Высоковольтный однополюсный штепсельный разъем
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при конструировании высоковольтных однополюсных штепсельных разъемов, применяемых в качестве коммутационных устройств радиоэлектронной аппаратуры, с гибкими выводами из высоковольтных проводов.
Технический результат заключается в обеспечении компактности, пылебрызгозащищенности, электропрочности разъема, надежности электрического и механического контакта элементов изделия.
Для достижения технического результата в заявляемом техническом решении высоковольтного однополюсного штепсельного разъема в кольцевой проточке контактного элемента выполнен сегментарный вырез, проходящий через контактное отверстие с образованием прямоугольного окна, перекрываемого упругим обжимающим элементом. При этом штепсель содержит наконечник, высоковольтный кабель и герметизирующий эластичный изолятор.
В теле наконечника выполнено отверстие для высоковольтного кабеля, переходящее в монтажное отверстие для его жилы, а также кольцевая проточка и паз, проходящий через монтажное отверстие.
Жила высоковольтного кабеля при выходе из монтажного отверстия в паз размещена в кольцевой проточке и жестко зафиксирована пайкой к наконечнику.
Кабель фиксируется в наконечнике обжимом, при этом наконечник взаимодействует с корпусом через герметизирующий эластичный изолятор. Штепсель зафиксирован в гнезде накидной гайкой. Во внутренний фланец накидной гайки установлено уплотнительное кольцо.
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при конструировании высоковольтных однополюсных штепсельных разъемов, используемых в качестве коммутационных устройств радиоэлектронной аппаратуры с гибкими выводами из высоковольтных проводов.
Из уровня техники известно устройство высоковольтной розетки (Авторское свидетельство 
839932, 1981 г., МПК: Н01R 13/11, Н01R 9/00), содержащей корпус с отверстиями, контакт, расположенный в полости корпуса, выполненный в виде пластины с отверстиями, расположенными соосно отверстиям корпуса, а также пружинное гнездо и изоляционную втулку. Контакт расположен в полости корпуса, при этом гнездо жестко связано с контактом, а изоляционная втулка расположена в корпусе соосно одному из отверстий контакта.
Недостатком данного устройства является недостаточная электропрочность при повышенной влажности из-за размещения контактных пластин в открытых каналах.
Известен способ заделки конца многоволоконного кабеля (Авторское свидетельство 1365214, 1989 г., МПК: Н02G 1/12), включающий его облуживание и обжим в электропроводящем наконечнике. Обжим производят по изолированным жилам кабеля, после чего обрезают часть наконечника с образованием косого среза, а затем облуживают наконечник, включая торец среза.
Недостатком данного устройства является сложность крепления наконечника в розетке, отсутствие электроизоляции наконечника и герметизации кабеля.
Известно устройство (Свидетельство на полезную модель РФ 16223, H01R 24/18, 2000 г.) - однополюсный штепсельный разъем, включающий штепсель и гнездо, содержащее корпус, контактный элемент внутри корпуса, элемент крепления его к изделию. На поверхности корпуса выполнен фиксирующий элемент, взаимодействующий с фиксирующим элементом отверстия и втулки, контактирующей с внутренней поверхностью изделия и элементом крепления, при этом длина фиксирующего элемента втулки больше или равна длине корпуса с фиксирующим элементом, выступающего за внутреннюю поверхность изделия. Конфигурация взаимодействующих фиксирующих элементов обеспечивает фиксацию гнезда и изделия.
Недостатками данного устройства являются отсутствие пылебрызгозащищенности контактного элемента гнезда и штепселя с кабелем, недостаточно надежный электрический и механический контакт гнезда со штепселем.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому техническому решению является устройство (Патент на полезную модель РФ 33266, H01R 24/18, 2003 г.) - однополюсный штепсельный разъем, включающий штепсель и гнездо, содержащее корпус, контактный элемент внутри корпуса, втулку, элемент крепления его к изделию.
Контактный элемент зафиксирован во втулке и выполнен с центральным отверстием в виде усеченного конуса в верхней его части, а также прорезями и кольцевой проточкой на внешней поверхности с размещенным в ней упругим обжимающим элементом. Втулка взаимодействует с корпусом через изолятор - вкладыш, а корпус выполнен в виде цилиндра с фланцем с криволинейной поверхностью и размещенной на нем крышкой. Крышка взаимодействует с герметизирующей прокладкой, причем между внутренней поверхностью втулки и наружной поверхностью контактного элемента выполнен кольцевой зазор на длине равной или более длины прорези контактного элемента.
Недостатком данного устройства является недостаточная пылебрызгозащищенность, электропрочность, надежность электрического и механического контакта гнезда со штепселем.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в обеспечении компактности, пылебрызгозащищенности, электропрочности разъема, надежности электрического и механического контакта элементов изделия.
