ИНДИКАТОР ПЕРЕГРЕВА РЕЗЬБОВОГО КОНТАКТНОГО СОЕДИНЕНИЯ
THREADED CONTACT CONNECTION OVERHEATING INDICATOR

Изобретение относится к основным элементам электрического оборудования - соединительным устройствам, а именно - к средствам контроля электрических контактных соединений и может быть использовано в качестве индикатора для регистрации перегревов контактных соединений электрических аппаратов, таких как автоматические выключатели.
Известен индикатор перегрева резьбового контактного соединения, содержащий
основание, две пластины, одна из которых - термобиметаллическая с активным и пассивным слоями, находится в тепловом контакте с контактным соединением, и один ее конец жестко закреплен на основании, а противоположный конец - в зацеплении с свободным концом другой пластины, также закрепленной на основании (авт. св. СССР №1803948, H01R 4/00, 1990 г.). Данный индикатор устанавливается на торце шпильки резьбового контактного соединения.
Однако этому устройству присущи недостатки, заключающиеся в невозможности:
- его использования в общепромышленных электрических аппаратах с втычными резьбовыми контактами, например, таких как автоматические выключатели, вследствие сравнительно малых размеров резьбы, их затягивающей, а соответственно, и каналов, в которых они расположены;
- настройки уставки индикатора из-за сложности визуальной регистрации состояния устройства, так как габариты термобиметаллической пластины ограничены диаметрами каналов, в которых расположены диагностируемые контактные соединения;
- обеспечения визуальной различимости рабочего (при допустимой температуре контактного соединения) и аварийного (при перегреве контактного соединения выше допустимой температуры) состояний, так, конец термобиметаллической пластины при размерах резьбы, используемой в автоматических выключателях с втычными контактами, имеет ничтожно малый рабочий ход.
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство - индикатор перегрева резьбового контактного соединения, вызванного проходящим по нему электрическим током, содержащий основание, выполненное в виде проточки на гайке резьбового контактного соединения, термобиметаллическую пластину с активным и пассивным слоями и упор, причем термобиметаллическая пластина находится в тепловом контакте с контактным соединением, один ее конец жестко закреплен на основании, а другой находится в зацеплении с закрепленным на основании упором (защелкой). При деформации термобиметаллической пластины вследствие изменения ее температуры происходит расцепление термобиметаллической пластины и упора (защелки). По расцепленному состоянию термобиметаллической пластины регистрируют перегрев контактного соединения (патент РФ №2493640 H01R 4/30).
Недостатком прототипа является:
- невозможность его использования в общепромышленных электрических аппаратах, например, таких как автоматические выключатели, вследствие сравнительно малых размеров каналов, в которых расположены контактные соединения;
- невозможность настройки уставки индикатора, так как габариты термобиметаллической пластины ограничены диаметром каналов электрических аппаратов, контактные соединения которых диагностируются;
- сложность визуальной регистрации состояния устройства по причине слабой визуальной различимости рабочего (при допустимой температуре контактного соединения) и аварийного (при перегреве контактного соединения выше допустимой температуры) состояний индикатора, расположенного в глубине канала электрического аппарата.
Размеры резьбового контактного соединения массовых типов общепромышленных электрических аппаратов обычно, лежащие в пределах от М4 до М6, и, ограниченные диаметры отверстий каналов для подвода торцевого монтажного инструмента, используемого для затягивания резьбы, накладывают жесткие ограничения на размеры термобиметаллических пластин, обуславливающие пределы их температурных деформаций при перегреве порядка десятых долей миллиметра.
Задачей изобретения является создание индикатора перегрева резьбового контактного соединения, обеспечивающего возможность его применения совместно с массовыми типами общепромышленных электрических аппаратов, таких как автоматические выключатели, повышение технологичности индикатора при его изготовлении, упрощение настройки уставки индикатора и повышение точности ее установки, упрощение визуальной регистрации перегрева контактного соединения.
Поставленные задачи решаются за счет того, что индикатор перегрева резьбовых контактных соединений, содержащий термобиметаллическую пластину с активным и пассивным слоями и защелку, причем один конец пластины жестко закреплен и она находится в тепловом контакте с контактным соединением, по изобретению имеет:
- полый корпус, состоящий из соосно скрепленных трубки, чаши из теплопроводящего материала и крышки из прозрачного материала,
- теплопроводящий шток, расположенный в трубке с возможностью теплового контактирования с ней боковыми стенками и продольного перемещения в ней,
- пружину, расположенную в трубке и обеспечивающую прижим штока к контактному соединению,
причем термобиметаллическая пластина выполнена в форме плоской спиральной пружины, закрепленной в полости чаши наружным или внутренним витком, а на конце ее свободного витка закреплен стрелочный индикатор, защелка закреплена в полости чаши с возможностью зацепления со стрелочным индикатором при деформации термобиметаллической ленты вследствие изменения ее температуры, термобиметаллическая пластина находится в тепловом контакте с контактным соединением через шток и корпус индикатора перегрева.
