RU169596U1

RU169596U1 - Inertial sensor

Info

Publication number: RU169596U1
Application number: RU2016139175U
Authority: RU
Inventors: Евгений Игоревич Бакунин; Семен Александрович Лавров; Игорь Дмитриевич Куликов
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2017-03-24

Abstract

Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к инерционным датчикам порогового действия. Инерционный датчик содержит размещенное в корпусе с упором инерционное тело, поджатое рабочей пружиной к одной стороне упора, контактную систему, включающую подвижный и неподвижный контакты, и токовыводы. Неподвижный контакт размещен на другой стороне упора и выполнен в виде кольца, в который по резьбе введен регулировочный винт, установленный с регламентируемым зазором относительно подвижного контакта, являющегося одновременно инерционным телом. Поверхность взаимодействия регулировочного винта с инерционным телом окружена упругим защитным кольцом с образованием изолированной от внешней среды межконтактной области. Технический результат - создание надежного инерционного датчика упрощенной конструкции. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the field of instrumentation, namely to inertial sensors of threshold action. The inertial sensor contains an inertial body located in the housing with a stop, pressed by the working spring to one side of the stop, a contact system including movable and fixed contacts, and current outputs. The fixed contact is placed on the other side of the stop and is made in the form of a ring into which an adjusting screw is inserted through the thread, installed with an adjustable clearance relative to the movable contact, which is also an inertial body. The interaction surface of the adjusting screw with the inertial body is surrounded by an elastic protective ring with the formation of an intercontact region isolated from the external environment. The technical result is the creation of a reliable inertial sensor of a simplified design. 2 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к инерционным датчикам порогового действия.The utility model relates to the field of instrumentation, namely to inertial sensors of threshold action.

Инерционные датчики порогового действия устанавливаются, как правило, на движущихся объектах для контроля за достижением ускорений, действующих на объект при столкновении с другими объектами, например при транспортных авариях, пороговых уровней. В этом случае происходит резкое изменение скорости движущегося объекта, и на датчик действует импульс ударного ускорения.Inertial sensors of threshold action are installed, as a rule, on moving objects to monitor the achievement of accelerations acting on the object in a collision with other objects, for example, during traffic accidents, threshold levels. In this case, a sharp change in the speed of a moving object occurs, and a shock acceleration pulse acts on the sensor.

Одними из основных характеристик инерционных датчиков порогового действия являются порог по ускорению срабатывания и величина рабочего хода. Порог по ускорению срабатывания обеспечивается путем поджатия инерционного тела к опорной поверхности с заданным усилием, отношение которого к массе инерционного тела и определяет величину порога. Движение инерционного тела начинается при достижении действующего ускорения заданной величины, определяемой порогом по ускорению срабатывания. Сигнал о достижении заданного порога по ускорению срабатывания формируется, например, путем замыкания нормально разомкнутого электрического контакта при перемещении инерционного тела.One of the main characteristics of inertial sensors of threshold action is the threshold for accelerating the response and the magnitude of the stroke. The threshold for accelerating the response is provided by compressing the inertial body to the supporting surface with a given force, the ratio of which to the mass of the inertial body determines the threshold value. The motion of the inertial body begins when the effective acceleration of a given value is reached, which is determined by the threshold for acceleration of operation. A signal about reaching a predetermined threshold for accelerating the response is generated, for example, by closing a normally open electrical contact when moving an inertial body.

Известен инерционный датчик, описанный в патенте [US № 4184057, кл. Н01H 35/02, опуб. 15.01.1980 г.]. Датчик содержит размещенное в корпусе с упором инерционное тело, поджатое рабочей пружиной к одной стороне упора. На другой стороне упора расположены два неподвижных контакта, имеющих форму полуколец. Неподвижные контакты электрически изолированы от корпуса датчика и электрически соединены с токовыводами. Инерционное тело имеет хвостовую часть, к которой поджат пружиной подвижный контакт в виде тонкостенной втулки. Подвижный контакт обеспечивает перемыкание неподвижных контактов при перемещении инерционного тела на величину межконтактного зазора.Known inertial sensor described in the patent [US No. 4184057, class. H01H 35/02, publ. January 15, 1980]. The sensor contains an inertial body located in the housing with a stop, pressed by a working spring to one side of the stop. On the other side of the stop are two fixed contacts, having the shape of half rings. The fixed contacts are electrically isolated from the sensor housing and electrically connected to the current leads. The inertial body has a tail part, to which a movable contact in the form of a thin-walled sleeve is pressed by a spring. The movable contact provides the interconnection of the fixed contacts when moving the inertial body by the size of the contact gap.

