Патент на изобретение №2258289

(54) УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ КАБЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам соединения кабелей. Технический результат заключается в обеспечении качественного соединения между проводом и кабелем. Сущность изобретения состоит в следующем. На соединительном корпусе, в котором выполнен сквозной канал, предназначенный для приема соответствующего конца кабеля, расположен имеющий форму чаши электрический контакт, кромка которого образует прижимное кольцо, которое плотно охватывает секцию корпуса уменьшенного диаметра. Оголенный проводящий элемент помещают между электрическим контактом и секцией корпуса. Прижимное кольцо сдавливает корпус, уплотняя стенку канала относительно оболочки кабеля. Уплотнительная гильза может удерживать два корпуса, каждый из которых соединен с кабелем через соответствующие электрические контакты. Гильза обеспечивает герметичное размещение взаимно связанных частей кабелей в зоне, ограниченной гильзой и корпусами. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Настоящее изобретение относится к устройству соединения для кабеля, тип которого представлен в ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Место, где располагается один конец кабеля и соответствующий соединитель, уязвимо по разным причинам, в первую очередь, поскольку кабельные соединители могут находиться в агрессивной окружающей среде и подвергаться коррозии, в результате чего ухудшается или разрывается электрическое соединение кабеля с соединителем.

Имеется опасность того, что вода и газообразная среда будут проникать аксиально в концевые части кабеля между оболочкой кабеля и проводом или проводами, находящимися внутри этой оболочки. Если кабель состоит из экранированного провода или его технического аналога, то окружающие газообразные или жидкие среды могут проникать аксиально между оболочкой и проводом. Если кабель в оболочке состоит из пучка проводов, то газообразная или жидкая среда может также проникать аксиально между проводами, вызывая коррозию внутри кабеля.

Степень защищенности соединителя, конечно, также зависит от преобладающего состава окружающей среды; в частности, уязвимы соединители, расположенные вне помещений на земле или в воде.

Известна герметизация всей соединительной зоны между концом кабеля и соединителем, однако известные решения сложны, дороги, их трудно монтировать, также они трудоемки в эксплуатации.

В основу настоящего изобретения положена задача обеспечения качественного соединения между проводом в кабеле и соединительным средством.

Другой задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание устройства, которое обеспечивает надежное электрическое соединение, а также надежную герметизацию зоны соединения между концом кабеля и соединителем, которые достигаются с помощью простой конструкции, имеющей небольшую стоимость и удобной в монтаже.

Эта задача решается с помощью устройства, соответствующего приложенному п.1 формулы изобретения.

Другие варианты устройства соответствуют приложенным зависимым пунктам формулы изобретения.

Настоящее изобретение основано на концепции, по которой соответствующие концевые части кабеля кручением пропускают через корпус соединителя, в котором имеется канал или проход, соответствующий размерам кабеля, а также обеспечивают электрический контакт с соединителем открытого конца провода, который имеется в кабеле. Корпус выполнен из упругого эластичного материала. В соединительном устройстве имеется, главным образом, чашеобразная концевая часть, в которой размещается конец кабеля и которая гофрирована таким образом, чтобы корпус герметично зажимался по периферии, надавливая на оболочку провода радиально внутрь прижимного (гофрированного) элемента. Прижимное усилие передается для надавливания оболочки на провод, обеспечивая герметизацию по его периферии. Если кабель многожильный, то гофрированный элемент можно также использовать для поджатия пучка проводов, препятствуя осевой протечке.

Прижимная гильза формирует уплотнительный колпак, который располагается на корпусе, уплотняя выходной конец канала, а также герметично охватывая упомянутый конец кабеля и открытый конец провода кабеля, причем упомянутый конец приводится в электрический контакт с прижимной гильзой путем ее обжатия. Прижимная гильза может образовывать штыревой электрический контакт, или она может снабжаться гнездовым контактом.

В корпусе могут быть два и более каналов, в каждый из которых входит одиночный кабель и которые проходят по центру через упругий эластичный корпус, на котором можно герметично устанавливать прижимную гофрированную гильзу, имеющую форму чаши.

Помимо этого может использоваться уплотнительная гильза, внутренняя периферийная часть которой может герметично соединять с наружной периферийной поверхностью два совместно действующих корпуса, обеспечивая герметичную перемычку упомянутых корпусов.

