Пороговый выключатель Советский патент 1980 года по МПК H01H35/14 

Изобретение относится к электромагнитным элементам автоматики, пред назначенным для включения цепей при перегрузке. Известны пороговые устройства автоматики,содержащие инерционную магнитопроводящую массу в виде шара которая под действием перегрузки, превышающей от амплитуды и длительности заданное значение,отрывается от опорного элемента и воздействует на контакты, замыкая или размыка их. Возврат инерционной массы в исходное положение осуществляется с помощьюмагнитного поля постоянного магнита, электромагнита или за счет силы упругого элемента, например пружины, причем контакты,.как прави ло, также переключаются, возвращаясь в исходное состояние 1. Однако устройство переключает только одну цепь, что для многих схем автоматики является недостаточ ным. Другими недостатками является то, 41-0 возврат подвижного контакта в исходное состояние осуществляется только посредством нажимной кнопки. Известно также устройство, содер жащее изолирующее осноэание, на котором установлен постоянный магнит прямоугольной формы, расположенный с зазором между V-образными ответвлениями якоря, могущего совершать колебания вокруг своей оси вращения в пределах зазора между магнитом и V-образными ответвлениями. Помимо указанных ответвлений, якорь имеет пружинящие концы ответвлений, которые придают ему )ч-образную форму. Ось вращения якоря расположена в пересечении ответвлений. Относительно оси вращения якорь сбалансирован. На одном из V-ответвлений установлен контакт, а противоположно ему установлен контактгна плоской пружине. На V-образном ответвлении установлен проводник. Электрическая связь между проводником и контактом осуществляется за счет V-образных ответвлений. В пружинящих концах ответвлений якоря имеются соосные отверстия, сквозь которые с зазором проходит стержень. На стержень симметрично от концов ответвлений установлены изолирующие колпачки и цилиндрические пружины сжатия 2. Однако д-пя того, чтобы управлять , устройством силами, меньшими, чем сила удержания якоря постоянным магнитом, необходимо увеличивать расстояние, от оси вращения якоря до оси стержня, что увеличивает габ 1риты устройства, а V-образная форма якоря не позволяет рационально использовать поток постоянного магнита и применить управляющую обмотку, кроме того, по якорю одновременно протекают магнитный поток постоянного магнита и коммутируемый ток,, .что снижает стабильность параметров Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является noporoBiiffi .ныключатель, содержащий корпус и направляющую гильзу, в которой с возможностью свободного перемещения установлен магнитопроводящий шар, с ОДНОГО торца гильзы расположен постоянный магнит, а с другого ее торца расположены механизм управления контактным узлом и контактный узел 3. В некоторых бортовых схемах авто матики требуется обеспечить запоминание факта достижения пороговой ве чины перегрузки на длительное время вне зависимости от дальнейшего изменения перегрузки и не производя Дополнительного расхода электроэнер гии. В известном же устройстве для того, чтобы сохранить включенное состояние контактов вне зависимости от дальнейшего изменения перегрузки .Необходимо,чтобы по обмотке протекал ток. Недостатком является так ограниченная устойчивость выключате ля к вибрационным, ударным, линейным воздействиям, особенно направле ным- перпендикулярно продольной оси колбы магнитоуправляемого контакта; Ограничены и коммутационные возможн ти нагрузок, особенно индуктивных. Специально разработанные для коммутации повышен.ных токовых нагру зок магнитоуправпяемые контакты имеют значительные габариты и вес. Цель изобретения расширение, функциональных возможностей порогового выключателя.. . Указанная цель достигается тем, -что в пороговом выключателе, содержащем и направляющую гильзу в которой с возможностью свободного перемещения установлен магнитопрово дящий шар, у одного торца гильзы расположен постоянный магнит, а У-другого ее торца расположены меха низм управления кон.тактным узлом и контактный узел, механизм управления контактным узлом выполнен в в де диска с укрепленной на нем мембр ной пружиной с двумя парами отогнут под острым углом дугообразных пласт концы которых обращены в сторону ко тактного узла,в качестве контактног кого узла, в качестве контактного узла использовано поляризованное реле .с поворотным якорем, снабженны выступами и планкой, имеющей окна и неподвижные упоры, причем одна пара диаметрально противоположных кондов дугообразных пластин выполнена .. упирающейся в выступы якоря, а другая пара дугообразных пластин упирается в неподвижные упоры. На фиг.1 изображен пороговый выключатель, продольный разрез; на фиг.2 - вид на мембранную пружину и диск со стороны контактного узла. На фиг.