CN116191130A - 一种具有控制开关功能的高压互锁模块 - Google Patents

一种具有控制开关功能的高压互锁模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有控制开关功能的高压互锁模块，涉及电器连接技术领域，包括：模块本体，模块本体包括：公针基座、公针、第一弹簧、触接块、第二弹簧和外壳，沿按压方向依次将第二弹簧、触接块、第一弹簧、公针、公针基座插入外壳内，且公针基座与外壳卡接。本发明采用接触块与双公针接触，从而利用弹性件使得接触块在有限长度内可伸缩，并且利用机械按键和弹性件力差驱使接触块与公针在设定的位置接触并保证合理的接触力，本发明不会出现弯针，变形和退针等现象，且使用寿命长，公针的端子不外漏。

Description

一种具有控制开关功能的高压互锁模块
技术领域
本发明涉及电器连接技术领域，具体为一种具有控制开关功能的高压互锁模块。
背景技术
高压互锁(High Voltage Inter-lock,简称HVIL)，用低压信号监视高压回路完整性的一种安全设计方法，理论上低压监测回路比高压先接通，后断开，中间保持必要的提前量，时间长短可以根据项目具体情形确定，比如150ms，大体在这个量级，具体的高压互锁实现形式，不同项目可能有不同设计。监测目标是高压连接器这类要求人力操作实现电路接通还是断开的电气接口元件。
在现有专利：CN201922218954-用于高压连接器的高压互锁机构中，包括第一连接部，第一连接部具有第一壳体和容纳在第一壳体内的两个第一高压互锁端子；第二连接部，第二连接部具有第二壳体和容纳在第二壳体内的第二高压互锁端子；第二高压互锁端子为叉状结构，第二高压互锁端子具有两个接纳部，两个第一高压互锁端子分别接合在两个接纳部的每一个中，叉状结构的第二高压互锁端子构造成使两个端子电气连通，以及CN201820342267-一种连接器的高压互锁端子中，包括连接器外壳和互锁端子，互锁端子包括片状端子主体，片状端子主体上设有端子卡钩及两个相间隔同向设置的母端子，连接器外壳的外壁上设有用于装载互锁端子的容纳腔室，并且容纳腔室内设有与母端子相匹配的限位腔，容纳腔室的腔壁上开设有与端子卡钩相匹配的卡接槽口，互锁端子完全收容于容纳腔室内，并且端子卡钩与卡接槽口相卡接。
在上述专利中的端子在插拔过程中，会出现公端子插弯或者退针，母端子容易发生变形的情况，且上述专利中端子插拔寿命低，因此，我们提供了一种具有控制开关功能的高压互锁模块解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有控制开关功能的高压互锁模块，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括：模块本体，模块本体包括：公针基座、公针、第一弹簧、触接块、第二弹簧和外壳，沿按压方向依次将第二弹簧、触接块、第一弹簧、公针、公针基座插入外壳内，且公针基座与外壳卡接。
优选的，公针基座内对称设有两组通孔一，公针基座外壁设置有卡块，且公针基座与外壳活动连接，两组公针分别安装于两组通孔一内。
优选的，触接块中心处开设有盲孔一，且第一弹簧安装于盲孔一内。
优选的，模块本体还包括：机械按键，机械按键内对称开设有两组盲孔二，且两组第二弹簧分别安装于两组盲孔二内，机械按键与外壳活动连接。
优选的，外壳为中空结构，且外壳外壁与卡块相对应位置开设有卡槽。
优选的，外壳靠近公针的一端安装有连接模组，连接模组包括：主连接单元和副连接单元，且主连接单元安装于外壳靠近公针的一端，主连接单元和副连接单元相互配合设置。
优选的，主连接单元包括：连接块，连接块端面上开设有若干组螺纹孔一，且连接块通过螺栓和若干螺纹孔一的配合与外壳可拆卸连接，连接块内对称开设有两组公针通孔，插接圈与连接块远离外壳的一侧固定连接，且连接块中心安装有卡接单元。
