CN101441944B - 耐高温防震电气开关 - Google Patents
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Abstract
本发明为耐高温防震电气开关,左端有锁孔的滑座位于支架组门形框内,弹簧位于滑座和固定于支架组底端的弹簧导柱之间。滑座上下表面嵌贴有导电片。簧片座板两侧分别为触簧和簧片。触簧压在滑座上。控锁部件基座与支架组固接,基座内有放射排列的弹性机构,左侧有开锁孔。解锁机构未插入时滑座左端抵于各弹性机构前端,常闭接触对与导电片相接,弹簧使滑座不移动,本开关自锁定。上锁时解锁机构的锁扣压入控锁部件,其前端的导向柱插入滑座的锁孔,弹性机构锁定锁扣,滑座右移抵于弹簧导柱,导电片移到常开接触对,常闭接触对断开,完成开关的切换。本开关控锁力稳定,可满足多组开关转换,耐环境高温、抗随机振动,封闭式外壳强度高、防雨。
Description
(一)技术领域
本发明专利涉及电气开关技术,具体为一种耐高温防震电气开关。
(二)背景技术
普通的电气开关是通过触片滑动或闸刀开合改变电触片的连接方式。其缺点为耐高温和防震能力较差,普通行程开关耐环境温度在125℃以下,抗随机振动量级仅为20~2000Hz 20(m/s2)2/Hz。特别是切换时工作作用力必须在行程开关轴线上,即作用力与轴线的夹角需为0°。此外现有的电气开关在室外使用时下雨水会进入开关内部将引起故障。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温防震电气开关,采用机械解锁、控锁部件,保证了高温和强震环境下维持正常开启或闭合动作。
本发明设计的耐高温防震电气开关包括支架组、簧片组、触簧组和外壳,簧片组直接与外部线缆连接,触簧组有多对触簧,各触簧分别与相关的簧片组的簧片连接。各触簧与导电片的不同连接实现本开关的切换。还有解锁机构、滑座和控锁部件。截面为门形的支架组横梁中心有滑座孔,滑座位于支架组门形框内,左端插在支架组的滑座孔内,滑座与支架组之间为间隙配合,滑座的左端与支架组的滑座孔之间为动配合。滑座左端的圆孔为锁孔,滑座右端的盲孔内置弹簧。弹簧导柱底板的中心为凸出的弹簧导柱,弹簧导柱的直径小于弹簧的内径,弹簧导柱底板固定于支架组门形框的底端,其凸出的弹簧导柱插在弹簧内。弹簧另一端抵于滑座右端的盲孔底。滑座有相互平行的上下表面,上下表面嵌贴有与滑座绝缘的导电片,导电片与所在的滑座表面平齐,导电片与滑座纵轴垂直、相互平行排列。
每个簧片座板一侧绝缘固定触簧组的2~8对触簧,簧片座板相对的另一侧上绝缘固定与外部线缆连接的簧片。2个相同的簧片座板分别固定于支架组上下,即分别盖在支架组门形框架的上方和下方,其装有触簧的一侧压在支架组内的滑座嵌有导电片的表面上。每对触簧的两个触点的连线与滑座的纵轴垂直、两个触点间的距离小于滑座上导电片的长度。未插入解锁机构时上下簧片座板的一对或数对触簧与滑座的导电片相压接为常闭接触对,其余触簧对则与滑座表面的绝缘部分相接触或处于滑座右端外为常开接触对。一个簧片座板上的常闭接触对的数量与滑座一个面上的导电片的个数一致。同一组的常开接触对位于常闭接触对的右侧。常开接触对与对应的导电片右端的距离和同一组的常闭接触对与该导电片左端的距离均小于滑座右端和弹簧导柱底板之间的距离。两组触簧对最靠近的触点之间的距离等于相邻导电片的间距。
控锁部件位于支架组左端,其包括3~6个弹性机构和基座,基座与支架组固定连接。弹性机构安装于基座内,各弹性机构处于垂直于滑座纵轴的同一平面上,且以滑座纵轴为中心呈放射状排列,各弹性机构的朝向中心的前端相抵于滑座左端的锁孔前。基座左侧中心有与解锁机构的锁扣相配合的开锁孔,开锁孔与滑座左端锁孔相对。
