ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ВОЛНОВОДОВ
WAVEGUIDE FLANGE CONNECTION

Изобретение относится к области радиотехники, а именно, к волноводной технике, и может быть использовано для оперативного монтажа и демонтажа волноводов с ограниченным доступом.
Из уровня техники известно фланцевое соединение волноводов (Авторское свидетельство №1020888, опубликовано 1983 г., МПК: Н01Р 1/04), содержащее волноводные фланцы, между которыми установлена металлическая контактная прокладка с лепестками, расположенными по ее внутреннему контуру, а по обе стороны металлической контактной прокладки размещены уплотняющие резиновые прокладки, расположенные в углублениях, выполненных во фланцах. Металлическая контактная прокладка снабжена лепестками, расположенными по ее внутреннему контуру и все лепестки ориентированы перпендикулярно плоскости металлической контактной прокладки, а уплотняющие резиновые прокладки размещены между лепестками, расположенными по наружному и внутреннему контурам металлической контактной прокладки.
К недостаткам данного устройства относится отсутствие фиксации контактной прокладки при расстыковке фланцев волноводов.
Известно фланцевое соединение волноводов (Авторское свидетельство №1385160, опубликовано 30.03.1988 г., МПК: Н01Р 1/04), содержащее волноводные фланцы, на внутренней поверхности каждого из которых выполнено углубление, и упругую контактную прокладку, размещенную в углублениях. Упругая контактная прокладка имеет тарельчатый профиль с максимальной высотой, превышающей суммарную высоту углублений, и на ее внутреннюю поверхность нанесено поглощающее покрытие.
К недостаткам данного устройства относится отсутствие фиксации контактной прокладки при расстыковке фланцев волноводов.
Известно фланцевое соединение волноводов (Авторское свидетельство
№1467607, опубликовано 23.03.1989 г., МПК: Н01Р 1/04), содержащее волноводные фланцы, в углублениях которых установлена контактная прокладка, снабженная лепестками, расположенными по ее внешнему и внутреннему контурам и ориентированными перпендикулярно плоскости контактной прокладки, и уплотняющие резиновые прокладки, размещенные по обе стороны контактной прокладки между лепестками. Каждое углубление во фланцах имеет трапециевидную форму и ориентировано малым основанием внутрь фланцев, а площадь его поперечного сечения на 5-10% больше суммы площадей сечений уплотняющей резиновой прокладки и лепестков.
К недостаткам данного устройства относится отсутствие фиксации контактной прокладки при расстыковке фланцев волноводов.
Известно волноводное фланцевое соединение (Дипломная работа «Теории линий передач СВЧ», размещено в сети Интернет). Разборное соединение выполнено в виде гладких фланцев, припаиваемых к концам волновода. Направляющие штифты обеспечивают необходимую точность установки волноводов. Фланцы имеют отверстия, через которые с помощью болтов осуществляется стягивание соединения. Между соединяемыми волноводами помещают тонкую контактную прокладку, выполняемую из бериллиевой бронзы. Края этой прокладки, примыкающие к стенкам волновода, рассечены и отогнуты в разные стороны. Для герметизации тракта используют резиновые прокладки. К недостаткам данного решения можно отнести невысокую надежность фиксации контактной прокладки на поверхности фланца волновода.
Наиболее близким к заявляемому является фланцевое соединение волноводов (Авторское свидетельство №1793494, опубликовано 07.02.1993 г., МПК: Н01Р 1/04), которое выбрано в качестве прототипа. Фланцевое соединение волноводов содержит плоские фланцы, между которыми установлены контактные прокладки, имеющие радиусные зиги, обращенные вершинами один к другому. В каждой контактной прокладке по углам прямоугольного окна выполнены прорези, а по его периметру - дополнительные прорези, которые делят радиусные зиги на лепестки, при затяжке волноводного фланцевого соединения контактные прокладки сжимаются. При этом острые кромки лепестков контактных прокладок, ориентированные к плоским фланцам, прокалывают покрытие на обоих плоских фланцах. Предохранение тракта при его сборке от попадания посторонних предметов осуществляют посредством радиопрозрачной перегородки, установленной в третьей контактной прокладке.
К недостаткам данного устройства относится отсутствие фиксации контактной прокладки при расстыковке фланцев волноводов, а также недостаточная герметичность волноводного соединения.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в обеспечении возможности оперативного монтажа и демонтажа волноводов с различной геометрией фланцев в условиях ограниченного доступа, за счет повышения надежности фиксации контактной прокладки на поверхности фланца волновода, при сохранении надежности электрического контакта и герметичности фланцевого соединения волноводов.
