ИНЕРЦИОННЫЙ ВКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 2024 года по МПК H01H35/14 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к инерционным включателям, коммутирующим электрические цепи подвижных объектов.

Для оптимального построения технических систем подвижных объектов требуются инерционные включатели, срабатывающие при наличии ускорения в любом из двух осевых направлений. В настоящее время известны самые различные конструкции инерционных включателей, однако они не обладают указанными свойствами, по этой причине требуется применение удвоенного количества известных инерционных включателей, установленных с взаимно противоположным расположением осей чувствительности. В малогабаритных объектах подобное решение не всегда возможно.

Известен инерционный включатель [патент РФ №2784377, МПК H01H 35/00, 35/14, опубл. 24.11.2022], содержащий герметичный корпус, заполненный демпфирующей жидкостью, в корпус установлена вдоль центральной оси цилиндрическая направляющая, на которой соосно размещены инерционное тело и перемыкатель контактной системы, между которыми установлена взаимно отжимающая их пружина. На цилиндрической направляющей имеется выступ, ограничивающий осевое перемещение инерционного тела и перемыкателя навстречу друг другу. На обращенных друг к другу торцах инерционного тела и перемыкателя закреплены постоянные магниты разноименными полюсами друг к другу, при этом осевой ход инерционного тела многократно превосходит осевой ход перемыкателя, величина которого минимальна, но достаточна для переключения контактной системы.

Данный инерционный включатель обеспечивает сохранение исходного и переключенного состояний контактной системы, однако он срабатывает при наличии ускорения только в одном осевом направлении. Кроме того при наличии вибрации и значительных ударов в направлении, противоположном оси чувствительности, его контактная система в исходном состоянии не исключает кратковременных размыканий замкнутых контактов, что ограничивает применение инерционного включателя в ряде объектов, при движении которых присутствуют виброударные воздействия. Кроме того переключенное состояние контактной системы известного инерционного включателя обеспечивается только взаимным усилием притяжения постоянных магнитов, при значительных ударных воздействиях усилие магнитов может быть превышено ударным воздействием, что приведет к кратковременному размыканию замкнутых контактов, а в некоторых случаях и к устойчивому изменению состояния всех контактов контактной системы. При разрушении клеевых или паяных зон крепления постоянных магнитов или самих магнитов на перемыкателе и (или) инерционном теле также может произойти изменение состояния контактной системы из переключенного в исходное, что недопустимо для технических объектов ответственного назначения. При переключении контактной системы известного инерционного включателя не исключается разворот перемыкателя в его промежуточном осевом положении, когда ножи перемыкателя вышли из взаимодействия с упругими контактами одного уровня и еще не взаимодействуют с упругими контактами другого уровня, например из-за взаимного разворота опорных витков цилиндрической пружины при изменении ее высоты, приводящего к исключению захода ножей перемыкателя в зону контактирования упругих контактов и, следовательно, к отказу прибора в целом.

Известен инерционный включатель, содержащий герметичный корпус, заполненный демпфирующей жидкостью, с размещенными в нем инерционным телом с пружиной, термокомпенсатором и контактной системой с перемыкателем, корпус выполнен с перегородками, разделяющими сообщающиеся между собой объемы с инерционным телом, контактной системой и термокомпенсатором, в перегородке между объемами с инерционным телом и с контактной системой имеется цилиндрическое отверстие, в котором размещен фиксатор в виде шарика, контактирующий с инерционным телом и удерживающий от проворота перемыкатель [патент РФ №2221302, МПК H01H 35/14, опуб. 10.01.2004]. Термокомпенсирующий элемент состоит из набора отдельных герметичных мембранных коробок - компенсаторов. Инерционное тело выполнено в виде цилиндрического поршня со сквозным каналом и установленным в нем дросселем. Данный инерционный включатель рассматривается в качестве прототипа заявляемого инерционного включателя.

