РОЗЕТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗЪЕМА
ELECTRIC CONNECTOR SOCKET

Изобретение относится к электрическим разъемам и может быть использовано в пожароопасных промышленных и рентгеновских установках, в которых необходимо автоматическое отключение электрических цепей при повышении температуры окружающей среды до определенного предела.
Известна розетка электрического разъема (патент RU №2134430, H01R 13/68, опубл. 10.09.1999 г.), содержащая корпус, контактную группу, плавкий предохранитель, упругий элемент, предназначенный для отсоединения розетки от вилки, и защитный кожух с отверстиями, установленный на корпусе. Упругий элемент и плавкий предохранитель расположены между корпусом и защитным кожухом, при этом упругий элемент зафиксирован в сжатом состоянии плавким предохранителем. Плавкий предохранитель выполнен в виде вставки и не является частью электрической цепи. Розетка в составе электрического разъема представляет собой размыкатель, предназначенный для размыкания электрических цепей при повышении температуры внешней среды выше порогового значения.
Недостатком известной розетки электрического разъема является недостаточно высокая точность срабатывания размыкателя такого типа при повышении температуры окружающей среды, а также отсутствие необратимости размыкания электрических цепей.
Известна розетка электрического разъема (патент RU №2276824, H01R 13/68, H01H 37/76, опубл. 20.05.2006 г.), содержащая корпус, контактную группу, плавкий предохранитель, упругий элемент, предназначенный для отсоединения розетки от вилки, защитный кожух с отверстиями, установленный на корпусе. При этом упругий элемент и плавкий предохранитель расположены между корпусом и защитным кожухом с отверстиями, плавкий предохранитель не является частью электрической цепи и выполнен в виде вставки, а упругий элемент зафиксирован в сжатом состоянии плавким предохранителем и фиксатором. Розетка электрического разъема снабжена фиксатором, обеспечивающим необратимость размыкания электрических цепей. Данная розетка электрического разъема в составе электрического разъема представляет собой размыкатель, предназначенный для размыкания электрических цепей при повышении температуры внешней среды выше порогового значения, и выбрана в качестве прототипа изобретения.
Недостатком указанного известного устройства является отсутствие защиты плавкого предохранителя от возможности радиационного воздействия внешней среды, а также недостаточный срок службы розетки электрического разъема от проявления пластичности материала плавкого предохранителя.
Техническая задача, решаемая изобретением - создание размыкателя электрических цепей с защитой от радиационного воздействия внешней среды и увеличенным сроком службы.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является это обеспечение защиты плавкого предохранителя от возможности радиационного воздействия внешней среды и ограничение проявления пластичности материала плавкого предохранителя, увеличивающее срок службы розетки электрического разъема.
2
Поставленные новый технический результат и задача обеспечиваются тем, что в известной розетке электрического разъема, содержащей корпус, защитный кожух с внутренней выемкой, установленный на корпусе, контактную группу, плавкий предохранитель, упругий элемент, при этом упругий элемент и плавкий предохранитель расположены между корпусом и защитным кожухом, плавкий предохранитель выполнен в виде легкоплавкой вставки, а упругий элемент зафиксирован в сжатом состоянии с одной стороны внутренней выемкой защитного кожуха, а с другой - прижимной гайкой, защитный кожух выполнен из материала с теплопроводностью в диапазоне 100-160 ккал/м*час.°C, в предлагаемом устройстве защитный кожух выполнен сплошным из стали с толщиной стенки не менее 1 мм, плавкий предохранитель в виде легкоплавкой вставки выполнен из материала сплава с температурой плавления 100°C-105°C на основе таких металлов, как висмут, кадмий, олово, при соотношении % масс. соответственно 50-55, 20-22, 25-28, и поджат упругим элементом с удельным давлением, поступающим от усилия сжатого упругого элемента (например, сжатой пружины) на площадь кольца плавкого предохранителя в диапазоне 25-27 г/мм.
2
Новая конструкция кожуха обеспечивает защиту плавкого предохранителя от рентгеновского воздействия внешней среды и снижает возможность его разрушения. Выполнение втулки плавкого предохранителя из материала с температурой плавления 100°C - 105°C и установка удельного давления на единицу площади кольца втулки плавкого предохранителя равного 25-27 г/мм уменьшает проявление пластичности материала плавкого предохранителя и увеличивает срок службы розетки электрического разъема. Легкоплавкая вставка выполнена из материала с температурой плавления 100°C - 105°C при этом между вставкой, корпусом и защитным кожухом установлены теплоизолирующие прокладки, а кожух выполнен из материала с теплопроводностью в диапазоне 100-160 ккал/м час.°C. Выбор материала чувствительного элемента (легкоплавкой вставки) с такой температурой плавления выбран из условия недопустимости изменения габаритов его по высоте при обычной температуре и при длительном воздействии усилия сжатой пружины в течение всего времени эксплуатации. Такому условию наиболее оптимально соответствует сплав на основе таких металлов, как кадмий, олово, висмут при экспериментально подобранном соотношении компонентов (висмута 50-55% масс., кадмия - 20-22% масс., олова - 25-28% масс.). Розетка в составе электрического разъема представляет собой электрический размыкатель, предназначенный для размыкания электрических цепей при повышении температуры внешней среды выше порогового значения.
Предлагаемое изобретение поясняется следующим образом.