优选的，卡接单元包括：固定板，固定板上开设有若干通孔二，且固定板通过螺栓和若干通孔二的配合与连接块可拆卸连接，连两组U型限位块与固定板固定连接，且两组U型限位块的转角处均设有加强筋二，U型限位块远离U型槽的一侧固定连接有安装套筒，U型限位块的U型槽内，且与安装套筒的同一轴线位置设有容纳槽，容纳槽内活动设有滚轮支架，且滚轮支架延伸至安装套筒内，压紧滚轮活动安装于滚轮支架内，且滚轮支架外圈壁上设有第二橡胶垫，安装套筒内设有伸缩杆和复位弹簧，且伸缩杆两端分别与安装套筒内壁和滚轮支架固定连接，伸缩杆套接有复位弹簧。
优选的，副连接单元包括：底座，底座靠近连接块的一端固定连接有安装板，安装板靠近连接块的一侧设有若干组螺纹孔二，两组定位圈以及卡块与安装板靠近连接块的一侧固定连接，且卡块位于两组定位圈之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
首先将压好线的公针插入公针基座的通孔一内，将第一弹簧装进触接块的盲孔一内，将两组第二弹簧装进机械按键的盲孔二内，然后按照按压顺序将机械按键、触接块和公针基座依次装入外壳内，并将卡块扣合在卡槽内，从而形成高压互锁模块，初始阶段所有弹簧处于自然状态，且公针与触接块为分离状态，当机械按键随着连接器接合时而受压时，第一弹簧一端先压缩，使接触块移动并接触公针后，继续压缩两组第二弹簧从而保证接触力，其中，两组第二弹簧保证了连接器接合位置公差所带来的浮动需求，本发明采用接触块与双公针接触，从而利用弹性件使得接触块在有限长度内可伸缩，并且利用机械按键和弹性件力差(即各个弹簧之间不同的劲度系数差)驱使接触块与公针在设定的位置接触并保证合理的接触力，本发明不会出现弯针，变形和退针等现象，且使用寿命长，公针的端子不外漏。
附图说明
图1为本发明方案一爆炸示意图；
图2为本发明方案一组合后示意图；
图3为本发明方案一分离结构示意图；
图4为本发明方案一触发结构示意图；
图5为本发明方案二爆炸示意图；
图6为本发明方案二组合后示意图；
图7为本发明方案二分离结构示意图；
图8为本发明方案二触发结构示意图；
图9为本发明中连接模组安装位置示意图；
图10为本发明中主连接单元结构示意图；
图11为本发明中卡接单元结构示意图；
图12为本发明中U型限位块剖面示意图；
图13为本发明中副连接单元结构示意图；
图14发明中按压测试装置结构示意图。
图中：1、公针基座；2、公针；3、第一弹簧；4、触接块；5、第二弹簧；6、机械按键；7、外壳；8、通孔一；9、卡块；10、盲孔一；11、盲孔二；12、卡槽；13、主连接单元；14、副连接单元；15、连接块；16、公针通孔；17、螺纹孔一；18、插接圈；19、卡接单元；20、底座；21、安装板；22、螺纹孔二；23、定位圈；24、加强筋一；25、卡块；26、固定板；27、矩形通孔；28、通孔二；29、加强筋二；30、U型限位块；31、安装套筒；32、容纳槽；33、第一橡胶垫；34、第二橡胶垫；35、滚轮支架；36、伸缩杆；37、复位弹簧；38、压紧滚轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
在实施例1的基础上，请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案，包括：模块本体，模块本体包括：公针基座1、公针2、第一弹簧3、触接块4、第二弹簧5和外壳7，沿按压方向依次将第二弹簧5、触接块4、第一弹簧3、公针2、公针基座1插入外壳7内，且公针基座1与外壳7卡接。
优选的，公针基座1内对称设有两组通孔一8，公针基座1外壁设置有卡块9，且公针基座1与外壳7活动连接，两组公针2分别安装于两组通孔一8内。
优选的，触接块4中心处开设有盲孔一10，且第一弹簧3安装于盲孔一10内。
优选的，外壳7为中空结构，且外壳7外壁与卡块9相对应位置开设有卡槽12。
