Электросоединитель

 

Изобретение относится к энергетике, в частности к коммутационным электрическим аппаратам, может быть использовано в системах электроснабжения, управления и измерения стационарных промышленных и транспортных энергоустановок для коммутации электрических цепей с повышенным требованием к надежности и качеству сочленения, обеспечивающим стабильное и минимальное переходное контактное сопротивление, в том числе и при автоматической стыковке объектов. Изобретение позволяет повысить надежность и качество контактного соединения, обеспечивающие стабильность переходного контактного сопротивления и его минимально возможную величину. Задача решается тем, что в электросоединителе, содержащем сочленяемые пары вилка - розетка, состоящие из электроизоляционных корпусов с установленными в них соответственно штырями и гнездами, и имеющем элементы взаимной ориентации и фиксации, элементы фиксации выполнены в виде легкоплавких покрытий на поверхностях штырей и соответствующих им внутренних поверхностях гнезд и электронагревателей, установленных по крайней мере в одном из корпусов. Причем электронагреватели могут быть установлены в корпусе вилки и/или розетки. 4 ил.

Изобретение относится к энергетике, в частности к коммутационным электрическим аппаратам, может быть использовано в системах электроснабжения, управления и измерения стационарных промышленных и транспортных энергоустановок для коммутации электрических цепей с повышенным требованием к надежности и качеству сочленения, обеспечивающим стабильное и минимальное переходное контактное сопротивление, в том числе и при автоматической стыковке объектов.

Типичными примерами использования изобретения могут быть объекты авиационной, космической техники, ядерные и другие энергоустановки, в том числе разрабатываемый международный экспериментальный термоядерный реактор (ITER) с автоматической стыковкой модулей к кожуху при сборке бланкета.

Известно значительное количество цилиндрических и прямоугольных соединителей общепромышленного применения [1].

Основная часть соединителей массового производства и конструкций вилок и розеток характеризуется работой в нормальных климатических условиях при ручном (неавтоматическом) сочленении.

С целью повышения надежности сочленения в некоторых конструкциях предусматривается удержание вилки и розетки от непроизвольного расчленения (из-за вибраций или иных причин) стягивающими скобами, рукоятками, замками, защелками или закручивающимися накидными фиксаторами.

Примерами таких известных решений могут быть электрический соединитель по патенту США N 41067637, (МПК⁶ H 01 R 13/46), который имеет корпус, крышку, контактные пары, элементы взаимной ориентации и фиксации в виде изгибаемых деталей с крюкообразным концом для сопрягаемого сцепления с соответствующим выступом; соединитель по заявке на патент Великобритании N 2109646 (МПК⁶ H 01 R 13/627), где для фиксаций сопрягаемых частей соединителя используется зубчатая защелка, укрепленная на упругом рычаге, а на другой части корпуса соответственно выполнены отверстия, в которые входят зубцы.

Известные технические решения не обеспечивают надежного соединения вилки и розетки.

Наиболее близким техническим решением является электрический соединитель, который имеет изоляционные корпуса вилки и розетки с установленными в них штырями и гнездами соответственно, средства ориентации и фиксации, при этом средства фиксации частей соединителя выполнены в виде выступов из хрупкого материала и соответствующих им изгибаемых деталей, каждая из которых имеет крюкообразный конец для сопрягаемого сцепления с упомянутыми выступами (патент США N 4067637, МПК⁶ H 01 R 13/46).

Указанный соединитель не обеспечивает хорошего качества контактирования в силу шероховатости соприкасаемых поверхностей и постепенной утраты упругих свойств элементами контактных пар. Кроме того, на контактном переходе со временем происходят окислительные, электроэрозионные и другие процессы, которые увеличивают его сопротивление и не позволяют достичь необходимой его стабильности.

Задачей изобретения является повышение надежности и качества контактного соединения, обеспечивающих стабильность переходного контактного сопротивления и его минимально возможную величину.

Задача решается тем, что в электросоединителе, содержащем сочленяемые пары вилка-розетка, состоящие из электроизоляционных корпусов с установленными в них соответственно штырями и гнездами, и имеющем элементы взаимной ориентации и фиксации, элементы фиксации выполнены в виде легкоплавких покрытий на поверхностях штырей и соответствующих им внутренних поверхностях гнезд и электронагревателей, установленных по крайней мере в одном из корпусов. Причем электронагреватели могут быть установлены в корпусе вилки и/или розетки.

