Приводной механизм для электрических переключающих устройств и относящееся к нему устройство
Приводной механизм (30) для электрического переключающего устройства (1), содержащий контакты (10, 20) присоединяемые/отсоединяемые друг с другом, содержит: по меньшей мере, одну кинематическую цепь, имеющую множество элементов (32, 33, 34, 36, 80), функционально соединенных друг с другом и функционально соединенных с основным валом (50) электрического переключающего устройства (1) так, чтобы вызывать его вращение вокруг первой оси (200) вращения; раму, выполненную с возможностью поддерживания кинематической цепи и имеющую пару поддерживающих боковых стенок (31), поперечно соединенных друг с другом через средство (43) соединения; один или более первых упругих элементов (38), выполненных с возможностью обеспечения кинематической цепи энергией, необходимой для присоединения/отсоединения контактов (10, 20); подпружинивающий вал (39), функционально соединенный с поддерживающими боковыми стенками (31) так, чтобы вращаться вокруг второй оси (201) вращения, и механизм (93, 94) приведения в действие, функционально соединенный с ним так, чтобы вызывать его вращение вокруг второй оси (201) вращения; причем кинематическая цепь содержит качающийся рычаг (80), который функционально соединяет упругие элементы (38) с подпружинивающим валом (39) так, чтобы сжимать упругие элементы (38) при вращении подпружинивающего вала (39).
Область техники
Настоящая полезная модель относится к приводному механизму для электрических переключающих устройств, предпочтительно используемых в системах с низким и средним напряжением, и к электрическому переключающему устройству, использующему такой механизм.
Предшествующий уровень техники
Как известно, переключающие устройства, используемые в низковольтных электрических системах (то есть, для применений с рабочими напряжениями до 1000 В переменного тока/1500 В постоянного тока) и в электрических системах со средним напряжением (то есть, для использований с рабочими напряжениями, например, до 30 KB переменного/постоянного тока), как правило, выключатели, автоматические выключатели, разъединители и контакторы, в общем называемые «переключающими устройствами», и в дальнейшем упоминаемые как «выключатели», представляют собой устройства, разработанные для обеспечения правильной работы конкретных частей электрических систем и нагрузок, функционально связанных с ними.
Выключатели, как правило, имеют один или более электрических полюсов, каждый из которых содержит, по меньшей мере, один неподвижный контакт и соответствующий подвижный контакт; такие контакты соединены с соответствующими зажимами для входного/выходного соединения с соответствующей электрической системой. Специальный приводной механизм вызывает относительное перемещение пар полюсных контактов так, что они могут принимать соединенное положение (замкнутый выключатель) и отсоединенное положение (разомкнутый выключатель).
Работа такого приводного механизма на подвижных контактах обычно выполняется посредством основного вала, который функционально соединен с подвижными контактами посредством элементов, удерживающих контакты. В частности, приводной механизм, как правило, содержит поддерживающую раму, которая поддерживает, по меньшей мере, одну кинематическую цепь, выполненную с возможностью придания движения основному валу.
В приводном механизме обычно имеется, по меньшей мере, одно расцепляющее или автоматическое размыкающее устройство, приводимое в действие одним из защитных устройств выключателя в случае, если в системе, в которую вставлен выключатель, происходят электрические аномалии, например, короткое замыкание или перегрузка. При приведении в действие расцепляющего устройства приводной механизм вызывает быстрое разъединение контактов, то есть, автоматическое размыкание выключателя. Защитные устройства обычно бывают теплового, магнитного, термомагнитного или электрического типа и могут действовать даже в комбинации друг с другом.
Приводные механизмы известного типа подразделяются, по меньшей мере, на два вида: управляющие устройства прямого действия и управляющие устройства с превентивным накоплением энергии. Первые приводные механизмы особенно подходят для выключателей малого размера, таких как, например, выключатели в формованном корпусе (МССВ), тогда как вторые особенно подходят для выключателей большого размера, таких как, например, так называемые воздушные выключатели (АСВ) или выключатели с герметичными полюсами для цепей как с низким, так и со средним напряжением. Термин «выключатель с герметичными полюсами» означает выключатель, внутри которого пары полюсных контактов расположены в герметичных камерах или колбах.
В качестве примера на фиг.1 изображен приводной механизм 60 с накоплением энергии обычного типа, лишенный поддерживающей боковой стенки рамы так, чтобы была видна кинематическая цепь, образованная множеством элементов, включающих в себя пружину 210, в которой хранится энергия для размыкания и замыкания выключателя.
Для обеспечения адекватного срока службы выключателя в отношении его номинальной характеристики элементы, составляющие приводной механизм, должны иметь адекватные размеры и быть расположены в зазоре между поддерживающими стенками рамы так, чтобы выдерживать значительный нагрев и механические нагрузки, которым они обычно подвергаются, в частности, во время выключающих операций или воздействий, следующих за коротким замыканием. По этой причине приводные механизмы имеют особенно большие габариты с отрицательными последствиями для общего размера выключателя, производственных затрат и простоты установки и использования. Следовательно, в предшествующем уровне техники очевидным является противоречие между необходимостью в постепенной миниатюризации выключателей и электрических систем, и необходимостью в улучшении их технических характеристик или, по меньшей мере, в сохранении их неизменными.
