ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к области электроконтактной техники, устройства которой коммутируют электрические цепи при определенных величинах относительных механических перемещений изделий или агрегатов этих изделий, например космических аппаратов.

Известны электроконтактные измерительные преобразователи, рассмотренные в книге Н.Н. Марков и др. Электроконтактные датчики для линейных перемещений. - М. : Машиностроение, 1969; выключатели путевые серии ВПК-2000 ГОСТ18147-72 и др. Такие измерительные преобразователи содержат воспринимающий элемент, установленный подвижно в корпусе, возвратную пружину, контактный узел, связанный с воспринимающим элементом через механизм передачи движения, выводное устройство в виде электрического соединителя или кабеля.

Такие измерительные преобразователи характеризуются сложной конструкцией, большими габаритами и массой, чувствительностью характеристик к эксплуатационным условиям.

Известен измерительный преобразователь линейных перемещений ПСП ОСТ92-8974-78, взятый авторами за прототип и который является некоторым усовершенствованием приведенных аналогов. Такой преобразователь содержит корпус, скользящие контакты с изоляционным держателем, втулку, установленную с возможностью перемещения и фиксации в корпусе, воспринимающий элемент с возвратной пружиной, соединенный с управляющим элементом скользящих контактов и установленный в отверстии втулки, электрическое выводное устройство для соединения с системой измерения. Управляющий элемент скользящих контактов выполнен в виде усеченного конуса, содержащего изоляционную и токопроводящую поверхности. Контакты, закрепленные на пластинчатых пружинах, опираются на поверхности конуса. Пластинчатые пружины изогнуты и закреплены на штыре изоляционного держателя, например, расклепкой конца штыря. К свободной части штыря подпаян электрический провод выводного устройства. Пластинчатые пружины с контактами размещены на изоляционном держателе по окружности. Электрическая цепь образуется парой таких пружин. Управляющий элемент не имеет ограничителя от поворота. Пластинчатые пружины с контактами не разделены перегородками и, в случае поломки одной из них, может быть выдана ложная команда.

Из описания следует, что такой измерительный преобразователь не обеспечивает повышенную надежность, т. к. возможно ложное замыкание цепи при воздействии виброперегрузок или поломки одной из пластинчатых пружин. В такой конструкции затруднительно обеспечение высокой точности коммутации цепей по линейному перемещению - при повороте управляющего элемента сбивается точность настройки коммутации цепей из-за технологических погрешностей узлов преобразователя. Контактный узел не имеет достаточной защиты от попадания посторонних частиц. По этой причине нельзя гарантировать высокое качество электрического контакта.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение высоконадежной конструкции измерительного преобразователя в сложных эксплуатационных условиях, сохранение точности настройки коммутации электрических цепей и повышение качества электрического контакта в течение срока службы.

Указанный технический результат достигается тем, что в измерительном преобразователе линейных перемещений, содержащем корпус, скользящие электрические контакты с изоляционным держателем, втулку, установленную с возможностью перемещения и фиксации в корпусе, воспринимающий элемент с возвратной пружиной, соединенный с управляющим элементом скользящих контактов и установленный в отверстии втулки, электрическое выводное устройство, в отличие от известного изоляционный держатель скользящих электрических контактов выполнен с пазами для каждой щетки, центральным отверстием сечением в виде многогранника, при этом в стенках пазов выполнены отверстия под контактные элементы щеток с цилиндрическими поверхностями, управляющий элемент скользящих контактов, повторяющий форму отверстия держателя, размещен в отверстии держателя, а на управляющем элементе выполнены продольные скругленные выступы для контактирования с цилиндрическими поверхностями щеток, оси которых перпендикулярны осям выступов управляющего элемента.

При этом продольными скругленными выступами для контактирования с цилиндрическими поверхностями щеток предлагается снабдить основания впадин, выполненных на гранях управляющего элемента.

Выполнение в изоляционном держателе пазов для каждой щетки позволило устранить взаимовлияние щеток, особенно при поломке одной из них и, тем самым, повысить надежность преобразователя.

Исполнение отверстия в изоляционном держателе и соответственно сечения управляющего элемента в виде многогранника обеспечило фиксацию управляющего элемента от поворота и сохранение точности настройки коммутации цепей по перемещению.

Выполнение на управляющем элементе впадин, основания которых снабжены продольными скругленными выступами для контактирования с цилиндрическими поверхностями щеток, позволило обеспечить самозачищающийся точечный электрический контакт, характеризующийся стабильным по величине переходным сопротивлением.

На фиг.1 изображен продольный разрез измерительного преобразователя.

На фиг.2 изображен поперечный разрез по А-А.

Конструкция измерительного преобразователя состоит из корпуса 1, изоляционного держателя 2, щеток 3 и 4, имеющих цилиндрические контактные поверхности. Каждая щетка закреплена на изоляционном держателе с помощью винта 5, гайки 6 с прокладкой 7. Щетки 3,4 изготовлены из токопроводящей пружинной ленты, контактные поверхности получены с помощью гибки и покрыты износостойким покрытием на основе драгоценного металла. В корпусе 1 установлена втулка 8, которая может перемещаться относительно корпуса 1 и фиксироваться после настройки. В отверстии втулки 8 установлен воспринимающий элемент 9 с возвратной пружиной 10. На воспринимающем элементе 9 закреплен управляющий элемент скользящих контактов 11, основания впадин которого снабжены продольными скругленными выступами 12. Со стороны электрического выводного устройства 13 корпус закрыт крышкой 14.

Измерительный преобразователь, имеющий две цепи, функционирует следующим образом. В исходном (свободном) положении на воспринимающий элемент 9 нет механического воздействия. Такому положению соответствует фиг.1. В исходном положении, как показано на фиг.2, пара диаметрально расположенных щеток 3 опирается контактными поверхностями на выступы 12 управляющего элемента 11. При этом одна электрическая цепь замкнута, а другая - разомкнута, т.к. пара щеток 4 не контактирует с управляющим элементом 11. При механическом нажатии воспринимающего элемента по стрелке Б, на размере, соответствующем настройке, щетки 3 сходят с управляющего элемента 11 и первая электрическая цепь размыкается. В этот же момент или чуть позднее щетки 4 касаются скругленных выступов 12 управляющего элемента 11, и замыкается вторая электрическая цепь измерительного преобразователя. После снятия механического воздействия возвратная пружина 10 выталкивает воспринимающий элемент 9, и преобразователь возвращается в исходное положение.

Предложенный измерительный преобразователь линейных перемещений имеет функционально оптимизированную конструкцию, внутреннюю защищенность от негативного влияния деталей функциональных узлов друг на друга и улучшенные условия электрического контактирования скользящих контактов. Это позволяет повысить надежность работы в экстремальных условиях, например в открытом космосе.