Суть изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1, фиг. 3 изображен в общем виде предложенный электросоединитель, а на фиг. 2 и фиг. 4 - разрезы по А-А и В-В соответственно вилки и розетки. При этом 1 - электроизоляционный корпус вилки; 2 - электроизоляционный корпус розетки; 3 - ребро; 4 - боковые направляющие выступы; 5 - паз; 6 - направляющие каналы; 7 - штыри вилки; 8 - гнезда розетки; 9 - покрытие вилки;
10 - покрытие розетки;
11 - электронагреватели.

Электросоединитель содержит вилку и розетку, имеющие электроизоляционные корпуса 1 и 2, элементы взаимной ориентации. В качестве элементов взаимной ориентации в корпусе 1 предусматриваются общее выступающее ребро 3 и два боковых направляющих выступа (штока) 4. Электроизоляционный корпус розетки 2 снабжается общим углубленным пазом 5 и двумя профилированными направляющими каналами 6.

В отверстиях корпусов 1 и 2 устанавливается в виде ряда ( и закрепляется, например, изгибом хвостовиков) произвольное число плоских контактных пар: штырей 7 (у вилки) и соответствующих им гнезд 8 ( у розетки). Причем штыри 7, например, плоской активной частью располагаются соответственно по выступающей поверхности ребра 3, а плоские гнезда 8 - по внутренней поверхности углубленного паза 5, обеспечивая взаимное прижатие и электрический контакт в процессе сочленения.

Для повышения надежности и качества сочленения в процессе изготовления соединителя поверхности штырей и внутренние поверхности гнезд снабжаются легкоплавкими покрытиями 9 и 10 соответственно, а корпус вилки или розетки - плоскими электронагревателями 11. В соответствии с фиг. 1 плоские электронагреватели 11 вилки устанавливаются под двумя рядами с произвольным числом штырей, по крайней мере два из которых используются для питания и управления электронагревателями.

Электросоединитель работает следующим образом. И при ручном и при автоматическом сочленении вначале боковые направляющие выступы 4 (элементы ориентации) вилки попадают в направляющие каналы 6 розетки. Затем в процессе дальнейшего взаимного сближения выступающее ребро 3 вилки (элементы ориентации) попадает в углубленный паз 5 розетки. При этом произвольные по своему числу в каждом ряде штыри 7 за счет начальных упругих свойств плотно входят в контакт с гнездами 8. Контактируемые поверхности штырей и гнезд имеют покрытия 9, 10 из легкоплавких металлов или сплавов, температура плавления которых меньше температуры плавления основных материалов контактных пар, но выше рабочей температуры соединителя.

По завершении механического сочленения включаются электронагреватели 11, которые автоматически, без вмешательства оператора, расплавляют легкоплавкое покрытие и осуществляют пайку штырей к гнездам. Технологический процесс автоматической пайки может быть отработан во времени, по истечении которого электронагреватели выключаются. Пропаянные контактные пары обеспечат соединителю в рабочих режимах максимально стабильное и минимально возможное переходное контактное сопротивление.

При необходимости расчленения вилки и розетки предварительно включаются электронагреватели, которые расплавляют легкоплавкую составляющую соединений, обеспечивая возможность свободного расчленения соединителя до начала процесса отвердевания.

Так как объем легкоплавкого покрытия минимален, условия для нагревания благоприятны (контакты окружены электротеплоизолятором), а время плавления не ограничено, необходимые мощность и размеры плоских электронагревателей незначительны. Технология изготовления подобных электронагревателей освоена.

Примером легкоплавкого покрытия может быть серебряный припой типа ПСР-40 с температурой плавления около 605^oC. При этом рабочая температура соединителя может достигать 400-450^oC.

Можно утверждать, что по сравнению с известными решениями пайка сочлененных контактных пар обеспечит не только высокую стабильность переходного контактного сопротивления, но и минимально возможную его величину.

Источники информации
1. В. Ф. Лярский, О.Б. Мурадян. Электрические соединители. Справочник. "Радио и связь". Москва. 1988 г.

Формула изобретения

Электросоединитель, содержащий сочленяемые пары вилка - розетка, состоящие из электроизоляционных корпусов с установленными в них соответственно штырями и гнездами, а также элементы взаимной ориентации и фиксации, отличающийся тем, что элементы фиксации выполнены в виде легкоплавких покрытий на поверхностях штырей и соответствующих им внутренних поверхностях гнезд и электронагревателей, установленных по крайней мере в одном из корпусов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4