ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПУТЕВОЙ МГНОВЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

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 и переключателям путевым, используемым в автоматике лифтового и производственного оборудования.
Уровень техники
Известен путевой выключатель мгновенного действия с постоянным контрактным давлением, содержащий два подпружиненных мостовых контакта, помещенных в окне пластмассовой траверсы, совершающей при переключении поступательное движение вдоль направляющей и снабженной по концам выступами для фиксации крайних положений при помощи подпружиненных защелок, в котором траверса снабжена дополнительным окном, в котором помещена переключающая пружина, взводимая при перемещении приводного элемента до положения, обеспечивающего расцепление защелок, и осуществляющая переброс траверсы в крайние положения (см. а.с. №152681, опубл. 16.12.1966 [1]).
Недостатком известного путевого выключателя [1] является его ненадежность и недолговечность, обусловленные наличием большого количества поступательных пар.
Известен также переключатель путевой мгновенного действия, содержащий управляемый рычаг с роликом и кулису, несущую подпружиненный толкатель, установленные на одной оси, контактный рычаг с подвижными электрическими контактами, установленными с возможностью взаимодействия с неподвижными электрическими контактами, установленный на другой оси, несущей коромысло, взаимодействующее плоской поверхностью, расположенной между осью его поворота и кулисой, с подпружиненным толкателем, и два подпружиненных рычага, расположенные с разных сторон относительно кулисы и коромысла, снабженные опорными площадками для зацепления с концами коромысла и выступами, предназначенными для выведения концов коромысла из зацепления с опорными площадками подпружиненных рычагов (см. А.Ф. Крайнев «Словарь-справочник по механизмам. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1987, с. 278-279, статья «ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПУТЕВОЙ», сх. б [2]).
Недостатком известного путевого переключателя является высокая вероятность его поломки в случае, если управляющий элемент внешнего устройства повернет его за пределы крайнего положения.
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является выключатель путевой мгновенного действия [2], содержащий закрепленные на валу управляемый рычаг с роликом и кулису, несущую установленный в ее продольной полости подпружиненный толкатель, а также установленные на одной оси коромысло и контактный рычаг с подвижными электрическими контактами, установленными с возможностью взаимодействия с неподвижными электрическими контактами, и две подпружиненные взаимодействующие с кулисой защелки, расположенные с разных сторон относительно коромысла, снабженные опорными площадками, предназначенными для зацепления с концами коромысла.
Известное устройство [2], выбранное в качестве прототипа, работает как выключатель путевой, если кулиса подпружинена в одном или другом направлении, и как переключатель путевой, если указанная пружина отсутствует.
Раскрытие полезной модели
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении долговечности выключателя путевого мгновенного действия за счет уменьшения вероятности его поломки.
Указанная задача решается тем, что выключатель мгновенного действия, содержащий корпус с двумя отсеками, разделенными перегородкой, управляемый рычаг с роликом, закрепленный на одном конце установленного в корпусе с возможностью вращения вала, на другом конце которого, расположенном в нижнем отсеке, закреплен вкладыш с выступом, вокруг которого размещены кольцевые пружины с поперечным разрезом, охваченные обоймой, расположенной вместе с пружинами и вкладышем между концами кулисы, в продольной полости которой установлен подпружиненный толкатель, контактирующий с поверхностью коромысла, концы которого расположены в двухступенчатых пазах подпружиненных в направлении коромысла шарнирно закрепленных в корпусе и имеющих возможность взаимодействовать с кулисой двух защелок с опорными площадками, расположенными между ступенями пазов и имеющими возможность взаимодействовать с концами коромысла для удержания его от поворота при перемещении толкателя по поверхности коромысла до момента вывода опорной площадки из контакта с концом коромысла путем отвода защелки от коромысла кулисой, после которого коромысло имеет возможность повернуться вместе с установленной в корпусе с возможностью вращения осью, на которой оно закреплено, и закрепленным на оси расположенном в верхнем отсеке корпуса контактным рычагом, выполненным из электроизоляционного материала, несущим установленные в прямоугольном отверстии подпружиненные друг относительно друга токопроводящие пластины с подвижными электрическими контактами, имеющими возможность поочередно контактировать с неподвижными электрическими контактами, закрепленными в корпусе контактного блока, расположенного в верхнем отсеке корпуса, при этом кольцевые пружины посредством обоймы охватывают с усилием имеющие одинаковую ширину выступ вкладыша и перешеек кулисы.
