Електричний безпайковий з`єднувач

УКРАЇНА (19, UA (ID 27844 (із, С2 (51, 6H01R4/24 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ 1 НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ЕЛЕКТРИЧНИЙ БЕЗПАЙКОВИЙ З'ЄДНУВАЧ (21)94041121 (22, 27 12.1991 (24,16.10.2000 (31, 07/642534 (32,17 01.1991 (33, US (46} 16.10 2000, Бюл. №5, 2000р (72, Нокс Джордж Д ж , US, Кронч Даніель Ф , US, Аффлербо Мартін Дж , US (73, МІННЕСОТА МАЙНИНГ ЕНД МАНУФАКЧУРІНГ КОМПАНІ, US (86, PCT/US91/09659, 27.12 1991 (56) Патент США № 4891018, опубл 02.01 90г. (57, 1. Электрический беспаечный соединитель, состоящий из основания, в котором выполнен ряд примыкающих друг к другу продольных каналов под провода с выступающими поверхностями, служащими опорами для соответствующего комплекта указанных проводов, при этом основание и выступающие поверхности выполнены, по крайней мере, с одной канавкой, которая пересекает выступающие поверхности и, в основном, перпендикулярна каналам, основание включает элементы стенки, определяющие границы полости вокруг выступающих поверхностей, при этом, отверстие, ведущее в полость, удалено от выступающих поверхностей, эластичного токопроводящего соединительного элемента, включающего пластину с глубокими щелями, которая выполнена таким образом, что имеет возможность установки по плотной посадке в канавке основания, при этом щель в пластине располагается на одной оси с соответствующим каналом, наконечника, поддерживающего соединительный элемент, при этом форма наконечника обеспечивает плотное его прилегание к стенкам полости, а сам наконечник состоит из торцевой стенки и меняющих свое положение боковых стенок с двумя противоположно размещенными опорами, выступающими за пределы свободных граней боковых стенок, причем соединительный элемент находится в пределах границ боковых стенок, примыкая к внутренней поверхности торцевой стенки, а каждая из опор располагается внутри полости, отличающийся тем, что элементы стенки, определяющие границы полости, имеют внутренние и наружные поверхности, кроме того, элементы стенки имеют, по меньшей мере, две пары, расположенных на расстоянии друг от друга участков стенки, при этом данные участки стенки располагаются, начиная от внутренней поверхности элементов стенки и далее внутрь полости, размещаясь друг относительно друга таким образом, что обеспечивается отклонение от отверстия полости по направлению к выступающим поверхностям, причем одна опора наконечника располагается между каждой парой участков стенки, а каждая из опор имеет боковые грани, которые отклоняются по направлению к свободной грани опор, чтобы обеспечить плотное вхождение в промежуточное пространство и контакт с противодействующими сторонами участков стенки. 2 Электрический соединитель по п. 1, отличающийся тем, что основание выполнено методом формовки из прозрачного гидрофобного устойчивого к воздействию растворителей и обладающего высокой прочностью на растяжение эластичного полимерного материала 3.Электрический соединитель по п. 2, отличающийся тем, что таким полимерным материалом является полиолефии 4. Электрический соединитель по п 1, отличающийся тем, что участки стенки, принадлежащие элементу стенки, выполнены отклоняющимися от отверстия в сторону выступающих поверхностей, а наконечник имеет расположенный по периферии боковых стенок наружный буртик, периферийные размеры которого превышают внутренние периферийные размеры периферийной грани отверстия основания, что создает условия, препятствующие перемещению наконечника из замкнутого в разомкнутое положение. $ Электрический соединитель по п. 1, отличаюУщийся тем, что соединительный элемент изготов/ лен методом- формовки из металла толщиной около 0,5 мм 6 Электрический соединитель по п. 5, отличающийся тем, что таким металлом является пластичный медный сплав с числом твердости 3/4. 7. Электрический соединитель по п. 5, отличающийся тем, что соединительным элементом является элемент U - образной формы, включающий пару пластин, расположенных на расстоянии 1, 88 мм одна от другой. 8 Электрический соединитель по п 1, отличающийся тем, что основание изготовлено методом формовки из эластичного полипропилена. О Г 00 27844 Настоящее изобретение относится к усовершенствованию электрических беспаечных соединителей, состоящих из корпуса и наконечника, что обеспечивает улучшение их целостности и повышение надежности механической блокировки наконечника кабеля, надетого на основной элемент, при транспортировке и обработке перед выполнением операции сращивания. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является электрический беспаечный соединитель , описанный в патенте США №4, 891, 018. Известный соединитель, предназначенный для соединения многожильных проводов, состоит из основания, в котором выполнен ряд примыкающих друг к другу продольных каналов под пр®* • ~ вода с выступающими поверхностями, служаЦими опорами для указанных проводов, при этом\ основание и выступающие поверхности выполнены, по крайней мере, с одной канавкой, которая пересекает выступающие поверхности и, в основном, перпендикулярна каналам, основание включает элементы стенки, определяющие границы полости вокруг выступающих поверхностей, при этом, отверстие, ведущее в полость, удалено от выступающих поверхностей, пластичного токопроводящего соединительного элемента, включающего пластину с глубокими щелями, которая выполнена таким образом, что имеет возможность установки по плотной посадке в канавке основания, при этом щель в пластине располагается на одной оси с соответствующим каналом, наконечника, поддерживающего соединительный элемент, при этом форма наконечника обеспечивает плотное его прилегание к стенкам полости, а сам наконечник состоит из торцевой стенки и меняющих свое положение боковых стенок с двумя противоположно размещенными опорами, выступающими за пределы свободных граней боковых стенок, причем соединительный элемент находится в пределах границ боковых стенок, примыкая к внутренней поверхности торцевой стенки, а каждая из опор располагается внутри полости.