(5) КОНТАКТОР
1
Изобретение относится к электротехнике, в частности к контакторам.
Известны контакторы, предназначенные для определения размыкания или замыкания электрической цепи, причем 5 подвижные элементы контакта этих при6opioB имеют лишь одно механическое нерабочее положение, соответствующее размыканию цепи..
Эти контакторы могут быть полно- ю стью механическими и/или электромагнитными, причем усилие, необходимое для перемещения подвижного контакта, прикладывается с помощью рычагов; пружин или электромагнитов. Кроме 15 того, работа контакторов может осуществляться благодаря давлению текучей среды, оказываемому на деформируемую мембрану, причем это давление передается при этом подвижному jo контакту посредством механических и/или электромагнитных устройств СП.
Эти два типа йзвстных контакторов представляют собой сравнительно тяжелые и-дорогостоящие установки, особенно когда хотят получить одновременно установление или размыкание неподвижнь1х контактов в количестве более двух. Кроме того, когда число подвижных контактов становиу ся большим, осуществление контакторов, ссэответствующих этим двум типам, становится практически невозможным вследствие технических проблем, заключающихся в частности, в одновременности движений подвижных контактов и поддержании контактных сопротивлений в разумных пределах. Известно выполнение электрических контактов датчиков изменения давления в пневмопокрышках таким образом, что эти датчики имеют упругий элемент с опирающимся на него подвижным контактом. В этом датчике закрепленный на упругой мембране контакт предназначается для соприкосновения с неподвижным контактом, причем эти два контакта соединены каждый с зажимом электрической цепи передатчика информации, которой они являются элементами включения и выключения С2 , Такие датчики не приспособлены для выполнения роли контакторов, позволяющих замкнуть или разомкнуть электрическую цепь, когда имеется бо лее двух зажимов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ко тактор, содержащий по крайней мере одну упругую мембрану и опору, образующие герметизированный.корпус, в котором имеется по крайней мере один канал для. впускания и выпускания про ходящей среды, по крайней мере одну пару неподвижных контактов и по край ней мере один подвижный контакт, упругая мембрана имеет возможность деформироваться под действием текущей среды, подвижный контакт закреплен на мембране и образует с неподвижными- контактами замыкающую контактную группу, В таком контакторе подвешивание мембраны осуществляется зажимом кон тура мембраны между двумя неподвижны ми деталями, В нерабочем положении свободные края мембраны имеют приблизительно плоские и круговые формы. Один из краев мембраны находится в контакте с изолирующим диском, на котором закреплен подвижный контакт и на который оказывает действие пружина. Другой край мембраны в нера бочем положении соприкасается с опорой. Когда давление текучей среды воздействует на край мембраны противолежащей изолирующему диску, мембрана отклоняется от опоры, вызывая сжатие пружины и приведение в соприкосновение подвижного контакта с дву мя неподвижными контактами З. В этих контакторах мембрана работает на изгиб, что вызвает ее разрушение по длине и деформацию диска таким образом, что электрические контакты более не обеспечиваются. С другой стороны, эти контакторы не приспособлены для использования нескольких подвижных контактов, закрепленных на одной мембране. Цель : изобретения - расширение функциональных возможностей. Поставленная цель .достигается тем что в контакторе, содержащем по край ней мере одну упругую мембрану и опо ру, образующие герметизированный корпус, в котором имеется по крайней мере один канал для впускания и выпускания проходящей среды, по крайней мере одну пару неподвижных контактов и по крайней мере один подвижный контакт, упругая мембрана имеет возможность деформироваться под действием текучей среды, подвижный контакт закреплен на мембране и образует- с неподвижными контактами замыкающую контактную группу, мембрана состоит из центральной недеформируемой части, на поверхности которой установлен подвижный контакт, и боковой части, выполненной упругой. Контактор может быть снабжен по крайней мере одним держателем для удержания мембраны и для управления перемещением мембраны, а канал расположен в свободном пространстве между центральнойчастью мембраны и держателем. Центральная недеформируемая часть мембраны в положении покоя находится в контакте с держателем мембраны. В таком контакторе на держателе могут быть выполнены выступы, устанавливаемые напротив центральной ча|сти мембраны, Так что .