RU2762663C1 - Limit switch - Google Patents

Limit switch Download PDF

Info

Publication number
RU2762663C1
RU2762663C1 RU2021111093A RU2021111093A RU2762663C1 RU 2762663 C1 RU2762663 C1 RU 2762663C1 RU 2021111093 A RU2021111093 A RU 2021111093A RU 2021111093 A RU2021111093 A RU 2021111093A RU 2762663 C1 RU2762663 C1 RU 2762663C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
jumper
rotation
contact system
limit switch
angle
Prior art date
Application number
RU2021111093A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Китаев
Михаил Александрович Филиппов
Николай Валентинович Екимов
Глеб Викторович Тенетилов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2021111093A priority Critical patent/RU2762663C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2762663C1 publication Critical patent/RU2762663C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/12Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/42Knife-and-clip contacts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: limit switch contains a contact system, a rotary jumper with a magnetic system, an additional magnetic system located on the outside of the housing, kinematically connected to the tracked element, as well as a torsion spring, one of the hooks of which is attached to the housing, and the other to the jumper axis. Each magnetic system is made in the form of one permanent magnet, which are magnetized in a diametrical direction perpendicular to the axis of rotation of the jumper and are oriented relative to each other by opposite poles with an offset in the initial state of the contact system by an angle exceeding the angle of rotation of the rotary jumper. The moment of rotation of the jumper, created by the interaction of permanent magnets in the extreme spatial position of the tracked element, exceeds the moment of rotation created by the torsion spring.
EFFECT: ensuring reliable contactless control of the final spatial position of the tracked element with switching electrical circuits of automation systems with significant currents.
1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам автоматики, которые могут быть использованы для коммутации электрических цепей технических объектов ответственного назначения.The invention relates to the field of instrumentation, in particular to automation devices that can be used to switch electrical circuits of critical technical objects.

Известна контактная система, используемая в качестве концевого выключателя [патент РФ №2685543, МПК H01H 1/42, опубликовано 22.04.2019, бюл. №12], которая содержит размещенные в герметичном из немагнитного материала корпусе контактную систему и поворотный перемыкатель с магнитной системой, а также размещенную извне на корпусе дополнительную магнитную систему, кинематически связанную с отслеживаемым элементом.Known contact system used as a limit switch [RF patent No. 2685543, IPC H01H 1/42, published 04/22/2019, bull. No. 12], which contains a contact system and a rotary jumper with a magnetic system placed in a sealed non-magnetic housing, as well as an additional magnetic system located on the outside of the housing, kinematically connected to the tracked element.

Контактная система представлена в виде помещенных в корпус установленных парами подвижных упругих контактов и неподвижных контактов. Перемыкатель оснащен расположенными диаметрально и соединенными кольцевым магнитопроводом постоянными магнитами чередующейся полярности, взаимодействующими с аналогичными дополнительными постоянными магнитами, соединенными дополнительным кольцевым магнитопроводом, размещенными на поворотной втулке, установленной снаружи на осевом выступе корпуса. Угол поворота поворотной втулки превышает угол поворота перемыкателя, а угловая ширина магнитов не меньше половины разности угла поворота поворотной втулки и угла поворота перемыкателя. На неподвижных контактах установлены консольные элементы с возможностью поворота, а в корпусе между каждой парой подвижных упругих контактов закреплено по одному упору из изоляционного материала, взаимодействующего поочередно с каждым подвижным упругим контактом в исходном и переключенном состояниях контактной системы.The contact system is presented in the form of movable elastic contacts and fixed contacts installed in pairs, placed in a housing. The jumper is equipped with permanent magnets of alternating polarity located diametrically and connected by an annular magnetic circuit, interacting with similar additional permanent magnets connected by an additional annular magnetic circuit located on a rotary bushing installed outside on the axial protrusion of the housing. The angle of rotation of the rotary sleeve exceeds the angle of rotation of the jumper, and the angular width of the magnets is not less than half the difference between the angle of rotation of the rotary sleeve and the angle of rotation of the jumper. On the stationary contacts, cantilever elements are installed with the possibility of rotation, and in the housing between each pair of movable elastic contacts, one stop made of insulating material is fixed, interacting alternately with each movable elastic contact in the initial and switched states of the contact system.

Недостатком данной системы является то, что данная контактная система может переключаться только при обеспечении постоянной кинематической связи внешней магнитной системы с отслеживаемым элементом, который совершает поворотное движение на ограниченный угол, что сужает область применения, исключая срабатывание при любом другом перемещении отслеживаемого элемента. Кроме того, для управления (отключения-включения) коммутируемых электрических цепей со значительными токами потребления и индуктивной нагрузкой требуется дополнительное оснащение системы автоматики, в которой используется известная контактная система, электромагнитными повторителями с контактами, обеспечивающими коммутацию электрических цепей с требуемыми токами и типом нагрузки. Указанные особенности известной контактной системы ограничивают ее область применения.The disadvantage of this system is that this contact system can be switched only when a constant kinematic connection of the external magnetic system with the tracked element is ensured, which makes a pivotal movement through a limited angle, which narrows the scope, excluding triggering at any other movement of the tracked element. In addition, to control (turn off-turn on) switched electrical circuits with significant consumption currents and inductive load, additional equipment of the automation system, which uses a known contact system, is required with electromagnetic repeaters with contacts that ensure the switching of electrical circuits with the required currents and type of load. These features of the known contact system limit its scope.