Известный инерционный включатель обеспечивает сохранение исходного состояния при высокочастотных виброударных воздействиях в служебном обращении и аварийных ситуациях и сохранение сработанного состояния при прекращении действия линейного ускорения, однако он срабатывает при наличии ускорения только в одном осевом направлении, что не соответствует требуемой задаче. Кроме того размещение дросселя в сквозном канале инерционного тела требует частичной разборки прибора с извлечением инерционного тела и последующего перезаполнения демпфирующей жидкостью, повторной герметизации внутреннего объема при регулировке прибора для изменения гидравлического сопротивления дросселя.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является обеспечение срабатывания инерционного включателя при наличии ускорения в любом из двух осевых направлений для расширения универсальности применения.

Указанный технический результат достигается тем, что в инерционном включателе, содержащем герметичный корпус, заполненный демпфирующей жидкостью, с размещенными в нем инерционным телом с пружиной, термокомпенсатором и контактной системой с перемыкателем, корпус выполнен с перегородкой, разделяющей объемы с инерционным телом и контактной системой, и второй перегородкой, разделяющей сообщающиеся между собой объемы с термокомпенсатором и контактной системой, в перегородке между объемами с инерционным телом и с контактной системой имеется цилиндрическое отверстие, в котором размещен фиксатор в виде шарика, контактирующий с инерционным телом и удерживающий от проворота перемыкатель, согласно изобретения инерционное тело выполнено в виде полого цилиндра с двумя кольцевыми расположенными на внешней цилиндрической поверхности канавками для захода шарика, при этом по торцам цилиндра закреплены шайбы, внутри цилиндра размещена осевая направляющая, на которой с возможностью осевого перемещения установлены две втулки с наружным торцевым буртиком каждая, втулки буртиками помещены в полость цилиндра между шайбами и ориентированы ими навстречу друг другу, при этом втулки отжаты пружиной в противоположные стороны до упора внешних торцов втулки в корпусные детали, а торцевых буртиков - в шайбы.

Выполнение инерционного тела в виде полого цилиндра с двумя кольцевыми расположенными на внешней цилиндрической поверхности канавками для захода шарика, по торцам цилиндра закреплены шайбы, также размещение внутри цилиндра осевой направляющей, на которой с возможностью осевого перемещения установлены две втулки с наружным торцевым буртиком каждая, втулки буртиками помещены в полость цилиндра между шайбами и ориентированы ими навстречу друг другу, при этом втулки отжаты пружиной в противоположные стороны до упора внешних торцов втулки в корпусные детали, а торцевых буртиков - в шайбы, позволяет обеспечить срабатывание инерционного включателя при наличии ускорения в любом из двух осевых направлений, то есть получить его новое требуемое свойство и уменьшить свободный ход инерционного тела в исходном положении, следовательно, и образование продуктов износа поверхностей сопряжения инерционного тела с корпусом, способных привести к отказу прибора.

Таким образом, совокупность всех изложенных выше признаков создает условия обеспечения срабатывания инерционного включателя при наличии ускорения в любом из двух осевых направлений для расширения универсальности применения.

Кроме того, выполнение в осевой направляющей сквозного продольного канала, сообщающегося в торцовых зонах с внутренним объемом корпуса через выполненные в стенке направляющей радиальные каналы и совмещение радиальных каналов с выполненными на внутренних торцах корпусных крышек ответными пазами позволяет изменить проходное сечение радиальных каналов, например разворотом осевой направляющей, регулировать гидравлическое сопротивление, следовательно, и расход демпфирующей жидкости через организованные продольный и радиальные каналы в направляющей при осевом перемещении инерционного тела, то есть настраивать интеграл по ускорению срабатывания инерционного включателя. При этом регулировка осуществляется практически в полностью собранном приборе, то есть значительно упрощается его сборка.

Кроме того, в инерционном включателе на фланце перемыкателя может быть закреплен постоянный магнит, при этом корпус выполнен из немагнитного металла, что позволяет при изготовлении прибора внешним магнитом выполнять его многократное срабатывание и взведение для подтверждения качества сборки в части обеспечения интеграла по ускорению срабатывания, переходного сопротивления контактов, как в исходном, так и в переключенном состояниях контактной системы.