Основной недостаток аналога состоит в ненадежном перемыкании двух неподвижных электрических контактов подвижным контактом - втулкой, так как разместить рабочие поверхности двух электрических контактов на одном уровне технологически очень сложно. Поэтому касание втулкой обоих электрических контактов при перемещении инерционного тела на величину межконтактного зазора - расстояния между неподвижными контактами и втулкой - будет происходить неодновременно. Для надежного перемыкания контактов требуются дополнительное поджатие пружиной втулки к неподвижным контактам и нежесткое соединение втулки с инерционным телом для обеспечения возможного поворота, необходимого для касания втулкой обеих поверхностей неподвижных контактов.The main disadvantage of the analogue is the unreliable bridging of two fixed electrical contacts by a movable contact - a sleeve, since it is technologically very difficult to place the working surfaces of two electrical contacts at the same level. Therefore, the sleeve touching both electrical contacts while moving the inertial body by the amount of the contact gap — the distance between the fixed contacts and the sleeve — will occur at the same time. Reliable contact closure requires additional pressing of the sleeve by the spring against the fixed contacts and a non-rigid connection of the sleeve with the inertial body to provide the possible rotation necessary for the sleeve to touch both surfaces of the fixed contacts.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является инерционный датчик [RU № 2522895, МПК Н01Н 35/14, опуб. 20.07.2014 г.], который взят за прототип. Датчик содержит размещенное в корпусе с упором поджатое рабочей пружиной к одной стороне упора инерционное тело, контактную систему, включающую связанные с токовыводами подвижный и неподвижный контакты, при этом неподвижный контакт, выполненный в виде кольца, размещен на другой стороне упора.The closest in technical essence to the claimed invention is an inertial sensor [RU No. 2522895, IPC Н01Н 35/14, publ. July 20, 2014], which is taken as a prototype. The sensor contains an inertial body pressed in by a working spring to a stop in the housing with a spring against one side of the stop, a contact system including movable and fixed contacts connected to the current leads, while a fixed contact made in the form of a ring is placed on the other side of the stop.

Инерционное тело снабжено со стороны опорной поверхности хвостовой частью. Подвижный контакт закреплен на хвостовой части инерционного тела. Соединение подвижного контакта с одним из токовыводов осуществлено гибким токопроводом, выполненным в виде винтовой пружины.The inertial body is provided with a tail part from the supporting surface side. The movable contact is fixed on the tail of the inertial body. The movable contact is connected to one of the current outputs by a flexible current lead made in the form of a helical spring.

Выполнение неподвижного контакта в виде кольца по сравнению с предыдущим аналогом, и закрепление подвижного контакта на хвостовой части инерционного тела позволяет обеспечить надежное замыкание электрического контакта при любом виде перемещения инерционного тела. А соединение подвижного контакта с одним из токовыводов гибким токопроводом, выполненным в виде винтовой пружины, обеспечивает дополнительное усилие поджатая инерционного тела к упору. В случае поломки рабочей пружины пружина-токоподвод не даст переместиться инерционному телу и замкнуться электрическому контакту при отсутствии инерционных нагрузок.The implementation of a fixed contact in the form of a ring in comparison with the previous analogue, and fixing the movable contact on the tail of the inertial body allows for reliable closure of the electrical contact for any type of movement of the inertial body. And the connection of the movable contact with one of the current outputs with a flexible current lead, made in the form of a helical spring, provides additional force pushed inertial body to the stop. In the event of a breakdown of the working spring, the spring-current lead will not allow the inertial body to move and close the electrical contact in the absence of inertial loads.

