Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БЛОКОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ И БЛОК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ, СОДЕРЖАЩИЙ ЭТО УСТРОЙСТВО

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству для управления блоком электрической защиты, размещаемым в изоляционном корпусе, который содержит пару неподвижного и подвижного контактов, где указанный подвижный контакт может управляться либо вручную с помощью рычага управления, либо автоматически, при этом данное устройство содержит

- передаточное звено, соединенное с рычагом управления,

- устройство для удержания подвижного контакта, содержащее пластину, установленную с возможностью вращения вокруг оси и имеющее разрывное механическое соединение с передаточным звеном, и

- рычаг расцепления, управляемый расцепляющим устройством для разрыва механического соединения в случае неисправности, который приводит к автоматическому, независимому от рычага управления расцеплению механизма и разделению контактов,

- разрывное механическое соединение, образуемое удерживающей выемкой рычага расцепления, которая взаимодействует с захватом, шарнирно установленным на оси пластины, при этом разрыв механического соединения отвечает расцеплению захвата, а при нахождении захвата в положении зацепления передаточное звено, по меньшей мере частично, опирается на пластину.

Кроме того, настоящее изобретение относится к блоку электрической защиты, содержащему такое устройство управления, и, в частности, к низковольтному выключателю.

Уровень техники

Известен патент FR 2 589 627, в котором передаточное звено взаимодействует с пластиной посредством опоры на нее. В этом устройстве две трети силы механизма приходится на пластину, и одна треть на планку расцепления. Мультипликативный эффект там отсутствует.

Также известен патент FR 2 616 583, описывающий механизм для управления миниатюрным выключателем электрической цепи, который обладает вышеуказанными характеристиками. В этом патенте узел, содержащий передаточное звено, захват и рычаг расцепления, составляет множительный каскад, позволяющий уменьшить силу расцепления. В данном механизме сила звена оказывает крутящий момент только на захват. Ввиду того, что вся сила звена сосредотачивается на захвате, планка испытывает действие значительных сил.

Кроме того, известен патент FR 2 914 485, в котором сила звена распределяется между пластиной и захватом.

В результате чего планка испытывает действие менее значительной силы. Таким образом, силы расцепления становятся меньшими.

Однако, в некоторых устройствах вышеописанного типа сила, действующая со стороны звена, в два-три раза больше той силы, что обычно действует в данном типе устройств, которая может быть порядка 100 H. Поэтому в этом случае имеется повышенный риск уплотнения опорной площади линии на пластине и наличия больших коэффициентов трения в процессе расцепления.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение решает эти проблемы и предлагает устройство для управления блоком электрической защиты и электрический блок защиты, содержащий это устройство, которое позволяет уменьшить силы расцепления и устранить явление несрабатывания расцепления, связанное с уплотнением опорной площади на пластине передаточным звеном в так называемом положении зацепления устройства управления, которое отвечает замкнутому положению контактов устройства.

В связи с этим настоящее изобретение относится к устройству управления вышеуказанного типа, которое характеризуется тем, что оно содержит жесткую вставку, устанавливаемую на пластине и предназначенную для вставки между передаточным звеном и областью пластины, образованной опорной площадью этого звена на пластине в вышеупомянутом положении зацепления, и средство для удержания этой вставки в положении без зазора относительно указанной пластины.

Благодаря этим особенностям звено больше не создает уплотнения опорной площади на пластине, и коэффициенты трения в процессе расцепления, соответственно, становятся меньшими.

Таким образом, чрезмерные силы расцепления и «несрабатывания расцепления» ввиду уплотнения пластины звеном устраняются.

В соответствии с одной из конкретных особенностей данная жесткая вставка содержит кусок листового металла, по существу, согнутого в форме V, этот лист закреплен вокруг части стержня с образованием валика, причем часть стержня, образующая валик, жестко установлена в пластине, по существу, перпендикулярно к плоскости указанного V-листа.

В соответствии с другой особенностью вышеупомянутая часть стержня плотно устанавливается в пластине.