Известные соединители, изготовленные из менее жестких материалов, например, полиолефина, и состоящие из корпуса и наконечника, характеризуются недостаточной целостностью, то есть, в случае присоединения двух или более проводов, не могут удерживаться в собранном виде с такой степенью надежности, которая характерна для известных из-уровня техники соединителей, изготовленных из более жестких поликарбонатных материалов. Появление v новых материалов позволило создать соедини-' тель, отличающийся более длительным сроком службы в составе сращиваемых кабелей. Однако, использование соединителей, изготовленных из более мягкого и более пластичного полиолефинного материала связано с возникновением целого ряда проблем, которые состоят в том, что наконечник не может удерживаться на основании после того, как на данный наконечник, установленный на основании перед формированием соединения сращивания, начинает действовать избыточная сила. В основу изобретения поставлена задача создать усовершенствованный электрический соединитель без пайки, который бы обеспечивал на дежное соединение наконечника и основания в собранном виде в обычных режимах работы. Поставленная задача решена тем, что в электрическом соединителе без пайки для соединения многожильных проводов, состоящем из основания, в котором выполнен ряд примыкающих друг к другу продольных каналов под провода с выступающими поверхностями, служащими опорами для (соответствующего комплекта) указанных проводов, при этом, основание и выступающие поверхности выполнены, по крайней мере, с одной канавкой, которая пересекает выступающие поверхности и, в основном, перпендикулярна каналам, основание включает элементы стенки, определяющие границы полости вокруг выступающих поверхностей, при этом, отверстие, ведущее в полость, удалено от выступающих поверхностей, пластичного токопроводящего соединительного элемента, включающего пластину с глубокими щелями, которая выполняется таким образом, что имеет возможность установки по плотной посадке в канавке основания, при этом щель в пластине располагается на одной оси с соответствующим каналом, наконечника, поддерживающего соединительный элемент, при этом форма наконечника обеспечивает плотное его прилегание к стенкам полости, а сам наконечник состоит из торцевой стенки и меняющих свое положение боковых стенок с двумя противоположно размещенными опорами, выступающими за пределы свободных граней боковых стенок, причем соединительный элемент находится в пределах границ боковых стенок, примыкая к внутренней поверхности торцевой стенки, а каждая из опор располагается внутри полости, согласно изобретению , элементы стенки, определяющие границы полости, имеют внутренние и наружные поверхности, кроме того элементы стенки имеют, по меньшей мере, две пары, расположенных на расстоянии друг от друга участков стенки, при этом данные участки стенки располагаются, начиная от внутренней поверхности элементов стенки и далее внутрь полости, размещаясь друг относительно друга таким образом, что обеспечивается отклонение от отверстия полости по направлению к выступающим поверхностям, причем одна опора наконечника располагается между каждой парой участков стенки, а каждая из опор имеет боковые грани, которые отклоняются по направлению к свободной грани опор, чтобы обеспечить плотное вхождение в промежуточное пространство и контакт с противодействующими сторонами участков стенки. Ось элементов стенок проходит, как правило, перпендикулярно осям каналов под провода, причем стенки полости отклоняются от отверстия в полость по направлению к этим поверхностям. Элементы стенки имеют разнесенные по периферии радиально направленные участки стенки, которые расположены на расстоянии друг от друга таким образом, что одна их пара примыкает к каждому концу пары канавок. Соединительный элемент, обеспечивающий соединение проводов, расположен между опорами, примыкая к внутренней поверхности торцевой стенки. Благодаря такому расположению элементов соединителя, в тот момент, когда приложенная сила стремится отделить наконечник от основания, сила 27844 противодействия опор, направленная в сторону участков стенки, стремится прижать опоры и отделить участки стенки, чтобы противодействовать отделению наконечника, в результате, когда к торцевой стенке наконечника прикладывается сила, достаточная для его перемещения в направлении основания, отверстие в основании принудительно расширяется, обеспечивая такие условия вхождения наконечника и соединительного элемента в полость, при которых соединитель получает возможность полностью использовать весь свой потенциальный резерв для создания упругого контакта с проводами, расположенными в каналах. В соответствии с изобретением предпочтительно основание выполнять методом формовки из прозрачного гидрофобного устойчивого к воздействию растворителей и обладающего высокой прочностью на растяжение эластичного полимерного материала. Это обеспечивает незначительное растяжение основания в тот момент, когда в нем устанавливается наконечник, оказывающийся в положении блокировки. В результате создаются условия, при которых невозможно взаимное смещение наконечника и основания ао время сращивания кабеля или в замкнутом положении. В соответствии с изобретением таким полимерным материалом должен быть полиолефин. Предпочтительно участки стенки, принадлежащие элементу стенки, выполнять отклоняющимися от отверстия в сторону выступающих поверхностей, а наконечник должен иметь расположенный по периферии боковых стенок наружный буртик, периферийные размеры которого должны превышать внутренние периферийные размеры периферийной грани отверстия основания, что создает условия, препятствующие перемещению наконечника из замкнутого в разомкнутое положение. Участки стенки образуют ограничительные клиновидные элементы, которые сходятся по направлению к отверстию в полость, благодаря конической форме элементов стенки. Соединительный элемент электрического соединителя желательно изготавливать методом формовки из металла толщиной около 0,5 мм Предпочтительно таким металлом должен быть пластичного медный сплав с числом твердости 3/4. Также предпочтительно соединительный элемент, включающий пару пластин, расположенных на расстоянии 1, 88 мм одна от другой, выполнить U - образной формы Желательно основание изготовливать методом формовки из эластичного полипропилена. Предлагается описание настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг. 1 дан вид в перспективе соединителя, соответствующего настоящему изобретению, показанного в покомпонентном изображении с наконечником, представленным отдельно от основания, на фиг. 2 дан вид сбоку соединителя, в котором наконечник и основание представлены в собранном виде в открытом или разомкнутом положении, на фиг. 3 дан поперечный разрез по линии А А на фиг. 2, на фиг. 4 дан разрез в горизонтальной плоскости соединителя, соответствующего настоящему изобретению, по линии В - В на фиг. 2, на фиг. 5 дан разрез в горизонтальной плоскости соединителя, соответствующего настоящему изобретению, по линии С - С на фиг. 2, на Ф и г - 6 дан фрагмент, схематически представляющий приложение сил к элементу опоры, в тот момент, когда