ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ЭКСТРЕННОЙ ОСТАНОВКИ Российский патент 2008 года по МПК H01H3/42 H01H13/02 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизации процессов поточно-транспортных систем, и может использоваться для контроля работы механизмов шахтных конвейеров.

Известен выключатель кабель-тросовый, предназначенный для экстренной остановки шахтных конвейеров с любого места технологической линии конвейера при воздействии на систему управления конвейером (руководство по эксплуатации на выключатель кабель-тросовый КТВ-2, Днепропетровский завод шахтной автоматики, 1976 г.).

Выключатель имеет два механических привода: поступательно-возвратный и вращательный с начальным усилием воздействия 4 кг и конечным - 15 кг, причем второй привод осуществляет фиксацию отключенного состояния исполнительного контакта выключателя при повороте на угол 90°. Приводы предназначены для дистанционного отключения с помощью тягового органа - кабель-троса.

Известный выключатель имеет следующие недостатки. Конструкция поступательно-возвратного привода не обеспечивает усилия, необходимые для возврата тягового органа в исходное положение после срабатывания выключателя при расстоянии между выключателями более 50-60 м в наклонных выработках шахт, что требует увеличения количества выключателей в линии, а шток привода не защищен и, следовательно, подвержен налипанию угольной пыли, что приводит к отказам в аварийных ситуациях.

Выключатель используется только на грузовых конвейерах, т.к. использование его на грузопассажирских конвейерах не соответствует инструкции по перевозке людей ленточными конвейерами, предусматривающей конечное усилие на тяговый орган выключателя не более 5 кг с фиксацией отключенного положения, и поэтому вращательный привод используется для местного отключения.

Все перечисленное отграничивает область применения выключателя, снижает надежность и безопасность работы поточно-транспортных систем.

Известны коммутационные устройства мгновенного действия (Светличный П.Л. Справочник энергетика угольной шахты. М.: Углетехиздат, 1958, с.562-566), содержащие корпус, в котором размещен стержень, неподвижные контакты, закрепленные на неподвижном основании, подвижные контакты и возвратная пружина.

Эти коммутационные устройства одноциклического (одинарного) без последовательно-повторного их действия и предназначенные, в основном, только для стационарной остановки, кроме того, конструкция выключателя не позволяет устанавливать его на движущихся или вращающихся деталях и узлах электромеханических установок из-за пониженной стойкости к толчкам и вибрациям.

Наиболее близким по технической сути является коммутационное устройство (а.с. СССР №888232, МПК Н01Н 13/00, опубл. 07.12.81), содержащее корпус, в котором размещен механический привод с валом, который связан с подвижными контактами, взаимодействующими с недвижимыми контактами, закрепленными на корпусе, две пружины, фиксирующий узел и исполнительный механизм.

Отсутствие в приводе устройства, обеспечивающего угол поворота, ведет к росту усилия, приложенного для быстрого срабатывания выключателя, что снижает функциональные возможности устройства.

Кроме того, в известном устройстве не ограничивается ход основного рычага, вследствие чего при вибрации может происходить ложное срабатывание выключателя, что снижает надежность устройства.

Функциональная надежность известного устройства неудовлетворительная из-за того, что привод устройства не обеспечивает стабильности угла поворота и приложения усилия воздействия, что приводит к росту усилия для срабатывания и, следовательно, резко снижает надежность и функциональные возможности устройства при применении его для экстренной остановки конвейерных приводов, в том числе грузопассажирских, и транспортных канатных дорог из любого места технологической линии в шахтах.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования выключателя экстренной остановки за счет применения распределительного узла, обеспечивающего срабатывание выключателя при повороте вала привода на одинаковый угол в ту или иную сторону с разными усилиями воздействия на привод и при этом уменьшения величины усилий на внутренние элементы конструкции и соответственно уменьшения силы трения, повышения надежности и расширения функциональных возможностей.

Поставленная задача решается тем, что в выключателе экстренной остановки, содержащем механический привод с валом, который связан с подвижными контактами, взаимодействующими с неподвижными контактами, закрепленными на корпусе, две пружины, фиксирующий узел и исполнительный механизм, согласно изобретению на валу механического привода установлены прижим, планка и фигурный кулачок, который снабжен двумя подпружиненными штоками, взаимодействующими с фиксирующей планкой, и двумя выступами для взаимодействия с коромыслом и консольным выступом, который опирается на одну из пружин, подвижные контакты выполнены в виде клиновидных выступов, расположенных на коромысле, имеющем осевой паз для взаимодействия с одним концом втулки, которая другим концом установлена в паз, выполненный на качающемся рычаге, опирающемся на другую пружину, связанную с исполнительным механизмом, фиксирующая планка выполнена с двумя пазами с одной ее стороны и четырьмя с другой под подпружиненные штоки фигурного кулачка и отверстием, соосным с валом привода, при этом клиновидные выступы на коромысле и выступы на кулачке расположены симметрично относительно оси вала, и расстояние между клиновидными выступами коромысла меньше расстояния между выступами фигурного кулачка, а при повороте вала в любую сторону усилие пружины, взаимодействующей с качающимся рычагом, одинаково, а при повороте вала против часовой стрелки усилия пружин, взаимодействующих соответственно с рычагом и с консольным выступом, суммируются.

