ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПУТЕВОЙ (ВАРИАНТЫ)

Область техники, к которой относится полезная модель
Группа полезных моделей относится к электротехнике, а именно к выключателям с органом управления, предназначенным для коммутации электрических цепей управления под воздействием перемещающихся рабочих элементов, в частности к выключателям путевым, используемым в автоматике лифтового и станочного оборудования.
Уровень техники
Известен путевой выключатель, содержащий корпус, контактную группу, кинематически связанную через толкатель с подпружиненным кулачком, жестко связанным с рычагом, снабженный фиксатором, подпружиненным спиральной пружиной сжатия и установленным на одной оси с толкателем по разные стороны кулачка, при этом на рабочей поверхности кулачка выполнены симметричные выемки, взаимодействующие с толкателем и фиксатором (см. а.с. №1794262, опубл. 07.02.1993 [1].
Недостатком известного путевого выключателя [1] является сложность конструкции за счет использования кулачка и фиксатора, а также сложность замены исполнительного звена, требующей обязательной разборки корпуса.
Известен также путевой выключатель, содержащий корпус, приводной вал, на котором установлены рычаг и поводок с подпружиненным толкателем, торец которого образован наклонными поверхностями, соединяющимися под углом, контактный рычаг, установленный на ведомом валу, и колодку с неподвижными контактами, в котором ведомый вал имеет верхний и нижний выступы, расположенные на одной оси, при этом верхний выступ имеет возможность взаимодействия с наклонными поверхностями толкателя, а нижний выступ введен в опорные углубления колодки с возможностью шарнирного перемещения (см. а.с. №1799485, опубл. 28.02.1993 [2].
Недостатком известного путевого выключателя [2] является также сложность конструкции за счет большого количества деталей сложной конструкции, из которых он состоит.
Наиболее близким по конструкции и техническому результату является конечный выключатель, содержащий изолированный корпус с закрепленными на нем неподвижными контактами и подвижную изоляционную траверсу, несущую подпружиненные контактные мостики и совершающую при переключении возвратно-поступательное движение, снабженную с обеих сторон гнездами, в одном из которых зафиксирован толкатель, передающий воздействие внешней силы траверсе, а в другом - один из концов возвратной пружины, в котором в корпусе выключателя со стороны, противоположной толкателю, укреплен упор в виде гнезда, внутренняя поверхность которого, охватывающая траверсу, является для нее направляющей, и на торце упора предусмотрен выступ для фиксации другого конца возвратной пружины (см. а.с. №194903, опубл. 12.04.1967 [3].
Недостатком известного путевого выключателя [3] является низкая надежность конструкции в условиях эксплуатации при высокой запыленности, влажности и/или агрессивной среды, например в лифтовых шахтах, в производственных помещениях дерево- или металлообрабатывающих предприятий, в связи с попаданием пыли, влаги, охлаждающей жидкости и/или масла на контактирующие поверхности электрических контактов.
Раскрытие полезной модели
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в получении простой, технологичной, долговечной и надежной конструкции выключателя путевого, в котором возможна быстрая замена исполнительного звена одной конструкции на другую. Кроме того, в случае выхода из строя одной части устройства, она может быть быстро заменена.
Указанная задача решается тем, что в первом варианте выключатель путевой содержит корпус с отверстиями под электрические кабели, толкатель со сферической торцевой поверхностью, контактную группу, содержащую выполненные из электроизоляционного материала ползун с прямоугольным пазом и направляющей, возвратную и контактную пружины, неподвижные электрические контакты, подвижные электрические контакты, установленные вместе с контактной пружиной в прямоугольном пазу ползуна, исполнительное звено механизма перемещения ползуна, крышку, съемную насадку с отверстием, дополнительный толкатель, установленный в отверстии насадки, закрепленной на корпусе с возможностью переустановки с поворотом на 90° и 180° и несущей исполнительное звено механизма перемещения ползуна, при этом исполнительное звено механизма перемещения ползуна выполнено в виде толкателя, установленного в отверстии насадки и снабженного роликом, расположенном в пазу, выполненном в насадке.