上述技术方案的工作原理及其有益效果为：首先将压好线的公针2插入公针基座1的通孔一8内，将第一弹簧3装进触接块4的盲孔一10内，将两组第二弹簧5装进外壳7内，然后按照按压顺序将触接块4和公针基座1依次装入外壳7内，并将卡块9扣合在卡槽12内，从而形成如图2中所示的高压互锁模块，初始阶段所有弹簧处于自然状态，且公针2与触接块4为分离状态(如图3)，当外壳7随着连接器接合而受压时，第一弹簧3一端先压缩，使接触块4移动并接触公针2后，继续压缩两组第二弹簧5从而保证接触力(如图4)，其中，第二弹簧5作用为在连接器有限浮动时提供弹力保证接触稳定，其他一切弹性形式只要能满足此功能皆，可并不局限于弹簧。
本发明不会出现弯针，变形和退针等现象，且使用寿命长，公针2的端子不外漏。
实施例2
在实施例1的基础上，请参阅图5-8，本发明还提供了另外一种实施方式，模块本体还包括：机械按键6，机械按键6内对称开设有两组盲孔二11，且两组第二弹簧5分别安装于两组盲孔二11内，机械按键6与外壳7活动连接。
优选的，机械按键6与外壳7活动连接。
上述技术方案的工作原理及其有益效果为：首先将压好线的公针2插入公针基座1的通孔一8内，将第一弹簧3装进触接块4的盲孔一10内，将两组第二弹簧5装进机械按键6的盲孔二11内，然后按照按压顺序将机械按键6、触接块4和公针基座1依次装入外壳7内，并将卡块9扣合在卡槽12内，从而形成如图6中所示的高压互锁模块，初始阶段所有弹簧处于自然状态，且公针2与触接块4为分离状态(如图7)，当机械按键6随着连接器接合时而受压时，第一弹簧3一端先压缩，使接触块4移动并接触公针2后，继续压缩两组第二弹簧5从而保证接触力(如图8)，其中，两组第二弹簧5保证了连接器接合位置公差所带来的浮动需求，本方案采用接触块4与双公针2接触，从而利用弹性件使得接触块4在有限长度内可伸缩，并且利用机械按键6和弹性件力差(即各个弹簧之间不同的劲度系数差)驱使接触块4与公针2在设定的位置接触并保证合理的接触力，本发明不会出现弯针，变形和退针等现象，且使用寿命长，公针2的端子不外漏。
其中，实施例1和实施例2的区别在于是否设置机械按键6，利用机械按键6和弹性件力差驱使接触块4与公针2在设定的位置接触并保证合理的接触力。
实施例3
在实施例1-2任意一项的基础上，请参阅图9-13，外壳7靠近公针2的一端安装有连接模组，连接模组包括：主连接单元13和副连接单元14，且主连接单元13安装于外壳7靠近公针2的一端，主连接单元13和副连接单元14相互配合设置。
优选的，主连接单元13包括：连接块15，连接块15端面上开设有若干组螺纹孔一17，且连接块15通过螺栓和若干螺纹孔一17的配合与外壳7可拆卸连接，连接块15内对称开设有两组公针通孔16，插接圈18与连接块15远离外壳7的一侧固定连接，且连接块15中心安装有卡接单元19。
优选的，卡接单元19包括：固定板26，固定板26上开设有若干通孔二28，且固定板26通过螺栓和若干通孔二28的配合与连接块15可拆卸连接，连两组U型限位块30与固定板26固定连接，且两组U型限位块30的转角处均设有加强筋二29，U型限位块30远离U型槽的一侧固定连接有安装套筒31，U型限位块30的U型槽内，且与安装套筒31的同一轴线位置设有容纳槽32，容纳槽32内活动设有滚轮支架35，且滚轮支架35延伸至安装套筒31内，压紧滚轮38活动安装于滚轮支架35内，且滚轮支架35外圈壁上设有第二橡胶垫34，安装套筒31内设有伸缩杆36和复位弹簧37，且伸缩杆36两端分别与安装套筒31内壁和滚轮支架35固定连接，伸缩杆36套接有复位弹簧37。
优选的，副连接单元14包括：底座20，底座20靠近连接块15的一端固定连接有安装板21，安装板21靠近连接块15的一侧设有若干组螺纹孔二22，两组定位圈23以及卡块25与安装板21靠近连接块15的一侧固定连接，且卡块25位于两组定位圈23之间。