в исходном положении имеется свободное пространство между двумя соседними выступами и центральной частью мембраны, могут быть введены элементы регулировки положения держателя и рама с направляющей для перемещения мембраны внутри рамы. Центральная часть мембраны и ее боковая часть имеют плоскую конфигурацию и расположены взаимно-перпендикулярно. Контактор может иметь по крайней мере один неподвижный контур подвешивания, жестко соединенный с боковой частью мембраны, а неподвижный контур подвешивания выполнен по крайней мере частично с утолщением. Подвижный контакт в контакторе может быть выполнен в виде стержня, который снабжен по меньшей мере одним штифтом для закрепления в мембране. Мембрана также может быть выполнена по меньшей мере из двух простейших мембран, объединенных общей боковой частью. Контактор может иметь по меньшей мере две мембраны, расположенные симметрично по отношению к некоторой плоскости, а центральная часть мембраны может иметь по крейней мере один трос жесткости, и контур подвешивания может иметь по крейне.й мере один трос жесткости. На чертеже представлена конструкция контактора, разрез. Контактор имеет деформирующуюся мембрану 1, контур 2, закрепленный на опоре 3, соединенной с боковой частью мембраны. Подвижные контакты k контактора закрепляются на мембране 1. Эти подвижные контакты имеют, например, фор му небольших стержней, и они вводятг ,ся в мембрану 1 таким образом, чтобы их поверхность,-расположенная со стороны неподвижных контактов 5 контактора. Не была бы закрыта мембр.аной 1. Канал 6 пересекает опору 3 и позволяет либо вводить текучую сре ду 7 (жидкость или газ) в камеру 8, ограниченную мембраной 1 и опорой 3 либо удалить всю или часть текучей среды 7 из этой камеры 8, Подача текучей среды 7 в камеру 8 вызывает де формацию мембраны 1 с перемещением подвижных контактов k к неподвижным контактам 5 таким образом, что эти подвижные контакты соприкасаются с соответствующими неподвижными контактами 5, благодаря чему замыкается электрическая цепь. Напротив, полное или частичное удаление текучей среды 7 вызывает перемещение подвижных контактов k к опоре 3 с размыканием электрических контактов между неподвижными и подвижными контаитами контактора, при этом мембрана 1 возвращается в нерабочее положение, такое что каждый по вижный контакт Ц изолируется от соот ветствующих двух неподвижных контактов. Такое размыкание электрических контактов может быть достигнуто, например, прекращением доступа текучей среды 7 в камеру 8 благодаря достигаемому при этом снижению .давления. Неподвижные 5 и подвижные А контакты могут быть выполнены из любого материала с высокой электропроводностью, например из меди, возможно шлифованной, позолоченной, посеребренной или покрытой кадмием. Подсоединение неподвижных контак тов 5 к соответствующим зажимам эле ментов 9 может осуществляться жесткими или гибкими проводниками 10, причем эти проводники 10, например, привариваются или навинчиваются на неподвижные контакты 5. 5 Мембрана 1, как и опора 3 «««иполняется предпочтительно из материала , не проводящего электричество. Такими непроводящими материалами могут быть, например, пластмассы или . эластомеры. Мембрана 1 может быть выполнена состоящей (43 трех частей, отличающихся различным функционированием: контур Z, основание 11 и боковые поверхности 12, расположенные между основанием и контуром, причем эти три части жестко соединены и имеют еледующие различные характеристики. Контур 2 имеет по меньшей мере форму утолщения, располсмкенную в соответствующей канавке 13 опоры 3 так, чтобы обеспечить надежное прикрепление мембраны 1 в опоре 3 кроме того, этот контур 2 имеет, например, для увеличения своей жесткости кабель 14, т.е. трос однорядный или многорядный, приваренный к его концам и являющийся, в частности, металлическим, однако такое расположение не является ограничивающим и контур 2 может быть без кабеля. Боковые поверхности 12 являются упругими. Основание 11 имеет общую прямоугольную плоскую форму и недеформирующуюся форму, так что образует с боковыми поверхностями 12 подлость 8, сечение которой имеет форму U. Деформация мембраны по отношению к ее нерабочему положению вызывается вытягиванием боковых поверхностей 12, подвижные контакты 4, закрепленные на основании 11, совершают параллельное перемещение, причем эти перемещения параллельны стрелкам F. и F противоположных направлений, указанные стрелки фиксированных направлений практически перпендикулярны основанию 11 и параллельны боковым поверхностям 12. При этом неподвижные контакты располагаются на одинаковом расстоянии от основания 11, таким образом обеспечивая для всех контактов равномерное замыкание с высоким одинаковым давлением контакта, а также строгую одновременность между- замыканиями и размыканиями электрических контактов, жесткость основания 11 может быть достигнута, например, за счет придания ему утолщения большего, чем для остальной части мембраны 1, или за счет усиления его тросами 15 (металлическими. 