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

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 инерционного включателя в исходном состоянии.

На фиг. 2 - представлен осевой разрез инерционного включателя, инерционное тело переместилось при ускорении в одном из осевых направлений.

На фиг. 3 - представлен осевой разрез инерционного включателя, инерционное тело переместились при ускорении в другом осевом направлении.

На фиг. 4 - представлен поперечный разрез, блокировка перемыкателя шариком.

На фиг. 5 - представлена конструкция контактной системы.

На фиг. 6 - приведен вариант конструкции перемыкателя с постоянным магнитом.

На фиг. 7 - приведен увеличенный фрагмент Б на фиг. 1, поясняющий конструкцию радиальных каналов.

Демпфирующая жидкость на фиг. 2-7 не показана.

На фиг. 1-6 приняты следующие обозначения:

1 - корпус;

2 - демпфирующая жидкость;

3 - инерционное тело в виде полого цилиндра;

4 - пружина;

5 - термокомпенсатор;

6 - контактная система;

7 - перемыкатель;

8 - перегородка;

9 - вторая перегородка;

10 - отверстие;

11 - шарик;

12 - шайба инерционного тела;

13 - кольцевая канавка;

14 - осевая направляющая;

15 - втулка;

16 - буртик втулки;

17 - корпусная деталь - крышка;

18 - продольный канал;

19 - радиальный канал;

20 - паз корпусной детали - крышки;

21 - постоянный магнит;

22, 23, 24 - полости корпуса;

25 - спиральная пружина перемыкателя;

26 - упругий контакт;

27 - токовывод;

28 - стекло изолятор;

29 - нож перемыкателя;

30, 31 - направления линейного ускорения;

32 - ограничитель угла поворота перемыкателя.

Инерционный включатель выполнен следующим образом.

В герметичном корпусе 1 (фиг. 1, 4, 5), заполненном демпфирующей диэлектрической жидкостью 2, в разделенных перегородками 8, 9 полостях 22, 23, 24 размещены инерционное тело в виде полого цилиндра 3 с рабочей пружиной 4, термокомпенсатор 5 и контактная система 6 с поворотным перемыкателем 7. Объемы 23 с термокомпенсатором и с контактной системой сообщаются через сквозной канал (не показано) в перегородке 8. Перемыкатель 7 поджат пружиной кручения 25 и заблокирован от проворота фиксатором в виде шарика 11, контактирующим с инерционным телом 3 и установленным в цилиндрическом отверстии 10 в перегородке 9 между полостями 22,24 корпуса 1. Инерционное тело 3 выполнено в виде полого цилиндра 3 с закрепленными по торцам шайбами 12 и с двумя кольцевыми канавками 13 на внешней цилиндрической поверхности для захода блокирующего поворот перемыкателя 7 шарика 11.

Внутри цилиндра 3 размещена осевая направляющая 14, на которой с возможностью осевого перемещения установлены две втулки 15. Каждая втулка 15 имеет наружный торцевой буртик 16. Втулки 15 помещены буртиками 16 в полость цилиндра 3 между шайбами 12 и ориентированы буртиками навстречу друг другу.

Втулки 15 отжаты пружиной 4 в противоположные стороны до упора буртиками 16 в шайбы 12 инерционного тела, а внешними торцами - в корпусные крышки 17. В осевой направляющей 14 выполнен сквозной продольный канал 18, сообщающийся в торцовых зонах с внутренним объемом корпуса 1 через выполненные в стенке направляющей 14 радиальные каналы 19. Радиальные каналы 19 совмещены с выполненными на внутренних торцах корпусных крышек 17 ответными пазами 20, в которые установлена осевая направляющая 14. Количество радиальных каналов (отверстий) 19 равно количеству пазов 20.

Конструкция инерционного тела в виде полого цилиндра 3 с шайбами 12 с предложенным соосным расположением втулок 15 и пружины 4 внутри инерционного тела 3 обеспечивает «двунаправленность» срабатывания инерционного включателя с использованием одного инерционного тела 3 и одной рабочей пружины 4. Обеспечивается одинаковая чувствительность в обоих осевых направлениях, а также достигается компактность всего прибора по высоте.

