сферической поверхностью, выполненной на одном из торцов переходника, имеющего с другого торца плоскую поверхность, сопряженную с торцевой поверхностью плоской шайбы, неподвижно закрепленной в основании второго стыкуемого объекта, при этом переходник снабжен по периферии двумя парами зацепов с пружинами растяжения, причем одной парой пружин переходник упруго связан с концами коромысла, а другой парой пружин - с основанием второго стыкуемого объекта, а сферическая и плоская шайбы выполнены из антифрикционного материала, причем коромысло со сферической шайбой выполнены с центральным сквозным отверстием под корпус вилки.
Наличие в приспособлении для ориентации неподвижно прикрепленной к основанию одного из стыкуемых объектов направляющей втулки, при помощи которой розетка неподвижно прикреплена к основанию первого стыкуемого объекта, при этом втулка имеет конический участок с расширением наружу в сторону вилки, дает возможность неподвижно закрепить и компактно разместить розетку, определив данную часть приспособления для ориентации соизмеримой с высотой розетки и уменьшив, по сравнению с прототипом, габариты узла в плоскости, перпендикулярной оси сочленения и вдоль оси сочлененя. А наличие конического участка у втулки с расширением наружу в сторону вилки позволяет «направить» вилку, облегчая ее заход при сочленении с розеткой, тем самым обеспечивая компенсацию возможной первоначальной несимметричности стыкуемых объектов.
Также наличие в приспособлении для ориентации установленных соосно вдоль продольной оси на основании другого объекта коромысла, переходника, сферической и плоской шайб, при этом вилка соосно установлена и скреплена через коромысло со сферической шайбой, причем коромысло и сферическая шайба имеют центральное сквозное отверстие под корпус вилки, дает возможность компактно разместить на одной оси с вилкой и максимально близко к ней элементы конструкции.
В итоге данное конструктивное исполнение приспособления для ориентации вилки и розетки позволяет максимально приблизить элементы конструкции к ним таким образом, что обе части приспособления для ориентации в сочлененном положении розетки с вилкой по продольной оси становятся расположенными на одном уровне с сочлененными розеткой с вилкой, что делает общую длину самоцентрирующегося узла сопоставимой с длиной самого электросоединителя в сочлененном положении, уменьшая продольные размеры узла стыковки.
Сопряжение сферической шайбы сферической поверхностью с ответной ей сферической поверхностью, выполненной на одном из торцов переходника, имеющего с другого торца плоскую поверхность, сопряженную с торцевой поверхностью плоской шайбы, неподвижно закрепленной в основании второго стыкуемого объекта, при этом переходник снабжен по периферии двумя парами зацепов с пружинами растяжения, причем одной парой пружин переходник упруго связан с концами коромысла, а другой парой пружин - с основанием второго стыкуемого объекта, а сферическая и плоская шайбы выполнены из антифрикционного материала, дает возможность организовать подвижное шарнирное соединение, позволяющее одновременно перемещаться сферической шайбе по сферической поверхности переходника, а переходнику - по поверхности плоской шайбы, что обеспечивает свободное перемещение вилки в любом направлении, компенсируя несоосности и угловой перекос стыкуемых вилки и розетки при их сочленении в минимальных габаритных размерах устройства. Использование антифрикционного материала позволяет свести к минимуму затраты на преодоление сил трения-скольжения в шарнирном соединении. А пружины растяжения за счет упругих свойств материала не только удерживают весь узел в сборе, но и позволяют вилке (с шарнирным соединением) совершать перемещение под углом к продольной оси и одновременно в поперечной плоскости в любых направлениях. При этом пружины растяжения позволяет уменьшить габаритные размеры вдоль оси сочленения, в отличие от прототипа, где использованы пружины сжатия, требующие для работоспособности дополнительных деталей, приводящих к увеличению габаритов узла ориентации как вдоль, так и поперек оси сочленения. Форма и взаимное расположение коромысла и переходника позволило компактно разместить две пары пружин, уменьшив размеры устройства в радиальном направлении.
Таким образом, совокупность вышеприведенных признаков обеспечивает надежность автоматической стыковки частей электросоединителя (стыковке «в слепую») при уменьшении габаритных размеров узла стыковки.
Кроме того, для обеспечения надежной эксплуатации устройства во избежание возможности поломки и повреждения концов электрических контактов вилки и розетки при неконтролируемых усилиях сочленения основания обоих стыкуемых объектов выполнены с фланцами, при этом основание второго стыкуемого объекта оснащено по периферии колоннами, которые прикреплены к фланцу второго стыкуемого объекта, торцевая поверхность которого является ограничителем осевого перемещения фланца основания первого стыкуемого объекта при сочленении вилки с розеткой.
Кроме того, для исключения возможности увеличения габаритных размеров узла стыковки поперек оси сочленения каждая колонна выполнена с продольной выемкой, которой ориентирована к центральной оси узла стыковки в радиальном направлении.
Наличие в заявляемом изобретении предложенной совокупности признаков, существенно отличающих их от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию "новизна".