7 одно- или многорядными), образующими возможно одну или несколько поверхносте жесткости. Эти тросы могут быть, например, параллельны между собой на каждой поверхности и перекрещиваться с одной поверхности на другую. Такое расположение не является ограничивающим, поскольку основание 11может быть выполнено из жесткого материала без тросов и любой тол щины. Боковые поверхности 12 выполнены из гибкого материала, например из эластомера. Толщина боковых поверхностей 12 меньше, чем толщина основания 11, если используется один и Тот же гибкий материал. Упругость боковых поверхностей 12обеспечивает быстрое размыкание электрических контактов благодаря мгновенному ослаблению гибкого матер ала, когда давление текучей среды 7 снижается в камере 8, причем их быстрое размыкание ограничивает износ контактов 4 и 5. Использование отво дящих устройств кроме боковых поверхностей обычно нецелесообразно, что позволяет упростить конструкции контактора. Кроме функции в качестве средства для прикрепления мембраны 1 в оп ре 3 контур 2 обеспечивает герметич ность узла. Элементы 9 подключения электриче кой цепи располагаются, например, п порядку один над другим, примем пе вый элемент 9 является верхним, а последний элемент 9 нижним. То же самое для первого элемента 16 и последнего элемента 16. Системы элементов 9 и 16 могут образовывать, например, соответственно два блока а и Ь, соответствующих двум модулям расположенным рядом и образующим несколько частей. Соединение элементов 9 и 1б осуществляется таким образом, что неподвижные контакты, соответствующие двум полюсам противоположных знаков двух последовательных элементов образуют последовательные пары, рас положенные в ряды по два друг над другом, начиная сверху вниз для со динений по порядку с другими элемен тами. Напротив каждой пары неподвижных контактов 5 располагается подвижный контакт k одной части контактора. П 8 ложительные и отрицательные полюса элементов 16 соединены подобно описанному выше расположению с полюсами и неподвижными контактами 5 ДРУ гой части контактора, причем подвижный контакт этой части располагается напротив каждой пары неподвижных контактов 5. Все эти соединения выполняются гибкими или жесткими проводниками 10. Расположение и функционирование каждой части контактора таковы, что мемб)эана 1, выполненная, например, из натурального каучука, состоит из двух скрепленных простейших мембран 17 практически одинаковой , имеющих каждая контур 2 по крайней мере частично в виде утолщения, расположенного в соответствующей канавке опоры 3, которая например, выполняется из пластмассы. Вертикальное основание, общее для мембран 17, имеет вертикальные подвижные контакты 4. Каждый такой контакт располагает ся напротив горизонтальной пары неподвижных контактов 5, причем эти неподвижные контакты жестко соединены каждый со стержнем 18, ввинчивающимся в изолирующуюся раму 19 например, из пластмассы, причем эта рама может выдерживать температуру, достаточную для обеспечения пайки оловом проводников 10 на соответствующих стержнях 18, . Подвижные и неподвижные контакты выполнены из .шлифованной посеребренной меди. Неподвижные контакты имеют форму участков сферы для улучшения качества электрического контактирования. Подвижные контакты могут иметь форму маленьких стержней, закрепленных посредством заливки в мембранах 1 перед горячей вулканизацией. Эти небольшие стержни имеют штифты 20, которые еще более улучшают их крепление, осуществляемое в виде ласточкиного хвоста. Сторона 21 каждого стержня, расположенная напротив соответствующих неподвижных контактов практически плоская и не прикрыта соответствующей мембраной. Каждая простейшая мембрана 17 удерживается изнутри держателем, например, из пластмассы. Этот держатель имеет выступы 22, образующие например, выемки на стороне, расположенной к соответствующему основанию 11. Винт 23 пересекает опоры 3 и про ходит в держатели так, чтобы обеспечить крепление каждого держателя на соответствующей опоре 3 и регули ровку положении каждого держателя для того, чтобы соответствующее основание 11 располагалось против выступов 22, когда неподвижные и подвижные контакты разомкнуты, т.