Контактная система 6 состоит их упругих контактов 26, установленных на токовыводах 27 со стеклоизоляторами 28. Поворотный перемыкатель 7 с ножами 29, поворачиваемый спиральной пружиной 25, обеспечивает переключение контактной системы 6. В исходном состоянии контактной системы 6 перемыкатель 7 заблокирован шариком 11, перемещение которого ограничено внешней цилиндрической поверхностью инерционного тела 3. Ограничитель угла поворота 32 перемыкателя 7 обеспечивает требуемое взаимное расположение ножей 29 относительно соответствующих упругих контактов 26 в переключенном состоянии контактной системы 6.

Термокомпенсатор в виде сильфона 5 компенсирует температурные изменения объема жидкости 2 в требуемом диапазоне температур внешней среды.

Выполнение в осевой направляющей 14 сквозного продольного канала 18, сообщающегося в торцовых зонах через выполненные в стенке направляющей 14 радиальные каналы в виде отверстий 19 с внутренним объемом и совмещение радиальных каналов 19 с ответными пазами 20 на внутренних торцах охватывающих осевую направляющую 14 корпусных крышек 17 с возможностью разворота осевой направляющей 14 позволяет изменением проходного сечения радиальных каналов 19 регулировать гидравлическое сопротивление, следовательно, и расход демпфирующей жидкости 2 через организованные продольный 18 и радиальные 19 каналы в направляющей при осевом перемещении инерционного тела 3, то есть дает возможность настраивать интеграл по ускорению срабатывания инерционного включателя (фиг. 1, 7). При этом регулировка осуществляется практически в полностью собранном приборе, то есть значительно упрощается его сборка.

Инерционный включатель работает следующим образом.

При наличии ускорения (фиг. 2) в одном из направлений 30 вдоль оси чувствительности с величиной, обеспечивающей превышение усилия предварительного поджатия пружины 4, инерционное тело 3 вместе с одной из втулок 15 начинает перемещаться, сжимая пружину 4. Демпфирующая жидкость 2 перетекает в основном через продольный канал 18 и радиальные каналы 19, отслеживая величиной расхода жидкости 2 через каналы значение действующего линейного ускорения, то есть интегрируется ускорение. Перемещение инерционного тела 3 ограничивается корпусной крышкой 17 (фиг. 2, 3). Одна из кольцевых канавок 13 совмещается с шариком 11, который отжимается в нее перемыкателем 7, поворачиваемым пружиной кручения 25. Затем разблокированный перемыкатель 7 поворачивается спиральной пружиной 25 далее, переключая контактную систему 6. Ограничитель угла поворота 32 перемыкателя 7 обеспечивает требуемое взаимное расположение ножей 29 относительно соответствующих упругих контактов 26, при котором соответствующие ножи 29 перемыкателя 7 заходят в зоны контактирования упругих контактов 26. Переключенное состояние контактной системы 6 сохраняется поджатием перемыкателя 7 к ограничителю поворота 32 спиральной пружиной кручения 25.

При наличии ускорения в осевом направлении 31 (фиг. 3) инерционное тело 3 вместе с соответствующей втулкой 15 смещается в другую сторону, совмещая другую кольцевую канавку 13 с шариком 11. В остальном работа инерционного включателя аналогична приведенному ранее.

При необходимости взведения инерционного включателя в процессе изготовления и приемки во фланце перемыкателя 7 закрепляется постоянный магнит 21 (фиг. 6). Приспособлением с постоянным магнитом (на чертежах не показано) перемыкатель 7 посредством взаимодействия магнитов поворачивается и автоматически блокируется шариком 10, который отжимается из соответствующей кольцевой канавки 13 при возврате инерционного тела 3 в исходное положение пружиной 4. В данном варианте конструкции инерционного включателя корпус 1 выполняется из немагнитного металла. Возможность многократного срабатывания и взведения инерционного включателя обеспечивает достоверное подтверждение качества его изготовления, следовательно, и надежности в течение последующего срока эксплуатации.

