Универсальный электроинформационный многоконтактный разъем
UNIVERSAL ELECTRICAL INFORMATION MULTI-PIN CONNECTOR

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к электрическим штепсельным разъемам в цепях питания и коммутации во взрывоопасных изделиях и помещениях, допускающих их установку в местах с ограниченным доступом.
Известен разъемный соединитель по патенту RU 206592 U1, опубл. 2021 г., включающий вилку с контактами в корпусе и розетку. При этом внутренняя часть корпуса вилки выполнена с возможностью установки путем заливки термопластичным материалом печатной платы вилки, в отверстия которой впаяны вертикально направленные контакты, выполненные цилиндрическими с подпружиненными наконечниками. Корпус розетки имеет углубление, выполненное с возможностью вклеивания с помощью герметизирующего состава печатной платы розетки с плоскими контактными площадками и наклеенной на ней уплотнительной прокладкой. Корпуса вилки и розетки, печатные платы вилки и розетки выполнены со сквозными отверстиями. Сквозные отверстия корпуса вилки, печатных плат вилки и розетки выполнены с возможностью прохождения крепежного болта с ручкой для вращения. Сквозное отверстие корпуса розетки выполнено с возможностью прохождения втулки с резьбой, в которую вкручивается крепежный болт, фиксируя замкнутое соединение вилки с розеткой.
К недостаткам известного разъемного соединителя следует отнести малое количество контактов и отсутствие возможности оперативно менять целевое назначение разъемного соединения.
Известен электрический многоконтактный разъем по патенту АС 265211 Н 01 23/10, опубл. 1970 г., содержащий жесткое основание со штырями и подвижную в поперечном направлении ответную часть, контактные элементы которой имеют с одной стороны выступы с продольными отверстиями для контактного гнезда, а с другой - полость для размещения выступов смежного элемента, причем контактное гнездо снабжено хвостовиком и одновременно используется для механического соединения смежных элементов. В собранном виде полости для размещения выступов смежных элементов в направлении оси контактов имеют зазор, обеспечивающий возможность относительного перемещения контактных элементов.
Однако известное устройство при наличии подвижных контактов имеет не достаточную надежность при многократном использовании.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков с заявленным изобретением является «Разъем для медицинского диагностического прибора» по патенту на изобретение RU 2680125, опубл. 2019 г., содержащему вставляемую одна в другую соединительную и приемную части, при этом на внешней поверхности соединительной части и на внутренней поверхности приемной части выполнено по меньшей мере по одному ряду из взаимно соответствующих двух или более контактных элементов, причем указанные ряд или ряды проходят в направлении продольной оси разъема под наклоном к указанной оси, так что каждый последующий в продольном направлении разъема контактный элемент ряда смещен относительно предыдущего контактного элемента в радиальном направлении внутрь соединительной части и кнаружи приемной части разъема.
Однако известное устройство не имеет возможности стыковки/расстыковки в автоматическом режиме, а также обладает достаточно сложной конструкцией.
Задачей настоящего изобретения является создание универсального электроинформационного многоконтактного разъема, обеспечивающий универсальность применения, повышение надежности и исключающий необходимость ручных операций, связанных с подключением электрических соединителей, при загрузке транспортно-пускового контейнера (ТПК) в вертикальную пусковую установку (ВПУ) корабля.
Указанная задача решается благодаря тому, что в универсальном электроинформационном многоконтактном разъеме, содержащий розетку и вилку, смонтированную на подвижной платформе включающий основание с установленными конусными штырями, уплотнительной прокладкой, дополнительно введен пирамидальный каркас, на котором смонтировано пять съемных контактных поверхностей, содержащих подпружиненные штыри и шарообразные подвижные контакты. Указанные шарообразные подвижные контакты выполнены из металла с диаметром, больше диаметра отверстия съемной контактной поверхности и закреплены с помощью прижимной электропроводящей пластины и соединены с проводником. Розетка разъема содержит пять съемных контактных поверхностей на которых смонтированы гнездовые контакты и неподвижные контактные площадки.
Техническим результатом использования изобретения является обеспечение универсальности применения, возможности упрощения конструкции, повышение надежности фиксации и качества электрического соединения, а также увеличения плотности контактных элементов на единицу занимаемой площади.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 схематично показан вид сбоку на вилку и розетку разъема, на фиг.2 - вид сверху на вилку, на фиг.3 - устройство шарообразного подвижного контакта в сочлененном состоянии, на фиг.4 - общий вид на разъем в ВПУ.
Универсальный электроинформационный многоконтактный разъем состоит из двух сочленяемых частей - вилки 1 и розетки 2. В варианте исполнения для корабельного ракетного комплекса, розетка 2 размещена в донной части ТПК 3. Вилка 1 смонтирована на подвижной платформе 4 в нижней части ВПУ 5 корабля и включает основание 6 с установленными конусными штырями 7, уплотнительной прокладкой 8, пирамидальным каркасом 9, на котором смонтировано пять съемных контактных поверхностей 10, 11, выполненных из твердого электроизоляционного материала (например, эбонита, текстолита или иной пластмассы): верхнее 10, содержащее подпружиненные штыри 12 для высокотокового соединения и четыре боковых 11, расположенных по углом 70° к основанию 6 и содержащих шарообразные подвижные контакты 13.
Указанные шарообразные подвижные контакты 13 закреплены с помощью прижимной электропроводящей пластины 14 и соединены с проводником. Шарообразный контакт 13 выполнен из металла с диаметром, больше диаметра отверстия съемной контактной поверхности 11, в результате чего обеспечивается необходимый ход шарообразного контакта 13 и его фиксация.
