Патент на изобретение №2239251

(54) КНОПОЧНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в текучих средах под давлением как датчик положения, датчик перемещения или концевой электрический выключатель. Выключатель содержит подпружиненный толкатель, включающий кнопку в форме стакана и направляющую часть в виде штока. Кнопка выключателя снабжена расположенным внутри корпуса фланцем, площадь большей плоскости которого равна площади наружной поверхности дна кнопки. Дополнительно установлены уплотнения из эластичного материала, одно из которых в виде манжеты герметизирует кнопку с наружной стороны, а другое – фланец кнопки и контакт внутри полости корпуса. Механический результат – получение эффекта саморазгрузки кнопки, что дает возможность автоматизировать контроль или управление процессами в замкнутом объеме с текучей токопроводящей средой, находящейся под изменяемым в широком диапазоне давлением, а также обеспечение работоспособности выключателя в значительном диапазоне перемещений внешнего нажимного устройства и упрощение настройки выключателя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в машиностроении, системах автоматического управления и контроля и использоваться в текучих токопроводящих средах под давлением как датчик положения, датчик перемещения или концевой электрический выключатель.

Известен электрический переключатель, содержащий корпус с наружной резьбой, микропереключатель, штепсельный разъем, шток с толкателем и пружиной возврата. Микропереключатель установлен в резьбовую втулку, в выступе толкателя установлен винт с проточкой, ограничивающий перемещение штока в толкателе, а уплотнитель штока выполнен в форме резинового наконечника, охватывающего проточки штока (см. а.с. СССР №1723594, МПК⁵ Н 01 Н 13/18, опубл. 30.03.92. Бюл. №12).

Наиболее близким к заявляемому кнопочному выключателю является кнопочный выключатель, имеющий корпус, в основании которого выполнены отверстия, в центральном из которых размещена направляющая часть привода с замыкателем, совершающим возвратно-поступательное перемещение между исходным и рабочим положениями, внутри корпуса размещены контакты выключающего устройства. Корпус выполнен полым из изоляционного материала с центральным сквозным отверстием и отверстиями на боковой поверхности (см. патент РФ №2031467, МПК⁶ Н 01 Н 3/12, опубл. 20.03.95. Бюл. №8).

Общим недостатком этих устройств является невозможность использования их в замкнутом объеме с токопроводящей текучей средой (жидкой или газообразной), находящейся под изменяемым в широком диапазоне давлением q, вместе с нажимным устройством от исполнительного механизма, воздействующим на шток или кнопку устройства ограниченным по величине усилием Р, поскольку невозможно подобрать жесткости возвратных пружин штока или кнопки, обеспечивающие стабильную работу устройств в этих условиях.

Задача, решаемая заявляемым изобретением, состоит в разработке кнопочного выключателя, работающего в замкнутом объеме с текучей токопроводящей средой (жидкой или газообразной), находящейся под изменяемым в широком диапазоне давлением q, от нажимного устройства исполнительного механизма, воздействующего на кнопку выключателя ограниченным по величине усилием Р.

Технический результат, который может быть получен в результате использования заявляемого кнопочного выключателя, состоит в возможности автоматического контроля или управления процессами в замкнутом объеме с текучей токопроводящей средой (жидкой или газообразной), находящейся под изменяемым в широком диапазоне давлением q.

Указанная техническая задача решается с помощью кнопочного выключателя, содержащего подпружиненный толкатель, выполненный с возможностью замыкания электрической цепи, включающий кнопку в форме стакана и направляющую часть в виде штока, совершающий продольное возвратно-поступательное движение между исходным и рабочим положениями, полый корпус из изоляционного материала с центральным сквозным отверстием и отверстиями на боковой поверхности, при этом в центральном сквозном отверстии внутри корпуса установлен контакт.

В отличие от прототипа у заявляемого выключателя кнопка (привод) снабжена расположенным внутри корпуса фланцем, площадь большей плоскости которого равна площади наружной поверхности дна кнопки. Кроме того, на выключателе дополнительно установлены уплотнения из эластичного материала, одно из которых в виде манжеты герметизирует кнопку с наружной стороны (со стороны нажимного устройства исполнительного механизма), а другое – фланец кнопки и контакт внутри полости корпуса.

В центральном сквозном отверстии внутри корпуса со стороны основания может быть выполнен направляющий цилиндр, внутри которого размещены контакт и шток, контакт подпружинен вдоль продольной оси корпуса и выполнен в виде цилиндра с фланцами, ограничивающими его перемещение вдоль направляющего цилиндра коаксиально штоку.

Герметизация выключателя обеспечивает доступ текучей среды только к дну с наружной стороны и к большей плоскости фланца кнопки. При равенстве площадей этих частей кнопки в условиях воздействия на нее любого по величине статического или динамического давления внешней текучей среды оказываются равными и усилия, действующие на кнопку как со стороны днища, так и со стороны фланца, и таким образом обеспечивается саморазгрузка кнопки. Для перемещения кнопки необходимо небольшое усилие со стороны нажимного устройства исполнительного механизма, которое было бы достаточно для преодоления сопротивления герметизирующих уплотнений и пружин, удерживающих выключатель в нормально разомкнутом состоянии.

При выполнении кнопочного выключателя в соответствии с совокупностью признаков дополнительного пункта формулы обеспечивается работоспособность выключателя в значительном диапазоне перемещений нажимающего на кнопку устройства и упрощается настройка работы выключателя.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен заявляемый кнопочный выключатель в разрезе в исходном нормально разомкнутом состоянии.