Обеспечение расходом жидкости 2 через каналы 18, 19 цилиндрической направляющей 14 интегрирования действующего в направлении срабатывания линейного ускорения исключает срабатывание прибора от ударных аварийных воздействий.

Таким образом, совокупность всех изложенных выше признаков создает условия обеспечения срабатывания инерционного включателя от ускорений в двух осевых направлениях.

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

- заявляемый инерционный включатель предназначен для коммутации электрических цепей подвижных объектов;

- заявляемый инерционный включатель при использовании способен обеспечить срабатывание инерционного включателя при наличии ускорения в любом из двух осевых направлений в составе объекта применения;

- для заявляемого инерционного включателя в том виде, в котором он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленный инерционный включатель соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к инерционным включателям, предназначенным для коммутации электрических цепей подвижных объектов. Технический результат заключается в обеспечении срабатывания инерционного включателя при наличии ускорения в любом из двух осевых направлений для расширения универсальности применения. Инерционный включатель содержит герметичный корпус, заполненный демпфирующей жидкостью, с размещенными в нем инерционным телом с пружиной, термокомпенсатором и контактной системой с перемыкателем. Корпус выполнен с перегородкой, разделяющей объемы с инерционным телом и контактной системой, а также второй перегородкой, разделяющей сообщающиеся между собой объемы с термокомпенсатором и контактной системой. В перегородке между объемами с инерционным телом и с контактной системой имеется цилиндрическое отверстие, в котором размещен фиксатор в виде шарика, контактирующий с инерционным телом и удерживающий от проворота перемыкатель. Инерционное тело выполнено в виде полого цилиндра с двумя кольцевыми расположенными на внешней цилиндрической поверхности канавками для захода шарика. По торцам цилиндра закреплены шайбы. Внутри цилиндра размещена осевая направляющая, на которой с возможностью осевого перемещения установлены две втулки с наружным торцевым буртиком каждая. Втулки буртиками помещены в полость цилиндра между шайбами и ориентированы ими навстречу друг другу, при этом втулки отжаты пружиной в противоположные стороны до упора внешних торцов втулки в корпусные детали, а торцевых буртиков - в шайбы. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Инерционный включатель, содержащий герметичный корпус, заполненный демпфирующей жидкостью, с размещенными в нем инерционным телом с пружиной, термокомпенсатором и контактной системой с перемыкателем, корпус выполнен с перегородкой, разделяющей объемы с инерционным телом и контактной системой, а также второй перегородкой, разделяющей сообщающиеся между собой объемы с термокомпенсатором и контактной системой, в перегородке между объемами с инерционным телом и с контактной системой имеется цилиндрическое отверстие, в котором размещен фиксатор в виде шарика, контактирующий с инерционным телом и удерживающий от проворота перемыкатель, отличающийся тем, что инерционное тело выполнено в виде полого цилиндра с двумя кольцевыми расположенными на внешней цилиндрической поверхности канавками для захода шарика, по торцам цилиндра закреплены шайбы, внутри цилиндра размещена осевая направляющая, на которой с возможностью осевого перемещения установлены две втулки с наружным торцевым буртиком каждая, втулки буртиками помещены в полость цилиндра между шайбами и ориентированы ими навстречу друг другу, при этом втулки отжаты пружиной в противоположные стороны до упора внешних торцов втулки в корпусные детали, а торцевых буртиков - в шайбы.

2. Инерционный включатель по п. 1, отличающийся тем, что в осевой направляющей выполнен сквозной продольный канал, сообщающийся в торцовых зонах с внутренним объемом корпуса через выполненные в стенке направляющей радиальные каналы, при этом радиальные каналы совмещены с выполненными на внутренних торцах корпусных крышек ответными пазами.

3. Инерционный включатель по п. 1, отличающийся тем, что на фланце перемыкателя закреплен постоянный магнит, а корпус выполнен из немагнитного металла.