ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Предлагаемое устройство относится к электротехническим приборам.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Недостатком выключателей, принцип действия которых основан на скачкообразном переходе через нейтральную точку между двумя состояниями сжатия пружины (микровыключатели, выключатели и другие однотипные устройства, см. например выключатель, известный из авторского свидетельства СССР №1693649), является то, что в процессе их работы может создаваться ситуация, когда переход через нейтральную точку растянут во времени или зависит от величины управляющего воздействия. В такие моменты происходит неполный прижим рабочих контактов, что влечет за собой нагрев контактов, их подгорание и, как результат, сбой в системе энергоснабжения.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Слова «справа», «слева», «сверху», «снизу», «над», «под», и подобные им используются в настоящем тексте только для того, чтобы отличать одни части деталей от других в контексте и указать на взаимное расположение этих частей или целых деталей друг относительно друга, а не в качестве указания на какое-либо положение или ориентацию устройства и его частей в какой-либо абсолютной системе координат.
В частности, характеристики «левый» и «правый» в настоящем тексте служат для указания на тот факт, что двуплечий рычаг делится на две части относительно оси фиксации, одну из которых условились называть «левой», а другую «правой».
Также, при описании электрического выключателя в настоящем тексте условились, что клавиша 2 располагается «сверху», а контакт 16 - «снизу», бистабильный элемент 6 - «слева», а бистабильный элемент 11 - «справа» (как показано, в частности, на фигуре 1).
В этой связи один элемент характеризуют как располагающийся «под» другим элементом, тогда, когда расположен ближе к контакту 16, нежели другой элемент.
Номера позиций в формуле полезной модели приводятся исключительно для наглядности и соответствуют, в частности, элементам конкретной формы выполнения устройства, изображенной на фигуре 1 чертежа, и описанной в настоящем тексте, при этом вовсе не имеется в виду, что объем испрашиваемой охраны только этой конкретной формой выполнения и ограничивается.
Задача настоящей полезной модели состоит в создании электрического выключателя, в котором переход через нейтральное положение осуществлялся бы скачкообразно, за одинаковые промежутки времени, не зависящие от длительности управляющего воздействия или от того, насколько управляющее воздействие по своей силе превышает конструктивно заданный порог срабатывания.
Технический результат настоящей полезной модели состоит в том, что при использовании электрического выключателя скорость его перехода между положениями «включено» и «выключено» не зависит от силы или продолжительности давления на управляющий орган, что исключает образование электрической дуги, искрение, подгорание контактов, и поэтому увеличивает срок службы и надежность устройства.
Вышеуказанная задача решена благодаря тому, что предлагаемый электрический выключатель содержит в себе:
корпус 1,
управляющую пластину 8, шарнирно закрепленную относительно упомянутого корпуса 1 с образованием двуплечего рычага, правый конец которой имеет удлиненную часть, ориентированную вниз и снабженную сквозным отверстием 10,
клавишу 2, имеющую упоры 3, 4, выполненную в виде двуплечего рычага, шарнирно закрепленного относительно упомянутого корпуса 1 и расположенного над упомянутой пластиной 8 таким образом, что упомянутый упор 3 располагается над левым плечом рычага, образованного упомянутой пластиной 8, а упомянутый упор 4 располагается над правым плечом рычага, образованного упомянутой пластиной 8,
силовую пластину 13, шарнирно закрепленную относительно корпуса 1 под упомянутой пластиной 8 с образованием двуплечего рычага, таким образом, что правое плечо этого рычага, проходит сквозь упомянутое отверстие 10,
электрический контакт 16, размещенный под левым плечом рычага, образованного упомянутой пластиной 13,
бистабильный элемент 6 и
ограничитель 18, при этом
конец левого плеча рычага, образованного упомянутой пластиной 8, механически связан с упомянутым корпусом 1 через упомянутый бистабильный элемент 6,
ход левого плеча рычага, образованного пластиной 8, вниз ограничен зазором между ограничителем 18 и нижней поверхностью этой пластины,
ход левого плеча рычага, образованного пластиной 13, вниз ограничен зазором между ее электрической контактной поверхностью снизу и контактом 16,
ход правого плеча рычага, образованного пластиной 13, в вертикальном направлении ограничен зазором между верхним и нижним краем отверстия 10 и верхней и нижней поверхностью пластины 13, соответственно.
Как будет понятно специалисту в данной области техники, вышеупомянутый технический результат достигается, главным образом, благодаря тому, что передача управляющего воздействия от клавиши 2 к силовой пластине 13, способной замыкаться и размыкаться с контактом 16, осуществляется не напрямую, а опосредованно, через управляющую пластину 8, которая бистабильно зафиксирована относительно корпуса 1.
В одной из предпочтительных форм выполнения упомянутый бистабильный элемент 6 может представлять собой витую пружину, заключенную в корпус и способную занимать стабильное положение, разжимаясь вверх, либо вниз, при этом переход через промежуточное состояние требует совершения работы на сжатие пружины.
