ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПУТЕВОЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель 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 производственного оборудования.
Уровень техники
Известен путевой выключатель, содержащий корпус, контактную группу (контактный блок), 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 и сборки за счет использования кулачка и фиксатора, сложность замены исполнительного звена и контактного блока в случае неисправности одного из них, недостаточные эксплуатационные возможности.
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 и сборки за счет большого количества деталей сложной конструкции, из которых он состоит, сложность замены исполнительного звена и электрических контактов в случае неисправности одного из них, недостаточные эксплуатационные возможности.
Наиболее близким по конструкции и техническому результату является конечный выключатель, содержащий контактный блок и толкатель (исполнительное звено), установленный в корпусе контактного блока с возможностью ограниченного осевого перемещения и взаимодействия с ползуном контактного блока (см. а.с. №194903, опубл. 12.04.1967 [3].
Недостатком известного путевого выключателя [3] является низкие эксплуатационные возможности, а также сложность замены исполнительного звена или контактного блока в случае неисправности одного из них, требующей разборки всего устройства.
Раскрытие полезной модели
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении эксплуатационных возможностей и упрощении ремонта выключателя путевого.
Указанная задача решается тем, что выключатель путевой содержит корпус с отверстием под электрический кабель, насадку, закрепленную на корпусе с возможностью переустановки с поворотом на 90° и 180°, в отверстии которой установлен толкатель механизма перемещения подвижных электрических контактов с рабочей поверхностью на исполнительном звене, закрепленный в корпусе контактный блок, состоящий из двух частей, соединенных по линии разъема, в верхней части которого закреплены восемь неподвижных электрических контактов, а между нижней и верхней частями по линии разъема установлены возвратная пружина и ползун с тремя последовательно расположенными прямоугольными отверстиями, в которых расположены контактные пружины и токопроводящие пластины с подвижными электрических контактами, причем в центральном отверстии установлены две токопроводящих пластины, несущие каждая по паре подвижных электрических контактов, между которыми установлена электрически изолированная от токопроводящих пластин контактная пружина, а в крайних отверстиях установлены по одной токопроводящей пластине, несущей пару подвижных электрических контактов, и по одной контактной пружине, прижимающей токопроводящие пластины к наиболее удаленным от центрального отверстия ползуна поверхностям пазов, при этом исполнительным звеном механизма перемещения подвижных электрических контактов является толкатель или кинематически связанный с ним рычаг, рабочая поверхность, расположенная на толкателе, выполнена сферической, а рабочая поверхность, расположенная на ролике - цилиндрической либо в виде выпуклой поверхности вращения, ограниченной торцами ролика, шарнирно закрепленного на толкателе или рычаге, закрепленном на оси с поперечным пазом под хвостовик толкателя, установленной с возможностью вращения в дополнительном отверстии, выполненном в корпусе насадки.
Общими с прототипом [3] существенными признаками выключателя путевого является то, что он содержит корпус, контактный блок и толкатель механизма перемещения подвижных электрических контактов с рабочей поверхностью на исполнительном звене.
