Пороговый выключатель

ОП И(:АНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскид Социалистических Республик(51)М. Кл,с присоединением заявки Мо Н 01 И 35/14 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий( 5 4 ) ПОРОГОВЫЙ ВЫКЛ)0 ЧАТЕЛ Ь прямоугольной форьи, расположенныйс зазором между Ч-образными ответвлениями якоря, могущего совершатьколебания вокруг своей оси вращенияв пределах зазора между магнитом иЧ-образными ответвлениями, Помимоуказанных ответвлений, якорь имеетпружинящие концы ответвлений, которыепридают ему )А-образную форму. Осьвращения якоря расположена в пересечении ответвлений. Относительно осивращения якорь сбалансирован. Наодном из Ч-ответвлений установленконтакт, а противоположно ему установлен контакт на плоской пружине.На друИом Ч-образном ответвленииустановлен проводник. Электрическаясвязь между проводником и контактомосуществляется за счет Ч-образныхответвленийВ пружинящих концах ответвленийякоря имеются соосные отверстия,сквозь которые с зазором проходитстержень. На стержень симметричноот концов ответвлений установленыизолирующие колпачки и цилиндрические пружины сжатия (21,Однако для того, чтобы управлять,устройством силами, меньшими, чемсила удержания якоря постоянным магИзобретение относится к электромагнитным элементам автоматики, предназначенным для включения цепей при перегрузкеИзвестны пороговые устройства 5 автоматики,содержащие инерционную магнитопроводящую массу в виде шара,которая под действием перегрузки,превышающей от амплитуды и длительности заданное значение, отрывается 16от опорного элемента и воздействует на контакты, замыкая или размыкая их. Возврат инерционной массы в исходное положение осуществляется спомощью магнитного поля постоянного 15 магнита, электромагнита или за счет силы упругого элемента, например пружины, причем контакты,. как правило, также переключаются, возвращаясь в исходное состояние 1)20Однако устройство переключает только одну цепь, что для многих сХем автоматики является недостаточным. Другими недостатками являетсято, что возврат подвижного контакта 25в исходное состояние осуществляется только посредством нажимной кнопки,Известно также устройство, содержащее изолирующее основание, на котором установлен постоянный магнит 30нитом, необходимо увеличивать расстояние.от оси вращения якоря дооси стержня, что увеличивает габариты устройства, а Ч-,образная формаякоря не позволяет рационально использовать поток постоянного магнитаи применить управляющую обмотку,кроме того, по якорю одновременнопротекают магнитный поток постоянного магнита и коммутируемый ток,что снижает стабильность параметров.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является пороговый.выключатель, содержащий корпус инаправляющую гильзу, в которой своэможностью свободного перемещения 15установлен магнитопроводящий шар,с одного торца гильзы расположенпостоянный магнит, а с другого ееторца расположены механизм управления контактным узлом и контактный 20узел 33,В некоторых бортовых схемах автоматикитребуется обеспечить запоминание .факта достижения пороговой величины перегрузки на длительное времявне зависимости от дальнейшего изменения перегрузки и не производядополнительного расхода электроэнергии, В известном же устройстве длятого, чтобы сохранить включенноесостояние контактов вне зависимостиот дальнейшего изменения перегрузки,необходимо, чтобы по обмотке протекал ток, Недостатком является такжеограниченная устойчивость выключателя к вибрационным, ударным, линейным воздействиям, особенно направленным перпендикулярно продольной осиколбы магнитоуправляемого контакта,Ограничены и коммутационные возможности нагрузок, особенно индуктивных, 40Специально разработанные для ком. -мутации повышенных токовых нагрузок магнитоуправляемые контактыимеют значительные габариты и вес.Цель изобретения - расширение 45функциональных воэможностей порогового выключателя,Укаэанная цель достигается тем,что в пороговом выключателе, содержащем корпус и направляющую гильзу,в которой с возможностью свободногоперемещения установлен магнитопроводящий шар, у одного торца гильзырасположен постоянный магнит, ау другого ее торца расположены механизм управления контактным узломи контактный узел, механизм управления контактным узлом выполнен в виде диска с укр .пленной на нем мембранной пружиной с двумя парами отогнутыхпод острым углом дугообразных пластин, Оконцы которых обращены в сторону контактного узла,в качестве контактногоного узла, в качестве контактногоузла использовано поляризованноереле .