На фиг.1 показан общий вид розетки в разрезе, где 1 - контактная группа; 2 - накидная гайка; 3 - втулка; 4 - фиксатор; 5 - защитный кожух; 6 - легкоплавкий предохранитель (легкоплавкая вставка); 7 - корпус; 8 - пружина; 9 - прижимная гайка. Розетка электрического разъема состоит из контактной группы 1, представляющей собой стандартную розетку, накидной гайки 2, предназначенной для соединения розетки с вилкой электрического разъема. Втулка 3, завальцованная в накидную гайку 2, расположена на корпусе 7 и соединяет гайку 2 с защитным кожухом 5. Между фланцем контактной группы и торцом корпуса 7 расположен фиксатор 4 в виде стопорного кольца, находящегося в сжатом состоянии. Плавкий предохранитель 6, не являющийся частью электрической цепи и выполненный в виде втулки, расположен между корпусом 7 и защитным кожухом 5. Между корпусом 7 и защитным кожухом 5 также расположен упругий элемент (пружина) 8, находящаяся в сжатом состоянии, предназначенная для размыкания электрического разъема. Фиксатор обеспечивает необратимость размыкания электрических цепей.
Фиксирование упругого элемента 8 в сжатом состоянии осуществляется плавким предохранителем 6, кожухом 5 и прижимной гайкой 9. Запас энергии упругого элемента в сжатом состоянии (например, сжатой пружины) должен быть достаточным для отсоединения розетки от вилки в момент его срабатывания.
Электрический разъем (розетка) работает следующим образом. При повышении температуры окружающей среды до критического значения происходит расплавление легкоплавкого предохранителя - втулки 6, выполненного из легкоплавкого термоиндикаторного материала с температурой плавления порядка 100°C - 105°C. Пружина 8 начинает разжиматься и перемещает корпус 7 с контактной группой 1 относительно кожуха 5, накидной гайки 2, соединенной с вилкой электрического разъема, и втулки 3, выдавливая металл расплавленного предохранителя 6 в свободное пространство между корпусом 7 и кожухом 5. В результате происходит расстыковка по контактам вилки и розетки электрического разъема и размыкание электрических цепей. Фиксатор 4, перемещаясь вдоль втулки 3 при расстыковке электрического разъема, разжимается и попадает в выемку кожуха 5, исключая обратное соединение вилки с розеткой.
Легкоплавкий элемент предназначен для отсоединения розетки от вилки при повышении температуры окружающей среды выше температуры плавления плавкого элемента.
Экспериментальная отработка предлагаемого устройства при помещении его в среду, характеризующуюся воздействием сверхжесткого рентгеновского излучения и тепловым воздействием, поднимающим температуру окружающей среды до 116±2,0°C, подтвердила надежность срабатывания выбранного в предлагаемом устройстве материала легкоплавкого предохранителя (легкоплавкой вставки), выполненного из сплава на основе таких металлов, как висмут, кадмий, олово.
Экспериментально показано, что предлагаемая розетка электрического разъема, по сравнению с прототипом, позволяет защитить легкоплавкий предохранитель от воздействия рентгеновского излучения, снизить проявление пластичности материала плавкого предохранителя и увеличить срок службы размыкателя электрических цепей до 20 лет.
Таким образом, использование предлагаемой розетки электрического разъема обеспечивает достижение нового технического результата, состоящего в обеспечении защиты плавкого предохранителя от радиационного воздействия окружающей среды и ограничение проявления пластичности материала плавкого предохранителя, увеличивающее срок службы розетки электрического разъема. Возможность промышленной применимости предлагаемого устройства подтверждается следующим примером выполнения.
Пример 1. В лабораторных условиях реализовано предлагаемое устройство в виде опытного образца розетки электрического разъема. На фиг.1 изображена данная розетка электрического разъема в сборе, где 1 - контактная группа; 2 - накидная гайка; 3 - втулка; 4 - фиксатор; 5 - кожух; 6 - плавкий предохранитель; 7 - корпус; 8 - пружина; 9 - прижимная гайка.
Корпус розетки электрического разъема выполнен из марки стали 45.
Контактная группа 1 представляет собой разъем содержащий множественные контакты различного типа (в данном случае тип PC 10 ТВ в количестве 10 контактов).
Накидная гайка 2 выполнена из марки стали 45 и служит для фиксации розетки электрического разъема с подключаемой вилкой.
Втулка 3 служит для размещения рабочего элемента (легкоплавкого предохранителя 6). Между корпусом 7 и кожухом 5 в свободном пространстве размещен легкоплавкий предохранитель 6, выполненный из легкоплавкого сплава (в условиях данного примера из сплава кадмий-олово-висмут, при этом содержание висмута 53,9% масс., кадмия - 20,2% масс., олова - 25,9% масс.,), характеризующийся температурой плавления 102°C±1,2°C.
С помощью фиксатора 4 обеспечивается необратимость размыкания вилки с розеткой при срабатывании размыкателя от теплового воздействия.
Упругий элемент (пружина 8), выполнен из закаленной стали и установлен между кожухом 5 и корпусом 7 и зафиксирован прижимной гайкой 9, посредством которой он приведен в сжатое состояние.
В момент срабатывания размыкателя при достижении температуры окружающей среды выше температуры плавления плавкого предохранителя происходит расплавление его и размыкание штепсельного разъема (разъединение вилки и розетки), вследствие чего электрические цепи, проходящие через разъем, размыкаются.
Габариты легкоплавкой вставки выбраны из условия: удельное давление сжатого упругого элемента на единицу площади плавкого предохранителя не должно влиять на пластичность, т.е. не должно привести к изменению габаритов легкоплавкой вставки (F/S поперечного сечения легкоплавкой вставки).
В результате лабораторных испытаний опытного образца розетки электрического разъема подтверждено достижение высокой степени защиты от радиационного воздействия, поднимающего температуру окружающей среды выше 100°C, повышенного срока службы (до 20 лет), при этом в материале используемого плавкого предохранителя не проявилось явления пластичности, приводящее к изменению габаритов.