е. когда соответствующая мембрана находится в нерабочем положении, при этом электрическая цепь разомкнут-а. Характеристики каждой (ембраны 1 следующие. Основание 11 имеет внешне форety прямоугольника, вертикальная длина которого составляет около 380 мм, а горизонтальная ширина ло 5 мм, толщина этого основания около 5 мм, стержни прикреплены к этому прямоугольнику. Поверхности 12 имеют каждая толщину около 1,5 мм и высоту около 10 мм, причем эта высота измеряется перпендикулярно основанию 11, четыре поверхности 12 соединяются каждая со стороной прямоугольника, определяемого основанием 1 1 . Поверхности 12 соединяются между ними 14 основанием 11 мерез закругле ния 2k так, чтобы ограничить опасность разрывов во Время движений ме раны 1 . Мембрана 1 выполняется из натура ного каучука, модуль которого при 100%-ном удлинении составляет около 0,6 ИПа (т.е. около 60 т/мм) , и он сформована целиком. Контактор работает следующим образом. Мембрана 1 находится в нерабочем положении, подают текучую среду, на пример воздух, по каналам между нем :браной 1 и соответствующими держате лями. Давление текучей среды, например, порядка 2-7 бар. Мембрана перемещается при этом к неподвижным контактам 5 которые противостоят в направлении соответствующей стрелки F фиксированной ориентации. Основание 11 этой мембраны остается жестким, вертикальным и параллельным самому-себе во время этого перемещения, причем мембрана 1 деформируется лишь посредством вытягивания ее боковых поверхностей 12, направляемых во время их перемещения сторонами соответствующей ра3810мы и сторонами соответствуоцих держателей. Подвижные контакты k соприкасаются таким образом с соответствующими неподвижными контактами 5, что приводит к замыканию электрической цепи. Обратное перемещение мембраны 1 осуществляется по соответствующей стрелке F, направление -которой обрауно направлению стрелки F , когда отсекают давление текучей среды благодаря упругости боковых поверхностей 12, причем основание 11 возвращается при этом к контакту с выступами 22. Наличие держателей позволяет ограничить объем текучей среды, необходимой для перемещения мембраны 1, причем неподвижные контакты 5 располагаются на небольшом расстоянии от соответствующего подвижного контакта k в нерабочем положении, это расстояние составляет, например, порядка 2 мм. Инерция контактора при этом невелик, а время срабатывания мало, например 0,1 с. Кроме того, расход текучей среды невысок, например порядка 30 см на мембрану 1 для каждс подучи текучей среды. Это расположение имеет, кроме того, то преимущество, что -оно обеспечивает практически строгую одновременность установления или размыкания всех электрических контактов между неподвижными и подвижными контакте ми, несмотря на большое число неподвижных контактов, равное ста де- вяностошести, подвижных контактов, равное девяноста восьми, для всех частей контактора. В контакторе мсякно обеспечить независимую работу каждой мембраны, предусмотрев независимые подачи и отвод текучей среды для различных каналов. Преимуществом этого решения является возможность обеспечения независимой работы двух модулей. Элементы 9 и 16 могут быть, например., одинаковыми электрохимическ ими элементами, анодные ,или катод- ные камеры которых питаются по мень шей мере одним общим электролитом, причем последовательное питание осуществляется, в частности, либо для всех элементов, либо в каждой из двух совокупностей всех элементов 9 с одной стороны и всех элементов 16 с другой стороны. Полное напряжение на зажимах при этом равняется пятидесятикратному напряжению каждого элемента, т.е. 50 В, если напряжени каздого элемента равно 1 В, а полная сила тока, проходящего по электрической цепи, равна удвоенной сил тока, проходящего в каждом модуле. При другом расположении пар полю сов могут быть осуществлены два вых да одинаковой полярности одной и то же части (не показана), причем элементы 9 и 16 являются при этом двум фиктивными элементами, эквивалентными электрически этой части. В этом случае два модуля совпадают и полное напряжение на зажимах равняется пятидесятикратному напряжению этой части, если они имеют одинаковое напряжение, а полная сила тока электрической цепи равняется силе тока, проходящего по каждой из этих частей,. Это решение, заключающееся в уд.ваивании числа неподвижных ,и подвиж ных контактов, привадит к делению тока, проходящего в этих контактах, что может облегчить режим работы ко тактора и снизить износ этих контак тов, может обеспечить работу контактора при малом или нулевом токе во время размыкания контактов для ограничения их износа. При этом используют специальное устройство, позволяющее разомкнуть или замкнуть электрическую цепь. Таким устройством может быть, например, данный контактор. Контактор действует в этом случае как разъединитель, причем сила тока,, проходящего через контакты до их размыкания при этом нулевая, если нет токов утечки, или может быть низкой, если есть проходящие токи, так как сила этих токов не превышает обычно 500 мА. Для предотвращения опаснбсти размыкания контактора под нагрузкой, когда