Контактор

ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ Сотоз СоветскихСоциалистическихреспублик(23) Приоритет - (32) 05.12.77;23.1078Франция Гооудоротееииык комитет сесе по делам изеоретеиий и открытийДата опубликования описания 3001.83 Иностранцы Морис Шапюи и Жан-Ив Маша(72) Авторы изобретения Иностранная фирма"Иишлен. э КО., Компани Женераль деэ Зтаблиссман"Иишлен"(54) КОНТАКТОР Изобретение относится к электротехнике, в частности к контакторам.Известны контакторы, предназначенные для определения размыкания или замыкания электрической цепи, причем подвижные элементы контакта этих приборов имеют лишь одно механическое нерабоцее положение, соответствующее размыкание цепи.Эти контакторы могут быть полно о стью механическими и/или электромагнитными, причем усилие, необходимое для перемещения подвижного контакта, прикладывается с помощью рычагов;пружин или электромагнитов. Кроме того, работа контакторов может осу" ществляться благодаря давлению текучей среды, оказываемому на деформи" руемую мембрану, причем это давление передается при этом подвижному контакту посредством механицеских -и/или электромагнитных устройств Г 11.Эти два типа извстных контакторов представляют собой сравнительно тяжелые и -дорогостоящие установ 2ки, особенно когда хотят получить одновременно установление или размыкание неподвижных контактов в количестве более двух. Кроме того, когда число подвижных контактов становится большим, осуществление контакторов, соответствующих 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 электричес" ких 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 за" жимом электрической цепи передат" чика информации, для которой они являются элементами включения и выключения 2 1.Такие датчики не приспособленыдля выполнения роли контакторов, позволяющих замкнуть или разомкнутьэлектрическую цепь, когда имеется более двух зажимов,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является контактор, содержащий по крайней мере 16одну упругую мембрану и опору, образующие герметизированный. корпус, вкотором имеется по крайней мере одинканал для. впускания и выпускания проходящей среды, по крайней мере одну 15пару неподвижных контактов и по крайней мере один подвижный контакт, упругая мембрана имеет возможность деФормироваться под действием текущейсреды, подвижный контакт закрепленна мембране и образует с неподвиж"ными контактами замыкающую контактную группу.В таком контакторе подвешиваниемембраны осуществляется зажимом контура мембраны между двумя неподвижными деталями, В нерабочем положениисвободные 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 действиепружина. Другой край мембраны в нерабочем положении соприкасается с опо 35рой. Когда давление текучей средывоздействует на край мембраны противолежащей изолирующему диску, мембрана отклоняется от опоры, вызываясжатие пружины и приведение в сопри 4 Окосновение подвижного контакта с двумя неподвижными контактами 3 .В этих контакторах мембрана работает на изгиб, что вызвает ее разрушение по длине и деформацию диска45таким образом, что электрическиеконтакты более не обеспечиваются. Сдругой стороны, эти контакторы неприспособлены для использования нескольких подвижных контактов, закрепленных на одной мембране.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем,что в контакторе, содержащем по крайней мере одну упругую мембрану и опору, образующие герметизированныйкорпус, в котором имеется по крайней мере один канал для впускания и 8фвыпускания 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 груйпу, 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 части 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 снаправляющей для перемещения мембранывнутри рамы.Центральная часть мембраны и еебоковая часть имеют плоскую конфигурацию и расположены взаимно-перпендикулярно. Контактор может иметь по крайнеймере один неподвижный контур подвешивания, жестко соединенный с боковой частью мембраны, а неподвижныйконтур подвешивания выполнен по крайней мере частично с утолщением,Подвижный контакт в контакторе может быть выполнен в виде стержня, который снабжен по меньшей мере однимштифтом для закрепления в мембране.Мембрана также может быть выполнена по меньшей мере из двух простейших мембран, обьединенных общей боковой частью,Контактор может иметь по меньшеймере две мембраны, расположенные симметрично по отношению к некоторойплоскости, а центральная часть мембраны может иметь по крейней мере одинтрос жесткости, и контур подвешивания может иметь по крейней мере одинтрос жесткости,На чертеже представлена конструк"ция контактора, разрез.Контактор имеет деформирующуюся5мембрану 1, контур 2, закрепленныйна опоре 3, соединенной с боковойчастью мембраны,Подвижные контакты 4 контакторазакрепляются на мембране 1. Эти подвижные контакты имеют, например, форму небольших стержней, и они вводят;.