本开关还安装有筒形外壳,外壳上有与其封闭连接的输出插座。控锁部件的基座封闭外壳的右端并与之固定连接。支架组及其簧片座板均处于外壳内,簧片组的连接线接于输出插座。端盖封闭外壳左端并与之固定连接。输出插座为多接点的带螺纹连接的航空插座。外壳上的插座密封连接插头,外壳可完全封闭支架组及其内部构件,确保本开关在室外环境长期使用,无论何种气候条件,雨水均无可能进入本开关内部影响其电气性能。
解锁机构未插入时,本耐高温防震电气开关处于自锁定状态,弹簧将滑座压向控锁部件,滑座左端抵于控锁部件,滑座另一端与弹簧导柱底板有距离。常闭触簧对的两个触点压在滑座的导电片上、两个触点相连接,常开触簧对的两个触点压在滑座的绝缘部分上或处于滑座右端外、两个触点间断路。因弹簧的压力约束滑座,滑座不能移动,在高温和强震情况不会改变常开与常闭接触对的连接情况。
解锁机构包括锁盖、锁扣和导向柱,锁盖与锁扣固定连接,锁扣为锥底相接、中心线为一直线的两个圆锥台,前一圆锥台的圆锥角小于靠近锁盖的圆锥台的圆锥角,二圆锥面之间经曲面平滑过渡。前一圆锥台中心固接与滑座锁孔相互动配合的导向柱。锁扣的长度,或日两个圆锥台的高度之和等于滑座右端和弹簧导柱之间的距离。靠近锁盖的圆锥台顶面经圆柱与锁盖固接,该圆柱的直径稍小于连接导向柱的圆锥台的顶面直径,该圆柱的长度等于或大于未插入解锁机构时滑座左端和基座左侧面的距离。伞形锁盖为圆锥角为80°~100°的圆锥体,圆柱和锁盖的中心线与锁扣的中心线为一直线,锁盖的圆锥底面与连接锁扣的圆柱固定连接。
上锁时用力将解锁机构压入控锁部件,锁扣的前一圆锥推开相抵靠的弹性机构前端,而弹性机构前端沿锁扣的圆锥面滑动、弹性机构被压迫收缩,当到达后一圆锥台锥面时弹性机构前端又伸出卡住锁扣,而此时导向柱插入滑座的锁孔内,锁扣推动滑座向右滑动,至滑座右端抵于弹簧导柱,锁扣位于弹性机构和滑座左端之间,从而使滑座的导电片离开常闭触簧对、常闭触簧对的两个触点与滑座表面的绝缘部分相接,常闭接触对断开;而滑座的导电片移至右侧的常开触簧对与其两个触点接触,常开接触对闭合,即完成开关的切换。因滑座向右滑动后其右端抵于弹簧导柱,故不会发生过压现象。此时,因弹性机构卡定解锁机构的锁扣,且滑座右端抵于弹簧导柱,触簧组的各接触对分别压在滑座表面的导电片或绝缘部分,连接状态稳固,高温震动均不能改变。再解锁时,用力向外拉拽锁盖,弹性机构沿锁扣的圆锥面滑动,即可将解锁机构拉出。弹簧将压迫滑座向左移动归位,从而使常闭触簧对与滑座的导电片相压接,常闭接触对闭合;而滑座的绝缘部分移回常开触簧对,常开接触对断开,完成开关的切换。
本开关滑座、簧片座板或连接电线的绝缘材料均为长期工作温度为300度以内,300度至400度可维持正常工作至少20分钟。所用簧片可满足400度以内正常工作,弹簧可满足600度以内正常工作。
V形触簧的接触端为曲面,其热处理后维氏硬度达380-420,保证在400度条件下不变形。单个触簧片与导电片的接触压力约2.5牛顿。
本发明耐高温防震电气开关的优点为:1、独特的控锁部件布局,保证控锁力的稳定性;耐环境高温能力达到400℃15分钟,抗随机振动量级达到20~2000Hz 74(m/s2)2/Hz;2、承担转换功能的部件结构紧凑,一个开关组件即满足多组开关转换要求;3、伞形锁盖使工作作用力作用方向满足±45°即可实现开关的正常轴向解锁、上锁和控锁;4、封闭式外壳的结构确保开关的强度性能高和防淋雨功能;5、滑座右端底部有弹簧导柱具有过按压功能,防止开关过压;6、开放式积木化设计,装配、调试简便、稳定。
