[go: up one dir, main page]

RU2237310C2 - Inertia switch - Google Patents

Inertia switch Download PDF

Info

Publication number
RU2237310C2
RU2237310C2 RU2000107928/09A RU2000107928A RU2237310C2 RU 2237310 C2 RU2237310 C2 RU 2237310C2 RU 2000107928/09 A RU2000107928/09 A RU 2000107928/09A RU 2000107928 A RU2000107928 A RU 2000107928A RU 2237310 C2 RU2237310 C2 RU 2237310C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inertial
switch
accelerations
liquid
flat disk
Prior art date
Application number
RU2000107928/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000107928A (en
Inventor
С.Н. Зайковский (RU)
С.Н. Зайковский
В.Н. Китаев (RU)
В.Н. Китаев
М.В. Михайлов (RU)
М.В. Михайлов
Г.А. Панкратов (RU)
Г.А. Панкратов
Д.И. Сафонов (RU)
Д.И. Сафонов
Original Assignee
Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. акад. Е.И. Забабахина
Министерство Российской Федерации по атомной энергии
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 Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. акад. Е.И. Забабахина, Министерство Российской Федерации по атомной энергии filed Critical Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. акад. Е.И. Забабахина
Priority to RU2000107928/09A priority Critical patent/RU2237310C2/en
Publication of RU2000107928A publication Critical patent/RU2000107928A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2237310C2 publication Critical patent/RU2237310C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)

Abstract

FIELD: measurement of sustained accelerations in automatic systems of flight vehicles and safety systems of automobiles.
SUBSTANCE: in the inertia switch, having a body with a cover, inertia body and contacts, the body is filled with liquid, the inertia body is made in the form of a flat disk and is positioned in liquid in the body interior for plane-parallel motion between two plane walls, the value of motion is less than its diameter, but more than the clearance between the body wall and the flat disk in its initial position. The fixed contacts are installed in the body, and the movable ones are made of elastic material and positioned in circumference around the inertia body for engagement with it. In the initial position the flat disk is held by a magnetic system.
EFFECT: provided non-operation at high-frequency vibration-impact actions and provided measurement of accelerations under the action of vibration.
2 dwg

Description

Изобретение относится к инерционным включателям для систем автоматики различных летательных аппаратов и систем безопасности автомобилей.The invention relates to inertial switches for automation systems of various aircraft and vehicle security systems.

В настоящее время известны самые различные конструкции инерционных включателей, однако все они, обладая определенными недостатками в большинстве случаев не могут быть широко использованы для измерения ускорений в указанных системах.Currently, there are a variety of designs of inertial switches, but all of them, having certain drawbacks, in most cases cannot be widely used to measure accelerations in these systems.

Известен инерционный включатель - предохранитель ускорения, содержащий корпус, инерционное тело, состоящее из нескольких инерционных элементов, передающий элемент в виде баллона, заполненного жидкостью, с подвижным поршнем /1/.Known inertial switch is an acceleration fuse containing a housing, an inertial body, consisting of several inertial elements, a transmitting element in the form of a cylinder filled with liquid, with a movable piston / 1 /.

В известном инерционном включателе очень проблематично обеспечить надежное уплотнение в подвижной посадке поршня. Во включателе множество перемещающихся деталей, что при нестабильном трении вызовет дополнительные погрешности срабатывания. Из-за особенностей конструкции включателя (истечение жидкости через дюзу) он срабатывает только при очень длительном воздействии ускорения. На короткие импульсы ускорения включатель не успевает реагировать. Это очень ограничивает области применения известного инерционного включателя.In the known inertial switch, it is very problematic to provide a reliable seal in the movable seating of the piston. The switch has a lot of moving parts, which in case of unstable friction will cause additional errors of operation. Due to the design features of the switch (fluid outflow through the nozzle), it only works when the acceleration is very long. The switch does not have time to respond to short acceleration pulses. This greatly limits the scope of the known inertial switch.

