МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в автоматике для коммутации электрических цепей, в частности, в системах пожарной и охранной сигнализаций.
Известна конструкция мембранного геркона (см. И.П. Иванов Мембранный геркон. Авторское свидетельство №949730, Бюл. №29, 07.08.82, кл. H01H 1/66), содержащая неподвижный контакт, выполненный в виде сердечника, установленного по оси цилиндрического корпуса и соединенного с ним с помощью стеклянного спая, и подвижный контакт, выполненный в виде мембраны, состоящей из центрального участка, подвешенного на упругих лепестках, соединенных с периферийным кольцевым участком, при этом деформируемые части упругих лепестков выполнены с дугообразными участками, обращенными своей выпуклостью к центру мембраны. Недостатком этой конструкции являются низкая износоустойчивость и малая стабильность переходного сопротивления, а также ограниченные функциональные и логические возможности.
Известна конструкция мембранного геркона (см. О.А. Яшин. Мембранный геркон. Авторское свидетельство №750591, Бюл. №27, 23.07.80, кл. H01H 1/66 // H01H 5/28), содержащая герметичный корпус, заполненный газом, ферромагнитный сердечник, один из торцов которого расположен внутри корпуса и мембрану, закрепленную внутри корпуса параллельно торцу ферромагнитного сердечника, разделяющую его внутренний объем на отделенные полости, а также он снабжен другим ферромагнитным сердечником и другой мембраной, установленными симметрично первому ферромагнитному сердечнику и первой мембране, при этом мембраны выполнены сплошными и места их крепления в корпусе загерметизированы. Недостатком этого прототипа являются низкая износоустойчивость и малая стабильность переходного сопротивления, а также ограниченные функциональные и логические возможности.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является коммутирующее устройство (см. Юркинас В.Й., Волков В.В., Гудялис А.В., Рагульскис К.М. и Римша Г.Э. Коммутирующее устройство. Патент SU 1265881 A1, 23.10.86, Бюл. №39, кл. H01H 51/28), содержащее герметизированный баллон с подвижным и неподвижным контактными элементами, образующими замыкающую контактную пару, в противоположных торцах которого установлены подвижный и неподвижный волоконные светопроводы, образующие оптическую контактную пару, причем подвижный контактный элемент установлен в том же торце герметизированного баллона, что и подвижный волоконный светопровод, так, что подвижный волоконный светопровод размещен непосредственно на подвижном контактном элементе, при этом коммутирующее устройство снабжено дополнительными подвижными и неподвижными контактными элементами, также образующими замыкающие контактные пары, и дополнительными подвижными волоконными светопроводами, герметизированный баллон выполнен из непрозрачного материала, все подвижные контактные элементы выполнены в виде пьезокерамических биморфных пластин, снабженных электрическими контактами, все дополнительные подвижные волоконные светопроводы расположены на указанных дополнительных подвижных контактных элементах и установлены в том же торце герметизированного баллона, что и основной подвижный контактный элемент с основным подвижным волоконным светопроводом, так, что все подвижные волоконные светопроводы образуют пучок, который с неподвижным волоконным светопроводом образует размыкающую оптическую контактную пару, а неподвижные контактные элементы установлены по окружности баллона концентрически относительно системы подвижных контактных элементов. Недостатками этого прототипа являются большая жесткость подвижных контактных элементов (пьезокерамических биморфных пластин) и повышенная сложность конструктивного выполнения, что существенно усложняет процесс технологической реализации, а также ограниченные функциональные и логические возможности.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в расширении функциональных и логических возможностей, а также в увеличении чувствительности, скорости срабатывания, износостойкости и стабилизации переходного сопротивления.
Поставленная задача в области расширения функциональных и логических возможностей решается за счет достижения технического результата, заключающегося в получении дополнительного коммутирующего светового канала, возможности регистрации температурных нагрузок и повышении надежности.