Краткое изложение существа полезной модели
Основываясь на этих соображениях, задачей настоящей полезной модели является разработка надежного и простого в изготовлении приводного механизма, который позволил бы преодолеть описанные недостатки.
Поставленная задача достигается приводным механизмом и его выключателем согласно тому, что обозначено в прилагаемой формуле полезной модели и описано далее в этом документе.
Во всем описании только в целях описания будет сделана ссылка на многополюсный выключатель для низковольтных цепей воздушного и однополюсного типа, содержащий приводной механизм согласно настоящей полезной модели.
Принципы и технические решения, изложенные во всем следующем описании, направлены на применение к обоим другим типам воздушных выключателей, например, к двухполюсным с любым количеством полюсов и к выключателям для систем с низким и средним напряжением с любым количеством герметичных полюсов. В частности, для особенно тяжелых условий эксплуатации полюсы могут быть полностью или частично дублированы.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем полезная модель поясняется описанием предпочтительных неограничивающих вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает общий вид приводного механизма с превентивным накоплением энергии известного типа;
фиг.2 изображает трехполюсный выключатель воздушного типа;
фиг.3 изображает приводной механизм согласно настоящей полезной модели во время этапа сборки с выключателем, изображенным на фиг.2;
Фиг.4 изображает вид в разобранном состоянии элементов приводного механизма, изображенного на фиг.3;
Фиг.5 и 6 изображают общие виды с разных углов приводного механизма согласно настоящей полезной модели;
Фиг.7 и 8 изображают виды сбоку контактов выключателя и соединения между элементом, удерживающим контакты, для подвижных контактов, и приводного механизма согласно настоящей полезной модели, лишенного боковых стенок рамы; в частности, такой приводной механизм изображен в замыкающей и размыкающей конфигурации, соответственно.
Описание предпочтительных вариантов воплощения полезной модели
В целях упрощения во всем описании одинаковые ссылочные номера будут использованы для обозначения одинаковых или эквивалентных элементов, принадлежащих разным вариантам осуществления приводного механизма согласно настоящей полезной модели.
Как показано на фиг.2, выключатель 1 воздушного типа имеет основной корпус, содержащий две боковые стенки 21, расположенные напротив друг друга и соединенные посредством подвижного соединительного средства 70, такого как, например, винты или соединительные тяги. Передняя маска 22 определяет переднюю стенку выключателя 1, действующую как пользовательский интерфейс.
В зазоре, заключенном между двумя боковыми стенками 21, расположены полюсы 3 выключателя 1, каждый из них содержит, по меньшей мере, один подвижный контакт 10, присоединяемый/отсоединяемый к/от соответствующего неподвижного контакта 20. Предпочтительно на контактах 10, 20 определены первые контактные пластины 11, которые предназначены для постоянного проведения тока в выключателе 1, и вторые «дугогасительные» пластины 12, выполненные с возможностью образования и разрыва электрической дуги, которая образуется при замыкании и размыкании выключателя 1, соответственно.
Каждый подвижный контакт 10 расположен в элементе 23, удерживающем контакты, выполненном из изоляционного материала (фиг.7 и 8); в частности, центральное тело подвижного контакта 10 шарнирно соединено с соответствующим элементом 23, удерживающим контакты. Количество подвижных контактов 10 в каждом элементе 23, удерживающем контакты, изменяется в зависимости от характеристик выключателя 1.
Внутри полюсов 3, неподвижные 20 и подвижные 10 контакты присоединены к соответствующему электрическому терминалу 100 для обеспечения входного и выходного электрического соединения выключателя 1 в системе, в которой он установлен.
Выключатель 1 содержит основной вал 50 (далее в этом документе называемый «валом 50»), который функционально присоединен к его боковым стенкам 21 так, чтобы вращаться вокруг оси 200 вращения; в частности, концы вала 50 шарнирно соединены с боковыми стенками 21 через прокладки 52 (фиг.3).
Вал 50 функционально присоединен к элементам 23, удерживающим контакты, для того, чтобы вызывать соединение (замкнутый выключатель) и отсоединение (разомкнутый выключатель) пар контактов 10, 20 в полюсах 3, в зависимости от угловых положений, которые принимает вал 50 вокруг оси 200 вращения.
Как показано на фиг.3-8, выключатель 1 содержит приводной механизм 30 с превентивным накоплением энергии (далее в этом документе называемый «механизмом 30»), имеющий раму, образованную парой поддерживающих боковых стенок 31, поперечно соединенных друг с другом посредством соединительного средства 43, например, штифтов, соединительных тяг или распорок. Рама прикреплена к основному корпусу выключателя 1 посредством крепежных деталей 42.