Отличительными существенными признаками выключателя путевого, не известными из прототипа [3], является снабжение выключателя путевого насадкой, закрепленной на корпусе с возможностью переустановки с поворотом на 90° и 180°, в отверстии которой установлен толкатель механизма перемещения подвижных электрических контактов с рабочей поверхностью на исполнительном звене, при этом контактный блок выполнен из двух частей, соединенных по линии разъема, в верхней части контактного блока закреплены восемь неподвижных электрических контактов, а между нижней и верхней частями по линии разъема установлены возвратная пружина и ползун с тремя последовательно расположенными прямоугольными отверстиями, в которых расположены контактные пружины и токопроводящие пластины с подвижными электрическими контактами, причем в центральном отверстии установлены две токопроводящие пластины, несущие каждая по паре подвижных электрических контактов, между которыми установлена электрически изолированная от токопроводящих пластин контактная пружина, а в крайних отверстиях установлены по одной токопроводящей пластине, несущей пару подвижных электрических контактов, и по одной контактной пружине, прижимающей токопроводящие пластины к наиболее удаленным от центрального отверстия ползуна поверхностям пазов, при этом исполнительным звеном может быть либо толкатель, либо кинематически связанный с ним рычаг, при этом рабочая поверхность, расположенная на толкателе, выполнена сферической, а рабочая поверхность, расположенная на ролике - цилиндрической либо в виде выпуклой поверхности вращения, ограниченной торцами ролика, при этом ролик шарнирно закреплен на толкателе или рычаге, закрепленном на оси с поперечным пазом под хвостовик толкателя, установленной с возможностью вращения в дополнительном отверстии, выполненном в корпусе насадки.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена конструкция выключателя путевого в разрезе (1/4 вырезана) - вид сверху со снятой крышкой и уплотнительной прокладкой, в которой толкатель имеет сферическую рабочую поверхность.
На фиг. 2 представлена конструкция выключателя путевого в разрезе (1/4 вырезана) - вид сверху со снятой крышкой и уплотнительной прокладкой, в которой толкатель снабжен роликом с цилиндрической рабочей поверхностью.
На фиг. 3 представлена конструкция выключателя путевого в разрезе (1/4 вырезана) - вид сверху со снятой крышкой и уплотнительной прокладкой, в которой толкатель кинематически связан с рычагом, снабженным роликом в рабочей поверхностью в виде выпуклой поверхности вращения, ограниченной торцами ролика.
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 сплошная уплотнительная прокладка из упругоэластичного материала, повторяющая форму корпуса 1 и крышки. В корпусе 1 имеются отверстия 2 под электрические кабели, в которые вставлены заглушки 3, резьбовые отверстия 4 под винты для крепления крышки, и установлен контактный блок 5. Посадочным местом для корпуса контактного блока 5 являются донная поверхность корпуса 1, его боковые выступы 6, расположенные внутри корпуса 1 таким образом, чтобы они ограничивали поперечное перемещение контактного блока 5 относительно стенок корпуса 1, и выступ 7 с резьбовым отверстием, предназначенным для винта контакта на заземление.
Снаружи к корпусу 1 посредством 4-х винтов 8, обычных и пружинных (гроверных) шайб прикреплен корпус насадки 9, в отверстии 10 которого с возможностью ограниченного перемещения установлен толкатель 11, частично расположенный в отверстии корпуса 1 выключателя путевого. Со стороны корпуса насадки 9 на корпусе 1 выключателя путевого в месте крепления насадки выполнены выступы квадратной формы в поперечном сечении со скошенными ближайшими к отверстию корпуса 1, расположенному со стороны насадки, вершинами.
Корпус насадки 9 выполнен с квадратной нижней посадочной частью, в которой по углам снизу выполнены уступы, форма которых соответствует форме выступов корпуса 1 выключателя путевого.
В корпусе насадки 9 установлен с возможностью осевого перемещения толкатель 11.