он работает как разъединитель, целесообразно предусмотреть специальный предохранительный элемент 25J который блокирует управление этим контактором, что достигается, например, благодаря наличию по меньшей мере одного вентиля, расположенного в каждом канале 6. Контакторы по изобретению могут, например, использоваться на электрическом транспортном средстве, Источниками текучей среды может быть при этом баллон сжатого воздуха и гидропневмоаккумулятор, соединенный с насосом, Изобретение не ограничивается описанными выше примерами, из которых можно предусмотреть другие варианты , Так, например, изобретение включает следующие варианты. Подвешивание мембраны может осуществляться сжиманием контура или контуров между двумя деталями, собраннь1ми с помощью сварки или винтами с гайками, причем по меньшей мере одна из деталей имеет выемку, эти детали могут быть, в частности, рамой 19 и опорой 3. Можно предусмотреть мембраны без закрепляющего контура, такая мембрана образует, например, полость, две противолежащие поверхности которой образуют каждая основание, эти два основания объединяются другими поверхностями, образующими непрерывные поверхности. В этом случае, если нужно прикрепить мембрану к опоре, возможно осуществить это подвешивание в отдельных точках одной или нескольких поверхностей или на части по меньшей мере одной поверхности. Для увеличения жесткости основания, когда оно имеет несколько подвижных контактов, можно расположить их чередуя, например, в шахматном порядке. Формула изобретения 1, Контактор, содержащий по крайней мере одну упругую мембрану и опору, образующие герметизированный корпус, в котором имеется по крайней мере один канал для впускания и выпускания проходящей среды, по крайней мере одну пару неподвижных контактов и по крайней мере один подвижный контакт, причем упругая мембрана имеет возможность деформироваться под действием текучей среды, подвижный контакт закреплен на мембране и образует с неподвижными контактами замыкающую контактную группу, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, мембрана состоит из центральной недеформируемой части, на поверхности которой установлен подвижный 13 и боковой части, выполненн контакт, упругой. 2.Контактор по п. 1, о т л иг чающийся тем, что он снабже по крайней мере одним держателем дл удержания мембраны и для управления перемещением мембраны, а канал расп ложен в свободном пространстве межд центральной частью мембраны и держа телем. 3.Контактор по пп. i и 2, отличающийся тем,- что центральная недеформируемая часть мембр ны в положении покоя находится в контакте с держателем мембраны. , Контактор по п. 2.или 3, о т личающийся тем, что на де жателе мембраны выполнены выступы, устанавливаемые напротив центральной части мембраны так, что в исходном положении имеется свободное пространство между двумя соседними высту пами и центральной частью мембраны, 5.Контактор по пп. 2, 3 или 4, отличающийся тем. что я тем, что регулировки в него введен элемент положения держателя. . - или 5 6.Контактор по пп отличающийс я тем, что направляющей в него введена рама с направляющей для перемещения мембраны внутри рамы. 7.Контактор по пп. 1-5 или 6, отличающийся тем, что центральная часть мембраны и ее боковая часть плоскую конфигурацию и расположены взаимно перпендикулярно. 8.Контактор по пп. 1-6 или 7, отличающийся тем, что он имеет по крайней мере один неподвешивания, жест ПОДВИЖНЫЙ контур боковой частью мем ко соединенный с раны. 8 9.Контактор по п. 8,отличающий с я тем, что неподвиж- , ный контур подвешивания выполнен по крайней мере частично с утолщением. 10.Контактор по пп. 1-8 или 9, отличающийся тем, что подвижный контакт выполнен в виде стержня. 11.Контактор по п. 10, отличающийся тем, что стержень снабжен по меньшей мере одним штифтом для закрепления в мембране. 12.Контактор по пп. 1-10 или 11, отличающийся тем, что мембрана выполнена по меньшей мере из двух простейших мембран, объединенных общей боковой частью. 13.Контактор по пп. 1-11 или 12, отличающий, ся тем, что он имеет по меньшей мере две мембраны, расположенные симметрично по отношению к некоторой плоскости. 1. Контактор по пп. 1-12 или 13, отличающийся тем, что центральная часть мембраны имеет по крайней мере один трос жесткости. 16. Контактор по пп. 8-13 или Н, отличающийся тем, что контур подвешивания имеет по крайней Мере одмц трос жесткости. Приоритет по пунктам: 05.12.77по пп. 1-6, 8-15, 23.10.78по п. 7. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Хейни П. Прикладное электричесво. - Сборник трудов Методика и тандарт изация, Париж, Делаграв, 1972, с. 72. 2.Патент Франции N 2308518. л. В 60 С 23/0}, 1977. 3.Патент С1УА № 3093716, л. 200-83, 1956 (прототип).