(四)附图说明
图1为本耐高温防震电气开关实施例1的去除外壳的整体结构示意图;
图2为本耐高温防震电气开关实施例1的外形俯视示意图;
图3为本耐高温防震电气开关实施例1未插入解锁机构时的整体结构示意图;
图4为图3去除端盖后的右视示意图;
图5为图4的A-A向剖面示意图;
图6为图1中滑座放大结构示意图;
图7为图1中触簧组、簧片组和簧片座板的结构示意图;
图8为图1中的控锁部件结构示意图;
图9为图1中的解锁机构结构示意图;
图10为本耐高温防震电气开关实施例2的滑座放大结构示意图;
图11为本耐高温防震电气开关实施例2的触簧组、簧片组和簧片座板的结构示意图。
图中标号为:
1、解锁机构,2、控锁部件,3、滑座,4、支架组,5、簧片座板,6、簧片组,7、触簧组,8、弹簧,9、弹簧导柱底板,10、外壳,11、输出插座,12、端盖;
解锁机构1中:1-1、锁盖,1-2、圆柱,1-3、锁扣,1-4导向柱;
控锁部件2中:2-1、基座,2-2、弹性机构,2-3刚性球;
滑座3中:3-1、滑座主体,3-2、密封圈,3-3、绝缘套,3-4、导电片。
(五)具体实施方式
实施例1
本耐高温防震电气开关实施例1如图1、图2、图3所示,包括支架组4、簧片组6、触簧组7、解锁机构1、滑座3、控锁部件2和外壳10,簧片组6通过导线与外部线缆连接。
如图1、图3和图5所示,截面为门形的支架组4横梁中心有滑座孔,滑座3位于支架组4门形框内,左端插在支架组4的滑座孔内,滑座3与支架组4之间为间隙配合,滑座3的前端与支架组4的滑座孔之间为动配合。如图1、3、5和6所示,滑座主体3-1为圆柱,滑座主体3-1左端的圆孔为锁孔,滑座主体3-1右端的盲孔内置弹簧8,弹簧8右端套在弹簧导柱9上,另一端抵于滑座主体3-1右端的盲孔底。弹簧导柱底板9的中心为凸出的弹簧导柱,弹簧导柱的直径小于弹簧8的内径,弹簧导柱底板9固定于支架组4门形框的底端,其凸出的弹簧导柱插在弹簧8内。滑座主体3-1右段上固定有绝缘套3-3,滑座主体3-1伸出绝缘套3-3的长度小于控锁部件2基座2-1右侧面与相抵的弹性机构2-2前端之间的距离L1。滑座绝缘套3-3相互平行的上下表面各嵌贴有与滑座主体3-1绝缘的一个导电片3-4,导电片3-4与所在的滑座绝缘套3-3表面平齐,导电片3-4与滑座纵轴垂直。滑座主体3-1与绝缘套3-3之间形成台阶,滑座主体3-1靠近绝缘套3-3处套有密封圈3-2。
如图1、3和7所示,每个簧片座板5一侧绝缘固定触簧组7的2对触簧,簧片座板5相对的另一侧上绝缘固定与外部线缆连接的簧片6。各触簧组7的触簧分别与相关的簧片组6的簧片连接。各触簧为V形的弹性片,V形触簧的接触端为圆滑曲面,与导电片3-4接触,便于在滑座的绝缘套3-3上滑动或在绝缘套3-3右端滑上或滑下。触簧经过热处理其维氏硬度达380-420,保证在400度条件下不变形。单个触簧与导电片3-4的接触压力达2.5牛顿。
2个相同的簧片座板5分别固定于支架组4上下,即分别盖在支架组4门形框架的上方和下方,其装有触簧的一侧压在支架组4内的滑座绝缘套3-3的表面上。每对触簧的两个触点的连线与滑座3的纵轴垂直,两个触点间的距离小于滑座上导电片3-4的长度。上下簧片座板5的左侧的一对触簧与滑座绝缘套3-3上的导电片3-4相压接为常闭接触对,右侧的一对触簧则处于滑座绝缘套3-3之外为常开接触对。本例中上下簧片座板5各有一对常闭接触对,滑座3的绝缘套3-3的上下表面各有一条导电片3-4。常开接触对与导电片3-4右端的距离和常闭接触对与导电片3-4左端的距离均小于滑座3右端和弹簧导柱底板9之间的距离D。