上述技术方案的工作原理及其有益效果为：在使用时，首先通过螺栓和若干螺纹孔一17的配合将连接块15与外壳7连接，此时，公针2穿过公针通孔16，然后通过螺栓和若干螺纹孔二22将底座20安装到本发明所需要的位置后，此时，将公针通孔16内的公针2对准定位圈23后插入，由于两组U型限位块30的边缘设置为倾斜状且其相互靠近的一侧为U型槽，即可对主连接单元13在插入时起到辅助定位的效果所以卡块25会准确插入卡接单元19内，此时，卡块25会沿着两组U型限位块30的U型槽进行移动的同时，能够先与两组压紧滚轮38相抵接，并将两组压紧滚轮38向着相互远离的方向进行挤压，从而使得滚轮支架35推动伸缩杆36和复位弹簧37收缩，与此同时，两组压紧滚轮38沿卡块25外壁进行转动并持续将卡块25推动，直至卡块25完全进入矩形通孔27内，此时，主连接单元13和副连接单元14完全连接，即本发明安装到了所需要的位置，其中，卡接单元19和卡块25的配合使用，不仅对主连接单元13起到限位，也可以避免公针2产生晃动，从而对本发明起到保护作用，防止公针2出现弯针、变形等现象，提高公针2的使用寿命。
须知的是，插接圈18与安装板21应为同一形状(比如：为统一的椭圆型或者矩形)，方便插接圈18插入安装板21内，图10中插接圈18为椭圆型以及图11中安装板21为矩形仅仅是为了方便展示其可以根据实际需求进行改变，并不局限于图10和图11中形状所示。
实施例4
在实施例1-3任意一项的基础上，包括按压测试装置，该按压测试装置由矩形固定套筒、电机、凸轮、限位杆、推杆以及弹簧组成，通过将本发明插入矩形固定套筒内固定后，电机启动并通过凸轮带动推杆往复撞击机械按键6，从而对该高压互锁模块进行测试；
还包括：转速传感器，设置在矩形固定套筒内的电机上，用于检测该电机的转动速度；
力传感器，设置在推杆与机械按键6之间的接触面上，用用于检测推杆与机械按键6之间的碰撞力；
计时器，设置在矩形固定套筒内，用于检测该按压测试装置的测试时长；
计数器，设置在推杆上，用于推杆与机械按键6之间的碰撞次数；
报警器、控制器，所述控制器分别与转速传感器、力传感器、计时器、计数器电性连接，所述控制器基于转速传感器、力传感器、计时器、计数器控制报警器工作，包括：
步骤1：所述控制器基于转速传感器、力传感器、计时器、计数器及公式(1)得到该高压互锁模块的使用寿命系数：
Figure BDA0004159467760000081
其中，X为该高压互锁模块的使用寿命系数；N计数器的检测值；FX为第X次推杆撞击机械按键6时力传感器的检测值；Fmax为机械按键6所能承受的最大撞击力；n为转速传感器的检测值；r为按压测试装置内电机输出轴的半径；π取3.14；t为计时器的检测值；X为计数器的检测值；μ为机械按键6与外壳7之间的摩擦系数；Δ1为机械按键6的泊松比；β1为第一弹簧3的弹性系数；β2为第二弹簧5的弹性系数；K为预设的机械按键6碰撞过程中的弹性形变量，L为机械按键6的厚度；
步骤2：通过按压测试装置可以对该高压互锁模块进行使用寿命测试，控制器将该高压互锁模块的使用寿命系数与预设的使用寿命系数进行比较，若该高压互锁模块的使用寿命系数小于预设的使用寿命系数，则控制器控制所述报警器报警。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：抽取若干高压互锁模块，通过按压测试装置可以对该高压互锁模块进行寿命测试时，利用转速传感器、力传感器、计数器检测机械按键6所承受的打击力和次数，控制器利用公式(1)得到该高压互锁模块的使用寿命系数，控制器将该高压互锁模块的使用寿命系数与预设的使用寿命系数进行比较，若该高压互锁模块的使用寿命系数小于预设的使用寿命系数(0.95)，则控制器控制所述报警器报警，提醒工作人员这一批次的高压互锁模块质量不达标，需要对该批次生产的高压互锁模块进行全检。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种具有控制开关功能的高压互锁模块，包括：模块本体，其特征在于：