ся в мембрану 1 таким образом, чтобы их поверхность, расположенная состороны неподвижных контактов 5 контактора, Не была бы закрыта мембраной 1, Канал 6 пересекает опору 3и позволяет либо вводить текучую среду 7 (жидкость или газ) в камеру 8,. ограниченную мембраной 1 и опорой 3, 20либо удалить всю или часть текучейсреды 7 из этой камеры 8. Подача текучей среды 7 в камеру 8 вызывает деФормацию мембраны 1 с перемещениемподвижных контактов 4 к неподвижным 23контактам 5 таким образом, что этиподвижные контакты 4 соприкасаютсяс соответствующими неподвижными контактами 5, благодаря чему замыкается электрическая цепь. 30Напротив, полное ипи частичноеудаление текучей среды 7 вызываетперемещение подвижных контактов 4 копоре 3 с размыканием электрическихконтактов между неподвижными и подвижными контдМтами контакторд, приэтом мембрана 1 возвращается в нерабочее положение, такое что каждый подвижный контакт 4 изолируется от соответствующих двух неподвижных контактов. Такое размыкание электрическихконтактов может быть достигнуто, например, прекращением доступа текучей .среды 7 в камеру 8 благодаря дости- .гаемому при этом снижению, давления,Неподвикные 5 и подвижные 4 контакты могут быть выполнены из любогоматериала с.высокой электропроводностью, например из меди, возможношлифованной, позолоченной, посеребренной или покрытой кадмием.Подсоединение неподвижных контактов 5 к соответствующим зажимам эле 1ментов 9 может осуществляться жесткими или гибкими проводниками 10,причем эти проводники 10, например,привариваются или навинчиваются.нанеподвижные кочтакты 5,Мембрана 1, как и опора 3 ыполняется предпочтительно из матери" ала, не проводящего электричество. Такими непроводящими материалами могут быть, например, пластмассы или эластомеры.Иембрана 1 может быть выполнена состоящей из трехчастей, отличающихся различным Функционированием: контур 2, основание 11 и боковые поверхности 12, расположенные между основанием и контуром, причем эти три части жестко соединены и имеют сле-дующие различные характеристики.Контур 2 имеет по меньшей мере Форму утолщения, расположенную в соответствующей канавке 13 опоры 3 так, цтобы обеспечить надежное прикрепление мембраны 1 в опоре 3, кроме того, этот контур 2 имеет, например, для увеличения своей жесткости кабель 14, т.е. трос одноряднцй 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 недеформирующуася форму, так что образует с боковыми поверхностями 12 полость 8, сечение которой имеет форму О.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 Е.1 и Г 2 противоположных направлений, указанные стрелки фиксированных направлений практически перпендикулярны основанию 11 и параллельны боковым по- верхностям 12. При этом неподвижныеконтакты располагаются на одинаковомрасстоянии от основания 11, таким образомобеспечивая для всех контактов равномерное замыкание с высоким одинаковым давлением контакта, а также строгую одновременностьмежду 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, одно- или многорядными), образующими возможно одну или несколько поверхностей жесткости, Эти тросымогут быть, например, параллельнымежду собой на каждой поверхностии перекрещиваться с одной поверхности на другую.Такое расположение не являетсяограничивающим, поскольку основаниеможет быть выполнено из жесткого материала без тросов и любой толщины,Боковые поверхности 12 выполненыиз гибкого материала, например изэластомера. Толщина боковых поверхностей 12 меньше, чем толщина основания 1 1, если используется один итот же гибкий материал,Упругость боковых поверхностей12 обеспечивает быстрое размыкание 28электрических контактов благодарямгновенному ослаблению гибкого материала, когда давление текучей среды 7снижается в камере 8, причем их быст-рое размыкание ограничивает износ 25контактов 4 и 5. Использование отводящих устройств кроме боковых поверхностей обычно нецелесообразно,что позволяет упростить конструкцию контактора, ЗОКроме Функции в качестве средства для прикрейления мембраны 1 в опоре 3 контур 2 обеспечивает герметицность узла,35Элементы 9 подключения электрицеской цепи располагаются, например, попорядку один над другим, причем первый элемент 9 является верхним, а "последний элемент 9 - нижним, То жесамое для первого элемента 16 и последнего элемента 16. Системы элементов 9 и 16 могут образовыватьнапример, соответственно два блокаа и Ь, соответствующих двум модулям,расположенным рядом и образующимнесколько частей.Соединение элементов 9 и 16 осуществляется таким образом, что неподвижные контакты, соответствующиедвум полюсам противоположных зна 50ков двух последовательных элементов,образуют последовательные пары, расположенные в ряды по два друг наддругом, начиная сверху вниз для соединений по порядку с другими элементами,55Напротив каждой пары неподвижныхконтактов 5 располагается подвижныйконтактодной части контактора. Положительные и отрицательные полюсаэлементов 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 неподвижныхконтактов 5. Все эти соединения выполняются гибкими или жесткими проводниками 1 О.