Общими с прототипом [2] существенными признаками являются: выключатель путевой мгновенного действия, содержащий управляемый рычаг с роликом, закрепленный на одном вал вместе кулисой, в продольной полости которой установлен подпружиненный толкатель, контактирующий с поверхностью коромысла, концы которого установлены с возможностью взаимодействия с опорными площадками подпружиненных в направлении коромысла шарнирно закрепленных имеющих возможность взаимодействовать с кулисой двух защелок для удержания коромысла от поворота при перемещении толкателя по поверхности коромысла до момента вывода опорной площадки из контакта с концом коромысла путем отвода защелки от коромысла кулисой, после которого коромысло имеет возможность повернуться вместе с контактным рычагом, несущим подвижные электрические контакты, имеющими возможность поочередно контактировать с неподвижными электрическими контактами.
Отличительными существенными признаками выключателя путевого мгновенного действия, не известными из прототипа [2], является наличие корпуса с двумя отсеками, разделенными перегородкой, наличие и расположение в нижнем отсеке корпуса вкладыша с выступом, вокруг которого размещены кольцевые пружины с поперечным разрезом, охваченные обоймой, расположенной вместе с пружинами и вкладышем между концами кулисы в нижнем отсеке корпуса, расположением концов коромысла в двухступенчатых пазах шарнирно закрепленных в корпусе имеющих возможность взаимодействовать с кулисой двух защелок, опорные площадки которых расположены между ступенями пазов, расположение в верхнем отсеке корпуса и выполнение из электроизоляционного материала контактного рычага, несущего установленные в прямоугольном отверстии подпружиненные друг относительно друга токопроводящие пластины с подвижными электрическими контактами, причем подвижные электрические контакты закреплены в корпусе контактного блока, расположенного также в верхнем отсеке корпуса, при этом кольцевые пружины посредством обоймы охватывают с усилием имеющие одинаковую ширину выступ вкладыша и перешеек кулисы.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена конструкция выключателя путевого мгновенного действия - вид сверху со снятыми верхними крышкой и уплотнительной прокладкой.
На фиг. 2 представлена конструкция выключателя путевого мгновенного действия - вид снизу со снятыми нижними крышкой и уплотнительной прокладкой (конструкция кулисы и устройство ее крепления на оси управляемого рычага в разрезе 1/4).
На фиг. 3 представлена конструкция выключателя путевого мгновенного действия - вид сверху со снятыми верхними крышкой, уплотнительной прокладкой и управляемым рычагом с роликом.
Полезная модель может быть осуществлена в следующем конструктивном исполнении.
Выключатель путевой мгновенного действия содержит корпус 1 с двумя отсеками - верхним (фиг. 1) и нижним (фиг. 2), разделенными плоской перегородкой 2. В верхнем отсеке с помощью винтов 3 закреплен корпус 4 контактного блока, выполненный из электроизоляционного материала, в котором закреплены на двух уровнях неподвижные электрические контакты 5 и установлен на оси 6 (фиг. 2) контактный рычаг 7, несущий подпружиненные подвижные электрические контакты 8 (мостиковые контакты). Один контакт 9 (на заземление) установлен на дне перегородки 2, а второй - с наружной стороны корпуса 1. Неподвижные электрические контакты 5 верхнего уровня закреплены в корпусе 4 контактного блока винтами 10, а неподвижные электрические контакты 5 нижнего уровня закреплены в корпусе 4 контактного блока винтами 11.