Известна контактная система, принятая за прототип, также используемая в качестве концевого выключателя [патент РФ №2691740, МПК H01H 1/42, опубликовано 18.06.2019, бюл. №17], которая содержит размещенные в герметичном из немагнитного материала корпусе контактную систему и поворотный перемыкатель с магнитной системой, а также размещенную извне на корпусе дополнительную магнитную систему, кинематически связанную с отслеживаемым элементом.Known contact system, taken as a prototype, also used as a limit switch [RF patent No. 2691740, IPC H01H 1/42, published 06/18/2019, bull. No. 17], which contains a contact system and a rotary jumper with a magnetic system placed in a sealed non-magnetic housing, as well as an additional magnetic system located on the outside of the housing, kinematically connected to the tracked element.

Контактная система представлена в виде помещенных в корпус подвижных упругих контактов и неподвижных контактов. Поворотный перемыкатель оснащен расположенными диаметрально и соединенными кольцевым магнитопроводом постоянными магнитами чередующейся полярности, взаимодействующими с аналогичными дополнительными постоянными магнитами, соединенными дополнительным кольцевым магнитопроводом, размещенными на поворотной втулке, установленной снаружи на осевом выступе корпуса, что позволяет осуществлять переключение контактной системы через герметичную стенку корпуса, изолирующего контактную систему от воздействия внешней окружающей среды, а также обеспечивает сохранение исходного и переключенного состояния контактной системы в условиях эксплуатации. Угол поворота поворотной втулки превышает угол поворота перемыкателя, а угловая ширина магнитов не меньше половины разности угла поворота поворотной втулки и угла поворота перемыкателя, что обеспечивает взаимное смещение постоянных магнитов относительно друг друга с зоной перекрытия, создающее надежное удержание перемыкателя, а, следовательно, и упругих контактов в замкнутом и разомкнутом состояниях.The contact system is presented in the form of movable elastic contacts and fixed contacts placed in the housing. The rotary jumper is equipped with permanent magnets of alternating polarity located diametrically and connected by an annular magnetic circuit, interacting with similar additional permanent magnets connected by an additional annular magnetic circuit located on a rotary bushing installed outside on the axial protrusion of the housing, which allows switching the contact system through the hermetically sealed wall of the casing that insulates the contact system from the influence of the external environment, and also ensures the preservation of the initial and switched state of the contact system under operating conditions. The angle of rotation of the rotary sleeve exceeds the angle of rotation of the jumper, and the angular width of the magnets is not less than half of the difference between the angle of rotation of the rotary sleeve and the angle of rotation of the jumper, which ensures the mutual displacement of the permanent magnets relative to each other with the overlap zone, which creates a reliable retention of the jumper, and, consequently, elastic contacts in closed and open states.

Известная контактная система имеет те же недостатки, что и предыдущий аналог. Данная контактная система может переключаться только при обеспечении постоянной кинематической связи внешней магнитной системы с отслеживаемым элементом, который совершает поворотное движение на ограниченный угол, что ограничивает область применения, исключая срабатывание при любом другом сложном перемещении отслеживаемого элемента. Также, для управления (отключения-включения) коммутируемых электрических цепей со значительными токами потребления и индуктивной нагрузкой требуется дополнительное оснащение системы автоматики электромагнитными повторителями с контактами, обеспечивающими коммутацию электрических цепей с требуемыми токами и типом нагрузки. При коммутации электрических цепей систем автоматики со значительными токами и индуктивной нагрузкой контакты контактных систем аналога и прототипа будут иметь очень ограниченный ресурс и неизбежно выйдут из строя - произойдет либо сваривание контактов, либо значительное увеличение сопротивления из-за «подгорания» контактов. То есть контактная система откажет и выключатель не сможет выполнять свою функцию. Указанные особенности известной контактной системы ограничивают ее область применения.The known contact system has the same disadvantages as the previous analogue. This contact system can be switched only when a constant kinematic connection of the external magnetic system with the tracked element is ensured, which makes a pivotal movement through a limited angle, which limits the scope of application, excluding operation during any other complex movement of the tracked element. Also, to control (turn off-turn on) switched electrical circuits with significant consumption currents and inductive load, additional equipment of the automation system with electromagnetic repeaters with contacts is required to ensure the switching of electrical circuits with the required currents and type of load. When switching electrical circuits of automation systems with significant currents and inductive load, the contacts of the analog and prototype contact systems will have a very limited resource and will inevitably fail - either the contacts are welded or a significant increase in resistance due to "burning" of the contacts. That is, the contact system will fail and the switch will not be able to perform its function. These features of the known contact system limit its scope.

Задачей заявляемого изобретения является создание концевого выключателя, надежно бесконтактно контролирующего конечное положение отслеживаемого элемента независимо от характера его движения и величины перемещения в это положение, исключающего ложные срабатывания при виброударных воздействиях и коммутирующего электрические цепи систем автоматики со значительными токами в широких областях применения.The objective of the claimed invention is to create a limit switch that reliably contactlessly controls the end position of the tracked element, regardless of the nature of its movement and the amount of movement to this position, excluding false alarms during vibration shock effects and switching electrical circuits of automation systems with significant currents in wide areas of application.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является обеспечение надежного бесконтактного контроля конечного пространственного положения отслеживаемого элемента независимо от характера его движения и величины перемещения в это положение с коммутацией электрических цепей систем автоматики со значительными токами.The technical result, which the claimed invention is aimed at, is to provide reliable contactless control of the final spatial position of the tracked element, regardless of the nature of its movement and the amount of movement to this position with switching electrical circuits of automation systems with significant currents.