В соответствии с другой особенностью сборка вышеупомянутой вставки на части стержня выполняется с помощью лазерной сварки.

В соответствии с другой особенностью указанная вставка устанавливается в углублении, образованном в пластине, так что плоскость, в которой простирается указанный V-лист, по существу, параллельна поверхности пластины, расположенной против передаточного звена.

В соответствии с другой особенностью вышеупомянутые удерживающие средства содержат выступ, обеспеченный на одной из поверхностей вышеупомянутого углубления и предназначенный для примыкания к внешней поверхности одной из ветвей вышеупомянутого V-листа, при этом указанный выступ предназначен для использования в качестве угловой опоры для узла, содержащего часть стержня и вставку, при этом указанный выступ выполнен с возможностью взаимодействия с выступающей частью, принадлежащей другой поверхности указанного углубления, противоположной вышеуказанной поверхности, данная выступающая часть предназначена для прилегания к внутренней поверхности той же ветви вышеупомянутого V-листа, лежащей напротив вышеупомянутой наружной поверхности, при этом указанный выступ предназначен для использования в качестве угловой опоры для узла, содержащего часть стержня и вставку, относительно оси валика, и вышеупомянутая выступающая часть взаимодействует с вышеупомянутым выступом так, чтобы обеспечивать вращательное блокирование вставки по отношению к пластине вокруг оси вышеупомянутой части стержня.

Благодаря этим характеристикам вставка удерживается и располагается в пластине без зазора, что позволяет предотвратить уплотнение пластины.

Предпочтительно, чтобы эта выступающая часть имела острие.

Предпочтительно, чтобы эта вставка была металлической вставкой.

В соответствии с конкретной особенностью стержень представляет собой иглу, вокруг которой вышеупомянутый захват может свободно вращаться по отношению к пластине.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления передаточное звено удерживается на захвате и пластине при нахождении захвата в положении зацепления.

В соответствии с этим вариантом осуществления сила действия звена распределяется между пластиной и захватом. Таким образом, на планку оказывает действие менее значительная сила. В результате чего силы расцепления дополнительно уменьшаются.

Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству электрической защиты, содержащему устройство управления, которое обладает вышеуказанными особенностями, взятыми по отдельности или в сочетании.

Предпочтительно это устройство является низковольтным выключателем.

Однако другие преимущества и особенности настоящего изобретения станут более очевидными из нижеследующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, предоставляемые лишь в качестве примера, на которых:

- Фиг.1 представляет собой частичную горизонтальную проекцию, иллюстрирующую внутреннюю часть выключателя цепи, оборудованного устройством управления в соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения, при нахождении контактов рычага управления в разомкнутом положении,

- Фиг.2 и 3 представляют собой два перспективных вида пластины, расположенной в двух различных ориентациях соответственно, до введения вставки в соответствии с настоящим изобретением,

- Фиг.4 представляет собой фронтальную проекцию вставки в соответствии с настоящим изобретением, закрепленную вокруг стержня, образующего ось вращения захвата,

- Фиг.5 и 6 представляют собой соответственно фронтальную проекцию и перспективный вид той же самой пластины после установки в ней вставки и стержня, и

- Фиг.7, 8 и 9 представляют собой частичные горизонтальные проекции, иллюстрирующие часть механизма управления, дополнительно содержащего элементы, показанные на фиг.5 и 6, захват, передаточное звено и рычаг расцепления, в открытом положении, закрытом положении или положении расцепления указанного механизма соответственно.

На фиг.1 показан миниатюрный выключатель электрической цепи с литым изоляционным корпусом 1, содержащим устройство управления 2 в соответствии с настоящим изобретением. Данное устройство содержит устройство 3 для удержания подвижного контакта 4, где подвижный контакт 4 взаимодействует с неподвижным контактом 5.