на неё действуют силы, стремящиеся её сместить. Описание включает ссылки на чертежи со сквозной нумерацией позиций идентичных элементов для нескольких видов. Электрический соединитель 1 на фиг. 1 состоит из основания 2 и наконечника 3 , выполненных из электроизоляционного материала. Соединительный элемент 4, как правило 0 - образной формы ( см. фиг. 3 ), поддерживается наконечником 3 и обеспечивает хороший электрический контакт с многожильными проводами, которые могут располагаться в целом наборе продольных, расположенных бок-о-бок трубчатых проходов 5, предназначенных для размещения в них концов проводов, подлежащих соединению. Проходы 5 располагаются, начиная от конечного участка горловины 6 основания 2, вплоть до входа в корпус 7, где они выполняют роль каналов 8, поддерживающих провода, см. фиг. 3, Внутренняя часть корпуса 7 представляет собой полость 9, сообщающуюся с каналами 8, при этом в нижней стенке этой полости 9 выполнены глубокие канавки, пересекающие каналы 8, что обеспечивает формирование щелей 10 для установки пластин 11( на фиг. 3 показана только одна из них) соединительного элемента 4. Внутренние стенки полости образуют поверхность в форме усеченного конуса. Полость 9 располагается , начиная от отверстия в верхней части корпуса 7 вплоть до каналов 8, поддерживающих провода. Границы полости определяются внутренними поверхностями стенки, расположенной под углом, примерно 4° или 6 ° к оси. полости. Две пары выступающих в радиальном направлении и расположенных по периферии на расстоянии друг от друга участков стенки 12 и 13 сформированы с внуренней стороны элементов стенки, определяющих границы полости 9. Участки стенки 12 и 13 сходятся по направлению к отверстию в полость, формируя таким образом конический паз, ось которого, как правило, параллельна направлению движения наконечника в тот момент, когда он перемещается в направлении, обеспечивающем замкнутое положение подсоединяемых проводов. Элементы стенки, определяющие границы полости 9, выполнены методом формовки, с опорной поверхностью 14, окружающей отверстие в полости 9 и предназначенной для поддержки наконечника 3. Как будет более подробно описано далее, наконечник 3 имеет пару диаметрально противоположных опор 15, положение которых зависит от положения боковых стенок. При этом опоры 15 входят в полость 9 и начинают контактировать с внутренними поверхностями участков стенки 12 и 13. Поверхность 14 и поверхность нижней стенки наконечника 3 служат для того, чтобы обеспечить открытое положение отверстия в полость 9, с целью установки в нем наконечника, имеющего больший размер. Основание 2 изготовлено, предпочтительно, методом формовки из эластичного полимерного материала, предпочтительно прозрачного, гидрофобного, устойчивого к воздействию растворителей, упругого, то есть обладающего 27844 высокой прочностью на растяжение и модулем упругости, достаточным для обеспечения прочности при удлинении от 10 до 20 %. Предпочтительным материалом, обладающим подобными свойствами, является полиолефин, в частности, полипропилен, который дешевле поликарбоната. Наконечник 3 является опорой для металлического соединительного элемента 4 и может быть изготовлен методом формовки из полипропилена. Наконечник 3 состоит из торцевей 16 и, в основном, конических периферийных боковых стенок 17. Расположенные противоположно друг другу, опоры 15 выступают за свободные грани боковых стенок 17. Опоры 15 имеют дугообразную форму и выполнены методом формовки с{с направленными во внутрь наконечника выступами) внутренними выступами 18, которые плотно входят между пластинами 11 соединительного элемента 4, который имеет также участок в виде петли 19, показанный на фиг. 3, Выступы 18 выполняют роль элементов, усиливающих опоры, при этом их наружные поверхности сохраняют выпуклую конфигурацию. Если наконечник находится в разомкнутом положении, опоры 15 взаимодействуют с внутренней поверхностью элементов стенки полости и противоположными гранями участков стенки 12 и 13, соответственно, с целью удержания в заданном положении наконечника и соединительного элемента для подсоединения проводов. Как показано на фиг. 4 и 5, опоры 15 расположены между направленными радиально внутрь парами радиально расположенных участков стенки 12 и 13. Опоры выполнены с отклоняющимися боковыми гранями 20, которые входят в контакт с противодействующими внутренними поверхностями участков стенки 12 или 13. Как только опоры 15 оказываются в положении между указанными элементами стенки, они, преодолевая усилие, начинают плотно вклиниваться между этими элементами стенки. В этот же самый момент на наконечник начинает оказывать воздействие сила, стремящаяся его приподнять, или сила, стремящаяся сдвинуть его с места и снять с основания 2. Таким образом, формирование участков стенки 12 и 13, которые имеют коническую форму или наклонены в сторону оси отверстия, ведущего в полость, благодаря конической форме(поверхности) элементов стенки, формирующей эту полость, а также отклоняющееся от этой оси положение сторон опор 15, создают условия для возникновения самонастраивающейся запирающей системы, в основе работы которой лежит принцип клина, а сама система предназначена для удержания наконечника на основании. Сила, стремящаяся снять или сдвинуть наконечник, вызывает появление сил, которые оказывают давление на опоры, что в свою очередь, предупреждает отделение наконечника. Как показано на фиг. 6, в тот момент, когда возникает сила, которая стремится приподнять опору относительно основания 2, силы противодействия, показанные стрелками 21, начинают давить на опору. Эти компрессионные силы прижимают наружную поверхность опоры к вогнутой внутренней поверхности участков стенки, определяющих границы полости 9. Эти силы вызывают появление возросших сил, показанных стрелками 22, воздействующих на выпуклую поверхность опоры, что обеспечивает появ ление сопротивления трения, достаточного для предотвращения подъема опоры или опор, а следовательно, предохраняет наконечник 3 от вывода из разомкнутого положения на основании 2, до того как он будет отправлен в полость силами, приложенными к верхней или торцевой стенке 16. Обращаясь к фиг.4 и 5, находим, что радиально выступающие участки стенки отстоят от внутренних поверхностей элементов стенки основания на расстоянии около 4 мм (0,16 дюймов) до их наружных граней. Длина дуги между участками стенки 12 и 13 в зоне разреза по линии В — В на фиг. 2 составляет около 4, 1 мм ( 0, 162 дюйма ), а длина дуги в зоне разреза по линии С - С на фиг. 2, как показано на фиг. 5, составляет около 4, 2 мм (0,165 дюйма). Как