Во втором варианте выключатель путевой, содержит корпус с крышкой и отверстиями под электрические кабели, толкатель со сферической торцевой поверхностью, контактную группу, содержащую выполненные из электроизоляционного материала ползун с прямоугольным пазом и направляющей, возвратную и контактную пружины, неподвижные электрические контакты, подвижные электрические контакты, установленные вместе с контактной пружиной в прямоугольном пазу ползуна, и исполнительное звено механизма перемещения ползуна, крышку, съемную насадку с отверстием, закрепленную на корпусе с возможностью переустановки с поворотом на 90° и 180° и несущую исполнительное звено механизма перемещения ползуна, при этом исполнительное звено механизма перемещения ползуна выполнено в виде рычага, шарнирно закрепленного на насадке, снабженного роликом и взаимодействующего с ползуном посредством толкателя, установленного в отверстии насадки и контактирующего с рычагом торцевой сферической поверхностью на участке, расположенном между роликом и шарниром.
В третьем варианте выключатель путевой, содержит корпус с крышкой и отверстиями под электрические кабели, толкатель со сферической торцевой поверхностью, контактную группу, содержащую выполненные из электроизоляционного материала ползун с прямоугольным пазом и направляющей, возвратную и контактную пружины, неподвижные электрические контакты, подвижные электрические контакты, установленные вместе с контактной пружиной в прямоугольном пазу ползуна, и исполнительное звено механизма перемещения ползуна, крышку, съемную насадку с отверстием, закрепленную на корпусе с возможностью переустановки с поворотом на 90° и 180° и несущую исполнительное звено механизма перемещения ползуна, при этом исполнительное звено механизма перемещения ползуна выполнено в виде рычага, шарнирно закрепленного на насадке, снабженного роликом и взаимодействующего с ползуном посредством толкателя, расположенного в отверстии насадки и контактирующего с рычагом торцевой сферической поверхностью на участке, расположенным между роликом и шарниром, причем рычаг состоит из двух частей, шарнирно соединенных между собой и снабженных средством фиксации их, обеспечивающим возможность изменение их углового положения друг относительно друга.
Частными дополнительными существенными признаками для всех вариантов являются установка между корпусом и крышкой уплотнительной прокладки из сплошного упругоэластичного материала, выполнение в толкателе, установленном в отверстии насадки, канавки, в которой зафиксирован с натягом сальник из упругоэластичного материала, периферийная часть которого зажата между боковой поверхностью корпуса и поверхностью насадки, при этом отверстия под электрические кабели герметично закрыты съемными заглушками с возможностью их замены на герметичные уплотнения между поверхностями отверстий и электрических кабелей при их монтаже.
Частными дополнительными существенными признаками для второго и третьего вариантов являются также выполнение опорной поверхности рычага, контактирующей со сферической торцевой поверхностью толкателя, расположенного в отверстии насадки, криволинейной, кривизна которой выбрана из условия перемещения пятна контакта по сферической поверхности толкателя в одном направлении от одного периферийного участка сферической поверхности через центр к другому.
Общими с прототипом [3] существенными признаками полезной модели являются выключатель путевой, содержащий корпус с крышкой и отверстиями под электрические кабели, толкатель со сферической торцевой поверхностью, контактную группу, содержащую выполненные из электроизоляционного материала ползун с прямоугольным пазом и направляющей, возвратную и контактную пружины, неподвижные электрические контакты, подвижные электрические контакты, установленные вместе с контактной пружиной в прямоугольном пазу ползуна, и исполнительное звено механизма перемещения ползуна.
Отличительными существенными признаками полезной модели, не известными из прототипа [3], для первого варианта являются снабжение выключателя путевого крышкой, съемной насадкой с отверстием, дополнительным толкателем, установленным в отверстии насадки, закрепленной на корпусе с возможностью переустановки с поворотом на 90° и 180° и несущей исполнительное звено механизма перемещения ползуна, при этом исполнительное звено механизма перемещения ползуна выполнено в виде толкателя, установленного в отверстии насадки и снабженного роликом, расположенным в пазу, выполненном в насадке.
Отличительными существенными признаками полезной модели, не известными из прототипа [3], для второго варианта являются снабжение выключателя путевого крышкой, съемной насадкой с отверстием, закрепленной на корпусе с возможностью переустановки с поворотом на 90° и 180° и несущей исполнительное звено механизма перемещения ползуна, при этом исполнительное звено механизма перемещения ползуна выполнено в виде рычага, шарнирно закрепленного на насадке, снабженного роликом и взаимодействующего с ползуном посредством толкателя, установленного в отверстии насадки и контактирующего с рычагом торцевой сферической поверхностью на участке, расположенном между роликом и шарниром.
