Электрический соединитель со встроенными фильтрами нижних частот

Изобретение относится к электрическим соединителям, применяемым в цепях постоянного и переменного тока, в частности к конструкции вилки электрического соединителя, предназначенной для защиты коммутируемых электрических цепей от внешних кондуктивных помех. Выполнение штыря вилки составным из контактного штыря, армированного в пластмассовый или стеклянный изолятор, и штыря с фильтрующим элементом, соединенным с контактным штырем паянным соединением, позволяет существенно упростить конструкцию вилки, а также повысить технологичность и точность ее изготовления. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к электрическим соединителям со встроенными фильтрами, предназначенными для коммутации и работы в электрических цепях постоянного и переменного тока. В результате применения вилки электрического соединителя с применением встроенных фильтров в промышленных изделиях, в том числе в электро- и радиотехнической аппаратуре, обеспечивается одновременно надежное соединение электрических цепей и повышение устойчивости создаваемой аппаратуры к электромагнитным и кондуктивным помехам, при этом исключаются каналы утечки информации за счет ослабления уровня побочных излучений аппаратуры.

Известным аналогом, наиболее сходным с заявляемым изобретением по совокупности существенных признаков, является вилка электрического соединителя MIL C-38999 фирмы SPECTRYM CONTROL типа D38999/20 со встроенными фильтрами. Внешний вид данной вилки электрического соединителя, назначение и основные параметры опубликованы в каталоге фирмы SPECTRYM CONTROL стр.212. На фигуре 1 изображен общий вид ближайшего аналога предлагаемого изобретения - вилки электрического соединителя со встроенными фильтрами типа D38999/20.

Однако недостатком известного соединителя является то, что конструкция контактного штыря, применяемого в нем, требует увеличения его длины для установки на его поверхность фильтра, что вызывает необходимость применения дорогостоящего высокоточного технологического оборудования, способного выполнить высокие требования к соосности самого изготавливаемого штыря увеличенной длины. При этом точность изготовления штыря находится в прямой зависимости от точности контактирования с контактными гнездами ответной части соединителя-розетки, что непосредственно влияет на электрические параметры и качество соединителя в целом. Таким образом, увеличение длины штыря при его изготовлении требует максимальной точности и высокой чистоты его обработки, что вызывает технологические затруднения, особенно при малых его диаметрах, а недостаточно высокая точность обработки приводит к возникновению недостатков, связанных с правильностью при контактировании с ответной частью - гнездами розетки, и ухудшению электрических параметров и качественных характеристик соединителя в целом.

На фиг.1 приведена конструкция известного электрического соединителя со встроенными фильтрами фирмы SPECTRYM CONTROL типа D38999/20:

1 - изолятор для удержания фильтра;

2 - свинчиваемый кожух хвостовика;

3 - отсек с фильтрами и воздушными пустотами между цилиндрическими образующими самих фильтров;

4 - изолятор;

5 - изолятор;

6 - входная часть вилки соединителя;

7 - штыревая часть контакта;

8 - резьбовая часть свинчиваемого кожуха и корпуса электрического соединителя;

9 - заземляющий сепаратор, контактирующий со всеми фильтрами контактов и корпусом соединителя;

10 - фильтр, смонтированный на штыре контакта.

Как видно из фиг.1, в конструкции известного электрического соединителя фирмы SPECTRYM CONTROL штырь 7 имеет увеличенную длину, необходимую для установки на него фильтра 10, и его изготовление требует в связи с этим максимально высокой точности и чистоты обработки, а для удержания его в изоляторах 4 и 5 требуется также при его формообразовании создание ступенчатых фасонных цилиндрических переходов на штыре 7. Такие ступенчатые внутренние проточки соответственно должны быть и на изоляторах 4 и 5 (в данном случае показано пять дополнительных ступенчатых проточек с разными диаметрами). При этом фильтры 10 на штырь 7 могут устанавливаться только с хвостовой его части (где производится монтаж проводников к соединителю), что ограничивает диаметры хвостовых частей, предназначенных для монтажа к ним токопроводящих проводников, либо при увеличении их диаметров вызывает необходимость увеличивать внутренние диаметры самих фильтров 10. Корпуса фильтров 10 имеют электрический контакт с заземляющим сепаратором 9, который также имеет электрический контакт с внутренней поверхностью кожуха 2 и посредством резьбы 8 осуществляет электрический контакт с корпусом 6 всего соединителя. При установке корпуса соединителя в изделие через винты крепления (их четыре) осуществляется электрический контакт с самим корпусом изделия (общей земляной шиной), что позволяет в конечном итоге заземлить (занулить) всевозможные помехи и наводки, возникающие на контактах и корпусе соединителя.