Известен инерционный включатель - автомобильный чувствительный механический контактный датчик, содержащий корпус, инерционное тело, поджатое контактной пружиной и задемпфированное демпфирующей ламелью /2/.Known inertial switch is an automobile sensitive mechanical contact sensor containing a housing, an inertial body, pressed by a contact spring and damped by a damping lamella / 2 /.

Инерционный включатель имеет большую погрешность срабатывания из-за нестабильности трения между инерционным телом и демпфирующей ламелью, что существенно ограничивает применение известного включателя.The inertial switch has a large operating error due to the instability of friction between the inertial body and the damping lamella, which significantly limits the use of the known switch.

Известен инерционный включатель - датчик ускорения, содержащий корпус с крышкой, инерционное тело в виде эластичного баллона, заполненного жидкостью, удерживаемого магнитной системой, контакты /3/.Known inertial switch is an acceleration sensor containing a housing with a lid, an inertial body in the form of an elastic balloon filled with liquid, held by a magnetic system, contacts / 3 /.

Недостаток инерционного включателя заключается в том, что он реагирует на очень короткие импульсы ускорения, которые в большинстве случаев не опасны для объектов использования.The disadvantage of the inertial switch is that it responds to very short acceleration pulses, which in most cases are not dangerous for the objects of use.

То есть известный включатель не может быть широко применен, например, для систем безопасности, из-за его срабатываний от высокочастотных виброударных ускорений, что существенно ограничивает возможные области применения включателя.That is, the known switch cannot be widely used, for example, for security systems, due to its responses from high-frequency vibration-shock accelerations, which significantly limits the possible areas of application of the switch.

Этот инерционный включатель рассматривается в качестве прототипа.This inertial switch is considered as a prototype.

Анализ конструкций известных инерционных включателей позволяет сделать вывод о том, что они содержат инерционные тела либо совершенно незадемпфированные, либо задемпфированные нестабильно, либо очень глубоко задемпфированные, что соответственно приводит либо к реагированию на очень короткие импульсы ускорения, либо дает большие погрешности измерения ускорений, либо обеспечивает измерение только очень длительно действующих ускорений.An analysis of the structures of known inertial switches allows us to conclude that they contain inertial bodies either completely non-damped, or damped unstably, or very deeply damped, which accordingly leads either to a response to very short acceleration pulses, or gives large errors in measuring accelerations, or provides measuring only very long-acting accelerations.

Рассмотрение конструкций известных инерционных включателей позволяет сделать вывод, что известный уровень техники не обеспечивает создание инерционных включателей, обеспечивающих их использование для измерения ускорений в различных областях применения, например при виброударных воздействиях.A review of the designs of known inertial switches allows us to conclude that the prior art does not provide the creation of inertial switches that ensure their use for measuring accelerations in various fields of application, for example, under vibration impacts.

Поэтому задача, решаемая изобретением, - обеспечение несрабатывания при высокочастотных виброударных воздействиях и обеспечение измерения ускорений при действии вибрации.Therefore, the problem solved by the invention is the provision of failure during high-frequency vibration impacts and the provision of measuring accelerations under the action of vibration.

Указанный технический результат достигается тем, что в инерционном включателе, содержащем корпус с крышкой, заполненный жидкостью, инерционное тело, удерживаемое магнитной системой, контакты, согласно изобретению, инерционное тело выполнено в виде плоского диска, размещенного в жидкости во внутреннем объеме корпуса, с возможностью плоскопараллельного перемещения между двумя плоскими стенками, и взаимодействия с контактами, причем перемещение диска значительно меньше его диаметра, но при этом значительно больше зазора между стенкой и диском в его исходном положении.The specified technical result is achieved by the fact that in the inertial switch containing the housing with a cover filled with liquid, the inertial body held by the magnetic system, the contacts, according to the invention, the inertial body is made in the form of a flat disk placed in the liquid in the internal volume of the body, with the possibility of plane parallel moving between two flat walls, and interacting with the contacts, moreover, the movement of the disk is much smaller than its diameter, but significantly larger than the gap between the wall and disk in its original position.

