КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2019 года по МПК H01H1/42 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам автоматики, которые могут быть использованы для коммутации электрических цепей технических объектов ответственного назначения.

Известна контактная система, содержащая корпус, неподвижные упругие контакты, поворотный перемыкатель, с токопроводящими секторами, выполняющими функции подвижных контактов [патент РФ №2552349, МПК H01H 1/42, опубликовано 10.06.2015, бюл. №16].

Известная контактная система обеспечивает стабильное переходное электрическое сопротивление, обеспечивает надежную работу при ударных и вибрационных воздействиях. Однако ее применение возможно только в герметичных приборах, то есть область применения ограничена.

Известна контактная система инерционного включателя [патент РФ №2193800, МПК H01H 35/14, опубликовано 27.11.2002, бюл. №33], содержащая корпус, упругие контакты, поворотный перемыкатель с токопроводящими секторами, выполняющими функции подвижных контактов.

Контактная система достаточно миниатюрна, однако она также обеспечивает надежную работу только в герметичных приборах, то есть ее также применение ограничено. Применение известной контактной системы в негерметичных приборах и устройствах скажется на надежности обеспечения электрических параметров при эксплуатации.

Известна контактная система электромагнитного поляризованного переключателя [патент РФ №2599625, МПК H01H 51/22, опубликовано 10.10.2016, бюл. №28, фиг. 6], содержащая корпус из немагнитного материала, изолирующий внутренний объем переключателя, помещенные в корпус подвижные упругие контакты, неподвижные контакты и поворотный перемыкатель е толкателями. Известная контактная система рассматривается в качестве прототипа. Каждый упругий контакт прототипа управляется (размыкается или замыкается) соответствующим толкателем, закрепленном на перемыкателе.

Известная контактная система достаточно миниатюрна, однако у нее те же недостатки, что и у аналогов. Кроме того в крайних угловых положениях (в конце поворота перемыкателя) она обеспечивает только размыкание контактов, в то время как в ряде областей применения требуется замыкание контактов. Указанная особенность сужает области применения известной контактной системы.

Задачей заявляемого изобретения является создание надежной герметичной контактной системы для приборов и устройств, коммутирующих электрические цепи в широких областях применения.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является расширение области применения с повышением надежности работы.

Указанный технический результат достигается тем, что в контактной системе, содержащей корпус из немагнитного материала, изолирующий внутренний объем переключателя, помещенные в корпус установленные парами подвижные упругие контакты, неподвижные контакты, поворотный перемыкатель с толкателями, согласно изобретению перемыкатель оснащен постоянными магнитами чередующейся полярности, расположенными диаметрально и соединенными кольцевым магнитопроводом, снаружи корпус имеет осевой выступ, оснащенный поворотной втулкой, снабженной дополнительными аналогичными постоянными магнитами чередующейся полярности, соединенными дополнительным кольцевым магнитопроводом, причем угол поворота поворотной втулки превышает угол поворота перемыкателя, а угловая ширина магнитов не меньше половины разности угла поворота поворотной втулки и угла поворота перемыкателя, при этом на неподвижных контактах установлены консольные элементы с возможностью поворота, а в корпусе между каждой парой подвижных упругих контактов закреплено по одному упору из изоляционного материала, взаимодействующего поочередно с каждым подвижным упругим контактом в исходном и переключенном состояниях контактной системы.

Оснащение перемыкателя диаметрально расположенными постоянными магнитами чередующейся полярности, соединенных кольцевым магнитопроводом, и организация снаружи на корпусе осевого выступа с размещенной поворотной втулкой с установленными дополнительными аналогичными постоянными магнитами, также соединенными дополнительным кольцевым магнитопроводом, позволяет осуществлять переключение контактной системы через герметичную стенку корпуса, изолирующего контактную систему от воздействия внешней окружающей среды, зачастую с неконтролируемой влажностью.

Выполнение условий по величинам и соотношению углов поворота внешней поворотной втулки, перемыкателя и угловой ширине магнитов обеспечивает повышение надежности переключения контактной системы и надежности сохранения (удержания) исходного и переключенного состояния в том числе и при воздействии высокоинтенсивных эксплуатационных вибраций и ударных ускорений.