показано, опоры наконечника 3 имеют, практически такую же самую длину дуги и в тех же самых зонах, что обеспечивает их плотную посадку в пространстве между парами участков стенки 12 и 13. Данный пример осуществления изобретения подтветждает, что при перемещении наконечника в замкнутое положение возникает действие, в основе которого лежит принцип клина, а направление этого действия противоположно направлению движения наконечника. То, что противоположные боковые грани 20 опор 15 входят в контакт с противодействующими поверхностями участков стенки, и при этом наконечник оказывается в разомкнутом или готовом к обработке (в рабочем) положении, поддерживает условия, предохраняющие наконечник от перемещения на участке корпуса 7 при воздействии избыточной силы или в том случае, если запирающая сила несколько отклоняется от центра. Наконечник имеет отбортованное наружное расположенное по окружности или по периферии кольцо или буртик 23 над скошенной поверхностью на свободных гранях боковых стенок 17. На наружной поверхности стенок 17 на расстоянии друг от друга выполнены расточки 24 под участки стенки 12 и 13, которые входят в эти расточки, в тот момент, когда наконечник 3 заходит полость 9. В результате, когда наконечник оказывается в замкнутом или подсоединяющем провода положении, полость надежно уплотняется. Соединительный элемент 4 формуется из пластичного металла толщиной около 0, 5мм (0, 02 дюйма), обладающего достаточной электропроводностью, такого как медный сплав, например из патронной латуни 260. Твердость составляет, предпочтительно 3/4 или НОЗ. Соединительный элемент 4 находит опору внутри наконечника 3 и удерживается в нем двумя выступающими шипами, расположенными друг против друга на одинаковой высоте на каждом из концевых участков пластин 11, формирующих стойки U - образного соединительного элемента 4. Пластины 11 расположены параллельно друг другу на расстоянии около 1, 88 мм (0,074 дюйма ). Шипы контактируют с опорами 15. Каждая пластина 11 снабжена глубокой щелью 25, функционально обеспечивающей условия, необходимые для укладки провода, и расположенной по отношению к поддерживающему провод каналу 8 с соотношением осей 0, 317. В каждой пластине расстояние между щелями 25 составляет 2, 8 мм ( 0, 11 дюйма). Между щелями 25 для укладки провода имеется собственно щель 26, которая предназначена для сообщения соеди 27844 нительному элементу большей эластичности. U образные щели 25 для укладки провода первоначально имеют ширину 0, 29 мм ( 0, 0115 дюймов ) между параллельными участками противостоящих друг другу поверхностей. Щели удерживаются открытыми до 0, 36 мм ( 0 , 014 дюйма), как показали измерения с использованием условного центра деформированного проводника при размещении в соединителе провода двадцать шестого размера (26 калибра). Это превышает значение предела текучести материала, но потенциальная энергия упругой деформации материала обеспечивает возврат элементов щели в свое первоначальное положение, определяющее её ширину от 0, 30 мм до О, 32 мм (от 0, 012 до 0, 0125 дюйма ). Провод девятнадцатого размера (19 калибра) удерживает щель открытой до 0, 63 мм ( 0, 025 дюйма). Это также превышает значение предела текучести материала. При удалении провода ширина щели уменьшается, примерно до 0, 58 мм ( 0, 023 дюйма). Таким образом, если даже на материал действуют силы, нагрузки которых превышают допустимые по пределу текучести, на провод продолжает действовать потенциальная энергия упругой деформации, что поддерживает достаточный электрический контакт, благодаря упругой деформации материала, из которого выполнен соединительный элемент 4. Геометрия соединительного элемента 4 обеспечивает упругую деформацию без разрушения соединительного элемента. Это достигается за счет наличия щели 26, расположенной между щелями 25 в системе укладки провода. Поскольку на параллельные стенки щелей 25 действуют разнонаправленные силы, когда проводник входит в расширяющийся вход, провод наталкивается на узкую полоску материала с одной стороны U - образной щели 25, перемещая её к центру пластины, что заставляет щель 26 закрываться у входа и оказывать воздействие на материал с другой стороны U - образной щели 25 с силой, направленной на конечный участок пластины. Наблюдаются, приблизительно, равные количества движения с обеих сторон провода. При этом, тенденция соединительного элемента к разрушению, когда он подвергается упругой деформации, снижается, благодаря размещению радиуса в ни жней части щели, который, более чем в 1,5 раза превышает ширину щели, что обеспечивает ослабление концентрации нагрузок без снижения их эффективности при создании условий для надежного электрического контакта. Прогиб материала пластин 11 от щелей 25 по направлению к их конечным участкам побуждает опоры 15 наконечника 3 жестко контактировать с внутренней поверхностью стенок, формирующих полость 9, когда провод оказывается в замкнутом положении. Креме того, отбортованный буртик 23 тесно прижимается к стенкам полости, а острая грань со стороны ребра около торцевой стенки 16 противодействует силам, которые стремятся сместить наконечник 3. Поэтому, когда наконечник 3 оказывается надетым на основание 2, осуществление соединения с жилой присоединяемых проводов улучшает также и механическое закрепление наконечника на основании. Это обеспечивается пластинами 11 соединительного элемента 4, удлиняющимися в зоне своей свободной грани, что побуждает опоры 15 наконечника и боковые стенки 16 воздействовать извне на стенки участка 7 основания. Как только стенки основания возвращаются или уменьшаются до нормального нерастянутого состояния, после того как наконечник приводится в замкнутое положение (при котором соединяются провода), стенки полости опять оказываются под отрицательным углом для удержания наконечника. Эффективная герметизация соединений проводов, с целью предотвращения попадания воды в процессе эксплуатации, выполняется с помощью мягких пластичных материалов, чаще всего с помощью смазки, имеющей твердую консистенцию, типа полиизобутилена, силиконовых смазочных материалов или герметиков, представленных на рынок фирмой Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, заявителем настоящего изобретения, чей герметик содержит полибутен, синтетический каучук, минеральное масло, аморфный диоксид кремния и антиоксидант. Герметик полностью заполняет все щели в соединителе и особенно трубчатые проходы под провода, когда соединение уже произведено. 