控锁部件2的结构如图8所示,其包括4个弹性机构2-2和基座2-1,弹性机构2-2安装于基座2-1内,支架组4固定连接于基座2-1左侧。各弹性机构2-2处于垂直于滑座3纵轴的同一平面上,且以滑座3纵轴为中心呈放射状排列,各弹性机构2-2朝向中心的前端相抵于滑座3左端的锁孔前。基座2-1左侧中心有与解锁机构1的锁扣1-2相配合的开锁孔,开锁孔与滑座3左端锁孔相对。为便于解锁机构1插入,控锁部件2的开锁孔为外大内小的圆锥形孔,另外各弹性机构2-2前端固装有刚性球2-3,便于在锁扣1-2的圆锥面上滑动。
如图3和图5所示,因解锁机构1未插入,弹簧8将滑座3压向控锁部件2,滑座主体3-1左端抵于控锁部件2相抵的弹性机构2-1前端,滑座绝缘套3-3的左端抵于支架组4的右侧面,密封圈3-2封闭支架组4和滑座3台阶面的间隙。滑座3另一端与弹簧导柱底板9的距离D为上锁时滑座3的行程。簧片座板5右侧的常闭触簧对的两个触点压在滑座3上的导电片3-4上、两个触点相接;常开触簧对的两个触点处于滑座3的绝缘套3-3的右端外、两个触点间为断路。
如图2、3和4所示,本开关还安装有筒形外壳10,为便于散热,外壳10的内径为支架组4组件直径的1~2倍,外壳10上有与其封闭连接的输出插座11,该输出插座11为多接点的带螺纹连接的航空插座。外壳10套在支架组4及其簧片座板5外,簧片组6的连接线接于输出插座11。控锁部件2的基座2-1封闭外壳10的右端并与之固定连接,端盖12封闭外壳10左端并与之固定连接。
本例的解锁机构1如图9所示,包括锁盖1-1、锁扣1-3和导向柱1-4,锁盖1-1与锁扣1-3固定连接,锁扣1-3为锥底相接、中心线为一直线的两个圆锥台,前一圆锥台的圆锥角为60°,靠近锁盖1-1的圆锥台的圆锥角为116°,二圆锥面之间经曲面平滑过渡。锁扣1-3的长度等于滑座3右端和弹簧导柱底板9之间的距离D。前一圆锥台顶面中心固接与滑座3锁孔相配合的导向柱1-4,靠近锁盖1-1的圆锥台顶面中心经圆柱1-2与锁盖1-1固接,该圆柱1-2的直径稍小于连接导向柱1-4的圆锥台的顶面直径,该圆柱1-2的长度等于或大于未插入解锁机构1时滑座3左端和基座2-1左侧面的距离L2。伞形锁盖1-1为圆锥角为90°的圆锥体,圆柱1-2和锁盖1-1的中心线与锁扣1-3的中心线为一直线,锁盖1-1的圆锥底面与连接锁扣1-3的圆柱1-2固定连接。上锁时用力将解锁机构1压入控锁部件2,锁扣1-3的前圆锥推开相抵靠的弹性机构2-2朝向中心的一端,而弹性机构2-2前端的刚性球2-3沿锁扣1-3的圆锥面滑动、弹性机构2-2被锁扣1-3压迫收缩,当锁扣1-3的后一圆锥锥面到达弹性机构2-2前端时、弹性机构2-2又伸出、其前端刚性球2-3卡在锁扣1-3与圆柱1-2之间,而此时导向柱1-4插入滑座3的锁孔内、锁扣1-3推动滑座3向右滑动,至滑座3右端抵于弹簧导柱底板9,锁扣1-3位于弹性机构2-2与滑座3之间,如图1所示。滑座3上的导电片3-4右移至常开接触对,常闭接触对断开、常开接触对闭合,完成开关的切换。再解锁时,用力向外拉锁盖1-1,弹性机构2-2前端的刚性球2-3沿锁扣1-3的圆锥面滑动,即可将解锁机构1拉出。弹簧8将压迫滑座3向左移动归位,从而恢复锁定状态,常闭接触对闭合、常开接触对断开。
实施例2
