Переключатель
Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для коммутации электрических цепей, преимущественно в тепловом торгово-технологическом оборудовании - плитах кухонных, шкафах жарочных, пекарных, тепловых и т.п. Задачей, решаемой полезной моделью является упрощение конструкции и технологии изготовления, уменьшение материалоемкости, снижение материальных затрат. Переключатель состоит из основания 1, на боковых сторонах которого размещены две Г-образные стойки 2 и 3. На стойках 2 и 3 установлены: направляющая 4 и корпус 5 для размещения в нем контактной группы, а на верхних полках упомянутых стоек размещены крышка 6 и пластина 7. На проходящем по центу внутри переключателя включающем валу 8 установлены кулачковый блок 9, выполненный заодно целое, и механизм фиксации угла поворота, имеющий втулку 10, звездочку 11, шайбу 12 и шарики 13, размещенные в пазах звездочки и подпружиненные пружинами 14. На верхнем конце включающего вала 8 размещена ручка 15 переключения нагрузки. Внутри корпуса 5 размещена контактная группа, имеющая пять неподвижных контактных пластин 16(1, 2, 3) и 17(1, 2).Контактные пластины 16 (1, 2, 3) имеют по два плоских контакта каждая, а пластины 17(1, 2) - по одному контакту. В корпусе 5 установлены подвижно четыре толкателя 18(1, 2, 3, 4), каждый из которых оснащен подвижной пластиной 19, имеющей два сферических контакта, рабочие поверхности которых имеют покрытие из серебра. Каждый из толкателей 18(1, 2, 3, 4) в процессе работы контактирует со своим участком кулачкового блока 9.
Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для коммутации электрических цепей, преимущественно в тепловом торгово-технологическом оборудовании - плитах кухонных, шкафах жарочных, пекарных, тепловых и т.п.
Известно техническое решение по авторскому свидетельству СССР №427413, МПК Н 01 Н 25/00, заявлено 04.05.1972 г. опубликовано 05.05.1974 г. Бюллетень №17., «Переключатель», авторы Абергауз В.Д. и др., заявитель ВНИИ по монтажным и специальным строительным работам. Этот переключатель предназначен для управления, например, манипуляторами и имеет установленный в корпусе подвижный рычаг, снабженный рабочим звеном, взаимодействующим с микропереключателями через промежуточные элементы. Промежуточные элементы выполнены в виде рычагов, каждый из которых оснащен двумя роликами, установленными сверху и снизу рычага. Нижние ролики подпружинены к корпусу, охватывающей их замкнутой пружиной, а верхние ролики размещены во впадинах рабочего звена, представляющего собой, например, четырехконечную звездочку с оптимальным углом между смежными гранями 135 градусов.
Существенными признаками заявляемой полезной модели совпадающими с признаками описанного выше аналога являются:
- наличие в переключателе рабочего звена, представляющего собой, например, четырехконечную звезду;
- наличие промежуточных элементов, взаимодействующих с контактной группой.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является изобретение «Переключатель нагрузки для переключателя ступеней обмотки трансформатора» по патенту РФ №2139588.МПК Н 01 Н 9/00, H 01 F 21/12.заявлено 05.12.1996 г., опубликовано 10.10.1999 г, БИ №28 с.371-372, автор Леонхард Пиллмайер (DE), заявитель Машиненфабрик Райнхаузен ГлебХ (DE).
Этот переключатель имеет коммутирующие электрически без нагрузки пары постоянных главных контактов. Каждая пара постоянных главных контактов состоит из одного неподвижного и одного подвижного постоянного главного контакта.
В каждой подлежащей коммутации фазе одна из обеих пар постоянных главных контактов в стационарном состоянии замкнута и проводит ток постоянной нагрузки так, что в начале переключения нагрузки
проводящая до этого ток постоянной нагрузки пара постоянных главных контактов размыкается и в конце каждого переключения нагрузки разомкнутая до этого другая пара постоянных главных контактов замыкается и принимает на себя ток постоянной нагрузки. Внутри переключателя нагрузки расположен проходящий по центру включающий вал выполненный с возможностью попеременного поворота при каждом переключении нагрузки в обоих направлениях на определенный угол. На включающем валу размещен кулачковый диск, который для каждой подлежащей коммутации фазы имеет кулачок управления.
В каждый кулачок управления входит ролик, который с помощью механических соединительных элементов воздействует на подвижные постоянные главные контакты. Оба подвижных постоянных главных контакта объединены в один единственный общий подвижный контакт, установленный с возможностью поворота вокруг своего среднего положения так, что он в каждом из обоих конечных положений контактирует с соответствующим неподвижным постоянным главным контактом.
