КОНТАКТНАЯ ПРОКЛАДКА ДЛЯ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ ВОЛНОВОДОВ

Предлагаемая полезная модель относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использована при фланцевом соединении волноводов и волноводных устройств в волноводных трактах с повышенными требованиями к электрогерметичности.
Известна контактная прокладка для соединения волноводов (SU 614481, опубликовано: 05.07.1978, МПК: H01P 1/04), имеющая упругий металлический лист с прямоугольным окном, по контуру которого выполнен радиусный зиг, а в углах прямоугольного окна под углом 45° к его сторонам выполнены прорези.
Конструкция данной контактной прокладки имеет следующие недостатки:
а) возможная неравномерность линии распрямления зигов при сжатии контактной прокладки между фланцами волноводов, которая может приводить к снижению электрогерметичности волноводного соединения и потерям мощности СВЧ сигнала;
б) возможность повреждения гальванического покрытия внутренних поверхностей фланцев волноводов острыми краями радиусных зигов при сжатии контактной прокладки между фланцами;
в) невозможность использования контактной прокладки в волноводных фланцевых соединениях совместно с герметизирующими прокладками, а также при наличии штифтов, центрирующих фланцы волноводов, поскольку контактные элементы размещены по всей поверхности контактной прокладки.
Известна контактная прокладка для фланцевого соединения волноводов (SU 1548816, опубликовано: 07.03.1990, МПК: H01P 1/04), содержащая металлическую пластину, в которой выполнены контактные элементы, расположенные в шахматном порядке. Каждый из контактных элементов образован двумя пружинными лепестками, отогнутыми в разные стороны. Пружинные лепестки имеют прямоугольную форму и образованы Н-образной просечкой.
Конструкция данной контактной прокладки имеет следующие недостатки:
а) наличие зазора между пружинными лепестками снижает уровень электрогерметичности волноводного тракта и увеличивает потери мощности СВЧ сигнала;
б) возможность повреждения гальванического покрытия внутренней поверхности фланцев волноводов острыми краями пружинных лепестков при сжатии контактной прокладки между фланцами;
в) невозможность использования контактной прокладки в волноводных фланцевых соединениях совместно с герметизирующими прокладками, а также при наличии штифтов, центрирующих фланцы волноводов, поскольку контактные элементы размещены по всей поверхности контактной прокладки.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является контактная прокладка для фланцевого соединения волноводов (SU 1363330, опубликовано: 30.12.1987, МПК: H01P 1/04), содержащая металлическую пластину, с двух сторон которой выполнены контактные элементы, расположенные в шахматном порядке. Каждый контактный элемент образован не менее чем четырьмя треугольными пружинными лепестками, имеющими общую вершину и отогнутыми поочередно в разные стороны.
Данное техническое решение имеет следующие недостатки:
а) невысокий уровень электрогерметичности, что связано с особенностями формообразования контактных элементов, а именно:
- с наличием просечек, образующих пружинные лепестки, которые приводят к уменьшению площади контакта контактных элементов с внутренними поверхностями фланцев волноводов;
- различной величиной упругой деформации у каждого из двух примыкающих друг к другу пружинных лепестков, так как у одного из них линия изгиба лепестка проходит вдоль проката, а у другого - поперек проката материала ленты;
б) возможность повреждения гальванического покрытия внутренних поверхностей фланцев волноводов острыми краями пружинных лепестков;
в) невозможность использования контактной прокладки в волноводных фланцевых соединениях совместно с герметазирующими прокладками, а также при наличии штифтов, центрирующих фланцы волноводов, поскольку контактные элементы размещены по всей поверхности контактной прокладки.
Указанные недостатки известных контактных прокладок для фланцевого соединения волноводов существенно ограничивают их использование в волноводных трактах многих радиотехнических систем.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении электрогерметичности фланцевого соединения волноводов и уменьшении потерь мощности СВЧ сигнала в рабочем диапазоне частот.
Технический результат достигается тем, что контактная прокладка для фланцевого соединения волноводов выполнена в виде металлической пластины с прямоугольным окном, с двух сторон которой выполнены контактные элементы, расположенные в шахматном порядке. Контактные элементы выполнены в виде пуклевок одинаковой высоты, направленных в противоположные стороны перпендикулярно плоскости металлической пластины и объединенных в группы: центральную и, как минимум, две периферийные. При этом контактные элементы центральной группы выполнены рядами вдоль контура прямоугольного окна, с равным шагом как в рядах, так и между рядами, а контактные элементы периферийных групп выполнены с тем же шагом, что и в центральной группе.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами:
фиг. 1 - общий вид фланцевого соединения волноводов с контактной прокладкой;
фиг. 2 - общий вид контактной прокладки с контактными элементами, имеющими форму усеченных конусов;
фиг. 3 - вид А фиг. 2;
фиг. 4 - сечение Б-Б фиг. 3;
фиг. 5 - вид В фиг. 3;
фиг. 6 - общий вид контактной прокладки с контактными элементами, имеющими форму усеченных пирамид;
фиг. 7 - вид Г фиг. 6;
фиг. 8 - сечение Д-Д фиг. 7;
фиг. 9 - вид Е фиг. 7.
Контактная прокладка 1 (фиг. 2, 6) для фланцевого соединения волноводов 2 и 3 (фиг. 1) выполнена в виде металлической пластины с прямоугольным окном 4, контактными элементами 5 и отверстиями 6 под элементы крепления фланцев 7, 8.
Контактные элементы 5 (фиг. 2, 6) выполнены в виде пуклевок, имеющих форму усеченных конусов 9 (фиг. 3, 4, 5) или форму усеченных пирамид 10 (фиг. 7, 8, 9). Контактные элементы 5 выполнены с двух сторон контактной прокладки 1 и направлены в шахматном порядке в противоположные стороны перпендикулярно плоскости металлической пластины, образуя “вафельные” поверхности (фиг. 4, 8). При этом высота H контактных элементов 5 одинакова и равна толщине S контактной прокладки 1: Н=S.