Далее изобретение будет описано на примере со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 схематично представляет продольный разрез соединительного устройства по настоящему изобретению.

Фиг.2 представляет поперечный разрез по II-II на фиг.1.

Фиг.3 представляет поперечный разрез по III-III на фиг.1.

Фиг.4 представляет поперечный разрез, соответствующий

фиг.2, но другого варианта устройства по настоящему изобретению.

Фиг.5 представляет поперечный разрез, соответствующий фиг.3, но варианта устройства, показанного на фиг.4.

Фиг.6 представляет продольный разрез другого варианта соединительного устройства.

Фиг.7 представляет вариант соединительного устройства, показанного на фиг.6.

Фиг.8 представляет еще один вариант соединительного устройства.

Фиг.9 представляет вариант электрических контактов.

Фиг.10 представляет модификацию варианта, показанного на фиг.9.

На фиг.1-3 представлено устройство, предназначенное для электрического соединения между собой двух кабелей 1. Для упрощения можно принять, что каждый кабель 1 состоит из проводника 11 или его технического эквивалента, который плотно покрыт оболочкой 12, образуя проводник 11 в оболочке 12. Концевая часть кабеля 1 проходит через центральный канал 21, выполненный в осесимметричном корпусе 22, который имеет уменьшенный диаметр в одной концевой секции 23. Оболочка 12 удалена с одного конца проводника 11, и этот оголенный конец провода сгибают обратно, прижимая к наружной поверхности секции 23 корпуса. Прижимное кольцо 30 надето на секцию 23 корпуса поверх проводника 11, причем оно сжимается таким образом, что секция 23, которая изготовлена из деформируемого материала, герметично прижимается к оболочке 12, полностью охватывая ее. Поскольку оболочка дает усадку, то прижатие обеспечит плотный герметичный контакт между внутренней поверхностью оболочки 12 и проводником 11. В случае, когда проводник 11 с оболочкой 12 имеет пучок проводов, то провода в упомянутом пучке будут также поджиматься радиально. В результате канал 21 будет герметизирован, исключая его контактирование с наружной поверхностью оболочки 12. Концевую часть кабеля сжимают в области расположения секции 23, по существу препятствуя проходу среды аксиально через внутреннюю часть кабеля. Прижим удален от концевой секции 23. Прижимное кольцо 30 преимущественно образует периферийную часть чашеобразного элемента (см. фиг.6), внутри которой расположена оголенная часть провода и т.п., связанного с внутренней частью упомянутого элемента. Место контакта между проводом в оболочке и частично клиновидным элементом покрыто корпусом 22, а упомянутый элемент и уплотнительное средство располагаются в процессе прижатия внешней периферийной секции 23 корпуса 22 к прижимному кольцу, а также частично прижимая периферийную часть оболочки 12 к стенке канала 21 и к проводнику 11 соответственно.

На фиг.1 показано прижимное кольцо 30 одного корпуса, связанное с гнездовым контактным элементом 31, в который входит аксиально штыревой контактный элемент 32, связанный с прижимным кольцом 30 другого корпуса 22.

В каждом корпусе 22 имеется периферийная канавка 41, в которой размещается уплотнительное кольцо 42, причем в уплотнительной гильзе 50 размещены два уплотнительных кольца 42, обеспечивая герметичность. Для того, чтобы гарантировать действие аксиальной преграды, в гильзе 50 могут быть выполнены кольцевые канавки 51, в которых находятся уплотнительные кольца 42. В торцах гильзы могут быть выполнены внутренние фаски, причем в передних частях каналов 21 по отношению к вводу и протягиванию кабелей 12 могут быть также выполнены фаски.

Как показано на фиг.2, соединительное устройство можно использовать для кабеля 1, который содержит единственный проводник 11, покрытый оболочкой 12. Как видно на фиг.3, штыревой контактный элемент 32 и гнездовой контактный элемент 31 могут быть податливыми в радиальном направлении в определенной степени, чтобы установить эффективное электрическое соединение. Штыревой контактный элемент 32 и гнездовой контактный элемент 31 могут иметь конструкцию, которая позволяет им занять взаимное определенное положение во вращательном направлении при установке соединения.