З - вид на поляризованное электромагнитное реле со стороны расположения неподвижных упоров и выступов якоря. Пороговый выключатель содержит шар 1 из магнитопроводящей стали, постоянный магнит 2 в форме кольца, направление намагниченности которого Совпадает с продольной осью выключателя. Магнитопровод 3 присоединен к торцу постоянного магнита с помощью немагнитного упора 4, выполненного в виде заклепки с цилиндрйческой головкой. Под головку немагнитного упора устанавливаются немагнитные шайбы 5, служащие для регулировки силы прижатия шара к торцу немагнитного упора, К полюсу постоянного магнита со стороны шара присоединен магнитопровод 6, выполненный в виде кольца с конусным отверстием и обращенный к одному торцу гильзы 7. Гильза 7 из немагнитопроводящего материала является направляющей для. свободного движения шара 1 и диска 8, установленного с другого ёе торца. В центре диска с зазором от шара установлен упор 9. На диске укреплена с помощью заклепок 10 мембранная пружина 11, имеющая симметрично отогнутые под острым углом в направлении контактного узла две пары дугообразных пластин. Между противоположными концами дугообразных пластин пружины имеются зазоры, а в диске напротив этих зазоров имеются окна, превышающие по ширине указанные зазоры, ;К механизму управления контактным узлом присоединено поляризованное электромагнитное реле поворотным якорем 12, установленным между четырьмя магнитами 13, которые торцами соединены с полюсами 14 и магнито:щ)оводами 15, Полюсы соединены попарнЪ сердечниками 16 с обмотками i7 управления, которые электрически соединены -между собой. Магнитная система поляризованного электромагнитного реле соединена в единый блок посредством планки 18 и стойки 19. Это реле испол ьзовано в качестве контактного узла. Цапфы поворотного якоря входят в отверстия, имеющиеся в планке и стойке. Осевой люфт поворотного якоря регулируется с помощью шайб 20,. На. планке имеются два окна, в которые ПРОХОДЯТ выступы 21, выполненные за одно целое с якорем.На диамет рально противоположных сторонах окон в планке установлены два ке подвижных упора 22. Две диаметрально расположенные кольцевые пластины пружины своими Торцами упираются в неподвижные упоры, а две другие - в выступы поворотного якоря. Со .стороны стойки к поворотному якорю присоединено кольцо 23, в котором закреплены толкатели 24. Стойка присоединена к панели 25, в отверстиях которой с помощью герме тичных стеклоизоляторов 26 установле ны выводы 27. К выводам присоединены неподвижные контакты 28 и подвижные 29. Регулировка растворов и провалов контактов производится посредством гибких толкателей. Элементы конструкции размещены внутри немагнитопроводящего кожуха 30, который сжимает их в направлении продольной оси и герметично сварен п отбортовке с панелью. Пороговый выключатель работает сл дующим образом. При направленной пороговой величи не перегрузки и определенной длитель ности сила, удерживающая шар 1 у тор ца немагнитного упора 4, становится меньше, чем сила, определяемая выражением . где - сила, действующая на шар; - масса шара; а - ускорение. Шар с ускорением катится по гильзе 7, выбирает кинематическую энергию и ударом об упор 9 перемещает диск 8, прогибая кольцевые пластины пружины 11 до неполного распрямления между торцами диска и планки 18. йлступы 21 и неподвижные упоры 22 не мииают перемещению диска 8,та как проходят в окна диска,не соприк саясь с ним. При распрямлении симмет рично отогнутых от торца диска кольц вых пластин пружины 11 происходит уменьшение зазора между противополож ными торцами пластин. В процессе перемещения от исходного состояния до сжатия кольцевых пластин пружины 11 между торцами диска 8 и планки 18, шар 1 совершает работу по преодолению сил притяжения шара к немагнитному упору 4, создаваемых магнитным потоком магнита 2, сил, необходимых для прогиб кольцевых пластин пружин 11; сил, удерживающих поворотный якорь 12 у полюсов 14, создаваемых Магнитными потоками магнитов 13; и сил трения. Так как два диаметрально противо положных торца кольцевых пластин пр жины 11 упираются в неподвижные упо 22, а два других - в выступы 21 поворотного якоря 12 поляризованного электромагнитного реле, то уменьшен зазора между этими торцами приводит к повороту диска 8 вместе с пружиной 11 и поворотным якорем 12. Для надежного срабатывания устройства величин.а, на которую уменьшается зазор между торцами пластин пружины 11, согласована с зависимостью силы, Притягивающей поворотный якорь 12 к полюсам 14 таким образом, что сила, действующая на шар 1, передается поворотному якорю 12 посредством диска 8 с пружиной 11 до тех пор, пока поворот якоря 12 к другой паре полюсов 14 начнет происходить за счет сил, создавае ых магнитными потоками магнитов 13. Вместе с якорем 12 поворачиваются толкатели 24, которые переключают контакты. Вне зависимости от дальнейшего действия перегрузки, поворотный якорь и контакты остаются во.