Указанный технический результат достигается тем, что концевой выключатель, содержащий размещенные в герметичном из немагнитного материала корпусе контактную систему и поворотный перемыкатель с магнитной системой, а также размещенную извне корпуса дополнительную магнитную систему, кинематически связанную с отслеживающим элементом, согласно изобретению снабжен пружиной кручения, один из зацепов которой прикреплен к корпусу, а другой - к оси перемыкателя, каждая магнитная система выполнена в виде одного постоянного магнита, причем внешний постоянный магнит закреплен на отслеживаемом элементе, при этом постоянные магниты намагничены в диаметральном, перпендикулярном оси вращения перемыкателя направлении и ориентированы относительно друг друга противоположными полюсами со смещением в исходном состоянии контактной системы на угол, превышающий угол поворота поворотного перемыкателя, причем момент вращения перемыкателя, создаваемый при взаимодействии постоянных магнитов в крайнем пространственном положении отслеживаемого элемента, превышает момент вращения, создаваемый пружиной кручения.The specified technical result is achieved in that the limit switch containing a contact system and a rotary jumper with a magnetic system placed in a sealed non-magnetic material housing, as well as an additional magnetic system located outside the housing, kinematically connected to the tracking element, according to the invention is equipped with a torsion spring, one of which hooks are attached to the body, and the other to the jumper axis, each magnetic system is made in the form of one permanent magnet, and the external permanent magnet is attached to the tracked element, while the permanent magnets are magnetized in a diametrical direction perpendicular to the jumper axis of rotation and oriented relative to each other opposite poles with a displacement in the initial state of the contact system by an angle exceeding the angle of rotation of the rotary jumper, and the moment of rotation of the jumper created by the interaction of permanent magnets in the extreme space position of the monitored element exceeds the torque generated by the torsion spring.

Оснащение концевого выключателя пружиной кручения, один из зацепов которой прикреплен к корпусу, а другой - к оси перемыкателя, обеспечивает надежное (гарантированное) устойчивое сохранение исходного состояния контактной системы, исключая ложные срабатывания концевого включателя, например при наличие вибрации и ударных воздействий, которые неизбежно присутствуют при перемещении отслеживаемого элемента и работе оборудования, в котором применен концевой выключатель, что позволяет применять заявляемый выключатель в технических объектах ответственного назначения, не допускающих сбоев в работе.Equipping the limit switch with a torsion spring, one of the hooks of which is attached to the body, and the other to the jumper axis, ensures reliable (guaranteed) stable preservation of the initial state of the contact system, excluding false actuation of the limit switch, for example, in the presence of vibration and shock effects, which are inevitably present when moving the monitored element and the operation of equipment in which a limit switch is used, which allows the use of the inventive switch in critical technical objects that do not allow malfunctions.

Выполнение каждой магнитной системы в виде одного постоянного магнита, намагниченного в диаметральном, перпендикулярном оси вращения перемыкателя направлении, позволяет по сравнению с прототипом исключить из конструкции магнитных систем магнитопроводы, вдвое уменьшить количество магнитов (с четырех до двух), за счет этого значительно увеличить их объем, а, следовательно, и «энергетику» магнитов, позволяя упростить конструкцию магнитных систем концевого включателя и при этом увеличить момент вращения, создаваемый магнитами, что дает возможность использовать и надежно (гарантированно) переключать контактную систему, обеспечивающую коммутацию и длительное пропускание значительных токов [патент РФ №2552349, МПК H01H 1/42, опубликовано 10.06.2015, бюл. №16].The implementation of each magnetic system in the form of one permanent magnet, magnetized in a diametrical direction perpendicular to the axis of rotation of the jumper, allows, in comparison with the prototype, to exclude magnetic circuits from the design of magnetic systems, to halve the number of magnets (from four to two), thereby significantly increasing their volume , and, consequently, the "energy" of magnets, allowing to simplify the design of the magnetic systems of the limit switch and at the same time to increase the torque created by the magnets, which makes it possible to use and reliably (guaranteed) switch the contact system, providing switching and long-term transmission of significant currents [patent RF No. 2552349, IPC H01H 1/42, published 10.06.2015, bull. No. 16].

Размещение внешнего магнита на отслеживаемом элементе позволяет осуществлять бесконтактный контроль конечного пространственного положения отслеживаемого элемента независимо от характера его движения и величины перемещения в это положение.Placing an external magnet on the tracked element allows for non-contact control of the final spatial position of the tracked element, regardless of the nature of its movement and the amount of movement to this position.

Ориентация магнитов относительно друг друга противоположными полюсами со смещением в исходном состоянии контактной системы на угол, превышающий угол поворота перемыкателя и превышение на перемыкателе момента вращения, создаваемого при взаимодействии постоянных магнитов в крайнем пространственном положении отслеживаемого элемента, над моментом вращения, создаваемым пружиной кручения, обеспечивает надежное переключение контактной системы концевого выключателя и последующее надежное сохранение уже переключенного состояния контактной системы, исключая размыкания, например при наличие вибрации и ударных воздействий и как следствие возможные сбои в работе оборудования, в котором применен заявляемый концевой выключатель, что также расширяет его область применения.The orientation of the magnets relative to each other by opposite poles with a displacement in the initial state of the contact system by an angle exceeding the angle of rotation of the jumper and the excess on the jumper of the moment of rotation created by the interaction of permanent magnets in the extreme spatial position of the tracked element over the torque created by the torsion spring provides reliable switching the contact system of the limit switch and subsequent reliable preservation of the already switched state of the contact system, excluding openings, for example, in the presence of vibration and shock effects and, as a consequence, possible malfunctions of the equipment in which the claimed limit switch is applied, which also expands its scope.