Пружина, взаимодействующая с рычагом, обеспечивает срабатывание выключателя при повороте вала в ту или иную сторону на угол 13° с прилагаемым усилием воздействия не более 5 кг.

Благодаря выполнению подвижных контактов в виде клиновидных выступов, расположенных на коромысле, имеющего осевой паз для взаимодействия с одним концом втулки, которая другим концом установлена в паз, выполненный на рычаге, который качается и опирается одним концом на пружину, а другим взаимодействует с исполнительным механизмом, обеспечивается уменьшение сил трения за счет перекатывания подвижного клина коромысла в неподвижном пазе на корпусе, что приводит к снижению усилий, приложенных для срабатывания выключателя.

За счет того что клиновидные выступы на коромысле и выступы на кулачке, воздействующие на коромысло, расположены симметрично относительно оси вала, и расстояние между клиновидными выступами коромысла меньше расстояния между выступами фигурного кулачка привода, достигается уравновешивание системы привода выключателя и стабильность его срабатывания при повороте привода в ту или иную сторону.

Благодаря тому что пружина рычага обеспечивает срабатывание выключателя при повороте вала в ту или иную сторону на угол 13° с прилагаемым усилием воздействия не более 5 кг, создается возможность использовать заявляемый выключатель на грузопассажирских конвейерах, оборудованных специальным тросовым устройством экстренной остановки, а также при использовании с соответствующим приводом для контроля схода конвейерной ленты.

За счет того что фигурный кулачок вала содержит консольный выступ, то при установке пружины и ее штока, контактирующего с консольным выступом, последний при повороте вала против часовой стрелки воздействует на шток, и усилия обоих пружин суммируются, создавая необходимое расчетное усилие срабатывания 15 кг, а начальное усилие в момент поворота вала не менее 10 кг, и при этом сохраняется угол поворота 13° в обе стороны, и усилие срабатывания до 5 кг при повороте вала по часовой стрелке.

Благодаря этому распределяются силовые нагрузки на отдельные элементы конструкции, что повышает надежность и ресурс, а также расширяет область применения и повышает экономические показатели, т.к. указанное выше начальное усилие воздействия на вал в момент поворота гарантирует возврат вала, и следовательно, тягового органа в исходное положение после прекращения воздействия при расстоянии между выключателями не менее 120 м.

Все это необходимо при эксплуатации грузовых конвейеров большой протяженности, работающих в основном без фиксации экстренной остановки, но обеспечивая местное (ручное) отключение конвейера с фиксацией при повороте привода выключателя по часовой стрелке.

За счет того что фиксирующая планка, закрепленная в корпусе, имеет отверстие для центрирования вала, четыре паза с одной стороны фиксирующей планки и два - с другой, соосные с подпружиненными штоками фигурного кулачка при повороте последнего на угол 13°, обеспечивается автоматическое введение штоков в указанные пазы с целью фиксации сработанного состояния выключателя при повороте вала в обе стороны или при повороте вала только по часовой стрелке в зависимости от установки фиксирующей планки относительно подпружиненных штоков. Благодаря этому выключатель может работать с фиксацией при повороте по часовой стрелке при любых режимах работы, а также для местного (ручного) отключения.

Предлагаемая конструкция привода и его элементов позволяет управлять выключателем при равных или различных усилиях, прилагаемых для срабатывания при повороте привода в разные стороны на равные углы, осуществлять фиксацию сработанного состояния в одну или обе стороны, а также при этом перемещать контакт исполнительного механизма на одинаковую линейную величину, обеспечивая надежную работоспособность.

Предложенное устройство многофункциональное, надежное в эксплуатации и применяется для экстренной остановки поточно-транспортных систем.

Сущность настоящего изобретения более подробно разъясняется нижеследующим чертежом.

На чертеже представлен выключатель в разрезе (в аксонометрии).

Выключатель экстренной остановки содержит корпус 1, механический привод, состоящий из фигурного кулачка 2 и вала 3, на котором установлены пружина 4 и планка 5, а фигурный кулачок снабжен двумя симметрично расположенными относительно вала выступами 6, контактирующими с коромыслом 7 и консольным выступом 8, контактирующий со штоком 9 пружины 10, а также фигурный кулачок содержит два независимых друг от друга подпружиненных штока 11, прижатые к плоскости фиксирующей планки 12, имеющей ответные пазы 13 - два с одной стороны планки и четыре - с другой, а также отверстие под конец вала 3. На коромысле 7 расположены два симметрично выполненных клиновидных выступа 14, которые взаимодействуют с клиновидными пазами 15 корпуса. В коромысле 7 выполнен осевой паз для взаимодействия посредством втулки 16 с установленным на оси рычагом 17, опирающимся на пружину 18 и воздействующим на исполнительный элемент 19 с узлом индикации 20.

Выключатель работает следующим способом.