Частными признаками, характеризующими данное техническое решение являются:
- выполнение механических соединительных элементов в виде кулисы и рычага соединенных на одном из своих концов подвижно друг с другом и с роликом, а кулиса на ее другом конце вне области кулачка управления соединена с возможностью поворота с опорой, при этом рычаг на своем другом конце опирается с возможностью поворота на единственный общий подвижный постоянный главный контакт;
- контур кулачка управления в средней области описывает концентричную к контактной оси круговую траекторию, а в области конечных положений расстояние до включающего вала изменяется;
- на кулачковом диске расположены левый упор и правый упор так, что они в зависимости от направления задают одно из возможных направлений перемещения подвижного постоянного главного контакта в качестве предпочтительного направления.
Данное техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога.
Существенными признаками ближайшего аналога совпадающими с заявленным техническим решением являются:
- наличие пар контактов, причем каждая пара состоит из одного неподвижного и одного подвижного контакта;
- внутри переключателя нагрузки расположен проходящий по центру включающий вал, который выполнен с возможностью попеременного поворота при каждом переключении нагрузки в обоих направлениях на определенный угол;
- на включающем валу расположен кулачковый механизм, который для каждой подлежащей коммутации фазы имеет кулачок управления;
- каждый кулачок управления воздействует на подвижный контакт через промежуточные элементы.
Однако, в таком переключателе происходит скачкообразное включение и выключение напряжения, так как при каждом переключении главных контактов нагрузка с них отключается, поэтому невозможна плавная регулировка мощности.
Это объясняет почему известный переключатель невозможно использовать в тепловом оборудовании, где требуется производить плавное регулирование мощности нагревательных элементов:
параллельным включением (сильный нагрев), последовательным включением (средний нагрев) и включением одного нагревательного элемента (слабый нагрев).
Задачей, решаемой полезной моделью, является упрощение конструкции переключателя и, как следствие, технологии изготовления, уменьшение материалоемкости, а также экономия электроэнергии и снижение материальных затрат в целом.
Поставленная задача решается тем, что в переключателе, имеющем пары контактов, состоящие из одного подвижного и одного неподвижною контактов, включающий вал, размещенный внутри переключателя с возможностью попеременного поворота на определенный угол при каждом переключении нагрузки в обоих направлениях, кулачковый механизм, установленный на включающем валу и имеющий для каждой, подлежащей коммутации фазы кулачок управления, при этом каждый кулачок управления воздействует на подвижный контакт через промежуточный элемент, переключатель оснащен Г-образными стойками, размещенными на противолежащих боковых сторонах основания, на которых смонтирована контактная группа, при этом кулачковый механизм выполнен заодно целое, а промежуточные элементы выполнены в виде толкателей размещенных в корпусе, при этом каждый толкатель оснащен подвижным контактом.
Поставленная задача решается также тем, что включающий вал оснащен механизмом фиксации угла поворота, имеющим звездочку и подпружиненные шарики, а рабочие поверхности подвижных контактов имеют покрытие, например, из серебра.
Существенными признаками, отличающими заявленную полезную модель от ближайшего аналога являются:
- оснащение переключателя двумя Г-образными стойками;
- размещение стоек на противолежащих боковых сторонах основания;
- закрепление на стойках контактной группы;
- выполнение кулачкового механизма заодно целое;
- выполнение промежуточных элементов в виде толкателей;
- размещение толкателей в корпусе;
- оснащение каждого из толкателей подвижным контактом.
Частными признаками, отличающими заявленную полезную модель от ближайшего аналога являются:
- оснащение включающего вала механизмом фиксации угла поворота имеющим звездочку и подпружиненные шарики;
- наличие на рабочей поверхности подвижных контактов покрытия, например, из серебра.
Оснащение переключателя двумя Г-образными стойками, размещение стоек на противолежащих боковых сторонах основания и закрепление на стойках контактной группы позволило отказаться от использования в переключателе корпуса-кожуха, что улучшило компактность изделия, уменьшило материалоемкость и его габариты.
Выполнение кулачкового механизма заодно целое позволило уменьшить количество деталей переключателя и, как следствие, значительно упростить технологию его изготовления и сборки, уменьшить материальные затраты.
Выполнение промежуточных элементов в виде толкателей, их размещение в корпусе и оснащение каждого из толкателей подвижным контактом позволило создать компактную контактную группу,т.e. уменьшить габариты переключателя в целом и снизить материалоемкость изделия.