Контактный блок 5 содержит ползун 12, возвратную пружину 13, неподвижные электрические контакты 14, подвижные электрические контакты 15, неподвижно закрепленные на токопроводящих пластинах 16, контактные пружины 17, 18 и 19. Неподвижные электрические контакты 14 имеют отогнутые части 20. Контактный блок 5 также содержит винты 21 и накладки 22. Корпус контактного блока 5 состоит из двух частей: верхней части 23 и нижней части 24, соединенных между собой по линии разъема, находящейся в плоскости разреза. В верхней части 23 корпуса контактного блока 5 выполнены пазы 25 для размещения в них отогнутых частей 20 неподвижных электрических контактов 14 и накладок 22, резьбовые отверстия под винты 21 и прямоугольные сквозные пазы 26, предназначенные для нижних частей неподвижных электрических контактов 14. На донной поверхности нижней части 24 корпуса контактного блока 5 установлен ползун 12, выполненный в виде параллелепипеда с цилиндрическим или коническим хвостовиком. В ползуне 12 выполнены три прямоугольные отверстия, в которых установлены контактные пружины 17, 18, 19 и токопроводящие пластины 16, несущие подвижные электрические контакты 15, причем в среднем отверстии контактная пружина 18 установлена между двумя токопроводящими пластинами 16, установленными таким образом, что контактные поверхности подвижных электрических контактов 15 ориентированы в противоположные стороны друг от друга, в крайних прямоугольных отверстиях расположено по одной токопроводящей пластине 16, несущей подвижные электрические контакты 15, при этом контактные поверхности подвижных электрических контактов 15 ориентированы так же, как и ближайшие к ним контактные поверхности подвижных электрических контактов 15, расположенных в среднем отверстии, при этом контактные пружины 17 и 19 расположены апозитно друг к другу каждая между одной токопроводящей пластиной 16 и боковой поверхностью паза, наиболее удаленной от среднего отверстия.
Для предотвращения выпадения контактных пружин 17 и 19 из прямоугольных отверстий ползуна 12 с внутренней их стороны выполнены цилиндрические выступы по внутреннему диаметру контактной пружины 17 и 19, при этом в центре каждой токопроводящей пластины 16 выполнен такой же выступ. Указанные выступы могут быть выполнены на электроизоляционных вкладках, которые устанавливаются в прямоугольных отверстиях ползуна 12 между стенками отверстий и поверхностями токопроводящих пластин 16. Для предотвращения выпадения токопроводящих пластин 16 и электроизоляционных вкладок из отверстий ползуна 12 они выполняются с выступами на боковых поверхностях, при этом под указанные выступы со стороны нижней 24 и верхней 23 частей корпуса контактного блока 5 в прямоугольных отверстиях могут быть выполнены уступы, в которые заходят эти выступы.
Направляющей для ползуна 12 является плоская донная поверхность нижней части 24 корпуса контактного блока 5, при этом в верхней части 23 корпуса контактного блока 5 выполнен продольный паз, ограничивающий перемещение ползуна 12 в поперечных направлениях.
В нижней части 24 корпуса контактного блока 5 выполнены направляющие отверстия 27, а в верхней части 23 - направляющие штыри.
В обеих частях корпуса контактного блока 5 выполнено отверстие под промежуточный толкатель 28 и ступенчатое отверстие под возвратную пружину 13 и хвостовик ползуна 12. Отверстия расположены соосно, при этом оси этих отверстий расположены в плоскости разъема частей 23 и 24 корпуса контактного блока 5. Контактный блок 5 может не содержать промежуточный толкатель 28, если он будет выполнен за одно целое с ползуном 12.
Толкатель 8 выполнен сборным и состоит из стержня 22, к которому привинчена посредством стопорной шайбы 23 и болта 24 пластина 25 с зубчатым контуром, согнутым под прямым углом, а затем прикреплен ступенчатый валик с буртиком, выполненный из пластмассы, путем прижатия его к торцу металлического стержня 22 зубьями пластины 25 за счет их деформации вокруг буртика ступенчатого валика.
Толкатель 8 изолирован от внутреннего пространства корпуса 1 выключателя путевого с помощью закрепленного на толкателе с натягом изолирующего элемента - сальника 26, выполненного из упругоэластичного материала с кольцевым гофром, периферийная часть которого зажата без зазора между боковой поверхностью корпуса 1 выключателя путевого и опорной поверхностью корпуса насадки 5.
В корпусе контактного блока 5 выполнены два отверстия 29 под винты крепления его к корпусу 1 выключателя путевого, при этом в донной части корпуса 1 выполнены соответствующие резьбовые отверстия.