Как видно из фиг.1, известное устройство электрического соединителя фирмы SPECTRYM CONTROL, в частности его контактные штыри, имеют увеличенную длину для размещения на нем фильтров (причем увеличение количества последовательно соединенных фильтров на штыре, то есть создание многозвенной фильтрующей цепи, потребует еще большего увеличения длины контактного штыря), сложную форму самого контактного штыря и изоляторов соединителя для его надежного удержания в конструкции. Это требует максимально высокой чистоты и точности обработки этих деталей и узлов, а значит и дорогостоящего высокоточного оборудования для реализации этих задач. Причем точность обработки и их чистота поверхности непосредственно влияют на электрические параметры всего соединителя SPECTRYM CONTROL в целом.

Сущность изобретения заключается в совокупности отличительных признаков, достаточных для достижения искомого технического результата, а именно повышение технологичности конструкции электрического соединителя с фильтр-контактами.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемой конструкции электрического соединителя с фильтрами исключены высокоточные контакты сложной формы и увеличенной длины, а также усложненные детали, сопрягаемые с ними. Взамен их применены контакты, состоящие из двух и более частей, их форма не содержит дополнительных буртиков и проточек, исключено резьбовое соединение при установке хвостовика соединителя, применена внутренняя заливка соединителя компаундом и пайка узлов экранирующей цепи (фильтров с экранирующим сепаратором, сепаратора с корпусом). Отсутствие высокоточных контактов увеличенной длины, применение паянных соединений в экранирующих цепях, заливка внутренних воздушных пустот компаундом и получение за счет этого монолитной конструкции упрощает конструкцию, повышает эксплутационные и надежностные характеристики работы электрического соединителя с использованием фильтр-контактов.

На фиг.2 приведен чертеж упрощенной конструкции соединителя с фильтрами с применением составного контакта, состоящей из контактного штыря, армированного в пластмассовый или стеклянный изолятор, и штыря с фильтрующими элементами типа С, Pi, LC, CL, соединяемого с контактным штырем паянным соединением. При этом фильтр нижних частот типа С состоит из трубчатого конденсатора, одна из обкладок которого соединена со штырем с двух сторон методом пайки и содержит другой вывод для заземляющей пластины. Фильтр типа Pi состоит из ферритовых колец, надетых на штырь, поверх которых надета керамическая трубка, содержащая два конденсатора, один из которых соединен пайкой с входом фильтра, другой конденсатор к выходу фильтра. Заземляющая пластина осуществляет контакт между общими выводами трубчатых конденсаторов фильтров и корпусом соединителя, что может быть реализовано через паянные соединения или скользящими цанговыми контактами. Массив собранных фильтров закрывается цилиндрическим корпусом, который соединяется с корпусом контактных штырей паянным соединением, а межконтактное пространство герметизировано компаундом через заливочные отверстия в корпусе.

Электрический соединитель содержит:

1 - компаунд, залитый через отверстия 14 (левая зона заливки относительно заземляющего сепаратора 9);

2 - оболочка фильтров, являющаяся продолжением корпуса 6;

4 - передний удерживающий элемент контактных штырей 7 - изолятор;

6 - электропроводная оболочка (корпус) с присоединительным фланцем;

7 - контактный штырь;

9 - заземляющий сепаратор, установленный на каждый фильтр-контакт и имеющий с ним электрический контакт с помощью пайки;

10 - фильтр, установленный на контактный штырь 13;

11 - место опайки стыковки корпуса 6 (по образующей) с оболочкой фильтров 2;

12 - хвостовая часть контактного штыря 7, имеющая внутреннее отверстие для установки в него методом пайки штыря 13 с фильтром 10;

13 - штырь (фильтр-контакт);

14 - заливочно-дренажные отверстия для компаунда (по периметру корпуса) в левой части относительно заземляющего сепаратора 9;

15 - отверстия по периметру корпуса и сама пайка заземляющего сепаратора 9 к корпусу 2;

16 - места опайки корпуса фильтров 10 с заземляющим сепаратором 9;

17 - места опайки корпуса фильтров 10 с образующей поверхностью контактного штыря 13;

18 - контактные гнезда хвостовой части штырей 13 (для монтажа токоподводящих проводников);

19 - компаунд, залитый в оболочку фильтров со стороны хвостовой части соединителя.