1
1
1
1
В случае если пуклевки имеют форму усеченных конусов 9 (фиг. 4, 5), диаметр D нижнего основания и диаметр D верхнего основания усеченного конуса 9 находятся в соотношении: D=2D. Если пуклевки выполнены в форме усеченных пирамид 10 (фиг. 8, 9), то диагональ L нижнего основания и диагональ L верхнего основания усеченной пирамиды 10 находятся в аналогичном соотношении: L=2L.
Приведенные выше соотношения плюс конусообразная или пирамидальная форма выполнения пуклевок позволяют обеспечить их равномерную упругую деформацию при сжатии контактной прокладки 1 между фланцами 7 и 8 волноводов 2, 3 и реализовать, таким образом, надежное контактное взаимодействие вершин 11 контактных элементов 5 (фиг. 4, 8) с внутренними поверхностями 12, 13 фланцев 7, 8. При этом гальваническое покрытие внутренних поверхностей 12, 13 фланцев 7, 8 остается неповрежденным из-за отсутствия острых кромок у контактных элементов 5.
Контактные элементы 5 на контактной прокладке 1 объединены в группы: центральную и, как минимум, две периферийные (фиг. 2, 6). Такое расположение контактных элементов 5 позволяет использовать контактную прокладку 1 во фланцевом соединении волноводов 2 и 3 (фиг. 1) совместно с герметизирующими прокладками 14, а также при наличии штифтов 16, обеспечивающих центрирование соединяемых волноводов 2, 3.
Контактные элементы 5 центральной группы расположены рядами вдоль контура прямоугольного окна 4 контактной прокладки 1 (фиг. 2, 6), с равным шагом N как в рядах, так и между рядами (фиг. 3, 4, 7, 8). При этом первый ряд контактных элементов 5 удален от контура прямоугольного окна 4 (фиг. 3, 7) на расстояние A, которое находится в пределах: 4,2S-6,25 S, где S - толщина контактной прокладки 1. Значение А, взятое в указанных пределах, является минимальным расстоянием, позволяющим исключить образование трещин и разрывов металла при выполнении контактных элементов 5 вблизи прямоугольного окна 4.
Контактные элементы 5 периферийных групп (фиг. 2, 6) выполнены с тем же шагом N, что и в центральной группе, и могут быть расположены вдоль коротких и/или длинных сторон прямоугольного окна 4, например, между отверстиями 6 под элементы крепления фланцев 7, 8.
1
1
1
1
Шаг N (фиг. 3, 4, 7, 8) расположения контактных элементов 5 в центральной и периферийных группах и диаметр D (фиг.4) или диагональ L (фиг. 8) находятся в соотношении: N≤5D или N≤5L, что позволяет обеспечить максимально возможную плотность заполнения групп и, тем самым, увеличить площадь контакта вершин 11 контактных элементов 5 с внутренними поверхностями 12, 13 фланцев 7, 8.
Между центральной и периферийными группами контактных элементов 5 выполнены отверстия 17 (фиг. 2, 6) для размещения штифтов 16.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом. При стягивании фланцев 7,8 волноводов 2, 3 при помощи элементов крепления происходит сжатие контактной прокладки 1 между фланцами 7 и 8, при этом вершины 11 контактных элементов 5 контактной прокладки 1 взаимодействуют с внутренними поверхностями 12, 13 фланцев 7, 8 волноводов 2 и 3, обеспечивая надежный электрический контакт в области контура прямоугольного окна 4, что позволяет значительно повысить уровень электрогерметичности фланцевого соединения и, тем самым, уменьшить потери мощности СВЧ сигнала.
Установка контактной прокладки 1 (фиг. 2, 6) между фланцами 7 и 8 волноводов 2, 3 (фиг. 1) осуществляется следующим образом.
Герметизирующие прокладки 14 размещают в пазах на внутренних поверхностях 12, 13 фланцев 7, 8.
Контактную прокладку 1 размещают между фланцами 7 и 8 волноводов 2 и 3, расположив штифты 16 в отверстиях 17 контактной прокладки 1.
Болты 18 размещают в отверстиях 20 фланцев 7, 8 и отверстиях 6 контактной прокладки 1 и стягивают фланцы 7 и 8 волноводов 2, 3 при помощи гаек 19.
Примером использования предлагаемого технического решения может служить контактная прокладка для фланцевого соединения волноводов в волноводном тракте передатчика РЛС.
Данное фланцевое соединение (фиг. 1) содержит два прямоугольных волновода 2 и 3 сечением 23×10 (мм) с фланцами 7 и 8, между которыми установлена контактная прокладка 1, при этом в пазах на внутренних поверхностях 12, 13 фланцев 7, 8 размещены герметизирующие прокладки 14, а фланцы 7, 8 стянуты элементами крепления в виде болтов 18 с гайками 19. Центрирование соединяемых волноводов 2 и 3 осуществляется при помощи штифтов 16, которые установлены в отверстия 15, выполненные со стороны внутренних поверхностей 12, 13 фланцев 7, 8.
Герметизирующая прокладка 14 выполнена из смеси резиновой, например, марки ИРП-1267 или ИРГИ 354. Контактная прокладка 1 выполнена из ленты ДПРНТ 0,12 БрБ2 ГОСТ 1789 с термообработкой HV≥340 и покрытием М3.Ср6.
Предлагаемая конструкция контактной прокладки позволяет повысить электрогерметичность фланцевого соединения волноводов и значительно снизить потери мощности СВЧ сигнала.