Технический результат достигается приведенными ниже конструкцией изделия и технологическими приемами.
Сущность полезной модели поясняется чертежами (Фиг.1 - Фиг.9), где:
Фиг.1 - общий вид устройства высоковольтного однополюсного штепсельного разъема;
Фиг.2 - общий вид гнезда;
Фиг.3 - сечение гнезда штепсельного разъема;
Фиг.4 - общий вид контактного элемента;
Фиг.5 - общий вид упругого обжимающего элемента;
Фиг.6 - общий вид штепселя;
Фиг.7 - общий вид наконечника;
Фиг.8 - общий вид контактного элемента с упругим обжимающим элементом;
Фиг.9 - общий вид наконечника с кабелем.
Высоковольтный однополюсный штепсельный разъем состоит из гнезда 1 (Фиг.1, 2), штепселя 2 (Фиг.1), накидной гайки 3 (Фиг.1) и уплотнительного кольца 4 (Фиг.1).
Гнездо 1 содержит корпус 5 (Фиг.3), выполненный в виде цилиндрической стойки из электроизоляционного материала, состоящий из верхней 6 (Фиг.1, 2, 3) резьбовой и нижней 7 (Фиг.2, 3) цилиндрической частей, разделенных фланцем 8 (Фиг.2, 3). Внутренняя поверхность корпуса 5 выполнена ступенчатой. Верхняя часть внутренней поверхности 9 (Фиг.2, 3) корпуса 5, выполнена в виде боковой поверхности усеченного конуса с галтельными переходами и ободком 10 (Фиг.2, 3) на верхнем торце. Нижняя часть внутренней поверхности корпуса 5 выполнена в виде ступенчатого цилиндрического отверстия 11 (Фиг.3), в которых с жесткой фиксацией установлен контактный элемент 12 (Фиг.3, 4, 8)
В теле контактного элемента 12 со стороны верхней торцевой поверхности выполнено контактное отверстие 13 (Фиг.3, 4, 8) цилиндрической формы с радиусным галтельным переходом 14 (Фиг.3, 4, 8), а в нижней части - хвостовик 15 (Фиг.2, 3, 4, 8).
В верхней части контактного элемента 12 выполнены кольцевая проточка 16 (Фиг.4) и сегментарный вырез 17 (Фиг.4), проходящий через контактное отверстие 13 с образованием прямоугольного в плане окна.
В кольцевой проточке 16 контактного элемента 12 установлен упругий обжимающий элемент 18 (Фиг.3, 8), выполненный в виде разрезного пластинчатого сегмента с лепестками 19 (Фиг.5), частично перекрывающими контактное отверстие 13. Радиус сегмента меньше радиуса кольцевой проточки 16.
Штепсель 2 включает в себя наконечник 20 (Фиг.6, 9), высоковольтный кабель 21 (Фиг.6, 9) и герметизирующий эластичный изолятор 22 (Фиг.6).
Наконечник 20 выполнен цилиндрическим с контактным штырем 23 (Фиг.7, 9) на одном торце. Контактный штырь 23 имеет сферическую торцевую поверхность 24 (Фиг.7, 9). Со стороны другого торца наконечника 20 выполнено отверстие 25 (Фиг.7) для высоковольтного кабеля 21, переходящее в монтажное отверстие 26 (Фиг.7, 9) меньшего диаметра для его жилы 27 (Фиг.6, 9).
В средней части наконечника 20 выполнены кольцевая проточка 28 (Фиг.7, 9), размерами превышающая диаметр жилы 27 высоковольтного кабеля 21, и паз 29 (Фиг.7, 9), проходящий через монтажное отверстие 26.
Высоковольтный кабель 21 с удаленной на торце изоляцией и жилой 27, предварительно облуженной, устанавливают в отверстие 25 наконечника 20 до упора торца его изоляции во внутренний торец 30 (Фиг.6) отверстия 25 и выхода жилы 27 из монтажного отверстия 26 в паз 29.
При выходе из монтажного отверстия 26 жилу 27 изгибают и укладывают в проточку 28 с образованием разрезного кольца. Затем производится пайка всей поверхности проводов облуженой жилы 27 внутри монтажного отверстия 26, в кольцевой проточке 28 и в пазу 29.
В верхней части наконечника 20 производят обжим в виде кольцевой канавки 31 (Фиг.9), фиксирующий в нем высоковольтный кабель 21.
На наконечник 20 с зафиксированным высоковольтным кабелем 21 и припаянной жилой 27 установлен герметизирующий эластичный изолятор 22, закрывающий торцевую поверхность 32 (Фиг.7, 9) наконечника 20 со стороны контактного штыря 23, место запайки жилы 27 и часть поверхности высоковольтного кабеля 21.