Отверстие 7 предусмотрено в передней поверхности 8 корпуса для прохождения рычага управления 6, смонтированного с ограниченным поворотом вокруг валика 11 корпуса между закрытым положением, в котором контакты 4, 5 замкнуты, и открытым положением, отвечающим разомкнутым контактам 4, 5. Рычаг управления 6 снабжен внутренним основанием 9, соединенным с передаточным звеном 10, для образования переключающего устройства, шарнир 12 которого смещен относительно центра неподвижного валика 11 рычага управления 6.

Рычаг управления 6 приводится в действие в направлении против часовой стрелки к открытому положению контактов возвратной пружиной (не показана). Неподвижный контакт 5 жестко соединен с рамой электромагнитного устройства расцепления. Подвижный контакт 4 прикреплен к удерживающему устройству 3 подвижного контакта 4, при этом указанное удерживающее устройство 3 шарнирно установлено на оси 40, а вращающаяся пластина 15 может свободно вращаться вокруг оси 14.

Рычаг расцепления 16, управляемый бойком электромагнитного устройства расцепления, биметаллическим элементом теплового разъединителя (не показан) или внешним вспомогательным элементом, шарнирно установлен на оси 17, расположенной на пластине 15, с предварительно определенным смещением относительно указанной оси 14.

Разрывное механическое соединение обеспечивается между передаточным звеном 10 и управляемой пластиной 15 удерживающего устройства 3 контакта 4.

В положении зацепления соединение позволяет управлять механизмом вручную с помощью рычага управления 6. Движение рычага расцепления 16 к положению расцепления под действием устройств расцепления вызывает мгновенный разрыв механического соединения, приводя к автоматическому расцеплению механизма независимо от рычага управления 6. Рычаг расцепления 16 связан с возвратной пружиной 27, предназначенной для автоматического восстановления механического соединения, когда рычаг управления 6 приводится в действие к направлению открытого положения после аварийного расцепления механизма.

Разрывное механическое соединение содержит захват 19, шарнирно установленный на оси 20 пластины 15. Напротив этого валика кончик 21 (фиг.4) захвата 19 в положении зацепления соединения взаимодействует с удерживающей выемкой 22, расположенной на плече рычага расцепления 16. Передаточное звено 10 соединяется с захватом 19 и пластиной 15 при помощи оси поворота, которая может перемещаться в двух последовательных отверстиях 26 пластины 15 при срабатывании пускового механизма. На фиг.1 видно только одно из этих отверстий. Данная ось поворота расположена между шарнирной осью 20 захвата 19 пластины и кончиком 21 захвата. Соединение состоит из множительного каскада в кинематической цепи механизма, что позволяет уменьшить силы расцепления с устройства теплового и магнитного расцепления.

Захват 19 также содержит бобовидное или V-образное отверстие 25, которое вместе с отверстиями 26 пластины предназначено для обеспечения вращения опорной пластины 15 контактов в процессе расцепления, в то время как звено 10 блокируется рычагом управления 6, который сам по себе удерживается при замкнутом положении контактов. Более подробное описание работы этого устройства раскрыто в патенте FR 2 914 485.

Отверстие 26, обеспеченное в пластине 15, также направляет ход звена при возращении рычага управления к открытому положению контактов после расцепления.

Возвратная пружина 27 с двумя ветвями 28, 29 устанавливается вокруг оси 17 рычага расцепления 16. Одна из ветвей 28 предназначена для возврата рычага расцепления 16 в исходное положение, а другая ветвь 29 придает захвату 19 выбранное предпочтительное положение так, чтобы между рычагом расцепления 16 и захватом 19 образовывался достаточный зазор для возможности захвата.

В соответствии с настоящим изобретением и как показано более конкретно на фигурах с 2 по 6, данное устройство управления 2 содержит вставку 30, выполненную с возможностью монтажа и крепления без зазора в углублении 31, обеспеченном в пластине, где указанная вставка 30 предназначена для размещения между передаточным звеном 10 и неподвижной частью 32 пластины 15 с тем, чтобы предотвратить явление уплотнения пластины 15 передаточным звеном 10 в положении зацепления устройства управления или в положении с разомкнутыми контактами, то есть в таком положении, в котором указанное передаточное звено 10 удерживается и на пластине 15 и на захвате 19, как показано на фиг.8.

