Патент на изобретение №2292102

(54) ГЕРМЕТИЧНАЯ ВИЛКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области приборостроения и может найти широкое применение в изделиях ракетно-космической техники, в авиационной технике и других областях народного хозяйства, использующих современные радиоэлектронные приборы. Механический результат – снижение массовых и габаритных характеристик при условии обеспечения высокой степени герметичности электрических соединений и, в частности, герметичной вилки. Герметичная вилка содержит корпус из металла, имеющий сочленяемую цилиндрическую часть, прямоугольный фланец и цилиндрический хвостовик, а также стеклянный изолятор, установленный в полости корпуса и армированный штырями. В полости корпуса установлено по плотной посадке переходное стальное кольцо, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру стеклянного изолятора. Корпус вилки выполнен из двух частей, первая из которых включает сочленяемую цилиндрическую часть и примыкающую к ней переднюю сторону прямоугольного фланца и выполнена из легких металлических сплавов с коэффициентом линейного расширения, близким к коэффициенту линейного расширения стали, а вторая – примыкающую к цилиндрическому хвостовику сторону прямоугольного фланца и цилиндрический хвостовик, которые выполнены из стали. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти широкое применение в изделиях ракетно-космической техники, в авиационной технике и других областях народного хозяйства, использующих современные радиоэлектронные приборы, к которым предъявляются жесткие требования к массогабаритным характеристикам.

Известен многоконтактный взрывобезопасный электрический соединитель по авторскому свидетельству СССР 1069037, H 01 R 23/00, который состоит из двух частей, каждая из которых содержит корпуса с установленными в них изоляционными колодками, контактными и направляющими элементами, выполненными в виде штырей и гнезд с наружной ступенчатой поверхностью. Каждый из корпусов выполнен, по меньшей мере, с двумя внутренними выступами. Недостатком указанного электрического соединителя являются большие массогабаритные характеристики, которые не позволяют создавать миниатюрные приборы.

Известен электрический соединитель по авторскому свидетельству СССР 1229868, Н 01 R 13/62, который состоит из вилки и розетки, расположенных в соответствующих корпусах и имеющих изоляторы с контактными элементами, на корпусах размещены узлы для закрепления кабеля. Корпус вилки имеет кольцевой паз, и корпус розетки также имеет кольцевой паз, резьбу и сквозные продольные пазы. Недостатками указанного соединителя являются значительные массогабаритные характеристики, а также непригодность работы в условиях воздействия вакуума.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению – прототипом является герметичная вилка, описание которой приведено в авторском свидетельстве СССР 1508303, H 01 R 13/52. Указанная герметичная вилка содержит корпус из металла, имеющий сочленяемую цилиндрическую часть, прямоугольный фланец, цилиндрический хвостовик, а также стеклянный изолятор, установленный в полости корпуса и армированный штырями. Кроме этого вилка дополнительно содержит герметизирующий изолятор, армированный металлическими гермовводами и гибкие проводники, попарно соединяющие штыри стеклянного изолятора и гермовводы герметизирующего изолятора.

В исходном состоянии гибкие проводники свободно провисают между штырями стеклянного изолятора и металлическими гермовводами дополнительного герметизирующего изолятора. При этом на каждый гермоввод герметизирующего изолятора действует усилие. В процессе сочленения и расчленения штырей и гнезд действует переменное суммарное усилие.

Недостатком прототипа, как и аналогичных устройств, является большая масса герметичной вилки, корпуса которой, как правило, изготавливаются из стали, а также и то, что в ней помимо металлического корпуса используются и металлические гермовводы, которые тоже увеличивают массу герметичной вилки.

Таким образом, можно сделать вывод, что приведенные выше конструкции имеют большие массовые и габаритные характеристики, что в значительной степени затрудняет их применение в изделиях ракетно-космической техники.

Задачей изобретения является создание такой герметичной вилки, которая могла бы использоваться в изделиях РКТ за счет снижения массовых и габаритных характеристик при условии обеспечения высокой степени герметичности электрических соединителей, и в частности герметичной вилки.

Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемую герметичную вилку, содержащую корпус из металла, имеющий сочленяемую цилиндрическую часть, прямоугольный фланец и цилиндрический хвостовик, а также стеклянный изолятор, установленный в полости корпуса и армированный штырями, в отличие от прототипа, введено переходное стальное кольцо, установленное в полости корпуса вилки по плотной посадке, внутренний диаметр переходного стального кольца равен наружному диаметру стеклянного изолятора, при этом корпус вилки выполнен из двух частей, сочленяемая цилиндрическая часть которого и примыкающая к ней сторона прямоугольного фланца выполнены из легких металлических сплавов с коэффициентом линейного расширения, близким к коэффициенту линейного расширения стали, а примыкающая к цилиндрическому хвостовику сторона прямоугольного фланца и цилиндрический хвостовик выполнены из стали.

Кроме этого, первая и вторая части корпуса соединены между собой методом сварки трением.

Необходимо отметить, что в качестве легких металлических сплавов предлагается использовать сплавы на основе алюминия, магния и других добавок. Учитывая при этом, что коэффициент линейного расширения алюминия равен 22, то за счет использования других добавок можно довести коэффициент линейного расширения до величины 11,5-14, что соответствует коэффициенту линейного расширения стали, который равен 11,5-14.

