электрический выключатель с дистанционным управлением

Формула изобретения

1. Электрический выключатель с дистанционным управлением, образованный в результате соединения блока дистанционного управления с собственно электрическим выключателем многополюсного типа в корпусе, изготовленном из электроизоляционного материала, причем электрический выключатель содержит первый механизм управления и привода, связанный с автоматическим расцепителем и с рукояткой управления, размыкаемую многополюсную контактную систему, приводимую в действие коммутационным стержнем, механически связанным с упомянутым выше первым механизмом управления и привода, а блок дистанционного управления пригнан к передней поверхности корпуса электрического выключателя и содержит ползун трансмиссии, в который вставляют рукоятку электрического выключателя, второй механизм, связанный с ползуном при помощи приводного рычага и оборудованный кулачком взведения или возврата в исходное положение, приводимым в движение редукторным двигателем или резервным органом ручного управления для аккумулирования механической энергии в по меньшей мере одной пружине включения, причем кулачок взведения или возврата имеет первый сектор своей рабочей поверхности, соответствующий взведенному положению, и второй сектор рабочей поверхности, соответствующий освобождению ролика, жестко связанного с приводным рычагом, отличающийся тем, что кулачок взведения или возврата в исходное положение содержит опорную поверхность, расположенную между первым и вторым секторами и предназначенную для удержания в устойчивом положении ролика во взведенном положении приводного рычага второго механизма, благодаря прохождению направления действия силы реакции R ролика через ось трансмиссии, при этом редукторный двигатель оснащен средствами для обеспечения практически мгновенной остановки кулачка взведения или возврата в исходное положение в тот момент, когда ролик доходит в своем движении по рабочей поверхности упомянутого выше кулачка до опорной поверхности.

2. Электрический выключатель по п.1, отличающийся тем, что приводной рычаг смонтирован с возможностью поворота на оси, установленной в двух опорных пластинах, причем приводной рычаг содержит палец трансмиссии, на котором шарнирно закреплена система аккумулирования механической энергии второго механизма, содержащего пружину включения.

3. Электрический выключатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что опорная поверхность на кулачке взведения или возврата в исходное положение выполнена плоской.

4. Электрический выключатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что опорная поверхность на кулачке взведения или возврата в исходное положение выполнена искривленной с образованием углубления для стабилизации второго механизма в его взведенном положении.

5. Электрический выключатель по любому из п.1-4, отличающийся тем, что вал трансмиссии кулачка взведения или возврата в исходное положение имеет конец, связанный с первым зубчатым колесом, находящимся в зацеплении со вторым зубчатым колесом, приводимым в движении электрическим двигателем, и противоположный ему конец, механически связанный с резервным органом ручного управления для приведения в действие вала трансмиссии в одном и том же направлении вращения, содержащим рычаг управления, связанный с собачкой.

6. Электрический выключатель по п.5, отличающийся тем, что электрический двигатель представляет собой двигатель вибрационного типа, имеющий электромагнит возбуждения и якорь, имеющий возможность качаться на оси и взаимодействующий с одномерной трансмиссией или системой передачи движения со свободными зубчатыми колесами, преобразующей вибрационное движение якоря в шаговое вращательное движение второго зубчатого колеса.

7. Электрический выключатель по п.5 или 6, отличающийся тем, что упомянутый выше второй механизм снабжен первой кнопкой ручного включения или замыкания, взаимодействующей со средствами перемещения кулачка взведения или возврата исходное положение в направлении разряженного положения, в котором ролик находится на втором секторе рабочей поверхности кулачка, обеспечивающем возможность быстрого распрямления пружин включения.

8. Электрический выключатель по п. 7, отличающийся тем, что средства перемещения кулачка взведения или возврата в исходное положение содержит первый вспомогательный кулачок, закрепленный на валу трансмиссии, и приводной рычаг, установленный между первым вспомогательным кулачком и первой кнопкой управления.

9. Электрический выключатель по п.5 или 6, отличающийся тем, что второй механизм снабжен второй кнопкой ручного отклонения или размыкания, взаимодействующей с толкателем расцепления первого механизма.

10. Электрический выключатель по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что опорная поверхность выполнена с принудительным прохождением пиковой точки при переходе ролика на второй сектор рабочей поверхности кулачка возврата в исходное положение.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к выключателю с дистанционным управлением, образованному соединением блока дистанционного управления и собственно многополюсного выключателя, заключенного в корпус из электроизоляционного материала.