27844 Фиг. 1 27844 7 Фиг. 27844 Фиг. 4 Фиг. 5 21 18 /15 Фиг. 6 УКРАЇНА UA (ID 27844 (із) С2 (51) 6H01R4/24 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ЕЛЕКТРИЧНИЙ БЕЗПАЙКОВИЙ З'ЄДНУВАЧ (21)94041121 (22)27 12 1991 (24)16.10 2000 (31)07/642534 (32)17 01.1991 (33) US (46) 16 10 2000, Бюл №5, 2000р (72) Нокс Джордж Дж , US, Кронч Даніель Ф., US, Аффлербо Мартін Дж , US (73) МІННЕСОТА МАЙНИНГ ЕНД МАНУФАКЧУРІНГ КОМПАНІ, US (86) PCT/US91/09659, 27.12.1991 (56) Патент США № 4891018, опубл 02.01 90г. (57) 1. Электрический беспаечный соединитель, состоящий из основания, в котором выполнен ряд примыкающих друг к другу продольных каналов под провода с выступающими поверхностями, служащими опорами для соответствующего комплекта указанных проводов, при этом основание и выступающие поверхности выполнены, по крайней мере, с одной канавкой, которая пересекает выступающие поверхности и, в основном, перпендикулярна каналам, основание включает элементы стенки, определяющие границы полости вокруг выступающих поверхностей, при этом, отверстие, ведущее в полость, удалено от выступающих поверхностей, эластичного токопроводящего соединительного элемента, включающего пластину с глубокими щелями, которая выполнена таким образом, что имеет возможность установки по плотной посадке в канавке основания, при этом щель в пластине располагается на одной оси с соответствующим каналом, наконечника, поддерживающего соединительный элемент, при этом форма наконечника обеспечивает плотное его прилегание к стенкам полости, а сам наконечник состоит из торцевой стенки и меняющих свое положение боковых стенок с двумя противоположно размещенными опорами, выступающими за пределы свободных граней боковых стенок, причем соединительный элемент находится в пределах границ боковых стенок, примыкая к внутренней поверхности торцевой стенки, а каждая из опор располагается внутри полости, отличающийся тем, что элементы стенки, определяющие границы полости, имеют внутренние и наружные поверхности, кроме того, элементы стенки имеют, по меньшей мере, две пары, расположенных на расстоянии друг от друга участков стенки, при этом данные участки стенки располагаются, начиная от внутренней поверхности элементов стенки и далее внутрь полости, размещаясь друг относительно д ВД[ а т а к и м образом, что обеспечивается отклонение от отверстия полости по направлению к выступающим поверхностям, причем одна опора наконечника располагается между каждой парой участков стенки, а каждая из опор имеет боковые грани, которые отклоняются по направлению к свободной грани опор, чтобы обеспечить плотное вхождение а промежуточное пространство и контакт с противодействующими сторонами участков стенки. 2 Электрический соединитель по п. 1, отличающейся тем, что основание выполнено методом формовки из прозрачного гидрофобного устойчивого к воздействию растворителей и обладающего высокой прочностью на растяжение эластичного полимерного материала 3.Электрический соединитель по п 2, отличающийся тем, что таким полимерным материалом является полиолефин 4 Электрический соединитель по п 1, отличающийся тем, что участки стенки, принадлежащие элементу стенки, выполнены отклоняющимися от отверстия в сторону выступающих поверхностей, а наконечник имеет расположенный по периферии боковых стенок наружный буртик, периферийные размеры которого превышают внутренние периферийные размеры периферийной грани отверстия, основания, что создает условия, препятствующие перемещению наконечника из замкнутого в разомкнутое положение. /5 Электрический соединитель по п 1, отличаю/щийся тем, что соединительный элемент изготовлен методом- формовки из металла толщиной около 0,5 мм 6. Электрический соединитель по п 5, отличающийся тем, что таким металлом является пластичный медный сплав с числом твердости 3/4 7. Электрический соединитель по п 5, отличающийся тем, что соединительным элементом является элемент U - образной формы, включающий пару пластин, расположенных на расстоянии 1, 88 мм одна от другой. 8 Электрический соединитель по п 1, отличающийся тем, что основание изготовлено методом формовки из эластичного полипропилена. СМ О t 00 СМ 27844 Настоящее изобретение относится к усовершенствованию электрических беспаечных соединителей, состоящих из корпуса и наконечника, что обеспечивает улучшение их целостности и повышение надежности механической блокировки наконечника кабеля, надетого на основной элемент, при транспортировке и обработке перед выполнением операции сращивания. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является электрический беспаечный соединитель , описанный в патенте США №4, 891, 018. Известный соединитель, предназначенный для соединения многожильных проводов, состоит из основания, в котором выполнен ряд примыкающих друг к другу продольных каналов под прв^"' вода с выступающими поверхностями, спужфц&ш опорами для указанных проводов, при это^С основание и выступающие поверхности рыполнены, по крайней мере, с одной канавкой, которая пересекает выступающие поверхности и, в основном, перпендикулярна каналам, основание включает элементы стенки, определяющие границы полости вокруг выступающих поверхностей, при этом, отверстие, ведущее в полость, удалено от выступающих поверхностей, пластичного токопроводящего соединительного элемента, включающего пластину с глубокими щелями, которая выполнена таким образом, что имеет возможность установки по плотной посадке в канавке основания, при этом щель в пластине располагается на одной оси с соответствующим каналом, наконечника, поддерживающего соединительный элемент, при этом форма наконечника обеспечивает плотное его прилегание к стенкам полости, а сам наконечник состоит из торцевой стенки и меняющих свое положение боковых стенок с двумя противоположно ~ размещенными опорами, выступающими за пределы свободных граней боковых стенок, причем соединительный элемент находится в пределах границ боковых стенок, примыкая к внутренней поверхности торцевой стенки, а каждая из опор располагается внутри полости.