Кроме того, в наиболее предпочтительном исполнении предложенное изобретение повышает безопасность эксплуатации индикатора перегрева резьбовых контактных соединений за счет покрытия снаружи трубки и чаши его корпуса тепло-электроизоляционным материалом.
В крышке индикатора перегрева резьбовых контактных соединений может быть выполнено отверстие, обеспечивающее возможность ввода в полость чаши инструмента для принудительного расцепления стрелочного индикатора с защелкой.
Термобиметаллическая пластина может быть закреплена наружным или внутренним витком в полости чаши как на самой чаше, при этом защелка закреплена на крышке, так и на крышке, при этом защелка закреплена на чаше. Настройка уставки индикатора при изготовлении может быть осуществлена поворотом крышки относительно чаши, что обеспечивает смещение защелки относительно стрелочного индикатора.
Для обеспечения возможности применения индикатора перегрева резьбовых контактных соединений совместно с массовыми типами общепромышленных электрических аппаратов, таких как автоматические выключатели, размеры трубки корпуса индикатора соответствуют размерам каналов для подвода торцевого монтажного инструмента.
Технологичность предложенного индикатора повышается за счет применения в качестве чувствительного элемента - термобиметаллической пластины в виде плоской спиральной пружины с большим рабочим ходом ее свободного конца, что одновременно приводит к упрощению настройки уставки индикатора при его изготовлении и повышению точности ее установки.
Безопасность предложенного индикатора повышается за счет покрытия внешней поверхности его корпуса тепло-электроизоляционным материалом.
Упрощение визуальной регистрации перегрева контактных соединений электрических аппаратов, таких как автоматические выключатели, достигается за счет расположения чувствительного элемента - термобиметаллической пластины со стрелочным индикатором на лицевой части электрических аппаратов.
Для диагностики контактного соединения индикатор перегрева резьбовых контактных соединений устанавливают в канал электрического аппарата, например, автоматического выключателя, так, что шток индикатора касается контактного соединения, его трубка плотно сидит в канале электрического аппарата, а чаша расположена снаружи канала.
Фиксация индикатора в канале электрического аппарата происходит за счет сил трения, а при необходимости может быть осуществлена любыми средствами крепления, например, прижимной рейкой закрепляемой на электрическом аппарате или щите с электрическими аппаратами или плоских вставках, устанавливаемых по бокам от аппаратов.
Для фиксации индикаторов перегрева на электрических аппаратах, работающих в условиях воздействия вибрационных и ударных воздействий, могут быть использованы конструктивные меры, предусмотренные в самом электрическом аппарате при его проектировании, например, резьба на внутренней поверхности канала подвода инструмента, взаимодействующая с резьбой, нанесенной на поверхность корпуса индикатора, защелки и другие тому подобные технические решения.
Работа предложенного индикатора перегрева описана ниже.
При нагреве контактного соединения тепло передается через шток и корпус индикатора к термобиметаллической пластине, которая деформируется при изменении температуры. Деформация термобиметаллической пластины приводит к повороту стрелочного индикатора, закрепленного на свободном ее конце. При нагреве термобиметаллической пластины до температуры перегрева, превышающей уставку индикатора, стрелочный индикатор зацепляется за защелку. Срабатывание индикатора - перегрев контактного соединения регистрируется визуально при проведении регламентного обслуживания щита с электрическими аппаратами.
Расцепление стрелочного индикатора с защелкой - возврат индикатора в исходное состояние после его остывания, могут быть осуществлены путем его встряхивания или посредством инструмента, введенного через отверстие в крышке.
Техническая совместимость предложенного индикатора перегрева контактных соединений с электрическими аппаратами наиболее массовых типов упрощает обслуживание электрощитов, исключая необходимость регламентной ручной подтяжки всех без исключения контактных соединений, при этом предложенный индикатор не увеличивает габариты конструктивно-монтажных узлов электрооборудования.
Указанная совокупность признаков обеспечивает техническую совместимость предложенного индикатора перегрева резьбового контактного соединения с наиболее массовыми типами бытовых и профессиональных электрических аппаратов и удобство их совместной эксплуатации.
Сущность изобретения пояснена Фиг. 1-8.
На фигуре 1 изображен индикатор перегрева резьбового контактного соединения, вид с торца, вариант с закреплением внутреннего витка термобиметаллической ленты в полости чаши.
На фигуре 2 - то же, вид сбоку.
