СОЕДИНИТЕЛЬ
CONNECTOR

Соединитель предназначен для использования в технике электросвязи, в частности, для оперативного сращивания кабелей связи многократного применения.
Известны соединители для кабелей (патент США №4310208, МПК H01R 9/07; патент США №431430, МПК H01R 11/20; патент США №436422, МПК H01R 4/24; авторское свидетельство СССР №1001254, МПК H01R 17/12). Однако данные соединители не предназначены для полевой эксплуатации и не обеспечивают требуемую разрывную прочность и герметичность в месте заделки кабеля в соединитель.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к предлагаемому соединителю является полумуфта кабеля П-296М (технические условия ТУ 16-505.293-81, «Кабель дальней связи полевой П-296М и комплектующие изделия»), выбранная в качестве прототипа. В корпусе данной полумуфты размещается контактная колодка, имеющая изоляционное основание и сквозные контакты, выступающие с обеих сторон данного основания. К контактам колодки припаиваются, с целью обеспечения электрического контакта, токопроводящие жилы кабеля, со стороны ввода кабеля расположены хвостовые гайки, соединенные с корпусом резьбовым соединением, а также имеются уплотнительные элементы, обеспечивающие водонепроницаемость места заделки кабеля в полумуфту.
Недостаток данной конструкции состоит в том, что она предназначена для армирования кабеля в стационарных условиях, что не позволяет использовать ее для оперативного сращивания неармированных кабелей в полевых условиях.
Поставленная задача состоит в обеспечении сращивания неармированных кабелей многократного применения в полевых условиях без применения специального инструмента.
Технический результат достигается за счет того, что в соединитель для оперативного сращивания полевых кабелей связи многократного применения, в корпусе которого с каждой из его сторон расположены хвостовые гайки, соединенные с корпусом резьбовым соединением, а также размещена контактная колодка, имеющая изоляционное основание и сквозные контакты, выступающие с обеих сторон данного основания, контактная колодка размещена в средней части корпуса соединителя. По обе стороны от контактной колодки симметрично расположены направляющие элементы и зажимные элементы. При этом контакты контактной колодки имеют игольчатую форму с обеих сторон, а их взаимное расположение повторяет взаимное расположение токоведущих жил кабеля. Во внутренней полости корпуса размещена либо упорная конусная поверхность, расположенная в средней части внутренней поверхности корпуса, либо зажимная втулка с внутренней конической поверхностью, а направляющий элемент имеет цилиндрическую форму со сквозным отверстием, форма которого со стороны контактной колодки совпадает с формой кабеля, а с противоположной стороны имеет круглую форму диаметром больше максимального наружного размера кабеля. Зажимной элемент имеет две составные части, каждая из которых выполнена в виде разрезного вдоль оси усеченного конуса. При этом каждый из них взаимодействует своей конической поверхностью с конической поверхностью корпуса или зажимной втулки и имеет ребристую внутреннюю поверхность, которая взаимодействует с поверхностью кабеля.
Для повышения надежности соединения сращиваемых кабелей каждый из игольчатых контактов в диэлектрическом основании контактной колодки может иметь пружинное соединение.
С целью обеспечения водонепроницаемости места сращивания кабелей во внутренней полости соединителя имеются уплотнительные элементы, размещенные с каждой из торцевых сторон диэлектрического основания контактной колодки.
Сопоставительный анализ заявленного устройства с прототипом показывает, что предлагаемый соединитель имеет ряд общих конструктивных элементов с прототипом, но отличается наличием дополнительных элементов. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию изобретения «новизна».
Сравнение заявленного устройства с другими аналогичными техническими решениями, в том числе и с прототипом, показывает, что введение дополнительных элементов в конструкцию устройства, их взаимное расположение и форма позволяют достичь требуемый технический результат - обеспечение сращивания неармированных кабелей многократного применения в полевых условиях без применения специального инструмента. Это позволяет сделать вывод о существенности отличительных признаков заявленного кабеля в сравнении с известными аналогами и прототипом, т.е. предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень.
