РАЗЪЕМНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ С КОНТАКТНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
DISMOUNTABLE ELECTRICAL CONNECTOR WITH THE CONTACT SURFACE

Область техники
Данное изобретение относится к области штепсельных соединений электроприборов, в частности к взаимно поворотному штепсельному соединению.
Уровень изобретения
Пропускная способность тока штепсельного соединения и контактное сопротивление R контактных площадок штепсельного соединения тесно связаны между собой. Если контактное сопротивление R штепсельных контактных площадок большое, при прохождении тока большой силы могут возникать потери энергии, вследствие чего контактные поверхности штепсельного соединения могут нагреваться, а в серьезных случаях привести к повреждению штепсельного соединения, провода и вспомогательных элементов и даже вызвать возгорание. Электроприборы из-за недостаточной мощности также могут работать неправильно, что влечет серьезные повреждения оборудования. Величина контактного сопротивления R, площадь контактов штепсельного соединения S, тесно связана с напряжением Р, чем больше площадь контакта S, тем больше напряжение Р и тем меньше контактное сопротивление R.
Контактное сопротивление R существующих штепсельных соединений зависит от ровности и чистоты, а также параллельности контактной площадки вилки 1 и контактной площадки разъема 2. Кроме того также зависит от материалов, использованных для контактной площадки вилки 1 и контактной площадки разъема 2, технологий термической обработки, клепки, сборки, а также механических повреждений, деформаций, степени износа, температуры и влажности и других воздействий окружающей среды в процессе эксплуатации.
На рис. 1 представлено штепсельное соединение в идеальных условиях, так контактная площадка вилки 1 перпендикулярна разъему, при подключении к контактной площадке разъема 2, квадратные контактные площадки вилки 1 с двух сторон плотно прилегают к контактной поверхности 2b контактной площадки разъема 2, между контактной площадкой вилки 1 и контактной площадкой разъема 2 возникает поверхностный контакт, который обеспечивает эффективность пропускания тока. В штепсельном соединении в идеальных условиях контактная площадки вилки 1 под воздействием направляющей 2а вставляется в контактную площадку разъема 2, часть между вилкой и разъемом, выполняющая токопроводящую функцию, это внешние стороны контактной площадки вилки 1 и контактная поверхность 2b контактной площадки разъема 2, поэтому для сохранения идеальных условий штепсельного соединения, необходимо чтобы контактная площадка разъема 2 обладала достаточно высокой эластичностью, позволяющей контактной поверхности 2b плотно прилегать к боковым сторонам вилки, обеспечивая проводимость тока. В связи с этим требуется, чтобы контактная поверхность 2b контактной площадки разъема 2 обладала как высокими проводимыми свойствами, так и значительной эластичностью, в противном случае срок службы контактной площадки 2 или проводимые свойства будут значительно снижены. В качестве материала для контактной площадки разъема необходимо выбирать высококачественные дорогостоящие сплавы меди, такие как оловянно-фосфорный сплав меди, бериллиевая бронза и др., однако из-за того, что фиксирующая часть 2с контактной площадки разъема 2 выполняет фиксирующие и проводящие функции, нет необходимости использовать дорогостоящие сплавы меди, так как чрезмерные затраты благородных металлов, будут приводить к удорожанию себестоимости.
В существующих штепсельных соединениях контактная поверхность 2b контактной площадки разъема 2 из-за конструктивных особенностей, чтобы обеспечить достаточную эластичность, образует конструкцию, представленную на рис. 2, в процессе эксплуатации при возникновении контакта поверхность 2b контактной площадки разъема 2 и боковых сторон контактная площадки вилки 1 образуется линейный контакт, вследствие чего контактная площадь S уменьшается, а контактное сопротивление R увеличивается, пропускная способность тока изменяется, что влияет на нормальную работоспособность электроприбора.
Технология изготовления, материалы, износ, механические деформации, окружающая среда, повышение температуры и другие причины приводят к тому, что контактная площадь S между контактной площадкой вилки 1 и разъема 2 значительно сокращается, контакт ухудшается, пропускная способность тока уменьшается, контактная площадка разъема 2 в процессе длительной эксплуатации деформируется так, что контактная площадка вилки 1 контактирует только с частью контактной площадки разъема 2, хотя и поверхностный контакт по-прежнему сохраняется, контактная площадь S уменьшается практически в половину, образуя плохой контакт и как следствие ухудшение нормальной работы электроприбора. В процессе эксплуатации, если контактная площадка вилки 1 криво вставлена в разъем, возникает механическая деформация, контактная площадка вилки 1, находясь между двумя контактными площадками разъема 2, отклоняется, между контактной площадкой вилки 1 и разъема 2 возникает линейный контакт, контактная площадь S по сравнению с идеальным состоянием значительно уменьшается, пропускная способность тока ухудшается. Для того чтобы устранить недостаток, представленный на рис. 2, в существующей конструкции штепсельного соединения контактная площадка вилки 1 выполняется в цилиндрической форме, а две контактные площадки разъема 2 -конической. Когда контактные площадки вилки 1 вставляются в разъем 2, контактная площадка 1 деформируется, так что бы между контактной площадкой вилки 1 и одной контактной площадкой разъема 2 возникал линейный контакт, и точечный контакт с другой контактной площадкой разъема 2. Данная конструкция позволяет устранить недостаток, указанный на рис. 2. Однако в сравнении с идеальными условиями штепсельного соединения, контактная площадь S по-прежнему значительно уменьшается, что вызывает ухудшение проводимости тока.
Кроме того, в существующих штепсельных соединениях в процессе эксплуатации тип контакта между контактной площадкой вилки 1 и разъема 2 указан на рис. 2, данный тип контакта, его контактная площадь S значительно меньше контактной площади S в идеальном состоянии, принимая во внимание материалы, окружающую среду, ровность и чистоту, контактных площадок и другие условия, можно отметить, что пропускная способность тока выше указанного контакта намного ниже, чем в идеальном состоянии и вследствие чего не может соответствовать требованиям нормальной эксплуатации прибора. В том числе на рис. 3 представлен универсальный тип разъемов, получивший повсеместное применение, здесь контактная площадь S между контактной площадкой вилки 1 и разъема 2 представляет собой линию, а иногда и лишь несколько точек, в связи с чем, в случае прохождения тока большой силы, разъем может нагреваться, плавиться или даже вызвать возгорание. Для удобства использования круглых и плоских вилок в некоторых разъемах в центре предусмотрен паз, хотя и такой разъем подходит для обоих типов вилок, однако в этом случае между разъемом и вилкой образуется линейный контакт, площадь контакта уменьшается, что может вызывать повреждения соединения.
В существующих штепсельных соединениях помимо вышеописанных особенностей также существуют следующие недостатки:
1. Существующие технологии штепсельных соединений требуют точного расположения, контактная площадка вилки 1 должна быть перпендикулярна разъему и вставлена между контактными площадками разъема 2, так как контактные площадки разъема 2 должны обладать достаточной эластичностью, чтобы прижимать контактные площадки вилки 1, требуется прилагать усилия при включении и выключении вилки.
2. Контактные площадки вилки 1 при взаимодействии с контактными площадками разъема 2 проводят электричество, боковые стороны контактной площадки вилки 1 при проведении электричества наэлектризованы, при включении вилки в разъем или вытаскивании часть контактной площадки вилки 1 может обнажиться, при прикосновении пальцем к проводниковой медной пластине возможно поражение током, что небезопасно.
3. В вышеописанных штепсельных соединениях электрический провод крепится к вилке, кроме того вилка и разъем не могут вращаться, поэтому положение провода вилки не меняется, кроме того разъем обычно также зафиксирован, во время эксплуатации если направление вилки и разъема не совпадает, необходимо повернуть провод, т.е. согнуть его и только после этого вставить вилку в разъем. В результате длительной эксплуатации провод может быть поврежден в месте крепления к вилке, что не безопасно для эксплуатации. Существующие технологии предусматривают использование вращающегося разъема и вилки, как, например, в электрическом чайнике. На рис. 3 представлен следующий принцип: эластичная контактная головка 3 плотно прилегает к внешней стенки контактного кольца 4, между головкой 3 и кольцом 4 возникает точечный или линейный контакт, контактная площадь S по-прежнему не велика, эффективность пропускания тока достаточно низкая, кроме того, чтобы контактная головка была достаточно эластичной требуется использовать дорогостоящие цветные металлы, что увеличивает себестоимость производства.
4. Контактная площадь вышеописанных контактных площадок вилки и разъема ограничена, когда требуется добиться одинакового пропускания тока, контактную площадку удлиняют или увеличивают в ширину, тем самым увеличивая контактную площадь S, и вместе с тем расход цветных металлов также увеличивается, что приводит к росту себестоимости.
5. В существующих разъемах если человек (в особенности дети) вставит металлический предмет в отверстия разъем, он легко может быть поражен электрическим током, в некоторых настенных разъемах предусмотрены дополнительные заглушки отверстий, которые не позволяют вставить предмет только в одно отверстие, только одновременно в оба отверстия, однако при включении также существуют риск поражения током, кроме того из-за заглушек при включении вилки в разъем необходимо применять дополнительные усилия, что неудобно.