Рама поддерживает, по меньшей мере, одну кинематическую цепь, которая содержит множество элементов механизма 30 и функционально присоединена к валу 50, чтобы вызывать его вращение вокруг оси 200 вращения. Термин «кинематическая цепь» обозначает сборку элементов, функционально взаимодействующих друг с другом для осуществления одной из функций механизма 30. Таким образом, рама может поддерживать больше кинематических цепей, каждая из которых предназначена для выполнения одной функции. Элементы, составляющие кинематическую цепь, функционально присоединены друг к другу и/или к раме предпочтительно через средства шарнирного соединения; например, один или более штифтов, определенных на каждом из элементов кинематической цепи, шарнирно соединены с соответствующими отверстиями, определенными на боковых стенках 31 рамы, с помощью или без помощи скользящего средства, такого как вкладыши подшипника или прокладки, и с помощью или без помощи средства оперативного уплотнения, такого как кольца типа «Benzing» или «Seger».
Преимущественно рама также осуществляет функцию поддержания вала 50 совместно с прокладками 52; такое решение позволяет сохранять всю конструкцию, определенную соединением основного корпуса с механизмом 30, особенно стабильной, даже под воздействием более тяжелых условий эксплуатации выключателя 1. В частности, соединительный конец 81, выполненный в форме пригодной для вставки в соответствующее поддерживающее гнездо 51, определен на каждой из боковых стенок 31. Такие поддерживающие гнезда 51 определены на теле вала 50 соосно с осью 200 вращения. При вставлении соединительных концов 81 в поддерживающие гнезда 51 образуется пара шарниров, которые, в добавок к обеспечению широты вращения вала 50, взаимодействуют с прокладками 52 для осуществления функции упорного подшипника и эффективного предотвращения скольжения вала 50 вдоль оси 200 вращения.
Следует отметить, что механизм 30, несмотря на то, что он помогает поддерживать вал 50, является отдельной конструкцией, имеющей стабильную структуру, несмотря на то, что он отделен от конструкции выключателя 1; таким образом, механизм 30 может быть сначала собран и затем присоединен к выключателю 1 посредством простых операций.
Механизм 30 может принимать первую рабочую конфигурацию (замыкающую конфигурацию) в состоянии соединения контактов выключателя 1 (фиг.7) и вторую рабочую конфигурацию (размыкающую конфигурацию) в состоянии отсоединения контактов выключателя 1 (фиг.8). Переход из одной рабочей конфигурации в другую происходит посредством размыкающих и замыкающих маневров, что будет описано подробно далее в этом документе посредством представления различных элементов механизма 30, которые позволяют приводить их в действие.
Предпочтительно, механизм 30 содержит сигнальное устройство 53, выполненное с возможностью принятия первого и второго положений, соответствующих замкнутому и разомкнутому состоянию выключателя 1, соответственно; сигнальное устройство 53 принимает одно из двух положений при одном из его рабочих взаимодействий с одним или более элементов 152, установленных на валу 50 с возможностью вращения совместно с ним. Положения сигнального устройства 53 отмечены обозначениями, видимыми оператором через первое окно, образованное на передней маске 22 выключателя 1.
Так как механизм 30 относится к типу с превентивным накоплением энергии, перед осуществлением замыкающего маневра один или более упругих элементов 38 механизма 30 должны быть сжаты.
Механизм 30 содержит подпружинивающий вал 39, функционально присоединенный к нескольким отверстиям 61 на поддерживающих боковых стенках 31 рамы, так, чтобы он мог вращаться вокруг оси 201 вращения, параллельной оси 200 вращения. Такое вращение вызвано приводным механизмом, который воздействует, по меньшей мере, на один из концов подпружинивающего вала 39. В варианте осуществления, изображенном на фиг.4-6, приводной механизм содержит рычаг 93 управления, доступный через щель передней маски 22 выключателя 1, который воздействует на подъемное устройство 94. Для улучшения простоты использования выключателя 1 на приводной механизм может быть установлен необязательный элемент (не показан), например, управление двигателя (в этом случае, приводной механизм называется «Оборудованием с Двигательным Приводом» (МОЕ). Даже в присутствии такого управления двигателя ручные операции все еще могут быть осуществлены для нагружения упругих элементов 38 посредством использования рычага 93 управления в приводном механизме.
Кинематическая цепь, которая вызывает вращение вала 50, содержит качающийся рычаг 80, который функционально соединяет подпружинивающий вал 39 с упругими элементами 38, чтобы преобразовывать вращательное движение подпружинивающего вала 39 при сжатии упругих элементов 38.
Качающийся рычаг 80 функционально присоединен к поддерживающим боковым стенкам 31 через пару штифтов 82 (только один из которых показан на фиг.4), чтобы качаться вокруг оси 202 вращения, параллельной оси 200 вращения. Качающийся рычаг 80 содержит пару боковых стенок, поперечно соединенных друг с другом первым 90 и вторым 91 соединительными штифтами, расположенными у концов качающегося рычага 80. Второй соединительный штифт 91 присоединен к упругим элементам 38. Первый ролик 92 и второй ролик (не показан на чертежах) установлены на первом и втором концах первого соединительного штифта 90, соответственно, и выполнены с возможностью функционального взаимодействия с первым диском 89 и вторым диском 95, соответственно. Первый диск 89 и второй диск 95 представляют собой форму спирального кулачка и прикреплены к подпружинивающему валу 39. В частности, первый диск 89 и второй диск 95 закреплены на подпружинивающем валу 39 так, чтобы проходить радиально вокруг оси 201 вращения.