Указанный многополюсный выключатель содержит:

- первый механизм управления и привода, шарнирно связанный с автоматическим расцепителем и с рукояткой управления;

- контактную систему, разделенную на полюса и приводимую в действие при помощи коммутационного стержня, механически связанного с упомянутым выше первым механизмом.

Блок дистанционного управления выполнен таким образом, что он может быть установлен непосредственно на передней плоскости корпуса упомянутого выше выключателя, и в соответствии с предлагаемым изобретением содержит:

- съемный блок трансмиссии, в который входит рукоятка управления упомянутого выше выключателя;

- второй механизм, соединенный с упомянутым выше блоком трансмиссии рукояткой сцепки и оснащенный кулачком взведения или возврата в исходное положение, приводимым в движение редукторным двигателем или резервным органом ручного управления, для накопления и сохранения механической энергии при помощи по меньшей мере одной пружины включения, причем упомянутый выше кулачок взведения или возврата в исходное положение имеет первый сектор взведения и второй сектор освобождения или свободного расцепления ролика, жестко связанного с упомянутой выше рукояткой сцепки.

Механизмы возврата в исходное положение, построенные на основе взаимодействия управляющего кулачка и ролика рукоятки сцепки, в принципе, давно известны и используются для приведения в действие пружины включения или замыкания в направлении ее сжатия или распрямления. Устройство подобного типа проиллюстрировано, в частности, в европейском патенте ЕР-А-222645, в котором специальная ступень зацепления удерживает кулачок механизма во взведенном состоянии. С этой целью упомянутая выше ступень зацепления содержит защелку или собачку включения, связанную со стопором в виде полумесяца, который управляется либо вручную при помощи специальной нажимной кнопки, либо электрически путем срабатывания Электромагнита включения. Наличие защелки или собачки является необходимым ввиду противоположного по направлению воздействия на кулачок момента от его неуравновешенности или несбалансированности, результирующего момента от напряженной пружины и угла, образованного направлением силы реакции ролика, прижимаемого к кулачку, и линией, проходящей через ось этого ролика и ось вращения кулачка. Практическая реализация устройства подобного типа является достаточно сложной и увеличивает в значительной мере себестоимость производства упомянутого выше механизма.

Цель предлагаемого изобретения состоит в усовершенствовании способа практической реализации механизма дистанционного управления для многополюсного выключателя упомянутого выше типа.

Многополюсный выключатель с дистанционным управлением в соответствии с предлагаемым изобретением отличается тем, что кулачок взведения или возврата в исходное положение содержит опорную поверхность, приспособленную для того, чтобы стабилизировать ролик во взведенном положении рукоятки или рычага сцепки благодаря прохождению линии действия реакции R ролика через вал трансмиссии кулачка возврата в исходное положение, а также тем, что редукторный двигатель оборудован средствами для обеспечения практически мгновенной остановки кулачка возврата в исходное положение в тот момент, когда ролик выходит на его упомянутую выше опорную поверхность.

Взведенное положение ролика на опорной поверхности кулачка является устойчивым и при этом на кулачок не действует никакая побуждающая к движению сила, поскольку известно, что направление воздействия на кулачок реакции ролика совпадает с линией, проходящей через ролик и ось этого кулачка. Таким образом, отпадает необходимость в специальной стопорной защелке для удержания кулачка в состоянии равновесия. Можно также исключить из схемы рассматриваемого механизма электромагнит включения, поскольку известно, что электрический сигнал на включение подается непосредственно на редукторный двигатель. Отмеченные выше обстоятельства позволяют, таким образом, существенно упростить конструкцию этого второго механизма.

Размыкание выключателя и накопление энергии в пружине включения осуществляется посредством системы кулачок-ролик, причем вал кулачка приводится в движение электрически с помощью редукторного двигателя или вручную при помощи резервного органа рукоятки управления. Быстрое включение или замыкание выключателя является следствием преодоления роликом переломной точки на поверхности кулачка, причем этот кулачок приводится в движение электрически при помощи редукторного двигателя или вручную при помощи кнопки включения.

Форма опорной поверхности кулачка возврата в исходное положение может быть плоской или искривленной.

Использование редукторного двигателя вибрационного типа позволяет обеспечить практически мгновенную остановку кулачка во взведенном положении.