Приведенные отличительные признаки заявляемого концевого выключателя в совокупности обеспечивает преимущества по сравнению с прототипом, а именно:The above distinctive features of the inventive limit switch together provide advantages over the prototype, namely:

- не требуется постоянная кинематическая связь концевого выключателя с отслеживаемым элементом, обеспечивается надежный бесконтактный контроль конечного пространственного положения отслеживаемого элемента независимо от характера его движения и величины перемещения в это положение, которое может быть любым: вращательным, поступательным, поступательно-вращательным, любым сложным;- no constant kinematic connection of the limit switch with the tracked element is required, reliable contactless control of the final spatial position of the tracked element is provided, regardless of the nature of its movement and the amount of movement to this position, which can be any: rotational, translational, translational-rotational, any complex;

- не требуются дополнительные повторители - электромагнитные переключатели для управления (выключения/включения) приводов движения отслеживаемого элемента с большими токами потребления, так как контактной системой заявляемого концевого выключателя обеспечивается надежная коммутация электрических цепей систем автоматики со значительными токами.- no additional repeaters are required - electromagnetic switches to control (turn off / on) the motion drives of the monitored element with high consumption currents, since the contact system of the inventive limit switch ensures reliable switching of electrical circuits of automation systems with significant currents.

Указанные преимущества значительно расширяют эксплуатационные возможности и области применения заявляемого концевого выключателя.These advantages significantly expand the operational capabilities and applications of the proposed limit switch.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизны».The presence in the claimed invention of the features that distinguish it from the prototype, allows it to be considered as corresponding to the condition of "novelty".

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».New features, which contain the distinctive part of the claims, have not been identified in technical solutions for a similar purpose. On this basis, it can be concluded that the claimed invention meets the condition "inventive step".

Изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated in the drawings.

На фиг. 1 приведен осевой разрез концевого выключателя при взаимодействии с контролируемым элементом;FIG. 1 shows an axial section of the limit switch when interacting with the controlled element;

На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, конструкция контактной системы;FIG. 2 - section a-a in Fig. 1, the design of the contact system;

На фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг 1, расположение постоянного магнита на перемыкателе (контактная система находится в исходном состоянии);FIG. 3 - section BB in Fig. 1, the location of the permanent magnet on the jumper (the contact system is in its original state);

На фиг. 4 показано взаимодействие постоянных магнитов (контактная система находится в начале поворота из исходного состояния);FIG. 4 shows the interaction of permanent magnets (the contact system is at the beginning of rotation from the initial state);

На фиг. 5 представлено взаимодействие постоянных магнитов (контактная система находится в переключенном состоянии).FIG. 5 shows the interaction of permanent magnets (the contact system is in a switched state).

Для упрощения зрительного восприятия фиг. 4 и фиг. 5 внешний постоянный магнит, закрепленный на контролируемом элементе, изображен условно смещенным относительно постоянного магнита, закрепленного на оси перемыкателя.For ease of visualization, FIG. 4 and FIG. 5, an external permanent magnet attached to a controlled element is shown conventionally displaced relative to a permanent magnet attached to the jumper axis.

На указанных чертежах принимаются следующие обозначения.In these drawings, the following designations are accepted.

1 - корпус;1 - case;

2 - токовывод;2 - current output;

3 - контакт;3 - contact;

4 - изолятор;4 - insulator;

5 - корпусная колодка;5 - body block;

6 - поворотный перемыкатель;6 - rotary jumper;

7 - токопроводящий нож;7 - conductive knife;

8 - ось перемыкателя;8 - jumper axis;

9 - подложка магнита, размещенного в корпусе;9 - the substrate of the magnet located in the housing;

10 - постоянный магнит, размещенный в корпусе;10 - permanent magnet located in the housing;

11 - внешний постоянный магнит;11 - external permanent magnet;

12 - пружина кручения;12 - torsion spring;

13 - контролируемый (отслеживаемый) элемент;13 - controlled (tracked) element;

14 - ограничительный выступ;14 - limiting ledge;

15 - обойма внешнего магнита.15 - outer magnet holder.

Концевой выключатель выполнен следующим образом.The limit switch is designed as follows.

Концевой выключатель (фиг. 1 - 5) содержит из немагнитного материала корпус 1, в котором размещены контактная система и поворотный перемыкатель 6. Корпус 1, соединенный с корпусной колодкой 5 сварным швом, обеспечивает герметичность внутреннего объема концевого выключателя для защиты контактной системы от воздействий внешней среды.The limit switch (Fig. 1 - 5) contains a non-magnetic material housing 1, which houses the contact system and the rotary jumper 6. The housing 1, connected to the housing block 5 by a weld seam, provides the tightness of the internal volume of the limit switch to protect the contact system from external influences. Wednesday.

