САМОЦЕНТРИРУЮЩИЙСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к линейным соединителям, облегчающим соединение и разъединение контактов, и предназначена для использования в силовых электротехнических установках различного назначения, где необходима многократная механическая стыковка и расстыковка ответных частей соединения (разъема), одна из которых установлена на стационарном объекте, а другая на отрывном объекте, сдвигаемом в процессе стыковки.
Известен самоцентрирующийся электрический соединитель (авторское свидетельство СССР №1064360, H01R 13/62, опубл. 30.12.1983 г.), который содержит вилочную и розеточную части, снабженные установочными узлами и, соответственно, центрирующим штырем и центрирующим гнездом. Каждый установочный узел содержит подвижный корпус, охватываемый с зазором стаканом (неподвижным корпусом) с центральным отверстием в дне, два взаимодействующих друг с другом кольца с конической и сферической поверхностями, упругие и направляющие элементы. Кольцо с конической поверхностью расположено на наружной поверхности дна стакана, а кольцо со сферической поверхностью расположено вне стакана на хвостовой части подвижного корпуса. Направляющие элементы выполнены в дне стакана в виде глухих осевых отверстий, в которых размещены упругие элементы, например пружины, при этом одни концы упругих элементов расположены в направляющих элементах, а другие взаимодействуют с корпусом. Известная конструкция соединителя позволяет компенсировать угловые смещения в совокупности с радиальными и осевыми продольными смещениями, а также каждую из этих погрешностей установки в отдельности. Однако эта конструкция не может быть применима в силовых электротехнических установках в силу избыточной массы и количества деталей установочных узлов вилочной и розеточной частей. Кроме того, в известном изобретении как вилочная часть, так и розеточная часть подвижны в процессе стыковки, поэтому при самоцентрировании вилочной и розеточной частей не обеспечивается строгая компенсация линейного радиального смещения, а также нет элементов, позволяющих воспринимать значительные продольные осевые усилия.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности к заявляемой полезной модели является электрический разъем (соединитель) (авторское свидетельство СССР №1112450, H01R 13/62, опубл. 07.09.1984 г.). Электрический разъем состоит из вилочной и розеточной частей. Розеточная часть установлена на отрывном объекте и содержит контакт в виде гнезда. Вилочная часть установлена на стационарном объекте и содержит соединенные кольцевым компенсатором перемещений неподвижный полый корпус и подвижный корпус с изолятором и контактом, выполненным в виде контактного штыря, одновременно выполняющего центрирующую функцию. На внутренней поверхности неподвижного корпуса выполнена кольцевая канавка, в которой размещены компенсатор перемещений и подвижный корпус. Компенсатор перемещений выполнен в виде изогнутой волнообразно в поперечном сечении пружины, изготовленной из металлической ленты, и позволяет компенсировать линейные радиальные перемещения, а изолятор выполнен из упругого материала, например резины, расположенной в кольцевом зазоре между подвижным корпусом и штырем, и позволяет компенсировать осевые смещения. Однако одним из недостатков известного устройства являются ненадежность работы в силовых электротехнических установках, так как упругий элемент выполнен из изоляционного материала, который при высоких температурах теряет свои упругие свойства, что при работе не позволяет обеспечить самоцентровку вилочной и розеточной частей. Кроме того, в известном устройстве при самоцентровке не может быть обеспечена эффективная компенсация значительных продольных усилий розеточной и вилочной частей при замыкании и размыкании, что также не позволяет обеспечивать самоцентровку при стыковке вилочной и розеточной частей силовых электротехнических установок.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении надежности стыковки розеточной и вилочной частей, находящихся на стационарном и отрывном объектах электрического соединителя силовых электротехнических установок.
Указанный технический результат достигается тем, что электрический соединитель содержит вилочную часть, предназначенную для установки на отрывном объекте и имеющую вилку с осевым центрирующим отверстием, и розеточную часть, предназначенную для установки на стационарном объекте и имеющую полый неподвижный корпус, в полости которого установлен подвижный корпус. Подвижный корпус имеет центрирующий штырь, предназначенный для установки в центрирующем отверстии вилки. Подвижный корпус со стороны передней торцевой части имеет расположенные равномерно по окружности глухие радиальные и осевые отверстия. В радиальных и осевых отверстиях расположены одни из концов пружин сжатия, а другие концы пружин сжатия установлены с возможностью взаимодействия с неподвижным корпусом. Между подвижным корпусом и неподвижным корпусом установлен с возможностью перемещения в радиальном направлении сферический элемент, сферическая поверхность которого сопрягается со сферической поверхностью углубления, выполненного в задней торцевой части подвижного корпуса. Вершина сферической поверхности углубления расположена на одной оси (соосна) с осью центрирующего штыря.
Благодаря выполнению в подвижном корпусе розеточной части центрирующего штыря, предназначенного для установки в центрирующем отверстии вилки, с одновременным размещением между подвижным корпусом и неподвижным корпусом сферического элемента, имеющего возможность перемещения в радиальном направлении и сопрягаемого своей сферической поверхностью со сферической поверхностью углубления, выполненного в задней торцевой части подвижного корпуса, при том, что вершина сферической поверхности углубления должна находиться на одной оси с центрирующим штырем, достигается улучшение самоцентрирования и компенсация продольных перемещений розеточной части. Благодаря выполнению вместо изогнутой волнообразно в поперечном сечении пружины расположенных равномерно по окружности глухих радиальных отверстий в подвижном корпусе со стороны передней торцевой части, в которых расположены одни из концов пружин сжатия, другие концы которых имеют возможность взаимодействовать с неподвижным корпусом, достигается эффективная компенсация линейных перемещений подвижного корпуса розеточной части. Благодаря выполнению вместо изолятора, выполненного из резины, глухих осевых отверстий в подвижном корпусе со стороны передней торцевой части, в которых расположены одни из концов пружин сжатия, другие концы которых имеют возможность взаимодействовать с неподвижным корпусом, достигается компенсация осевых перемещений и исключается зависимость электрического соединителя от температуры контакта и внешней среды. Благодаря такой конструкции предложенное устройство обеспечивает надежную стыковку электрического соединителя.