Однако, к недостаткам данной конструкции можно отнести ее относительную сложность и недостаточную надежность (как следствие наличия дополнительных связующих элементов между инерционным телом и подвижным контактом, где связь осуществляется через хвостовую часть и винтовую пружину). А наличие пружинных деталей при регулировке межконтактного зазора не исключает отказы, что снижает надежность срабатывания известного датчика. Кроме того, при эксплуатации датчика при поломке рабочей пружины возможно попадание в межконтактный зазор посторонних частиц, например металлической пыли, из-за возможного отслоения материала рабочей пружины, что может вызвать замыкание электрического контакта и самопроизвольное срабатывание датчика.However, the disadvantages of this design include its relative complexity and lack of reliability (as a result of the presence of additional connecting elements between the inertial body and the movable contact, where communication is through the tail and the coil spring). And the presence of spring parts when adjusting the contact gap does not exclude failures, which reduces the reliability of the known sensor. In addition, during the operation of the sensor when the working spring breaks, it is possible that foreign particles, such as metal dust, may fall into the intercontact gap due to the possible detachment of the working spring material, which can cause the electrical contact to close and the sensor to trigger spontaneously.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в создании надежного инерционного датчика простой конструкции.The problem to which the claimed technical solution is directed is to create a reliable inertial sensor of simple design.

Технический результат, на достижение которого направлена предполагаемая полезная модель, заключается в обеспечении отсутствия самопроизвольного срабатывания датчика при его эксплуатации, упрощении конструкции и регулировке в широком диапазоне приложения нагрузки.The technical result, the achievement of which the proposed utility model is aimed at, consists in ensuring the absence of spontaneous operation of the sensor during its operation, simplifying the design and adjusting in a wide range of load application.

Указанный технический результат достигается тем, что инерционный датчик, содержащий размещенное в корпусе с упором поджатое рабочей пружиной к одной стороне упора инерционное тело, контактную систему, включающую связанные с токовыводами подвижный и неподвижный контакты, при этом неподвижный контакт, выполненный в виде кольца, размещен на другой стороне упора, согласно заявляемой полезной модели в кольцо неподвижного контакта по резьбе введен регулировочный винт, установленный с регламентируемым зазором относительно подвижного контакта, являющегося одновременно инерционным телом, поверхность взаимодействия регулировочного винта с инерционным телом окружена упругим защитным кольцом с образованием изолированной от внешней среды межконтактной области.The specified technical result is achieved by the fact that the inertial sensor, comprising an inertial body pressed in by a working spring and pressed by a working spring to one side of the stop, an inertial body, a contact system including movable and fixed contacts connected to the current leads, a fixed contact made in the form of a ring is placed on on the other side of the stop, according to the claimed utility model, an adjusting screw is inserted into the ring of the fixed contact along the thread, installed with an adjustable clearance relative to the movable contact If it is simultaneously an inertial body, the interaction surface of the adjusting screw with the inertial body is surrounded by an elastic protective ring with the formation of an intercontact region isolated from the external environment.

В заявляемом инерционном датчике по сравнению с прототипом имеется небольшое количество деталей, в контактной системе отсутствуют пружинные детали, перемещается лишь инерционное тело, что обеспечивает надежность заявляемого датчика, имеющего упрощенную конструкцию. Для обеспечения точной и простой регулировки датчика в широком диапазоне приложения нагрузки в кольцо неподвижного контакта по резьбе введен регулировочный винт, установленный с регламентируемым зазором относительно подвижного контакта, являющегося одновременно инерционным телом. А введение упругого защитного кольца, окружающего поверхность взаимодействия регулировочного винта с инерционным телом с образованием изолированной от внешней среды межконтактной области, позволяет предотвратить самопроизвольное замыкание контактов, например, при возможном появлении металлической пыли, образующейся при отслоении материала рабочей пружины, при эксплуатации датчика.In the inventive inertial sensor in comparison with the prototype there are a small number of parts, in the contact system there are no spring parts, only the inertial body moves, which ensures the reliability of the inventive sensor having a simplified design. To ensure accurate and easy adjustment of the sensor in a wide range of application of the load, an adjustment screw is inserted into the ring of the fixed contact along the thread, which is installed with an adjustable gap relative to the movable contact, which is also an inertial body. And the introduction of an elastic protective ring surrounding the interaction surface of the adjusting screw with the inertial body with the formation of an intercontact region isolated from the external environment helps to prevent spontaneous contact closure, for example, with the possible occurrence of metal dust generated during peeling of the working spring material during operation of the sensor.