На фигуре 3 изображен индикатор перегрева резьбового контактного соединения, вид с торца, вариант с закреплением наружного витка термобиметаллической ленты в полости чаши.
На фигуре 4 - то же, вид сбоку.
На фигуре 5 изображен электрический аппарат с установленными индикаторами перегрева резьбового контактного соединения (вид сбоку).
На фигуре 6 изображена плоская вставка.
На фигуре 7 - она же, вид сверху.
На фигуре 8 показан пример установки индикатора перегрева резьбового контактного соединения на сборке электрических аппаратов.
Индикатор 1 перегрева резьбового контактного соединения 2 провода 3 с клеммой 4 содержит полый корпус, состоящий из соосно скрепленных трубки 5, чаши 6, выполненных из теплопроводящего материала, например, из меди, и крышки 7 из прозрачного материала, теплопроводящий (например, медный) шток 8, расположенный в трубке 5, с возможностью теплового контактирования с ней боковыми стенками и продольного перемещения в ней, пружину 9, расположенную в трубке 5 для прижима штока 8 к головке зажимного винта 10 резьбового контактного соединения 2, термобиметаллическую ленту 11 с активным и пассивным слоями, выполненную в форме плоской спиральной пружины, закрепленную в полости чаши 6 наружным (на Фиг. 3, 4) или внутренним (на Фиг. 1, 2) витком и находящуюся в тепловом контакте с резьбовым контактным соединением 2 через шток 8, стрелочный индикатор 12 закрепленный на конце свободного витка термобиметаллической ленты 11, защелку 13, закрепленную в полости чаши 6 с возможностью зацепления со стрелочным индикатором 12 при деформации термобиметаллической ленты 11.
Трубка 5 и чаша 6 снаружи покрыты тепло-электроизоляционным материалом 14.
В крышке 7 выполнено отверстие 15, обеспечивающее возможность ввода в полость чаши 6 инструмента 16 для принудительного расцепления стрелочного индикатора 12 с защелкой 13.
Индикатор перегрева резьбового контактного соединения устанавливают на электрическом аппарате 17 в монтажное отверстие 18 для подвода монтажного инструмента к зажимному винту 10 резьбового контактного соединения 2.
На фигуре 8 показан пример установки индикаторов перегрева резьбовых контактных соединений 1 на сборке электрических аппаратов (автоматических выключателей) 17, установленных на рейке 18. Подкрепление индикаторов осуществляется прижимными рейками 19, закрепленными на размещающихся между группами электрических аппаратов 17 плоских вставках 20, прилегающих краем к рейке 18 и зацепляющихся от выпадения выступами 21 за задние стенки электрических аппаратов 17.
При эксплуатации электрических аппаратов 17, после монтажа и затяжки в них резьбовых контактных соединений 2, устанавливают индикаторы 1 в каналы ввода инструмента, затягивавшего зажимные винты 10 этих контактных соединений 2. При необходимости защиты от вибрационных и ударных нагрузок, подкрепляют установленные индикаторы, как показано на примере установки, прижимными рейками 19.
В случае ослабления затяжки и/или ухудшения качества резьбового контактного соединения при эксплуатации электрических аппаратов 17 провод 3 и клемма 4 нагреваются, что приводит к нагреву термобиметаллической ленты 11, находящейся в тепловом контакте с контактного соединения 2 через шток 8, стенки трубки 5 и чашу 6.
Наружное покрытие трубки 5 и чаши 6 тепло-электроизоляционным материалом 14 уменьшает потери тепла и обеспечивает температуру внутри чаши 6, соответствующую температуре резьбового контактного соединения 2. При этом свободный конец термобиметаллической ленты раскручивается, стрелочный индикатор 12 разворачивается в радиальном направлении относительно защелки 13. При перегреве контактного соединения 2, стрелочный индикатор 12 зацепляется за защелку 13.
При визуальном осмотре, на индикаторе 1 резьбового контактного соединения 2, подвергшегося перегреву, фиксируют защелкивание стрелочного индикатора 12, снимают индикатор 1 с электрического аппарата 17. Подкручивают монтажным инструментом зажимной винт 10. Стрелочный индикатор 12 термобиметаллической ленты 11 с помощью инструмента, введенного через отверстие 15 в крышке индикатора 1, отщелкивают из упругого зацепления с защелкой 13 и возвращают индикатор 1 в место его установки на электрическом аппарате 17 для регистрации последующих перегревов.
Положительный эффект от использования предложенного изобретения - индикатора перегрева резьбового контактного соединения, заключается в повышении пожаробезопасности электрощитов с автоматическими выключателями. Это обеспечивает решение одной из ключевых задач, относящихся к технологии предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, отнесенных к перечню критических технологий, приведенному в приоритетных направлениях развития науки, технологий и техники в Российской Федерации.