с поворотным якорем, снабженным 65 выступами и планкой, имеющей окна и неподвижные упоры, причем одна пара диаметрально противоположных концов 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,3 - вид на поляризованное электромагнитное реле со стороны расположения неподвижных упоров и выступов якоря.Пороговый выключатель содержитшар 1 из магнитопроводящей стали,постоянный магнит 2 в форме кольца,направление намагниченности которого совпадает с продольной осью выключателя. Магнитопровод 3 присоединенк торцу постоянного магнита с помощьюнемагнитного упора 4, выполненногов виде заклепки с цилиндрической головкой, Под головку немагнитногоупора устанавливаются немагнитныешайбы 5, служащие для регулировкисилы 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, 1 ильэа7 из немагнитопроводящего материалаявляется направляющей для.свободногодвижения шара 1 и диска 8, установленного с другго ее торца. В центредиска с зазором от шара установленупор 9, На диске укреплена с помощьюзаклепок 10 мембранная пружина 11,имеющая симметрично отогнутые подострым углом в направлении контактного узла две пары дугообразных пластин,Между противоположными концами дугообразных пластин пружины имеются зазоры, а в диске напротив этих зазоровимеются окна, превышающие по ширинеуказанные зазоры,;К механизму управления контактнымузлом присоединено поляризованноеэлектромагнитное реле поворотнымякорем 12, установленным между четырьмя магнитами 13, которые торцамисоединены с полюсами 14 и магнитопровадами 15, Полюсы соединены попарно сердечниками 16 с обмотками 17управления, которые электрическисоединены между собой, Магнитная система поляризованного электромагнитного реле соединена в единый блокпосредством планки 18 и стойки 19,Это реле использовано в качестве контактного узла. Цапфы поворотногоякоря входят в отверстия, имеющиесяв планке и стойке, Осевои люфт поворотного якоря регулируется с помощьюшайб 20На планке имеются два окна, в которые проходят выступы 21, выполнен 73 б 205ные эа одно целое с якорем,На диаметрально противоположных сторонахокон в планке установлены два неподвижных упора 22,Две диаметрально расположенныекольцевые пластины пружины своимиторцами упираются в неподвижные упоры, а две другие - в выступы поворотного якоря.Со стороны стойки к поворотномуякорю присоединено кольцо 23, в котором закреплены толкатели 24,Стойка присоединена к панели 25,в отверстиях которой с помощью герметичных стеклоиэоляторов 26 установлены выводы 27. К выводам присоединенынеподвижные контакты 28 и подвижные29, Регулировка растворов и проваловконтактов производится посредствомгибких толкателейЭлементы конструкции размещены20внутри немагнитопроводящего кожуха30, который сжимает их в направлениипродольной оси и герметично сварен поотбортовке с панелью.Пороговый выключатель работает сле.дующим образом. 25При направленной пороговой величине перегрузки и определенной длительности сила, удерживающая шар 1 у торца немагнитного упора 4, становитсяменьше, чем сила, определяемая выражением ш= ияо 1где Р - сила, действующая на шар;ш - масса шара;ша - ускорЕние.Шар с ускорением катится по гильзе 7, выбирает кинематическую энергию и ударом об упор 9 перемещаетдиск 8, прогибая кольцевые пластиныпружины 11 до неполного распрямле.ния между торцами диска и планки 18.Выступы 21 и неподвижные упоры22 не мешают перемещению диска 8,таккак проходят в окна диска,не соприкасаясь с ним, При распрямлении симметрично отогнутых от торца диска кольцевых пластин пружины 11 происходит 45уменьшение зазора между противоположными торцами пластин,В процессе перемещения от исходного состояния до сжатия кольцевыхпластин пружины 11 между торцами 50диска 6 и планки 18, шар 1 совершаетработу по преодолению сил притяжения шара к немагнитному упору 4,создаваемых магнитным потоком магнита 2, сил, необходимых для прогибакольцевых пластин пружин 11; сил,удерживающих поворотный якорь 12 уполюсов 14, создаваемых магнитнымипотоками магнитов 13; и сил трения,Так как два диаметрально противоположных торца кольцевых пластин пруб 0жины 11 упираются в неподвижные упоры22, а два других - в выступы 21 поворотного якоря 12 поляризованногоэлектромагнитного релв, то уменьшениезазора между этими торцами приводит к повороту диска 8 вместе с пружиной11 и поворотным якорем 12,Для надежного срабатывания устройства величина, на которую уменьшаетсяэаэор между торцами пластин пружины.11, согласована с зависимостью силы,притягивающей поворотный. якорь 12 кполюсам 14 таким образом, что сила,действующая на шар 1, передается поворотному якорю 12 посредством диска8 с пружиной 11 .