Толкатель 11 может быть изготовлен монолитным либо в виде сборной конструкции, состоящей из двух частей 30 и 31 (фиг. 1 и 2), соединенных между собой деталью 32. Соединительная деталь 32 представляет собой кольцо, в котором по наружной и внутренней окружностям вырублены друг напротив друга пазы, образующие выступы. Затем указанное кольцо подвергли деформации с образованием конической формы, после чего загнули наружные выступы в сторону основания конуса параллельно оси кольца, а внутренние выступы загинули в сторону вершины конуса параллельно оси кольца. Соединяемые части 30 и 31 состыковывают торцевыми поверхностями, предварительно надев на хвостовой участок части 31 соединительную деталь 32, затем путем пластической деформации выступов соединительной детали 32 соединяют их между собой, охватывая часть 30 наружными выступами, а часть 31 - внутренними.
Рабочая поверхность исполнительного звена может быть выполнена сферической 33. В этом случае она располагается на толкателе 11, каковой является исполнительным звеном механизма перемещения подвижных электрических контактов (фиг. 1).
Рабочая поверхность исполнительного звена может быть выполнена цилиндрической 34 (фиг. 2) или выпуклой поверхности вращения 35 (фиг. 3), например поверхности тора, ограниченной торцами ролика. В этом случае она располагается на ролике 36, шарнирно установленном на толкателе 11 (фиг. 2), или ролике 37, шарнирно установленном на рычаге 38 (фиг. 3), каждый из которых (толкатель или рычаг) являются исполнительным звеном механизма перемещения подвижных электрических контактов.
Если толкатель имеет ролик 36 или 37, то в корпусе насадки 9 выполнен паз 39, препятствующий повороту толкателя 11 вокруг собственной оси.
Если в качестве исполнительного звена используется рычаг 38 (фиг. 3), то в корпусе насадки 9 выполнено два пересекающихся отверстия 40 и 41, оси которых расположены под углом 90°. В отверстии 40 установлена ось 42 рычага 38. Поверхности рычага 38 и оси 42 в месте соединения выполнены с продольными рифлениями 43, таким образом, что зубья рифлений оси 42 входят во впадины рифлений рычага 38. На рычаге 38 шарнирно закреплен ролик 36 с цилиндрической рабочей поверхностью или ролик 37 с рабочей поверхностью в виде выпуклой поверхности вращения 35 (фиг. 3), например поверхности тора, ограниченной торцами ролика. В рычаге 38 выполнено отверстие 44, прорезь (паз) 45 в плоскости оси отверстия 42 с выходом в отверстие 44. Таким образом, получается конструкция вилочного хомута, обеспечивающего надежное крепление рычага 38 на оси 42 за счет стягивания между собой частей рычага 38, между которыми расположена прорезь 45. Для стягивания частей рычага 38 использован винт 46, установленный в отверстии рычага 38, которое в одной части цилиндрическое, а в другой - резьбовое.
На оси 42 рычага 38 выполнен поперечный паз, ширина которого равна диаметру отверстия 41, образующий на оси 42 сегментный участок 47. При этом толкатель 11 может быть выполнен или монолитным, или сборным (фиг. 3), состоящим из трех деталей: ступенчатого стержня 48, регулировочного винта 49, полого цилиндра 50.
Первая ступень стержня 48 расположена в поперечном пазу оси 42 и выполнена в поперечном сечении в форме квадрата со сглаженными углами, при этом на ней выполнен уступ 51. Вторая ступень стержня 48 расположена в отверстии 41 и выполнена в виде цилиндра меньшего диаметра, чем наибольший размер в поперченном сечении первой ступени. Во второй ступени установлен регулировочный винт 49.
Отверстие в полом цилиндре 50 является также ступенчатым, при этом одна ступень имеет форму отверстия в поперечном сечении в виде квадрата со скругленными углами, соответствующего форме первой ступени стержня 48, а другая ступень выполнена в виде цилиндрического отверстия, диаметр которого соответствует диаметру второй ступени стержня 48 Указанные квадраты ориентированы таким образом, чтобы плоскость, проходящая через их противолежащие вершины, была расположена либо перпендикулярно геометрической оси 42 (фиг. 3), либо в этой плоскости.