Известные соединители, изготовленные из менее жестких материалов, например, полиолефина, и состоящие из корпуса и наконечника, характеризуются недостаточной целостностью, то есть, в случае присоединения двух или более проводов, не могут удерживаться в собранном виде с такой степенью надежности, которая характерна для известных из-уровня техники соединителей, изготовленных из более жестких поликарбонатных материалов. Появление ^ новых материалов позволило создать соединитель, отличающийся более длительным сроком службы в составе сращиваемых кабелей. Однако, использование соединителей, изготовленных из более мягкого и более пластичного полиолефинного материала связано с возникновением целого ряда проблем, которые состоят в том, что наконечник не может удерживаться на основании после того, как на данный наконечник, установленный на основании перед формированием соединения сращивания, начинает действовать избыточная сила. В основу изобретения поставлена задача создать усовершенствованный электрический соединитель без пайки, который бы обеспечивал на дежное соединение наконечника и основания в собранном виде в обычных режимах работы. Поставленная задача решена тем, что в электрическом соединителе без пайки для соединения многожильных проводов, состоящем из основания, в котором выполнен ряд примыкающих друг к другу продольных каналов под провода с выступающими поверхностями, служащими опорами для (соответствующего комплекта) указанных проводов, при этом, основание и выступающие поверхности выполнены, по крайней мере, с одной канавкой, которая пересекает выступающие поверхности и, в основном, перпендикулярна каналам, основание включает элементы стенки, определяющие границы полости вокруг выступающих поверхностей, при этом, отверстие, ведущее в полость, удалено от выступающих поверхностей, пластичного токопроводящего соединительного элемента, включающего пластину с глубокими щелями, которая выполняется таким образом, что имеет возможность установки по плотной посадке в канавке основания, при этом щель в пластине располагается на одной оси с соответствующим каналом, наконечника, поддерживающего соединительный элемент, при этом форма наконечника обеспечивает плотное его прилегание к стенкам полости, а сам наконечник состоит из торцевой стенки и меняющих свое положение боковых стенок с двумя противоположно размещенными опорами, выступающими за пределы свободных граней боковых стенок, причем соединительный элемент находится в пределах границ боковых стенок, примыкая к внутренней поверхности торцевой стенки, а каждая из опор располагается внутри полости, согласно изобретению , элементы стенки, определяющие границы полости, имеют внутренние и наружные поверхности, кроме того элементы стенки имеют, по меньшей мере, две пары, расположенных на расстоянии друг от друга участков стенки, при этом данные участки стенки располагаются, начиная от внутренней поверхности элементов стенки и далее внутрь полости, размещаясь друг относительно друга таким образом, что обеспечивается отклонение от отверстия полости по направлению к выступающим поверхностям, причем одна опора наконечника располагается между каждой парой участков стенки, а каждая из опор имеет боковые грани, которые отклоняются по направлению к свободной грани опор, чтобы обеспечить плотное вхождение в промежуточное пространство и контакт с противодействующими сторонами участков стенки. Ось элементов стенок проходит, как правило, перпендикулярно осям каналов под провода, причем стенки полости отклоняются от отверстия в полость по направлению к этим поверхностям. Элементы стенки имеют разнесенные по периферии радиэльно направленные участки стенки, которые расположены на расстоянии друг от друга таким образом, что одна их пара примыкает к каждому концу пары канавок. Соединительный элемент, обеспечивающий соединение проводов, расположен между опорами, примыкая к внутренней поверхности торцевой стенки. Благодаря такому расположению элементов соединителя, в тот момент, когда приложенная сила стремится отделить наконечник от основания, сила 27844 противодействия опор, направленная в сторону участков стенки, стремится прижать опоры и отделить участки стенки, чтобы противодействовать отделению наконечника, в результате, когда к торцевой стенке наконечника прикладывается сила, достаточная для его перемещения в направлении основания, отверстие в основании принудительно расширяется, обеспечивая такие условия вхождения наконечника и соединительного элемента в полость, при которых соединитель получает возможность полностью использовать весь свой потенциальный резерв для создания упругого контакта с проводами, расположенными в каналах, В соответствии с изобретением предпочтительно основание выполнять методом формовки из прозрачного гидрофобного устойчивого к воздействию растворителей и обладающего высокой прочностью на растяжение эластичного полимерного материала. Это обеспечивает незначительное растяжение основания в тот момент, когда в нем устанавливается наконечник, оказывающийся в положении блокировки. В результате создаются условия, при которых невозможно взаимное смещение наконечника и основания во время сращивания кабеля или в замкнутом положении. В соответствии с изобретением таким полимерным материалом должен быть полиолефин. Предпочтительно участки стенки, принадлежащие элементу стенки, выполнять отклоняющимися от отверстия в сторону выступающих поверхностей, а наконечник должен иметь расположенный по периферии боковых стенок наружный буртик, периферийные размеры которого должны превышать внутренние периферийные размеры периферийной грани отверстия основания, что создает условия, препятствующие перемещению наконечника из замкнутого в разомкнутое положение. Участки стенки образуют ограничительные клиновидные элементы, которые сходятся по направлению к отверстию в полость, благодаря конической форме элементов стенки. Соединительный элемент электрического соединителя желательно изготавливать методом формовки из металла толщиной около 0,5 мм. Предпочтительно таким металлом должен быть пластичного медный сплав с числом твердости 3/4. Также предпочтительно соединительный элемент, включающий пару пластин, расположенных на расстоянии 1, 88 мм одна от другой, выполнить U - образной формы. Желательно основание изготовливать методом формовки из эластичного полипропилена. Предлагается описание настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых' на фиг. 1 дан вид в перспективе соединителя, соответствующего настоящему изобретению, показанного в покомпонентном изображении с наконечником, представленным отдельно от основания, на фиг. 2 дан вид сбоку соединителя, в котором наконечник и основание представлены в собранном виде в открытом или разомкнутом положении, на фиг. 3 дан поперечный разрез по линии А А на фиг. 2, на фиг. 4 дан разрез в горизонтальной плоскости соединителя, соответствующего настоящему изобретению, по линии В - В на фиг. 2, на фиг. 5 дан разрез в горизонтальной плоскости соединителя, соответствующего настоящему изобретению, по линии С - С на фиг. 2, на фиг. 6 дан фрагмент, схематически представляющий приложение сил к элементу опоры, в тот момент, когда на неё действуют силы, стремящиеся её сместить. Описание включает ссылки на чертежи со сквозной нумерацией позиций идентичных элементов для нескольких видов. Электрический