ИНЕРЦИОННЫЙ ДАТЧИК

Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к инерционным датчикам порогового действия.
Инерционные датчики порогового действия устанавливаются, как правило, на движущихся объектах для контроля за достижением ускорений, действующих на объект при столкновении с другими объектами, например при транспортных авариях, пороговых уровней. В этом случае происходит резкое изменение скорости движущегося объекта, и на датчик действует импульс ударного ускорения.
Одними из основных характеристик инерционных датчиков порогового действия являются порог по ускорению срабатывания и величина рабочего хода. Порог по ускорению срабатывания обеспечивается путем поджатия инерционного тела к опорной поверхности с заданным усилием, отношение которого к массе инерционного тела и определяет величину порога. Движение инерционного тела начинается при достижении действующего ускорения заданной величины, определяемой порогом по ускорению срабатывания. Сигнал о достижении заданного порога по ускорению срабатывания формируется, например, путем замыкания нормально разомкнутого электрического контакта при перемещении инерционного тела.
Известен инерционный датчик, описанный в патенте [US № 4184057, кл. Н01H 35/02, опуб. 15.01.1980 г.]. Датчик содержит размещенное в корпусе с упором инерционное тело, поджатое рабочей пружиной к одной стороне упора. На другой стороне упора расположены два неподвижных контакта, имеющих форму полуколец. Неподвижные контакты электрически изолированы от корпуса датчика и электрически соединены с токовыводами. Инерционное тело имеет хвостовую часть, к которой поджат пружиной подвижный контакт в виде тонкостенной втулки. Подвижный контакт обеспечивает перемыкание неподвижных контактов при перемещении инерционного тела на величину межконтактного зазора.
Основной недостаток аналога состоит в ненадежном перемыкании двух неподвижных электрических контактов подвижным контактом - втулкой, так как разместить рабочие поверхности двух электрических контактов на одном уровне технологически очень сложно. Поэтому касание втулкой обоих электрических контактов при перемещении инерционного тела на величину межконтактного зазора - расстояния между неподвижными контактами и втулкой - будет происходить неодновременно. Для надежного перемыкания контактов требуются дополнительное поджатие пружиной втулки к неподвижным контактам и нежесткое соединение втулки с инерционным телом для обеспечения возможного поворота, необходимого для касания втулкой обеих поверхностей неподвижных контактов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является инерционный датчик [RU № 2522895, МПК Н01Н 35/14, опуб. 20.07.2014 г.], который взят за прототип. Датчик содержит размещенное в корпусе с упором поджатое рабочей пружиной к одной стороне упора инерционное тело, контактную систему, включающую связанные с токовыводами подвижный и неподвижный контакты, при этом неподвижный контакт, выполненный в виде кольца, размещен на другой стороне упора.
Инерционное тело снабжено со стороны опорной поверхности хвостовой частью. Подвижный контакт закреплен на хвостовой части инерционного тела. Соединение подвижного контакта с одним из токовыводов осуществлено гибким токопроводом, выполненным в виде винтовой пружины.
Выполнение неподвижного контакта в виде кольца по сравнению с предыдущим аналогом, и закрепление подвижного контакта на хвостовой части инерционного тела позволяет обеспечить надежное замыкание электрического контакта при любом виде перемещения инерционного тела. А соединение подвижного контакта с одним из токовыводов гибким токопроводом, выполненным в виде винтовой пружины, обеспечивает дополнительное усилие поджатая инерционного тела к упору. В случае поломки рабочей пружины пружина-токоподвод не даст переместиться инерционному телу и замкнуться электрическому контакту при отсутствии инерционных нагрузок.
Однако, к недостаткам данной конструкции можно отнести ее относительную сложность и недостаточную надежность (как следствие наличия дополнительных связующих элементов между инерционным телом и подвижным контактом, где связь осуществляется через хвостовую часть и винтовую пружину). А наличие пружинных деталей при регулировке межконтактного зазора не исключает отказы, что снижает надежность срабатывания известного датчика. Кроме того, при эксплуатации датчика при поломке рабочей пружины возможно попадание в межконтактный зазор посторонних частиц, например металлической пыли, из-за возможного отслоения материала рабочей пружины, что может вызвать замыкание электрического контакта и самопроизвольное срабатывание датчика.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в создании надежного инерционного датчика простой конструкции.
Технический результат, на достижение которого направлена предполагаемая полезная модель, заключается в обеспечении отсутствия самопроизвольного срабатывания датчика при его эксплуатации, упрощении конструкции и регулировке в широком диапазоне приложения нагрузки.
Указанный технический результат достигается тем, что инерционный датчик, содержащий размещенное в корпусе с упором поджатое рабочей пружиной к одной стороне упора инерционное тело, контактную систему, включающую связанные с токовыводами подвижный и неподвижный контакты, при этом неподвижный контакт, выполненный в виде кольца, размещен на другой стороне упора, согласно заявляемой полезной модели в кольцо неподвижного контакта по резьбе введен регулировочный винт, установленный с регламентируемым зазором относительно подвижного контакта, являющегося одновременно инерционным телом, поверхность взаимодействия регулировочного винта с инерционным телом окружена упругим защитным кольцом с образованием изолированной от внешней среды межконтактной области.