Расположение и Функционированиекаждой части контактора таковы, чтомембрана 1, выполненная, например,из натурального каучука, состоит издвух скрепленных простейших мембран17 практически одинаковой Форь,имеющих каждая контур 2 по крайнеймере цастично в виде утолщения, расположенного в соответствующей канавке опоры 3, которая например, выполняется из пластмассы. Вертик.ульноеоснование, общее для мембран 17, имеет вертикальные подвижные контактыч, Каждый такой контакт располагается напротив горизонтальной пары неподьижных контактов 5, причем этинеподвижные контакты жестко соединены каждйй со стержнем 18, ввинчивающимся в иэолирующуюся раму 19,например, из пластмассы, причем этарама может выдерживать температуру,достаточную для обеспечения пайкиоловом проводников 10 на соответствующих стержнях 18,Подвижные и неподвижные контактывыполнены иэ шлифованной посеребренной меди. Неподвижные контактыимеют 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 ластоцкиного хвоста. Сторона 2 1 каждого стержня, расположенная напротив соответствующих неподвижных контактов практически плоская и не прикры" та 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 11.993838 10 Винт 23 пересекает опоры 3 и проходит в держатели так, чтобы обеспечить крепление каждого держателяна соответствующей опоре 3 и регулировку положения каждого держателядля того, чтобы соответствующее основание 11 располагалось против выступов 22, когда неподвижные и под-вижные контакты разомкнуты, т.екогда соответствующая. мембрана находится в нерабочем положении, приэтом электрическая цепь разомкнута.Характеристики каждой мембраны1 следующие,Основание 11 имеет внешне фореу прямоугольника, вертикальнаядлина которого составляет около380 мм, а горизонтальная ширина - около 45 мм, толщина этого основанияоколо 5 мм, стержни прикреплены кэтому прямоугольнику.Поверхности 12 имеют каждая толщину около 1,5 мм и высоту около10 мм, причем эта высота измеряетсяперпендикулярно основанию 11, четыре поверхнвсти 2 соединяются каждая со стороной прямоугольника, определяемого основанием 11.Поверхности 12 соединяются междуними и основанием 11 иерез закругле"ния 24 так, чтобы ограничить опасность разрывов во время движений мембраны 1,Иембрана 1 выполняется из натураль.ного каучука, модуль которого при1004-ном удлинении составляет около0,6 МПа (т.е. около 60 г/мм), и онасформована целиком.Контактор работает следующим об"разом.Иембрана 1 находится в нерабочемположении, подают текучую среду, например воздух, по каналам между мвм",браной 1 и соответствующими держате.лями. Давление текуцей среды, например, порядка 2-7 бар.4 Иембрана перемещается при этом. к неподвижным контактам 5, которые противостоят в направлении соответ" ствующей стрелки Г фиксированной ориентации, Основание .11 этой мембраны остается жестким, вертикальным и параллельным самому себе во время этого перемещения, прицем мембрана 1 деформируется лишь посредством ф вытягивания ее боковых поверхностей 12, направляемых во время их перемещения сторонами соответствующей рамы и сторонами соответствующих дер"жателей.Подвижные контакты 4 соприкасают"ся таким образом с соответствующиминеподвижными контактами 5, что приводит к замыканию электрической це"пи, Обратное перемещение мембраны 1осуществляется по соответствующейстрелке Г, направление .которой об В рано направлению стрелки Г, когдаотсекают давление текучей среды благодаря упругости боковых поверхностей 12, прицем основание 11 возвращается при этом к контакту с выступ пами 22. Наличие держателей позволя"ет ограничить объем текучей среды,необходимой для перемещения мембраны 1, причем неподвижные контакты 5располагаются на небольшом расстоянии от соответствующего подвижногоконтакта 4 в нерабочем положении,это расстояние составляет, например,порядка 2 мм. Инерция контактора приэтом невелика а время срабатываниямало, например порядка 0,1 с. Крометого, расход текучей среды невысок,например порядка 30 см на мембранудля каждой подачи текучей среды,Это расположение имеет, кроме того,то преимущество, что оно обеспечивает практически строгую одновремен"ность установления или размыканиявсех электрических контактов междунеподвижными и подвижными контакт.- ми, несмотря на большое число неЗ подвижных контактов, равное ста де-.вяностошести, подвижных контактов,равное девяноста восьми, для всехчастей контактора.1В контакторе можно обеспечить независимую работу каждой мембраны,предусмотрев независимые подачи иотвод текучей среды для различных каналов, Преимуществом этого решенияявляется возможность обеспечения не"зависимой работы двух модулей.Элементы 9 и 16 могут быть, например., одинаковыми электрохимическими элементами, анодные,или катодные камеры которых питаются по мень"шей мере одним общим электролитом,причем последовательное питание осуществляется, в частности, либо длявсех элементов, либо в каждой из двухсовокупностей. всех элементов 9 с одной стороны и всех элементов 16 сдругой стороны. Полное напряжениена зажимах при этом равняется пяти-.