Герметичный штепсельный разъем

10 Цель изобретения - повышение надеж 15 Однако этот разъем не обладает высокой надежностью из-за использования в качестве уплотнения подвижНых элементов вилки и розетки подвижных резиновых колец. Тонкий слой морской воды и ее солей неизбежно будет заноситься внутрь корпусов вилки и розетки, снижая изоляционные свойства жид кости, причем из-за старения резины с течением времени этот процесс будет нарастать. Увеличение электропроводности жидкости приводит к увеличению электрических потерь и после ряда стыковок к невозможности использования разъема. в качестве высоковольтного. лом диафрагм, изоляционной жидкостью и изоляционным материалом жесткого чехла, при этом исключается занесение морской воды или ее солей в рабочую зону, а также исключается какой-либо электропроводный канал для возникновения токов утечки.Кроме того, отличительными особенностями изобретения является размещение в диафрагме вблизи отверстия по меньшей мере одного упругого элемента для дополнительного обжатия проходящего контактного штыря вилки, выполнение отверстий в диафрагмах в виде щели, а жесткого чехла с размещенным в нем штырем в виде обоюдострого ножа, имеющего в сечении форму чечевичного зерна, для повышения герметизации штыря в момент прохода его в корпусе розетки и выполнение передвижных торцовых поверхностей корпусов вилки и розетки в виде сопрягаемых конусов, на одном из которых закреплен фиксатор, а в другом выполнен паз с заходным конусом, сопрягаемым с фиксатором для взаимной ориентации щелевидных отверстий диафрагмы вилки и розетки.Все вышеперечисленные отличительные особенности способствуют улучшению защиты внутренних полостей корпусов вилки и розетки от внешней среды, а следовательно, повышению допустимого рабочего напряжения ,эксплуатации разъема.На фиг. 1 изображен герметичный штепсельный разъем в расчлененном положении, поперечный разрез; на фиг. 2 - узел герметизации подвижного штока вилки герметичного штепсельного разъема в расчлененном положении, поперечный разрез; на фиг, 3 - узел герметизации подвижного штока вилки герметичного штепсельного разъема в сочлененном положении, поперечный разрез; на фиг.4- узел защиты штыря вилки герметичного штепсельного разъема в расчлененном положении, поперечный разрез; на Фиг. 5 .- узел защиты токонесущих контактов герметичного штепсельного разъема в сочлененном положении, поперечный разрез; на фиг, 6 узел защиты токонесущих контактов герметичного штепсельного разъема и сочлененном положении, вид сверху, поперечный разрез; на фиг.7- вид на диафрагму вилки в расчлененном положении, на фиг, 8 - вид на диаФрагму вилки сочлененного штепсельного разъема со штырем, имею- щим поперечное сечение в виде обоюдоострого ножа, поперечный разрез; на фиг, 9 - вид на узел защиты вилки сочлененного штепсельного разъема со штырем, имеющим поперечное сечение в виде чечевичного зерна, поперечный разрез, на фиг. 10 - узелцентрирования и ориентации корпусов вилки и розетки герметичного штепсельного разъема.В корпусе вилки 1 (фиг. 1) размещены один или несколько контактных штырей 2, закрепленных через изолирующую втулку 3 наподвижном штоке 4. Подвижный шток перемещается в неподвижной втулке 5 и в изолирующей втулке б, закрепленных в корпусе вилки, причем изолирующая втулка 6 служит для электрической изоляции шты ф ря от корпуса вилки и обеспечения точности ориентации штыря перед стыковкой, Внутренние полости подвижного штока, неподвижной втулки и изолирующей втулки 6, образующие внутреннюю 15 полость корпуса вилки н заполненные изоляционной жидкостью 7 с высоким пробивным напряжением, защищены от воздействия внешней среды диафрагмой 8, выполненной из изоляционного упругого материала с отверстием для прохождения контактного штыря вилки. В корпусе вилки закреплено устройство 9 для увеличения давления жидкости внутри корпуса относительно давления внешней среды, например, нагруженная мембрана, предварительное поджатие которой создается винтом 10, установленным в крышке 11 закрепляюц 1 ей мембрану в корпусе. В корпусе вилки размещены также устройства 12, компенсирующие изменение внутреннего объема корпуса при сочленении разъема, вызванное перемещением штока со штырем в направлении розетки, в качестве которых могут быть использованы мембраны, сильфоны, эластичные мешки, заполненные газом и т.