Герметизирующий эластичный изолятор 22 выполнен ступенчатым в виде хвостовика 33 (Фиг.6) и контактного хвостовика 34 (Фиг.6), имеющих различную длину, направленных в противоположные стороны и разделенных цилиндрическим фланцем 35 (Фиг.6). Конфигурация контактного хвостовика 34 выбирается идентичной конфигурации верхней части внутренней поверхности 9 корпуса 5, например, в форме усеченного конуса, как показано на чертежах. Длина контактного хвостовика 34 выбирается большей, чем глубина верхней части внутренней поверхности 9 корпуса 5 на величину сжатия (усадки) материала герметизирующего эластичного изолятора 22, возникающего при стыковке гнезда 1 и штепселя 2.
Штепсель 2 фиксируется в гнезде 1 при помощи накидной гайки 3 с внутренней резьбой и внутренним фланцем 36 (Фиг.1), навинчивающейся на верхнюю резьбовую часть 6 корпуса 5.
Уплотнительное кольцо 4 из электроизоляционного материала установлено между внутренним фланцем 36 накидной гайки 3 и торцевой поверхностью цилиндрического фланца 35 герметизирующего эластичного изолятора 22.
Для технологичности монтажа/демонтажа накидная гайка 3 имеет на внешней поверхности выступы.
Электрический контакт гнезда 1 с изделием, например, с обмоткой трансформатора, осуществляется посредством высоковольтного провода 37 (Фиг.1), припаиваемого к хвостовику 15 контактного элемента 12. Механическое крепление и электропрочность обеспечиваются последующей заливкой объема электроизолирующим компаундом 38 (Фиг.1).
Сборка высоковольтного однополюсного штепсельного разъема осуществляется следующим образом. Высоковольтный кабель 21 с удаленной на конце изоляцией и облуженой жилой 27 устанавливают в отверстие 25 наконечника 20 до упора среза изоляции кабеля во внутренний торец 30 отверстия 25 и выхода жилы 27 из монтажного отверстия 26 в паз 29. При выходе из монтажного отверстия 26 жилу 27 изгибают и размещают в проточке 28 таким образом, что она образует разрезное кольцо, что дает возможность произвести последующую пайку всей поверхности проводов жилы 27 внутри монтажного отверстия 26, в проточке 28 и в пазу 29. Такой способ пайки обеспечивает практически абсолютное электрическое соединение всей поверхности облуженного участка жилы 27 с перечисленными элементами наконечника 20 с минимальным омическим сопротивлением.
В верхней части наконечника 20 производят обжим, в виде кольцевой канавки 31 с радиусной торцевой поверхностью, для повышения надежности механического скрепления наконечника 20 с высоковольтным кабелем 21.
На наконечник 20 с зафиксированными жилой 27 и высоковольтным кабелем 21 устанавливается герметизирующий эластичный изолятор 22, например из резины, закрывающий торцевую поверхность 32 наконечника 20 со стороны контактного штыря 23, место запайки жилы 27 и часть поверхности высоковольтного кабеля 21.
В кольцевую проточку 16 контактного элемента 12 устанавливают упругий обжимающий элемент 18, выполненный в виде разрезного пластинчатого сегмента с лепестками 19, причем внутренний радиус сегмента меньше радиуса кольцевой проточки 16. Лепестки 19 частично перекрывает контактное отверстие 13 контактного элемента 12.
Контактный элемент 12 с установленным упругим обжимающим элементом 18 размещают в ступенчатом цилиндрическом отверстии 11 корпуса 5 с жесткой фиксацией, например развальцовкой.
При стыковке штепселя 2 с гнездом 1 на хвостовик 33 герметизирующего эластичного изолятора 22 предварительно устанавливают уплотнительное кольцо 4 до его упора в верхнюю торцевую поверхность цилиндрического фланца 35.
Верхняя часть внутренней поверхности 9 корпуса 5 и верхняя торцевая поверхность контактного элемента 12 с галтельным переходом 14 являются центрирующими элементами при стыковке наконечника 20 с контактным отверстием 13 контактного элемента 12. Центрированию также способствует торцевая поверхность 24 контактного штыря 23 наконечника 20, выполненная в виде полусферы, которая при входе в контактное отверстие 13 контактного элемента 12 разжимает лепестки 19 упругого обжимающего элемента 18, обеспечивая надежный электрический контакт.
Для фиксации штепселя 2 в гнезде 1 используют накидную гайку 3, имеющую для технологичности монтажа выступы на наружной поверхности.
Так как длина контактного хвостовика 34 больше глубины верхней части внутренней поверхности 9 корпуса 5, при сборке исключается наличие зазора между их взаимодействующими поверхностями. При этом также исключается наличие зазора между торцевой поверхностью цилиндрического фланца 35 герметизирующего эластичного изолятора 22 и ободком 10 корпуса 5.