6. Кроме того в современных штепсельных соединениях не предусмотрена защита от сверхтоков, при прохождении тока большой силы, соединение не защищено, в связи с чем контактные поверхности нагреваются, в серьезных случаях разъем может быть поврежден, кроме того в разъеме, находящемся в условиях высокой температуры, может произойти короткое замыкание, таким образом использование становится небезопасным.
Подводя итог вышесказанному, можно отметить, что в современных штепсельных соединениях из-за многократных включений и выключений возникает износ, деформации, что приводит к ухудшению контакта.
Цель создания изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в следующем: для решения вышеуказанных проблем создать простое по конструкции, удобное в эксплуатации контактное штепсельное соединение, с поверхностным контактом между контактными площадками, увеличить контактную площадь штепсельного соединения, чтобы повысить пропускную способность тока, сделать контакты надежными, увеличить частоту использования; создать контактный электрод в виде блока или кольцевой структуры, который позволит вилке поворачиваться в разъеме, не приводя к деформации провода, увеличивая его эксплуатационные характеристики, использовать в качестве контактного элемента недорогую медь с хорошей проводимостью, тем самым снизить количество затрачиваемого материала и уменьшить себестоимость.
В разъеме встраивается защитная структура, при прикосновении рукой к контактному электроду, напряжение сети в штепсельном соединении находится отключено, питание подается, только если рукой нельзя прикоснуться к контактному электроду. Эксплуатация становится безопасной, даже если металлический предмет вставляется в контактную площадку разъема, все равно не может произойти короткое замыкание или поражение током; в разъем встроена защита от сверхтоков, которая эффективно предотвращается нагревание или риск возникновения возгорания в случае прохождения сверхтоков.
Сущность изобретения:
Штепсельное соединение, использующее поверхностный контакт, включает в себя взаимно подходящие вилку и разъем, на нижней поверхности вилки имеется контактная площадка, соединенная с проводом вилки, в разъеме установлены контактные площадки, соединенные с проводом разъема, когда вилка и разъем соединяются, контактные площадки вилки из вертикального и/или наклонного положения вплотную прижимаются к контактным площадкам разъема, и через поверхностный контакт проводится электричество.
В данной конструкции на вилке размещаются контактные площадки, пластинчатые контактные площадки расположены на нижней части вилки и устанавливаются в соответствии с формой вилки, на поверхности разъема расположены пластинчатые контактные площадки, соединенные с проводом разъема, вилка сочетается по форме и конструкции с разъемом, поэтому поверхности контактных площадок вилки могут плотно прилегать к поверхности контактных площадок разъема, таким образом, данное изобретение отличается от существующих, между контактными площадками разъема и вилка образуется поверхностный контакт, который может быть различных видов: касание по ровной, наклонной, кривой, неправильной поверхности. В связи с этим контактная площадь значительно увеличивается, пропускная способность тока также увеличивается. Так как между контактными пластинами образуется поверхностный контакт в вертикальном и наклонном направлении, где вертикальное направление означает направление центральной оси разъема и вилки, когда они подключены, а наклонное направление означает отклонение по отношению к вертикальному. В случае возникновения износа в результате длительной эксплуатации, деформация поверхностного контакта пластин не возникает, контактная поверхность прилегает еще плотнее, многократное использование становится более надежным. Данное изобретение позволяет преодолеть много негативные эффекты, вызванные плохим контактом контактных пластин. Достаточно, чтобы контактные пластины обладали хорошей проводимостью, не нужно чтобы они были эластичными, поэтому можно использовать недорогую медь с высокой проводимостью, что позволит сократить расход материалов и снизить себестоимость.
В данном изобретении в разъеме имеется специальный паз, а на вилке в нижней части расположены выступы и пазы, сужающиеся к низу, взаимосочетающиеся с пазом разъема. Вышеописанные контактные пластины вилки расположены на поверхности выступа и/или на боковой наклонной поверхности выступа, вышеописанные контактные пластины разъема расположены на поверхности выступа внутри паза и/или на внутренней боковой стенке.
Использование данной конструкции позволяет расположить специальный паз в разъеме, при включении вилка плотно прилегает к разъему, контактные пластины разъема располагаются внутри паза в нижней части паза или на боковых стенках, или одновременно на обеих поверхностях, когда вилка вставляется в паз разъема, контактные пластины вилки плотно прилегают к контактам разъема. Отличие данного изобретения от существующих заключается в способе контакта контактных пластин, поверхность контактных пластин вилки в вертикальном, наклонном направлениях или в обоих направлениях одновременно касаются поверхности контактов разъема, таким образом, между контактными пластинами разъема и вилки образуется поверхностный контакт, это позволяет эффективно увеличить контактную площадь, повысить пропускную способность тока. Так как между пластинами образуется контакт в вертикальном и наклонном направлении, то поверхностный контакт пластин не деформируется даже в результате износа, вызванного длительной эксплуатацией, а напротив контактная поверхность прилегает более плотно, многократное использование становится более надежным. Данное изобретение позволяет преодолеть много негативные эффекты, вызванные плохим контактом. Достаточно, чтобы контактные пластины обладали хорошей проводимостью, не нужно чтобы они были эластичными, поэтому можно использовать недорогую медь с высокой проводимостью, что позволит сократить расход материалов и снизить себестоимость. На вилке расположены выступы, сужающиеся к низу, а в разъеме аналогичные пазы, которые подходят друг другу, на выступах вилки, их боковых стенках или одновременно на обеих поверхностях расположены контактные пластины вилки, место расположения определяется согласно фактической потребности, по тому же принципу расположены контактные пластины разъема - на внутренней поверхности паза, боковых стенках или одновременно на обеих поверхностях. Когда вилка вставляется в разъем, контактные пластины на выступе вилки плотно соединяются с контактными пластинами внутри паза разъема в вертикальном направлении (относительно центральной оси вилки и разъема), а контактные пластины на боковых сторонах выступа вилки и боковых сторонах паза прилегают к друг другу в наклонном направлении, таким образом, контактная площадь значительно увеличивается, возрастает пропускная способность тока, надежность контакта и частоты использования улучшается.
В данном изобретении вышеописанная полость паза разъема и вилки представляет собой перевернутый конус или перевернутый усеченный конус; контактные пластины вилки, расположенные в нижней части вилки в виде концентрических колец, располагаются на нижней поверхности вилки или на конической поверхности, а контактные пластины разъема в виде концентрических колец, располагаются на нижней поверхности паза разъема и/или внутренней конической поверхности. Благодаря данной структуре для полости разъема и вилки можно использовать различные геометрические формы, например, перевернутый конус, перевернутый усеченный конус и другие вариации усеченных конусообразных фигур, сужающихся к низу, которые могут определяться в соответствии с фактическими потребностями, а расположение и формы контактных пластин уже зависят от фактической конструкции вилки. Это могут быть пластинчатые контакты случайной геометрической формы, равномерно расположенные в нижней части вилки, кольцевые пластины, расположенные на одном кольце, или пластинчатые кольца, расположенные по типу концентрических окружностей на плоской, конической поверхности вилки или на обеих поверхностях одновременно. По этому же принципу выбираются контактные пластины для разъема, это могут быть пластины случайной геометрической формы, расположенные в нижней части паза, кольцевые пластины, расположенные на одном кольце, или пластинчатые кольца, расположенные по типу концентрических окружностей на внутренней плоской, конической поверхности паза или на обеих поверхностях одновременно.
Поверхностный контакт штепсельного соединения в данном изобретении, предполагает разнообразие форм и конструкции вилки и разъема, что позволяет делать выбор в зависимости от потребностей. Контактные электроды кольцеобразной формы позволяют вилке вращаться в разъеме, поворачиваться под любым необходимым углом, не вызывая скручивания провода, тем самым увеличивая его эксплуатационные характеристики. Для контактных пластин используется недорогую медь с высокой проводимостью, что позволяет сократить расход материалов и снизить себестоимость.
В данном изобретении в штепсельном соединении вышеописанные вилка и/или разъем имеют фиксирующую конструкцию, защиту от сверхтоков и/или защитный переключатель питания. Фиксирующая конструкция позволяет вилке вращаться в разъеме, но не выпадать, обеспечивая поверхностный контакт между контактными пластинами. В случае прохождения тока большой силы через разъем и вилку, защита от сверхтоков автоматически размыкает подачу тока, защитный переключатель при включении вилки в разъем подает питание, в случае если вилка не вставлена в разъем или вставлена не до конца, питание разъема отключено.
Фиксирующая конструкция, защита от сверхтоков и/или защитный переключатель питания могут быть расположены в вилке или в разъеме, или и в вилке и в разъеме одновременно в зависимости от фактических потребностей. Кроме того, для фиксирующей конструкции, защиты от сверхтоков и/или защитного переключателя питания может использоваться альтернативный способ установки внутри штепсельного соединения, а также способ произвольного сочетания, например, сочетание двух компонентов: фиксирующей конструкции и защиты от сверхтоков, фиксирующей конструкции и защитного переключателя питания, защиты от сверхтоков и защитного переключателя; трех компонентов: фиксирующей конструкции, защиты от сверхтоков и защитного переключателя.