соединитель 1 на фиг. 1 состоит из основания 2 и наконечника 3 , выполненных из электроизоляционного материала. Соединительный элемент 4, как правило U - образной формы ( см. фиг. 3 ), поддерживается наконечником 3 и обеспечивает хороший электрический контакт с многожильными проводами, которые могут располагаться в целом наборе продольных, расположенных бок-о-бок трубчатых проходов 5, предназначенных для размещения в них концов проводов, подлежащих соединению. Проходы 5 располагаются, начиная от конечного участка горловины 6 основания 2, вплоть до входа в корпус 7, где они выполняют роль каналов 8, поддерживающих провода, см. фиг. 3. Внутренняя часть корпуса 7 представляет собой полость 9, сообщающуюся с каналами 8, при этом в нижней стенке этой полости 9 выполнены глубокие канавки, пересекающие каналы 8, что обеспечивает формирование щелей 10 для установки пластин 11( на фиг. 3 показана только одна из них) соединительного элемента 4. Внутренние стенки полости образуют поверхность в форме усеченного конуса. Полость 9 располагается , начиная от отверстия в верхней части корпуса 7 вплоть до каналов 8, поддерживающих провода. Границы полости определяются внутренними поверхностями стенки, расположенной под углом, примерно 4° или 6 ° к оси полости. Две пары выступающих в радиальном направлении и расположенных по периферии на расстоянии друг от друга участков стенки 12 и 13 сформированы с внуренней стороны элементов стенки, определяющих границы полости 9. Участки стенки 12 и 13 сходятся по направлению к отверстию в полость, формируя таким образом конический паз, ось которого, как правило, параллельна направлению движения наконечника в тот момент, когда он перемещается в направлении, обеспечивающем замкнутое положение подсоединяемых проводов. Элементы стенки, определяющие границы полости 9, выполнены методом формовки с опорной поверхностью 14, окружающей отверстие в полости 9 и предназначенной для поддержки наконечника 3. Как будет более подробно описано далее, наконечник 3 имеет пару диаметрально противоположных опор 15, положение которых зависит от положения боковых стенок. При этом опоры 15 входят в полость 9 и начинают контактировать с внутренними поверхностями участков стенки 12 и 13. Поверхность 14 и поверхность нижней стенки наконечника 3 служат для того, чтобы обеспечить открытое положение отверстия в полость 9, с целью установки в нем наконечника, имеющего больший размер Основание 2 изготовлено, предпочтительно, методом формовки из эластичного полимерного материала, предпочтительно прозрачного, гидрофобного, устойчивого к воздействию растворителей, упругого, то есть обладающего 27844 высокой прочностью на растяжение и модулем упругости, достаточным для обеспечения прочности при удлинении от 10 до 20 %. Предпочтительным материалом, обладающим подобными свойствами, является полиолефин, в частности, полипропилен, который дешевле поликарбоната- Наконечник 3 является опорой для металлического соединительного элемента 4 и может быть изготовлен методом формовки из полипропилена. Наконечник 3 состоит из торцевей 16 и, в основном, конических периферийных боковых стенок 17. Расположенные противоположно друг другу, опоры 15 выступают за свободные грани боковых стенок 17. Опоры 15 имеют дугообразную форму и выполнены методом формовки с{с направленными во внутрь наконечника выступами) внутренними выступами 18, которые плотно входят между пластинами 11 соединительного элемента 4, который имеет также участок в виде петли 19, показанный на фиг. 3. Выступы 18 выполняют роль элементов, усиливающих опоры, при этом их наружные поверхности сохраняют выпуклую конфигурацию. Если наконечник находится в разомкнутом положении, опоры 15 взаимодействуют с внутренней поверхностью элементов стенки полости и противоположными гранями участков стенки 12 и 13, соответственно, с целью удержания в заданном положении наконечника и соединительного элемента для подсоединения проводов. Как показано на фиг. 4 и 5, опоры 15 расположены между направленными радиально внутрь парами ради ал ь но расположенных участков стенки 12 и 13. Опоры выполнены с отклоняющимися боковыми гранями 20, которые входят в контакт с противодействующими внутренними поверхностями участков стенки 12 или 13. Как только опоры 15 оказываются в положении между указанными элементами стенки, они, преодолевая усилие, начинают плотно вклиниваться между этими элементами стенки. В этот же самый момент на наконечник начинает оказывать воздействие сила, стремящаяся его приподнять, или сила, стремящаяся сдвинуть его с места и снять с основания 2. Таким образом, формирование участков стенки 12 и 13, которые имеют коническую форму или наклонены в сторону оси отверстия, ведущего в полость, благодаря конической форме(поверхности) элементов стенки, формирующей эту попость, а также отклоняющееся от этой оси положение сторон опор 15, создают условия для возникновения самонастраивающейся запирающей системы, в основе работы которой лежит принцип клина, а сама система предназначена для удержания наконечника на основании. Сила, стремящаяся снять или сдвинуть наконечник, вызывает появление сил, которые оказывают давление на опоры, что в свою очередь, предупреждает отделение наконечника. Как показано на фиг. 6, в тот момент, когда возникает сила, которая стремится приподнять опору относительно основания 2, силы противодействия, показанные стрелками 21, начинают давить на опору. Эти компрессионные силы прижимают наружную поверхность опоры к вогнутой внутренней поверхности участков стенки, определяющих границы полости 9. Эти силы вызывают появление возросших сил, показанных стрелками 22, воздействующих на выпуклую поверхность опоры, что обеспечивает появ ление сопротивления трения, достаточного для предотвращения подъема опоры или опор, а следовательно, предохраняет наконечник 3 от вывода из разомкнутого положения на основании 2, до того как он будет отправлен в полость силами, приложенными к верхней или торцевой стенке 16. Обращаясь к фиг.4 и 5, находим, что радиально выступающие участки стенки отстоят от внутренних поверхностей элементов стенки основания на расстоянии около 4 мм (0,16 дюймов) до их наружных граней. Длина дуги между участками стенки 12 и 13 в зоне разреза по линии В — В на фиг. 2 составляет около 4, 1 мм ( 0, 162 дюйма ), а длина дуги в зоне разреза по линии С - С на фиг. 2, как показано на фиг. 5, составляет около 4, 2 мм (0,165 дюйма). Как показано, опоры наконечника 3 имеют, практически такую же самую длину дуги и в тех же самых зонах, что обеспечивает их плотную посадку в пространстве между парами участков