Установка на неподвижных контактах консольных элементов с возможностью поворота при настройке контактной системы, и закрепление в корпусе между каждой парой подвижных упругих контактов упоров из изоляционного материала, взаимодействующих поочередно с каждым подвижным упругим контактом в исходном и переключенном состояниях контактной системы, позволяет выполнять контактную систему с тремя и более парами надежных контактов, что, несомненно, расширяет возможные области применения заявляемой контактной системы.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизны».

Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 приведен осевой разрез контактной системы.

На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

На фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг 1, конструкция перемыкателя.

На фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1, конструкция внешней поворотной втулки. Контактная система в исходном состоянии.

На фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 1. Контактная система в переключенном состоянии.

На фиг. 6 - контактная система в исходном состоянии (корпус не показан).

На фиг. 7 - контактная система в переключенном состоянии (корпус не показан).

Контактная система (фиг. 1-7) содержит корпус 1, в который установлена колодка 2 с токовыводами 3 на стеклоизоляторах 4. Корпус 1 выполнен из немагнитного материала, например нержавеющей хромо-никелевой стали типа 12Х18Н10Т. На токовыводах 3 установлены упругие контакты 5 и консольные элементы 6. Между каждой парой упругих контактов 5 расположены упоры 7, выполненные на изоляторе 8, закрепленном на колодке 2. Консольные элементы 6 обеспечивают регулировку одновременного замкнутого состояния всех упругих контактов 5 в исходном и переключенном состояниях контактной системы. Использование консольных элементов 6 обеспечивает реализацию контактной системы с малым разбросом углов замыкания всех ее контактов. На оси 9, ввинченной в колодку 2, установлен перемыкатель 10 с расположенными диаметрально двумя постоянными магнитами 11 чередующейся полярности, выполненными например из самарий-кобальтового материала. Разноименные полюса магнитов 11 соединены кольцевым магнитопроводом 12, выполненным из магнитомягкого металла, например электротехнической стали. Кольцевая форма магнитопровода 12 является наиболее оптимальной при имеющемся пространстве в зоне продольной оси переключателя. В перемыкателе 10 закреплены сваркой толкатели 13 с изоляторами 14. Перемыкатель 10 выполнен из немагнитного материала, например латуни или бронзы. На цилиндрическом выступе 15 корпуса 1 установлена поворотная втулка 16, также из немагнитного материала, например из латуни или бронзы. На поворотной втулке 16 закреплены дополнительные постоянные магниты 17 чередующейся полярности, аналогичные постоянным магнитам 11. Разноименные полюса постоянных магнитов 17 также соединены дополнительным кольцевым магнитопроводом 18. В поворотной втулке 16 с магнитопроводом 18 выполнен паз 19 для кинематической связи поводковой муфтой с устройством привода прибора или ручкой переключения ручного переключателя, в котором используется контактная система (последние на чертежах не показаны).

На фиг. 1-7 показан пример использования контактной системы в качестве концевого поворотного переключателя для контроля крайних угловых положений поворотного элемента технического объекта (на чертежах не показан).

Угловая ширина постоянных магнитов 11 и 17, выполненных в виде секторов, например ф_м=30°. Угол поворота внешней поворотной втулки 16 ф_в=60°. Угол поворота привода контактов 10 ф_n=30°. При предложенных угловых размерах выполняется соотношение: ф_м≥(ф_в-ф_n)/2 и обеспечивается перекрытие постоянных магнитов 11 и 17 в исходном и переключенном состояниях Δф=15°, обеспечивающее удержание контактной системы в исходном и переключенном состояниях соответственно. Зона (площадь) перекрытия 20 показана на фиг. 4, 5 заштрихованной.

Наибольшая угловая ширина постоянных магнитов 11 и 17 может быть ограничена условием их гарантированного расположения (с учетом взаимного поворота при переключении контактной системы), например, в области 180°. Должно выполняться соотношение: 2 ф_м - Δф<180°. Для выполнения приведенного условия можно ограничиться наибольшей угловой шириной постоянных магнитов 11 и 17 ф_м=90°.