Контактная система представляет собой закрепленные на токовыводах 2 контакты 3 и закрепленные на перемыкателе 6 токопроводящие ножи 7, взаимодействующие с контактами 3. Токовыводы 2 на изоляторах 4 закреплены на корпусной колодке 5 и расположены по окружности вокруг поворотного перемыкателя 6. Контакты 3 расположены на токовыводах 2 попарно и контактируют с ножами 7 встречно, обеспечивая стабильные электрические параметры контактной системы, а, следовательно, и ее надежную работу при жестких условиях эксплуатации концевого выключателя, в том числе при виброударных воздействиях.The contact system consists of contacts 3 fixed on current leads 2 and conductive knives 7 fixed on jumper 6, interacting with contacts 3. Current leads 2 on insulators 4 are fixed on the case block 5 and are located in a circle around the rotary jumper 6. Contacts 3 are located on current leads 2 in pairs and contact the knives 7 oppositely, providing stable electrical parameters of the contact system, and, consequently, its reliable operation under severe operating conditions of the limit switch, including vibration impact.

На оси 8 перемыкателя 6 закреплен на подложке 9 намагниченный в диаметральном перпендикулярном оси поворота перемыкателя 6 направлении постоянный магнит 10, который через герметичную стенку корпуса 1 взаимодействует с внешним постоянным магнитом 11, установленным в обойму 15, которая в свою очередь закреплена, например сварным швом, на контролируемом (отслеживающем) элементе 13. Обойма 15 защищает внешний постоянный магнит 11 от ударных воздействий, которые могут вызвать его сколы и разрушение. Внешний постоянный магнит 11 также намагничен в диаметральном, перпендикулярном оси поворота перемыкателя 6 направлении. Магниты 10, 11 ориентированы относительно друг друга противоположными полюсами со смещением в исходном состоянии контактной системы на угол γ, превышающий угол поворота φ перемыкателя 6.On the axis 8 of the jumper 6, a permanent magnet 10, magnetized in the diametrical direction perpendicular to the axis of rotation of the jumper 6, is fixed on the substrate 9, which interacts through the sealed wall of the housing 1 with an external permanent magnet 11 installed in the cage 15, which in turn is fixed, for example, by a weld, on the controlled (tracking) element 13. The holder 15 protects the external permanent magnet 11 from shock effects that can cause its chips and destruction. The external permanent magnet 11 is also magnetized in a diametrical direction perpendicular to the pivot axis of the jumper 6. The magnets 10, 11 are oriented relative to each other by opposite poles with a displacement in the initial state of the contact system by an angle γ exceeding the angle of rotation φ of the jumper 6.

Расположение полюсов (направлений намагничивания Г, Д) постоянных магнитов 10, 11 (фиг. 4, 5) обеспечивает момент поворота, совмещающий кратчайшим углом полюса S и N постоянного магнита 10 с полюсами N и S соответственно постоянного магнита 11, и, как следствие, поворачивающий ось 8 и перемыкатель 6 с переключением контактной системы концевого выключателя.The arrangement of the poles (directions of magnetization D, D) of the permanent magnets 10, 11 (Figs. 4, 5) provides a turning moment that matches the shortest pole angle S and N of the permanent magnet 10 with the poles N and S, respectively, of the permanent magnet 11, and, as a consequence, turning axle 8 and jumper 6 with switching of the contact system of the limit switch.

Концевой выключатель снабжен также пружиной кручения 12, например выполненной в виде спиральной ленточной пружины, одним зацепом закрепленной на корпусной панели 5, другим - на оси 8 перемыкателя 6. Момент вращения перемыкателя 6, создаваемый при взаимодействии постоянных магнитов 10, 11 в крайнем пространственном положении контролируемого элемента 13, превышает момент, создаваемый пружиной кручения 12 на всем угле поворота φ перемыкателя 6.The limit switch is also equipped with a torsion spring 12, for example, made in the form of a spiral strip spring, with one hook fixed on the housing panel 5, with the other on the axis 8 of the jumper 6. The moment of rotation of the jumper 6, created by the interaction of permanent magnets 10, 11 in the extreme spatial position of the controlled element 13 exceeds the moment created by the torsion spring 12 over the entire angle of rotation φ of the jumper 6.

Поворот перемыкателя 6 на угол φ ограничен выступами 14, взаимодействующими с подложкой 9 постоянного магнита 10.The rotation of the jumper 6 through the angle φ is limited by the protrusions 14 interacting with the substrate 9 of the permanent magnet 10.

Момент, создаваемый пружиной кручения 12, регулируется разворотом ее внешнего зацепа. При сборке концевого выключателя сначала настаивается без взаимодействия с внешним постоянным магнитом 11 минимальный момент пружины 12, обеспечивающий возвращение контактной системы из сработанного состояния в исходное, затем внешний зацеп пружины 12 дополнительно разворачивается, например на треть оборота и закрепляется в этом угловом положении для увеличения конструктивного запаса по переключению контактной системы при последующей эксплуатации концевого выключателя.The moment created by the torsion spring 12 is regulated by turning its outer hook. When assembling the limit switch, first, without interaction with the external permanent magnet 11, the minimum moment of the spring 12 is set, which ensures the return of the contact system from the triggered state to its original state, then the external hook of the spring 12 is additionally deployed, for example, by a third of a turn and fixed in this angular position to increase the design margin on switching the contact system during the subsequent operation of the limit switch.