В проиллюстрированном варианте осуществления упругие элементы 38 содержат пружины 38, сгруппированные в нескольких возможных конфигурациях в зависимости от размера выключателя 1 и энергии, требуемой при работе механизма 30, которая зависит от желаемых характеристик. Механизм 30 может содержать, например, одну пружину 38, пару пружин 38 или две группы, расположенные бок о бок, каждая из которых состоит из пары пружин 38. Пружины 38 каждой пары проходят вдоль осей, параллельных друг другу, это означает, что две пружины 38 могут быть расположены бок о бок или соосно. Первый конец пружин 38 присоединен через подходящее средство соединения ко второму соединительному штифту 91 качающегося рычага 80, в то время как второй конец, расположенный напротив первого конца, установлен на одном из средств 43 соединения рамы, имеющем форму, подходящую для этой цели.
Во время работы, при каждом воздействии оператора на рычаг 93 управления подпружинивающий вал 39 поворачивается против часовой стрелки (фиг.7 и 8) на заданный угол, поверхности кулачка первого диска 89 и второго диска 95 скользят по первому ролику 92 и по второму ролику, соответственно, посредством постепенного увеличения степени качания по часовой стрелке (фиг.7 и 8) качающегося рычага 80 вокруг оси 202 вращения. Происходящее в результате этого отделение второго соединительного штифта 91 от оси 200 вращения в направлении пружин 38 вызывает сжатие пружин 38. При достижении максимального сжатия пружин 38 зацепляющий участок 156, определенный на первом диске 89, пересекается с зацепляющим концом стопорного рычага 18 механизма 30, что предотвращает дополнительный поворот вала 39 и, следовательно, дополнительное качание качающегося рычага 80. Таким образом, пружины 38 удерживаются в их максимально сжатом состоянии.
Проиллюстрированный механизм 30 содержит сигнальное устройство 96 состояния нагружения пружин 38, которое принимает несколько положений, соответствующих рабочей конфигурации, достигнутой подпружинивающим валом 39 и устройством 83. Устройство 83 отвечает за предотвращение маневра замыкания механизма 30 в случае, если присутствует размыкающее управляющее воздействие, произведенное одним или более защитными устройствами выключателя 1 и образованное, например, после детектирования короткого замыкания.
Сигнальное колесо 97 в форме кулачка, выполненное предпочтительно из пластикового материала и с возможностью взаимодействия при его вращении вокруг оси 201 вращения с сигнальным устройством 96, закреплено на подпружинивающем валу 39. В качестве примера, положений, которые может принять сигнальное устройство 96, три, и они отмечены несколькими обозначениями, относящимися к действительному состоянию пружин 38: ненагруженные пружины, нагруженные пружины или пружины, нагруженные и готовые осуществить маневр замыкания механизма 30. Такие обозначения видны оператору через второе окно 98, определенное на передней маске 22 выключателя 1.
Кинематическая цепь, вызывающая вращение вала 50, также содержит колено-рычажное соединение, имеющее первую пару соединительных стержней 33, функционально присоединенных ко второй паре соединительных стержней 34 через поворотный шкворень 99. Третий ролик 35 и четвертый ролик 35 установлены на первом и втором концах поворотного шкворня 99, соответственно, и выполнены с возможностью функционального взаимодействия с качающимся рычагом 80.
Концы первой 33 и второй 34 пар соединительных стержней, противоположных друг другу относительно поворотного шкворня 99, функционально присоединены к валу 50 и к крюку 32 механизма 30, соответственно.
Крюк 32 прикреплен к одному концу штифта 100, который функционально присоединен к поддерживающим боковым стенкам 31 рамы, так что он может вращаться вокруг оси 204 вращения, параллельной оси 200 вращения.
В вариантах осуществления, проиллюстрированных на фиг.4, 7 и 8, зацепляющий элемент 32 представляет собой часть 40, выполненную с возможностью опираться, по меньшей мере, на один элемент приводного механизма 30, например, на штифт, выступающий из боковой стенки 31 рамы (не показан), когда крюк 32 находится в положении покоя (фиг.7 и 8), при завершении замыкающего или размыкающего маневра, соответственно.
Концы первой пары соединительных стержней 33 функционально присоединены к валу 50 через первый рычаг 54, прикрепленный к валу 50 для совместного вращения с ним.
Концы второй пары соединительных стержней 34 функционально присоединены к крюку 32 через пластину, имеющую один или более выступов. На чертежах пластина 101 с тремя выступами имеет первый выступ, шарнирно соединенный с концами второй пары соединительных стержней 34 и второй выступ, функционально соединенный со штифтом 100, к которому прикреплен крюк 32.
