УСТРОЙСТВО ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЕ

Полезная модель относится к области радиоэлектронной аппаратуры и может использоваться при конструировании устройств заземления приборов с обеспечением технологичности их монтажа и демонтажа при различной толщине стенки прибора.
Из уровня техники известен заземляющий зажим вводного устройства электрической машины (Патент на изобретение RU №1527678, МПК: H01R 4/30, 1989 г.), содержащий подпорку и присоединительный болт с шайбами и гайками. Присоединительный болт выполнен сменным с возможностью продольного перемещения относительно подпорки.
Известен заземляющий зажим (Патент на полезную модель RU №81385, МПК: H01R 4/30 2008 г.), содержащий присоединительный болт с шайбой и гайкой, консольную подпорку с продольной прорезью шириной, равной диаметру присоединительного болта. Одним концом подпорка закреплена на корпусе заземляющего устройства, а на другом конце выполнены упоры, которые образованы путем загибания свободных концов подпорки. Под присоединительным болтом размещен кабельный наконечник с шейкой шириной, равной ширине прорези в подпорке. Зажимная часть кабельного наконечника выполнена в виде прямоугольной шайбы с буртиками, которые по высоте равны толщине консольной подпорки, а расстояние между буртиками равно ширине подпорки.
К недостаткам вышеперечисленных устройств можно отнести сложность конструкции, значительное переходное сопротивление контакта из-за количества переходов, а также недостаточно эффективный электрический контакт металлического корпуса и наконечника шины при климатических и механических воздействиях.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому техническому решению является устройство заземляющее (Патент на полезную модель RU №145552, МПК: H01R 4/66, H01R 4/38, 2014 г.), содержащее металлический корпус с контактным элементом, выполненным с головкой и цилиндрическим стержнем с самонарезающей резьбой на его боковой поверхности, ввернутым в предварительное цилиндрическое отверстие в стенке металлического корпуса, с последующей герметизацией контактного соединения компаундом. Контактный элемент со стороны наружного торца головки выполнен с центральным резьбовым отверстием или резьбовым стержнем для крепления наконечника шины заземления, а самонарезающая резьба на цилиндрическом стержне выполнена сужающейся на периферийных витках, с переходом цилиндрического стержня в усеченный конус с хвостовиком со стороны его наружного торца для заземляющего провода. Диаметр D цилиндра стержня и диаметр D1 выступов самонарезающей резьбы находятся в следующем соотношении:
D/D1=0,7…0,9
где D - диаметр цилиндра стержня;
D1 - диаметр выступов самонарезающей резьбы.
металлический корпус выполнен с предварительным цилиндрическим отверстием в стенке диаметром d, определяющимся следующим соотношением:
d=0,84-0,9D1.
где d - диаметр направляющего отверстия в стенке корпуса.
К недостаткам данного устройства можно отнести: необходимость наличия толщины S стенки корпуса больше или равной длине свинчивания самонарезающейся резьбы; нетехнологичность из-за необходимости специальной самонарезающей резьбы на цилиндрическом стержне контактного элемента и соответствующего предварительного цилиндрического отверстия в стенки корпуса; неэффективное крепление наконечника шины заземления при механических воздействиях; отсутствие возможности оперативного монтажа - демонтажа наконечника шины заземления из-за ограниченной номенклатуры применяемого инструмента, что приводит к потери крепежных элементов; нетехнологичность монтажа - демонтажа наконечника шины заземления
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в обеспечении возможности оперативного монтажа - демонтажа наконечника шины заземления с использованием расширенной номенклатуры инструмента, универсальность монтажа контактного элемента в приборах с различной толщиной стенки, а также создание надежного, стабильного, стойкого к климатическим и механическим воздействиям контакта электрического устройства заземляющего с обеспечением малого переходного сопротивления.