На фиг. 1 изображен электрический соединитель в состыкованном положении, на фиг. 2 - электрический соединитель в расстыкованном положении.
Электрический соединитель содержит розеточную часть, которая установлена на стационарном объекте, и вилочную часть, которая установлена на отрывном объекте. Розеточная часть имеет контакт, выполненный, например, в виде контактной муфты 1, жестко закрепленной в токопроводящем подвижном корпусе 2, выполненном в виде стакана. Вилочная часть имеет контакт, выполненный в виде вилки 3, в которой имеется осевое центрирующее отверстие 4. Подвижный корпус 2 установлен в полости неподвижного корпуса 5. В подвижном корпусе 2 со стороны передней торцевой части (со стороны вилочной части) выполнены по окружности глухие радиальные отверстия 6 и глухие осевые отверстия 7. В радиальных отверстиях 6 расположены одни из концов пружин сжатия 8, а в осевых отверстиях 7 одни из концов пружин сжатия 9, другие концы пружин 8 и 9 имеют возможность взаимодействовать с неподвижным корпусом 5. Количество радиальных отверстий 6 и осевых отверстий 7 под установку пружин 8 и 9 определяется расчетным путем в зависимости от требуемой подвижности, массы подвижного корпуса 2 и контактной муфты 1, а также характеристик пружин 8 и 9. Подвижный корпус 2 имеет центральную часть, выполненную в виде центрирующего штыря 10 таким образом, чтобы в состыкованном положении электрического соединителя центрирующий штырь 10 и центрирующее отверстие 4 вилки 3 были расположены на одной оси (были соосны). Между подвижным корпусом 2 и неподвижным корпусом 5 со стороны задней торцевой части подвижного корпуса 2 установлен сферический элемент 11, например, выполненный в виде шайбы. Для обеспечения возможности перемещения (подвижности) элемента 11 в радиальном направлении в рассмотренном примере в неподвижном корпусе 5 выполнен паз 12, в который установлен элемент 11. Сферическая поверхность 13 элемента 11 сопряжена со сферической поверхностью 14 углубления 15, выполненного в задней торцевой части подвижного корпуса 2. Вершина сферической поверхности 14 углубления 15 расположена на одной оси с осью центрирующего штыря 10. Таким образом, в состыкованном положении электрического соединителя вершины сферических поверхностей 13 и 14 расположены на одной оси с осью центрирующего штыря 10. Для уменьшения коэффициента трения при сочленении центрирующего отверстия 4 вилки 3 с центрирующим штырем 10 на штыре 10 может быть установлен колпачок 16, выполненный из материала, имеющего низкий коэффициент трения, и закрепленный с помощью винта 17.
Самоцентрирующийся электрический соединитель работает следующим образом.
Розеточная и вилочная части перед стыковкой находятся смещенными одна относительно другой за счет погрешностей изготовления, сборки и установки на разных объектах.
При стыковке (сочленении) розеточной части и вилочной части вилка 3 заходит в контактную муфту 1 подвижного корпуса 2. При дальнейшем продвижении вилки 3 центрирующий штырь 10 входит в центрирующее отверстие 4, проходит вглубь и способствует центровке подвижного корпуса 2 относительно вилки 3. При этом подвижный корпус 2 опирается через свою сферическую поверхность 14 углубления 15 на сферическую поверхность 13 элемента 11 и далее на неподвижный корпус 5, при этом, благодаря подвижности сферического элемента 11 в радиальном направлении и пределах паза 12, оси сферических поверхностей 13 и 14 совмещаются, и подвижный корпус 2 занимает устойчивое положение, а ось центрирующего штыря 10 подвижного корпуса 2 совмещается с осью центрирующего отверстия вилки 3. Одновременно при стыковке происходит деформация пружин 8, расположенных по окружности в радиальных отверстиях 6, и пружин 9, расположенных по окружности в осевых отверстиях 7, при этом с одной стороны подвижного корпуса 2 пружины 8 и 9 сжимаются, а с другой стороны ослабляются, благодаря такой деформации пружин 8 и 9 происходит устранение перекосов и самоцентровка подвижного корпуса 2 относительно вилки 3.
При расстыковке электрического соединителя вилка 3 выходит из подвижного корпуса 2, при этом радиальные пружины 8 и осевые пружины 9, деформируясь, компенсируют перекос подвижного корпуса 2 относительно неподвижного корпуса 5. После расстыковки подвижный корпус 2 возвращается в исходное положение.
Таким образом, за счет устранения продольных и радиальных перемещений, перекосов и достижения самоцентрирования стыкуемых частей в электрическом соединителе обеспечивается надежность стыковки розеточной и вилочной частей, находящихся на стационарном и отрывном объектах электрического соединителя силовых электротехнических установок.