Технологическая сборка вилки соединителя осуществляется следующим образом:

Фиг.2. На штырь 13 устанавливается фильтр 10 и фиксируется методом пайки 17, затем фильтр впаивается в отверстие хвостовой части 12 контактного штыря 7. На корпус фильтра надевается и запаивается заземляющая пластина 9. После окончательной стыковки контактных штырей и заземляющего сепаратора устанавливается оболочка фильтров 2 и опаивается по периметру корпуса 6 в местах 11.

Затем производится пайка заземляющего сепаратора 9 с оболочкой фильтров 2 (места 15) и заливка воздушных пустот самоотверждающимся компаундом через отверстия 14 и со стороны хвостовой части соединителя (при заливке компаундом со стороны хвостовой части соединитель устанавливается в вертикальное положение). Эти меры приводят к созданию надежной паянно-монолитной конструкции (фиг.2).

Такой подход к созданию электрических соединителей с фильтрующими элементами на контактах позволяет не только организовать промышленный серийный выпуск новых видов продукции, не требующих высокоточного оборудования, но и открывает возможность модернизации уже имеющихся в эксплуатации у потребителей электрических соединителей и установки фильтр-контактов. Данное изобретение позволяет изготавливать электрические соединители с многоступенчатыми фильтрами, увеличивая тем самым крутизну спада частотной характеристики напряжения помех на необходимой частоте среза, улучшая тем самым качество процесса фильтрации сигналов помехи. Многоступенчатая фильтрация конструктивно в изобретении обеспечивается установкой необходимого числа последовательно соединяемых фильтр-контактов 13, 10 и соответственно заземляющих сепараторов 9. При этом увеличивается только длина электропроводной оболочки фильтров 2.

Для оснащения уже имеющихся соединителей фильтрующими элементами в хвостовую часть контактных штырей устанавливаются фильтр-контакты с необходимыми типоразмерами, общий экранирующий сепаратор изготавливается в зависимости от размеров оболочки фильтров, формообразование которой может быть осуществлено в условиях предприятия, имеющего металлообрабатывающее оборудование. Сборка доработанных соединителей с фильтрами осуществляется аналогично фиг.2.

1. Вилка электрического соединителя, содержащая встроенные фильтры нижних частот, предназначенная для защиты коммутируемых электрических цепей от внешних кондуктивных помех, отличающаяся тем, что конструкция штыря составная, состоящая из контактного штыря, армированного в пластмассовый или стеклянный изолятор, и штыря с фильтрующим элементом, соединяемого с контактным штырем паяным соединением.

2. Вилка электрического соединителя по п.1, отличающаяся тем, что содержит фильтр нижних частот, состоящий из трубчатого конденсатора, одна из обкладок которого соединяется со штырем с двух сторон методом пайки и содержит один вывод для заземляющей пластины.

3. Вилка электрического соединителя по п.1, отличающаяся тем, что содержит фильтр нижних частот, состоящий из ферритовых колец, надетых на штырь, поверх которых надета керамическая трубка, состоящая из двух конденсаторов, один из которых подпаян ко входу фильтра, другой - на выход фильтра и содержит общий вывод.

4. Вилка электрического соединителя по п.1, отличающаяся тем, что заземляющая пластина может осуществлять электрический контакт с общим выводом фильтра и корпусом соединителя паяными соединениями.

5. Вилка электрического соединителя по п.1, отличающаяся тем, что заземляющая пластина может осуществлять электрический контакт с общим выводом фильтра и корпусом соединителя скользящими цанговыми контактами.

6. Вилка электрического соединителя по п.1, отличающаяся тем, что часть корпуса соединителя, закрывающая фильтры, может быть цельной или составной, во втором случае соединение корпусов осуществляется паяным соединением.

7. Вилка электрического соединителя по п.1, отличающаяся тем, что фильтровое пространство герметизируется компаундом через предусмотренные в корпусе соединителя заливочные отверстия.

8. Вилка электрического соединителя по п.1, отличающаяся тем, что конструкцией предусмотрено подключение нескольких фильтров (звеньев) друг за другом с соответствующим увеличением длины корпуса соединителя и числа заземляющих пластин, пропорциональных количеству звеньев.

9. Вилка электрического соединителя по п.1, отличающаяся тем, что конструкция предусматривает установку в контактное поле соединителя любого типа фильтров или прямого штыря без фильтра, в том числе и по заказу потребителя.