Фиксирующая конструкция фиксирует вилку после включения в разъем, не дает ей произвольно выпадать, кроме того, позволяет вилке вращаться в разъеме, сохраняет поверхностный контакт между контактными пластинами разъема и вилки, не оказывает воздействия на пропускную способность тока, вследствие чего вилка может поворачиваться в разъеме под любым удобным углом, а провод не деформируется и не заламывается.
Защита от сверхтоков используется для защиты безопасной эксплуатации штепсельного соединения, когда через штепсельное соединение проходит большой ток, защитное устройство автоматически отключает подачу питания, таким образом, выполняя функцию защиты от сверхтоков, эффективно предотвращая нагревание разъема или даже возгорание, вызванное прохождением тока большой силы.
Защитный переключатель питания при включении вилки в разъем подает питание, если вилка не включена в разъем или вставлена не до конца, разъем находится в отключенном состоянии, поэтому в случае касания контактных электродов рукой, соединение, безусловно, находится в отключенном состоянии, питание подается только в случае, когда абсолютно невозможно касание контактов рукой. Таким образом, эксплуатация совершенно безопасна, в разъем нельзя вставить металлические предметы, а также не возможен риск возникновения короткого замыкания или поражения электричеством.
В данном изобретении в вышеописанном разъеме установлены подвижные и неподвижный контакты переключателя питания, подвижные контакты выключателя питания подсоединены к контактной пластине разъема или к силовому проводу, а неподвижный контакт переключателя соответственно подключен к проводу или к контактной пластине, данный переключатель главным образом под действием подвижной защелки перемещает и стыкует подвижные контакты с неподвижным контактом, тем самым подключая и отключая ток. Вышеописанная защита от сверхтоков действует в случае прохождения тока большой силы через разъем, размыкая подвижные и неподвижный контакты защитного переключателя, тем самым отключая подачу тока.
В используемой конструкции, в разъеме установлен подвижные и неподвижный контакты защитного переключателя, данные подвижные и неподвижный контакты могут быть подсоединены к контактным пластинам или проводу, когда подвижный контакт подсоединен к проводу разъема, неподвижный контакт подсоединяется к контактной пластине, и наоборот, когда подвижный контакт подключен к контактной пластине, неподвижный контакт подключен к проводу, это определяется в зависимости от конкретных потребностей, данный переключатель главным образом под действием подвижной кнопки перемещает и стыкует подвижные контакты с неподвижным контактом, тем самым подключая и отключая ток. Вышеописанная защита от сверхтоков действует в случае прохождения тока большой силы через разъем, управляя подвижным и неподвижным контактом переключателя, отключая подачу тока, тем самым выполняя защитные функции.
В данном изобретении вышеописанная подвижная защелка представляет собой пружинистую пластину, которая с помощью пружины подсоединяется к разъему. Подвижные контакты переключателя размещаются на краю пружинистой пластины или сверху по направлению движения пластины, неподвижный контакт выключателя располагается сверху по направлению движения подвижных контактов. Данная пружинистая пластина заставляет подвижные контакты перемещаться, стыкуя вместе подвижные и неподвижный контакты, тем самым замыкая или размыкая питание. Или вышеописанная подвижная защелка может быть «крючком», расположенной на вилке, и «петлей», расположенной на подвижном контакте выключателя, когда крючок вставляется в петлю, край подвижного контакта перемещается, и контакты стыкуются, размыкая или замыкая питание.
В применяемой конструкции подвижная защелка защитного выключателя, приводящая в движение подвижные контакты, может представлять собой пружинистую пластину или сочетающиеся между собой защелки на вилке и подвижном контакте переключателя. Когда в качестве подвижной защелки используется пружинистая пластина, она с помощью пружины крепится к нижней части или боковой стенки разъема, на край пластины устанавливается подвижный контакт, подвижный контакт также может быть подсоединен сбоку или сверху пружинистой пластины. Пружинистая пластина приводит в движение подвижный контакт выключателя, поэтому она может располагаться в любом месте, достаточно лишь, чтобы она могла сообщать движение контакту. Рядом с подвижным контактом выключателя располагается неподвижный контакт, и при движении первого он соприкасается со вторым или разъединяется, поэтому неподвижный контакт располагает сверху от направления движения подвижного контакта. Движение пружинистой пластины осуществляется под воздействием кнопки управления, которая взаимодействует с вилкой при включении в разъем и приводит пластину в движение, таким образом, подвижные и неподвижный контакты замыкаются и проводят ток. Когда вилка вытаскивается из разъема под действием пружины пластина возвращается на место, и контакты защитного переключателя размыкаются. С помощью кнопки управления можно эффективно регулировать подачу питания разъема, эта конструкция надежна и проста в эксплуатации.
При использовании сочетания защелок, одна из них располагается на вилке, а вторая на подвижном контакте переключателя, при их взаимодействии, когда вилка включается в разъем, защелки смыкаются и сообщают движение подвижным контактам, которые в свою очередь замыкаются с неподвижным и проводят ток. При выключении вилки из разъема, защелки размыкаются, края подвижных контактов под действием пружины перемещаются, и контакты размыкаются, таким образом можно эффективно регулировать подачу питания разъема, эта конструкция надежна и проста в эксплуатации.
В данном изобретении описанная кнопка управления является переключателем, соединенным с пружинистой пластиной и проходящим через боковую стенку разъема; или же данный переключатель может быть магнитом, установленным внутри вилки, который может притягивать пружинистую пластину внутри паза в разъеме; или это может быть выступ в нижней части вилки, который может проходить через отверстие в нижней части паза в разъеме и касаться пружинистой пластины, которая находится под отверстием.
В данной конструкции кнопка управления, перемещающая пружинистую пластину, может быть движущимся переключателем, магнитом или выступом на вилке, когда оператор нажимает на кнопку движущегося переключателя, она приводит в движение пружинистую пластину и вместе с тем играет роль ограничителя, останавливая ее в определенном месте, позволяя подвижным и неподвижному контактам переключателя питания оставаться в замкнутом положении, проводя ток, когда оператор нажимает на кнопку еще раз, переключатель перестает двигать пружинистую пластину, и она под действием пружины возвращается на первоначальное место, контакты размыкаются. Существует различное множество вариантов данного рода переключателей, которые применяются в различных сферах, например, переключатель телевизора, пружина-переключатель шариковой ручки и др. В данном изобретении впервые использован принцип данного переключателя для управления пружинистой пластиной, получив, таким образом, возможности управления подачей тока и обеспечивая безопасность использования разъема.
Кнопка управления также может быть представлена в виде магнита, установленного внутри вилки, пружинистая пластина в таком случае должна располагаться в нижней части паза в разъеме, пластина должна быть выполнена из магнита или из материалов, притягиваемых магнитом, когда вилка вставляется в разъем, пружинистая пластина под воздействием магнита приходит в движение и замыкает подвижные и неподвижный контакты переключателя питания, при выключении вилки из разъема, магнит перестает воздействовать на пружину, и она под действием пружины возвращается на место, тем самым размыкая контакты переключателя питания и прекращая подачу тока. Использование свойств магнитов в данном изобретении позволяет осуществлять контроль над пружинистой пластиной, тем самым управляя подачей питания в разъем. Аналогично, исходя из потребностей, в вилке помимо магнита могут использоваться другие материалы, притягиваемые магнитом. Кнопка управления пружинистой пластиной представляет собой выступ в нижней части вилки, конец данного выступа проходит через отверстие в нижней части паза в разъеме и упирается в пружинистую пластину, находящуюся под отверстием, требуется, чтобы пластина располагалась в нижней части паза под сквозным отверстием. Когда вилка вставляется в разъем, край выступа вилки нажимает на пластину, пластина под нажимом замыкает подвижные и неподвижный контакты переключателя питания, проводя ток; когда вилка выключается из разъема, воздействие на пружинистую пластину пропадает, и она размыкает контакты переключателя питания.
В данном изобретении описанная защита от сверхтоков главным образом образована двойной металлической пластиной на подвижном контакте и/или на неподвижном контакте переключателя питания. Двойная металлическая пластина состоит из двух пластин с разным коэффициентом теплового расширения, которые под воздействием тепла деформируются, одна из пластин расширяется сильнее, чем вторая, размыкая контакты переключателя питания. Или данная защита может представлять собой магнит, установленный в вилке и/или в разъеме. При прохождении токов большой силы, передача тепла происходит до тех пор, пока температура магнита не достигнет точки Кюри, после чего он теряет свои магнитные свойства, пружинистая пластина в разъеме возвращается на место под действием пружины, а контакты переключателя размыкаются.
