СОЕДИНИТЕЛЬ МНОГОКОНТАКТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗЪЕМОВ

Соединитель относится к электрокабельной технике и применяется для быстрого создания надежного электрического контакта в многоконтактных разрывных разъемах, используемых в технологической аппаратуре, где требуется многократное сочленение и расчленение соединителей вручную, особенно в экстремальных условиях работы, например, оператором в защитной одежде при ремонтных работах на трубопроводах большого диаметра.
Существуют соединители байонетного типа, где уменьшение усилий сочленения и расчленения обеспечивается движением частей разъема с помощью вращения обоймы с байонетными пазами. Такие соединители имеют довольно сложную конструкцию с рядом кинематически связанных деталей с криволинейными поверхностями. Технология изготовления таких соединителей требует взаимной подгонки деталей и высокой точности выполнения поверхностей. При многоконтакных разъемах диаметр корпуса соединителя, который необходимо вращать оператору, имеет увеличенные размеры, что приводит к неудобству захвата, удержания и вращения частей соединителя.
Известен электрический соединитель, состоящий из двух сочленяемых частей в корпусах, содержащих установленные в них контактные поля и ключевые элементы, при этом корпус одной части входит в корпус другой части, а наружные поверхности корпусов являются поверхностями для захвата и удержания частей. Отличительной особенностью соединителя являются выступы в форме тел вращения с общей осью, перпендикулярной продольной оси корпуса, а с внешней стороны корпуса другой части закреплен с помощью двух полуосей рычаг с параллельными щечками, содержащими открытый криволинейных паз, в который входят выступы корпуса ответной части. При движении рычага корпуса разъема смыкаются или размыкаются с выигрышем в механической силе. На корпусе одной части установлен подпружиненный фиксатор предварительной стыковки, взаимодействующий с канавкой на другой части разъема, а фиксатор открытого и закрытого положений выполнен в виде вилки, связанной с рукояткой рычага [1]. Данный соединитель, имеет мало выступающих частей, и мог бы быть пригоден для наших целей стыковки многоконтактных разъемов. Однако размещение фиксаторов предварительной и окончательной стыковки внутри корпуса соединителя требует увеличения диаметра корпуса, а потому захват его оператором в тех случаях, когда
оба корпуса разъема не имеют жесткого крепления, недостаточно удобен. Кроме того, этот соединитель конструктивно сложен в выполнении.
Известен соединитель многоконтактных разъемов [2], состоящий из двух сочленяемых частей, одна из которых содержит цилиндрический корпус с ключевым элементом и установленным в нем контактным полем, а другая - цилиндрический корпус с прорезью для захода ключевого элемента и ответное контактное поле, при этом на наружной поверхности корпусов содержатся усилительный рычажный механизм оригинальной конструкции, проточки для захвата, сведения и удержания частей, а также пружинный фиксатор закрытого положения. Данный соединитель, принятый нами за прототип, имеет мало выступающих частей, и пригоден для наших целей стыковки многоконтактных электрических разъемов. Однако, пружинный фиксатор закрытого положения, защелкивающий рычаг-рукоятку, не учитывает возможность изменения линейных параметров совмещаемых разъемов, имеет малый ход надежной пружинной фиксации и защелкивание его может не свидетельствовать о достижение полного соединения из-за ограниченности возможности визуального контроля в полевых условиях работы.
При работе на трубопроводах в полевых условиях оператор осуществляет стыковку разъема в защитной одежде, в рукавицах на ограниченном пространстве, соединение гибких тяжелых кабелей не имеет какой-либо фиксации, и операция производится на весу, в пространстве, ограниченном с одной стороны трубопроводом большого диаметра. Необходимое усилие сочленения для используемых разъемов с числом контактов до 50 составляет порядка 100 кг, а размер разъема таков, что нежелательно значительное увеличение окружности обхвата, так как оператору приходится работать одной рукой.
Целью предлагаемой полезной модели является совершенствование конструкции соединителя, созданного на основе патента [2], для учета возможных вариаций комплектующих элементов, выпускаемых заводами-изготовителями.
Эта цель достигается следующим образом. Согласно прототипу, соединитель состоит из двух сочленяемых частей, одна из которых содержит цилиндрический корпус с ключевым элементом и установленным в нем контактным полем, а другая - цилиндрический корпус с прорезью для захода ключевого элемента и ответное контактное поле, при этом на наружной поверхности корпусов содержатся усилительный рычажный механизм, проточки для захвата, сведения и удержания частей и пружинный фиксатор закрытого положения. Элементы соединителя, ответственные за смыкание частей соединителя
- рычаг-рукоятка со скобами тяги и сочленения, полуцилиндрические захваты и проточки на корпусе соединителя, относительные размеры определяющие величину хода разъема от предварительного до полного соединения контактов также соответствуют прототипу. Однако способ достижения и визуального контроля фиксации полного соединения контактов в данном случае принят иным, а не пружинным, как в прототипе.
Предлагаемый фиксатор содержит плечо, шарнирно соединенное с выступом на корпусе соединителя, и регулируемый на конкретные размеры комплектующих электрических разъемов ползунок с жестко закрепленным на нем стопором. Регулируемый откидной фиксатор настраивается при заводском изготовлении соединителя на позицию ползунка, соответствующую полному достижению сочленения электрического разъема. Ручная жесткая защелка рычага фиксатором в этом случае будет свидетельствовать о достижении полного сочленения разъема даже без визуального контроля в полевых условиях.