Момент вращения перемыкателя 6, создаваемый при взаимодействии постоянных магнитов 10, 11 при необходимости может быть увеличен за счет уменьшения зазора между постоянным магнитом 11 торцом корпуса 1 в крайнем положении отслеживаемого элемента 13 или подбора постоянных магнитов 10, 11 с повышенными магнитными характеристиками, например из материалов из номенклатуры ГОСТ 21559 и ГОСТ 52956.The moment of rotation of the jumper 6, created by the interaction of the permanent magnets 10, 11, if necessary, can be increased by reducing the gap between the permanent magnet 11 and the end of the housing 1 in the extreme position of the monitored element 13 or by selecting permanent magnets 10, 11 with increased magnetic characteristics, for example, from materials from the nomenclature of GOST 21559 and GOST 52956.

Концевой выключатель работает следующим образом.The limit switch works as follows.

На фиг. 1 приведен пример применения концевого выключателя, переключающего электрические цепи объекта применения при установке специального вкладыша 13.FIG. 1 shows an example of the use of a limit switch that switches the electrical circuits of an object of use when installing a special insert 13.

Намагничивание внутреннего и внешнего постоянных магнитов 10, 11 в диаметральных направлениях Г, Д, перпендикулярных оси вращения перемыкателя 6 и их ориентация относительно друг друга противоположными полюсами упрощает конструкцию концевого выключателя - уменьшается вдвое количество постоянных магнитов (с четырех до двух) и полностью исключаются магнитопроводы. Кроме того увеличивается объем постоянных магнитов 10, 11, а следовательно и момент вращения перемыкателя 6 от их взаимодействия, что повышает надежность работы концевого выключателя.The magnetization of the internal and external permanent magnets 10, 11 in the diametrical directions D, D, perpendicular to the axis of rotation of the jumper 6 and their orientation relative to each other by opposite poles simplifies the design of the limit switch - the number of permanent magnets is halved (from four to two) and magnetic circuits are completely excluded. In addition, the volume of permanent magnets 10, 11 increases, and hence the moment of rotation of the jumper 6 from their interaction, which increases the reliability of the limit switch.

Смещение направлений намагничивания постоянных магнитов 10, 11 на фиксированный угол Δ в переключенном состоянии контактной системы позволяет обеспечить сохранение этого состояния при внешних виброударных воздействиях.The displacement of the directions of magnetization of the permanent magnets 10, 11 by a fixed angle Δ in the switched state of the contact system makes it possible to maintain this state under external vibro-shock influences.

В исходном состоянии контактной системы (в исходном угловом положении перемыкателя 6) направления намагниченности постоянных магнитов 10, 11 (Д и Г соответственно фиг. 4) не совпадают на угол γ, превышающий угол поворота φ перемыкателя 6, за счет этого обеспечивается момент, поворачивающий перемыкатель 6.In the initial state of the contact system (in the initial angular position of the jumper 6), the magnetization directions of the permanent magnets 10, 11 (D and D, respectively, Fig. 4) do not coincide by an angle γ exceeding the angle of rotation φ of the jumper 6, due to this, a moment is provided that turns the jumper 6.

То есть при начале поворота перемыкателя 6 от взаимодействия постоянных магнитов 10, 11 угол между направлениями намагниченности постоянных магнитов 10, 11 (Д и Г соответственно фиг. 4), например равен 45°. После поворота перемыкателя 6 на угол φ, например равный 30°, постоянные магниты 10, 11 будут смещены на оставшиеся 15°=45° - 30°. За счет этого смещения контактная система концевого выключателя будет надежно удерживаться в переключенном состоянии.That is, at the beginning of the rotation of the jumper 6 from the interaction of the permanent magnets 10, 11, the angle between the magnetization directions of the permanent magnets 10, 11 (D and D, respectively, Fig. 4) is, for example, 45 °. After turning the jumper 6 by an angle φ, for example equal to 30 °, the permanent magnets 10, 11 will be displaced by the remaining 15 ° = 45 ° - 30 °. Due to this displacement, the contact system of the limit switch will be reliably held in the switched state.

Наибольшее и наименьшее значение угла у для обеспечения надежного переключения и последующего надежного сохранения переключенного состояния контактной системы (с учетом условия, что момент вращения перемыкателя 6, создаваемый при взаимодействии постоянных магнитов 10, 11 в крайнем пространственном положении отслеживаемого элемента 13, превышает момент вращения, создаваемый пружиной кручения 12) может превышать значение угла поворота перемыкателя 6, например на 10-15°.The largest and smallest value of the angle y to ensure reliable switching and subsequent reliable preservation of the switched state of the contact system (taking into account the condition that the moment of rotation of the jumper 6, created by the interaction of permanent magnets 10, 11 in the extreme spatial position of the monitored element 13, exceeds the moment of rotation created torsion spring 12) may exceed the value of the angle of rotation of the jumper 6, for example, by 10-15 °.

При уменьшении угла γ возрастает результирующий момент в начале поворота перемыкателя 6 и уменьшается результирующий момент удержания контактной системы в переключенном положении.With a decrease in the angle γ, the resulting torque at the beginning of the rotation of the jumper 6 increases and the resulting torque of holding the contact system in the switched position decreases.

При увеличении угла γ наоборот уменьшается результирующий момент в начале поворота перемыкателя 6 и увеличивается результирующий момент удержания контактной системы в переключенном положении.With an increase in the angle γ, on the contrary, the resulting moment at the beginning of the rotation of the jumper 6 decreases and the resulting moment of holding the contact system in the switched position increases.