Рассмотрим размыкающую конфигурацию механизма 30 (фиг.8), в которой пружины 38 уже находятся в их состоянии максимального сжатия и готовы осуществить замыкающий маневр. Такой замыкающий маневр начинается нажатием замыкающей кнопки 151 («1» или «ON»), доступной посредством третьего окна в передней маске 22. В частности, механизм 30 содержит замыкающий вал 16, шарнирно соединенный с поддерживающими стенками 31 рамы; кнопка 151 функционально соединена с замыкающим валом 16 так, чтобы вызывать его вращение при работе. Такое вращение воздействует на замыкающий рычаг 18, чтобы отцепить его от зацепляющей части 156 первого диска 89, результатом чего является быстрый переход пружин 38 из состояния сжатия в состояние растяжения.
Растяжение пружин 38 вызывает качание против часовой стрелки (фиг.7 и 8) качающегося рычага 80; во время части этого качания, третий и четвертый ролики 35 поворотного шкворня 99 коленно-рычажного соединения прислоняются и скользят по соответствующим частям качающегося рычага 80 так, чтобы получить от него толчок. Качающийся рычаг 80 и коленно-рычажное соединение расположены в зазоре между поддерживающими боковыми стенками 31 рамы так, что при завершении замыкающего маневра качающийся рычаг 80 достигает положения под центром, в котором он становится отцепленным от третьего и четвертого роликов 35.
Преимущественно, качающийся рычаг 80 ведет себя как соединительный скользящий элемент между пружинами 38 и коленно-рычажным соединением во время замыкающего маневра, и как механический рычаг, подходящий для преобразования первой силы, приложенной к его первому плечу, во вторую силу, приложенную к пружинам 38 у его второго плеча во время этапа сжатия пружин 38.
Толчок, обеспечиваемый качающимся рычагом 80, является таким, чтобы отделять поворотный шкворень 99 коленно-рычажного соединения от оси 201 вращения и приближать его к оси 200 вращения до тех пор, пока не будет достигнуто существенное совмещение между первой 33 и второй 34 парами соединительных стержней коленно-рычажного соединения. Перемещение первой пары соединительных стержней 33 вызывает вращение по часовой стрелке (фиг.7 и 8) первого рычага 54 и вала 50 вокруг оси 200 вращения.
Вдобавок к первому рычагу 54, дополнительные рычаги 54 прикреплены к телу вала 50. Каждый из рычагов 54 шарнирно соединен, предпочтительно через средство шарнирного соединения, с первым концом соответствующего приводного соединительного стержня 55; в частности, каждый приводной соединительный стержень 55 может вращаться относительно соответствующего рычага 54, определяя ось 205 вращения, параллельную оси 200 вращения.
Вторые концы каждых приводных соединительных стержней 55 функционально соединены с элементом 23, удерживающим контакты, относящиеся к полюсу 3 выключателя 1. Во время замыкающего маневра вращение вала 50, таким образом, преобразуется взаимодействием рычагов 54 - соединительных стержней 55 в перемещение элемента 23, удерживающего контакты, в направлении к неподвижным контактам 20, чтобы соединить первые контактные пластины 11 контактов 10 и 20.
Качающийся рычаг 80, первая пара соединительных стержней 33, рычаги 54, соединительные стержни 55 и элементы 23, удерживающие контакты, функционально соединены друг с другом так, чтобы передавать необходимую силу для замыкания контактов 10, 20 от пружин 38 к подвижным контактам 10; такая сила передается вдоль кривой приложения, которая после перехода из размыкающей конфигурации в замыкающую конфигурацию механизма 30 более и более приближается к форме круглой дуги или секции параболы.
Как показано на фиг.7, кривая приложения силы представляет собой, по существу, круглую дугу F1 при соединении контактов 10, 20, которое происходит на финальном этапе замыкающего маневра. Таким образом, потенциальная энергия, заключенная в пружинах 38, передается к подвижным контактам 10 посредством оптимизации передачи механического крутящего момента, который достигает своего максимума во время финального этапа приближения подвижных контактов 10 к неподвижным контактам 20.
Благодаря этому решению механизм 30, имеющий меньший общий размер, чем у обычного механизма, является достаточным для приведения в действие выключателя, требуя для этой задачи меньше энергии, по сравнению с последним. В качестве примера, для 3200 А выключателя достаточным является механизм 30, имеющий уменьшенный габаритный размер, который требует для своей работы энергию на 15% меньше по сравнению с энергией, требуемой приводным механизмом обычного типа, в то же время, обеспечивая эффективный механический крутящий момент в замыкающем маневре, и, следовательно, общую эффективность, эквивалентную механизму обычного типа.