Выполнение инерционного тела в виде плоского диска, совершающего плоскопараллельное перемещение между двумя стенками во внутреннем объеме, заполненном жидкостью, при перемещении диска значительно меньшим его диаметра, но значительно большим его зазора со стенкой в исходном положении обеспечивает демпфирование инерционного тела, причем переменное демпфирование, зависящее от скорости нарастания, времени действия и величины ускорения.The execution of the inertial body in the form of a flat disk, making plane-parallel movement between two walls in an internal volume filled with liquid, when the disk moves much smaller than its diameter, but much larger than its clearance with the wall in the initial position, provides inertial body damping, and variable damping, depending on slew rate, duration of action and magnitude of acceleration.

Это демпфирование наибольшее в исходном положении инерционного тела при ударных ускорениях с большой скоростью нарастания (коротким передним фронтом).This damping is greatest in the initial position of the inertial body during shock accelerations with a high slew rate (short leading edge).

В начале перемещения инерционного тела из исходного положения жидкость не успевает мгновенно затекать в кольцевой зазор между ним и стенкой, так как зазор согласно изобретению чрезвычайно мал, а диаметр диска (следовательно и площадь) значителен. При небольшом увеличении зазора увеличение объема за диском значительно.At the beginning of the movement of the inertial body from its initial position, the liquid does not have time to instantly flow into the annular gap between it and the wall, since the gap according to the invention is extremely small, and the diameter of the disk (and therefore the area) is significant. With a slight increase in the gap, the increase in volume behind the disk is significant.

Уменьшение давления за диском вследствие этого дополнительно препятствует перемещению инерционного тела из исходного положения, причем величина силы, удерживающей диск, пропорциональна его площади. При очень коротких ударных воздействиях ускорения, даже с амплитудой, значительно превосходящей уставку (ускорение) срабатывания, диск переместившись на очень небольшое расстояние, возвращается в исходное положение, то есть инерционный включатель не сработает.The decrease in pressure behind the disk due to this additionally prevents the inertial body from moving from its original position, and the magnitude of the force holding the disk is proportional to its area. With very short impacts of acceleration, even with an amplitude significantly exceeding the setpoint (acceleration) of operation, the disk moves a very short distance and returns to its original position, that is, the inertial switch will not work.

При перемещении диска из исходного положения в промежуточное, зазор увеличивается настолько, что жидкость уже свободно затекает в этот кольцевой зазор, вследствие чего демпфирование диска значительно уменьшается.When moving the disk from the initial position to the intermediate, the gap increases so much that the liquid flows freely into this annular gap, as a result of which the damping of the disk is significantly reduced.

При действии ускорений большей длительности с небольшой скоростью нарастания (с более длинным передним фронтом) жидкость будет успевать заполнять через кольцевой зазор увеличивающийся объем за диском, то есть уменьшения давления за диском не происходит, следовательно и удерживающей силы не возникает.Under the action of accelerations of longer duration with a small slew rate (with a longer leading edge), the liquid will have time to fill the increasing volume behind the disk through the annular gap, i.e., there will be no decrease in pressure behind the disk, therefore, there will be no holding force.

Гарантированный, хотя и малый зазор между стенкой и диском в его исходном положении исключает залипание диска.Guaranteed, although a small gap between the wall and the disk in its original position eliminates sticking of the disk.

Превышение перемещения диска над указанным зазором исключает значительное увеличение давления жидкости спереди диска, так как жидкость перед диском вытесняется через кольцевой зазор значительной величины.The excess movement of the disk over the specified gap eliminates a significant increase in fluid pressure in front of the disk, since the liquid in front of the disk is displaced through the annular gap of a significant magnitude.