В данном изобретении описанная защита от сверхтоков главным образом образована двойной металлической пластиной на подвижном и неподвижном контакте переключателя питания, или на одном из контактов. Двойная металлическая пластина состоит из двух пластин с разным коэффициентом теплового расширения. При прохождении тока большой силы, место соединения двух контактов переключателя питания нагревается, что вызывает деформацию двойной металлической пластины, слои пластины расширяются, при этом степень расширения одной из пластин выше, чем у второй, что позволяет им при расширении разомкнуть подвижный и неподвижный контакты переключателя питания. Такая защита от сверхтоков позволяет эффективно предотвратить нагревание или возгорание разъема, вызванного прохождением токов большой силы. Данная защита от сверхтоков основана на принципе потери магнитов своим свойств при достижении температуры точки Кюри. Магниты, установлены в вилке или разъеме, в случае прохождения тока большой силы, контактные пластины нагреваются, а тепло передается магниту, повышая его температуру, когда температура достигает точки Кюри, магнит теряет свои свойства, соответственно воздействие на пружинистую пластину внутри разъема пропадает, она под действием пружины возвращается на место и размыкает контакты переключателя. Вышеописанные два способа защиты от сверхтоков могут использоваться одновременно, их выбор зависит от конкретных потребностей. Конечно, защита от сверхтоков может также основываться на принципах предохранителя, когда в цепи вилки или разъема устанавливается предохранитель. При прохождении тока большой силы, предохранитель автоматически разрывается, выполняя защитные свойства.
В данном изобретении защита от сверхтоков может быть установлена в вилке или в разъеме, или вилке и разъеме одновременно, это зависит от конкретных потребностей. Защита от сверхтоков позволяет эффективно предотвратить нагревание разъема или возгорание, вызванного прохождением токов большой силы.
В данном изобретении вышеописанные фиксирующие устройства представляют собой магниты, установленные в вилке и/или в разъеме, которые позволяют вилке и разъему притягиваться и вращаться не выпадая. Или же данное фиксирующее устройство может быть выполнено в виде защелки «крючка» на вилке и/или в разъеме и соответствующей защелки «петли» в разъеме и/или вилке. Защелки прилегают друг к другу и не позволяют вилке выпадать из разъема, позволяя им взаимно вращаться.
Для вышеописанных фиксирующих устройств может использоваться магнит, который притягивает вилку и разъем, не давая им выпадать, и вместе с тем вилка и разъем могут вращаться, поэтому использование магнита на вилке, в разъеме или в обоих случаях зависит от конкретных потребностей. Кроме того, фиксирующий механизм может быть представлен взаимно подходящим к друг другу защелками, расположенными на вилке и в разъеме. Когда вилка вставляется в разъем, они защелкиваются друг с другом, защелка - «петля» ограничивает движение «крючка» вдоль и поперек, тогда как между собой эти защелки по-прежнему могут вращаться, тем самым позволяя вилке вращаться в разъеме. Если защелка- «крючок» расположена на вилке, то «петля» располагается в разъеме, и наоборот. Варианты исполнения защелок разнообразны, их конструкция зависит от конкретных потребностей, но главным образом они должны фиксировать вилку в разъеме, и в то же время позволять им вращаться.
Другой способ выполнения фиксирующего механизма, при котором вилка и разъем фиксируются и могут вращаться, например, когда в разъеме выполнена прорезь, а на вилке блок, когда вилка вставляется в разъем, блок вставляется в прорезь, позволяя вилке и разъему двигаться.
В данном изобретении вышеописанная защелка «крючок» представляет собой расположенный на вилке подвижный стержень, а защелка «петля» - это зажим, расположенный в нижней части сквозного отверстия паза в разъеме. Зажим образован втулками штыря, расположенных на подвижных контактах переключателя питания. Втулки двух подвижных контактов могут зажимать конец подвижного стержня, на подвижных контактах также предусмотрена металлическая пружинистая пластина или возвратная пружина, а также расцепляющая втулка, на ней в верхней части находится подвижный расцепляющий штифт, проходящий через разъем, данный подвижный расцепляющий штифт при попадании между расцепляющими втулками приводит в движение концы подвижных контактов переключателя питания, размыкая их с неподвижным контактом. Расцепляющие втулки фиксируют край подвижного стержня. В данной конструкции при использовании в качестве фиксирующих устройств специальных защелок по типу «петля-крючок», защелка-крючок представляет собой движущийся стержень, установленный на вилке, а «петля» представляет собой зажим, расположенный в нижней части сквозного отверстий паза в разъеме, при захвате зажимом стержня осуществляется фиксация вилки в разъеме. Зажим образуется штырями втулки, находящимися на подвижном контакте переключателя питания, зажимы на двух подвижных контактах захватывают край стержня, тем самым фиксируя вилку в разъеме. Для возврата контакта предусмотрена эластичная металлическая пластина или возвратная пружина, установленная на подвижном контакте, таким образом, у зажимов существует тенденция к постоянному соединению, вместе с тем для управления стержнем защелки, предусматривается расцепляющая втулка, находящаяся на подвижном контакте, которая дополняется расцепляющим штифтом, когда штифт попадает между расцепляющими втулками, концы подвижного контакта раскрываются, контакты размыкаются, стержень защелки расцепляется и возвращается в первоначальное положение, разъем перестает фиксировать вилку. Данный расцепляющий штифт расположен в верхней части расцепляющей втулки, проходит сквозь разъем, штифт движется в вертикальном направлении, после того как он проходит через расцепляющую втулку, он возвращается на свое место.
Подводя итог выше сказанному, использованная технология позволяет изобретению добиться следующих результатов:
Простая конструкция, легкость в эксплуатации штепсельного соединения позволяет использовать поверхностный контакт между контактными пластинами, при включении вилки в разъем позволяет увеличить площадь контакта, улучшить пропускную способность тока, данная конструкция характеризуется стабильным контактом, надежностью при многократной эксплуатации. В данном изобретении контактные электроды выполнены в виде цилиндрических или кольцевидных структур, что позволяет вилке вращаться в разъеме, поворачиваться под любым углом, при этом не вызывая повреждения провода, тем самым улучшая эксплуатационные свойства. В качестве контактных пластин используется недорогая медь с отличными проводниковыми свойствами, что позволяет сократить количество затрачиваемых материалов и уменьшить себестоимость. Данное изобретение имеет защитные конструкции, в случае, когда человек может коснуться электродов рукой, разъем находится в отключенном состоянии, ток проводиться только тогда, когда человек абсолютно точно не может коснуться электродов. Таким образом, использование соединения совершенно безопасно, даже в случае попадания металлического предмета в разъем невозможно возникновение короткого замыкания или поражения током.
Кроме того, в данном изобретении также используется защита от сверхтоков, которая позволяет эффективно предотвратить нагревание разъема или возгорание, вызванное прохождением токов большой силы.
Чертежи
Изобретение поясняется с помощью следующих изображений, на которых:
Рис. 1 - существующие подсоединение вилки и разъема в идеальных условиях.
Рис. 2 - фактическая схема подсоединения вилки и разъема.
Рис. 3 - фактическая схема подсоединения вилки и разъема в разрезе.
Рис. 4 - фактическая схема подсоединения вилки и разъема (в другой проекции).
Рис. 5 - конструктивная схема взаимно сочетающихся вилки и разъема.
Рис. 6 - конструктивная схема замыкания и размыкания переключателя питания данного изобретения.
Рис. 7 - конструктивная схема размыкания переключателя питания данного изобретения.
Рис. 8 - конструктивная схема взаимно сочетающихся вилки и разъема.
Рис. 9 - конструктивная схема взаимно сочетающихся вилки и разъема.
Рис. 10 - конструктивная схема взаимно сочетающихся вилки и разъема.
Рис. 11 - конструктивная схема электродов согласно рис. 10.
Рис. 12 - конструктивная схема взаимно сочетающихся вилки и разъема.
Рис. 13 - конструктивная схема взаимно сочетающихся вилки и разъема.
Рис. 14 - конструктивная схема разъема согласно рис. 13.
Рис. 15, 16 - конструктивная схема взаимно сочетающихся вилки и разъема.
Рис. 17, 18 - конструктивная схема взаимно сочетающихся вилки и разъема.
Рис. 19, 20 - конструктивная схема взаимно сочетающихся вилки и разъема.
Рис. 21 - вид снизу на рис. 15, 17 и 19.
Рис. 22 - конструктивная схема размыкания переключателя питания данного изобретения
Условные обозначения
1 - контактная пластина вилки; 2 - контактная пластина разъема; 2а - проводящая часть; 2b - контактная часть; 2с - контактная головка; 4 - контактное кольцо; 100 - вилка; 101 - нижняя крышка вилки; 102 - верхняя крышка вилки; 103 - пружина вилки; 104 - стержень; 105 - наконечник; 106 - третья контактная пластина вилки; 107 - вторая контактная пластина вилки; 108 - первая контактная пластина вилки, 109 - постоянный магнит; 110 - провод вилки; 111 - паз на верхней крышке; 112 - паз на нижней крышке; 113 - выступающая головка на вилке; 114 - круглый желоб; 115 - выступающее основание; 116 - магнит; 200 - разъем; 201 - нижняя крышка разъема; 202 - верхняя крышка разъема; 203 - желоб разъема; 204 - сквозное отверстие разъема; 205 - провод разъема; 206 - третья контактная пластина разъема; 207 - вторая контактная пластина разъема; 208 - первая контактная пластина разъема; 209 - подвижный контакт переключателя питания; 210 - неподвижный контакт переключателя питания; 211 - втулка; 212 - расцепляющий штифт; 213 - расцепляющая кнопка; 214 - расцепляющая пружина; 215 - фиксирующая пластина; 216 - расцепляющий штырь; 217 - расцепляющая втулка; 218 - пружинистая пластина; 219 - пружина пластины; 220 - блок пружины; 221 - отверстие для влаги; 222 - выключатель; 223 - бистабильный выключатель; 224 - пластиковая пружина; 300 - двойная металлическая пластина; 301 - первая металлическая пластина; 302 - вторая металлическая пластина.