Анализ конструкции предлагаемого соединителя показывает, что данное техническое решение является промышленно применимым, поскольку обеспечивает достижение конкретного технического результата и может быть воспроизведено на современных предприятиях промышленности.
Сущность предлагаемого изобретения можно уяснить из фиг.1, на которой в разрезе представлен предлагаемый соединитель в исходном состоянии (до выполнения операции сращивания кабелей), фиг.2-4, на которых в разрезе показана контактная колодка, фиг.5-7, на которых в разрезе показан направляющий элемент, и фиг.8-10, на которых в разрезе показан зажимной элемент, где обозначено:
1 - корпус соединителя;
2 - контактная колодка;
3 - игольчатые контакты контактной колодки;
4 - токопроводящие жилы кабеля;
5 - кабель;
6 - направляющий элемент;
7 - сквозное отверстие в направляющем элементе;
8 - выходное отверстие направляющего элемента;
9 - входное отверстие направляющего элемента;
10 - зажимной элемент;
11 - коническая поверхность зажимной втулки;
12 - зажимная втулка;
13 - ребристая поверхность зажимного элемента;
14 - шайба;
15 - хвостовая гайка;
16 - резьбовое соединение;
17 - стопорный винт;
18 - уплотнительный элемент;
19 - пружина.
Конструктивная взаимосвязь элементов предлагаемого соединителя состоит в следующем. В средней части корпуса 1 размещена контактная колодка 2, в изоляционном основании которой зафиксированы игольчатые контакты 3, взаимное расположение которых повторяет взаимное расположение токопроводящих жил 4 кабеля 5. По обе стороны от контактной колодки 2 размещены направляющие элементы 6, каждый из которых имеет сквозное отверстие 7, выходная часть 8 которого со стороны контактной колодки совпадает с формой кабеля 5 и местом размещения игольчатых контактов 3, а входная часть 9 имеет круглую форму диаметром больше максимального диаметра кабеля 5. За направляющим элементом 6 в средней части корпуса 1 соединителя расположен зажимной элемент 10. При этом он размещен в непосредственном контакте с конической поверхностью (на фиг.1 не показана) корпуса 1 или в непосредственном контакте с конической поверхностью 11 зажимной втулки 12. Причем элемент 10 состоит из двух равных половин, внутренняя (прилегающая к кабелю 5) сторона которых имеет ребристую поверхность 13. Фиксация элементов конструкции соединителя производится с помощью шайбы 14 и хвостовой гайки 15, которая с помощью резьбового соединения 16 взаимодействует с корпусом 1 соединителя. Необходимая ориентация и жесткое крепление элементов конструкции соединителя в корпусе 1 может быть осуществлено с помощью стопорных винтов 17. Для защиты от попадания влаги на токопроводящие жилы кабеля и игольчатые контакты в конструкции соединителя могут быть предусмотрены уплотнительные элементы 18. Для повышения надежности соединения жил сращиваемых кабелей игольчатые контакты 3 могут быть подпружинены пружинами 19.