Когда подвижные контакты 10 соединяются с неподвижными контактами 20, элементы 23, удерживающие контакты, перемещаются вперед к неподвижным контактам 20 калиброванного сечения. Таким образом, при завершении замыкающего маневра подвижные контакты 10 помещены в положение сзади относительно элементов 23, удерживающих контакты. Это смещение назад относительно элементов 23, удерживающих контакты, вызвано вращением по часовой стрелке (фиг.7 и 8) подвижных контактов 10 относительно элементов 23, удерживающих контакты, вокруг оси 206 вращения, параллельной оси 200 вращения. Такое вращение (фиг.7) определяет сжатие одного или более упругих элементов 157, предпочтительно пружин 157, которые размещены в элементах, удерживающих контакты, и выполнены с возможностью обеспечения и калибровки адекватного контактного давления между первыми контактными пластинами 11. Таким образом, во время финального этапа замыкающего маневра часть потенциальной энергии, изначально хранимой в пружинах 38, передается упругим элементам 157, где она удерживается до осуществления размыкающего маневра.
Будучи сжатыми, упругие элементы 157 прилагают силу к каждому из приводных соединительных стержней 55; причем каждая из таких сил передается через один из рычагов 54 к валу 50.
Общая сила, воздействующая на вал 50 набором соединительных стержней 55, передается к штифту 100 через первый рычаг 54, коленно-рычажное соединение и пластину 101 с тремя выступами, и стремится вызвать вращение против часовой стрелки (фиг.7 и 8) штифта 100 и, следовательно, крюка 32 вокруг его собственной оси 204 вращения. В замыкающей конфигурации механизма 30 такое вращение, тем не менее, предотвращено тем, что крюк 32 зацеплен за зацепляющий элемент 36 механизма 30, который подходит для удерживания его в зафиксированном состоянии. Следовательно, вал 50, в свою очередь, зафиксирован, и общая сила, прилагаемая к нему соединительными стержнями 55, воздействует через концы штифта 100 на поддерживающие боковые стенки 31 рамы.
При замыкающей конфигурации механизма 30, изображенной на фиг.7, элементы 23, удерживающие контакты, приводные соединительные стержни 55, первый рычаг 54, первая пара соединительных стержней 33 и вторая пара соединительных стержней 34 коленно-рычажного соединения функционально соединены друг с другом, чтобы эффективно работать под усилием тяги и передавать силу, образованную упругими элементами 157 к штифту 100, к которому прикреплен крюк 32. Такая сила передается вдоль линии F2 приложения (или штрихпунктирной линии F2), изображенной на фиг.7, которая, по существу, является прямой, когда контакты 10, 20 выключателя 1 соединены. В частности, сила, образованная элементами 157, передается вдоль такой линии F2 приложения к пластине 101 с тремя выступами и, в итоге, от нее к поддерживающим боковым стенкам 31 рамы через штифт 100.
Зацепляющий элемент 36 функционально соединен с поддерживающими боковыми стенками 31 рамы так, чтобы он мог вращаться вокруг оси 208 вращения, параллельной оси 200 вращения. В проиллюстрированных примерах зацепляющий элемент 36 шарнирно соединен с одним из средств 43 соединения поддерживающих боковых стенок 31. Зацепляющий элемент 36 содержит первый конец, на котором определен, по меньшей мере, один фиксирующий участок 37, выполненный с возможностью принятия зацепляющего рабочего положения (в замыкающей конфигурации механизма 30) и расцепляющего рабочего положения (в размыкающей конфигурации механизма 30). В зацепляющем положении второй конец зацепляющего элемента 36 опирается на расцепляющий вал 15 механизма 30 так, что вращение зацепляющего элемента 36 вокруг оси 208 вращения предотвращено. В этой ситуации фиксирующая часть 37 пересекается, по меньшей мере, с одной частью крюка 32, удерживая его в неподвижном состоянии.
Расцепляющий вал 15 функционально соединен с поддерживающими боковыми стенками 31, чтобы образовывать ось 207 вращения, параллельную оси 200 вращения.
Во время работы в начале размыкающего маневра механизма 30 расцепляющий вал 15 вращается так, чтобы окончательно удалять второй зацепляющий элемент 36, который переходит из зацепляющего положения в расцепляющее положение, в котором он становится расцепленным с телом расцепляющего вала 15. В частности, углубление 13 определено на теле расцепляющего вала 15 так, что при вращении расцепляющего вала 15 второй конец зацепляющего элемента 36 расцепляется с расцепляющим валом 15, проходящим через углубление 13.
Вращение расцепляющего вала 15 может быть вызвано либо нажатием на размыкающую кнопку 150 («0» или «OFF»), доступную через четвертое окно на передней маске 22, либо через автоматическое воздействие одного или более защитных устройств выключателя 1, таких как электронное реле 300 на фиг.3, или, опять же, через воздействие размыкающего соленоида. В частности, расцепляющий вал 15 содержит один или более активационных участков, каждый из которых функционально взаимодействует с защитным устройством, с кнопкой 150 или с другими приводами выключателя 1. В качестве примера, на фиг.5 изображен элемент 19 приводного механизма 30, функционально соединенный с кнопкой 151 так, чтобы отклоняться к соответствующей активирующей части 17 и взаимодействовать с ней при нажатии на кнопку 151.