В еще одной предпочтительной форме выполнения бистабильный элемент 11, может представлять собой витую пружину, заключенную в корпус, и установленную с возможностью фиксировать конец правого плеча рычага, образованного пластиной 13, в стабильных положениях, разжимаясь вверх, либо вниз, при этом переход через промежуточное положение требует совершения работы.
В другой предпочтительной форме выполнения корпус 1 может быть снабжен выводом и подключенным к нему электрическим проводником 14, выполненным с возможностью обеспечения постоянного электрического контакта с упомянутой пластиной 13.
В одной из особенно предпочтительных форм выполнения опора шарнира пластины 8, опора шарнира пластины 13, опора шарнира клавиши, опора для бистабильного элемента 6 и/или ограничитель 18 могут быть выполнены за одно целое с корпусом или в виде заделанной в материал корпуса 1 детали.
В другой предпочтительной форме выполнения опора 9 для крепления пластины 8 и 13 относительно корпуса 1 выполнена в виде металлической пластины, ориентированной по существу вертикально, а ее концы закреплены относительно корпуса 1 посредством упоров 19 и 20.
В еще одной предпочтительной форме выполнения опора 9 для крепления пластины 13 может быть выполнена в виде металлической пластины, соединенной с электрическим выводом из корпуса 1 и ориентированной по существу вертикально, а ее концы закреплены относительно корпуса 1 посредством упоров 19 и 20.
В еще одной особенно предпочтительной форме выполнения высота упомянутого отверстия 10 и величина упомянутых зазоров может быть выбрана таким образом, чтобы при переключениях верхняя или нижняя кромки отверстия 10 упирались в верхнюю или нижнюю поверхность пластины 13, соответственно, только после перехода бистабильного элемента 6 через нейтральное положение.
Упомянутый бистабильный элемент 6 и/или 11 может представлять собой (но не строго обязательно) витую пружину, заключенную в корпус и способную занимать стабильное положение, разжимаясь вверх, либо вниз, при этом переход через промежуточное состояние требует совершения работы на сжатие пружины.
Вышеописанный электрический выключатель предназначен, для применения в быту, в частности в бытовых электрических приборах и в электрических цепях освещения.
Следует понимать, что некоторые признаки, не упомянутые выше в явной форме, но присущие устройству, могут очевидным образом следовать для специалиста из сведений о функции или роли, выполнение которой предписывается отдельной детали устройства или ее части во взаимодействии с остальными деталями, и от способа, которым достигается выполнение этой функции или роли.
Также, некоторые признаки, не упомянутые выше в явной форме, но присущие устройству, могут очевидным образом следовать для специалиста из общих требований, которые обычно предъявляются к устройствам или деталям такого рода и/или их разновидностям, о которых говорится в настоящем тексте. В частности, будет понятно, что, исходя из соображений безопасности, корпус 1 (и клавиша 2) должны быть выполнены из диэлектрического материала, либо электрическая безопасность должна обеспечивается иными способами, например, посредством изоляции проводящих деталей от стенок корпуса 1 изнутри или посредством размещения выключателя таким образом, чтобы исключить возможность контакта пользователя с корпусом 1. Также будет понятно, что детали, в частности рычаги, должны обладать достаточной прочностью, чтобы обеспечить требуемую долговечность устройства, характерную для изделий многократного применения, и достаточной жесткостью, чтобы обеспечить стабильность формы деталей и постоянство зазоров, которые необходимы для безаварийного функционирования устройства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУРЫ ЧЕРТЕЖА
Конструкция электрического выключателя схематично поясняется на примере одной из частных форм, изображенных на фигуре 1 в разрезе. Клавиша 2, элементы 6, 11, и пластины 8 и 13 условно изображены в нестабильном нейтральном положении.
