ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ВКЛЮЧАТЕЛЬ
HYDROSTATIC SWITCH

Изобретение относится к области приборостроения, в частности для использования в системах автоматики технических объектов, имеющих в своем составе гидравлические системы или погружаемых в водную среду.
В настоящее время известны различные конструкции гидростатических включателей, реле давления и нажимных выключателей для систем автоматики технических объектов, однако, они не в полной мере соответствуют решаемым изобретением целям. Данное обстоятельство сужает их области применения.
Известно реле давления, которое возможно использовать в качестве гидростатического включателя [патент РФ №2317532, МПК G01L 19/12, опубл. 20.02.2008]. Реле давления содержит корпус, мембрану, крышку. На крышке размещена втулка, которая содержит изолированный неподвижный контакт. Мембрана выполнена прощелкивающейся и является подвижным контактом.
Реле давления обеспечивает надежное срабатывание в условиях, предъявляемых к оборудованию, размещаемому на борту летательных аппаратов. Однако реле давления имеет всего один контакт, данное обстоятельство сужает область применения реле давления для технических объектов.
Известен сигнализатор избыточного давления с герметизированной камерой контакта [патент РФ №2379639, МПК G01L 19/12, опубл. 20.01.2010]. Сигнализатор содержит корпус, мембрану, крышку. На крышке размещена втулка, которая содержит изолированный неподвижный контакт. Мембрана выполнена прощелкивающейся.
Сигнализатор работоспособен в жестких условиях, однако наличие всего одного контакта также ограничивают его области применения.
Известен нажимной выключатель [патент Японии №4022634, МПК H01H 35/24, опубл. 19.12.2007], который возможно использовать в качестве гидростатического включателя.
Нажимной выключатель содержит корпус с закрепленной упругой мембраной (пластиной), взаимодействующей через шток (приводной вал) с контактной системой. Контактная система имеет один контакт.
Нажимной выключатель обеспечивает надежное срабатывание, однако ему свойственны недостатки ранее рассмотреннх аналогов, что сужает его область применения и исключает использование известного нажимного выключателя в системах автоматики ряда технических объектов. Кроме того «неподжатый» шток выключателя, имеющий возможность совершать микроперемещения при воздействии вибрации, может заклинить из-за фретингкоррозии, возможной при этом. Регулировки контакта выключателя осуществляются подгибгой, что нетехнологично и не исключает «уход» регулировки из-за «отыгрывания» (частичного восстановления первоначальной формы) подогнутых деталей при последующем хранении. Для устранения указанного явления требуется длительная выдержка при повышенной температуре собранного прибора или подгибка с запасом на указанный уход, что также нетехнологично и не всегда реализуемо.
Данный нажимной выключатель рассматривается в качестве прототипа.
Анализ известных конструкций позволяет сделать вывод, что известный уровень техники не обеспечивает создания гидростатического включателя, технологичного при изготовлении, универсальной конструкции по сочетанию требуемого количества размыкающих и замыкающих контактов для широкой области применения.
Задачей заявляемого изобретения является создание технологичного гидростатического включателя с надежной многоконтактной системой для использования в качестве прибора контроля порогового значения гидростатического давления в системах автоматики технических объектов широкой области применения.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является расширение области применения с обеспечением универсальности конструкции по сочетанию требуемого для каждого объекта применения количества замыкающих и размыкающих контактов и улучшения технологичности изготовления за счет обеспечения широкого диапазона осевого регулирования и настройки начальных расположений элементов конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что в гидростатическом включателе, содержащем корпус с закрепленной упругой мембраной, взаимодействующей через шток с контактной системой, согласно изобретению контактная система содержит размещенные вокруг штока упругие контакты, закрепленные на токовыводах, каждый токовывод имеет резьбовой конец с навинченными не менее двумя гайками, между которыми зафиксирован один упругий контакт, при этом шток оснащен изолятором с закрепленными в нем электропроводящими пластинами с возможностью их взаимодействия со свободными плечами указанных контактов посредством осевого перемещения поджатого пружиной штока при срабатывании мембраны, выполненной прощелкивающейся, причем контакты размещены на двух уровнях сверху и снизу от электропроводящих пластин, а шток выполнен с центральным утолщением, соединенным с изолятором по резьбе.
Выполнение контактной системы в виде размещенных вокруг штока упругих контактов, закрепленных на токовыводах, каждый токовывод имеет резьбовой конец с навинченными не менее двумя гайками, между которыми зафиксирован один упругий контакт, обеспечивает технологичность регулировок осевого расположения упругих контактов без дополнительного большого количества всякого рода шайб.
Оснащение штока изолятором с закрепленными в нем электропроводящими пластинами с возможностью их взаимодействия со свободными плечами указанных контактов посредством осевого перемещения поджатого пружиной штока при срабатывании мембраны, выполненной прощелкивающейся, и размещение контактов на двух уровнях сверху и снизу от электропроводящих пластин обеспечивает универсальность конструкции по сочетанию замыкающих и размыкающих контактов - в одной конструкции и одними и теми же деталями возможна организация как только замыкающих или только размыкающих контактов, так и любого их сочетания при минимально возможном количестве деталей.
Выполнение штока с центральным утолщением, соединенным с изолятором по резьбе обеспечивает технологичность регулировок взаимного расположения мембраны и штока без дополнительных деталей при широких допусках на изготовление.
Введение в конструкцию гидростатического включателя дополнительного токовывода, на котором установлен ограничитель, входящий в выполненный одной из электропроводящих пластин паз, позволяет исключить разворот штока с размещенными электропроводящими пластинами, необходимый при реализации в гидростатическом включателе увеличенного количества контактов, требуемого для некоторых объектов применения.