При навинчивании на гнездо 1 накидная гайка 3 своим внутренним фланцем 36 взаимодействует с уплотнительным кольцом 4 и посредством его с торцевой поверхностью цилиндрического фланца 35 герметизирующего эластичного изолятора 22.
Материалы накидной гайки 3, уплотнительного кольца 4 и герметизирующего эластичного изолятора 22 выбраны таким образом, что сила трения между торцевой поверхностью цилиндрического фланца 35 герметизирующего эластичного изолятора 22 и уплотнительным кольцом 4 больше, чем между последним и поверхностью внутреннего фланца 36 накидной гайки 3, что позволяет исключить сдвиг герметизирующего эластичного изолятора 22 при завинчивании накидной гайки 3, обеспечивая его прямолинейное перемещение без перекосов.
К хвостовику 15 контактного элемента 12 припаивают высоковольтный провод 37, например, вывод обмотки высоковольтного трансформатора, с последующей заливкой объема электроизолирующим компаундом 38.
Герметичность конструкции высоковольтного однополюсного штепсельного разъема, выбор материалов позволяют обеспечить высокую пылебрызгозащищенность, надежное механическое и электрическое крепление, высокую электропрочность, малогабаритность устройства и исключают поверхностный пробой соединения.
Примером использования высоковольтного однополюсного штепсельного разъема может служить разработанный на предприятии заявителя высоковольтный малогабаритный однополюсной штепсельный разъем с проводом высоковольтным монтажным теплостойким с комбинированной изоляцией на различное напряжение. В качестве такого провода может быть использован провод типа ПВМК по ТУ 16-505.614-79 различных диаметров для работы при рабочем напряжении до 6кВ или в цепях питания электронной аппаратуры с пульсирующим напряжением до 40кВ.
Изготовление высоковольтного однополюсного штепсельного разъема не требует уникальных материалов и специальных технологий, поэтому он может быть многократно воспроизведен в промышленном производстве.
1. Высоковольтный однополюсный штепсельный разъем, содержащий штепсель и гнездо, включающее корпус, контактный элемент внутри корпуса, выполненный с контактным отверстием и кольцевой проточкой на внешней поверхности, с размещенным в ней упругим обжимающим элементом, отличающийся тем, что упругий обжимающий элемент выполнен в виде разрезного сегмента с лепестками, а в кольцевой проточке контактного элемента выполнен сегментарный вырез, проходящий через контактное отверстие с образованием окна, перекрываемого лепестками упругого обжимающего элемента, при этом штепсель состоит из наконечника, кабеля и герметизирующего эластичного изолятора, причем с одного торца наконечника выполнен контактный штырь, с другого - отверстие для кабеля, переходящее через ступень в монтажное отверстие, в средней части наконечника выполнены кольцевая проточка и паз, проходящий через монтажное отверстие, внутри которого размещена жила кабеля, которая при выходе из монтажного отверстия размещена в кольцевой проточке и жестко зафиксирована пайкой к наконечнику, при этом кабель зафиксирован в наконечнике обжимом, а на наконечник установлен герметизирующий эластичный изолятор, содержащий два хвостовика, один из которых контактный, разделенных фланцем, причем длина контактного хвостовика больше, чем глубина верхней части внутренней поверхности корпуса гнезда, при этом штепсель зафиксирован в гнезде накидной гайкой, а между ее внутренним фланцем и торцевой поверхностью фланца герметизирующего эластичного изолятора установлено уплотнительное кольцо.
2. Разъем по п.1, отличающийся тем, что контактное отверстие в торцевой поверхности контактного элемента выполнено с галтельным переходом.
3. Разъем по п.1, отличающийся тем, что торцевая поверхность контактного штыря наконечника выполнена в виде полусферы.
4. Разъем по п.1, отличающийся тем, что запайка жилы в наконечнике выполнена внутри монтажного отверстия, в кольцевой проточке и в пазу.
5. Разъем по п.1, отличающийся тем, что герметизирующий эластичный изолятор закрывает торцевую поверхность наконечника со стороны контактного штыря, место запайки жилы и часть поверхности высоковольтного кабеля.
6. Разъем по п.1, отличающийся тем, что материалы накидной гайки, уплотнительного кольца и герметизирующего эластичного изолятора выбраны таким образом, что сила трения между торцевой поверхностью цилиндрического фланца герметизирующего эластичного изолятора и уплотнительным кольцом больше, чем между последним и поверхностью внутреннего фланца накидной гайки.
7. Разъем по п.1, отличающийся тем, что накидная гайка для удобства монтажа имеет на наружной поверхности выступы.