Зацепляющий элемент 36, будучи расцепленным с расцепляющим валом 15, следовательно, может свободно перемещаться под действием подпирающей пружины, вращающейся вокруг оси 208 вращения против часовой стрелки, (фиг.7 и 8.) В результате такого вращения зацепляющего элемента 36 крюк 32 и штифт 100, в свою очередь, могут свободно вращаться против часовой стрелки (фиг.7 и 8), на заданный угол вокруг оси 204 вращения под действием силы, передаваемой упругим средством 157 штифту 100.
Пластина 101 с тремя выступами функционально соединена со штифтом 100 у концов второй пары соединительных стержней 34 коленно-рычажного соединения так, чтобы вызывать изгиб коленно-рычажного соединения при вращении против часовой стрелки штифта 100, результатом чего является расхождение между первой 33 и второй 34 парами соединительных стержней. В частности, поворотный шкворень 99 коленно-рычажного соединения отделяется от оси 200 вращения вала 50 и приближается к оси 201 вращения подпружинивающего вала 39, снова принимая положение, изображенное на фиг.8. Описанное перемещение элементов коленно-рычажного соединения направляется, по меньшей мере, одной пружиной 154 (фиг.6), имеющей один конец, зацепленный за раму механизма 30.
Изгиб коленно-рычажного соединения определяет быстрое вращение против часовой стрелки (фиг.7 и 8) первого рычага 54 и вала 50 вокруг оси 200 вращения, вызывая эффективное разделение контактов 10-20 выключателя 1 через взаимодействие рычагов 54 - приводных соединительных стержней 55.
Механизм 30 содержит, по меньшей мере, одну пружину 158 (фиг.5 и 6), зацепленную за зацепляющий элемент 36 и выполненную с возможностью возвращения его из расцепляющего рабочего положения в зацепляющее. Таким образом, механизм 30 готов к последующим размыкающим маневрам.
Возможны многочисленные изменения и вариации механизма, задуманного таким образом, все из которых лежат в объеме идеи полезной модели; к тому же, все детали могут быть заменены на эквивалентные технические элементы. На практике, размер и геометрия элементов приводного механизма, а так же тип материалов, лежащие в объеме описанных выше воображаемых применений, могут изменяться согласно требованиям и уровню техники.
1. Приводной механизм (30) для электрического переключающего устройства (1), содержащий контакты (10, 20) присоединяемые/отсоединяемые друг с другом, отличающийся тем, что содержит:
по меньшей мере, одну кинематическую цепь, имеющую множество элементов (32, 33, 34, 36, 80), функционально соединенных друг с другом, причем кинематическая цепь функционально соединена с основным валом (50) электрического переключающего устройства (1) так, чтобы вызывать его вращение вокруг первой оси (200) вращения;
раму, выполненную с возможностью поддерживания, по меньшей мере, одной кинематической цепи и имеющую пару поддерживающих боковых стенок (31), поперечно соединенных друг с другом через средства (43) соединения;
один или более первых упругих элементов (38), выполненных с возможностью обеспечения кинематической цепи энергией, необходимой для присоединения/отсоединения контактов (10, 20);
подпружинивающий вал (39), функционально соединенный с поддерживающими боковыми стенками (31) так, чтобы вращаться вокруг второй оси (201) вращения, и механизм (93, 94) приведения в действие, функционально соединенный с подпружинивающим валом (39) так, чтобы вызывать его вращение вокруг второй оси (201) вращения;
причем кинематическая цепь содержит качающийся рычаг (80), который функционально соединяет один или более первых упругих элементов (38) с подпружинивающим валом (39) так, чтобы сжимать один или более первых упругих элементов (38) при вращении подпружинивающего вала (39).
2. Механизм (30) по п.1, отличающийся тем, что содержит
первое сигнальное устройство (53), функционально соединенное с основным валом (50) так, чтобы принимать первое положение и второе положение, соответствующие присоединению и отсоединению контактов (10, 20) электрического переключающего устройства (1), соответственно;
второе сигнальное устройство (96), выполненное с возможностью принятия одного или более положений, каждое из которых соответствует рабочему состоянию одного или более первых упругих элементов (38).
3. Механизм (30) по п.1, отличающийся тем, что качающийся рычаг (80) функционально соединен с поддерживающими боковыми стенками (31) так, чтобы качаться вокруг оси (202) качания, причем качающийся рычаг (80) содержит пару боковых стенок, поперечно соединенных друг с другом первым штифтом (90) и вторым штифтом (91), расположенными у противоположных концов пары боковых стенок.
4. Механизм (30) по п.3, отличающийся тем, что содержит первый ролик (92) и второй ролик, установленные на первом конце и втором конце первого соединительного штифта (90), соответственно, причем первый ролик (92) и второй ролик выполнены с возможностью функционального взаимодействия с первым диском (89) и вторым диском (95), соответственно, которые прикреплены к подпружинивающему валу (39).
5. Механизм (30) по п.4, отличающийся тем, что первые упругие элементы (38) содержат множество пружин (38), которые проходят вдоль параллельных осей и имеют первый конец, соединенный с вторым соединительным штифтом (91), и второй конец, противоположный первому концу, соединенный с одним из средств (43) соединения поддерживающих боковых стенок (31).
