Соединитель электрических цепей

 

Изобретение относится к энергетике, в частности к коммутационным электрическим аппаратам, и может быть использовано в транспортных и наземных энергоустановках, в том числе при проведении автоматического соединения электрических цепей. Соединитель электрических цепей содержит вилку и розетку, состоящие из корпусов, изоляторов, контактных штырей и гнезд соответственно, устройства взаимной ориентации направляющих штоков и соответствующих им направляющих каналов. Устройство взаимной ориентации снабжено электроконтактным узлом сигнализации, который состоит из регулируемых винтов, подпружиненных упругими элементами и электрически связанных со световыми приборами, подключенными через выключатель к источнику питания. Один из винтов контактирует с направляющим штоком и пропущен через электропроводную шайбу, электрически также подключенную к одному из световых приборов, а второй винт установлен с зазором по отношению к другому заземляемому направляющему штоку. В электропроводных втулках розетки установлены электропроводные пластины, одна из которых заземлена, причем выбирается как разница длин направляющих штоков и контактных штырей. Технический результат - повышение надежности автоматического сочленения. 2 ил.

Изобретение относится к энергетике, в частности к коммутационным электрическим аппаратам, и может быть использовано в транспортных и наземных энергоустановках, в том числе при проведении автоматического соединения электрических цепей.

Типичными примерами объектов использования изобретения могут быть стыкуемые космические объекты (КО), а также разрабатываемый международный экспериментальный термоядерный реактор (ITER) с автоматической стыковкой модулей к кожуху при сборке и разборке его бланкета.

Известно значительное количество соединителей общепромышленного применения [1]. Большая часть соединителей массового производства характеризуется ручным сочленением двух обязательных частей соединителя - вилки и розетки и работой в нормальных климатических условиях. Такие соединители имеют устройства взаимной ориентации в виде направляющих и фиксаторы взаимного положения вилки и розетки в виде крюков или пары уступ-заплечики (например, заявка на патент Великобритании N 2147467, H 01 R 13/46; патент США N 4538877, H 01 R 13/50).

Разрабатывались также соединители специального исполнения, необходимые, в частности, для диагностики авиационных двигателей, наземных вакуумных установок и КО.

Примером соединителя специального исполнения является соединитель-аналог типа ОНЦ-РН-3-42/19-В(Р)-3-В [1]. Он характеризуется высокой теплостойкостью (до 345^o), однако не может осуществлять автоматическое сочленение без участия монтажника, так как снабжен упрощенными устройствами взаимной ориентации вилки и розетки в виде кромки или фланца корпуса, меток для зрительного восприятия при ручном монтаже.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цилиндрический соединитель, имеющий механизм автоматического сочленения (заявка на патент Великобритании N 1391523, H 01 R 13/54). Соединитель-прототип снабжен устройством взаимной ориентации, обеспечивающим возможность автоматического сочленения вилки с розеткой.

Соединитель-прототип состоит из двух сочленяемых частей - розетки и вилки, конструкция которых в значительной степени повторяет друг друга. Каждая из них состоит из 1) цилиндрического корпуса; 2) цилиндрической контактной головки, устанавливаемой внутри корпуса и состоящей из деталей изоляционной платы (изолятора) с отверстиями для элементов контактных пар (штырей у вилки и гнезд у розетки) с хвостовиками, к которым подсоединяются (пайкой, сваркой или обжимом) концы проводов или кабелей; 3) устройств взаимной ориентации в виде профилированных пазов и ответных ребер на корпусах вилки и розетки, выполняемых в ряде случаев и на других элементах конструкции соединителей; 4) элементов фиксации контактной пары в виде подпружиненного крюка, входящего в прорезь ответной части и зацепляющегося в отверстии.

Недостатком конструкции прототипа, характерным для всех известных соединителей, является то, что автоматическое сочленение и расчленение вилки с розеткой вынуждены осуществляться без информационного контроля, необходимого в процессе автоматической стыковки без участия человека ("вслепую") объектов повышенной ответственности, каковыми являются, например, стыкуемые КО и устройства ITER.

Вилка и розетка, снабженные устройствами взаимной ориентации, осуществляют автоматическое сочленение только при согласованном взаимном расположении: в пределах допустимого диапазона отклонений их осей. Вместе с тем, как бы ни были профилированы и совершенны устройства взаимной ориентации, нельзя исключить ситуации, когда возникают существенно большие расхождения в направлениях стыкуемых объектов. Следствием такой стыковки может наступить механическое разрушение соединителя.

Задачей изобретения является повышение надежности автоматического сочленения за счет введения средств информации о его процессе.

Указанный технический результат достигается тем, что в соединителе, состоящем из вилки и розетки, содержащих корпуса, изоляторы, контактные штыри и гнезда, а также устройства взаимной ориентации в виде направляющих штоков и соответствующих им направляющих каналов, устройство взаимной ориентации снабжено электроконтактным узлом сигнализации, который состоит из регулируемых узлов, подпружиненных упругими элементами и электрически связанных со световыми приборами, подключенными через выключатель к источнику питания, причем один из винтов контактирует с направляющим штоком и пропущен через электропроводную шайбу, электрически также подключенную к одному из световых приборов, а второй винт установлен с зазором d по отношению к другому направляющему штоку; в электропроводных втулках розетки установлены электропроводные пластины, одна из которых заземлена, причем d выбирается как разница длин направляющих штоков и контактных штырей.

