ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 2016 года по МПК H01H19/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к конструкции переключателей, применяемых в многозначных мерах электрического сопротивления, измерительных мостах и других приборах, где требуется переключение сильноточных электрических цепей. К таким переключателям, кроме нагрузочной способности по току, предъявляются требования по низкому переходному сопротивлению и малой вариации этого сопротивления в течение всего ресурса эксплуатации.

Известна конструкция переключателя [1], предназначенная для применения в многозначных мерах электрического сопротивления (прототип). Этот переключатель состоит из панели, на которой по окружности попарно расположены коммутационные контакты и распределенные элементы общего контакта, причем последние объединены общей шиной со своим выводом. В центре панели расположена ось, на которой укреплена траверса со щеточным узлом, выполненным в виде отдельных дисков, свободно посаженных на ось щеточного узла, размещенную в траверсе. Диски подпружинены упругим элементом, выполненным в виде отрезка эластичной трубки.

Существенным недостатком известного переключателя является повышенная вариация переходного сопротивления и необходимость приложения значительных усилий для переключения. Указанные недостатки допустимы для переключателей, применяемых в многозначных мерах электрического сопротивления низкого и среднего классов точности (до 0,02). Однако для мер высоких классов точности (0,01…0,001) необходимо, чтобы вариация переходного сопротивления не превышала 25% от значения переходного сопротивления.

Техническим результатом, который обеспечивает заявляемый переключатель, является уменьшение вариации переходного сопротивления, повышение ее стабильности и снижение радиального усилия при переключении.

Технический результат достигается тем, что, согласно заявляемому устройству, на панели по окружности выполнены выступы и впадины, а на траверсе - сопрягаемые выступы, равноудаленные от центра вращения оси и взаимодействующие с выступами и впадинами на панели, причем впадины на панели расположены на осевых линиях между каждым из коммутационных контактов и соответствующих им элементов общего контакта, при этом окружность выступов и впадин расположена между окружностью контактов и центральным отверстием для оси переключателя, а ось переключателя подпружинена пружиной.

Дополнительные отличия от известного переключателя состоят в том, что отверстия в траверсе для размещения оси щеточного узла выполнены овальными в направлении, параллельном оси переключателя, а выступы в траверсе выполнены в виде роликов, посаженных на дополнительные оси и взаимодействующих с выступами и впадинами на панели.

Сопоставительный анализ заявляемого переключателя с известным показывает, что в заявляемом переключателе изменена конструкция основных деталей - панели и траверсы, а также введена пружина и, как вариант, дополнительные оси с роликами.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна», а сравнение его с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить признаки, отличающие заявляемое устройство от известных, и подтверждает вывод о том, что предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень. Изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано в измерительной технике, в частности при изготовлении многозначных мер электрического сопротивления и измерительных мостов высших классов точности.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где изображены:

- на фиг. 1 и 2 - две проекции переключателя-прототипа;

- на фиг. 3 - фронтальная проекция заявляемого переключателя;

- на фиг. 4, 5, 6, 7 и 8 - фрагменты отличительных конструктивных элементов заявляемого переключателя.

На фиг.1-8 обозначены: 1 - панель; 2 - коммутационные контакты, 3 - распределенные элементы общего контакта; 4 - объединяющая общая шина со своим выводом; 5-траверса; 6 - щеточный узел;7 - ось переключателя; 8 - выступы на панели; 9 - впадины на панели; 10 - выступы на траверсе; 11 - пружина, 12 - дополнительные оси с роликами.

Предлагаемый переключатель работает следующим образом.

Исходное положение: щеточный узел 6 замыкает один из коммутационных контактов 2 и один из распределенных элементов общего контакта 3. В это время диски щеточного узла 6 опираются на внутренние ребра коммутационного 2 и общего 3 контактов, при этом между вершиной выступов 10 на траверсе 5 и нижней точкой впадин 9 на панели 1, а также между гранями выступов на панели 1 и выступов 10 на траверсе должен быть обеспечен гарантированный зазор 0,1-0,15 мм. При этом диски щеточного узла 6 прижимаются к ребрам контактов 2 и 3 под действием как силы упругого элемента в щеточном узле 6, так и пружины 11 и одновременно обеспечивают фиксацию положения траверсы 5. Поскольку ось щеточного узла 6 расположена в овальных отверстиях, она может самоустанавливаться при небольших горизонтальных перекосах контактных ребер, что снижает переходное сопротивление контакта и улучшает его вариацию. При переключении траверсы 5 на соседний контакт отрыв щеточного узла 6 от ребер предыдущих контактов происходит как за счет кратковременного преодоления силы трения качения дисков щеточного узла 6 по ребру одного из контактов, так и за счет преодоления силы трения скольжения выступов 10 на траверсе 5 по выступам 9 на панели 1.

