УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники, более конкретно, к устройствам для обеспечения электрического соединения токопроводящих элементов и может найти применение для электрических соединителей, работающих в химических источниках тока с агрессивными электролитами.
Известно устройство для обеспечения электрического соединения, содержащее токопроводящие элементы, выполненные с возможностью подключения к внешней цепи, причем его первая контакт-деталь имеет конический хвостовик, а вторая контакт-деталь имеет коническое отверстие, образуя разъемное конусное зажимное соединение, для стопорения которого первая контакт-деталь снабжена резьбовым наконечником, на который навинчена гайка (см. патент RU №2196373, опубл. 2003 г.).
К недостаткам известного устройства можно отнести отсутствие средств защиты контактируемых поверхностей от возможного воздействия агрессивных сред и сравнительно большая длительность операций по обеспечению надежного электрического соединения токопроводящих элементов.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для обеспечения электрического соединения, содержащее корпус из изолирующего материала и токопроводящие элементы, выполненные с возможностью подключения к внешней цепи (см. патент RU №2173922, опубл. 2001 г. - прототип).
Особенностью известного устройства является то, что оно содержит подпружиненную каретку и электрический соединитель, одна ответная часть которого закреплена в корпусе, а другая соединена с кареткой, подпружиненный плоской пружиной фиксатор и привод, связанный с кареткой и фиксатором через средство их перемещения. Фиксатор установлен с возможностью поворота на заданный угол и фиксации каретки в расстыкованном состоянии соединителя, а средство перемещения выполнено в виде кулачкового механизма.
Недостатками известного устройства является сложность средств привода и фиксации элементов конструкции, а также невозможность его использования, в частности, в химических источниках тока с агрессивными электролитами из-за незащищенности электрического соединения токопроводящих элементов.
Решаемой задачей полезной модели является создание сравнительно простого по конструкции и удобного в эксплуатации устройства для обеспечения электрического соединения токопроводящих элементов в химических источниках тока. Дополнительно решаются задачи уменьшения времени соединения и обеспечение возможности эксплуатации устройства с агрессивной средой.
Решение указанной задачи достигается тем, что в известном устройстве для обеспечения электрического соединения, содержащем корпус из изолирующего материала и токопроводящие элементы, выполненные с возможностью подключения к внешней цепи, согласно полезной модели, корпус выполнен в виде стакана, на дне которого закреплен первый токопроводящий элемент, поверх открытой части стакана установлен фиксатор, второй токопроводящий элемент с возможностью перемещения по оси корпуса и имеет форму цилиндра с хвостовиком, установленным внутри полой втулки из изолирующего материала с возможностью перемещения относительно упомянутых корпуса и втулки, дно которой в совмещенном положении токопроводящих элементов закреплено упомянутым фиксатором, при этом хвостовик второго токопроводящего элемента пронизывает дно втулки, в кольцевой полости между хвостовиком и выступающей частью упомянутого цилиндра размещена спиральная пружина сжатия, а наружные цилиндрические поверхности полой втулки и упомянутого цилиндра имеют кольцевые выточки с размещенными в них эластичными герметизирующими прокладками для защиты зоны соединения токопроводящих элементов от проникновения агрессивной среды.
Такое выполнение устройства, при минимальном количестве точеных деталей, обеспечивает надежное и сравнительно быстрое соединение токопроводящих элементов и их фиксацию в указанном положении за счет пружины сжатия, а наличие эластичных герметизирующих прокладок, предотвращающих проникновение агрессивной среды в зону соединения токопроводящих элементов, позволяет использовать предложенное устройство в химических источниках тока с агрессивными электролитами.
На фиг.1 дано продольное сечение устройства для обеспечения электрического соединения токопроводящих элементов.
Устройство содержит корпус 1 из изолирующего материала и токопроводящие элементы 2, 3, выполненные с возможностью подключения к внешней цепи (не показана). Корпус 1 выполнен в виде стакана, на дне которого закреплен первый токопроводящий элемент 2.
Поверх открытой части стакана 1 установлен фиксатор 4, второй токопроводящий элемент 3 выполнен с возможностью перемещения по оси корпуса 1 и имеет форму цилиндра с хвостовиком 5, установленным внутри полой втулки 6 из изолирующего материала с возможностью перемещения относительно упомянутых корпуса 1 и втулки 6, дно которой в совмещенном положении токопроводящих элементов 2, 3 закреплено упомянутым фиксатором 4.