Таким образом, совокупность всех изложенных выше признаков создает условия создания гидростатического включателя, технологичного при изготовлении, обеспечивающего универсальность конструкции по сочетанию увеличенного количества замыкающих и размыкающих контактов, для использования в системах автоматики технических объектов в широких областях применения.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
Изобретение иллюстрируется чертежами:
на фиг. 1 представлен осевой разрез гидростатического включателя в исходном состоянии, часть токовыводов не показана;
на фиг. 2 -разрез А-А на фиг. 1, гайки не показаны;
на фиг. 3 - закрепление упругих контактов на токовыводах;
на фиг. 4 - осевой разрез гидростатического включателя в сработанном состоянии при действии на мембрану гидростатического давления;
на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 1, вариант гидростатического включателя с увеличенным количеством контактов.
Устройство выполнено следующим образом.
Гидростатический включатель (фиг. 1-5) содержит составной корпус 1, на торцевой поверхности его крышки 2 приварена упругая прощелкивающаяся мембрана 3, взаимодействующая с контактной системой через шток 4. Контактная система содержит размещенные вокруг штока 4 упругие контакты 5, закрепленные на токовыводах 6. Каждый токовывод 6 имеет резьбовой конец 7 с навинченными не менее двумя гайками 8, между которыми зафиксирован один упругий контакт 5.
На штоке 4 установлен по резьбе и законтрен изолятор 9 с армированными в него электропроводящими пластинами 10 с возможностью их взаимодействия со свободными плечами указанных контактов 5 посредством осевого перемещения поджатого пружиной 11 штока 4 при срабатывании мембраны 3. Контакты 5 размещены на двух уровнях сверху и снизу от электропроводящих пластин 10. Шток выполнен с центральным утолщением 12, соединенным с изолятором 9 по резьбе.
Наименьшее количество гаек 8, обеспечивающих надежную регулировку осевого положения и закрепление упругих контактов 5 - две. Гайки 8 законтрены на токовыводах 6 лазерной сваркой. Упругие контакты 5 приварены к гайкам 8 также лазерной сваркой. Закрепление упругих контактов 5 гайками 8 позволяет обеспечить любое требуемое осевое расположение упругих контактов 5 при сборке гидростатического включателя.
Для уменьшения зазоров в резьбовом соединении токовывод 6 - гайки 8 и улучшения электропроводности на поверхности резьб может быть нанесено гальваническое серебряное покрытие.
Шток 4 поджат конической пружиной 11. Упругие контакты 5, образующие замкнутый контакт в исходном состоянии гидростатического включателя, размещены сверху электропроводящих пластин 10, соответственно упругие контакты 5, образующие замыкающий контакт - снизу. В зависимости от необходимого количества контактов в изоляторе 9 формуется (закрепляется) одна, две и более электропроводящих пластин 10.
Например, при одном замыкающем и одном размыкающем контакте достаточно одной электропроводящей пластины 10 в виде кольца (фиг. 2), двумя электропроводящими пластинами 10 в виде секторов возможно обеспечить два замыкающих и два размыкающих контакта (фиг. 5). В этом случае требуется исключить разворот штока 4 с размещенными электропроводящими пластинами 10. Для этой цели используют ограничитель 13, установленный на дополнительный токовывод 6 и входящий в паз 14, выполненный на одной из электропроводящих пластин 10. Дополнительный токовывод 6 с изолятором 15 исключает электрическую связь электропроводящих пластин 10 с конусными деталями 1, 2.
Выполнение штока 4 с центральным утолщением 12, соединенным с изолятором 9 по резьбе, обеспечивает технологичность регулировок взаимного расположения мембраны 3 и штока 4 в исходном состоянии гидростатического включателя без дополнительных деталей и при более грубых допусках на изготовление деталей. Указанное техническое решение позволяет выполнять размеры деталей (при обеспечении собираемости и технологичной регулировки включателя) с допусками на 2-4 квалитета грубее.
Гидростатический включатель работает следующим образом.
При действии гидростатического давления Р (фиг. 4), не меньшего уставочного значения срабатывания, на упругую мембрану 3, последняя начинает прогибаться и затем прощелкивается в сработанное положение, перемещая шток 4 при этом. Электропроводящие пластины 10, армированные в изоляторе 9, размещенном на штоке 4, размыкают упругие контакты 5 верхнего уровня и замыкают упругие контакты 5 нижнего уровня.
При спаде гидростатического давления P до значения давления взведения, например составляющего не более 10% от давления уставочного значения срабатывания (зависит от профиля и размеров мембраны 3), последняя принимает свою первоначальную форму, при этом шток 4 отжимается конической пружиной 11, размыкая упругие контакты 5 нижнего уровня и замыкая упругие контакты 5 верхнего уровня.
3
Заявляемый гидростатический включатель может быть реализован массой не более 30 г и объемом до 10 см с числом контактов от 2 до б, при этом реализуется любое сочетание размыкающихся и замыкающихся контактов. Гидростатический включатель особенно эффективен для объектов, погружаемых в жидкую среду, когда необходимо отслеживать диапазон глубин, на котором объект находится, то есть превышение некоторой глубины погружения и всплытие выше определенной минимальной глубины.
Представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при ее осуществлении, предназначено для использования в системах автоматики технических объектов, имеющих в своем составе гидравлические системы или погружаемых в водную среду;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить технологичность при изготовлении, универсальность конструкции по сочетанию требуемого количества замыкающих и размыкающих контактов, расширение областей применения;
- для заявляемого гидростатического включателя в том виде, в котором он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявленный гидростатический включатель соответствует условию «промышленная применимость».