д. К подвижному штоку жестко крепится корпус 13 герметичного ввода 14 кабеля питания. В корпусе 13 4 О размещена пробка 15 для заливки изоляционной жидкости во внутреннюю полость корпуса вилки и имеется фланец для крепления накидной гайки 17, предназначенной для соединения вил ки и розетки, Накидная гайка свободно закреплена на цилиндре 18, к которому жестко крепится шпонка 19, перемещающаяся в шпоночной канавке корпуса вилки. Электрическое соединение герметичного ввода со штырем осуществляется с помощью проводника 20 расположенного во внутренней полости штока и изоляционной втулки 3. Возврат штока в исходное положение осуществляется с помощью пружины 21, 55 размещенной во внутренних полостях неподвижной втулки и изолирующей втулки 6. Упругость пружины больше суммар ной упругости диафрагм. ЯВ корпусе розетки 22 размещены одно илинесколько контактных гнезд 23, закрепленных в изолирующей втулке 24, жестко крепящейся в корпусе розетки, пробка 25 для заливки изоляционной 45 жидкости 26 во внутреннюю полость корпуса розетки, устройство 27 для увеличения давления внутри корпуса относительно давления внешней среды, выполненное, например, аналогично устройству 9;. устройства 28, компенсирующие изменения внутреннего объема корпуса прн сочленении разъема, вызванное перемещением штыря внутрь корпуса розетки, н корпус 29 герметичного ввода 30 кабеля питания 31. К корпусу розетки также жестко крепится диафрагма 32, защищающая внутренние полости корпуса розетки от внешней среды прн помощи фланца 33. Узел защиты выполнен аналогично узлу защиты 8 прн этои оптимальным является вариант, когда форма контактирующих поверхностей средства защиты 8 и 32 обе выпуклые, но, в любом случае, по меньшей мере, одна из них должна быть выпуклой. Электричес- кое соединение герметичного ввода с гнездом осуществляется,с помощью проводника 34, расположенного во внутренней полости корпуса розетки.К неподвижной втулке 5 вилки(фиг. 2) жестко крепится с помощью Фланца 35 один конец гибкого чехла 36, например, сильфона, другой конец которого с помощью фланца 37 жестко закреплен на подвижном штоке 4. Пространство под чехлом заполнено той же жидкостью 7; что и внутренняя полость корпуса вилки.Предлагаемая Форма чехла в виде сильфона является оптимальной, так как она позволяет сохранять постоянное количество жидкости под чехлом 7 как в расстыкованном, так и в состыкованном положениях разъема.Штырь 2 вилки (фиг. 4) размещен в жестком чехле 38 из изоляционного материала, наконечник 39 которого выполнен упругим. В расстыкованном положении наконечник размещен внутри средства защиты 8 вилки, а задняя торцовая плоскость чехла 38 соприкасается со стопором 40.В состыкованном положении (фиг, 5) стопор входит в контакт с упором 41 и поднимается, освобождая чехол 38, а штырь 2 попадает в контактное гнездо 23 розетки.На штыре 2 выполнены выступы 42, а на внутренней поверхности чехла 38 взаимодействующие с ними выступы 43 (Фиг. 6). В диафрагмах 8 и 32 вблизи отверстия для прохождения штыря размещено по меньшей мере по одному упругому элементу 44, например, лирробравной пружиныОтверстия 45 в диафрагмах 8 и 32 (фиг. 7) выполнены в виде щели, а жесткий чехол 38 с размещенным в нем контактным штырем 2 выполнен (фиг.8) в виде тонкого обоюдоострого ножа, причем форма контактного штыря несущественна. Наиболее оптимальнойиэ зоны отверстий и периферии. Таккак упругость пружины 21 больше суммарной упругости диафрагм, шток 4со штырем 2 начинает перемещаться понаправлению к розетке только послетого, как торцовые сферические поверхности средств защиты оказываютсяполностью прижатыми друг к другу иобеспечившими полное выдавливаниеморской воды иэ зоны отверстий.