6. Механизм (30) по п.4, отличающийся тем, что кинематическая цепь содержит:
крюк (32), прикрепленный к штифту (100), который функционально соединен с поддерживающими боковыми стенками (31), чтобы вращаться вокруг третьей оси (204) вращения;
коленчатый рычаг, содержащий первую пару соединительных стержней (33) и вторую пару соединительных стержней (34), функционально соединенных друг с другом через поворотный шкворень (99);
причем концы первой пары соединительных стержней (33) и концы второй пары соединительных стержней (34), противоположны друг другу относительно поворотного шкворня (99), и функционально соединены с основным валом (50) и крюком (32), соответственно.
7. Механизм (30) по п.6, отличающийся тем, что он содержит пластину, имеющую первый выступ, функционально соединенный с концами второй пары соединительных стержней (34), и второй выступ, функционально соединенный со штифтом (100), к которому прикреплен крюк (32).
8. Механизм (30) по п.6, отличающийся тем, что третий ролик (35) и четвертый ролик (35) установлены на первом конце и втором конце поворотного шкворня (99), соответственно, причем третий ролик (35) и четвертый ролик (35) выполнены с возможностью функционального взаимодействия с качающимся рычагом (80).
9. Механизм (30) по п.8, отличающийся тем, что кинематическая цепь содержит зацепляющий элемент (36), функционально соединенный с поддерживающими боковыми стенками (31) рамы так, что он может вращаться вокруг четвертой оси (208) вращения, параллельной первой оси (200) вращения, причем, по меньшей мере, один фиксирующий участок (37) определен на зацепляющем элементе (36), и зацепляющий элемент (36) выполнен с возможностью принятия:
зацепляющего рабочего положения, в котором он опирается на расцепляющий вал (15) механизма (30) так, что, по меньшей мере, один фиксирующий участок (37) пересекается, по меньшей мере, с одним участком крюка (32);
расцепляющего рабочего положения, в котором он отцеплен от расцепляющего вала (15), и, по меньшей мере, один фиксирующий участок (37) не соприкасается, по меньшей мере, с одним участком крюка (32);
причем расцепляющий вал (15) функционально соединен с поддерживающими боковыми стенками (31) так, что он может вращаться вокруг пятой оси (207) вращения, и переход из зацепляющего рабочего положения в расцепляющее рабочее положение происходит при вращении расцепляющего вала (15).
10. Электрическое переключающее устройство, отличающееся тем, что содержит:
приводной механизм (30) по одному или более предшествующим пунктам;
один или более полюсов (30), каждый из которых имеет элемент (23), удерживающий контакты, внутри которого расположен, по меньшей мере, один подвижный контакт (10), соединяющийся/отсоединяющийся с соответствующим неподвижным контактом (20);
один или более рычагов (54), прикрепленных к телу основного вала (50) и содержащих первый рычаг (54), который функционально соединяет основной вал (50) с кинематической цепью;
один или более приводных соединительных стержней (55), каждый из которых имеет первый конец, функционально соединенный с соответствующим элементом (23), удерживающим контакты, и второй конец, противоположный первому концу, функционально соединенный с соответствующим рычагом (54);
один или более вторых упругих элементов (157), каждый из которых расположен в соответствующем элементе (23), удерживающем контакты, и выполнен с возможностью обеспечения адекватного контактного давления между, по меньшей мере, одним подвижным контактом (10) и соответствующим неподвижным контактом (20).
11. Электрическое переключающее устройство по п.10, отличающееся тем, что качающийся рычаг (80), первая пара соединительных стержней (33), рычаги (54), приводные соединительные стержни (55) и элементы (23), удерживающие контакты, функционально соединены друг с другом так, чтобы передавать первое усилие от одного или более первых упругих элементов (38) к, по меньшей мере, одному подвижному контакту (10), причем первое усилие передается вдоль кривой приложения, которая является, по существу, круглой дугой (F1), при соединении между, по меньшей мере, одним подвижным контактом (10) и соответствующим неподвижным контактом (20).
12. Электрическое переключающее устройство по п.10, отличающееся тем, что элементы (23), удерживающие контакты, приводные соединительные стержни (55), первый рычаг (54), первая пара соединительных стержней (33) и вторая пара соединительных стержней (34) функционально соединены друг с другом так, чтобы передавать второе усилие от одного или более вторых упругих элементов (157) к штифту (100), к которому прикреплен крюк (32), причем второе усилие передается вдоль линии (F2) приложения, которая, по существу, является прямой, когда, по меньшей мере, один подвижный контакт (10) соединен с неподвижным контактом (20).
13. Электрическое переключающее устройство по п.10, отличающееся тем, что оно является электрическим переключающим устройством (1) для низковольтных цепей с неподвижным (20) и подвижным (10) контактами, расположенными в воздушной среде или герметично.
14. Электрическое переключающее устройство по п.10, отличающееся тем, что оно является электрическим переключающим устройством (1) для цепей среднего напряжения с неподвижным (20) и подвижным (10) контактами, расположенными в герметичной среде.