На наружной поверхности полого цилиндра 50 выполнены два прямоугольных диаметрально расположенных продольных выступа, входящих в соответствующие продольные пазы, выполненные в отверстии 41 корпуса насадки 9. Указанные пазы расположены в отверстии в плоскости осевого сечения отверстия 41, расположенной перпендикулярно оси 42. В полом цилиндре 50 выполнено кольцевое отверстие, в котором установлена пружина 52 толкателя 11.
Монолитный толкатель 11 представляет собой одну деталь, в которой отсутствует регулировочный винт, а ступенчатый стержень 48 и полый цилиндр 50 выполнены за одно целое, при этом отсутствует уступ 20. Толкатель также может быть выполнен за одно целое и при этом иметь регулировочный винт 49.
На краю отверстия 41 закреплена шайба 53, удерживающая пружину 52 толкателя 11.
Рычаг 38 закреплен на оси 42 с возможностью регулировки его углового положения. Для регулировки углового положения рычага 38 винт 46 откручивают, при этом рычаг 38 свободно выдвигают вдоль оси 42 и выводят из соединения с осью, затем рычаг 38 поворачивают на требуемый угол до совпадения ближайших выступов и впадин рифлений и вдвигают вдоль оси 42. После этого затягивают винт 46 (фиг. 3). Ролик 36 или 37 закреплен на рычаге 38 с возможностью вращения.
Механизм перемещения подвижных электрических контактов с рабочей поверхностью на исполнительном звене содержит исполнительное звено, которым является толкатель 11, связанный с ползуном 12 и подвижными электрическими контактами 15 посредством контактных пружин 17, 18 и 19, или рычаг 38, кинематически связанный с ползуном 12 посредством сегментного участка 47 оси 42 и толкателя 11.
В корпус 1 выполнены отверстия 54 для крепления выключателя путевого на элементе конструкции внешнего устройства.
В варианте, представленном на фиг. 3, между корпусом 1 и насадкой 9 в кольцевом пазу с натягом установлено уплотнительное кольцо 55 из упругоэластичного материала, а в кольцевой канавке, выполненной в оси 42, установлен сальник 56, выполненный из упругоэластичного материала. В вариантах, представленных на фиг. 1 и фиг. 2, на толкателе 11 выполнена кольцевая канавка, в которой, а также частично на наружной цилиндрической поверхности толкателя 11, с натягом установлен сальник 57 с кольцевыми гофрами, выполненный из упругоэластичного материала, периферийная часть которого установлена в кольцевой канавке корпуса 1 и зажата между донной поверхностью кольцевой канавки и опорной поверхностью насадки 9.
Крепление корпуса 1 выключателя путевого на его рабочее место осуществляется винтами через отверстия 54. При этом, если опорная поверхность расположена так, что рычаг 38 должен быть развернут вокруг оси толкателя 11 на 90° или 180°, винты крепления насадки к корпусу 1 отвинчивают, насадку выдвигают, поворачивают на необходимый угол 90° или 180° вокруг оси толкателя и прикрепляют к корпусу 1.
Также можно быстро заменить насадку в случае неисправности одного из звеньев, исполнительного звена или всего механизма, находящегося в корпусе насадки. В случае выхода из строя какого-либо элемента контактного блока 5, он легко снимается после снятия крышки корпуса 1 и откручивания винтов его крепления к корпусу 1 и заменяется на исправный. При этом крепление электрических проводов к отогнутым частям 20 неподвижных электрических контактов 14 может осуществляться как в корпусе 1, так и отдельно от корпуса 1 с помощью винтов 21 и накладок 22.