Хвостовик 5 второго токопроводящего элемента 3 пронизывает дно втулки 6, при этом в кольцевой полости между хвостовиком 5 и выступающей частью 7 упомянутого цилиндра размещена спиральная пружина сжатия 8. Наружные цилиндрические поверхности полой втулки 6 и упомянутого цилиндра в области данной втулки и в зоне контактной поверхности второго токопроводящего элемента 3 имеют кольцевые выточки с размещенными в них эластичными герметизирующими прокладками 9, 10, 11 для защиты зоны соединения указанных токопроводящих элементов от проникновения агрессивной среды. Поз. 12 обозначен контактный элемент внешней цепи для электрического соединения с хвостовиком 5 второго токопроводящего элемента 3, а поз.13 - пружина для поджатия контактного элемента 12 к хвостовику 5.
2
Конструкция предложенного устройства для обеспечения электрического соединения токопроводящих элементов была испытана в условиях функционирования при коммутации воздушно-алюминиевых элементов в батарею с силой тока 60 А. Площадь поверхности электрического контакта между ними составила 46 мм, а усилие прижима деталей 2, 3 друг к другу достигло 8 кН.
Корпус 1 и втулка 6 устройства выполнены из любой твердой прочной пластмассы. Фиксатор 4 и контактный элемент 12 внешней цепи для электрического соединения с хвостовиком 5 выполнены из бронзы. Материалом детали второго токопроводящего элемента 3 является латунь Л 63, а материалом первого токопроводящего элемента 2 является алюминиевый сплав анода.
Герметизирующие прокладки 9, 10, выполнены из круглой стандартной резины, а эластичная герметизирующая прокладка 11 выполнена из эластичной кислото- и щелочестойкой резины. Толщина прокладки 11 до сжатия составила 1 мм, а после соединения деталей 2, 3-0,8 мм.
Устройство для обеспечения электрического соединения токопроводящих элементов для коммутации токовых цепей химических источников тока работает следующим образом.
Токопроводящий элемент 2, электрически соединенный с алюминиевым анодом химического источника тока, неподвижно закреплен в донной части корпуса 1. Сборку токопроводящего элемента 3 осуществляют следующим образом. На хвостовик 5 токопроводящего элемента 3 надевают пружину 8, в кольцевую канавку его цилиндрической части вставляют резиновую прокладку 10, а в контактной зоне детали 3 в проточку вставляют эластичную герметизирующую прокладку 11, выполненную из кислото- и щелочестойкой резины.
Затем деталь 3 вставляют в дно втулки 6 для последующего обеспечения электрического соединения с контактным элементом 12, который электрически соединен с с внешним проводом электрической цепи (не показан). После этого на внешнюю поверхность втулки 6 устанавливают резиновую прокладку 9 и сборку токопроводящего элемента 3 вставляют в полость корпуса 1 до тех пор, пока дно втулки 6 установится в выступах фиксатора 4.
При сборке и настройке устройства проверяют свободный ход токопроводящего элемента 3 в полости втулки 6 под действием пружины 8 и плотность прилегания плоских поверхностей деталей 2, 3. В состоянии электрического соединения этих деталей фиксатор 4 должен надежно удерживать втулку 6 в корпусе 1. Герметичность внутренней полости корпуса 1 обеспечивается при этом за счет герметизирующих прокладок 9, 10. Указанное состояние устройства соответствует электрическому соединения токопроводящих элементов 2, 3, при этом пружина 8 находится в сжатом положении и создает прижимающее усилие контактной поверхности детали 3 на контактную поверхность детали 2.
В процессе сближения деталей 2, 3 эластичная герметизирующая прокладка 11 деформируется до момента соприкосновения указанных деталей по периметру поверхности электрического контакта между ними, перекрывая доступ окружающей агрессивной среде в область электрического соединения.
Усилие пружины 8 обеспечивает при этом как деформацию эластичной прокладки 11, так и необходимую для протекания токов силу прижима контактирующих поверхностей деталей 2, 3. Тем самым предложенное техническое решение обеспечивает надежное электрическое соединение контактирующих поверхностей токопроводящих элементов при одновременном отсутствии на этих поверхностях электрохимических и эрозионно-окислительных процессов.
Опытные образцы предложенного устройства для обеспечения электрического соединения были изготовлены и успешно испытаны в условиях функционирования при коммутации воздушно-алюминиевых элементов, работающих с использованием щелочного электролита, в батарею.