Для осуществления настройки восстанавливающей силы рабочей пружины и создания дополнительной жесткости конструкции корпус выполнен разъемным с прикрепленной к нему со стороны инерционного тела посредством резьбы регулировочной частью.In order to adjust the restoring force of the working spring and create additional structural rigidity, the housing is detachable with the adjusting part attached to it from the inertial body by means of a thread.

Для предохранения от внешнего электрического воздействия на контакты и предотвращения воздействия изменения температуры датчик дополнительно помещен в изолированный со всех сторон кожух.To protect against external electrical effects on the contacts and prevent the effects of temperature changes, the sensor is additionally placed in an insulated casing on all sides.

Наличие в заявляемой полезной модели признаков, отличающей ее от прототипа, позволяет считать ее соответствующей условию «новизна».The presence in the claimed utility model of features that distinguishes it from the prototype, allows us to consider it appropriate to the condition of "novelty."

Полезная модель поясняется чертежом, где представлен общий вид инерционного датчика.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a General view of the inertial sensor.

Устройство выполнено следующим образом.The device is as follows.

Предлагаемый инерционный датчик содержит корпус 1 с упором, размещенное в корпусе 1 инерционное тело 2, контактную систему, включающую электрически связанные с токовыводами 3, 4 неподвижный и подвижный контакты. Подвижный контакт, являющийся одновременно инерционным телом 2, поджат к одной стороне упора рабочей пружиной 5. А на другой стороне упора размещен неподвижный контакт, выполненный в виде кольца 6. В отверстие кольца 6 вкручен регулировочный винт 7, соединенный с токовыводом 3 и установленный относительно инерционного тела 2 с регламентируемым зазором. Кольцо 6 электрически изолировано от корпуса 1 изолятором 8 и прикреплено к упору корпуса 1 фиксирующим кольцом 9 через изолятор 10. Поверхность взаимодействия регулировочного винта 7 с инерционным телом 2 окружена упругим защитным кольцом 11 с образованием изолированной от внешней среды межконтактной области. Для надежности фиксации кольца 11 в данной области оно одним торцем, имеющим кольцевой буртик 12, уперто в плоскость кольца 6, а другим торцом вставлено в кольцевую проточку 13, выполненную на торцевой поверхности инерционного тела 2. Для осуществления настройки восстанавливающей силы рабочей пружины и создания дополнительной жесткости конструкции корпус 1 выполнен разъемным с прикрепленной к нему со стороны инерционного тела 2 посредством резьбы регулировочной частью 14. С целью предохранения от внешнего электрического воздействия на контакты и предотвращения воздействия изменения температуры датчик помещен в изолированный со всех сторон изоляторами 15, 16 кожух 17 с крышкой 18.The proposed inertial sensor comprises a housing 1 with a stop located in the housing 1, an inertial body 2, a contact system including electrically connected with current outputs 3, 4 fixed and movable contacts. The movable contact, which is simultaneously an inertial body 2, is pressed to one side of the stop by a working spring 5. And on the other side of the stop there is a fixed contact made in the form of a ring 6. An adjustment screw 7 is screwed into the hole of the ring 6, connected to the current output 3 and installed relative to the inertial body 2 with a regulated gap. The ring 6 is electrically isolated from the housing 1 by an insulator 8 and is attached to the abutment of the housing 1 by a fixing ring 9 through the insulator 10. The interaction surface of the adjusting screw 7 with the inertial body 2 is surrounded by an elastic protective ring 11 to form an intercontact region isolated from the external environment. For reliable fixation of the ring 11 in this area, it is abutted against the plane of the ring 6 by one end face having an annular bead 12, and inserted into the annular groove 13 on the end surface of the inertial body 2 with the other end face. To adjust the restoring force of the working spring and create additional structural rigidity, the housing 1 is made detachable with the adjusting part 14 attached to it from the side of the inertial body 2 by means of a thread. In order to protect against external electrical impact on the control Assortments and prevent exposure to changes in temperature sensor is placed in an insulated on all sides by insulators 15, 16 housing 17 with the cover 18.

Сборка датчика осуществляется следующим образом.The sensor assembly is as follows.