десятикратному напряжению каждогоэлемента, т.е. 50 В, если напряжение каждого элемента равно 1 В а пол ная сила тока, проходящего по электрической цепи, равна удвоенной силе тока, проходящего в каждом модуле, 5Пои другом расположении пар полюсов могут быть осуществлены два выхода одинаковой полярности одной и той же части (не показана), причем элементы 9 и 6 являются при этом двумя О 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, 20Это решение, заключающееся в уд,ваивании числа неподвижных и подвижных контактов, приводит к делению тока, проходящего в этих контактах, что может облегчить режим работы кон тактора и снизить износ этих контактов, может обеспечить работу контактора при малом или нулевом токе во время размыкания контактов для ограничения их износа. При этом ис- Зо пользуют специальное устройство, позволяющее разомкнуть или замкнуть электрическую цепь, Таким устройством может быть, например, данный контактор.(онтактор действует в этом случае как разъединитель, причем сила тока проходящего через контакть 1 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. Дл я предотвращения оп а снб ст и размыкания контактора под нагрузкой, когда он работает как разъединитель, целесообразно предусмотреть специальный предохранительный элемент 25, 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, собранными с помощью сварки или винтами с гайками, причем по меньшей мере одна из деталей имеет выемку, эти детали могут быть, в частности, рамой 9 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 увели цен ия же сткост и основания когда оно имеет несколько подвижных контактов, можно расположить их чередуя, например, в шахматном порядке.Формула изобретения. (онтактор, 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, мембрана состоит из центральной недеформируемой части, на поверхности которой установлен подвижный9938 контакт, и боковой части, выполненной упругой.2. Контактор по и, 1, о т л и.-, ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен по крайней мере одним держателем для з удержания мембраны и для управления перемещением мембраны, а канал расположен в свободном пространстве между централ.ьной. частью мембраны и держателем. 103, Контактор по пп. 1: и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что центральная недеформируемая часть мембраны в положении покоя находится в контакте с держателем мембраны, 15Контактор по и. 2.или 3, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что на держателе мембраны выполнены выступы, устанавливаемые напротив центральной части мембраны так, что в исходном 20 положении имеется свободное пространство между двумя соседними выступами и центральной частью мембраны.5. Контактор по пп, 2, 3 или Й, отличающийся тем, что 25 в. него введен элемент регулировки положения держателя.6. Контактор по пп. 1-1 или 5 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в него введена рама с направляющей зв для перемещения мембраны внутри рамы.7 Контактор по пп. 1-5 или 6, отличающийся тем,что центральная часть мембраны и ее боковая часть имеют плоскую конфигу" рацию и расположены взаимно перпендикулярно.8. Контактор по пп. 1-6 или 7 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он имеет по крайней мере один неподвижный контур подвешивания, жестко соединенный с боковой частью мембраны. 389. Контактор по и, 8, о т л ич а ю щ и й с я тем, что неподвижный контур подвешивания выполнен покрайней мере частично с утолщением.10. Контактор по пп. 1-8 или 9,отличающийся тем, чтоподвижный контакт выполнен в видестержня.11. Контактор по и, 1 О, о т л ич а ю щ и Й с я тем, что стерженьснабжен по меньшей мере одним штифтомдля закрепления в мембране.12. Контактор по пп. 1-10 или 11,о т л и чающий с я тем, чтомембрана выполнена по меньшей мереиз двух простейших мембран, объединенных общей боковой частью.13, Контактор по пп. 1-11 или 12,отличающийся тем, что онимеет по меньшей мере две мембраны,расположенные симметрично по отношению к некоторой плоскости.11. Контактор по пп. 1-12 или 13,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтоцентральная часть мембраны имеет покрайней мере один трос жесткости,16. Контактор по пп. 8-13 или 1 Ь,отличающийся тем, что контур подвешивания имеет по крайней Мере один трос жесткости.Приоритет по пунктам:05.12 .77 по пп. 1-6, 8-15,23.10.78 по и. 7,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1; Хейни П. Прикладное электричество. - Сборник трудов "Методика истандартизация", Париж, "Делаграв",1972, с. 72.2. Патент Франции й 2308518.кл. В 60 С 23/04, 1977.3Патент США Нф 309316,кл, 200-83, 1956 (прототип).илиал ППП "Патент", г. У ул. ПроектнаеюмМе2/79 Тираж 701ВЬИИПИ Государствпо делам изобре113035, Москва, Ж ногоний и5, Ра Подписиомитета СССРоткрытийшская наб д