Как представлено на фиг.2, корпус 22 в радиальном направлении сжат прижимным кольцом, чтобы проводник 11 в оболочке мог получить хороший электрический контакт с прижимным кольцом 30 и чтобы стенка канала 21 находилась в герметичном контакте с оболочкой 12 по всему ее периметру, тем самым препятствуя протечке жидкости по каналу 21 в осевом направлении. В одном из вариантов кабель 1 может быть составлен из нескольких проводов, как показано на фиг.4, при этом проводник 11 в оболочках размещают в заданных положениях по периферии или периметру секции 23, приводя их в контакт с соответствующими проводящими частями 34, 35, 36 прижимного кольца 30. Поскольку штыревой контактный элемент 32 и гнездовой контактный элемент 31 занимают определенные положения во вращательном направлении относительно друг друга, то электропроводные части 34, 36 гнездового контактного элемента 31 можно привести в проводящий контакт с соответствующими частями 34′, 35′, 36′, расположенными на штыревом контактном элементе 32.

При дальнейшей проработке изобретения, фиг.6, прижимное кольцо со штыревым контактом формировалось из металлического элемента 70 тарельчатой формы, кромочная часть 71 которого соответствует прижимному кольцу 30, а его нижняя часть 72 соответствует гнездовому контакту 31. Благодаря упомянутому прижимному действию элемент 70 может плотно прилегать к секции 23 корпуса, при этом охватывая конец кабеля и прикрывая канал 21 в корпусе. Как видно, другая секция 23 корпуса включает трубчатый элемент 80, который также содержит электропроводный материал. В элементе 80 имеется внутренняя перегородка 81, которая образует две противоположно открытые полости в виде стаканов, один из которых охватывает секцию 23 корпуса, а его кромочная часть выполнена в соответствии с прижимным кольцом 30 с возможностью плотного размещения вокруг секции 23 корпуса, охватывая упомянутый конец кабеля и ограждая канал 21. Другая полость в виде стакана элемента 80 соответствует гнездовому контакту 31.

Как показано на фиг.6, гильза 50 может включать две проходящие продольно трубчатые секции 50′, 50”, которые можно соединять встык между собой, используя совмещенное соединение 54, которое содержит уплотнительное средство, а также средство, удерживающее секции вместе, например, средство в виде расположенных по периферии одной выступающей соединительной части 56 буртиков 55, а также соответствующих канавок 57 в другой соединительной части 58. Совмещенное соединение можно при необходимости ужесточить металлическим прижимным кольцом или прижимным кольцом, изготовленным из усаживаемого при нагревании пластика.

На концах трубчатых секций 50′, 50” можно разместить кольцевые фланцы 52, которые проходят по торцам корпусов 22, по упомянутому совмещенному соединению 54, затрудняя случайное вытягивание электрических контактов 31, 32.

Кольцевые фланцы 52 можно заменить или снабдить трубчатым элементом 53, который выступает от гильзы и охватывает кабель 1 с небольшим зазором. Когда трубчатый элемент 53 изготовлен из податливого материала, его можно плотно обжать вокруг кабеля, например, с помощью охватывающего прижимного кольца 60, которое для выполнения механического прижатия можно изготовить из металла, или путем усадки трубчатого элемента 53, если упомянутый элемент обладает способностью тепловой усадки.

В другом варианте реализации изобретения корпуса 22 с соответствующими прижимными кольцами и электрическими контактами могут быть одинаковыми, например, как показано в левой части фиг.6, где гильза 50”’ имеет на обоих концах форму внутренней части, которая является дополнительной к форме периметра корпусов 22, обеспечивая уплотнение относительно упомянутых корпусов. Гильза 50”’ имеет расположенный внутри трубчатый проводник 88, к которому подходят элементы 70.

В вариантах, показанных на фиг.1 и 6, кабель имеет единственный проводник 11, покрытый оболочкой 12, также имеется секция 23 корпуса, которая соосна корпусу 2. Однако понятно, что кабель 1 может состоять из нескольких проводов с покрытием, каждый из которых имеет проводник 11 или какой-либо его технический эквивалент, который можно удерживать за оболочку 12, причем каждый проводник 11 проходит сквозь соответствующий канал 21 и выходит через секцию 23 корпуса, на которой закреплен элемент 70, 80 в виде стакана или чаши, как показано на фиг.6.