Позициями 1-20 обозначены следующие элементы:
1 - корпус,
2 - клавиша,
3, 4 - упоры клавиши 2,
5 - ось клавиши 2,
6 - бистабильный элемент,
7 - выступы в корпусе 1 и в пластине 8 для бистабильного элемента 6,
8 - управляющая пластина,
9 - опора,
10 - окно в пластине 8,
11 - бистабильный элемент,
12 - выступы в корпусе 1 и в пластине 13 для бистабильного элемента 11,
13 - силовая пластина,
14 - электрический проводник 14, выполненный за одно целое с пластиной 9,
15 - электрический контакт на конце пластины 13,
16 - электрический контакт 16, установленный на корпусе 1 изнутри,
17 - электрический проводник 17, соединенный с контактом 16,
18 - ограничитель хода пластины 8,
19, 20 - упоры в корпусе 1 для опорной пластины 9.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Как изображено на фигуре 1 электрический выключатель содержит в себе:
корпус 1,
управляющую пластину 8, шарнирно закрепленную относительно упомянутого корпуса 1 с образованием двуплечего рычага, правый конец которой имеет удлиненную часть, ориентированную вниз и снабженную сквозным отверстием 10,
клавишу 2, имеющую упоры 3, 4, выполненную в виде двуплечего рычага, шарнирно закрепленного относительно упомянутого корпуса 1 и расположенного над упомянутой пластиной 8 таким образом, что упомянутый упор 3 располагается над левым плечом рычага, образованного упомянутой пластиной 8, а упомянутый упор 4 располагается над правым плечом рычага, образованного упомянутой пластиной 8,
силовую пластину 13, шарнирно закрепленную относительно корпуса 1 под упомянутой пластиной 8 с образованием двуплечего рычага, таким образом, что правое плечо этого рычага, проходит сквозь упомянутое отверстие 10,
электрический контакт 16, размещенный под левым плечом рычага, образованного упомянутой пластиной 13,
бистабильный элемент 6 и
ограничитель 18, при этом
конец левого плеча рычага, образованного упомянутой пластиной 8, механически связан с упомянутым корпусом 1 через упомянутый бистабильный элемент 6,
ход левого плеча рычага, образованного пластиной 8, вниз ограничен зазором между ограничителем 18 и нижней поверхностью этой пластины,
ход левого плеча рычага, образованного пластиной 13, вниз ограничен зазором между ее электрической контактной поверхностью снизу и контактом 16,
ход правого плеча рычага, образованного пластиной 13, в вертикальном направлении ограничен зазором между верхним и нижним краем отверстия 10 и верхней и нижней поверхностью пластины 13, соответственно.
Корпус 1 состоит из двух разъемных корпусных деталей. Детали корпуса 1 и клавиша 2 выполнены из пластика методом инжекционного литья в пресс-формы. Пластины 6 и 13, опора 9, ось 5 и контакты изготовлены из твердого прочного металла. Бистабильный элемент представляет собой витую металлическую пружину, заключенную в металлический корпус, состоящий из двух металлических цилиндров, один из которых телескопически вложен в цилиндр большего диаметра и подпружинен относительно него. Контакты предпочтительно покрыты пленкой металла не подверженного коррозии.
Высота отверстия 10 и величины зазоров выбираются таким образом, чтобы при переключениях верхняя или нижняя кромки отверстия 10 контактировали с верхней или нижней поверхностями пластины 13, соответственно, после перехода бистабильного элемента 6 через нейтральное положение.
Как будет понятно специалисту в данной области техники, вышеупомянутый технический результат, достигается благодаря тому, что передача управляющего воздействия от клавиши 2 передается на бистабильно зафиксированную пластину 13, способную замыкаться и размыкаться с контактом 16, не напрямую, а опосредованно, через пластину 8, которая также зафиксирована бистабильно относительно корпуса 1.
Устройство работает следующим образом. В выключенном состоянии выключателя сжатая пружина 7 стремится повернуть управляющую пластину 8 по часовой стрелке, а пружина 11 стремится повернуть силовую пластину 13 также по часовой стрелке (положение «выключено»). При включении под действием силы F1 клавиша 2 упором 3 принуждает пластину 8 совершить поворот на некоторый угол против часовой стрелки вокруг центра вращения в опоре 9. Правый конец пружины, при переходе линии, проходящей через выступы 7 и ось вращения пластины 8 на опоре 9, экспоненциально движется вниз. При этом нижняя кромка окна 10 начнет воздействовать на силовую пластину 13, принуждая ее двигаться вверх, преодолевая действие сжатой пружины 11. Поскольку движение нижней кромки окна 10 управляющей пластины 8 вверх в этот момент экспоненциально и необратимо, то пластина 13 переведет пружину 11 в противоположное устойчивое положение в промежуток времени, почти равный нулю, поэтому соединение контактов 15 и 16 произойдет без искрообразования.
Процесс выключения контактов 15, 16 произойдет под воздействием силы F2. Клавиша 2 упором 4 принуждает пластину 8 совершить поворот на некоторый угол по часовой стрелке вокруг центра вращения в опоре 9. Правый конец пружины 6 совершает поворот против часовой стрелки относительно выступа 7, расположенного на корпусе 1. Правый конец пружины при переходе линии, проходящей через выступы 7 и оси вращения пластины 8 на опоре 9, экспоненциально движется вверх. При этом верхняя кромка окна 10 начнет воздействовать на силовую пластину 13, принуждая ее двигаться вниз, преодолевая действие пружины 11. Поскольку движение правого конца пружины 6 вверх в этот момент экспоненциально и необратимо, то пластина 13 переведет пружину 11 в противоположное устойчивое положение в промежуток времени, почти равный нулю, поэтому разъединение контактов 15 и 16 произойдет без сильного искрообразования.
Переход через нейтральную точку в предлагаемом электрическом выключателе происходит практически мгновенно и конструктивно заданная сила сжатия между силовыми электрическими контактами сохраняется при различной силе управляющего воздействия и при любых регулируемых режимах работы, даже при большом промежутке времени перехода через нейтральное положение.