стенки 12 и 13. Данный пример осуществления изобретения подтветждает, что при перемещении наконечника в замкнутое положение возникает действие, в основе которого лежит принцип клина, а направление этого действия противоположно направлению движения наконечника. То, что противоположные боковые грани 20 опор 15 входят в контакт с противодействующими поверхностями участков стенки, и при этом наконечник оказывается в разомкнутом или готовом к обработке (в рабочем) положении, поддерживает условия, предохраняющие наконечник от перемещения на участке корпуса 7 при воздействии избыточной силы или в том случае, если запирающая сила несколько отклоняется от центра. Наконечник имеет отбортованное наружное расположенное по окружности или по периферии кольцо или буртик 23 над скошенной поверхностью на свободных гранях боковых стенок 17. На наружной поверхности стенок 17 на расстоянии друг от друга выполнены расточки 24 под участки стенки 12 и 13, которые входят в эти расточки, в тот момент, когда наконечник 3 заходит полость 9. В результате, когда наконечник оказывается в замкнутом или подсоединяющем провода положении, полость надежно уплотняется. Соединительный элемент 4 формуется из пластичного металла толщиной около 0, 5мм (О, 02 дюйма), обладающего достаточной электропроводностью, такого как медный сплав, например из патронной латуни 260. Твердость составляет, предпочтительно 3/4 или НОЗ. Соединительный элемент 4 находит опору внутри наконечника 3 и удерживается в нем двумя выступающими шипами, расположенными друг против друга на одинаковой высоте на каждом из концевых участков пластин 11, формирующих стойки U - образного соединительного элемента 4. Пластины 11 расположены параллельно друг другу на расстоянии около 1, 88 мм (0,074 дюйма ). Шипы контактируют с опорами 15. Каждая пластина 11 снабжена глубокой щелью 25, функционально обеспечивающей условия, необходимые для укладки провода, и расположенной по отношению к поддерживающему провод каналу 8 с соотношением осей 0, 317. В каждой пластине расстояние между щелями 25 составляет 2, 8 мм ( 0, 11 дюйма). Между щелями 25 для укладки провода имеется собственно щель 26, которая предназначена для сообщения соеди 27844 нительному элементу большей эластичности. U образные щели 25 для укладки провода первоначально имеют ширину 0, 29 мм ( 0, 0115 дюймов ) между параллельными участками противостоящих друг другу поверхностей. Щели удерживаются открытыми до 0, 36 мм ( 0 , 014 дюйма), как показали измерения с использованием условного центра деформированного проводника при размещении в соединителе провода двадцать шестого размера (26 калибра). Это превышает значение предела текучести материала, но потенциальная энергия упругой деформации материала обеспечивает возврат элементов щели в свое первоначальное положение, определяющее её ширину от 0, 30 мм до 0, 32 мм (от 0, 012 до 0, 0125 дюйма ). Провод девятнадцатого размера (19 калибра) удерживает щель открытой до 0, 63 мм ( 0, 025 дюйма), Это также превышает значение предела текучести материала При удалении провода ширина щели уменьшается, примерно до 0, 58 мм ( 0, 023 дюйма). Таким образом, если даже на материал действуют силы, нагрузки которых превышают допустимые по пределу текучести, на провод продолжает действовать потенциальная энергия упругой деформации, что поддерживает достаточный электрический контакт, благодаря упругой деформации материала, из которого выполнен соединительный элемент 4. Геометрия соединительного элемента 4 обеспечивает упругую деформацию без разрушения соединительного элемента. Это достигается за счет наличия щели 26, расположенной между щелями 25 в системе укладки провода. Поскольку на параллельные стенки щелей 25 действуют разнонаправленные силы, когда проводник входит в расширяющийся вход, провод наталкивается на узкую полоску материала с одной стороны U - образной щели 25, перемещая её к центру пластины, что заставляет щель 26 закрываться у входа и оказывать воздействие на материал с другой стороны U - образной щели 25 с силой, направленной на конечный участок пластины. Наблюдаются, приблизительно, равные количества движения с обеих сторон провода. При этом, тенденция соединительного элемента к разрушению, когда он подвергается упругой деформации, снижается, благодаря размещению радиуса в ни жней части щели, который, более чем в 1,5 раза превышает ширину щели, что обеспечивает ослабление концентрации нагрузок без снижения их эффективности при создании условий для надежного электрического контакта. Прогиб материала пластин 11 от щелей 25 по направлению к их конечным участкам побуждает опоры 15 наконечника 3 жестко контактировать с внутренней поверхностью стенок, формирующих полость 9, когда провод оказывается в замкнутом положении. Кроме того, отбортованный буртик 23 тесно прижимается к стенкам полости, а острая грань со стороны ребра около торцевой стенки 16 противодействует силам, которые стремятся сместить наконечник 3. Поэтому, когда наконечник 3 оказывается надетым на основание 2, осуществление соединения с жилой присоединяемых проводов улучшает также и механическое закрепление наконечника на основании. Это обеспечивается пластинами 11 соединительного элемента 4, удлиняющимися в зоне своей свободной грани, что побуждает опоры 15 наконечника и боковые стенки 16 воздействовать извне на стенки участка 7 основания, Как только стенки основания возвращаются или уменьшаются до нормального нерастянутого состояния, после того как наконечник приводится в замкнутое положение (при котором соединяются провода), стенки полости опять оказываются под отрицательным углом для удержания наконечника. Эффективная герметизация соединений проводов, с целью предотвращения попадания воды в процессе эксплуатации, выполняется с помощью мягких пластичных материалов, чаще всего с помощью смазки, имеющей твердую консистенцию, типа поли изобутил єна, силиконовых смазочных материалов или герметиков, представленных на рынок фирмой Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, заявителем настоящего изобретения, чей герметик содержит полибутен, синтетический каучук, минеральное масло, аморфный диоксид кремния и антиоксидант. Герметик полностью заполняет все щели в соединителе и особенно трубчатые проходы под провода, когда соединение уже произведено. 27844 Фиг. 1 27844 7 Фиг. 3 27844 Фиг. 4 Фиг. 5 21 18 Фиг. 6 27844 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 Підписанодо друку /Л 04. 2001 р. Формат 60x84 1/8. Обсяг 0, 93 обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам. £ УкрІНТЕІ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22