Таким образом в инерционном включателе обеспечивается переменное демпфирование инерционного тела, наибольшее в исходном положении при малых перемещениях из исходного положения, зависящее от скорости нарастания, величины и длительности ускорения и значительно более слабое в других положениях инерционного тела. Это позволяет создать инерционный включатель, не срабатывающий от высокочастотных виброударных ускорений, срабатывающий от линейных ускорений при наличии вибрации, срабатывающий от ускорений широкого диапазона длительностей.Thus, in the inertial switch, a variable damping of the inertial body is ensured, which is greatest in the initial position at small displacements from the initial position, depending on the slew rate, magnitude and duration of acceleration and much weaker in other positions of the inertial body. This allows you to create an inertial switch, not triggered by high-frequency vibration shock accelerations, triggered by linear accelerations in the presence of vibration, triggered by accelerations of a wide range of durations.

Инерционное тело в заявляемом инерционном включателе как бы дополнительно удерживается в крайних положениях возникающими удерживающими силами от уменьшения давления между стенкой и диском при действии ускорений с большой скоростью нарастания, большой величиной и малой длительностью (высокочастотных виброударных ускорений).The inertial body in the inventive inertial switch is, as it were, additionally held in extreme positions by the arising restraining forces from decreasing the pressure between the wall and the disk under the action of accelerations with a high slew rate, a large magnitude and a short duration (high-frequency vibro-shock accelerations).

Значительное демпфирование инерционного тела в исходном положении позволяет не реагировать на вибрационные составляющие ускорений, как бы "сглаживать" их, что обеспечивает измерение ускорений при действии вибрации с приемлемой погрешностью.Significant damping of the inertial body in the initial position allows you not to respond to the vibrational components of the accelerations, as if to “smooth” them, which allows the measurement of accelerations under the action of vibration with an acceptable error.

В инерционном включателе небольшое количество деталей, перемещается лишь инерционное тело, что должно обеспечить высокую надежность работы заявляемого включателя.In the inertial switch, a small number of parts, only the inertial body moves, which should ensure high reliability of the claimed switch.

Изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 приведен продольный разрез инерционного включателя в исходном состоянии.Figure 1 shows a longitudinal section of an inertial switch in the initial state.

На фиг.2 - продольный разрез в сработанном состоянии.Figure 2 is a longitudinal section in the worked state.

Инерционный включатель содержит корпус 1 с крышкой 2, выполненные из немагнитного материала и соединенные герметично, образуя внутреннюю полость, заполненную жидкостью 3.The inertial switch contains a housing 1 with a cover 2 made of non-magnetic material and connected hermetically, forming an internal cavity filled with liquid 3.

Во внутренней полости корпуса 1 между стенками 4, 5 размещено инерционное тело 6 в виде диска. Инерционное тело 6, выполненное из магнитомягкого материала, удерживается в исходном положении магнитной системой 7.In the internal cavity of the housing 1 between the walls 4, 5 is placed an inertial body 6 in the form of a disk. The inertial body 6, made of soft magnetic material, is held in its original position by a magnetic system 7.

Инерционное тело 6 в исходном положении взаимодействует с несколькими подвижными контактами 8 той или иной формы, выполненными из упругого материала и расположенными по окружности вокруг инерционного тела 6.The inertial body 6 in the initial position interacts with several movable contacts 8 of one form or another, made of elastic material and located around the circumference around the inertial body 6.

Неподвижные контакты 9 установлены в корпусе 1 через изоляторы 10.Fixed contacts 9 are installed in the housing 1 through insulators 10.

Зазор Δ между стенкой 4 и инерционным телом 6 значительно меньше возможного перемещения "а" инерционного тела 6, определяемого расстоянием от последнего до стенки 5 крышки 2. Зазор Δ определяется выступами 11 (фиг.1).The gap Δ between the wall 4 and the inertial body 6 is much less than the possible movement "a" of the inertial body 6, determined by the distance from the latter to the wall 5 of the cover 2. The gap Δ is determined by the protrusions 11 (Fig. 1).

Инерционный включатель может быть снабжен устройством компенсации теплового изменения объема жидкости 3 (не показано).The inertial switch may be equipped with a device for compensating for thermal changes in the volume of liquid 3 (not shown).

Инерционный включатель работает следующим образом.The inertial switch operates as follows.