Техническая сущность изобретения поясняется чертежами: фиг. 1 - конструкция вилки и фиг. 2 - конструкция розетки.

На фиг. 1 (вилка): 1 - корпус; 2 - изолятор; 3 - контактные штыри; 4 - кожух проводников; 5; 6 - направляющие штоки;
7 - неэлектропроводный патрубок;
8 - упругий элемент;
9 - металлический вкладыш;
10 - упругий элемент;
11 - регулируемый винт;
12 - электропроводная шайба;
13 - световые приборы;
14 - выключатель.

На фиг. 2 (розетка):
15 - корпус;
16 - изолятор;
17 - гнезда;
18 - направляющие каналы;
19 - электропроводные втулки;
20 - электропроводная перегородка;
21 - электропроводная пластина;
22 - кожух проводников;
23 - неэлектропроводный патрубок.

Конструкция вилки (фиг. 1) состоит из корпуса (1), изолятора (2), размещенного в нем, в изоляторе (2) смонтированы контактные штыри (3) и направляющие штоки (5) и (6), подпружиненные упругими элементами (8). Вилка имеет кожух проводников (4). Хвостовики штоков (5) и (6) входят в пазы неэлектропроводных патрубков (7), в которых установлены также подпружиненные упругими элементами (10) регулируемые винты (11).

При этом один из винтов (11) расположен с зазором d по отношению к заземленному штоку (5), а второй винт (11) контактирует с торцем хвостовика второго штока (6), причем этот винт пропущен через электропроводную шайбу (12).

Оба регулируемых винта (11) и шайба (12) электрически связаны со световыми приборами (13) и через выключатель (14) с источником питания E.

Конструкция розетки, представленная на фиг. 2, содержит в корпусе (15) изолятор (16), где выполнены ответные контактные гнезда (17), направляющие каналы (18) с электропроводными втулками (19) с конусообразным входом, в глухих торцах которых установлены электропроводные пластины (21).

Одна из электропроводных втулок (19), ответная штоку (6), снабжена электропроводной перегородкой (20). Пластина (21), установленная во втулке (19), соответствующей штоку (6), заземлена.

Соединитель электрических цепей с контролируемым сочленением работает следующим образом.

Под воздействием автоматически стыкуемых объектов, к которым крепятся корпус вилки (1) и корпус розетки (15), происходит их постепенное сближение. При касании направляющим штоком (6) "заземленной" втулки (19) профилированного направляющего канала (18) происходит замыкание электрической цепи прибора Л1, который световым сигналом информирует о нормальном начале процесса сочленения. Аналогичное касание штоком (5) втулки (19) другого канала (18) не вызывает замыкания электрической цепи прибора Л3, так как шток удален от электроконтактного узла на расстояние d (d - разница между длиной направляющих штоков и контактных штырей) (фиг. 1).

При продолжении нормального процесса сочленения шток (6), заканчивая свое движение в канале (18), упирается в перегородку (20), смещается за счет упругого элемента (8) и своим торцом контактирует с шайбой (12). При этом включается сигнальный прибор Л2, информируя о нормальном завершении процесса сочленения.

В аварийной ситуации, когда направляющие штоки вилки не могут попасть в направляющие каналы розетки и упираются в лицевую поверхность ее изолятора (16), происходит смещение штока (5) за счет упругого элемента (8) и осуществляется механический и электрический контакт его торцевой частью с предварительно отведенным на расстояние d регулируемым винтом (11). Замыкается электрическая цепь с сигнальным устройством Л3 (13), предупреждая о возможности разрушения соединителя и о необходимости приостановить сближение стыкуемых объектов.

При расчленении соединителя происходит последовательное отключение цепей с прибором Л2 (13), а затем и с прибором Л1 (13).

По завершении операций сочленения или расчленения электрические цепи сигнальных устройств могут быть отключены выключателем (14).

Установка электроконтактных узлов принципиально возможна как на двух, так и на одном из устройств сочленения, на вилке или на розетке, или на том и другом одновременно.

Литература
1. В.Ф. Лярский. О.Б. Мурадян "Электрические соединители". Справочник - "Радио и связь", Москва. 1988, 272 с.

Формула изобретения

Соединитель электрических цепей, содержащий вилку и розетку, состоящие из корпусов, изоляторов, контактных штырей и гнезд соответственно, устройства взаимной ориентации направляющих штоков и соответствующих им направляющих каналов, отличающийся тем, что устройство взаимной ориентации снабжено электроконтактным узлом сигнализации, который состоит из регулируемых винтов, подпружиненных упругими элементами и электрически связанных со световыми приборами, подключенными через выключатель к источнику питания, причем один из винтов контактирует с направляющим штоком и пропущен через электропроводную шайбу, электрически также подключенную к одному из световых приборов, а второй винт установлен с зазором d по отношению к другому заземляемому направляющему штоку, в электропроводных втулках розетки установлены электропроводные пластины, одна из которых заземлена, причем d выбирается как разница длин направляющих штоков и контактных штырей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2