本例与实施例1结构相类似,但具有多一倍的导电片和触簧对。如图10所示,滑座3的绝缘套3-3上嵌有两条导电片3-4,二导电片3-4相互平行。如图11所示,每个簧片座板5一侧绝缘固定触簧组7的4对触簧,簧片座板5相对的另一侧上绝缘固定与外部线缆连接的簧片组6。每两对触簧为一组,每组中靠左侧的一对触簧为常闭接触对、靠右侧的一对触簧为常开接触对。即一个簧片座板5上有两对常闭接触对和两对常开接触对。在解锁机构1未插入时,两组的常闭接触对的触点与滑座3的导电片3-4相压接,常开接触对的触点则与滑座3绝缘套3-3上的绝缘部分相接触。两组触簧对靠近中间的触点之间的距离等于二导电片3-4的间距d。
上述实施例,仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例,本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐高温防震电气开关,包括支架组(4)、簧片组(6)、触簧组(7),簧片组(6)直接与外部线缆连接,触簧组(7)有多对触簧,各触簧分别与相关的簧片组(6)的簧片连接;其特征在于:
还有解锁机构(1)、滑座(3)和控锁部件(2);截面为门形的支架组(4)横梁中心有滑座孔,滑座(3)位于支架组(4)门形框内,左端插在支架组(4)的滑座孔内,滑座(3)与支架组之间为间隙配合,滑座(3)的左端与支架组(4)的滑座孔之间为动配合;滑座(3)左端的圆孔为锁孔,滑座(3)右端的盲孔内置弹簧(8);弹簧导柱底板(9)的中心为凸出的弹簧导柱,弹簧导柱的直径小于弹簧(8)的内径,弹簧导柱底板(9)固定于支架组(4)门形框的底端,其凸出的弹簧导柱插在弹簧(8)内,弹簧(8)另一端抵于滑座(3)右端的盲孔底;滑座(3)有相互平行的上下表面,上下表面嵌贴有与滑座(3)绝缘的导电片(3-4),导电片(3-4)与所在的滑座(3)表面平齐,导电片(3-4)与滑座(3)纵轴垂直、相互平行排列;
每个簧片座板(5)一侧绝缘固定触簧组(7)的2~8对触簧,簧片座板(5)相对的另一侧上绝缘固定与外部线缆连接的簧片组(6);2个相同的簧片座板(5)分别固定于支架组(4)上下,其装有触簧的一侧压在支架组(4)内的滑座(3)嵌有导电片(3-4)的表面上;每对触簧的两个触点的连线与滑座(3)的纵轴垂直、两个触点间的距离小于滑座(3)上导电片(3-4)的长度;未插入解锁机构(1)时上下簧片座板(5)的一对或数对触簧与滑座(3)的导电片(3-4)相压接为常闭接触对,其余触簧对则与滑座(3)表面的绝缘部分相接触或处于滑座(3)右端外为常开接触对,一个簧片座板(5)上的常闭接触对的数量与滑座(3)一个面上的导电片(3-4)的个数一致;同一组的常开接触对位于常闭接触对的右侧,常开接触对与对应的导电片(3-4)右端的距离和同一组的常闭接触对与该导电片(3-4)左端的距离均小于滑座(3)右端和弹簧导柱底板(9)之间的距离,两组触簧对最靠近的触点之间的距离等于相邻导电片(3-4)的间距;控锁部件(2)位于支架组(4)左端,其包括3~6个弹性机构(2-2)和基座(2-1),支架组(4)与基座(2-1)固定连接;弹性机构(2-2)安装于基座(2-1)内,各弹性机构 (2-2)处于垂直于滑座(3)纵轴的同一平面上,且以滑座(3)纵轴为中心呈放射状排列,各弹性机构(2-2)的朝向中心的前端相抵于滑座(3)左端的锁孔前;基座(2-1)左侧中心有与解锁机构(1)的锁扣(1-3)相配合的开锁孔,开锁孔与滑座(3)左端锁孔相对;