Как показано на фиг.8, настоящее изобретение можно применить к соединителю, который содержит корпус 22, на одном конце которого имеется канал 121 большего размера, в который подается кабель 1. Кабель может иметь оболочку 122, которую можно герметично прижать к стенке канала 121 с помощью внешнего прижимного кольца 122, охватывающего корпус. Как видно на фиг.8, кабель имеет два провода, каждый из которых проходит через соответствующий канал и выходит через соответствующую секцию 23. Провода охватываются в конце упомянутой секции 23, имеющей главным образом форму чаши гильзой 70, кромка которой прижата к проводу с оболочкой, устанавливая кольцевое уплотнение непосредственно по отношению к наружной периферии секции 23, с одной стороны, а также между стенкой канала и проводником и т.п., с другой стороны, как это было описано выше. Окружающая оболочка 122 устанавливает периферийное уплотнение между оболочкой кабеля и стенкой канала 121.

На фиг.8 показаны секции 23, проходящие параллельно от корпуса 22, образуя при этом электрический контактный элемент типа, который можно использовать в обычном выходе 220 В, в таком случае кабель 1 имеет оболочку, которая содержит два проводника с оболочками, причем эти оболочки обозначены позициями 12.

На фиг.9 представлен вариант электрических контактов 70, 80. Различие между вариантами, показанными на фиг.9 и 6, состоит в том, что в варианте, показанном на фиг.9, конец проводника 11 не загнут обратно к корпусу 22, вместо этого он проходит строго вперед (что может оказаться необходимым для высокочастотных применений). По этой причине электрический контакт 70 имеет узкий, главным образом чашеобразный гнездовой контактный элемент 31′, в который также входит концевая часть провода в оболочке и которую можно прижать для установления электрического контакта с упомянутым проводом. Электрический контакт 80 формируется соответствующим образом. Таким образом, контакт 80 имеет узкое, трубчатое центральное удлинение части, имеющей форму чаши, в которую входит секция 23. В удлинение входит незагнутая концевая часть проводника 11 в оболочке, причем ее можно прижать для установления с ней электрического контакта. Свободная концевая часть удлинения образует гнездовой соединительный элемент, в который входит штыревой соединительный элемент, имеющийся на контакте 70. В удлинении имеется перегородка, которая герметизирует и ограждает канал в удлинении.

На фиг.10 представлен вариант устройства, показанного на фиг.9. Различие вариантов, представленных на фиг.9 и 10, по существу состоит в том, что корпус 22, который выполнен из упругого пластического материала, имеет наружную часть 28 с относительно тонкой стенкой, а в его наружной концевой части, которая расположена вне гильзы 50, выполнены проходящие аксиально щели 90, образуя средство, которое снижает изгибающие нагрузки, действующие на кабель 1. Кроме того, узкая часть канала 90 контакт 70/80 (причем в упомянутую часть 90 входит зачищенный конец проводника 11) имеет толстостенную часть 92. Часть 92 преимущественно выполнена за одно целое с соединителем, или она может быть изготовлена из материала соединителя, например, металла, такого как латунь, бериллиевая бронза и т.п. Канал 90 может иметь площадь поперечного сечения, например, около 2,5 мм² и принимать проводник 11 соответствующей площади поперечного сечения (2,5 мм²). Поскольку часть 92 имеет повышенную толщину стенки, то имеется возможность правильно подсоединить проводник 11 значительно меньшего размера, например, имеющий площадь поперечного сечения 1,5 мм², путем прижатия в тех же контактах.

В одном из вариантов реализации изобретения отношение между наружным диаметром и внутренним диаметром части 92 может быть порядка 2:1-6:1, предпочтительно порядка 3:1-5:1, причем преимущественно это отношение округленно составляет 4:1. Таким образом, за счет толщины стенки упомянутой секции имеется возможность обеспечить надлежащее прижимное соединение с электрическими контактами даже относительно тонких проводников 11.