В соответствии с одной из характеристик предлагаемого изобретения упомянутый выше второй механизм снабжен первой нажимной кнопкой ручного включения, взаимодействующей со средствами перемещения кулачка возврата в исходное положение в направлении разряженного положения, в котором ролик находится в зоне второго сектора, обеспечивая возможность резкого и быстрого распрямления пружины включения.

В соответствии с другой характеристикой предлагаемого изобретения упомянутый выше второй механизм снабжен второй нажимной кнопкой ручного отключения или размыкания, взаимодействующей с кнопкой отключения первого механизма.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его выполнения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает выключатель с дистанционным управлением в соответствии с предлагаемым изобретением;

фиг. 2 и фиг. 3 - два вида, в полоборота слева и в полоборота справа, блока дистанционного управления выключателя в соответствии с предлагаемым изобретением;

фиг. 4 - второй механизм блока дистанционного управления выключателя в соответствии с предлагаемым изобретением, показанный во взведенном состоянии;

фиг. 5 - вид в разрезе по линии 5- 5, показанной на фиг. 3, второго механизма блока дистанционного управления выключателя в соответствии с предлагаемым изобретением;

фиг. 6 - вид в разрезе выключателя в разомкнутом положении и вид системы дистанционного управления этим выключателем во взведенном состоянии без воздействия на нажимную кнопку включения;

фиг. 7 - выключатель в соответствии с предлагаемым изобретением в замкнутом или включенном положении и вид системы дистанционного управления выключателя в разряженном положении после нажатия кнопки включения на панели блока дистанционного управления;

фиг. 8 и фиг. 9 - виды выключателя и системы дистанционного управления выключателем в соответствии с предлагаемым изобретением, подобные видам, представленным на фиг. 6 и фиг. 7, соответственно до и после нажатия на кнопку отключения.

На фиг. 1, 6-9 показан в различных видах выключатель с дистанционным управлением 10, образованный соединением блока дистанционного управления 11 с системой накопления энергии и собственно выключателя 12, размещенного в корпусе 13, изготовленном методом литья из электроизоляционного материала. Выключатель 12 представляет собой электрический выключатель многополюсного типа, имеющий в своем составе разделенную контактную систему 14 (см. фиг. 6 и фиг. 8), подвижные контакты 16 каждого полюса которой устанавливаются в отверстии коммутационного стержня 18.

Коммутационный стержень 18 приводится в движение первым механизмом 20 управления и привода, в свою очередь управляемым расцепителем 22, чувствительным к току перегрузки обслуживаемой цепи и взаимодействующим с цапфой или поворотной рукояткой 24, выступающей из блока 13. Упомянутый выше расцепитель может быть электронного типа или магнитотермического типа (его позиция на приведенных в приложении чертежах имеет номер 22). Крюк расцепления (см. фиг. 8 и 9) смонтирован с возможностью вращения на неподвижной оси 28. Этот крюк имеет специально сформированную поверхность зацепления 30, взаимодействующую в положении стопорения со стопором 32, шарнирно закрепленным на оси 34. Стопор 32 удерживается в положении стопорения или блокировки при помощи подвески 36 в форме полумесяца, управляемой расцепителем 22 таким образом, чтобы вызвать автоматическое отключение или размыкание выключателя при появлении повреждения в защищаемой электрической цепи. Крюк расцепления 26 связан с коммутационным стержнем 18 при помощи шарнирной передачи (на приведенных фигурах не показана) и рукоятка 24 может занимать три различных положения, а именно:

- первое замкнутое или включенное положение (см. фиг. 7 и 8), соответствующее замыканию контактной системы 14 и распрямлению упомянутой выше шарнирной передачи. В этом положении рукоятка устанавливается в результате срабатывания блока дистанционного управления 11 после получения команды на включение или замыкание соответствующей электрической цепи;

- второе положение отключения или размыкания, соответствующее разомкнутому состоянию контактной системы 14. В это положение рукоятка устанавливается в результате срабатывания блока дистанционного управления 11 после получения команды на отключение или размыкание электрической цепи;

- третье положение расцепления (на чертежах не представлено), соответствующее размыканию контактов 14. Это положение возникает в результате излома шарнирной связи после разблокирования крюка 26 стопором 32 в результате получения команды на расцепление от расцепителя 22.