Для уменьшения силы трения скольжения целесообразно применить соответствующую смазку. При дальнейшем движении траверсы 5 по радиусу, после полного расслабления упругого элемента в щеточном узле 6, он оказывается приподнят в промежутке движения между контактами, благодаря соприкосновению выступов на панели и траверсе (положение «зуб на зуб»). В окончательной фазе переключения скольжение выступов 8 и 10 своими противоположными гранями опускает траверсу 5 со щеточным узлом 6 до соприкосновения с ребром очередного контакта, после чего под действием упругих сил пружины 11 и упругого элемента щеточного узла 6 диски последнего перекатываются через внутреннее ребро очередного коммутационного контакта 2 до соприкосновения с ребром очередного распределенного элемента общего контакта 3.

Таким образом, взаимодействие выступов на панели 8 и выступов траверсе 10 выполняет функцию «лифта» для траверсы 5 со щеточным узлом 6, что снижает радиальное усилие на переключение, поскольку линейные размеры выступов на панели и траверсе значительно меньше по сравнению с парой «диски-контакт». К тому же, на выступы наносится антифрикционная смазка, что уменьшает трение скольжения между выступами. Благодаря установке пружины 11 увеличился прижим дисков щеточного узла 6 к ребрам коммутационного 2 и распределенного общего контакта 3, что снижает значение переходного сопротивления и его вариацию до требуемого уровня и обеспечивает стабилизацию последней. При варианте конструкции траверсы с дополнительными осями и роликами все фазы работы контактной пары переключателя аналогичны описанным для «лифта» в виде выступов и впадин, но при такой, несколько более сложной, конструкции траверсы происходит замена трения скольжения пары «выступ-выступ» на трение качения пары «выступ-ролик»? что уменьшает износ пары и существенно повышает ресурс работы переключателя.

Источники информации

1. Патент РФ №2370845, кл. H01H 19/02, опубликован 20.10.09 г., бюл. №29.

Изобретение относится к конструкции переключателей, применяемых в измерительной технике, в частности в многозначных мерах электрического сопротивления и измерительных мостах. Переключатель содержит панель 1 с коммутационными контактами 2 и распределенным общим контактом 3, ось переключателя 7, несущую траверсу 5, в которой размещен щеточный узел 6, состоящий из плоских проводящих дисков, размещенных с зазором на оси траверсы 5. Отверстия в траверсе выполнены овальными в направлении, параллельном оси переключателя. На панели по окружности выполнены выступы и впадины, например синусоидальной формы, взаимодействующие с аналогичными выступами на траверсе, что снижает радиальное усилие при переключении. В траверсе могут быть установлены дополнительные оси с роликами, посаженными на них и взаимодействующими с выступами и впадинами на панели, что уменьшает трение пары «ролик-выступ». Технический результат - улучшение контактирования, уменьшение вариации переходного сопротивления контактных пар и повышение ее стабильности до уровня, необходимого при применении переключателей в многозначных мерах сопротивления высокой точности, а также снижение радиального усилия при переключении. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Переключатель, содержащий панель, на которой размещены коммутационные контакты и распределенные элементы общего контакта, расположенные попарно параллельно друг другу, при этом распределенные элементы общего контакта объединены общей шиной со своим выводом, ось, на которой укреплена траверса, несущая щеточный узел, отличающийся тем, что на панели по окружности выполнены выступы и впадины, а на траверсе - сопрягаемые выступы, равноудаленные от центра вращения оси и взаимодействующие с выступами и впадинами на панели, причем впадины на панели расположены на осевых линиях между каждым из коммутационных контактов и соответствующих им элементов общего контакта, а ось переключателя в панели подпружинена пружиной.

2. Переключатель по п. 1, отличающийся тем, что отверстия в траверсе для размещения оси щеточного узла выполнены овальными в направлении, параллельном оси переключателя.

3. Переключатель по п. 1, отличающийся тем, что в траверсе установлены дополнительные оси с посаженными на них роликами, взаимодействующими с выступами и впадинами на панели.