Достижение технического результата обеспечивается изменением конструкции ближайшего аналога. Заявляемое устройство заземляющее дополнительно содержит упругий элемент в виде плоской пружины с основаниями, примыкающими к ее торцевым поверхностям и выполненными с центральными отверстиями. Одно основание размещено на резьбовом стержне контактного элемента и выполнено с зубьями, образованными просечками, направленными к центральному отверстию и развернутыми под углом к основанию, при этом периферийная поверхность прямолинейных боковых ребер выступает за плоскость основания, образуя зубчатые поверхности, параллельные плоскости основания, которые контактируют с торцевой поверхностью головки контактного элемента и поверхностью стенки корпуса. Другое основание размещено на цилиндрическом кольце средней части гайки и закреплено втулкой контактной, размещенной на нижней части гайки и зафиксированной на ней с возможностью вращения. При этом цилиндрическая поверхность осевого отверстия втулки контактной контактирует с наружной боковой поверхностью нижней части гайки, а торцевая поверхность втулки контактной, выполненная зубчатой, контактирует с наконечником шины заземления, размещенным на резьбовом стержне контактного элемента. Центральные отверстия оснований выполнены соразмерными диаметру резьбового стержня контактного элемента и наружному диаметру цилиндрического кольца средней части гайки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - общий вид устройства заземляющего с наконечником кабельным шины заземления, зафиксированным на контактном элементе, завинченном в резьбовое отверстие стенки корпуса;
Фиг. 2 - общий вид устройства заземляющего с наконечником кабельным шины заземления, зафиксированным на контактном элементе, закрепленном в цилиндрическом отверстие стенки корпуса;
Фиг. 3 - контактный элемент (увеличено);
Фиг. 4 - гайка (увеличено);
Фиг. 5 - втулка контактная (увеличено);
Фиг. 6 - сечение Б-Б Фиг. 5 (увеличено);
Фиг. 7 - вид В Фиг. 5 (увеличено);
Фиг. 8 - упругий элемент (увеличено);
Фиг. 9 - сечение А-А Фиг. 4, с размещенными на ней упругим элементом, закрепленным втулкой контактной (увеличено).
Устройство заземляющее содержит:
- контактный элемент 1 (Фиг. 1, 2, 3) в виде ступенчатой соосной стойки, удлиненной вдоль одной оси, состоящей из головки 2 (Фиг. 3) в виде, например, шестигранника для технологичности монтажа - демонтажа, к торцевым поверхностям которого примыкают резьбовые стержни 3, 4 (Фиг. 3). При этом к наружной торцевой поверхности резьбового стержня 4 примыкает хвостовик 5 (Фиг. 3), выполненный ступенчатой цилиндрической формы, на который фиксируют внутриблочный или внутримодульный заземляющий провод 6 (Фиг. 1, 2), например, пайкой;
- металлический корпус 7 (Фиг. 1, 2), выполненный, например, из алюминиевого или магниевого сплава с толщиной S стенки, в которой выполнено отверстие для контактного элемента 1. Отверстие может быть выполнено резьбовым 8 (Фиг. 1) при толщине S стенки равным или большим длины резьбового стержня 4 контактного элемента 1, или цилиндрическим 9 (Фиг. 2) при толщине S стенки меньше длины резьбового стержня 4 контактного элемента 1;
- гайку 10 (Фиг. 1, 2, 4, 9) с центральным резьбовым отверстием и внешней поверхностью, состоящей из соосно последовательно сопряженных частей разного диаметра: верхней 11 (Фиг. 4) части большего диаметра, средней 12 (Фиг. 4) части меньшего диаметра и нижней 13 (Фиг. 4) части еще меньшего диаметра. Боковая поверхность 14 (Фиг. 4) верхней 11 части гайки 10 может быть выполнена рифленой или многогранной в виде шестигранника и соответствовать одному из стандартных размеров зева гаечного ключа для удобства монтажа. Со стороны торцевых поверхностей гайки 10 выполнены занижения 15, 16 (Фиг. 9) цилиндрической формы, переходящие ступенчато в центральное резьбовое отверстие 17 (Фиг. 9). Диаметры занижений 15, 16 выполнены не меньше диаметра центрального резьбового отверстия 17. Соотношение диаметра занижения 16 и наружного диаметра нижней 13 части выбраны таким образом, что образуют тонкостенную гильзу для обеспечения развальцовки. Средняя 12 часть гайки 10 выполнена с цилиндрическим кольцом 18 (Фиг. 4) меньшего диаметра со стороны нижней части 13. При выполнении боковой поверхности 14 верхней 11 части рифленой в ней дополнительно может быть выполнен сквозной П-образный паз 19 (Фиг. 4) со стороны торцевой поверхности гайки 10 для расширения применяемости номенклатуры инструмента при ее монтаже - демонтаже;