Конкретные способы исполнения
Все признаки, раскрытые в данном описании, или все раскрытые этапы процесса или способы, кроме взаимоисключающих признаков и/или стадий могут комбинироваться в любом порядке.
Любой из раскрываемых в данной спецификации (включая любые дополнительные формулы изобретения, рефераты и чертежи) признаков, если не указано иное, может быть заменен другими эквивалентными или альтернативными признаками, имеющими аналогичные цели. То есть, если специально не указано, каждый признак является примером серии эквивалентных или аналогичных признаков.
Точка Кюри, указанная в данном изобретении, обозначает следующее: ферромагнитный материал после намагничивания имеет сильные магнитные свойства, но при увеличении температуры, усиление теплового движения кристаллической решетки может повлиять на упорядоченность магнитных моментов в магнитных доменах. Когда температура достаточна, чтобы разрушить упорядоченность магнитных моментов в магнитных доменах, магнитные домены разрушаются, средний магнитный момент становится равным нулю, ферромагнитный материал утрачивает магнитные свойства и становится парамагнетиком, магнитные свойства, связанные со свойствами магнитного домена полностью исчезают (например, высокая магнитная проницаемость, петля магнитного гистерезиса, магнитострикция и т.д.), соответствующая магнитная проницаемость ферромагнитного материала становится равной проницаемости парамагнетиков. Точка Кюри - температура, при нагреве до которой ферромагнитный материал теряет ферромагнитные свойства.
Пример 1.
Как показано на рис. 5, вилка 100 состоит из нижней крышки 101 и верхней крышки 102, внешне верхняя крышка вилки 102 представляет собой кольцевую структуру, в середине верхней крышки 102 имеется выступ, между выступом и внутренней стенкой верхней крышки 102 образуется паз 111, паз верхней крышки 111 кольцевидной формы, в соответствии с формой нижней крышки 101 паз может быть прямоугольной, овальной и других форм, так чтобы внутренние стенки верхней крышки 102 прилегали к внешним стенкам верхней крышки 102, при относительном движении нижней крышки 101 и верхней крышки 102, верхняя часть крышки 102 движется внутри паза 111;
В верхней части крышки 102 имеется углубление, образующее паз в нижней крышке 112, форма данного паза 112 аналогична форме выступа на верхней крышке 102, данный выступ может относительно смещаться в пазе нижней крышки 112, выступ на верхней крышке 102 также соединен со стержнем защелки 104, верхняя часть стержня 104 состоит из пружины 103, пружина 103 ограничена нижней 101 и верхней 102 крышками. Данный стержень 104 через центральное сквозное отверстие в пазе нижней крышки 112 и проходит до низа верхней крышки 102, на краю стержня 104 располагается наконечник 105, рядом с краем стержня 104 располагается постоянный магнит 109, постоянный магнит 109 покрыт защитным кожухом.
При относительном движении верхней 102 и нижней 101 крышки, наконечник 105 стержня 104 проходит до нижней крышки 101 и фиксируется вместе с крышкой 101, когда действующая сила на крышку 102 отсутствует, силы пружины 103 заставляет верхнюю крышку 102 двигаться в направлении от нижней крышки 101, когда стержень 104 вставлен в нижнюю крышку 101, она не может двигаться. Нижняя часть крышки 101 представляет собой перевернутый круглый выступ, образуя ступенчатую структуры, на каждом круглом выступе располагается контактная пластина 1, в зависимости от конкретных требований, может быть выполнена трехступенчатая структура для трехпроводной системы, на трех выступах располагается контактная пластина 1, контактная пластина 1 соединяется с проводом 110 электрического прибора. Для двухпроводной может быть выполнена двухступенчатая структура, на двух выступах располагается контактная пластина 1, аналогично для четырехпроводной, пятипроводной, многопроводной систем, может быть выполнена четырехступенчатая, пяти или многоступенчатая структура с расположением контактной пластины 1 на каждом выступе. Вид снизу на нижнюю часть вилки 100 показывает, что три контактные пластины 1 образуют концентрический круг, первая контактная пластина 108 находится внутри круга, третья контактная пластина 106 снаружи, а вторая контактная пластина 107 по центру, очевидно, что количество концентрических кругов определяется согласно количеству контактных пластин 1, в качестве материала для контактных пластин 1 может использоваться медь и другие материалы с хорошей проводимостью и низкой себестоимостью.
Разъем 200 состоит из нижней крышки 201 и верхней крышки 202, нижняя крышка 201 и верхняя крышка 202 образуют полость, на верхней крышке 202 в верхней части имеет паз разъема 203, данный паз 203 представляет собой перевернутую многоступенчатую структуру с круглыми выступами, которая придает пазу 203 ступенчатый вид, данный паз 203 соединяется с круглым выступом вилки 100, расположенным в ее нижней части, на каждом из выступов паза 203 располагается контактная пластина 2, контактные пластины 2 образуют концентрический круг, количество пластин 2 соответствует количеству проводов два, три, четыре, пяти и более, и соответствует количеству контактных пластин 1 находящихся в вилке 1 и их форме. В данном случае в качестве примера выбрана трехпроводная система, первая контактная пластина 208 находится внутри, третья контактная пластина 206 снаружи, а вторая контактная пластина 207 по центру, без установки защиты, три контактных пластины могут непосредственно через провод 205 подключаться к источнику питания. Когда вилка 100 вставляется в паз 203 разъема 200, контактные пластины 1 контактные пластины 2 соединяются, и таким образом проводится ток.
При установке защитного устройства необходимо отключить электрический кабель, для трехпроводной системе, один из кабелей - это заземление, который можно напрямую соединить с проводом разъема 205, оставшиеся два контакта по очереди подсоединить к двум подвижным контактам переключателя питания 209, концы двух подвижных контактов 209 фиксируются к внутренней стенке нижней крышки разъема 201. Данные подвижные контакты 209 могут быть изготовлены из эластичных материалов, или могут быть соединены с нижней крышкой 201 с помощью пружины, таким образом, чтобы подвижные контакты 209 постоянно сохраняли тенденцию к закрытию вовнутрь или к раскрытию наружу. Другой конец подвижного контакта 209 замыкается с неподвижным контактом переключателя 210 и проводит ток, в свою очередь неподвижный контакт фиксируется к внутренней стенке крышки 201 и с помощью провода разъема 205 подключается к источнику питания. На конце неподвижного контакта 210, находящегося рядом с подвижным контактом 209, установлена втулка 211, втулки 211 взаимно сочетаются и зажимают стержень 104, втулка наконечника 211 притягивается постоянным магнитом 109, установленном на конце стержня 104, тем самым ограничивая наконечник 105, предотвращая движение стержня 104 и позволяя вилке 100 зафиксироваться в разъеме 200. Таким образом, втулку 211 лучше всего располагать в нижней части сквозного отверстия 204 находящегося в низу паза 203, при этом наконечник 105 стержня 104 проходит через отверстие 204 и доходит до поверхности втулки 211, втулка 211 зажимает конец наконечник 105 и притягивается магнитом 109, предотвращая движение стержня 104. На конце подвижного контакта 209, удаленном от неподвижного контакта 210, располагается расцепляющее устройство 217, расцепляющие втулки 217 на концах подвижного контакт 209 подходят друг другу и используются для зажима конца расцепляющего штифта 212, расцепляющий штифт 212 проходит через верхнюю крышку разъема 202 и движется относительно нее, на конце штифта 212 находится расцепляющий наконечник 216, наконечник 216 может быть в форме полукруга, конуса и др., удобной для того, чтобы вставить наконечник 216 в отверстие между расцепляющими втулками 217, когда штифт 212 движется вниз, наконечник 216 вставляется между двумя втулками 217, и размыкает их, таким образом, два подвижных контакта 209 расходятся, на наконечнике 216 в верхней части находится пружина 216, а на конце наконечника 216 располагается фиксирующая пластина 215, данная фиксирующая пластина 215 ограничивает пружину 216 внутри крышки 202, в верхней части штифта 212 также находятся кнопка 213 для удобства управления.
Как показано на рис. 6, при использовании изобретения сопоставить нижнюю часть вилки 100 и вставить в паз 203, при этом действующая сила, оказываемая на верхнюю часть крышки разъема 202, сжимает пружину 103, конец стержня 104 вставляется в отверстие 204 в нижней части паза 203, и втулка 105 проникает до наконечника 211, втулки 211 зажимают стержень 104, притягиваются магнитом 109, под воздействием силы упругости подвижных контактом 209 втулки 211 смыкаются, неподвижные контакты 209 замыкаются с неподвижным контактом 210, проводя ток. Вместе с тем вилка 100 не может двигаться относительно разъема 200, вилка 100 не может выпасть из разъема 200, так что использование безопасно, человек не может быть поражен электричеством во время использования разъема.