Оснащение включающего вала механизмом фиксации угла поворота, выполненного в виде звездочки с двумя подпружиненными шариками, также позволило обеспечить компактность переключателя, уменьшение количества деталей, возможность поворота вала как по, так и против часовой стрелки, при сохранении надежности его работы.
Выполнение покрытия, например из серебра, на подвижных контактах обеспечило снижение переходного сопротивления при включении и переключении контактов, снизило возможность возникновения электрической дуги при их размыкании, т.е. уменьшило перегрев при эксплуатации переключателя.
Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлены:
на фиг 1 - основной вид переключателя в выключенном нулевом положении;
на фиг 2 - вид А фиг.1 с разрезами;
на фиг 3 - вид сверху фиг.1;
на фиг 4 - Б-Б фиг.3;
на фиг 5 - разрез по В-В фиг.4;
на фиг 6 - разрез по Г-Г фиг.1;
на фиг 7 - схема коммутационных цепей переключателя;
на фиг 8 - общий вид левой стойки;
на фиг 9 - общий вид правой стойки.
Переключатель включает в себя основание 1 с размещенными на нем правой - 2 и левой - 3 Г-образными стойками закрепленными с противоположных боковых сторон основания 1. На стойках 2 и 3 установлены направляющая 4 и корпус 5 для размещения в нем контактной группы. На верхних полках стоек 2 и 3 установлены крышка 6 и пластина 7. На включающем валу 8 проходящем по центру внутри переключателя размещены кулачковый блок 9 и механизм фиксации угла поворота, включающий втулку 10, звездочку 11 и шайбу 12.
Во впадинах звездочки 11 и внутренних пазах крышки 6 противоположно друг другу размещены два шарика 13, подружиненных пружинами 14.
На верхней части включающего вала 8 установлена ручка 15, предназначенная для подключения нагревательных элементов по различным схемам.
Внутри корпуса 6 размещена контактная группа, имеющая пять неподвижных контактных пластин 16(1, 2, 3) и 17(1, 2). Причем контактные пластины 16(1), 16(2) и 16(3) имеют по два плоских контакта каждая, а пластины 17(1) и 17(2) по одному плоскому контакту каждая. Контактные пластины 16 и 17 кроме коммутации напряжения выполняют функции клемм для подключения переключателя к электрической цепи.
В корпусе 5 установлены подвижно четыре толкателя 18(1, 2, 3, 4), контактирующих через направляющую 4 со своим участком кулачкового блока 9 каждый. При этом на каждом из толкателей установлены идентичные друг другу подвижные контактные пластины 19, каждая из которых снабжена двумя сферическими контактами, рабочая поверхность которых имеет покрытие из серебра. Между контактными пластинами 19 и корпусом 5 на каждом из толкателей 18(1, 2, 3, 4) размещена пружина 20.
Крепление монтажных проводов выполнено при помощи скоб 21 и винтов 22, установленных на неподвижных контактных пластинах 16(1, 2, 3) и 17 (1, 2).
Переключатель работает следующим образом.
Фиксация каждого из четырех положений ручки 15 («0» - нулевой, «1» - первое, «2» - второе, «3» - третье) (см. фиг.3) выполняется за счет применения в конструкции звездочки 11,2-х шариков 13, 2-х пружин 14.
В фиксированном положении (в любом из «0», «1», «2», «3») шарики 13 находятся в противоположных выемках звездочки 11 и удерживаются в них силами действия пружин 14. Для увеличения или уменьшения мощности нагрева производится поворот ручки 15 по или против часовой стрелки, одновременно поворачивается звездочка 11 и кулачковый блок 9.Своими зубьями звездочка 11 оказывает давление на шарики 13, которые воздействуя на пружины 14, сжимают последние. При переходе шариками вершин зубьев звездочки, они выходят из зацепления со звездочкой 11 и происходит обратный процесс:
пружины 14 разжимаются и под силой их действия шарики 13 устанавливаются в соседние выемки звездочки 11, фиксируя новое положение ручки 15.
В нулевом положении («0») положении ручки 15 все контакты переключателя разомкнуты. Кулачковый блок 9 занимает положение, при котором толкатели 18(1, 2, 3, 4) заперты и подвижные контактные пластины 19 удалены от неподвижных контактов 16 и 17, пружины 20 каждого толкателя 18 находятся в сжатом состоянии. При повороте ручки 15 и установке ее в первое («1») положение, кулачковый блок 9 поворачивается и освобождает толкатели 18 (1) и 18(3)
Толкатели 18(1) и 18 (3) под действием разжимающихся пружин 20 двигаются по направлению к неподвижным контактам 17(1) и 16(3) и своими контактными пластинами 19 замыкают контакты переключателя 16(1) и 17(1), а также 16(2) и 16(3).