включенном положении за счет сил, создаBaeNttJx магнитными потоками магнитов 13. После уменьшения перегрузки до определенной величины, шар 1 возвращается в исходное состояние как за счет сил, создаваемых .магнитным потоком постоянного магнита 2, так и за счет сил упругости кольцевых пластин пружины 11. Для возврата контактов устройства в исходное состояние на одну из обмоток 17 необходимо подать импульс постоянного тока соответствующей полярности и длительности. Обмотки 17 управления можно использовать для включения и отключения контактов устройства, как при действии различных перегрузок, так и в нормальных условиях. Выступы можно выполнять отдельно от поворотного якоря 12 с последующим присоединением их, но это усложняет сборку конструкции,особенно при незначительных габаритах. Помимо указанной..магнитной система поляризованного электромагнитного реле 1«югут применяться и да)угие. Имеющие поворотный якорь, ось вращения которого можно расположить параллельно оси вращения направляющей гильзы (или совместить оси). Наиболее оптимальной из известных является выбранная магнитная система, так как в ней направление намагниченности постоянных магнитов и их расположение в конструкции максимально предохраняют их от влияния внешних магнитных полей и ферромагнитных масс, что повышает стабильность характеристик устройства в целом. Помимо указанной магнитной систе удержания шара в исходном состоянии можно применить и другие, содержащие направляющую гильзу. Пороговый выключатель работоспособен при любом остром угле отгиба дугообразных пластин пружины 11. Однако при угле отгиба меньше 53 линейное перемещение диска всегда болыые, чем величина уменьшения зазо между торцами кольцевых пластин пружины 11. Диск 8 с пружиной 11 выполняет роль передатчика:кинетической энерги шара 1 поворотному якорю 12, поэтому при угле отгиба кольцевых пластин пружины 11 меньше 53 сила, передаваемая поворотному якорю,больше силы действующей в направлении линейного перемещения диска во столько раз, во сколько линейное перемещение, диска больше величины уменьшения зазора между торцами кольцевых пластин пружины 11, при условии, что потерями на трение и прогиб этих кольцевых пластин лренебрегают, Так как сила, линейно перемещающа диск 8; пропорциональна массе шара 1 то, с целью уменьшения его массы, и, следовательно, массы и габаритов устройства в целом, при прочих равны условиях, угол отгиба кольцевых .; пластин пружины 11 должен быть не бо лее 53° от торца диска 8. В связи с тем, что после срабатывания порогового включателя якорь поляризованного электромагнитно1х реле удерживается во включенном состоянии за счет сил, создаваемых магнитными потоками постоянных магнитов указанного реле, факт достижения пор говой величины ускорения запоминается устройством на любое время без затрат электроэнергии. Одновременно с этим включение и отключение контак тов устройства можно производить в требуег лй момент; времени с помощью подачи импульса напряжения постоянного тока определенной полярности, длительности и амплитуды.на управляющие обмотки поляризованного электромагнитного реле в требуемой момент времени. Предлагаемое устройство обеспечивает более широкий диапазон коммути-г руекых нагрузок; повышение устойчивости к помехам в виде направленных перпендикулярно продольной оси устройства ускорений, вибраций, ударов; улучшение условий коммутации токовых нагрузок контактами в связи с их рюлейным срабатыванием; уменьшение массы и габаритов. подтверждаются результатами испытаний опытного образца устройства. Формула изобретения Пороговый выключатель, содержащий корпус и направляющую гильзу, в которой с возможностью свободного перемещения установлен магнитопроводящий шар, у одного торца гильзы в:, корпусе уст овлен постоянный магнит, а у другого ее торца - контактный узел и механизм управления контактным узлом, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, механизм управления контактным узлом выполнен в виде диска с укрепленной на нем мембранной пружиной с двумя парами отогнутых под острым,углом дугообразных пластин, концы которых обращены в сторону контактного узла, в качестве контактного узла использовано поляризованное реле с поворотным якорем, снабженным выступами и планкой, имеющий окна и неподвижные упоры, причем одна.пара диаметрально противоположных концов дугообразных пластин упирается в выступы якоря, а другая пара дугообразных, пластин упирается в неподвижные упоры. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Патент Японии по заявке 50-14345, Н 01 Н 35/02, 1975. 2.Патент Франции № 1550954, Н 01Н, 1973. 3. Патент СДПА 3737599, 200-61. .45, 1973 (прототип) .