Технический результат достигается тем, что фланцевое соединение волноводов содержит волноводы с плоскими фланцами, между которыми установлена контактная прокладка с прямоугольным окном, по контуру которого выполнены прорези. При этом оно отличается от прототипа тем, что контактная прокладка выполнена с возможностью осуществления стыковки волноводов с различной конфигурацией фланцев, посредством установки и фиксации ее на внутренней боковой поверхности паза, выполненного в центральной части контактирующей поверхности одного из фланцев. Причем фиксацию контактной прокладки осуществляют при помощи фиксирующих элементов, выполненных с внешней стороны контактной прокладки и являющихся продолжением ребер ее основания, направленных в одну сторону и выполненных с некоторым внутренним уклоном к основанию, а также дополнительным фиксированием герметизирующей прокладкой, размещенной внутри данного паза. При этом в контактной прокладке по контуру окна прорези образуют лепестки, поочередно отогнутые в противоположные стороны на равный угол.
Контактная прокладка выполнена из пружинящего материала.
Фиксирующие элементы контактной прокладки выполнены в виде пластин прямоугольной формы в плане, одинаковой высоты.
Герметизирующая прокладка повторяет форму паза в контактирующей поверхности одного из фланцев.
Ширина паза фланца меньше суммарного значения ширины прокладки герметизирующей и толщины фиксирующего элемента контактной прокладки.
Высота фиксирующих элементов меньше глубины паза фланца. Конфигурация фланцев может быть прямоугольной, круглой, трапециевидной или другой криволинейной формы, в зависимости от конструктивных особенностей волноводных узлов.
Сущность изобретения поясняется чертежами (Фиг. 1 - Фиг. 10), где
Фиг. 1 - общий вид фланцевого соединения волноводов;
Фиг. 2 - сечение общего вида Фиг. 1;
Фиг. 3 - общий вид волновода с фланцем;
Фиг. 4 - вид А Фиг. 2;
Фиг. 5 - прямоугольный волноводный фланец;
Фиг. 6 - общий вид прокладки контактной;
Фиг. 7 - общий вид прокладки контактной снизу;
Фиг. 8 - общий вид прокладки герметизирующей;
Фиг. 9 - волноводное фланцевое соединение с круглыми фланцами в сборе;
Фиг. 10 - круглый волноводный фланец.
Фланцевое соединение волноводов (Фиг. 1, 2, 9) содержит волноводы 1,2 с фланцами 3, 4, прокладку герметизирующую 5, прокладку контактную 6, крепежные элементы 7, 8. При этом фланцы 3, 4 могут иметь различную конфигурацию, например, прямоугольную, круглую, трапециевидную, многоугольную и т.д. При этом наиболее часто используемыми являются прямоугольные (Фиг. 5), соединенные крепежными элементами в виде болтов 7 с гайками 8, и круглые, соединенные крепежным элементом в виде накидной гайки 9 (Фиг. 9).
Фланцы 3, 4 волноводов 1, 2 прямоугольной формы выполнены в периферийной части контактирующей поверхности с отверстиями 10 (Фиг. 1) под крепежные элементы, в виде болтов 7. В центральной части контактирующей поверхности одного из фланцев, например 3, (Фиг. 3) выполнен паз 11 (Фиг. 1, 3) П-образной формы.
Прокладка герметизирующая 5 (Фиг. 8) выполнена прямоугольной в сечении, а по форме повторяет форму паза 11 (Фиг. 5, 10), во внутренней поверхности фланца 3, в котором она размещена, и выполнена, как правило, из смеси резиновой.
Контактная прокладка 6 из материала с пружинящими свойствами (Фиг. 6, 7) выполнена с плоским, прямоугольной формы в плане, основанием 12, со срезанными углами 13 и примыкающими к ребрам основания фиксирующими элементами 14. Фиксирующие элементы 14, являющиеся продолжением основания 12, выполнены пластинчатыми, одинаковой высоты, направленными в одну сторону, с прямоугольными торцами 15, с некоторым внутренним уклоном к основанию 12.
В центре основания 12 выполнено окно 16 (Фиг. 7) прямоугольной формы в плане, симметричное осям основания, края которого, примыкающие к стенкам волновода, рассечены и отогнуты в разные стороны, образуя по периметру окна 16 контактные лепестки 17 посредством просечек 18 (Фиг. 6, 7), в виде упругих консольных пластин определенной длины, прямоугольных в плане, образующие торцами, направленными к окну 16, его контур. Контактные лепестки 17 (Фиг. 6) отогнуты в противоположные стороны под определенными углами одной величины к плоскостям основания 12 и симметрично выступают за плоскость основания, образуя периферийные зубчатые поверхности, контактирующие с внутренними поверхностями фланцев 3, 4 (Фиг. 1, 2, 5, 9, 10).
Фиксирующие элементы 14 размещены внутри паза 11 между его внутренней поверхностью и внутренней поверхностью прокладки герметизирующей 5.
Ширина (L) паза 11 (Фиг. 3, 4) фланца 3 меньше суммарного размера ширины (h) прокладки герметизирующей 5 (Фиг. 8) и толщины (S) фиксирующего элемента 14 контактной прокладки 6, что обеспечивает дополнительную фиксацию контактной прокладки 6 на внутренней поверхности паза 11 (Фиг. 3).
Высота (Н) фиксирующих элементов 14 (Фиг. 4, 6, 7) выполнена меньше, чем глубина (H1) паза 11 (Фиг. 3) фланца 3, для обеспечения зазора между их прямоугольными торцами 19 и торцевой поверхностью 20 (Фиг. 3) П-образного паза 11 фланца 3.
