ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
SWITCH

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к конструкции переключателей, применяемых в многозначных мерах электрического сопротивления, измерительных мостах и других приборах, где требуется переключение сильноточных электрических цепей. К таким переключателям, кроме нагрузочной способности по току, предъявляются требования по низкому переходному сопротивлению и малой вариации этого сопротивления в течение всего ресурса эксплуатации.
Известна конструкция переключателя [1], предназначенная для применения в многозначных мерах электрического сопротивления (прототип). Этот переключатель состоит из панели, на которой по окружности попарно расположены коммутационные контакты и распределенные элементы общего контакта, причем последние объединены общей шиной со своим выводом. В центре панели расположена ось, на которой укреплена траверса со щеточным узлом, выполненным в виде отдельных дисков, свободно посаженных на ось щеточного узла, размещенную в траверсе. Диски подпружинены упругим элементом, выполненным в виде отрезка эластичной трубки.
Существенным недостатком известного переключателя является повышенная вариация переходного сопротивления и необходимость приложения значительных усилий для переключения. Указанные недостатки допустимы для переключателей, применяемых в многозначных мерах электрического сопротивления низкого и среднего классов точности (до 0,02). Однако для мер высоких классов точности (0,01…0,001) необходимо, чтобы вариация переходного сопротивления не превышала 25% от значения переходного сопротивления.
Техническим результатом, который обеспечивает заявляемый переключатель, является уменьшение вариации переходного сопротивления, повышение ее стабильности и снижение радиального усилия при переключении.
Технический результат достигается тем, что, согласно заявляемому устройству, на панели по окружности выполнены выступы и впадины, а на траверсе - сопрягаемые выступы, равноудаленные от центра вращения оси и взаимодействующие с выступами и впадинами на панели, причем впадины на панели расположены на осевых линиях между каждым из коммутационных контактов и соответствующих им элементов общего контакта, при этом окружность выступов и впадин расположена между окружностью контактов и центральным отверстием для оси переключателя, а ось переключателя подпружинена пружиной.
Дополнительные отличия от известного переключателя состоят в том, что отверстия в траверсе для размещения оси щеточного узла выполнены овальными в направлении, параллельном оси переключателя, а выступы в траверсе выполнены в виде роликов, посаженных на дополнительные оси и взаимодействующих с выступами и впадинами на панели.
Сопоставительный анализ заявляемого переключателя с известным показывает, что в заявляемом переключателе изменена конструкция основных деталей - панели и траверсы, а также введена пружина и, как вариант, дополнительные оси с роликами.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна», а сравнение его с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить признаки, отличающие заявляемое устройство от известных, и подтверждает вывод о том, что предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень. Изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано в измерительной технике, в частности при изготовлении многозначных мер электрического сопротивления и измерительных мостов высших классов точности.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где изображены:
- на фиг. 1 и 2 - две проекции переключателя-прототипа;
- на фиг. 3 - фронтальная проекция заявляемого переключателя;
- на фиг. 4, 5, 6, 7 и 8 - фрагменты отличительных конструктивных элементов заявляемого переключателя.
На фиг.1-8 обозначены: 1 - панель; 2 - коммутационные контакты, 3 - распределенные элементы общего контакта; 4 - объединяющая общая шина со своим выводом; 5-траверса; 6 - щеточный узел;7 - ось переключателя; 8 - выступы на панели; 9 - впадины на панели; 10 - выступы на траверсе; 11 - пружина, 12 - дополнительные оси с роликами.
Предлагаемый переключатель работает следующим образом.
Исходное положение: щеточный узел 6 замыкает один из коммутационных контактов 2 и один из распределенных элементов общего контакта 3. В это время диски щеточного узла 6 опираются на внутренние ребра коммутационного 2 и общего 3 контактов, при этом между вершиной выступов 10 на траверсе 5 и нижней точкой впадин 9 на панели 1, а также между гранями выступов на панели 1 и выступов 10 на траверсе должен быть обеспечен гарантированный зазор 0,1-0,15 мм. При этом диски щеточного узла 6 прижимаются к ребрам контактов 2 и 3 под действием как силы упругого элемента в щеточном узле 6, так и пружины 11 и одновременно обеспечивают фиксацию положения траверсы 5. Поскольку ось щеточного узла 6 расположена в овальных отверстиях, она может самоустанавливаться при небольших горизонтальных перекосах контактных ребер, что снижает переходное сопротивление контакта и улучшает его вариацию. При переключении траверсы 5 на соседний контакт отрыв щеточного узла 6 от ребер предыдущих контактов происходит как за счет кратковременного преодоления силы трения качения дисков щеточного узла 6 по ребру одного из контактов, так и за счет преодоления силы трения скольжения выступов 10 на траверсе 5 по выступам 9 на панели 1.
Для уменьшения силы трения скольжения целесообразно применить соответствующую смазку. При дальнейшем движении траверсы 5 по радиусу, после полного расслабления упругого элемента в щеточном узле 6, он оказывается приподнят в промежутке движения между контактами, благодаря соприкосновению выступов на панели и траверсе (положение «зуб на зуб»). В окончательной фазе переключения скольжение выступов 8 и 10 своими противоположными гранями опускает траверсу 5 со щеточным узлом 6 до соприкосновения с ребром очередного контакта, после чего под действием упругих сил пружины 11 и упругого элемента щеточного узла 6 диски последнего перекатываются через внутреннее ребро очередного коммутационного контакта 2 до соприкосновения с ребром очередного распределенного элемента общего контакта 3.
Таким образом, взаимодействие выступов на панели 8 и выступов траверсе 10 выполняет функцию «лифта» для траверсы 5 со щеточным узлом 6, что снижает радиальное усилие на переключение, поскольку линейные размеры выступов на панели и траверсе значительно меньше по сравнению с парой «диски-контакт». К тому же, на выступы наносится антифрикционная смазка, что уменьшает трение скольжения между выступами. Благодаря установке пружины 11 увеличился прижим дисков щеточного узла 6 к ребрам коммутационного 2 и распределенного общего контакта 3, что снижает значение переходного сопротивления и его вариацию до требуемого уровня и обеспечивает стабилизацию последней. При варианте конструкции траверсы с дополнительными осями и роликами все фазы работы контактной пары переключателя аналогичны описанным для «лифта» в виде выступов и впадин, но при такой, несколько более сложной, конструкции траверсы происходит замена трения скольжения пары «выступ-выступ» на трение качения пары «выступ-ролик»? что уменьшает износ пары и существенно повышает ресурс работы переключателя.
Источники информации
1. Патент РФ №2370845, кл. H01H 19/02, опубликован 20.10.09 г., бюл. №29.