解锁机构(1)包括锁盖(1-1)、锁扣(1-3)和导向柱(1-4),锁盖(1-1)与锁扣(1-3)固定连接,锁扣(1-3)为锥底相接、中心线为一直线的两个圆锥台,二圆锥面之间经曲面平滑过渡;前一圆锥台中心固接与滑座(3)锁孔相互动配合的导向柱(1-4),锁扣(1-3)的长度等于滑座(3)右端和弹簧导柱底板(9)之间的距离,靠近锁盖(1-1)的圆锥台顶面与圆柱(1-2)固接;该圆柱(1-2)的直径稍小于连接导向柱(1-4)的圆锥台的顶面直径,该圆柱(1-2)的长度等于或大于未插入解锁机构(1)时滑座(3)左端和基座(2-1)左侧面的距离;
上锁时解锁机构(1)压入控锁部件(2),锁扣(1-3)的前一圆锥推开相抵靠的弹性机构(2-2)前端,弹性机构(2-2)被压迫收缩,弹性机构(2-2)前端又卡住锁扣(1-3),导向柱(1-4)插入滑座(3)的锁孔内,锁扣(1-3)推动滑座(3)向右滑动,至滑座(3)右端抵于弹簧导柱底板(9),锁扣(1-3)位于弹性机构(2-2)和滑座(3)左端之间,滑座(3)的导电片(3-4)离开常闭触簧对,常闭触簧对的两个触点与滑座(3)表面的绝缘部分相接,常闭接触对断开;而滑座(3)的导电片(3-4)移至右侧的常开触簧对与其两个触点接触,常开接触对闭合;
解锁时,解锁机构拉出;弹簧(8)压迫滑座(3)向左移动归位,常闭触簧对与滑座(3)的导电片(3-4)相压接,常闭接触对闭合;滑座(3)的绝缘部分移回常开触簧对,常开接触对断开,完成开关的切换。
2.根据权利要求1所述的耐高温防震电气开关,其特征在于:
本开关还安装有筒形外壳(10),外壳(10)上有与其封闭连接的输出插座(11);控锁部件(2)的基座(2-1)封闭外壳(10)的右端并与之固定连接,支架组(4)及其簧片座板(5)均处于外壳(10)内,簧片组(6)的连接线接于输出插座(11),端盖(12)封闭外壳(10)左端并与之固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的耐高温防震电气开关,其特征在于:
所述解锁机构(1)的锁盖为圆锥角为80°~100°的圆锥体,圆柱(1-2) 和锁盖(1-1)的中心线与锁扣(1-3)的中心线为一直线,锁盖(1-1)的圆锥底面与圆柱(1-2)固定连接。
4.根据权利要求1或2所述的耐高温防震电气开关,其特征在于:
所述滑座(3)的滑座主体(3-1)为圆柱,滑座主体(3-1)右段上固定有绝缘套(3-3),滑座主体(3-1)伸出绝缘套(3-3)的长度小于控锁部件(2)基座(2-1)右侧面与相抵的弹性机构(2-2)前端之间的距离。
5.根据权利要求4所述的耐高温防震电气开关,其特征在于:
所述滑座主体(3-1)靠近绝缘套(3-3)处套有密封圈(3-2)。
6.根据权利要求1或2所述的耐高温防震电气开关,其特征在于:
所述控锁部件(2)开锁孔为外大内小的圆锥形孔。
7.根据权利要求1或2所述的耐高温防震电气开关,其特征在于:
所述控锁部件(2)各弹性机构(2-2)前端固装有刚性球(2-3)。
8.根据权利要求1或2所述的耐高温防震电气开关,其特征在于:
本开关滑座(3)、簧片座板(5)或连接电线的绝缘材料均为长期工作温度为300度以内,300度至400度维持正常工作等于或大于20分钟;所用簧片满足400度以内正常工作,弹簧(8)满足600度以内正常工作。
9.根据权利要求1或2所述的耐高温防震电气开关,其特征在于:
所述触簧为V形的弹性片,V形触簧的接触端为圆滑曲面,触簧维氏硬度达380-420。
10.根据权利要求2所述的耐高温防震电气开关,其特征在于:
所述输出插座(11)为多接点的带螺纹连接的航空插座。
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