Шток 4, двигаясь в сторону розетки, приводит в одновременное движение штырь 2 и чехол 38, который удерживается штопором 40, Наконечник чехла проходит через диафрагмы, предохраняя штырь от контакта с морскойводой в зоне соприкосновения диаФрагмы, а также во внутренней поверхности отверстий 45. При приближениинаконечника чехла со штырем к тыльной поверхности диафрагмы 32 розеткиупор 51 поднимает стопор 40, чехолостанавливается не выходя в полостькорпуса розетки, а штырь, перемещаясь вперед, проходит через упругийнаконечник и входит в контактноегнездо 23. Так как при движении штока вперед внутренний объем корпусавилки уменьшается, изоляционная жидкость 7, заполняющая внутренний объемкорпуса, переходит в компенсаторы12, чехол 36 обеспечивает надежнуюзащиту подвижного соединения от внешней среды.При расстыковке разъема гайка 17вращается в обратную сторону, при этом штырь 2 выходит из контакта с гнездами 23, не образуя искры в случае аварийной расстыковки, так как размыкание контактов осуществляется в изоляционной жидкости. Продолжая возвратное движение, штырь уходит внутрь чехла 38, удерживаемо. го на месте упругими силами сжатых диафрагм 8 и 32, стопор 40 занимает исходное положение, выступы 42 сопрягаются с выступом 43 и перемещают чехол 38 совместно со штырем 2 в сторону вилки. Упругость пружины 21 обеспечивает сжатие диафрагм 8 и 32 до возвращения чехла со штырем в исходное положение. Толщина передней стенки втулки обеспечивает размещение в ней части чехла, находящейся при -стыковке в диафрагме 32,поэтому попадание каких-либо следов солей внутрь корпуса вилки исключается. Дальнейшее перемещение гайки 17 освобождает диафрагмы, надежность герметизации отверстий которых обеспечивается уп. ругими элементами 44 и избыточным давлением жидкости 7, которое создается устройствами 9 и 27 для увеличения давления жидкости внутри корпуса относительно давления внешней среды е Такое выполнение герметичного65 штепсельного разъема позволяет по(фиг. 8) Формой чехла 38 со штырема2 является форма чечевичного зерна,однако она более сложна в изготовлении. Форма чехла и штыря определяетсявеличиной тока. При малых значенияхтока а следовательно, малых размерах1сечения штыря, он может быть круглого сечения. При больших значениях тока круглое сечение недопустимо из-забольшой остаточной деформации диафрагмы, приводящей к несмыканию стенок отверстия после удаления из него штыря.На передней торцовой поверхности корпуса вилки (Фиг. 10) закреплен конус 46 с помощью пружины 47 и шпонки 48 .исключающей поворачивание ко нуса относительно корпуса вилки, В передней части конуса выполнен паз 49, с эаходным конусом 50. На передней торцовой поверхности корпуса розетки выполнен конус 51, сопрягаемый с 2 О .конусом 46, при этом на конусе 51 жестко закреплен Фиксатор 52, плотно входящий в паз 49. Ориентация фиксатора 52 и пазаф строго соответст.- вует ориентации щуаи отверстия 45 или расположенных штырей в многоштыревом разъеме. В многоштыревом разъеме со штырями одного сечения для - уменьшения габаритов и массы разъема диафрагма выполняется общей для всех штырей, при этом штыри и отверстия располагаются возможно ближе к центру.В многоштыревом разъеме со штырями разных сечений для повышения надежности герметизации при одновре менном уменьшении габаритов и массы разъема каждая пара контактов снабжена отдельной парой диафрагм с отверстиями, Форма которых определяется Формой сечения штыря. Возможен в 40 разъеме комбинированный способ защиты с использованием одной диафрагмы на несколько штырей в сочетании с несколькими отдельньвюи диафрагмами по числу сильноточных штырей. 