模块本体包括：公针基座(1)、公针(2)、第一弹簧(3)、触接块(4)、第二弹簧(5)和外壳(7)，沿按压方向依次将第二弹簧(5)、触接块(4)、第一弹簧(3)、公针(2)、公针基座(1)插入外壳(7)内，且公针基座(1)与外壳(7)卡接。
2.根据权利要求1所述的一种具有控制开关功能的高压互锁模块，其特征在于：
公针基座(1)内对称设有两组通孔一(8)，公针基座(1)外壁设置有卡块(9)，且公针基座(1)与外壳(7)活动连接，两组公针(2)分别安装于两组通孔一(8)内。
3.根据权利要求1所述的一种具有控制开关功能的高压互锁模块，其特征在于：
触接块(4)中心处开设有盲孔一(10)，且第一弹簧(3)安装于盲孔一(10)内。
4.根据权利要求1所述的一种具有控制开关功能的高压互锁模块，其特征在于：
模块本体还包括：机械按键(6)，机械按键(6)内对称开设有两组盲孔二(11)，且两组第二弹簧(5)分别安装于两组盲孔二(11)内，机械按键(6)与外壳(7)活动连接。
5.根据权利要求1所述的一种具有控制开关功能的高压互锁模块，其特征在于：
外壳(7)为中空结构，且外壳(7)外壁与卡块(9)相对应位置开设有卡槽(12)。
6.根据权利要求1所述的一种具有控制开关功能的高压互锁模块，其特征在于：
外壳(7)靠近公针(2)的一端安装有连接模组，连接模组包括：主连接单元(13)和副连接单元(14)，且主连接单元(13)安装于外壳(7)靠近公针(2)的一端，主连接单元(13)和副连接单元(14)相互配合设置。
7.根据权利要求1所述的一种具有控制开关功能的高压互锁模块，其特征在于：
主连接单元(13)包括：连接块(15)，连接块(15)端面上开设有若干组螺纹孔一(17)，且连接块(15)通过螺栓和若干螺纹孔一(17)的配合与外壳(7)可拆卸连接，连接块(15)内对称开设有两组公针通孔(16)，插接圈(18)与连接块(15)远离外壳(7)的一侧固定连接，且连接块(15)中心安装有卡接单元(19)。
8.根据权利要求7所述的一种具有控制开关功能的高压互锁模块，其特征在于：
卡接单元(19)包括：固定板(26)，固定板(26)上开设有若干通孔二(28)，且固定板(26)通过螺栓和若干螺纹孔一(17)的配合与连接块(15)可拆卸连接，连两组U型限位块(30)与固定板(26)固定连接，且两组U型限位块(30)的转角处均设有加强筋二(29)，U型限位块(30)远离U型槽的一侧固定连接有安装套筒(31)，U型限位块(30)的U型槽内，且与安装套筒(31)的同一轴线位置设有容纳槽(32)。
9.根据权利要求8所述的一种具有控制开关功能的高压互锁模块，其特征在于：
容纳槽(32)内活动设有滚轮支架(35)，且滚轮支架(35)延伸至安装套筒(31)内，压紧滚轮(38)活动安装于滚轮支架(35)内，且滚轮支架(35)外圈壁上设有第二橡胶垫(34)，安装套筒(31)内设有伸缩杆(36)和复位弹簧(37)，且伸缩杆(36)两端分别与安装套筒(31)内壁和滚轮支架(35)固定连接，伸缩杆(36)套接有复位弹簧(37)。
10.根据权利要求7所述的一种具有控制开关功能的高压互锁模块，其特征在于：
副连接单元(14)包括：底座(20)，底座(20)靠近连接块(15)的一端固定连接有安装板(21)，安装板(21)靠近连接块(15)的一侧设有若干组螺纹孔二(22)，两组定位圈(23)以及卡块(25)与安装板(21)靠近连接块(15)的一侧固定连接，且卡块(25)位于两组定位圈(23)之间。
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