При установке ручки в положение «2» кулачковый блок 9 освобождает толкатели 18(3) и 18(4), замыкаются контакты переключателя 16(2) и 17(2) и размыкаются контакты 16(2) и 16(3). В положении «3» ручки переключателя кулачковый блок 9 освобождает толкатель 18(2), замыкаются контакты переключателя 16(1), 16(3).
Технологический процесс изготовления переключателя является традиционным с использованием известного технологического оборудования.
Основание 1, стойки 2 и 3, пластина 7, звездочка 11, шайба 12, толкатели 18(1, 2, 3, 4) и скоба 21 изготавливали из листовой (0,8-3,0 мм) углеродистой стали 10 ГОСТ 16523-70 методом холодной штамповки с использованием для вырубки заготовок гильотинных ножниц НД - 3318 Г и дальнейшей обработки - прессов марок К 2322 и КД 2326 К. Чистовую обработку указанных деталей производили галтовкой. Звездочка 11 подвергалась для упрочения цементации в камерной печи СН 34,0×0,8 и закалке до HRC=40-45 ед.
Выключающий вал 8 кулачкового блока 9 изготавливали на токарном станке 1Г325 из шестигранного прутка.
Защита поверхности деталей, выполненных из сплавов на основе железа, производилась электролитическим покрытием - цинкованием.
Контактные пластины 16(1, 2, 3) и 17(1, 2) и 19 изготавливали методом холодной штамповки на прессах марки КД2326К и К2332 из латуни марки Л63 ГОСТ 931-90 толщиной 1,5 мм. Дальнейшую обработку пластин производили на резьбонарезных станках В-188 и 2Б118, производили травление и клепку контактов с плакированием рабочего слоя на пластинах 19 серебром на машине контактной сварки МТ2202-1 УХЛ4.
Направляющая 4, корпус 5 и крышка 6 изготовлены из ударопрочного фенопласта марки У 1-31-07 ГОСТ 5689-79 методом прямого горячего прессования на гидравлических прессах усилием 160 те
модели П-474А и ПД - 476. Зачистка облоя по контуру деталей выполнена традиционным способом - на наждаке, или вручную, а облой в пазах и отверстиях - на прессе модели К116Г.
Кулачковый блок 9 и ручка 15 изготовлены из фенопласта марки 03-010-02, предварительно таблетированного, путем прямого прессования на гидравлических прессах П-474А и ПД - 476. Зачистку облоя на кулачковом блоке 9 производили вручную, а ручку подвергали галтовке. Втулку 10 изготавливали из полиамида ПА6-130 КС ОСТ 6-00-498-78 на термопластавтомате Д3231 (усилие 160 те) методом литья под давлением с предварительной просушкой полиамида в печи при температуре 80-85 С.
Пружины 14 и 20 изготовлены на пружинонавивальном автомате из проволоки диаметром 0,6-0,8 мм ГОСТ 9389-75 и подвергнуты отпуску.
Опытные образцы переключателя были изготовлены на ОАО «Владторгмонтаж» г. Владимир, ул. Ново-Ямская, 79. Испытание опытных образцов показали их высокую надежность в эксплуатации.
1. Переключатель, имеющий пары контактов, состоящие из одного неподвижного и одного подвижного контактов, включающий вал, размещенный внутри переключателя с возможностью попеременного поворота на определенный угол при каждом переключении нагрузки в обоих направлениях, кулачковый механизм, установленный на включающем валу и имеющий для каждой подлежащей коммутации фазы кулачок управления, при этом каждый кулачок управления воздействует на подвижный контакт через промежуточный элемент, отличающийся тем, что переключатель оснащен двумя Г-образными стойками, размещенными на противолежащих боковых сторонах основания, на которых смонтирована контактная группа, при этом кулачковый механизм выполнен заодно целое, а промежуточные элементы выполнены в виде толкателей, размещенных в корпусе, при этом каждый из толкателей оснащен подвижным контактом.
2. Переключатель по п.1, отличающийся тем, что включающий вал оснащен механизмом фиксации угла поворота, имеющим звездочку и подпружиненные шарики.
3. Переключатель по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что рабочие поверхности подвижных контактов имеют покрытие, например, из серебра.