Контактная система 14 содержит, в качестве примера, поворотный контактный мостик 16 с двойным размыканием, взаимодействующий с парой неподвижных контактов 38 и 40. Подобная контактная система описана во французском патенте FR-A-2622347 заявителя. В данном случае может быть использовано и любое другое контактное устройство, например контактная система с одинарным размыканием.

Блок дистанционного управления 11 (см. фиг. 4 и 5) представляет собой адаптивный модуль, устанавливаемый на переднюю поверхность выключателя 12 после снятия с него лицевой панели.

Внутри блока дистанционного управления 11 находится второй механизм 42, смонтированный между двумя опорными пластинами 44 и 46, располагающимися параллельно друг другу в центральной части блока. Механизм 42 снабжен системой накопления и сохранения механической энергии 48, содержащей пружину включения 50, установленную на телескопическом основании 52, располагающемся между неподвижным упором 54 и пальцем 56 трансмиссии приводного рычага 58. Такая система накопления и сохранения механической энергии 48 описана в качестве примера в европейском патенте EP-A-222645.

Упомянутый выше приводной рычаг 58 установлен с возможностью вращения на оси 60, жестко связанной с опорными пластинами 44 и 46, и оборудован со стороны, противоположной оси 60, фиксатором 62 привода, предназначенным для введения в него рукоятки 24. Соединение фиксатора 62 приводного рычага 58 с этой рукояткой 24 позволяет обеспечить замыкание контактов 38, 40, 16 выключателя 12.

Механизм 42 содержит, кроме того, кулачок 64 возврата в исходное положение, установленный на поперечной оси 66 трансмиссии, располагающейся перпендикулярно по отношению к опорным пластинам 44 и 46, а также к приводному рычагу 58. Кулачок 64 взведения или возврата в исходное положение взаимодействует с роликом 68, установленным с возможностью свободного вращения на приводном рычаге 58. Профиль рабочей поверхности этого кулачка 64 содержит первый сектор взведения 70 пружины включения и второй сектор 72 освобождения ролика 68, обеспечивающий возможность резкого и быстрого поворота приводного рычага 58 в направлении по часовой стрелке под действием распрямления пружины включения 50.

Упомянутый выше второй механизм 42 вставлен между редукторным двигателем 74 (расположен в левой части чертежа на фиг. 5) и резервным ручным органом управления 76 (расположен в правой части чертежа на фиг. 5). Один из концов вала трансмиссии 66 соединен с первым зубчатым колесом 78, находящимся в зацеплении со вторым зубчатым колесом 80, приводимым в движение двигателем 82. Упомянутое выше второе зубчатое колесо 80 имеет диаметр меньше диаметра первого зубчатого колеса 78 для формирования понижающей скорость вращения ступени редуктора. Другой конец упомянутого выше вала 66 жестко связан с органом ручного управления 76, содержащим рычаг управления 84 двухстороннего действия, связанный с собачкой 86, взаимодействующей с третьим зубчатым колесом 86 вала 66.

С другой стороны, на валу 66 установлен первый вспомогательный кулачок 90 управления включением, предназначенный для взаимодействия с приводным рычагом 92 под действием первой нажимной кнопки 94 включения. Первый вспомогательный кулачок 90 и приводной рычаг 92 располагаются строго в одной и той же плоскости, будучи вставленными между опорной пластиной 46 и вторым вспомогательным кулачком 96 управления контактной системой сигнализации (на чертежах не показана).

В предпочтительном варианте практической реализации двигатель 82 содержит электромагнит 98 с магнитопроводом U-образной формы, оборудованный двумя катушками возбуждения и якорем 100, имеющим возможность качаться на оси 102 и взаимодействующим с одномерной трансмиссией или одномерной системой передачи движения со свободными промежуточными колесами (на приведенных чертежах не показаны), преобразующей вибрационное движение якоря 100 в непрерывное монотонное или шаговое вращательное движение второго зубчатого колеса 80. Такой двигатель описан в качестве примера во французском патенте FR-A-2654254. Ясно, что в данном случае и любой другой тип двигателя может быть использован для приведения вала 66 во вращательное движение в том же самом направлении.