Данная вставка 30 предпочтительно является металлической. В соответствии с описываемым предпочтительным вариантом осуществления данная вставка 30 принимает фиксированную V-образную форму, предпочтительно посредством лазерной сварки (фиг.4) в двух областях, расположенных соответственно на двух внутренних поверхностях указанной V-формы и формирующем стержень элементе 32, при этом данный элемент прикрепляется к пластине 15 так, что валик стержня проходит, по существу, перпендикулярно к плоскости поверхности 33 пластины 15, расположенной на стороне передаточного звена 10, как показано на фигурах с 2 по 9.

В соответствии с этим иллюстрируемым предпочтительным вариантом осуществления данный стержень 32 образует валик, вокруг которого захват 19 может свободно вращаться относительно пластины 15.

Средство для удержания вставки 30 в заданном положении относительно пластины 15 включает в себя выступ 34, сформированный на поверхности 35 углубления 31 пластины 15, предназначенного для приема вставки, данный выступ выполнен с возможностью опоры на внешнюю поверхность 36 одной из ветвей V-формы, образуемой вставкой. Указанный выступ 34 предназначен для взаимодействия с заостренным кончиком 37, обеспеченным на другой поверхности 38 углубления 31, и этот заостренный элемент должен быть в соприкосновении с внутренней поверхностью 39 той же ветви V-формы. Указанный выступ 34 и данное острие 37 вместе способны удерживать вставку 30 в углублении 31 в заданном положении, обеспечивая этой вставке 30 фиксированное положение относительно пластины 15.

Монтаж данного узла на пластине 15 выглядит следующим образом.

Сначала лист 30 прикрепляется к стержню 32 преимущественно при помощи лазерной сварки или любым другим подходящим способом. Далее этот узел устанавливается на пластине 15 посредством запрессовки стержня в соответствующее отверстие в данной пластине.

Затем V-образный лист размещается на внешней стороне пластины так, что одна из ветвей вставляется между выступом 34 и острием 37.

Далее со ссылкой на чертежи будет раскрыта работа вышеописанного устройства управления.

На фиг.1 и 7 устройство управления 2 находится в положении с разомкнутыми контактами и с рычагом управления 6 в открытом положении.

В данном положении передаточное звено 10 не оказывает силового воздействия на пластину.

Когда рычаг управления 6 приводится в действие, чтобы замкнуть контакты, он перемещает передаточное звено 10, которое опирается на пластину 15 посредством вставки 30 и на захват 19. Захват 19 блокируется на планке расцепления (или рычаге) 16. (фиг.7).

Передаточное звено 10, опирающееся на пластину 15 и на захват 19, поворачивает пластину 15 вокруг ее оси 20 до тех пор, пока контакты 4, 5 не замкнутся.

Передаточное звено продолжает свое движение до тех пор, пока оно не пересечет нулевую точку переключения, образованную рычагом управления 6 и передаточным звеном 10. После этого механизм принимает положение равновесия, которое удерживает контакты 4, 5 замкнутыми; это положение показано на фиг.8. В данном положении передаточное звено 10 оказывает действие с силой F, которая распределяется между силой F1, действующей на вставку 30, и силой F2, действующей на рычаг расцепления 16.

При необходимости разомкнуть контакты 4, 5 вручную, рычаг управления 6 приводится в действие до тех пор, пока он не пройдет нулевую точку переключения в другом направлении. После этого механизм возвращается в положение равновесия с разомкнутыми контактами и рычагом управления, достигшим конца своего хода, положение которого показано на фиг.1 и 7.

Когда контакты замкнуты и планка или рычаг расцепления 16 приводится в действие, захват 19 расцепляется, но рычаг управления 6 не сразу возвращается в свое открытое положение.