Данный технический результат достигается тем, что в многофункциональном коммутирующем устройстве, содержащем герметизированный баллон, внутри которого в противоположных торцах встречно установлено два светопровода, а также имеется два контактных элемента, новым является то, что один контактный элемент выполнен в виде волоконного светопровода, снаружи обрамленного полой цилиндрической ферромагнитной втулкой с возможностью отклонения при изгибе скрепленной с ней термобиметаллической пластиной, а другой подвижный контактный элемент выполнен в виде ферромагнитной мембраны с наноструктурированной планарной поверхностью, при этом второй неподвижный волоконный светопровод, расположенный в противоположном торце относительно первого волоконного светопровода, обрамлен неэлектропроводной втулкой, впаянной в баллон, одновременно играющей роль упора для ферромагнитной мембраны.
При совокупном использовании выше перечисленных особенностей (наличия четырех факторов: одного контактного элемента, выполненного в виде волоконного светопровода снаружи обрамленного полой цилиндрической ферромагнитной втулкой, другого подвижного контактного элемента, выполненного в виде ферромагнитной мембраны с наноструктурированной планарной поверхностью, а также второго волоконного светопровода, установленного встречно с первым, и закрепленной на первом контактном элементе термобиметаллической пластины) в предлагаемой полезной модели многокфункционального коммутирующего устройства проявляются новые свойства, такие как повышение надежности и расширение функциональных и логических возможностей, что приводит к совокупному улучшению эксплуатационных свойств многофункционального коммутирующего устройства.
На фиг. 1 схематически изображено многофункциональное коммутирующее устройство, разрез; на фиг. 2 - многофункциональное коммутирующее устройство, вид сверху.
Многофункциональное коммутирующее устройство содержит герметизированный баллон 1, внутри которого в противоположных торцах встречно установлено два светопровода 2 и 3. Светопровод 2 обрамлен неэлектропроводной втулкой 4, впаянной в баллон 1. Светопровод 3 обрамлен ферромагнитной втулкой 5, которая является подвижным контактным элементом, и впаяна в баллон 1. Второй контактный элемент 6 выполнен в виде ферромагнитной мембраны с наноструктурированной планарной поверхностью и имеет перфорацию по центру (диаметр перфорации равен диаметру светопровода 2). На контактном элементе 5 жестко закреплена термобиметаллическая пластина 7. Неэлектропроводная втулка 4 является упором для ферромагнитной мембраны 6 с наноструктурированной планарной поверхностью.
Устройство работает следующим образом.
Передача светового сигнала осуществляется по коммутирующему световому каналу, образованному светопроводами 2 и 3, и возможна при отсутствии внешних термических нагрузок на термобиметаллическую пластину 7. При воздействии на многофункциональное коммутирующее устройство внешним магнитным полем, создаваемым, например, со стороны электромагнитной катушки, витки которой намотаны на герметизированный баллон, как на сердечник, и ориентированным вдоль светопроводов 2 и 3, осуществляется изгиб контактного элемента 6 и, как следствие, замыкание его с подвижным контактным элементом 5, что обеспечивает коммутацию также и электрического канала. Наличие неэлектропроводной втулки 4, играющей роль упора для контактного элемента 6, позволяет устранить дребезг мембраны и ведет к повышению быстродействия и скорости срабатывания при коммутации электрического канала. При наличии термических нагрузок на многофункциональное коммутирующее устройство происходит разрыв оптического и электрического коммутирующих каналов вследствие изгиба термобиметаллической пластины 7 совместно с подвижным контактным элементом 5, что соответствует выключенному состоянию многофункционального коммутирующего устройства. Наличие на контактном элементе 6, выполненном в виде ферромагнитной мембраны, наноструктурированной планарной поверхности ведет к снижению жесткости и стабилизации упругих характеристик (гистерезиса) материала контактного элемента 6, что обеспечивает повышение чувствительности.
Предлагаемое техническое решение может быть использовано при разработке герконов на номинальные токи 10 А и выше, а также в цепях с повышенной мощностью коммутации.