Подвижная платформа 4 по периметру снабжена резиновым валиком 15 и установлена на пружинных амортизаторах 16. Кабель 17 служит для электрического соединения вилки 1 разъема с корабельной системой управления.
Розетка 2 разъема содержит пять съемных контактных поверхностей 18, 19, выполненных из твердого электроизоляционного материала. Верхняя контактная поверхность 18 содержит гнездовые контакты 20 для взаимодействия с подпружиненными штырями 12 вилки 1, а боковые, расположенные под углом 70° к основанию, 19 имеют контактное поле, содержащие неподвижные контактные площадки 21, для взаимодействия с соответствующими шарообразными контактами 13.
Изобретение работает следующим образом. Перед использованием разъема по предназначению на заводе-изготовителе (базе хранения) монтируют на каркасе 9 необходимые съемные контактные поверхности 10, 11, 18, 19. Затем ТПК 3 в ВПУ 5 корабля доставляют и загружают известным способом. На конечном этапе загрузки, для осуществления многократной дистанционной стыковки вилки 1 с розеткой 2, находящихся в смещенном по горизонтали относительно друг друга положении за счет возможного люфта, погрешностей изготовления и сборки в разъеме предусмотрены направляющие конусные штыри 7, закрепленные на основании 6 вилки 1 и соответствующие конусные гнезда в розетке 2. Благодаря этому, при сближении частей разъема происходит их предварительная горизонтальная ориентация относительно друг друга, а при дальнейшем сближении - самоцентрирование и стыковка вилки 1 с розеткой 2. При этом, подпружиненные штыри 12 входят в гнезда 20 соответствующих контактных поверхностей 10, 18 вилки 1 и розетки 2, обеспечивая гарантированный электрический контакт и соединение между собой.
Боковые контактные поверхности 11 вилки 1 с шарообразными контактами 13 сближаются с соответствующими контактными площадками 21 контактной поверхности 19 розетки 2. Прижимная электропроводящая пластина 14 обеспечивает надежный контакт, выбирая возможные дефекты изготовления. Малые геометрические размеры контактов обеспечивают малые паразитные и емкостные характеристики разъема.
При дальнейшем опускании ТПК 3 в ВПУ 5 корабля вилка 1 разъема, смонтированная на подвижной платформе 4 за счет пружинных амортизаторов 16 утапливается, образуя надежное соединение.
Уплотнительная прокладка 8 по периметру вилки и резиновый валик 15 и обеспечивают защиту разъема от пыли и влаги. Такой принцип соединения вилки 1 и розетки 2 обеспечивает увеличение прижимного усилия между всеми контактами за счет напряженного состояния подвижной платформы 4.
Таким образом ТПК 3 по кабелю 17 подключается к корабельной системе управления. В таком варианте ТПК 3 с запускаемым изделием могут находиться в ВПУ 5 корабля, не требуя обслуживания.
Выполнение боковых контактных поверхностей 11,19 вилки 1 и розетки 2 под углом 70° к основанию обусловлено оптимальными условиями выполнения соединения/разъединения. Так, при углах более 75°, происходит излишнее трение, а соединения/разъединения происходит с чрезмерным усилием, что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках разъема, ресурсе его работы. Также, благодаря такому размещению боковых контактных поверхностей 11, 19, обеспечено наличие зазора между соответствующими контактными элементами вилки 1 и розетки 2 в процессе их соединения, что позволяет избежать их преждевременного замыкания в процессе соединения частей разъема.
Кроме того, наклонное расположение контактных поверхностей 11, 19 позволяет увеличить их количество, в сравнении с плоским расположением. Так, при одинаковой занимаемой площади разъема, количество контактов может быть больше чем 2,2 раза при одинаковой плотности. Это обусловлено распределением контактных элементов одновременно в горизонтальных и вертикальных плоскостях в противоположность их размещению только в одной горизонтальной (вертикальной) плоскости.
Благодаря применению съемных контактных поверхностей есть возможность менять конфигурацию разъема (применять контактные поверхности с различным количество и видом контактов) в зависимости от поставленных задач, целей и вида техники, не меняя при этом типоразмер и конструкцию разъема, что обеспечивает унификацию разъема.
В сравнении с прототипом заявляемый разъем имеет более простую конструкцию, обеспечивает автоматизацию процесса
соединения/разъединения, при этом выполняя надежную фиксацию вилки в розетке.
Таким образом, благодаря особенности выполнения универсального электроинформационного многоконтактного разъема изобретение обеспечивает надежное соединение, универсальность применения, что значительно расширяет область его применения. Кроме того, изобретение исключает необходимость ручных операций, связанных с подключением электрических соединителей, при загрузке ТПК в ВПУ корабля. Вместе с этим, благодаря наклонным контактным поверхностям, изобретение позволяет увеличить плотности контактных элементов на единицу занимаемой площади. Вышеотмеченное позволяет расширить эксплуатационные возможности универсального электроинформационного многоконтактного разъема.
Совокупность существенных признаков заявляемого устройства обеспечит достижение поставленной цели. Авторам неизвестны технические решения из области электротехники, в частности электрических штепсельных разъемах в цепях питания и коммутации, содержащие признаки, эквивалентные отличительным признакам заявляемого устройства. Авторам неизвестны технические решения из других областей техники, обладающие свойствами заявляемого технического решения. Таким образом, заявляемое техническое решение, по мнению авторов, обладает критерием существенных признаков.