Новые признаки не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
Изобретение иллюстрируется чертежами:
на фиг. 1 представлен вид узла стыковки частей электросоединителя (вилки и розетки) до начала стыковки объектов;
на фиг. 2 представлен узел стыковки вилки и розетки в сработанном (состыкованном) состоянии.
Устройство выполнено следующим образом.
Узел стыковки частей электросоединителя (фиг. 1-2) содержит установленные на соответствующих основаниях 1, 2 стыкуемых объектов части электросоединителя: розетку 3 и вилку 4, а также приспособление для ориентации их относительно друг друга. Приспособление для ориентации включает в себя неподвижно прикрепленную к основанию 1 направляющую втулку 5 и установленные на основании 2 соосно вдоль продольной оси коромысло 6, сферическую шайбу 7, переходник 8 и плоскую шайбу 9. Розетка 3 прикреплена четырьмя винтами 10 к основанию 1 через фланец втулки 5 и концентрично размещена в ней.
Втулка 5 имеет конический участок 11 с расширением наружу для захода вилки 4 при сочленении с розеткой 3. Вилка 4 соосно установлена и скреплена при помощи винтов 12 через коромысло 6 со сферической шайбой 7. При этом коромысло 6 со сферической шайбой 7 выполнены с центральным сквозным отверстием под корпус вилки 4. Шайба 7 сопряжена сферической поверхностью с ответной ей сферической поверхностью, выполненной на одном из торцов переходника 8. Переходник 8 имеет с другого торца плоскую поверхность, сопряженную с поверхностью плоской шайбы 9. Шайбы 7, 9 каждая выполнены из антифрикционного материала, что позволяет свести к минимуму затраты на преодоление сил трения-скольжения в соединении. Переходник 8 выполнен в виде кольца с имеющимися по периферии двумя парами зацепов, оснащенных пружинами растяжения 13, 14. Одной парой пружин 13 переходник 8 упруго связан с концами коромысла 6, а другой парой пружин 14 - с основанием 2.
Для обеспечения надежности эксплуатации узла стыковки во избежание возможной поломки и повреждения концов электрических контактов вилки 4 и розетки 3 при неконтролируемых усилиях сочленения основания 1, 2 обоих стыкуемых объектов выполнены с фланцами 15, 16 соответственно, при этом основание 2 оснащено по периферии колоннами 17. Колонны 17 прикреплены при помощи винтов 18 к фланцу 16, торцевая поверхность 19 которого является ограничителем осевого перемещения фланца 15 при сочленении вилки 4 с розеткой 3.
Для исключения увеличения габаритных размеров узла стыковки поперек оси сочленения каждая колонна 17 имеет на боковой поверхности продольную выемку 20 и ориентирована ей в радиальном направлении к центральной оси узла стыковки. Длина и глубина выемки 20 определена возможностью свободного перемещения и углового смещения в любом направлении переходника 8.
Сборка устройства осуществляется следующим образом.
Розетку 3 через фланец втулки 5 прикрепляют винтами 10 к основанию 1 первого стыкуемого объекта. Втулку ориентируют коническим участком 11 наружу для захода вилки 4. Вилку 4 через коромысло 6 скрепляют при помощи винтов 12 со сферической шайбой 7 и устанавливают на переходник 8, который устанавливают с опорой на плоскую шайбу 9, закрепленную в основании 2 соответственно второго стыкуемого объекта. Пружинами 13 переходник 8 упруго связывают с концами коромысла 6, а пружинами 14 - с основанием 2, оснащенным по периферии колоннами 17. При этом колонны 17, ориентированные выемками 20 к центральной оси узла стыковки, скрепляют крепежными элементами 21 с фланцем 16, организовав таким образом опорную поверхность 19 для ограничения осевого перемещения фланца 15 при сочленении вилки 4 с розеткой 3.
При стыковке объектов с установленными на них частями электросоединителя вилка 4 заходит в конический участок направляющей втулки 5, и в случае несоосности t и одновременно с этим углового смещения α розетки 3 происходит перемещение переходника 8 по поверхностям шайб 7 и 9 до одновременного совмещения осей сочленяемых розетки 3 и вилки 4. Перемещение происходит до момента соприкосновения торцевых поверхностей фланцев 15 и 16, производя гарантированное сочленение розетки 3 с вилкой 4. В итоге, процесс автоматической стыковки происходит за счет самоцентрирующейся конструкции узла стыковки при минимальных габаритных размерах узла сочленения.
На предприятии были проведены испытания узла стыковки для стандартного соединителя типа РС7БТВ, выполненного в соответствии с заявляемым изобретением, надежная работоспособность которого была подтверждена. В результате была осуществлена стыковка при компенсации углового смещения осей вилки и розетки до 3 градусов и одновременного линейного смещения их осей (несоосность) до 2,7 миллиметров в радиальном выражении, тем самым обеспечив надежную автоматическую стыковку электрических цепей без участия оператора.
Таким образом, при применении заявляемого узла стыковки частей электросоединителя обеспечивается надежность автоматической стыковки при уменьшении габаритных размеров узла стыковки.
Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, относится к области электротехники, а именно к средствам передачи электропитания с одного объекта на другой;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить надежность автоматической стыковки при уменьшении габаритных размеров узла стыковки.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».