Технический результат состоит в том, что сохраняются габариты разъема, в сочлененном состоянии он не имеет грубо выступающих деталей, ограничивающих операционное пространство, усилие сочленения-расчленения уменьшается до значений, позволяющих осуществить операцию одной рукой, а правильность и полнота сочленения наблюдается не только визуально, но и легко оценивается рукой, соединитель значительно более надежен из-за отсутствия пружинного элемента, а подгонка деталей к используемым электрическим разъемам осуществляется в процессе изготовления производителем.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1 и 2, где
на фиг.1 схематически изображен электрический соединитель в состоянии предварительной стыковки,
на фиг.2 дана схема электрического соединителя в сочлененном состоянии.
Электрический соединитель состоит из части 1 цилиндрической формы, на торце которой прикреплена многоконтактная розетка 2 с контактным полем и ключевым выступом, и части 10, также цилиндрической формы, в которой размещена многоконтактная вилка и ключевая прорезь. На корпусе 1 со смещением от плоскости симметрии корпуса на них установлены оси вращения рычага 3, представляющего собой скобу-рукоятку с параллельными плечами. На параллельных плечах рычага-рукоятки со смещением на расстояние от оси вращения порядка одной четверти его длины шарнирно устанавливаются оси вращения штанг 6. Для предотвращения перекоса соединителя при сочленении и расчленении эти оси шарнирного механизма совпадают и проходят
точно по диаметру цилиндрических корпусов в положении предварительной стыковки (фиг.1). На другом конце каждой штанги в двух осевых точках закрепляется опорный элемент тяги 7 в виде полуцилиндра с возможностью ограниченного поворота вокруг этих осей. Диаметр полуцилиндра совпадает с диаметром кольцевой проточки на корпусе 10 вилочной части разъема. Полуцилиндр тяги 7 имеет конические срезы на обоих торцах так, что наибольшая направляющая его обращена в сторону корпуса разъема. Кольцевая проточка на корпусе 10 имеет размеры, складывающиеся из длины полуцилиндра и величины штырей вилки разъема или хода контактных полей до полного сочленения. Профиль кольцевой проточки 11 (см. фиг.2) на корпусе 10 также имеет конические срезы, но обратного по сравнению с полуцилиндром 7 направления.
Электрический соединитель сочленяется следующим образом. Оператор, взяв корпуса соединителя в руки, вставляет корпус 10 в корпус 1, предварительно проконтролировав расположение ключевых элементов разъема. Расположение рычага-рукоятки должно быть в состоянии, указанном на фиг.1. Затем он накидывает скобу 7 на корпус 10, она, проваливаясь в канавку на корпусе 10, осуществляет предварительную стыковку разъема. Эта операция происходит без усилий, в данном положении разъем уже не распадается даже при некоторых боковых воздействиях, перекоса разъемов также не может быть, так как тяговый полуцилиндр не дает возможности разъему существенно изменить положение. Это обеспечивается совпадением диаметров полуцилиндра и кольцевой проточки. Далее, взяв рычаг-рукоятку 4 в освободившуюся руку, оператор сдвигает рычаг в сторону корпуса 1. При этом штанга 6 тянет за собой скобу 7, а при достижении полного сочленения фиксатор 5 на плече 8, вращающемся на стойке - выступе корпуса соединителя 9, сдвинутый вручную в направлении рычага-рукоятки, имеет возможность полностью зафиксировать его, но только при условии полного сочленения (см. фиг.2). При отсутствии полного сочленения рычаг-рукоятку необходимо дополнительно подтянуть. Усилие сочленения при указанных действиях оператора определяется правилами рычага, известными из механики, и выигрыш в силе составляет при указанных на фиг.1 и 2 соотношениях длин порядка 4 раз, что уже вполне реально для осуществления соединения вручную.
Для расчленения соединителя оператор освобождает (приподнимает) фиксатор 5, при этом освободившаяся рукоятка позволяет сдвинуть ее вдоль направляющей корпуса в сторону вилочной части, скоба тяги упирается в канавку 12 и вытягивает разъем до состояния предварительной стыковки. После этого части 1 и 10 могут быть разъединены снятием скобы 7 путем смещения штанг 6, а электрический соединитель расчленен.
Заявляемое техническое решение отличается от прототипа надежностью установления электрического контакта в разрывном разъеме и безопасностью работы в полевых условиях. Технический результат, достигаемый при применении заявляемой полезной модели, состоит в следующем. Процесс сочленения и расчленения занимает несколько секунд, что особенно важно при работе в экстремальных условиях. Надежность соединителя определяется тем, что распределение нагрузки производится равномерно по полукольцу, и это позволяет предотвратить какие-либо заклинивания соединителя. Четкость и надежность установления электрического контакта обеспечена жесткой однозначной позицией фиксатора.
Простота технического решения позволила уменьшить вес и габариты соединителя. Конструкция в сочлененном состоянии не имеет выступающих деталей, ограничивающих оперативное пространство. Достижение электрического контакта не требует дополнительного визуального контроля.
На предприятии были изготовлены образцы предлагаемого электрического соединителя. Проверка работоспособности соединителя проведена как в лабораторных, так и в реальных условиях ремонтных работ на трубопроводах большого диаметра. Опытные образцы соединителя выдерживают 1000-кратные операции сочленения-расчленения, регламентированные паспортными характеристиками разъемов типа СШР 60П50. Быстродействие характеризуется скоростью сочленения порядка 20 секунд, а расчленение 3-4 секунды. Необходимое усилие сочленения-расчленения составляет порядка 20 кгс, что в 4-5 раз меньше усилий расчленения вилок с розетками для вышеуказанного типа разъемов. Надежность электрического соединения при использовании заявленного фиксатора соединителя в рабочем положении доказана полным отсутствием отказов в сложных полевых условиях на ремонтных работах магистральных трубопроводов.
Литература
Патент РФ №2161354, по кл. H01R 13/62, 2000
Патент РФ №30218, по кл. H01R 13/62, 2002 (прототип)