Конструкция герметичной вилки, приведенная на чертеже, состоит из полого металлического корпуса 1, который имеет сочленяемую цилиндрическую часть 2, прямоугольный фланец 3, состоящий из примыкающей к цилиндрической части корпуса стороны 4 и стороны 5, примыкающей к цилиндрическому хвостовику 6, стеклянного изолятора 7, армированного штырями 8, который в свою очередь установлен в переходное стальное кольцо 9.

Переходное стальное кольцо 9 путем холодной опрессовки установлено в корпус 1.

Необходимо отметить, что при проектировании современной радиоэлектронной аппаратуры остро встает вопрос по снижению массогабаритных характеристик, и в частности массогабаритных характеристик электрических соединителей. Это связано с тем, что в современных изделиях ракетно-космической техники общее количество электрических соединителей может достигать нескольких тысяч, что, безусловно, приводит к снижению массы выводимых полезных нагрузок.

Проблема снижения массы герметичных вилок заключается в том, что коэффициенты линейного расширения корпуса, который, как правило, выполняется из стали, и стекла очень близки друг к другу, поэтому сохраняется высокая герметичность порядка 10 мкм рт.ст./с по гелию.

В связи с этим применение для всего корпуса более легких металлов, у которых коэффициент линейного расширения значительно отличается от коэффициента линейного расширения стали, весьма затруднительно из-за снижения норм герметичности.

В связи с этим корпус предлагаемой герметичной вилки, в отличие от известных конструкций, выполнен из двух частей.

При этом первая часть корпуса включает сочленяемую цилиндрическую часть 2 и переднюю сторону 4 прямоугольного фланца 3, которые выполнены из легких металлических сплавов с коэффициентом линейного расширения 11,5-14, равным коэффициенту линейного расширения стали 11,5-14.

Вторая часть корпуса включает заднюю сторону 5 прямоугольного фланца 3 и цилиндрический хвостовик 6, которые выполнены из стали.

Новизной предлагаемой герметичной вилки также является то, что в ней стеклянный изолятор 7 со штырями 8 помещается в переходное стальное кольцо 9, которое в свою очередь устанавливается в полый металлический корпус 1 путем холодной опрессовки. Причем размещение переходного стального кольца 9 со стеклянным изолятором 7 в корпусе 1 проводится так, что переходное стальное кольцо 9 полностью занимает объем хвостовика 6 и лишь частично объем сочленяемой цилиндрической части 2. Для обеспечения высокой степени герметичности переходное стальное кольцо 9 устанавливают в полость корпуса 1 по плотной посадке, при этом внутренний диаметр переходного стального кольца 9 должен быть равен наружному диаметру стеклянного изолятора 7. Такой установкой переходного стального кольца 9 уменьшают напряженность между кольцом 9 и цилиндрической частью корпуса 2 и добиваются высокой степени герметичности между хвостовиком 6 и переходным стальным кольцом 9, а также между переходным стальным кольцом 9 и сочленяемой цилиндрической частью корпуса 2.

Кроме этого, учитывая, что большая часть корпуса, а именно сочленяемая цилиндрическая часть 2 и передняя сторона 4 прямоугольного фланца 3 выполнены из легких металлических сплавов, добиваются значительного снижения массы герметичной вилки.

Так, например, по сравнению с серийно выпускаемыми электрическими соединителями типа ОС2РМГ, масса предлагаемых герметичных вилок снижена на 25-30%.

При использовании предлагаемых герметичных вилок, в частности, на ракете-носителе типа “СОЮЗ” масса выводимых полезных нагрузок может быть увеличена на 20-25 кг.

Следует также отметить, что при воздействии температур в достаточно широком диапазоне не нарушается коэффициент линейного расширения между переходным стальным кольцом 9 со стеклянным изолятором 7 и корпусом 1 герметичной вилки, так как их коэффициенты линейного расширения имеют практически одинаковую величину.

В настоящее время разработана рабочая документация и изготовлена партия макетных образцов предлагаемых герметичных вилок.

Формула изобретения

1. Герметичная вилка, содержащая корпус из металла, имеющий сочленяемую цилиндрическую часть, прямоугольный фланец и цилиндрический хвостовик, а также стеклянный изолятор, установленный в полости корпуса и армированный штырями, отличающаяся тем, что в нее введено переходное стальное кольцо, установленное в полости корпуса вилки по плотной посадке, внутренний диаметр стального переходного кольца равен наружному диаметру стеклянного изолятора, при этом корпус вилки выполнен из двух частей, передняя цилиндрическая часть которого и примыкающая к ней сторона прямоугольного фланца выполнены из легких металлических сплавов с коэффициентом линейного расширения, близким к коэффициенту линейного расширения стали, а примыкающая к цилиндрическому хвостовику прямоугольного фланца и цилиндрический хвостовик выполнены из стали.

2. Герметичная вилка по п.1, отличающаяся тем, что в ней первая и вторая части корпуса соединены между собой методом сварки трением.

РИСУНКИ