На валу 12 установлен управляемый рычаг 13 с роликом 14 с возможностью регулировки его углового положения относительно вала 12. Для этого на торцевой части вала 12 (фиг. 3) выполнены радиально расположенные рифления 15. Ответные рифления выполнены с двух сторон управляемого рычага 13 таким образом, чтобы при установке управляемого рычага 13 на валу 12 одной или другой стороной рифления стороны управляемого рычага 13 выступами входили во впадины рифлений вала 12. На валу 12 со стороны нижнего отсека установлена кулиса 16, вкладыш 17 и обойма 18, скрепляющая пружинные кольца 19. Вкладыш 17 выполнен в виде кольца с наружным выступом 20 и закреплен на валу 12 посредством штифта. Кулиса 16 состоит из двух частей 21 и 22, каждая из которых имеет кольцеобразный участок 23 на конце, перешеек 24, скобообразный участок 25 и отверстие. Части 21 и 22 кулисы 16 соединены между собой посредством ступенчатой оси 26, установленной между концом одной части 22 в месте расположения скобообразного участка 25 и концом другой части 21, у которой в этом месте скобообразный участок отсутствует. Пружинные кольца 19 представляют собой упругие кольца с поперечным разрезом, сложенные в пакет и заключенные в обойму 18, при этом концы колец 19 вместе с обоймой разведены в стороны и заведены за выступ 20 вкладыша 17 и перешеек 24 кулисы 16, сжимая их посредством обоймы с усилием.
Пружинные кольца 19 с обоймой 18 установлены между кольцеобразными участками 23 кулисы 16 снаружи вкладыша 17. Скобообразный участок 25, расположенный на конце части 21 кулисы 16, образует выступы 27, при этом в середине части 22 кулисы 16 на скобообразном участке 25 выполнены выступы 28.
Образованная между двумя частями 21 и 22 кулисы 16 продольная полость имеет квадратную форму в поперечном сечении. В указанной продольной полости между толкателем 29, выполненным в виде шарика, и средней частью оси 26 расположена пружина сжатия 30.
Ширина выступа 20 вкладыша 17 равна ширине перешейка 24 кулисы 16, при этом обойма 18 с пружинными кольцами 19 охватывает с усилием выступ 20 вкладыша 17 и перешеек 24 кулисы 16.
На оси 6 посредством винта 31 закреплено коромысло 32, собранное из пакета пластин, скрепленных между собой с помощью заклепок 33. Плоская поверхность 34 коромысла 32 взаимодействует с толкателем 29, а концы 35 коромысла 32 взаимодействуют с защелками 36, установленными на осях (шарнирах) 37 и 38, расположенных с разных сторон плоскости, проходящей через геометрические оси вала 12 и оси 6. Оси 37 и 38 установлены в отверстиях плоской перемычки между отсеками корпуса 1 и зафиксированы в них путем пластической деформации со стороны верхнего отсека. Защелки 36, также как и коромысло 32, выполнены в виде пакета пластин, скрепленных между собой с помощью заклепок 39.
Концы 40 защелок 36 предназначены для поочередного взаимодействия с выступами 27 кулисы 16. В защелках 36 выполнены ступенчатые пазы 41, предназначенные для размещения концов 35 коромысла 32, при этом расположенные в середине пазов боковые поверхности образуют опорные площадки 42, предназначенные для временного удержания концов 35 коромысла 32.
На концах осей 37, 38 в кольцевых канавках установлены шайбы упорные быстросъемные по ГОСТ 11678-75, удерживающие защелки 36 от осевого перемещения. Такая же шайба 43 установлена в кольцевой канавке вала 12, препятствуя осевому смещению обоймы 18 с пружинными кольцами 19.
В защелках 36 выполнены отверстия, в которых установлены одними концами пружины 44 сжатия, другие концы которых зафиксированы на выступах корпуса 1, расположенных симметрично на двух боковых стенках корпуса 1 с внутренней стороны. На одном из выступов 28 кулисы 16 одним концом может быть установлена пружина сжатия 45, другой конец которой фиксируется на одном из выступов 46, расположенных симметрично на двух боковых стенках корпуса 1 его с внутренней стороны.
Крепление управляемого рычага 13 к валу 12 осуществлено посредством гайки 47, плоской шайбы 48 и стопорного кольца. Соответственного на валу 12 выполнен цилиндрический участок под отверстие управляемого рычага 13 и резьбовой участок 49 под гайку 47.