При повороте планки 5 по часовой стрелке или против фигурный кулачок 2 соответствующим выступом 6 воздействует на коромысло 7, поворачивая его в соответствующем клиновидном пазе 15 на необходимый угол (13°), и при этом втулка 16, перемещаясь вдоль своей оси, поворачивает рычаг 17 вокруг оси, сжимая пружину 18, что приводит к срабатыванию исполнительного механизма 19. Поворот коромысла 7 обусловлен тем, что расстояние между его клиновидными выступами 14 меньше, чем расстояние между выступами 6 фигурного кулачка 2. Пружина 18 позволяет поворачивать вал 3 в обе стороны до упора с прилагаемым усилием не более 5 кг. При повороте вала по часовой стрелке подпружиненные штоки 11 фигурного кулачка заходят в пазы 13 планки 12, фиксируя сработанное положение выключателя, а для расфиксации необходимо планку 5 оттянуть на себя до упора (4-5 мм), т.е. происходит линейное перемещение вала в противоположную сторону от фиксирующей планки, прижим 4 сжимается, и фигурный кулачок 2 вытягивает штоки 11 из пазов 13, и планка 5 совместно с приводом вала под воздействием пружины 18 восстанавливает свое первоначальное положение. При повороте планки 5 против часовой стрелки весь принцип движения повторяется, но при этом фигурный кулачок 2 консольным выступом 8 воздействует на шток 9 силовой пружины 10, вызывая необходимость приложения дополнительного усилия для поворота планки 5, что при суммировании сил составляет 15 кг для срабатывания выключателя. При завершении воздействия на планку 5 привод и все его элементы восстанавливают свое первоначальное положение с усилием не менее 10 кг, что позволяет располагать выключатели на расстоянии 120 м друг от друга.

Для срабатывания выключателя в обе стороны с усилием менее 5 кг необходимо перевернуть шток 9 выступом вовнутрь пружины 10 и этим исключить ее влияние на работу выключателя, а для фиксирования срабатывания в обе стороны необходимо установить планку 12 четырьмя пазами в сторону фигурного кулачка 2.

Функциональная надежность известного устройства позволяет достичь необходимого результата при применении его для экстренного прекращения пуска и экстренной остановки конвейерных приводов, в том числе грузопассажирских и транспортных канатных дорог, с любого места технологической линии в шахтах.

В выключателе экстренной остановки на валу механического привода установлены прижим, планка и фигурный кулачок, который снабжен двумя подпружиненными штоками, взаимодействующими с фиксирующей планкой, и двумя выступами для взаимодействия с коромыслом и консольным выступом, подвижные контакты выполнены в виде клиновидных выступов, расположенных на коромысле, имеющем осевой паз для взаимодействия с одним концом втулки, которая другим концом установлена в паз. Фиксирующая планка выполнена с двумя пазами с одной ее стороны и четырьмя с другой под подпружиненные штоки фигурного кулачка и отверстием, соосным с валом привода, при этом клиновидные выступы на коромысле и выступы на кулачке расположены симметрично относительно оси вала, и расстояние между клиновидными выступами коромысла меньше расстояния между выступами фигурного кулачка. При повороте вала в любую сторону усилие пружины рычага одинаково, а при повороте вала против часовой стрелки усилия пружин рычага и консольного выступа суммируются. Технический результат - обеспечение срабатывания выключателя при повороте вала привода на одинаковый угол в ту или иную сторону с разными усилиями воздействия на привод. 1 ил.

1. Выключатель экстренной остановки, содержащий механический привод с валом, который связан с подвижными контактами, взаимодействующими с неподвижными контактами, закрепленными на корпусе, две пружины, фиксирующий узел и исполнительный механизм, отличающийся тем, что на валу механического привода установлены прижим, планка и фигурный кулачок, который снабжен двумя подпружиненными штоками, взаимодействующими с фиксирующей планкой, и двумя выступами для взаимодействия с коромыслом и консольным выступом, который опирается на одну из пружин, подвижные контакты выполнены в виде клиновидных выступов, расположенных на коромысле, имеющем осевой паз для взаимодействия с одним концом втулки, которая другим концом установлена в паз, выполненный на качающемся рычаге, опирающемся на другую пружину, связанную с исполнительным механизмом, фиксирующая планка выполнена с двумя пазами с одной ее стороны и четырьмя с другой под подпружиненные штоки фигурного кулачка и с отверстием, соосным с валом привода, при этом клиновидные выступы на коромысле и выступы на кулачке расположены симметрично относительно оси вала и расстояние между клиновидными выступами коромысла меньше расстояния между выступами фигурного кулачка, а при повороте вала в любую сторону усилие пружины, взаимодействующей с качающимся рычагом, одинаково, а при повороте вала против часовой стрелки усилия пружин, взаимодействующих, соответственно, с рычагом и с консольным выступом суммируются.2. Выключатель экстренной остановки по п.1, отличающийся тем, что пружина, взаимодействующая с рычагом, обеспечивает срабатывание выключателя при повороте вала в ту или иную сторону на угол 13° с прилагаемым усилием воздействия не более 5 кг.