На фиг.2 изображен заявляемый кнопочный выключатель в разрезе в рабочем положении.

На фиг.3 изображена схема воздействия на кнопку выключателя внешней текучей среды.

Кнопочный выключатель помещается внутри некоторого сосуда 1 с текучей токопроводящей средой, находящейся под давлением q, и содержит подпружиненный пружиной 4 толкатель, включающий кнопку 3 в форме стакана, соединенную с направляющей частью в виде штока 15, выполненный с возможностью замыкания электрической цепи управления или контроля параметров процесса внутри замкнутого объема. В данном примере выполнения (см. фиг.1) толкатель выполнен из электропроводного материала и соединен гибким токопроводом 14 с клеммой 13. При другом выполнении (см. фиг.2) на шток 15 может быть установлена пластина-замыкатель 22, соединенная с клеммой 13 гибким токопроводом 14.

Корпус 8 из изоляционного материала с внутренней полостью 7 содержит центральное сквозное отверстие 17 и отверстия 6 на боковой поверхности.

Внутри корпуса 8, в центральном сквозном отверстии 17, со стороны основания выполнен направляющий цилиндр 20, в котором установлен подвижный подпружиненный пружиной 10 цилиндрический контакт 9 с фланцами, соединенный гибким токопроводом 11 с клеммой 12.

Толкатель, совершающий возвратно-поступательное движение между исходным и рабочим положениями, замыкает электрическую цепь, приходя в соприкосновение с поджимаемым пружиной 10 контактом 9.

Шток 15 проходит внутри направляющего цилиндра 20 и внутри подвижного контакта 9 и отделен от него изолятором 16. Контакт 9 имеет свободный ход, определяемый разностью расстояний между его фланцами и толщиной стенки направляющего цилиндра 20 корпуса 8 выключателя, в котором перемещается контакт 9. Такая конструкция подпружиненного контакта 9 обеспечивает работоспособность выключателя в широком диапазоне перемещений нажимного устройства 2, связанного с исполнительным механизмом, и упрощает настройку выключателя.

Кнопка 3 снабжена фланцем 19, расположенным внутри корпуса 8. Площадь S₀ наружной поверхности дна 21 кнопки 3 равна площади S₁ большей плоскости 23 (см. фиг.3) фланца (S₀=S₁).

Уплотнения из эластичного материала установлены одно в виде манжеты 5 и герметизирует кнопку 3 с наружной стороны, а другое 18 герметизирует фланец 19 кнопки и контакт 9 внутри корпуса 8 таким образом, чтобы не препятствовать возвратно-поступательному движению толкателя.

Выключатель работает следующим образом. Корпус выключателя закрепляется на стенке сосуда 1. Выключатель благодаря пружине 4 находится независимо от величины давления q в сосуде 1 в нормально разомкнутом состоянии (см. фиг.1), поскольку равенство площадей (S₁=S₀) фланцевой 23 и донной 21 частей кнопки уравнивает усилия, действующие на кнопку 3 со стороны ее донной и фланцевой частей в противоположных направлениях S₀ q=S₁ q (см. фиг.3), т.е. осуществляется саморазгрузка кнопки выключателя. Кнопка 3 под воздействием усилия Р от нажимного устройства 2 на донную часть 21 сжимает пружину 4 и приводит толкатель в соприкосновение с контактом 9, замыкая таким образом электрическую цепь. В таком состоянии кнопка может перемещаться совместно с контактом 9 до упора его фланца в корпус 8 выключателя, сжимая пружины 4 и 10 (см. фиг.2). После снятия нагрузки Р от нажимного устройства 2 кнопка 3 под воздействием пружины 4 перемещается в исходное состояние, выводит толкатель из соприкосновения с контактом 9 и происходит размыкание электрической цепи (см. фиг.1).

Использование заявляемого кнопочного выключателя позволит осуществлять автоматический контроль или управление процессами в замкнутом объеме с текучей токопроводящей средой (жидкой или газообразной), находящейся под изменяемым в широком диапазоне давлением.

Формула изобретения

1. Кнопочный выключатель, содержащий подпружиненный толкатель, выполненный с возможностью замыкания электрической цепи, включающий кнопку в форме стакана и направляющую часть в виде штока, совершающий продольное возвратно-поступательное движение между исходным и рабочим положениями, полый корпус из изоляционного материала с центральным сквозным отверстием и отверстиями на боковой поверхности, контакт, установленный в центральном отверстии внутри корпуса, отличающийся тем, что кнопка снабжена фланцем, расположенным внутри корпуса, площадь наружной поверхности дна кнопки равна площади большей плоскости фланца, дополнительно установлены уплотнения из эластичного материала, одно из которых в виде манжеты герметизирует кнопку с наружной стороны, а другое – фланец кнопки и контакт внутри полости корпуса.

2. Кнопочный выключатель по п.1, отличающийся тем, что в центральном сквозном отверстии внутри корпуса со стороны основания выполнен направляющий цилиндр, внутри которого размещены контакт и шток, контакт подпружинен вдоль продольной оси корпуса и выполнен в виде цилиндра с фланцами, ограничивающими его перемещение вдоль направляющего цилиндра коаксиально штоку.

РИСУНКИ