- втулку контактную 20 (Фиг. 1, 2, 5, 6, 7, 9), выполненную, например, цилиндрической формы малой высоты с осевым отверстием. Одна из торцевых поверхностей 21 (Фиг. 5) втулки контактной 20 выполнена зубчатой, образованная чередующимися впадинами 22 (Фиг. 7), например, трапециевидной формы и выступами 23 (Фиг. 7) клиновидной формы. При этом ширина L впадины 22 и ширина L1 выступа 23 находятся в следующей зависимости:
L/L1≤3
где L - ширина впадины,
L1 - ширина выступа
Поверхность осевого отверстия втулки контактной 20 выполнена состоящей из цилиндрической поверхности проточки 24 (Фиг. 5, 6) малой глубины, выполненной со стороны зубчатой торцевой поверхности 21, переходящей в коническую поверхность 25 (Фиг. 5, 6), которая переходит в цилиндрическую поверхность 26 (Фиг. 5, 6). Диаметр цилиндрической поверхности соразмерен наружному диаметру нижней 13 части гайки 10;
- упругий элемент 27 (Фиг. 1, 2, 8, 9), выполненный в виде плоской пружины штампованной из ленты и содержащей примыкающие к ее торцевым поверхностям оснований 28, 29 (Фиг. 8), например, цилиндрической формы, расположенных с ней в одной плоскости и выполненными с центральными отверстиями 30, 31 (Фиг. 8). В цилиндрическом основании 28 выполнены просечки, направленные к центральному отверстию 30, образующие зубья, клиновидные в плане (Фиг. 8) с прямоугольными боковыми ребрами, и с дугообразными торцами, ограниченными радиусом центрального отверстия 30. Зубья развернуты под углом к цилиндрическому основанию 28, при этом периферийная поверхность прямолинейных боковых ребер выступает за плоскость цилиндрического основания 28, образуя зубчатые поверхности (Фиг. 9), параллельные плоскости цилиндрического основания 28, последующая термическая обработка зубьев, например, закалка превращает их в упругодеформируемые контактные элементы.
Цилиндрическое основание 28 упругого элемента 27 размещено на резьбовом стержне 4 контактного элемента 1 посредством центрального отверстия 30, выполненного соразмерным диаметру резьбового стержня 4 контактного элемента 1. При завинчивании контактного элемента 1 в резьбовое отверстие 8 стенки корпуса 7 или фиксировании его в цилиндрическом отверстие 9 стенки корпуса 7 посредством крепежного элемента 32 (Фиг. 2), например, гайки, навинченной на резьбовой стержень 4, упругодеформируемые контактные элементы цилиндрического основания 28 упругого элемента 27, размещенные между торцевой поверхностью головки 2 контактного элемента 1 и поверхностью стенки корпуса 7, вдавливаются в поверхность стенки корпуса 7. В местах вдавливания упругодеформируемых контактных элементов упругого элемента 27 в поверхность стенки корпуса 7 создается точечный «мостиковый» электрический контакт, уменьшая величину переходного сопротивления контакта, а разворот зубьев противодействует отвинчиванию контактного элемента 1, обеспечивая его стопорение. Переходное сопротивление электрического контакта определяется эффективной площадью контактирования и равно отношению падения напряжения на контактном переходе к току через этот переход. Выполнение одного из цилиндрических оснований 28 упругого элемента 27 с упругодеформируемыми контактными элементами обеспечивает эффективную площадь электрического контакта между поверхностью стенки корпуса 7 и торцевой поверхностью головки 2 контактного элемента 1.