Когда необходимо вытащить вилку 100 из разъема 200, при нажатии на расцепляющую кнопку 213, расцепляющий штифт 212 сжимает пружину 214, расцепляющий наконечник 216 вставляется между двумя втулками 217, а фиксирующая пластина 215 крепится к поверхности втулок 217, диаметр наконечника 216 больше диаметра отверстия между втулками 217, поэтому наконечник 216, вставленный между втулками 217 размыкает их, что приводит к размыканию подвижного 209 и неподвижного контакта 210, ток не проводится через вилку 100. В этот момент втулки наконечника 211 размыкаются, воздействие на стержень 104 пропадает, под воздействием силы упругости пружины вилки 103 на стержень 104 и крышку разъема 202, стержень 104 и крышка 202 движутся относительно нижней крышки вилки 101, наконечник 105 быстро выходит из втулок 217, так что разъем 200 перестает фиксировать вику 100, и вилка 100 может быть вытащена из разъема 200. После того как вилка вытащена из разъема 200, нажим на кнопку 213 прекращается, под воздействием силы упругости расцепляющей пружины 214 расцепляющий штифт 212 и наконечник 216 возвращаются на место.
При попадании посторонних предметов в паз разъема 203, нижняя часть вилки 100 не может плотно прилегать к нижней части паза 203, стержень 104 искривляется, а наконечник 105 стержня 104 не может передвинуться к поверхности втулки наконечника 211 и закрепить вилку 100, контактные пластины вилки в свою очередь не могут полностью состыковаться с контактными пластинами разъема, подвижные контакты 209 не замыкаются с неподвижными контактами 210 и не могут проводить ток, таким образом, обеспечивается безопасность эксплуатации.
Простая конструкция, легкость в эксплуатации штепсельного соединения позволяет использовать поверхностный контакт между контактными пластинами, при включении вилки в разъем позволяет увеличить площадь контакта, улучшить пропускную способность тока, данная конструкция характеризуется стабильным контактом, надежностью при многократной эксплуатации. В данном изобретении контактные электроды выполнены в виде цилиндрических или кольцевидных структур, что позволяет вилке вращаться в разъеме, поворачиваться под любым углом, при этом не вызывая повреждения провода, тем самым улучшая эксплуатационные свойства. В качестве контактных пластин используется недорогая медь с отличными проводниковыми свойствами, что позволяет сократить количество затрачиваемых материалов и уменьшить себестоимость. Данное изобретение имеет защитные конструкции, в случае, когда человек может коснуться электродов рукой разъем находится в отключенном состоянии, ток проводиться только тогда, когда человек абсолютно точно не может коснуться электродов. Таким образом, использование соединения совершенно безопасно.
Пример 2
Как показано на рис. 8, данный пример схож с примером 1, отличия заключаются в следующем: нижняя часть нижней крышки вилки 101 плоская, поэтому контактные пластины вилки 1 расположены на нижней части крышки 101, при использовании трехпроводной системы, три контактных пластины 1 образуют концентрическую структуру от центра крышки 101, первая контактная пластина 108 расположена во внутреннем кольце концентрического круга, а в центре нижней части крышки 101 располагается отверстие для прохождения стержня 104. Нижняя часть паза разъема 203 представляет собой плоский паз с отверстием посередине 204, а контактные пластины разъема 2, расположенные внутри паза 203, также образуют концентрический круг, число контактных пластин разъема 2 равно числу пластин вилки 1, и форма также идентична. При трехпроводной системе, первая контактная пластина 208 находится внутри, третья контактная пластина 206 снаружи, а вторая контактная пластина 207 по центру, при включении вилки 100 в разъем 200, контактные пластины вилки 1 замыкаются с контактными пластинами разъема 2 и проводят ток.
Пример 3
Как представлено на рис. 10 и 11, данный пример схож с примером 2, отличия заключаются в следующем: вышеописанные контактные пластины 1 расположены на крышке вилки 101, но данные пластины 1 образуют на крышке 101 единый круг, а не концентрический круг, контактные пластины 1 представляют собой веерообразную структуру, внутри единого круга промежуток между соседними контактными пластинами 1 также представлен в виде веера, и также образует веерообразное выступающее основание 115, площадь основания 115 равна площади контактной пластины 1. Для трехпроводной системы три контактных пластины 1 располагаются в центре нижней крышки 101 в едином круге, а в промежутке между контактными пластинами 1 находится выступающее основание 115 с равной площадью. Центр круга может служить отверстием для прохождения стержня 104. Аналогично, внутри паза разъема 203 в едином круге в центре паза 203 равномерно расположены контактные пластины разъема 2, их количество и форма идентичны пластинам вилки 1. При относительном вращении вилки и разъема, ток проводится, когда контактные пластины 1 и 2 не совпадают, когда контактные пластины 2 и выступы 115 вилки 100 выравниваются, то ток не проводится. Конечно, для предотвращения вращения вилки и разъема и выравнивания выступов 115 вилки 100, можно предусмотреть ограничительную пластину на боковой стенке паза 203, которая будет ограничивать угол дальнейшего поворота вилки 100 и предотвращать отключение электричества во время работы.
Пример 4
Как показано на рис. 9, данный пример схож с примерами 1, 2, отличия заключаются в следующем: нижняя часть крышки вилки 101 является перевернутым конусом, нижняя часть конуса предназначена для отверстия для прохождения стержня 104. Описанные пластины 1 под наклон размещаются на конусовидной поверхности крышки 101, направление наклона совпадает с наклоном конуса. Для трехпроводной системы, три контактные пластины 1 образуют концентрический круг, три пластины 1 располагаются по вертикали сверху, посередине и снизу. Первая контактная пластина 108 расположена во внутреннем кольце или снизу по вертикали, третья пластина 106 расположена во внешнем кольце или в самом верху по вертикали, а вторая пластина 107 расположена по центру или посередине по вертикали. Аналогично, паз 203 представляет собой перевернутый конусообразный паз, боковые стенки нижней части крышки 101 совпадают с боковыми стенками паза 203. Нижняя часть паза 203 это сквозное отверстие 204, предназначенное для прохождения стержня 104. Контактные пластины разъема 2 размещаются на боковых стенках паза 203, т.е. на наклонной поверхности конуса и образуют концентрический круг от центра паза 203, а по вертикали образуя три слоя. Первая контактная пластина 208 расположена во внутреннем кольце или снизу по вертикали, третья пластина 206 расположена во внешнем кольце или в самом верху по вертикали, а вторая пластина 207 расположена между пластиной 206 и 208 или посередине по вертикали. Когда вилка вставляется в разъем, три контактные пластины 1 соединяются с тремя контактными пластинами 2 и проводят ток.
Исходя из представленных четырех примеров, мы видим, что, главным образом изменения касаются способа взаимодействия контактных пластин. При плоском поверхностном контакте пластин, увеличивается площадь контакта, улучшается проводимость тока, возрастает надежность контактов и длительность эксплуатации. Круглая форма контактов позволяет вилке вращаться в разъеме, поворачиваться под любым углом, при этом не деформируя провод.
На основании вышеприведенных четырех примеров, можно заметить, что контактные пластины в основном расположены на контактной поверхности между вилкой 100 и разъемом 200, т.е. контактные пластины 1 расположены на контактной поверхности вилки 100, а пластины 2 на контактной поверхности разъема 200. В связи с этим контактная поверхность между вилкой и разъемом может быть разнообразной. Например, сечение контактной поверхности паза 300 разъема 200 нижней частью вилки 100 может быть дугообразным, прямоугольным и других геометрических форм, так чтобы нижняя часть вилки подходила к пазу 300, а контактные пластины достаточно расположить вместе соприкосновения этих деталей. Форма контактных пластин также может быть разнообразной, в перечисленных примерах использована форма плоского концентрического круга, однако исходя из конкретных требований, пластины могут быть других форм: например, сечение дугообразное, ступенчатое, V-образное, U-образное и др. Кроме того можно использовать не только концентрическую структуру, например, овальную, ступенчатую, прямоугольную форму и другие.
В перечисленных примерах, вилка 100 имеет выступ, а разъем 200 выемку. И, конечно же, исходя из конкретных требований, в вилке может быть выполнена выемка, а в разъеме выступ.
В приведенных примерах фиксирующая конструкция вилки 100 и разъема 200 представляет собой соединение стрежня 104 и втулки 211, которые блокируют вилку 100 в разъеме. Исходя из конкретных требований, могут использоваться другие способы фиксации такие, как защелки, резьба и др.
Варианты осуществления, описанные выше, могут произвольно сочетаться с любым из примеров для удовлетворения конкретных потребностей.