45При стыковке разъема под водой в условиях низкой прозрачности воды передний торец корпуса вилки вводится в соприкосновение с передним торцом корпуса розетки и, вращая кор-пус вилки в ту нли иную сторону, вводят Фиксатор 52 в заходный конус 50 и паз 49 до срприкосновения конусов 46 и 51, а затем наворачивают на" кидную гайку 17 на реэьбовую часть корпуса розетки. Дальнейшая стыковка осуществляется поступательным перемещением вилки разъема с помощью гайки 17, которая обеспечивается скольжением шпонки 19 в шпойочной канавке корпуса вилки. При этом сцен трированные конусами 46 и 51 и сориентированные системой ориентации, состоящей из паза 49, фиксатора шпонок 19 и 48, диафрагмы 8 и 32 соприкасаются и выжимают морскую водувысить допустимое рабочее напряжение эксплуатации разъема путем улучшения изоляции токоведущих контактов от внешней среды, а, следовательно, возможностью использования его в качестве высоковольтного, при этом допускается аварийная стыковка или расстыковка разъема, находящегося под высоким напряжением.Формула изобретения1, Герметичный штепсельный разъемдля работы в токопроводящей среде,содержащий вилку и розетку в герметичных, заполненных изоляционной жид-костью корпусах которых, имеющих компенсаторы изменения внутреннего объема, расположены соответственно нокрайней мере один охваченный пружиной штырь и гнездо, защищенные от воз Щдействия внешней среды изоляционнымидеталями, расположенными со сторонысочленения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности и расширения эксплуатационных возможностей, изоляционные детали неподвижно закреплены на корпусах и выполнены в виде диафрагм из упругогоматериала с по крайней мере однимотверстием для прохождения штыря вилки, по крайней мере, одна иэ диафрагмсо стороны сочленения имеет выпуклуюповерхность, штырь установлен с возможностью перемещения относительнокорпуса в направлении сочленения, приэтом пружина имеет жесткость, превышающую суммарную жесткость диафрагма изоляционная жидкость находится поддавлением большим давления окружающейсреды,2. Разъем по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что штырь жесткозакреплен на полом штоке, подвижномотносительно корпуса, при этом междукорпусом и.штоком установлен узелгерметизации. 453. Разъем для работы в токопроводящей среде по пп. 1, и 2, о т л кч а ю щ и й с я тем, что узел герметизации выполнен в виде гибкогочехла, например, сильфона, соединенного со штоком и корпусом, внутреннее пространство которого сообщается с внутренней полостью корпуса.4. Разъем по п.п. 1-2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что штырь вилкиразмещен в жестком чехле с упругим .наконечником, имеющим отверстие дляпрохождения штыря, причем чехол выполнен из изоляционного материала и установлен с воэможностью перемещениявдоль штыря, при этом на штыре и внутренней поверхности чехла выполненысопрягаемые выступы.5. Разъем .по пп. 1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что он снабженпо крайней мере одним упругим элементом, расположенным в диафрагме иохватывающим отверстие для штыря.6. Разъем по пп. 1-4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каждое отверстие диафрагмы выполнено в виде ще-,ли, а жесткий чехол с размещенным внем контактным штырем вилки выполненв виде обоюдоострого ножа.7. Разъем по пп. 1-5, о т л ич а ю щ и й с я тем, что поперечноесечение жесткого чехла с размещеннымв нем контактным штырем вилки имеетФорму чечевичного зерна.8. Разъем по пп. 1-6, о т л ич а ю щ и й с я тем, что торцовыеповерхности корпусов вилки и розетки со стороны сочленения выполненыв виде сопрягаемых конусов, на одном иэ которых закреплен Фиксатор, ав другом выполнен соответствующийпаз, взаимодействующий с фиксаторомдля взаимной ориентации щелевидныхотверстий диафрагм вилки и розетки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3643207,кл. 339-96, 19722. Патент США Р 270387,кл. 339-94, 1955.3. Авторское свидетельство СССРР 274176, кл. Н 01 й 19/60, 1976.792381 6 Составитель Н. Борисоваедактор Г. Улыбина Техред М.РейвесКорректор Е.Папп к о4/ я, 4 Патент", г. Ужгород, ул. иал 589/55 Тираж 844ВНИИПИ Государственного комитпо делам изобретений и откры035, Москва, Ж, Раушская наб Подпа СССРтий