Отличительными существенными признаками полезной модели, не известными из прототипа [3], для третьего варианта являются снабжение выключателя путевого крышкой, съемной насадкой с отверстием, закрепленной на корпусе с возможностью переустановки с поворотом на 90° и 180° и несущей исполнительное звено механизма перемещения ползуна, при этом исполнительное звено механизма перемещения ползуна выполнено в виде рычага, шарнирно закрепленного на насадке, снабженного роликом и взаимодействующего с ползуном посредством толкателя, установленного в отверстии насадки и контактирующего с рычагом торцевой сферической поверхностью на участке, расположенным между роликом и шарниром, причем рычаг состоит из двух частей, шарнирно соединенных между собой и снабженных средством фиксации их друга, обеспечивающим возможность изменение их углового положения друг относительно друга.
Частными существенными отличительными от прототипа признаками для всех вариантов является то, что между корпусом и крышкой установлена уплотнительная прокладка из сплошного упругоэластичного материала, в толкателе, установленном в отверстии насадки, выполнена канавка, в которой зафиксирован с натягом сальник из упругоэластичного материала, периферийная часть которого зажата между боковой поверхностью корпуса и поверхностью насадки, при этом отверстия под электрические кабели герметично закрыты съемными заглушками с возможностью их замены на герметичные уплотнения между поверхностями отверстий и электрических кабелей при их монтаже.
Частными существенными отличительными от прототипа признаками для второго и третьего вариантов также является то, что опорная поверхность рычага, контактирующая со сферической торцевой поверхностью толкателя, расположенного в отверстии насадки, выполнена криволинейной, кривизна которой выбрана из условия перемещения пятна контакта по сферической поверхности толкателя в одном направлении от одного периферийного участка сферической поверхности через центр к другому.
Наличие дополнительного толкателя в первом варианте разгружает толкатель, установленный в детали, выполненной из электроизоляционного материала, от поперечных нагрузок, которые воспринимает дополнительный толкатель, установленный в насадке, которая может быть выполнена из любого материала, в том числе из металла, который обладает большей прочностью и износостойкостью, что повышает надежность и долговечность устройства в целом. Наличие крышки для всех вариантов уменьшает воздействие вредных факторов на контактные поверхности электрических контактов, что также повышает надежность и долговечность устройства в целом. Наличие съемной насадки для всех вариантов обеспечивает возможность изменения конструкции механизма перемещения ползуна путем замена насадки одного варианта устройства на другой, а также быструю замену поврежденного исполнительного звена механизма перемещения толкателя и иного звена этого механизма путем замены насадки. Установка уплотнительной прокладки и сальника из упругоэластичного материала, а также съемных заглушек с возможностью их замены на герметичные уплотнения полностью изолирует контактную группу от воздействия негативных факторов внешней среды. Выполнение поверхности рычага, контактирующей со сферической поверхностью толкателя, криволинейной уменьшает износ сферической поверхности толкателя, установленного в отверстии насадки, также как и переустановка насадки на 180°, при которой в контакт вступает неизношенная сферическая поверхность толкателя, установленного в отверстии насадки.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена конструкция первого варианта выключателя путевого в разрезе (1/4 вырезана) - вид сверху со снятой крышкой и уплотнительной прокладкой.
На фиг. 2 представлена конструкция второго варианта выключателя путевого в разрезе (1/4 вырезана) - вид сверху со снятой крышкой и уплотнительной прокладкой.
На фиг. 3 представлена конструкция третьего варианта выключателя путевого в разрезе (1/4 вырезана) - вид сверху со снятой крышкой и уплотнительной прокладкой.
Осуществление полезной модели
Полезная модель может быть осуществлена в следующем конструктивном исполнении.
Выключатель путевой содержит корпус 1 с крышкой, повторяющей форму корпуса 1. Между корпусом 1 и крышкой установлена уплотнительная прокладка из сплошного упругоэластичного материала, повторяющая форму корпуса и крышки. В корпусе 1 выполнены отверстия под электрические кабели (на чертежах не показаны) и резьбовые отверстия 2 под винты для крепления крышки.