В аналогичных технических решениях контактная прокладка повторяет форму и габариты фланцев волноводов и крепится одновременно с фланцами одними и теми же крепежными элементами (зажимается фланцами волноводов), поэтому при раскручивании фланцевого соединения контактная прокладка может выпадать и теряться, особенно в полевых условиях демонтажа и монтажа. В данном техническом решении геометрия и габариты контактной прокладки 6 не зависят от конфигурации фланцев 3, 4, а зависят от габаритов канала волновода 1, 2 и габаритов паза 11, что обусловлено конструктивными особенностями контактной прокладки и способом ее надежной фиксации на внутренней боковой поверхности паза 11, а также дополнительной фиксацией посредством герметизирующей прокладки, имеющей определенные размеры и конфигурацию.
Сборка и работа устройства для соединения волноводов осуществляется следующим образом.
Внутри паза 11 П-образной формы, выполненного в центральной части контактирующей поверхности одного из фланцев, например 3, размещают фиксирующие элементы 14 контактной прокладки 6, которые обеспечивают фиксацию контактной прокладки 6 на внутренней боковой поверхности паза 11. За счет того, что фиксирующие элементы 14 выполнены из пружинящего материала и расположены с некоторым внутренним уклоном к основанию контактной прокладки 6, обеспечивается плотное обжатие фиксирующими элементами внутренней боковой поверхности паза 11 (Фиг. 4).
При этом обеспечивается надежная электрогерметичность фланцевого соединения, за счет того, что основание 12 контактной прокладки 6 контактирует с внутренней поверхностью фланца 3, так как глубина паза 11 фланца 3 обеспечивает зазор между прямоугольными торцами 19 фиксирующих элементов 14 и торцевой поверхностью 20 паза (Фиг. 3, 6).
Наличие зазора между прямоугольными торцами 19 фиксирующих элементов 14 и торцевой поверхностью 20 паза 11 фланца 3 обеспечивает размещение фиксирующих элементов 14 по высоте паза 11, для повышения надежности контакта лепестков 17 с внутренними поверхностями фланцев 3, 4.
Внутри паза 11 также размещают прокладку герметизирующую 5, а так как ширина (L) паза 11 меньше суммарной ширины (h) герметизирующей прокладки 5 и толщины (S) фиксирующего элемента 14, то герметизирующая прокладка 5 фиксирует контактную прокладку 6 в пазу 11 за счет упругой деформации, так как герметизирующая прокладка 5, как правило, выполнена из смеси резиновой.
Состыкованные фланцы 3, 4 волноводов 1, 2 прямоугольной формы фиксируют крепежными элементами в виде болтов 7 с гайками 8, а с круглыми фланцами - крепежным элементом в виде накидной гайки 9 (Фиг. 9), что обеспечивает удобство и надежность крепления волноводных фланцев различной конфигурации.
При этом при стыковке и расстыковке волноводных фланцев 3, 4 исключается произвольный демонтаж контактной прокладки 6, за счет упругой деформации герметизирующей прокладки 5 и особенностей конструктивного выполнения контактной прокладки 6 с фиксирующими элементами 14 (Фиг. 6, 7), выполненными из материалов с пружинящими свойствами, с некоторым внутренним уклоном к основанию 12 контактной прокладки 6.
Примером использования устройства для соединения волноводов может служить устройство, в состав которого входят два волновода 1, 2 с сечением прямоугольной трубы 23×10, с прямоугольными фланцами 3, 4, герметизирующей прокладкой 5, контактной прокладкой 6, крепежными элементами в виде болтов 7 с гайками 8, стягивающими фланцы 3, 4 волноводов 1, 2 прямоугольной формы (Фиг. 1, 2) или с крепежными элементами в виде гаек 9 для волноводов с круглыми фланцами (Фиг. 9).
Герметизирующая прокладка 5 выполнена из смеси резиновой, например, марки ИРП-1267 или ИРП-1354.
Контактную прокладку 6, выполненную из пружинящего материала с соответствующей термообработкой, устанавливают фиксирующими элементами 14 в паз 11 фланца 3 с возможностью обжатия ими внутренней поверхности паза 11 и дополнительно фиксируют установкой герметизирующей прокладки 5 внутрь паза 11 (Фиг. 2, 3, 4, 5, 9, 10).
Предлагаемая конструкция устройства фланцевых соединений волноводов позволяет обеспечить оперативность монтажа и демонтажа (например, в полевых условиях) волноводов с различной геометрией фланцев, так как контактная прокладка самостоятельно надежно фиксируется на внутренней боковой поверхности паза, а также дополнительно фиксируется герметизирующей прокладкой, и не связана с крепежными элементами для крепления фланцев волноводов. При этом осуществляется надежный электрический и механический контакт волноводного соединения. Изготовление фланцевых соединений волноводных устройств не требует уникальных материалов и специальных технологий, поэтому оно может быть многократно воспроизведено в промышленном производстве.