В заявляемом инерционном датчике по сравнению с прототипом имеется небольшое количество деталей, в контактной системе отсутствуют пружинные детали, перемещается лишь инерционное тело, что обеспечивает надежность заявляемого датчика, имеющего упрощенную конструкцию. Для обеспечения точной и простой регулировки датчика в широком диапазоне приложения нагрузки в кольцо неподвижного контакта по резьбе введен регулировочный винт, установленный с регламентируемым зазором относительно подвижного контакта, являющегося одновременно инерционным телом. А введение упругого защитного кольца, окружающего поверхность взаимодействия регулировочного винта с инерционным телом с образованием изолированной от внешней среды межконтактной области, позволяет предотвратить самопроизвольное замыкание контактов, например, при возможном появлении металлической пыли, образующейся при отслоении материала рабочей пружины, при эксплуатации датчика.
Для осуществления настройки восстанавливающей силы рабочей пружины и создания дополнительной жесткости конструкции корпус выполнен разъемным с прикрепленной к нему со стороны инерционного тела посредством резьбы регулировочной частью.
Для предохранения от внешнего электрического воздействия на контакты и предотвращения воздействия изменения температуры датчик дополнительно помещен в изолированный со всех сторон кожух.
Наличие в заявляемой полезной модели признаков, отличающей ее от прототипа, позволяет считать ее соответствующей условию «новизна».
Полезная модель поясняется чертежом, где представлен общий вид инерционного датчика.
Устройство выполнено следующим образом.
Предлагаемый инерционный датчик содержит корпус 1 с упором, размещенное в корпусе 1 инерционное тело 2, контактную систему, включающую электрически связанные с токовыводами 3, 4 неподвижный и подвижный контакты. Подвижный контакт, являющийся одновременно инерционным телом 2, поджат к одной стороне упора рабочей пружиной 5. А на другой стороне упора размещен неподвижный контакт, выполненный в виде кольца 6. В отверстие кольца 6 вкручен регулировочный винт 7, соединенный с токовыводом 3 и установленный относительно инерционного тела 2 с регламентируемым зазором. Кольцо 6 электрически изолировано от корпуса 1 изолятором 8 и прикреплено к упору корпуса 1 фиксирующим кольцом 9 через изолятор 10. Поверхность взаимодействия регулировочного винта 7 с инерционным телом 2 окружена упругим защитным кольцом 11 с образованием изолированной от внешней среды межконтактной области. Для надежности фиксации кольца 11 в данной области оно одним торцем, имеющим кольцевой буртик 12, уперто в плоскость кольца 6, а другим торцом вставлено в кольцевую проточку 13, выполненную на торцевой поверхности инерционного тела 2. Для осуществления настройки восстанавливающей силы рабочей пружины и создания дополнительной жесткости конструкции корпус 1 выполнен разъемным с прикрепленной к нему со стороны инерционного тела 2 посредством резьбы регулировочной частью 14. С целью предохранения от внешнего электрического воздействия на контакты и предотвращения воздействия изменения температуры датчик помещен в изолированный со всех сторон изоляторами 15, 16 кожух 17 с крышкой 18.
Сборка датчика осуществляется следующим образом.
Гибкий токопровод 19 одним концом приваривают к инерционному телу 2, которое устанавливают в регулировочную часть 14 корпуса 1, вставляют затем рабочую пружину 5, и посредством резьбового соединения вкручивают корпус 1 до выбранного начального усилия поджатия рабочей пружины 5 к упору. Другой конец токопровода 19 приваривают к основанию части 14 через специальное отверстие (не показано). Затем в корпус 1 вставляют изолятор 8 и защитное кольцо 11, а также кольцо 6 и изолятор 10, которые с помощью резьбового соединения (не показано) затягивают фиксирующим кольцом 9. Далее в отверстие кольца 6 по резьбе вкручивают регулировочный винт 7 с заранее припаянным к нему токовыводом 3. Винт 7 относительно инерционного тела 2 устанавливают с регламентированным межконтактным зазором. К корпусу 1 приваривают другой токовывод 4, обеспечивая тем самым электрическую связь инерционного тела 2 (подвижного контакта) с токовыводом 4. Выполненную сборку датчика вставляют в изолятор 15, затем все помещают в кожух 17, сверху устанавливают изолятор 16 и с помощью сварки закрывают крышкой 18. Далее для обеспечения монолитности конструкции и надежности крепления токовыводов 3,4 внутренний свободный объем в корпусе 1 в области крепления токовыводов 3, 4 заполняют герметиком.
Датчик работает следующим образом.
При превышении силой инерции начального значения восстанавливающей силы, которую генерирует рабочая пружина 5, инерционное тело 2 (подвижный контакт) перемещается в сторону регулировочного винта 7 (неподвижного контакта) и происходит замыкание контактов, которое свидетельствует о достижении ускорений, действующих на объект при столкновении с другими объектами, пороговых уровней.
Таким образом, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемой полезной модели следующей совокупности условий:
использование в области приборостроения для определения момента достижения ускорений, действующих на инерционный датчик, пороговых уровней;
создание надежного инерционного датчика упрощенной конструкции;
для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».