В корпусе 1 установлена и закреплена выполненная из электроизоляционного материала направляющая 3 прямоугольной формы в плане, прикрепленная к нему винтами 4, на которой расположены четыре неподвижных контактных элемента 5 - два слева и два симметрично справа. Контактные элементы 5 закреплены на изогнутых электропроводящих пластинах 6, к которым посредством электропроводящих зажимов 7, выполненных в виде накладок, винтами 8 прижимают концы проводов электрических кабелей.
С направляющей 3 образуют поступательные пары выполненный из электроизоляционного материала ползун 9 подвижной контактной группы и толкатель 10 со сферической торцевой поверхностью 11 и канавками 12 и 13, соответственно, под фиксирующее кольцо 14 и сальник 15 из упругоэластичного материала, установленный в канавке 13 с натягом. Конец толкателя 10 расположен в отверстии ползуна 9, удерживая его от перекоса.
Механизм перемещения ползуна 9 подвижной контактной группы включает поступательную пару толкателя 10 с направляющей 3.
Подвижная контактная группа состоит из двух продолговатых токопроводящих пластин 16 и 17, расположенных в прямоугольном пазу 18 ползуна 9. С двух сторон токопроводящих пластин 16 и 17 закреплены четыре контактных элемента 19. Между токопроводящими пластинами 16 и 17 установлена контактная пружина сжатия 20, изолированная от них электроизоляционными прокладками (на чертежах не показаны).
Между ползуном и направляющей 3 установлена возвратная пружина сжатия 21.
Узел исполнительного звена механизма перемещения ползуна 9 содержит съемную насадку 22, которая закреплена на боковой поверхности корпуса посредством винтов 23, расположенных симметрично оси толкателя 10, установленного в отверстии насадки. Между боковой поверхностью корпуса и насадкой зажата без зазора периферийная часть сальника 15, выполненного с кольцевыми гофрами из упругоэластичного материала.
Узел исполнительного звена механизма перемещения ползуна 9 в первом варианте полезной модели (фиг. 1) содержит расположенный и подвижно установленный в отверстии насадки 22 дополнительный толкатель 24, являющийся исполнительным звеном механизма перемещения ползуна 9, с шарнирно закрепленным на нем посредством оси 25 роликом 26.
Толкатель 24 установлен в отверстии насадки 22 и выполнен с буртиком 27, расположенным со стороны опорной поверхности толкателя 24, предназначенной для взаимодействия со сферической поверхностью 11 толкателя 10.
В насадке 22 выполнен паз 28, предназначенный для перемещения в нем ролика и препятствующий его повороту относительно оси толкателя 24.
Узел исполнительного звена механизма перемещения ползуна 9 подвижной контактной группы второго варианта полезной модели (фиг. 2) содержит являющийся исполнительным звеном механизма перемещения ползуна 9 рычаг 29, шарнирно посредством оси 33 закрепленный на насадке 22, имеющий опорную поверхностью 30 и шарнирно закрепленный посредством оси 31 ролик 32. Постоянный контакт опорной поверхности 30 рычага 29 со сферической поверхностью 11 толкателя 10, расположенного в отверстии насадки и установленного в отверстии корпуса с возможностью осевого перемещения, обеспечивается возвратной пружиной 21, при этом для того, чтобы обеспечить непрерывный контакт на рычаге 29 имеется упор 34, опирающийся на выступ насадки 35 в крайнем верхнем положении ролика, как это показано на фиг. 2. Опорная поверхность 30 рычага 29 выполнена криволинейной, при этом ее кривизна выбрана из условия перемещения пятна контакта по сферической поверхности И толкателя 10, расположенного в отверстии насадки, в одном направлении от одного периферийного участка сферической поверхности через центр к другому при воздействии на ролик 32 рычага 29 элемента конструкции внешнего устройства.