Устройство (на примере соединителя с зажимной втулкой) работает следующим образом. В исходном состоянии (изображено на фиг.1) оператор с одной из сторон соединителя 1 вводит кабель 5 в корпус 1 через отверстие в хвостовой гайке 15 до упора. В результате данный кабель 5 доходит до контактной колодки 2, соприкасаясь своими токопроводящими жилами 4 с игольчатыми контактами 3. Ориентацию кабеля 5 в пространстве обеспечивает направляющий элемент 6. Поскольку входное отверстие 8 элемента 6 имеет размер больше, чем максимальный габаритный размер кабеля 5, то кабель в произвольном положении свободно входит во внутреннюю полость направляющего элемента 6. Так как входное отверстие 8 во внутренней полости направляющего элемента 6 плавно переходит в выходное отверстие 9, форма которого совпадает с формой кабеля 5, то кабель, проходя направляющий элемент 6, переориентируется в пространстве и центры его токопроводящих жил 4 оказываются напротив игольчатых контактов 3. После этого оператор начинает закручивать хвостовую гайку 15 до упора. В результате этого продольное давление через шайбу 14 передается на зажимной элемент 10. Составные части этого элемента 10 начинают перемещаться вдоль конической поверхности 11 втулки 12 в сторону направляющего элемента 6 и, как следствие, врезаются своими зубцами 13 в оболочку кабеля 5, сцепляясь с ней. Таким образом, зажимной элемент 10, смещаясь вдоль конической поверхности 11 втулки 12, проталкивает кабель 5 вперед в направлении контактной колодки 2, а жилы 4 этого кабеля 5 нанизываются на игольчатые контакты 3 колодки 2. Аналогичные действия оператор производит и с другой стороны соединителя. В результате токопроводящие жилы 4 обоих сращиваемых кабелей 5 нанизываются на игольчатые контакты 3 колодки 2, что обеспечивает электрическое соединение указанных жил сращиваемых кабелей 5. Сцепление зубцов 13 зажимного элемента 6 с оболочкой кабеля 5 обеспечивает достаточную механическую прочность места соединения. Герметичность места соединения можно обеспечить, например, с помощью уплотнительных элементов 18. Это происходит за счет того, что кабель 5, нанизываясь на игольчатые контакты 3, вдавливается в уплотнительный элемент 18, выполненный, например, из резины, что препятствует попаданию влаги как на игольчатые контакты 3, так и на токоведущие элементы 4 кабеля 5.
Для соединителя, у которого отсутствует зажимная втулка 12, коническая поверхность, взаимодействующая с зажимным элементом 10, может быть выполнена непосредственно на корпусе 1, что не меняет принцип работы соединителя.
При соединении подобным способом кабелей 5 с витыми медными жилами игольчатые контакты 3 (выполненные из механически прочного материала, например стали) достаточно свободно врезаются в проволоки жил 4 или проникают в межпроволочное пространство. При сращивании кабелей 5 со сталемедными жилами игольчатый контакт 3 может упереться в стальную проволоку и «вживления» иглы в жилу 4 не произойдет, что снизит надежность электрического контакта в этом месте. С целью устранения данного недостатка игольчатый контакт 3 предлагается выполнить не цельным, а разрезным (как показано на фиг.3), а между составными частями данного контакта 3 разместить пружину 19. В результате при надавливании жилой 4 кабеля 5 на игольчатый контакт 3 происходит сжатие пружины 19, а при смещении кабеля 5 в обратном направлении (на кабель 5 действует продольное усилие, вытягивающее его из соединителя) пружина 19 разжимается и потери электрического контакта не происходит.
Для защиты от попадания влаги на токопроводящие жилы кабеля и игольчатые контакты в конструкции соединителя могут быть предусмотрены уплотнительные элементы 18. При врезании проволок жил 4 кабеля в игольчатые контакты 3 или при продольном смещении данных контактов за счет сжатия пружины 19 происходит вдавливание торцевой части кабеля в уплотнительный элемент 18, что и обеспечивает достаточную водонепроницаемость в месте контакта жил кабеля с контактами колодки.
При изготовлении соединителя необходимо учитывать, что длина конической поверхности втулки или корпуса и высота ребер зажимного элемента должны быть такими, чтобы при максимальном затягивании хвостовой гайки изоляция жил кабеля не прорезалась до токоведущих элементов жил. Ребристая поверхность зажимного элемента должна иметь достаточно острые зубья, чтобы они легко врезались в оболочку кабеля. Контактная колодка, направляющий элемент и зажимная втулка должны жестко устанавливаться в корпусе полумуфты таким образом, чтобы обеспечить требуемую ориентацию их относительно друг друга. Игольчатые контакты должны быть выполнены из механически прочного материала, например стали. Остальные элементы конструкции соединителя особенностей не имеют.
Технико-экономических эффект от внедрения предлагаемого изобретения состоит в том, что оно позволяет обеспечить сращивание кабелей в полевых условиях, в том числе и со сталемедными жилами, при минимальных трудозатратах. Учитывая массовость применения кабелей мобильного использования, в том числе и со сталемедными жилами, это позволит получить значительный экономический эффект.