Уступ 51 выполняется на ступенчатом стержне толкателя для изменения функциональных возможностей выключателя путевого. В этом случае обеспечивается возможность поворота рычага 38 как в обе стороны от исходного положения при расположении плоской поверхности 58 уступа 51 перпендикулярно геометрической оси 42 рычага 38, так и только в одну сторону - при расположении плоской поверхности 58 уступа 51 параллельно геометрической оси 42. В последнем случае сегментный участок 47 оси 42 при повороте рычага 38 в одну сторону будет контактировать с торцевой частью стержня толкателя 11, а при повороте рычага 38 в другую сторону - упираться в поверхность 58 уступа 51, препятствуя повороту рычага 38. При расположении поверхности 58 уступа 51 перпендикулярно геометрической оси 42, как это показано на фиг. 3, рычаг 38 будет поворачиваться в обе стороны беспрепятственно.
За счет оригинальной конструкции контактного блока в нем имеется восемь неподвижных электрических контактов 14 и восемь подвижных электрических контактов 15, чем обеспечивается повышение эксплуатационных возможностей выключателя путевого, за счет возможности подключения к нему большего количества электрически управляемых устройств.
Изоляция контактного блока 5 от внешней агрессивной среды способствует долговечности его работы. За счет предложенной конструкции контактного блока упрощается его сборка и замена в случае неисправности. За счет размещения толкателя 11 в насадке 9, установленной на корпусе с возможностью съема и установки в различных положениях с поворотом на 90° или 180° вокруг оси толкателя, упрощается установка выключателя путевого на место его эксплуатации, а также упрощается ремонт в случае неисправности исполнительного или иного звена механизма перемещения подвижных электрических контактов, установленных в корпусе насадки, путем замены насадки. За счет обеспечения возможности регулировки углового положения рычага, также расширяются эксплуатационные возможности устройства.
Выполнение поперечного паза на оси 42 под толкатель 11 шириной, равной диаметру установленного в нем конца толкателя 11, упрощает конструкцию устройства, т.к. при этом толкатель еще и удерживает ось 42 от продольного перемещения.
В исходном положении, когда толкатель 11 прижат возвратной пружиной 13 к корпусу насадки 9. Если толкатель 11 имеет сборную конструкцию, то толкатель 11 прижат посредством соединительной детали 32 (фиг. 1, 2). На фиг. 3 толкатель И прижат к донной поверхности поперечного паза оси 42, образующего сегментный участок 47, посредством двух пружин 13 и 52. Подвижные 15 и неподвижные 14 электрические контакты, расположенные со стороны толкателя 11 находятся в замкнутом положении, а подвижные 15 и неподвижные 14 электрические контакты, расположенные со стороны возвратной пружины 13 находятся в разомкнутом положении, как это показано на фиг. 1-3.
При относительном движении внешнего устройства и выключателя конечного, толкатель 11 встречается с управляющим элементом внешнего устройства сферической рабочей поверхностью 33 (фиг. 1) или рабочей поверхностью ролика (фиг. 2), в результате чего движение передается на толкатель 11, заставляя его вместе с ползуном 12 перемещаться в направлении возвратной пружины 13. На фиг. 3 с управляющий элемент внешнего устройства встречается с роликом 37 рычага 38, который поворачивается вместе с осью 42, передавая движение на толкатель 11 и, соответственно, ползун 12 посредством сегментного участка 47.
При перемещении ползуна 12 одновременно сжимается возвратная пружина 13 и разжимаются контактные пружины 17 и 18, при этом разомкнутые подвижные электрические контакты 15, расположенные на токопроводящих пластинах 16, перемещаются вместе с ползуном, а замкнутые - удерживаются контактными пружинами 17 и 18 в контакте с неподвижными электрическими контактами 14. После того, как токопроводящие пластины 16 лягут на плоские поверхности пазов ползуна 12, замкнутые подвижные и неподвижные электрические контакты разомкнутся. При дальнейшем движении ползуна 12 ранее находившиеся в разомкнутом состоянии электрические контакты 14 и 15 сомкнутся, а затем они будут прижаты к друг к другу контактными пружинами 18 и 19, при этом контактная пружина 17 будет находиться в разжатом состоянии, а контактные пружины 18 и 19 - сожмутся.