Узел исполнительного звена механизма перемещения ползуна 9 подвижной контактной группы третьего варианта полезной модели (фиг. 3) содержит также являющийся исполнительным звеном механизма перемещения ползуна 9 рычаг 29, шарнирно закрепленный на съемной насадке 22, с опорной поверхностью 30 и шарнирно закрепленным посредством оси 31 роликом 32. Постоянный контакт опорной поверхности 30 рычага 29 со сферической поверхностью 11 толкателя 10, расположенного в отверстии насадки и установленного в отверстии корпуса 1 с возможностью осевого перемещения, также обеспечивается возвратной пружиной 21, при этом для того, чтобы обеспечить непрерывный контакт, на рычаге 29 имеется упор 34, опирающийся на выступ насадки 35 в крайнем верхнем положении ролика, как это показано на фиг. 3. Опорная поверхность 30 рычага 29 выполнена криволинейной, при этом ее кривизна выбрана из условия перемещения пятна контакта по сферической поверхности 11 толкателя 10, расположенного в отверстии насадки, в одном направлении от одного периферийного участка сферической поверхности через центр к другому. Рычаг 29 состоит из двух частей 37 и 38, соединенных посредством шарнира 36, и содержит средство, обеспечивающее возможность изменения углового положения частей рычага друг относительно друга и фиксации в этом положении. Указанное средство, при выполнении частей рычага коробчатой формы, может быть выполнено в виде фрикционных шайб, закрепленных неподвижно на поверхностях частей 34 и 35 рычага 29 вокруг его оси 33 в возможностью взаимодействия между собой фрикционными поверхностями и средством для создания сцепления между шайбами, выполненным, например, в виде резьбы на выступающих концах оси с двух сторон над поверхностями рычага и гаек со стопорными шайбами, навинченных на резьбовые части оси 33, при этом вместо фрикционных шайб можно использовать шайбы с радиальными рифления, которые, входя во впадины между рифлениями, будут препятствовать повороту одной части рычага относительно другой.
Предпочтительно для второго и третьего вариантов, чтобы управляющий элемент конструкции при взаимодействии с исполнительным звеном в виде рычага воздействовал на него при перемещении в направлении от оси 33 в сторону толкателя 10, т.к. при этом уменьшается нагрузка на оси 33. Если управляющий элемент конструкции при взаимодействии с исполнительным звеном имеет противоположное направление движения, то можно переставить насадку с установленными в нем деталями, развернув его на 180° вокруг оси толкателя.
В исходном положении, когда ролик 32 не испытывает давления от какого-либо управляющего элемента внешнего устройства, контактные элементы 5 и 19 находятся в замкнутом положении, как это показано на фиг. 1.
При относительном движении внешнего устройства и выключателя путевого, ролик 32 исполнительного звена встречается с управляющим элементом внешнего устройства, последний надавливает на ролик 32, который, перемещаясь вместе с толкателем 24, расположенным в отверстии насадки 22, перемещает толкатель 10, а последний - ползун 9 (вариант 1).
В вариантах 2 и 3, при надавливании управляющим элементом внешнего устройства на ролик 32, последний перемещается вместе с рычагом 29. Рычаг 29, нажимая опорной поверхностью 30 на сферическую поверхность 11 толкателя 10, расположенного в отверстии насадки 22, приводит его в движение, под воздействием которого перемещается ползун 9.
При перемещении ползуна 9 одновременно сжимается пружина 21 и разжимается пружина 20 (фиг. 1), при этом разомкнутые подвижные контактные элементы 19, расположенные на токопроводящей пластине 17 перемещаются вместе с ползуном 9 в направлении возвратной пружины 21. После того, как токопроводящая пластина 16 ляжет на плоскую поверхность паза ползуна 9, подвижные контактные элементы 19 разомкнутся с неподвижными контактными элементами 5. При дальнейшем движении ползуна 9 подвижные контактные элементы 19 токопроводящей пластины 17 войдут в контакт с неподвижными контактными элементами 5, расположенными со стороны возвратной пружины.
Следует отметить, что во всех вариантах поперечная нагрузка от управляющего элемента внешнего устройства или исполнительного элемента воспринимается толкателем, расположенным в отверстии насадки 22, и поверхностью отверстия корпуса 1, в котором он установлен, при этом корпус может быть выполнен из любого материал, в том числе из металла, обладающего достаточной прочностью для восприятия этой нагрузки.
Во всех вариантах имеется неподвижный контакт 36, предназначенный для присоединения к нему провода на заземление.