Пример 5
Как представлено на рис. 12, корпус вилки представляет собой перевернутый усеченный конус, в центре нижней части корпуса вилки находится выступ 113, данный выступ 113 выполнен в форме цилиндра, так что в разрезе вилка 100 выглядит в форме буквы "Y", на нижней поверхности вилки 100, т.е. на усеченной поверхности конуса располагаются контактные пластины 1, кроме того контактные пластины 1 также располагаются на поверхности цилиндрического выступа 113. Когда ток в вилке проводится по двум проводам, одна контактная пластина 1 находится на поверхности конуса, а другая пластина 1 на поверхности цилиндрического выступа 113. Для трехпроводной системы, одна контактная пластина 1 находится на поверхности конуса, а две других контактных пластины 1 на поверхности цилиндрического выступа 113, или наоборот. В данном примере используется трехпроводная система, на конической поверхности размещены две контактных пластины 1, являющиеся третьей контактной пластиной 106 и второй контактной пластиной 107, которые образуют концентрическую структуру, где третья контактная пластина 106 находится во внешнем кольце, а во внутреннем, или по вертикали третья контактная пластина 106 находится сверху, а вторая контактная пластина 107 снизу. Кроме того, одна контактная пластина 1 размещается на цилиндрической поверхности выступа 113, она же является первой контактной пластиной 108. Данные пластины 106, 107, 108 с помощью провода 110 вилки подключаются к электроприбору. В случае если используется четырех или многопроводная система, то в зависимости от конкретных требований, контактные пластины устанавливаются в произвольно на конической поверхности вилки 100 или цилиндрической поверхности выступа 113.
На выступе 113, расположенном под контактной пластиной 1, находится круглый паз 114, данный круглый паз 114 сочетается с пружинным блоком 220, он фиксирует вилку 100, предотвращая ее выпадение. В данном пазе 114 в качестве центра выступа 113 выступают центральные стенки окружности, конец выступа 113 является наконечником 105 в виде шарика или усеченного конуса, для удобства прохождения в разъем 200.
В верхней части разъема 200 находится паз 203, в центре нижней части паза расположено сквозное отверстие 204, данный паз представляет собой перевернутый усеченный конус, который соответствует поверхности усеченного конуса вилки, сквозное отверстие 204 цилиндрической формы, на стенках внутри конического паза находятся контактные пластины 2, кроме того внутри сквозного отверстия 204 также помещаются контактные пластины 2. Для трехпроводного разъема, внутри паза 203 может размещаться две контактные пластины 2, а внутри сквозного отверстия 204 одна контактная пластина 2 или наоборот в зависимости от конкретных требований. В данном примере, внутри паза 203 расположены две контактные пластины 2, а именно третья контактная пластиной 206 и вторая контактная пластина 207, которые образуют концентрическую структуру, где третья контактная пластина 206 находится во внешнем кольце, а вторая контактная пластина во внутреннем, или по вертикали третья контактная пластина 106 находится сверху, а вторая контактная пластина 107 снизу. Кроме того, одна контактная пластина 1 размещается внутри отверстия 204, она же является первой контактной пластиной 208. В случае если используется четырех или многопроводная система, то в зависимости от конкретных требований, контактные пластины устанавливаются в произвольно внутри паза 203 или отверстия 204. Под контактной пластиной 208, находящейся внутри отверстия 204, находится пружинный блок 220, блок 220 под воздействием силы упругости выходит из отверстия 204, данный пружинный блок 220 сочетается с круглым пазом 114 на выступе вилки 113, под пружинистой пластиной 218 под отверстием 204 находится пружина пластины 219, когда пружина 219 соединяется с низом разъема 200, данная пружина 219 сообщает пластине 218 постоянную тягу вверх, на конце пластины 218 находится подвижный контакт 209, под подвижным контактом 209 располагается неподвижный контакт 210, который закреплен в разъеме 200. Неподвижный контакт 210 с помощью провода 205 соединяется с источником питания и также с помощью провода 205 с контактными пластинами 2. В данном примере в трехпроводном разъеме, неподвижный контакт 210 с помощью провода 205 соединяется с двумя контактными пластинами 2, а оставшаяся контактная пластина 2 напрямую подключается к источнику питания с помощью провода 205. Подвижные контакты переключателя 209 и неподвижный контакт находятся в нормально-разомкнутом состоянии, поэтому управляя соединением подвижных контактов 209 и неподвижного 210 можно управлять подключением тока в разъеме 200. В нижней части разъема 200 находится отверстие для влаги 221, которое отводит накапливаемую в разъеме 200 влагу.
Подвижные контакты 209 могут быть выполнены из двойной металлической пластины 300, т.е. использовать двухслойную металлическую пластину, проводящую ток, которая состоит из первой пластины 301 и второй пластины 302. Двухслойная металлическая пластина изготовлена из двух типов материала с разным коэффициентом теплового расширения, когда под воздействием тепла двухслойная металлическая пластина начинает деформироваться, пластины из-за различного коэффициента теплового расширения деформируются по-разному.
Когда через подвижный контакт 209 проходит ток большой силы, превышающий номинальное значение Ампер, контакт 209 нагревается до определенной степени и деформируется, в двухслойной металлической пластине нижний слой деформируется сильнее верхнего, тем самым размьжая подвижный 209 и неподвижный 210 контакты и выполняя функцию защиты от перегрузки, эффективно предотвращая нагревание разъема и возгорание.
В данном примере, во время использования, вилка 100 вставляется в паз 203 разъема, так что выступ вилки 113 проходит в отверстие разъема 204, контактные пластины 1 на нижней поверхности вилки соприкасаются с контактными пластинами 2 паза 203. Наконечник 105 выступа 113 продвигается вниз через два блока пружин 220, блок пружин 220 зажимает пружину, когда выступ 113 продолжает опускаться, блок пружин 220 и круглый паз 114 совмещаются, блок пружин 220 под действием пружины проходит в круглый паз 114 и упирается в зажатый выступ 113, так чтобы вилка 100 не могла выпасть из разъема 200.
Когда выступ 113 опускается, его конец сначала соприкасается с пластиной 218, воздействуя на пружинистую пластину 218, которая опускается и сжимает пружину 219, подвижный контакт 209, находящийся на конце пластины 218 соединяется с неподвижным контактом и проводит ток в разъем 200. Когда вилка 100 вынимается из разъема, пластина 218 под действием пружины 219 возвращается на место, и вместе с этим подвижный контакт 209 и неподвижный контакт 210 размыкаются, оставаясь в нормально-разомкнутом состоянии. Когда разъем не используется, контактные пластины разъема 2 не проводят ток, когда человек рукой касается выводов (контактных пластин 2) разъем находится в обесточенном состоянии. Таким образом, использование соединения совершенно безопасно, даже в случае попадания металлического предмета на контактные пластины 2 в разъеме невозможно возникновение короткого замыкания или поражения током. Кроме того, установленная защита от сверхтоков позволяет эффективно предотвратить нагревание разъема или возгорание, вызванное прохождением токов большой силы.
Пример 6
Как показано на рис. 13, нижняя часть вилки представляет собой перевернутый усеченный конус, на нижней поверхности вилки 100 расположены контактные пластины 1, контактные пластины опоясывают вилку 100, образуя на ее поверхности концентрические окружности. Контактные пластины 1 могут располагаться на конической поверхности или на площадке конуса, это определяется согласно потребностям. Для двухпроводной системы, одна контактная пластина располагается на конической поверхности, а другая контактная пластина 1 на площадке усеченного конуса, т.е. в нижней части вилки 100. Для трехпроводной системы, на площадке усеченного конуса располагается первая контактная пластина 108, а на конической поверхности, образуя концентрическую окружность, размещаются третья 106 и вторая 107 контактные пластины способом, описанным выше. В промежутке между тремя контактными пластинами 1 расположен магнит 116, три контактные пластины 1 с помощью провода 1 подключаются к электроприбору. В случае если используется четырех или многопроводная система, то размещение пластин осуществляется согласно вышеприведенным примерам.