Управляемый рычаг 13 в плоскости, проходящей через геометрические оси ролика 14 и вала 12, имеет зигзагообразный профиль. Ролик 14 закреплен на управляемом рычаге 13 с возможностью вращения. Вал 12 установлен в отверстии корпуса 1 с возможностью вращения и зафиксирована в осевом направлении стопорным кольцом.
Неподвижные электрические контакты 5 выполнены в виде токопроводящих пластин с отогнутой под прямым углом частью, предназначенной для крепления в корпусе 4 контактного блока и присоединения электрических проводов.
Подвижные электрические контакты 8 попарно закреплены на концах с токопроводящих пластин 50, установленных в прямоугольном отверстии 51 контактного рычага 7, выполненного из электроизоляционного материала. Токопроводящие пластины 50 подпружинены с помощью контактной пружины 52 и имеют боковые выступы, препятствующие их выпадению из отверстия 51. Контактная пружина 52 установлена между токопроводящими пластинами 50, на которых выполнены цилиндрические выступы под внутренний диаметр контактной пружины 52, предотвращающие ее поперечное смещение.
На нижней части корпуса выполнены резьбовые отверстия 53 под винты крепления нижней крышки, а в верхней части корпуса выполнены резьбовые отверстия 54 под винты крепления верхней крышки.
Крепление верхней и нижней крышки осуществляется через сплошные упругоэластичные прокладки.
В корпусе 1 также выполнено резьбовое отверстие 55 под герметичный кабельный ввод с сальником, в котором установлена съемная заглушка 56.
В нижнем отсеке корпуса 1 выполнены два выступа 57, на которые упираются защелки 36 в крайних положениях кулисы 16. Толкатель 29 может быть выполнен в виде цилиндра со сферической торцевой поверхностью, контактирующей с коромыслом 32.
Выключатель путевой мгновенного действия закрепляется на элементе конструкции внешнего устройства.
В режиме выключателя путевого пружина 45 установлена на выступе 46 корпуса 1 и на выступе 28 кулисы 16, как это показано на фиг.2 (выступ 46 находится под пружиной, поэтому его не видно).
В исходном положении кулиса 16 под действием пружины 45 находится в крайнем устойчивом положении, как это показано на фиг. 2., при этом левый конец 35 коромысла 32 находится в нижней части ступенчатого паза 41 и опирается на нижнюю боковую стенку ступенчатого паза 41 защелки 36, а правый конец 35 коромысла 32 находится в верхней части ступенчатого паза 41 защелки 36, которая опирается на правый выступ коромысла 32, контактный рычаг 7 находится в крайнем правом положении на фиг.1, при котором неподвижные и подвижные электрические контакты, расположенные справа на фиг. 1 замкнуты, а между пластиной 50 замкнутых подвижных электрических контактов и ближайшей ней стенкой прямоугольного отверстия 51 справа имеется зазор.
Под действием управляющего элемента внешнего устройства управляемый рычаг 13 на фиг. 2 поворачивается против часовой стрелки (по часовой стрелке на фиг. 1). Вместе с управляемым рычагом 13 поворачивается вал 12 и кулиса 16, вращающий момент на которую передается посредством пружинных колец 19 и обоймы 18. При этом подпружиненный толкатель 29 находится в постоянном контакте с плоской поверхностью 34 коромысла 32, создавая момент силы относительно геометрической оси 6, на которой неподвижно закреплены коромысло 32 и контактный рычаг 7. При нахождении пятном контакта толкателя 29 и коромысла 32 плоскости, проходящей через геометрические вала 12 и оси 6, момент силы равен нулю и коромысло 32 находится в этот момент в неустойчивом положении. При дальнейшем повороте кулисы 16 вместе с управляемым рычагом 13 создается противоположно направленный момент силы, в результате чего коромысло 32, выбирая зазор между концом 35 коромысла 32 и опорной площадкой 42 ступенчатого паза 41 защелки 36 справа, поворачивается до упора концом 35 коромысла 32 в опорную площадку 42, расположенную справа на фиг.2. Величина угла поворота зависит от величины исходного зазора между опорной площадкой 42 и концом 35 коромысла 32. Величина этого зазора должна быть минимальной. Указанная величина должна обеспечить при повороте коромысла 32 и вместе с ним контактного рычага 7, чтобы подвижные электрические контакты 8 остались замкнутыми с неподвижными электрическими контактами 5 справа на фиг. 1.