Настоящее изобретение представлено со ссылками на гильзу, которая содержит и герметично соединяет два электрических контакта 70/80, которые контактируют между собой внутри гильзы 50. Однако понятно, что принципиально гильза может быть сформирована корпусом соединителя, в котором имеются каналы, в которые входят пары электрических контактов 70/80. Эти каналы могут быть экранированы стенкой, через которую проходит электрический контакт, причем концы контактного элемента имеют конструкцию, обеспечивающую взаимодействие соединительных элементов 31/32 контактов 70/80. Герметичное перекрытие канала через гильзу 50 можно обеспечить либо с помощью кругового буртика 98 на электрическом контакте, который взаимодействует с соответствующей круговой канавкой 99 в стенке канала, проходящего через гильзу 50, либо с помощью кругового буртика на корпусе 22, взаимодействующего с соответствующей канавкой, либо за счет использования соответствующих уплотнительных колец.

При установке электрического контакта 70/80 на одном конце кабеля концевую часть проводника 11 оголяют, а корпус 22 накручивают на конец кабеля. Затем оголенный проводник 11 вводят в канал 1, а часть провода/кабеля, покрытую оболочкой, вводят в конец в виде чаши 97 электрического контакта вместе с секцией 23 корпуса 22. После этого обжимают стенку контакта. Часть стенки, имеющей главным образом форму чаши 97, обжимают вокруг секции 23 корпуса и концевой части кабеля 1, расположенной в ней. Затем вводят электрический контакт в гильзу 50.

Формула изобретения

1. Устройство соединения для кабеля, содержащее корпус (22), в котором имеется сквозной канал (21) для кабеля и в котором электрический контакт (70), имеющий главным образом форму чаши, размещается поверх секции (23) упомянутого корпуса, упомянутый канал (21) выходит в упомянутую секцию (23) корпуса, переходя в упомянутый электрический контакт, имеющий форму чаши, а также в котором проводник (11) в оболочке соединен с возможностью обеспечения проводимости с упомянутым электрическим контактом, отличающееся тем, что электрический контакт (70) герметично прижат вокруг упомянутой секции (23) корпуса, а также тем, что упомянутая секция корпуса выполнена из упругого эластичного материала по меньшей мере в зоне прижима с возможностью уплотнения стенки упомянутого канала (21) относительно наружной периферии кабеля за счет локальной прижимной деформации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый первый и второй кабели (1) соединены с соответствующим корпусом (22), каждый из которых имеет соответствующий электрический контакт (70, 80), при этом электрический контакт одного корпуса снабжен гнездовым соединительным элементом, а электрический контакт другого корпуса снабжен штыревым соединительным элементом для электрического проводящего взаимодействия с гнездовым соединительным элементом, причем трубчатая уплотнительная гильза (50) выполнена с возможностью соединения корпусов и уплотнений вокруг периферии корпусов (22).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что штыревой соединительный элемент и гнездовой соединительный элемент являются объединенными частями соответствующих электрических контактов (70, 80), имеющих форму чаши.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что трубчатая уплотнительная гильза (50) и каждый корпус (22) имеют элементы (41, 42, 51) взаимодействия, которые выполнены с возможностью обеспечения правильного аксиального положения, в котором трубчатой уплотнительной гильзой (50) обеспечивается ступенчатое сопротивление аксиальному смещению относительно корпусов (22).

5. Устройство по любому из пп.2-4, отличающееся тем, что гильза (50) включает две трубчатые продольные секции (50′, 50”), которые выполнены с возможностью соединения между собой аксиально с помощью сочленения (54), а каждая продольная секция имеет на конце, удаленном от сочленения (54), кольцевой фланец (52), который проходит по торцам соответствующего корпуса (22).

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что штыревой соединительный элемент сформирован электрическим контактом в форме чаши, кромка которого зажата на секции корпуса.

7. Устройство по любому из пп.5-6, отличающееся тем, что две продольные трубчатые секции трубчатой уплотнительной гильзы (50) снабжены на концах упомянутой гильзы трубчатыми удлинениями, охватывающими соответствующие кабели с небольшим зазором, с возможностью их герметичного присоединения к кабелю охватывающим прижимным кольцом.

8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что проводник состоит из нескольких или множества проводов, а при этом прижатие чаши электрического контакта обеспечивает радиальное сжатие проводника через секцию (23) корпуса, а также оболочки кабеля, с возможностью герметизации упомянутого проводника и препятствия проникновению жидкости в осевом направлении.

РИСУНКИ