Равновесие сил, действующих со стороны передаточного звена 10 на механизм, нарушается. Пластина 15 поворачивается вокруг своей оси поворота 14 и размыкает контакты, где соответствующее положение показано на фиг.9. Отверстие 25 (фиг.1), обеспеченное внутри захвата 19, позволяет ему вращаться вокруг оси 20, 32, при этом данное отверстие 25 захвата, а также отверстия 26 пластины 15, позволяют поворачивать эту пластину, удерживая рычаг управления в положении с замкнутыми контактами.

Затем пружина рычага управления возвращает его к положению с разомкнутыми контактами, а передаточное звено возвращает в исходное положение захват. Возвратная пружина 27 захвата и освобождение планки возвращают их в положение, обеспечивающее блокирование захвата на планке, когда рычаг управления приводится в действие для замыкания контактов. Отверстия 26, обеспеченные в пластине 15, помогают направлять передаточное звено 10 так, чтобы вернуть ее в опорное положение на пластине.

Таким образом, при нормальном рабочем состоянии электрической цепи без неисправностей, для которого соответствующее положение показано на фиг.8, соединительная тяга 10 опирается на удерживающую контакты пластину 15, действуя силой F1 на вставку 30 и силой F2 на блокированный захват 19, при этом относительное положение двух опорных поверхностей и отношение плечей рычагов оптимизировано так, что сила, блокирующая захват, сводится к строго минимальной.

Таким образом, система содержит два множительных каскада. В соответствии с первым большая часть силы механизма приходится на пластину и меньшая часть на захват. В соответствии со вторым благодаря установке плечей рычагов на захвате сила приходится на рычаг расцепления.

Благодаря наличию данной металлической вставки 30 явление уплотнения пластины 15 больше не происходит, что предотвращает возникновение чрезмерных сил расцепления или даже несрабатывание расцепления 16.

Когда изобретение используется в блоке электрической защиты, таком как описан и проиллюстрирован выше, где сила передаточного звена распределяется между пластиной и захватом, на планку оказывает действие меньшая сила расцепления благодаря такому распределению силы звена. Таким образом, силы расцепления уже становятся меньшими. Когда в таком устройстве используется металлическая вставка в соответствии с настоящим изобретением, достигается дополнительное уменьшение сил расцепления благодаря предотвращению уплотнения пластины.

Использование такой вставки является особенно преимущественным, когда сила, действующая со стороны передаточного звена, оказывается высокой, например, 100 Н.

В таких устройствах, как правило, было необходимо обеспечивать специфические устройства дифференциальной защиты в связи с тем, что силы расцепления оставались высокими.

Таким образом, благодаря дополнительному уменьшению этих сил расцепления согласно настоящему изобретению можно использовать стандартные пусковые устройства.

Настоящее изобретение, таким образом, с преимуществом применимо к таким устройствам, в которых сила звена действует и на пластину и на захват, но не исключительно. Настоящее изобретение также с преимуществом применимо к устройствам, в которых сила передаточного звена действует, например, только на пластину, где силы расцепления также могут быть уменьшены.

Благодаря настоящему изобретению проблема несрабатывания расцепления в выключателях цепей решается, таким образом, за счет набора элементов, включающего в себя иглу, образующую валик, и V-образный кусок листового металла, который прост в изготовлении и сборке, что позволяет конечному узлу достичь уменьшения сил расцепления на 50% в выключателе цепи с номинальным током до 120А.

Следует также отметить, что данное уменьшение сил расцепления, в свою очередь, приводит к улучшенной термоусадке благодаря уменьшенным силам; и поиск надлежащего биметаллического класса становится более легким.

Конечно, настоящее изобретение не ограничивается описанным и проиллюстрированным вариантом осуществления, который предоставляется лишь в качестве примера.

Напротив, данное изобретение включает в себя все технические эквиваленты описанных средств и их комбинаций, если они реализуются в соответствии с его сущностью.