до тех пор, пока поворот якоря 12 к другой паре полюсов14 начнет происходить за счет сил,создаваемых магнитными потоками магнитов 13Вместе с якорем 12 поворачиваются толкатели 24, которые переключают контакты,Вне зависимости от дальнейшегодействия перегрузки, поворотныйякорь и контакты остаются во. включенном положении эа счет. сил, создаваемых магнитными потоками магнитов13,После уменьшения перегрузки доопределенной величины, шар 1 возвращается в исходное состояние как эа"чет сил, создаваемых .магнитным потоком постоянного магнита 2, так иэа счет сил упругости кольцевых пластин пружины 11,Для возврата контактов устройствав исходное состояние на одну иэ обмоток 17 необходимо подать импульс постоянного тока соответствующей полярности идлительности .Обмотки 17 управления можно испольэовать для включения и отключенияконтактов устройства. как при действииразличных перегрузок, так и в нормаль-,ных условиях.Выступы можно выполйять отдельноот поворотного якоря 12 с последующим присоединением их, но это усложняет сборку конструкции, особенно принезначительных габаритах.Помимо указанной,.магнитной системи поляризованного электромагнитногореле могут применяться и другие,имеющие поворотный якорь, ось вращениякоторого можно расположить параллельно оси вращения направляющей гильзы(или совместить оси), Наиболее оптимальной иэ известных является выбранная магнитная система, так как в нейнаправление намагниченности йостоянных магнитов и их расположение вконструкции максимально предохраняютих от влияния внешних магнитных полейи ферромагнитных масс, что повышаетстабильность характеристик устройствав целом.Помимо укаэанной магнитной систежудержания шара в исходном состоянииможно применить и другие, содержащие направляющую гильзу.Пороговый выключатель работоспособен при любом остром угле отгибадугообразных пластин пружины 11, 73 б 205Однако при угле отгиба меньше 53линейное перемещение диска всегдабольше, чем величина уменьшения зазорамежду торцами кольцевых пластинпружины 11.Диск 8 с пружиной 11 выполняетроль передатчика кинетической энергиишара 1 поворотному якорю 12, поэтомупри угле отгиба кольцевых пластинпружины 11 меньше 53 сила, передаваемая поворотному якорю больше силы,действующей в направлении линейногоперемещения диска во столько раэ, восколько линейное перемещение дискабольше величины уменьшения зазорамежду торцами кольцевых пластин пружины 11, при условии, что потерями 15на трение и прогиб этих кольцевыхпластин пренебрегают.Так как сила, линейно перемещающаядиск 8; пропорциональна массе шара 1,то, с целью уменьшения его массы, и, 2 Оследовательно, массы и габаритовустройства в целом, при прочих равныхусловиях, угол отгиба кольцевых .пластин пружины 11 должен быть не более 53 от торца диска 8.25В связи с тем, что после срабатывания порогового включателя якорьполяризованного электромагнитногореле удерживается во включенном состоянии эа счет сил, создаваемых магнитными потоками постоянных магнитовуказанного реле, факт достижения пороговой величины ускорения запоминается устройством на любое время беззатрат электроэнергии, Одновременнос этим включение и отключение контактов устройства можно производитьв требуемый момент, времени с помощьюподачи импульса напряжения постоянного тока определенной полярности,длительности и амплитуды на управляющие обмотки поляризованного электромагнитного реле в требуеьюй момент времени,Предлагаемое устройство обеспечивает более широкий пиапазон комьяти-. 45 руеиях 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 релейным срабатыванием; уменьшение массы и габаритов.Выводы подтверждаются результатами испытаний опытного образца устройства,формула изобретенияПороговый выключатель, содержащийкорпус и направляющую гильзу, в которой с воэможностью свободного перемещения установлен магнитопроводящийшар, у одного торца гильзы в. корпусеустановлен постоянный магнит, а удругого ее торца - контактный узели механизм управления контактнымузлом, отличающийся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей, механизм управленияконтактным узлом выполнен в видедиска с укрепленной на нем мембраннойпружиной с двумя парами отогнутыхпод Острым углом дугообразных пластин,концы которых обращены в сторонуконтактного узла, в качестве контактного узла использовано поляризованное реле с поворотным якорем, снабженным выступами и планкой, имеющийокна и неподвижные упоры, причемодна. пара диаметрально противоположных концов дугообразных пластинупирается в выступы якоря, а другаяпара дугообразных пластин упираетсяв неподвижные упоры.Нсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии по заявке9 50-14345, Н 01 Н 35/02, 19 75,2. Патент Франции Р 1550954,Н 01 Н, 1973.3, Патент США 9 3737599, 200-61,илиал ППП Ужгород Патентф,ул. Проектная,