При действии ускорения с величиной, равной или большей уставочного, в направлении по стрелке 12 инерционное тело 6 перемещается в противоположном направлении, освобождая контакты 8, которые замыкаются на неподвижные контакты 9 (фиг.2).Under the action of acceleration with a value equal to or greater than the setpoint, in the direction of arrow 12, the inertial body 6 moves in the opposite direction, releasing the contacts 8, which are closed on the fixed contacts 9 (figure 2).

После прекращения действия ускорения инерционное тело 2 возвращается магнитной системой 7 в исходное положение, размыкая контакты 8, 9.After the termination of the acceleration, the inertial body 2 is returned by the magnetic system 7 to its original position, opening contacts 8, 9.

Регулировка ускорения срабатывания проводится осевым перемещением магнитной системы 7.The adjustment of the acceleration response is carried out by axial movement of the magnetic system 7.

При действии ускорения с величиной, меньшей уставочного, инерционное тело 6 остается в исходном состоянии, так как усилие притяжения инерционного тела 6 магнитной системой 7 превышает силу, действующую на инерционное тело от действия ускорения. Инерционный включатель не срабатывает.Under the action of acceleration with a value less than the set point, the inertial body 6 remains in its original state, since the attractive force of the inertial body 6 by the magnetic system 7 exceeds the force acting on the inertial body from the action of acceleration. The inertia switch does not work.

При действии в направлении срабатывания по стрелке 12 ударных ускорений малой длительности инерционное тело 6 не успевает сместиться из исходного положения за время удара на величину перемещения, приводящего к переключению контактов 8, 9, так как жидкость не успевает затекать в хотя увеличивающийся, но очень малый зазор Δ, что приводит к уменьшению давления в этом зазоре. Следовательно возникает дополнительная сила, возвращающая инерционное тело 6 в исходное положение, из-за разности давлений с торцев инерционного тела 6. Инерционный включатель не срабатывает.When acting in the direction of actuation in the direction of arrow 12 of short accelerations of acceleration, the inertial body 6 does not have time to move from its initial position during the impact by the amount of displacement leading to the switching of contacts 8, 9, since the liquid does not have time to flow into a slightly increasing, but very small gap Δ, which leads to a decrease in pressure in this gap. Therefore, an additional force arises, which returns the inertial body 6 to its original position, due to the pressure difference from the ends of the inertial body 6. The inertial switch does not work.

Аналогичные силы действуют на инерционное тело при вибрационных ускорениях, то есть вибрация не вызывает ложные срабатывания заявляемого инерционного включателя.Similar forces act on the inertial body during vibrational accelerations, that is, vibration does not cause false responses of the claimed inertial switch.

Таким образом применение заявляемого инерционного включателя позволит:Thus, the use of the claimed inertial switch will allow:

- исключить срабатывание от ударных ускорений малой длительности;- exclude triggering from shock accelerations of short duration;

- исключить срабатывание от высокочастотных виброускорений;- exclude triggering from high-frequency vibration accelerations;

- обеспечить срабатывание (измерение ускорения) при действии вибрации.- provide a response (acceleration measurement) under the action of vibration.

Кроме того из-за простоты конструкции инерционного включателя (содержит менее 10 деталей простой формы, перемещается лишь инерционное тело) обеспечивается высокая надежность работы и низкая стоимость.In addition, due to the simplicity of the design of the inertial switch (contains less than 10 parts of simple shape, only the inertial body moves), high reliability and low cost are ensured.

Инерционный включатель может быть выполнен в габаритах

Figure 00000002
мм.The inertial switch can be made in dimensions
Figure 00000002
mm

Источники информацииSources of information

1. Предохранитель ускорения, патент ФРГ №3313713 А1 (фиг.2), F 42 c 15/24, 1983 г.1. The acceleration fuse, the patent of Germany No. 3313713 A1 (figure 2), F 42 c 15/24, 1983

2. Автомобильный чувствительный механический контактный датчик. Европатент №689219 А2, Н 01 35/14, 1992 г.2. Automotive sensitive mechanical contact sensor. Europatent No. 689219 A2, H 01 35/14, 1992

3. Датчик ускорения, заявка РФ №95100890/02 А1, F 42 c 15/24, 1995 г., публикация 1996 г. (прототип).3. Acceleration sensor, RF application No. 95100890/02 A1, F 42 c 15/24, 1995, publication 1996 (prototype).