В начале поворота перемыкателя 6 от взаимодействия постоянных магнитов 10, 11 угол γ между направлениями намагниченности постоянных магнитов 10, 11 (Д и Г соответственно фиг. 4) составляет γ=φ+Δ, где φ - угол поворота перемыкателя 6, необходимый для переключения контактной системы (например, φ=30°), Δ - угол между направлениями намагниченности постоянных магнитов 10, 11 (Д и Г соответственно фиг. 5) в переключенном состоянии контактной системы (например, Δ=10-15°). При указанных значениях углов φ и Δ угол γ может принимать значения от 40 до 45°, обеспечивая как надежное удержание перемыкателя 6 в переключенном состоянии контактной системы, так и достаточный момент, необходимый для поворота перемыкателя 6 из его начального углового положения, соответствующему исходному состоянию контактной системы.At the beginning of the rotation of the jumper 6 from the interaction of the permanent magnets 10, 11, the angle γ between the directions of magnetization of the permanent magnets 10, 11 (D and D, respectively, Fig. 4) is γ = φ + Δ, where φ is the angle of rotation of the jumper 6 required to switch the contact systems (for example, φ = 30 °), Δ is the angle between the directions of magnetization of permanent magnets 10, 11 (D and D, respectively, Fig. 5) in the switched state of the contact system (for example, Δ = 10-15 °). With the indicated values of the angles φ and Δ, the angle γ can take values from 40 to 45 °, providing both reliable retention of the jumper 6 in the switched state of the contact system, and a sufficient moment required to turn the jumper 6 from its initial angular position corresponding to the initial state of the contact systems.

При поступательном перемещении контролируемого элемента 13 в крайнее пространственное положение от взаимодействия постоянных магнитов 10, 11 перемыкатель 6 поворачивается на угол φ (фиг. 2) до упора подложки 9 в выступ 14 (фиг. 3), при этом переключается контактная система. Наличие угла ориентации магнитов 10,11 относительно друг друга противоположными полюсами со смещением на угол Δ (фиг. 5) в переключенном состоянии контактной системы обеспечивает момент, надежно удерживающий контактную систему в переключенном состоянии при всех условиях эксплуатации, в том числе и при виброударных воздействиях.With the translational movement of the controlled element 13 to the extreme spatial position from the interaction of the permanent magnets 10, 11, the jumper 6 is rotated through the angle φ (Fig. 2) until the substrate 9 stops in the protrusion 14 (Fig. 3), and the contact system is switched. The presence of the orientation angle of the magnets 10.11 relative to each other by opposite poles offset by an angle Δ (Fig. 5) in the switched state of the contact system provides a torque that reliably holds the contact system in the switched state under all operating conditions, including vibration impacts.

При удалении контролируемого элемента 13 из зоны установки концевого выключателя пружина 12 возвращает перемыкатель 6, а, следовательно, и контактную систему в исходное состояние, обеспечивая надежное сохранение этого состояния при всех условиях эксплуатации.When the controlled element 13 is removed from the limit switch installation zone, the spring 12 returns the jumper 6, and, consequently, the contact system to its original state, ensuring that this state is reliably maintained under all operating conditions.

В итоге, заявляемый концевой выключатель обеспечивает надежный бесконтактный контроль конечного пространственного положения отслеживаемого элемента 13 независимо от характера его движения и величины перемещения в это положение, исключает ложные срабатывания при виброударных воздействиях и коммутирует электрические цепи систем автоматики со значительными токами.As a result, the inventive limit switch provides reliable contactless control of the final spatial position of the monitored element 13, regardless of the nature of its movement and the amount of movement to this position, excludes false alarms during vibration shock effects and switches electrical circuits of automation systems with significant currents.

Концевой выключатель имеет преимущества по сравнению с известными устройствами:The limit switch has advantages over known devices:

- не требуется постоянная кинематическая связь концевого выключателя с контролируемым элементом 13;- no constant kinematic connection of the limit switch with the controlled element 13 is required;

- обеспечивается срабатывание концевого выключателя при конечном пространственном расположении контролируемого элемента 13 независимо от вида его движения при перемещении в это расположение, которое может быть любым: вращательным, поступательным, поступательно-вращательным, любым сложным;- the actuation of the limit switch is ensured at the final spatial location of the controlled element 13, regardless of the type of its movement when moving to this location, which can be any: rotational, translational, translational-rotational, any complex;

- конструкция контактной системы с надежными попарно расположенными контактами 3 обеспечивает управление (отключение/подключение) силовых устройств с большими токами потребления без использования дополнительных повторителей - электромагнитных переключателей.- the design of the contact system with reliable paired contacts 3 provides control (disconnection / connection) of power devices with high consumption currents without the use of additional repeaters - electromagnetic switches.

Указанные преимущества значительно расширяют область применения заявляемого концевого выключателя.These advantages significantly expand the scope of the inventive limit switch.

В настоящее время разработана конструкторская документация, изготавливаются опытные образцы концевого выключателя, выполненного в соответствии с заявляемым изобретением. Работоспособность заявляемого концевого выключателя подтверждена расчетами.At present, the design documentation has been developed, prototypes of the limit switch made in accordance with the claimed invention are being manufactured. The performance of the proposed limit switch is confirmed by calculations.

Представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:The presented information testifies to the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:

- заявляемый концевой выключатель относится к области приборостроения, в частности к устройствам автоматики, которые могут быть использованы для коммутации электрических цепей технических объектов ответственного назначения;- the claimed limit switch relates to the field of instrumentation, in particular to automation devices that can be used to switch electrical circuits of critical technical objects;

- заявляемый концевой выключатель при использовании способен обеспечить надежный бесконтактный контроль конечного пространственного положения отслеживаемого элемента независимо от характера его движения и величины перемещения в это положение с коммутацией электрических цепей систем автоматики со значительными токами;- the inventive limit switch, when used, is capable of providing reliable contactless control of the final spatial position of the tracked element, regardless of the nature of its movement and the amount of movement to this position with switching electrical circuits of automation systems with significant currents;

- для заявляемого концевого выключателя 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.- for the inventive limit switch in the form in which it is described in the claims, the possibility of its implementation is confirmed using the means and methods described in the application and known before the priority date.

Следовательно, заявленный концевой выключатель соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed limit switch meets the "industrial applicability" condition.

Claims (1)

Концевой выключатель, содержащий размещенные в герметичном из немагнитного материала корпусе контактную систему и поворотный перемыкатель с магнитной системой, а также размещенную извне на корпусе дополнительную магнитную систему, кинематически связанную с отслеживаемым элементом, отличающийся тем, что снабжен пружиной кручения, один из зацепов которой прикреплен к корпусу, а другой - к оси перемыкателя, каждая магнитная система выполнена в виде одного постоянного магнита, причем внешний постоянный магнит закреплен на отслеживаемом элементе, при этом постоянные магниты намагничены в диаметральном, перпендикулярном оси вращения перемыкателя направлении и ориентированы относительно друг друга противоположными полюсами со смещением в исходном состоянии контактной системы на угол, превышающий угол поворота поворотного перемыкателя, причем момент вращения перемыкателя, создаваемый при взаимодействии постоянных магнитов в крайнем пространственном положении отслеживаемого элемента, превышает момент вращения, создаваемый пружиной кручения.A limit switch containing a contact system and a rotary jumper with a magnetic system placed in a sealed non-magnetic material case, as well as an additional magnetic system located on the outside of the case, kinematically connected to the tracked element, characterized in that it is equipped with a torsion spring, one of the hooks of which is attached to the case, and the other - to the jumper axis, each magnetic system is made in the form of one permanent magnet, and the external permanent magnet is fixed on the tracked element, while the permanent magnets are magnetized in a diametrical direction perpendicular to the jumper rotation axis and are oriented relative to each other by opposite poles with an offset in the initial state of the contact system by an angle exceeding the angle of rotation of the rotary jumper, and the moment of rotation of the jumper created by the interaction of permanent magnets in the extreme spatial position of the tracked element exceeds the moment of rotation created by the torsion spring.
RU2021111093A 2021-04-19 2021-04-19 Limit switch RU2762663C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111093A RU2762663C1 (en) 2021-04-19 2021-04-19 Limit switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111093A RU2762663C1 (en) 2021-04-19 2021-04-19 Limit switch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2762663C1 true RU2762663C1 (en) 2021-12-21

Family

ID=80039412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021111093A RU2762663C1 (en) 2021-04-19 2021-04-19 Limit switch

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2762663C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1124244A2 (en) * 2000-02-10 2001-08-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Rotary operating mechanism for switchgear
RU2552349C2 (en) * 2013-03-18 2015-06-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Contact system
RU2604205C1 (en) * 2015-10-12 2016-12-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Electromagnetic polarized switch
RU2691740C1 (en) * 2018-10-25 2019-06-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Contact system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1124244A2 (en) * 2000-02-10 2001-08-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Rotary operating mechanism for switchgear
RU2552349C2 (en) * 2013-03-18 2015-06-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Contact system
RU2604205C1 (en) * 2015-10-12 2016-12-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Electromagnetic polarized switch
RU2691740C1 (en) * 2018-10-25 2019-06-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Contact system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102156992B1 (en) relay
US8334688B2 (en) Multi-position switch having dual output hall device
BR112014027765B1 (en) DEVICE TO INTERRUPT THE FLOW OF ELECTRICITY IN A CIRCUIT
JP4753360B2 (en) Electrical contact opening / closing part
US9203230B2 (en) Line protection switch
US2548581A (en) Magnetic switching device
RU2762663C1 (en) Limit switch
EP2812905B1 (en) Magnetically-triggered proximity switch
US3158796A (en) Electromechanical actuators
EP1583123B1 (en) Safety switch assembly
JP2021110368A (en) Attachment structure of detection magnet of valve electric actuator and valve electric actuator
RU187013U1 (en) Polarized magnetically controlled switching device for determining the angle of inclination / rotation of the sensor
JP6568073B2 (en) Circuit breaker reset mechanism for contact surface and circuit breaker of flux shunt trip actuator
RU2677838C1 (en) Hydrostatic switch
KR20200024114A (en) Passive triggering mechanisms for use with switching devices incorporating pyrotechnic features
US9054530B2 (en) Pulsed interrupter and method of operation
RU2604205C1 (en) Electromagnetic polarized switch
RU2599625C1 (en) Electromagnetic polarized switch
RU2691740C1 (en) Contact system
RU2367050C1 (en) Final control switching device
RU2421842C1 (en) Executive switching device
RU2435244C1 (en) Actuating switching device
RU2685543C1 (en) Contact system
RU2562057C2 (en) Inertia-type switch
RU2707879C1 (en) Actuating switching device