Для повышения надежности электрического контакта при климатических воздействиях может быть использована локальная герметизация 33 (Фиг. 1, 2), например, компаундом по периметру соединения с двух поверхностей стенки корпуса 7, а в случае с цилиндрическим отверстием 9 в стенке корпуса 7 - дополнительно по поверхности крепежного элемента 32.
Цилиндрическое основание 29 упругого элемента 27 размещено на цилиндрическом кольце 18 средней 12 части гайки 10 посредством центрального отверстия 31 и закреплено втулкой контактной 20, которая размещена на нижней 13 части гайки 10 и зафиксирована на ней, например, развальцовкой. При этом развальцованная поверхность 34 (Фиг. 9) нижней 13 части гайки 10 идентична конической боковой поверхности 25 осевого отверстия втулки контактной 20 и выполняет роль ловителя гайки 10, обеспечивая ее центрирование, повышающее оперативность монтажа ее на резьбовом стержне 3 контактного элемента 1 обслуживающим персоналом. Вращение втулки контактной 20 обеспечивается зазором Н=0,01-0,1 мм (Фиг. 9) между ее торцевой поверхностью и торцевой поверхностью цилиндрического кольца 18 средней 12 части гайки 10. Цилиндрическая поверхность 26 осевого отверстия втулки контактной 20 контактирует с наружной боковой поверхностью нижней 13 части гайки 10. Центральное отверстие 31 цилиндрического основания 29 упругого элемента 27 выполнено соразмерным наружному диаметру цилиндрического кольца 18 средней 12 части гайки 10.
Устройство заземляющее содержит также наконечник 35 (Фиг. 1, 2), например, кабельный шины заземления 36 (Фиг. 1, 2), зафиксированный на торцевой поверхности головки 2 контактного элемента 1 посредством гайки 10, завинченной на резьбовом стержне 3 контактного элемента 1. Втулка контактная 20 зубчатой торцевой поверхностью 21 вдавливается в поверхность наконечника 35, при этом в местах вдавливания в поверхность наконечника создается дополнительный точечный «мостиковый» электрический контакт, уменьшая величину переходного сопротивления электрического контакта за счет повышения эффективной площади контактирования.
Упругий элемент 27 исключает утерю гайки 10, обеспечивая технологичность при монтаже - демонтаже наконечника 35 шины заземления 36 в процессе эксплуатации.
Сборка устройства заземляющего осуществляется следующим образом.
Размещают цилиндрическое основание 29 упругого элемента 27 на цилиндрическом кольце 18 средней 12 части гайки 10 посредством центрального отверстия 31 и закрепляют втулкой контактной 20, размещая ее на нижней 13 части гайки 10.
Выполняют развальцовку нижней 13 части гайки 10.
Размещают цилиндрическое основание 28 упругого элемента 27 на резьбовом стержне 4 контактного элемента 1 посредством центрального отверстия 30.
Ввинчивают резьбовой стержень 4 контактного элемента 1 в резьбовое отверстие 8 в стенке корпуса 7 или закрепляют его крепежным элементом 32 в цилиндрическом отверстии 9 в стенке корпуса 7.
Выполняют локальную герметизацию 33 контактного соединения компаундом.
Размещают наконечник 35 кабельный шины заземления 36 на торцевой поверхности головки 2 контактного элемента 1 и фиксируют его посредством гайки 10, завинченной на резьбовом стержне 3 контактного элемента 1.
Фиксируют внутриблочный или внутримодульный заземляющий провод 6 на хвостовик 5 контактного элемента 1 пайкой.