Claims (1)

Инерционный включатель, содержащий корпус с крышкой, инерционное тело, магнитную систему и контакты, отличающийся тем, что корпус заполнен жидкостью, инерционное тело выполнено в виде плоского диска из магнитомягкого материала и расположено в жидкости во внутреннем объеме корпуса с возможностью плоскопараллельного перемещения между двумя плоскими стенками корпуса, неподвижные контакты установлены в корпусе, а подвижные контакты выполнены из упругого материала и расположены по окружности вокруг инерционного тела с возможностью взаимодействия с ним, в исходном положении плоский диск удерживается магнитной системой, при этом величина перемещения плоского диска меньше его диаметра, но больше зазора между стенкой корпуса и плоским диском в его исходном положении.An inertial switch comprising a body with a cover, an inertial body, a magnetic system and contacts, characterized in that the body is filled with liquid, the inertial body is made in the form of a flat disk of soft magnetic material and is located in the liquid in the internal volume of the body with the possibility of plane-parallel movement between two flat walls the housing, fixed contacts are installed in the housing, and the movable contacts are made of elastic material and are located around the circumference around the inertial body with the possibility of mutual When interacting with it, in the initial position the flat disk is held by the magnetic system, while the amount of movement of the flat disk is less than its diameter, but greater than the gap between the wall of the case and the flat disk in its initial position.
RU2000107928/09A 2000-04-03 2000-04-03 Inertia switch RU2237310C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000107928/09A RU2237310C2 (en) 2000-04-03 2000-04-03 Inertia switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000107928/09A RU2237310C2 (en) 2000-04-03 2000-04-03 Inertia switch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000107928A RU2000107928A (en) 2002-02-27
RU2237310C2 true RU2237310C2 (en) 2004-09-27

Family

ID=33432581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000107928/09A RU2237310C2 (en) 2000-04-03 2000-04-03 Inertia switch

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2237310C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2784377C1 (en) * 2022-09-19 2022-11-24 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Inertial closing switch

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2784377C1 (en) * 2022-09-19 2022-11-24 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Inertial closing switch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3974350A (en) Gas damped vehicular crash sensor with gas being dominant biasing force on sensor
US3889130A (en) Mass in liquid vehicular crash sensor
US4097699A (en) Viscous damped crash sensor unit with inertia switch
US5192838A (en) Frontal impact crush zone crash sensors
US3793498A (en) Automotive inertia switch with dashpot type actuator
US3654412A (en) Motor vehicle pressure actuated deformation responsive switch with piston actuator and vent opening
JPH038051B2 (en)
US3485973A (en) Switch mechanism
EP0738892B1 (en) Vehicle safety restraint system with linear output impact sensor
US5233141A (en) Spring mass passenger compartment crash sensors
US4536629A (en) Gas damped acceleration switch
US5059751A (en) Combination arming/discriminating inertia switch
US5440084A (en) Shock detecting system
EP0475951B1 (en) Crash sensor with improved activation for stabbing primer
GB2252206A (en) Crash sensor
RU2443979C1 (en) Inertial threshold sensor
US3842222A (en) Impact sensor assembly
RU2237310C2 (en) Inertia switch
US5212357A (en) Extended minimum dwell shock sensor
EP0375154B1 (en) Acceleration sensor
US4266107A (en) Acceleration switch
US5153393A (en) Crash sensor for a passive motor vehicle occupant restraint system
US6453746B1 (en) Microscale acceleration history discriminators
RU2193800C2 (en) Inertial circuit closer
RU2192683C2 (en) Inertia switch