Гибкий токопровод 19 одним концом приваривают к инерционному телу 2, которое устанавливают в регулировочную часть 14 корпуса 1, вставляют затем рабочую пружину 5, и посредством резьбового соединения вкручивают корпус 1 до выбранного начального усилия поджатия рабочей пружины 5 к упору. Другой конец токопровода 19 приваривают к основанию части 14 через специальное отверстие (не показано). Затем в корпус 1 вставляют изолятор 8 и защитное кольцо 11, а также кольцо 6 и изолятор 10, которые с помощью резьбового соединения (не показано) затягивают фиксирующим кольцом 9. Далее в отверстие кольца 6 по резьбе вкручивают регулировочный винт 7 с заранее припаянным к нему токовыводом 3. Винт 7 относительно инерционного тела 2 устанавливают с регламентированным межконтактным зазором. К корпусу 1 приваривают другой токовывод 4, обеспечивая тем самым электрическую связь инерционного тела 2 (подвижного контакта) с токовыводом 4. Выполненную сборку датчика вставляют в изолятор 15, затем все помещают в кожух 17, сверху устанавливают изолятор 16 и с помощью сварки закрывают крышкой 18. Далее для обеспечения монолитности конструкции и надежности крепления токовыводов 3,4 внутренний свободный объем в корпусе 1 в области крепления токовыводов 3, 4 заполняют герметиком.The flexible conductor 19 is welded at one end to the inertial body 2, which is installed in the adjusting part 14 of the housing 1, then the working spring 5 is inserted, and by means of a threaded connection, the housing 1 is screwed to the selected initial force of pressing the working spring 5 against the stop. The other end of the conductor 19 is welded to the base of part 14 through a special hole (not shown). Then, insulator 8 and the protective ring 11, as well as ring 6 and insulator 10 are inserted into the housing 1, which are tightened with a locking ring 9 using a threaded connection (not shown). Next, the adjusting screw 7 is screwed into the hole of the ring 6 with a pre-soldered screw current output 3. The screw 7 relative to the inertial body 2 is installed with a regulated contact gap. Another current lead 4 is welded to the housing 1, thereby providing electrical connection of the inertial body 2 (movable contact) with the current lead 4. The completed sensor assembly is inserted into the insulator 15, then everything is placed in the casing 17, the insulator 16 is installed on top and closed with a lid 18 by welding Further, to ensure the monolithic structure and the reliability of the fastening of current leads 3.4, the internal free volume in the housing 1 in the field of fastening of the current leads 3, 4 is filled with sealant.

Датчик работает следующим образом.The sensor operates as follows.

При превышении силой инерции начального значения восстанавливающей силы, которую генерирует рабочая пружина 5, инерционное тело 2 (подвижный контакт) перемещается в сторону регулировочного винта 7 (неподвижного контакта) и происходит замыкание контактов, которое свидетельствует о достижении ускорений, действующих на объект при столкновении с другими объектами, пороговых уровней.When the inertia force exceeds the initial value of the restoring force generated by the working spring 5, the inertial body 2 (moving contact) moves toward the adjusting screw 7 (fixed contact) and the contacts close, which indicates the achievement of accelerations acting on the object in a collision with other objects, threshold levels.

Таким образом, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемой полезной модели следующей совокупности условий:Thus, the information presented indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed utility model:

использование в области приборостроения для определения момента достижения ускорений, действующих на инерционный датчик, пороговых уровней;use in the field of instrumentation to determine the moment of achievement of accelerations acting on the inertial sensor threshold levels;

создание надежного инерционного датчика упрощенной конструкции;creation of a reliable inertial sensor of a simplified design;

для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.for the claimed device in the form in which it is described in the formula of the utility model, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application and known prior to the priority date is confirmed.

Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed utility model meets the condition of "industrial applicability".

Claims

1. An inertial sensor, comprising an inertial body pressed in by a working spring placed in the housing with an abutment against one side of the abutment by a working spring, a contact system including movable and fixed contacts connected to the current leads, a fixed contact made in the form of a ring placed on the other side of the abutment, characterized the fact that an adjusting screw is inserted into the ring of the fixed contact along the thread, installed with an adjustable gap relative to the movable contact, which is simultaneously an inertial body, the surface The action of the adjusting screw with the inertial body is surrounded by an elastic protective ring with the formation of an intercontact region isolated from the external environment.

2. The inertial sensor according to claim 1, characterized in that the housing is detachable with an adjustment part attached to it from the inertial body by means of a thread.

3. The inertial sensor according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that it is additionally placed in an insulated casing on all sides.