При дальнейшем вращении кулисы 16 вместе с управляемым рычагом 13 момент силы, создаваемый пружиной 30, возрастает за счет увеличения плеча, что обусловлено удалением пятна контакта толкателя 29 с коромыслом 32 от точки неустойчивого равновесия. Выступ 27 кулисы 16, входит в контакт с концом 40 защелки 36, расположенной справа на фиг. 2, и поворачивает защелку 36, выводя опорную площадку 42 из зацепления с концом 35 коромысла 32. В определенный момент конец 35 коромысла 32 срывается с опорной площадки 42 ступенчатого паза 41 защелки 36 и коромысло 32 резко поворачивается по часовой стрелке (фиг. 2), при этом левый конец 35 коромысла 32 заходит в верхний часть ступенчатого паза 41, а защелка 40 слева отклоняется от упора 57. Вместе с коромыслом 32 из положения, представленного на фиг. 1, резко поворачивается контактный рычаг 7 в ту же сторону (на фиг. 1 - в противоположную), при этом одни подвижные контакты 8 мгновенно выходят из контакта с неподвижными контактами 5, расположенными с одной стороны, а другие - входят в контакт с неподвижными контактами 5, расположенными с другой стороны. Контактная пружина 52 при этом сначала разжимается, прижимая токопроводящую пластину с одними подвижными контактами 8 к стенке прямоугольного отверстия 51, а затем сжимается, создавая определенное давление в пятнах контакта других подвижных контактов 8 с неподвижными контактами 5.
После снятия управляющего усилия с управляемого рычага 13 под действием пружины 45 все звенья механизма возвращается в исходное положение в следующей последовательности.
Кулиса 16 вместе с управляемым рычагом 13 поворачивается по часовой стрелке (фиг. 2). После прохождения неустойчивого положения коромысло 32, выбирая зазор между концом 35 коромысла 32 и опорной площадкой 42 ступенчатого паза 41 защелки 36 слева, поворачивается до упора концом 35 коромысла 32 в опорную площадку 42, расположенную слева на фиг. 2. При дальнейшем движении кулисы 16 вместе с управляемым рычагом 13 момент силы, создаваемый пружиной 30, возрастает за счет увеличения плеча, что обусловлено удалением пятна контакта толкателя 29 с коромыслом 32. Выступ 27 кулисы 16, входит в контакт с концом 40 защелки 36, расположенной слева на фиг. 2, и поворачивает защелку 36, выводя опорную площадку 42 из зацепления с концом 35 коромысла 32. В определенный момент конец 35 коромысла 32 срывается с опорной площадки 42 ступенчатого паза 41 защелки 36 и коромысло 32 резко поворачивается против часовой стрелки (фиг. 2), при этом правый конец 35 коромысла 32 заходит в верхний часть ступенчатого паза 41 и защелка 40 справа отклоняется от упора 57. Вместе с коромыслом 32 в положение, представленное на фиг. 1, резко поворачивается контактный рычаг 7 в ту же сторону (на фиг. 1 - в противоположную), при этом одни подвижные контакты 8 мгновенно выходят из контакта с неподвижными контактами 5, расположенными с одной стороны, а другие - входят в контакт с неподвижными контактами 5, расположенными с другой стороны.
При удаленной пружине 45 устройство работает в режиме переключателя путевого, при котором возврат в исходное положение возможен только под действием внешнего устройства.
В случае, когда воздействие управляющего элемента внешнего устройства на управляемый рычаг 13 продолжится после переключения контактов и перемещения кулисы 16 в крайнее положение, дальнейшее перемещение управляемого рычага 13 в определенных пределах не приведет к поломке механизма. В этом случае кулиса 16 останется в крайнем положении, а при дальнейшем перемещении управляемого рычага 13 выступ 20 вкладыша 17 повернется вместе с ним относительно остающейся неподвижной кулисы 16, преодолевая сопротивление пружинных колец 19, опирающихся концом обоймы 18 на одну из сторон перешейка 24 кулисы 21.