При увеличенной угловой ширине постоянных магнитов 11 и 17 появляется дополнительный эффект - дополнительное усилие (момент) взаимодействия магнитных систем (из-за взаимного отталкивания взаимно противоположно расположенных постоянных магнитов 11, 17), также способствующее повышению надежности переключения и сохранению исходного и переключенного состояний контактной системы, в том числе и при воздействии высокоинтенсивных вибраций и ударных ускорений. Каждый постоянный магнит 17 притягивает соответствующий постоянный магнит 11 и одновременно отталкивает другой, противоположно расположенный постоянный магнит 11.

Контактная система работает следующим образом.

При повороте поворотной втулки 16 через паз 19 поводковой муфтой из состава прибора, в котором используется контактная система (на чертежах не показан) на угол ф_в≈60°, расположенные на ней постоянные магниты 17, взаимодействуя с постоянными магнитами 11, повернут перемыкатель 10 на угол ф_n≈30°, который своими толкателями 13 отожмет соответствующие упругие контакты 5 от выступов 7 и обеспечит их прижатие к соответствующим консольным элементам 6 (контакты замкнутся). Неудерживаемые толкателями другие упругие контакты 5 отойдут от соответствующих консольных элементов 6 (контакты разомкнутся) и прижмутся к упорам 7. Угол поворота поворотной втулки 16, превышающий угол поворота перемыкателя 10, обеспечит взаимное смещение постоянных магнитов 11 относительно постоянных магнитов 17. создающее падежное удержание в направлении Г перемыкателя 10, следовательно, и соответствующих упругих контактов 5 в замкнутом состоянии.

При повороте внешней поворотной втулки 16 в противоположном направлении контактная система переключается в исходное состояние аналогичным образом.

Представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в качестве контактной системы для коммутации электрических цепей технических объектов ответственного назначения;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить расширение области применения с повышением надежности срабатывания;

- для заявленной контактной системы в том виде, в котором она охарактеризована в формуле изобретения, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленная контактная система соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам автоматики, которые могут быть использованы для коммутации электрических цепей технических объектов ответственного назначения. Контактная система содержит корпус из немагнитного материала, изолирующий внутренний объем переключателя, помещенные в корпус установленные парами подвижные упругие контакты, неподвижные контакты и поворотный перемыкатель с толкателями. Перемыкатель оснащен постоянными магнитами чередующейся полярности, расположенными диаметрально и соединенными кольцевым магнитопроводом. Снаружи корпус имеет осевой выступ, оснащенный поворотной втулкой, снабженной дополнительными аналогичными постоянными магнитами чередующейся полярности, соединенными дополнительным кольцевым магнитопроводом. Угол поворота поворотной втулки превышает угол поворота перемыкателя, а угловая ширина магнитов не меньше половины разности угла поворота поворотной втулки и угла поворота перемыкателя. На неподвижных контактах установлены консольные элементы с возможностью поворота. В корпусе между каждой парой подвижных упругих контактов закреплено по одному упору из изоляционного материала, взаимодействующего поочередно с каждым подвижным упругим контактом в исходном и переключенном состояниях контактной системы. Технический результат - расширение области применения с повышением надежности срабатывания. 7 ил.

Контактная система, содержащая корпус из немагнитного материала, изолирующий внутренний объем переключателя, помещенные в корпус установленные парами подвижные упругие контакты, неподвижные контакты, поворотный перемыкатель с толкателями, отличающаяся тем, что перемыкатель оснащен постоянными магнитами чередующейся полярности, расположенными диаметрально и соединенными кольцевым магнитопроводом, снаружи корпус имеет осевой выступ, оснащенный поворотной втулкой, снабженной дополнительными аналогичными постоянными магнитами чередующейся полярности, соединенными дополнительным кольцевым магнитопроводом, причем угол поворота поворотной втулки превышает угол поворота перемыкателя, а угловая ширина магнитов не меньше половины разности угла поворота поворотной втулки и угла поворота перемыкателя, при этом на неподвижных контактах установлены консольные элементы с возможностью поворота, а в корпусе между каждой парой подвижных упругих контактов закреплено по одному упору из изоляционного материала, взаимодействующего поочередно с каждым подвижным упругим контактом в исходном и переключенном состояниях контактной системы.