В разъеме 200 в верхней части находится паз 203, выполненный в форме перевернутого конического паза. На конической поверхности внутри паза расположены контактные пластины 2, они также могут располагаться и в нижней части паза 203, в соответствии со способом размещения контактных пластин 1 описанным выше, платины 2 размещаются в виде концентрической окружности, в промежутках между пластинами помещается магнит, между магнитом в вилке 100 и магнитом в пазе разъема 203 возникает притяжение, которое не дает вилке 100 выпасть из разъема 200. В данном случае также как и в других примерах, три контактных пластины 2 расположены следующим образом: две контактные пластины на конической поверхности паза 203 в виде концентрической окружности и одна контактная пластина 2 в виде круглой пластины в нижней части паза 203. Когда вилка вставляется в разъем, контактные пластины 1 соединяются с пластинами 2 и проводят ток. Пружина 119 в вилке соединяется с пружинистой пластиной 218, данная пружина 119 - это сжатая пружина, сила упругости пружины 219, воздействующая на пластину 218, постоянно сближает ее с разъемом 200, на конце пластины 218 расположен подвижный контакт 209. Два подвижных контакта 209 с помощью провода 205 подсоединяются к источнику питания, неподвижный контакт 210, расположен рядом с подвижными контактами. Два подвижных контакта соединены с контактными пластинами 2. На пластине 218 находится подвижный переключатель 222, в данном примере подвижный переключатель 111 находится на боковой стенке разъема 200. Принцип действия данного переключателя схож с принципом работы автоматической шариковой ручки с пружиной. Цилиндрический выступ в центре пластины 218 оснащен кнопкой, кнопка через втулку проходит в разъем, втулка крепится к боковой стенке разъема, на внутренней стенке втулки находится направляющая прорезь, а на внешней части кнопки зубцы, которые сочетаются с зубчатой формой направляющей прорези. Когда вилка вставляется в разъем, нажимается кнопка, зубцы прорези и края кнопки взаимодействуют, двигая направляющий блок, воздействующий на цилиндрический выступ, пластина 218 отодвигается от стенки разъема, таким образом, что контакты 209, расположенные на краю пластины, примыкают к неподвижному контакту 210. Когда нажатие на кнопку ослабляется, пластина 218 под действием пружины 219 распрямляется и примыкает к стенке разъема, вместе с этим передвигая цилиндрический выступ, зубцы взаимодействуют, перемещая кнопку, а кнопка упирается в стенку разъема, зубцы на выступе блокируются зубцами кнопки, и пластина 218 больше не движется, а контакты 209 и 210 взаимодействуют и проводят ток. При повторном нажатии на кнопку, зубцы кнопки толкают направляющий блок, который в свою очередь толкает цилиндрический выступ на пластине 218, пластина 218 перемещается, при ослаблении кнопки пластина под действием пружины 219 возвращается к стенке разъема, направляющая кнопка выступа перемещается в направляющей прорези, и пластина возвращается на место, а подвижные контакты 210 и неподвижный контакт 210 размыкаются, обесточивая разъем. Так, с помощью переключателя 222 можно регулировать подачу тока, при этом когда кнопка не нажата контактные пластины 1 в разъеме не проводят ток. Когда человек рукой касается выводов (контактных пластин 2) разъем находится в обесточенном состоянии. Таким образом, использование соединения совершенно безопасно, даже в случае попадания металлического предмета на контактные пластины 2 в разъеме невозможно возникновение короткого замыкания или поражения током.
Защита от сверхтоков может быть установлена по аналогии с примером 5 - использовать двойную металлическую пластину подвижного контакта 209. Другой способ заключается в использовании принципа точки Кюри, при достижении которой магнит теряет свои магнитные свойства. При проектировании разъема, в соответствии с потребностями выбирается точка Кюри для магнита 116 в разъеме, при чрезмерной токовой нагрузке, место соединения контактных пластин 1 и контактных пластин 2 нагревается, при этом сообщая тепло магниту 116, находящемуся между пластинами. Когда температура достигает определенной точки, точки Кюри магнита 116, магнит 116 теряет свои магнитные свойства, и вилка выпадает из разъема. Таким образом, осуществляется функция защиты от сверхтоков, которая эффективно предотвращает нагревание или возгорание разъема, вызванное прохождением токов большой силы. В разъеме так же может быть установлено отверстие для влаги 221.
Пример 7.
Как показано на рис. 14 данный пример схож с примером 6, отличия заключаются в следующем: на боковой стенке разъема 200 установлен бистабильный выключатель 223, данный выключатель 223 соединен с пластиной 218, он состоит из кнопки и направляющей пластине, направляющая пластина установлена на пластине 218, она в свою очередь состоит из паза, наклонной сердцевидной формы, в кнопке установлен ползунок, ползунок с четырех сторон соединен с пружинами, расположен по центру четырех пружин. Когда кнопка нажимается, она давит на ползунок, который в свою очередь перемещается по направляющей и приводит в движение пластину 218, при этом контакты 209 и 210 замыкаются и проводят ток. При повторном нажатии на кнопку, ползунок возвращается на место, пластина под действием пружины также возвращается на место, а контакты 209 и 210 размыкаются.
Исходя из примеров 6 и 7, мы видим, что в разъеме 200 может быть предусмотрена кнопка управления, контролирующая движение пластины 218, которая позволяет замыкать контакты 209 и 210, проводя ток. При повторном воздействии на кнопку пластина 218 под действием пружины 219 возвращается на место, таким образом, контакты 209 и 210 размыкаются, и разъем обесточивается. Данная кнопка работает по принципу: при первом нажатии подается питание, при повторном нажатии питание прекращается. Могут быть разработаны другие варианты кнопок на основе конструкции кнопки данного изобретения. Использование кнопки позволяет обезопасить работу, в выключенном состоянии контактные пластины не проводят ток. При прикосновении рукой к выводам (контактным пластин 2) разъем находится в обесточенном состоянии. Таким образом, использование соединения совершенно безопасно, даже в случае попадания металлического предмета на контактные пластины 2, в разъеме невозможно возникновение короткого замыкания или поражения током.
Пример 8
Как представлено на рис. 15 и 16, конструкция вилки 100 схожа с конструкцией в примере 6, способ расположения контактных пластин 2, находящихся в пазе 203 разъема 200 аналогичен примеру 6, в нижней части паза 203 находится пластина 218, она может быть изготовлена из магнита или металла, данная пластина 218 посредством пружины 219 соединяется с нижней частью разъема 200, так что пластина находится в сжатом состоянии, по краям пластины 218 расположены подвижные контакты 209, которые взаимодействуют с неподвижным контактом 210. Подвижный контакт 209 подключен к источнику питания проводом 205. Когда вилка 100 вставляется в паз 203 разъема 200, магнит в вилке 100 притягивает пластину 218, пластина движется вверх, и подвижные контакты 209, расположенные по краям пластины, замыкаются с неподвижным контактом 210. Когда в штепсельном соединении возникает перегрузка по току, контактные пластины 1 нагреваются и сообщают тепло магниту вилки 100. Как только температура достигает точки Кюри, магнит сразу теряет свои свойства. Пластина 218 под действием пружины 219 возвращается на место, таким образом, соединение подвижных контактов 209 с неподвижным контактом 210 размыкается и обесточивается. При прикосновении рукой к выводам штепсельное соединение находится в обесточенном состоянии. Ток проводится только когда невозможно соприкоснуться с выводами. Таким образом, использование соединения совершенно безопасно, даже в случае попадания металлического предмета на контактные пластины 2, в разъеме невозможно возникновение короткого замыкания или поражения током. Защита от сверхтоков позволяет эффективно предотвратить возгорание и перегрев разъема.
Пример 9
Как показано на рис. 17 и 18, данный пример схож с примером 8, различия заключаются в следующем: нижняя часть вилки 100 плоская, в нижней части вилки 100 располагаются три контактные пластины 1, а именно третья контактная пластина 106, вторая контактная пластина 107, первая контактная пластина 108, которые образуют концентрическую окружность, третья пластина 106 и вторая пластина 107 в виде пластинчатого круга, первая пластина 108 находится во внутреннем кольце, данная первая пластина 108 выполнена в виде конуса, а сечение пластины 108 "V"-образной формы. Паз 203 - это паз с плоским основанием, во внутреннем круге разъема 203 находится первая контактная пластина 208, которая имеет коническую форму аналогичную форме пластины 108.
Пример 10
Как показано на рис. 19, 20 и 21, данный пример схож с примером 8 и 9, различия заключаются в следующем: нижняя часть вилки 100 плоская, в нижней части вилки 100 располагаются три контактные пластины 1, а именно третья контактная пластина 106, вторая контактная пластина 107, первая контактная пластина 108, которые представлены в виде металлических пластин, образующих концентрическую окружность, где первая контактная пластина 108 находится внутри круга, третья контактная пластина 106 снаружи, а вторая контактная пластина 107 по центру. Аналогично, паз 203 - паз с плоским основанием, в котором три контактные пластины 2 являются металлическими пластинами, размещенными в концентрической окружности.
Пример 11
Как показано на рис. 7, в качестве защиты от сверхтоков в данном изобретении используется, главным образом, подвижный контакт 209, изготовленный из двойной металлической пластины 300, которая в свою очередь состоит из первой пластины 301 и второй пластины 302. При этом первая пластина 301 и вторая пластина 302 изготовлены из двух типов материала с разным коэффициентом теплового расширения, когда при нагревании возникает деформация, одна металлическая пластина деформируется больше, чем другая, тем самым размыкая подвижный 209 и неподвижный 210 контакты и выполняя функцию защиты от перегрузки.
Пример 12
Как показано на рис. 22, в штепсельном соединении для конструкции, управляющей замыканием подвижных контактов 209 и неподвижного контакта 210, может быть использована пластиковая пружина 224, данная пластиковая пружина 224 на конце имеет пластиковую круглую пластинку, достаточно пластичную, способную растягиваться, данная круглая пластинка крепиться к разъему 200. По краям круглой пластины находятся два подвижных контакта 209, которые в свою очередь подсоединены к контактной пластине 1. Данные контакты 209 взаимодействуют с неподвижным контактом 210. Когда расширяющий наконечник вставляется в пластинку на конце пружины 224, данная пластинка расширяется, тем самым позволяя подвижным контактам 209 замкнуться с неподвижным контактом 210. Когда наконечник убирается пластина возвращается в первоначальное состояние, контакты 209 и 210 размыкаются, обесточивая разъем. Для защиты от перегрузки для подвижных контактов 209 может быть использованы двойная металлическая пластина. Данное изобретение не ограничивается перечисленными примерами выполнения. Данное изобретение распространяется на любые новые новых свойств, комбинациями, способы или процессы, раскрытые в данной пояснительной записке.