Упомянутый выше кулачок 64 взведения или возврата в исходное положение имеет и третью опорную поверхность 104, располагаемую между первым сектором 70 и вторым сектором 72 и предназначенную для удержания в устойчивом положении ролика 68 во взведенном состоянии второго механизма 42 дистанционного управления выключателем. Форма опорной поверхности 104 выбирается плоской или слегка искривленной в виде небольшой впадины, и линия действия реакции R (фиг. 4) ролика 68 на опорную поверхность 104 проходит во взведенном состоянии через ось 66 вращения кулачка 64. Сила реакции R строго перпендикулярна опорной поверхности 104 и не порождает никаких моментов, стремящихся нарушить состояние равновесия кулачка 64 возврата в исходное положение и, вместе с ним, приводного рычага 58.

Упомянутый выше второй механизм 42 оборудован, кроме того, второй нажимной кнопкой 106 отключения или размыкания соответствующей электрической цепи (см. фиг. 8 и 9), взаимодействующей с толкателем расцепления 108 подвески 36 упомянутого выше первого механизма 20. Толкатель 108 вставлен между подвеской в форме полумесяца 36 и нижним концом нажимной кнопки 106.

Рукоятка 24 электрического выключателя вставлена в перемещающийся поступательно и свободно в направляющих 112 прямолинейной формы, устроенных на опорных пластинах 44 и 46, ползун 110. Ползун 110 приводится в движение фиксатором 62 приводного рычага 58 в диапазоне между положениями отключения или размыкания цепи и включения или замыкания цепи этой упомянутой выше рукояткой 24.

Электрический выключатель с дистанционным управлением 10 в соответствии с предлагаемым изобретением функционирует следующим образом.

На чертеже фиг. 9 показан упомянутый выше электрический выключатель в расцепленном положении отключения или размыкания соответствующей электрической цепи и блок дистанционного управления 11 в разряженном (невзведенном) состоянии. Разблокировка стопора 32 подвеской 36 вызывает размыкание контактной системы 14, однако при этом рукоятка 24 остается неподвижной или обездвиженной приводным рычагом 58 и ползун 110 остается в крайнем левом положении, соответствующем положению включения. Освобождение стопора 32 происходит, как это показано на чертеже фиг. 9, в результате поданной вручную команды, являющейся следствием нажатия второй нажимной кнопки отключения или размыкания электрической цепи, которая воздействует при этом на толкатель 108 расцепления. Движение освобождения стопора 32 может произойти также автоматически либо при помощи расцепителя 22 в случае выявления повреждения в защищаемой электрической цепи, либо при помощи вспомогательного дистанционного расцепителя типа MX с излучением управляющего сигнала (на приведенных чертежах не показан). Пружина 50 системы накопления и сохранения механической энергии 48 в этом положении выключателя распущена и приводной рычаг 58 лежит на упоре 114 конца своего рабочего хода.

Из показанного на чертеже фиг. 9 положения электрического выключателя и блока дистанционного управления можно, после отпускания кнопки 106, вернуть в исходное положение или снова взвести блок дистанционного управления 11 и сделать это либо автоматически путем подачи команды возбуждения на двигатель 82, либо вручную при помощи попеременного качания рукоятки управления 84, встроенной во вспомогательный или аварийный блок управления 76. Главный вал 66 трансмиссии всегда поворачивается в одном и том же направлении при любом выбранном в данном случае режиме его привода.

Упомянутый выше кулачок 64 взведения или возврата с исходное положение поворачивается вместе с валом 66 в направлении по часовой стрелке и первый сектор 70 его рабочей поверхности взаимодействует с роликом 68, приводя в движение приводной рычаг 58 вокруг оси 60 в направлении против часовой стрелки таким образом, чтобы обеспечить сжатие пружины включения 50. Кулачок 64 останавливается в тот момент, когда ролик 68 находится в контакте с опорной поверхностью 104 после того, как приводной рычаг 58 переместится одновременно с рукояткой 24 электрического выключателя 12 в положение отключения или размыкания соответствующей электрической цепи при помощи ползуна 110.

В положении, показанном на чертеже фиг. 6, электрический выключатель 12 находится в разомкнутом или отключенном положении и блок дистанционного управления 11 находится во взведенном состоянии. Прекращение подачи электропитания на двигатель 62 вибрационного типа позволяет обеспечить мгновенную остановку кулачка взведения или возврата 64 в тот момент, когда ролик 68 приходит на опорную поверхность 104. Здесь необходимо подчеркнуть, что в этом устойчивом положении равновесия на кулачок 64 не действуют никакие движущие силы, побуждающие его к вращению, несмотря на отсутствие дополнительной вспомогательной ступени зацепления, поскольку в данном случае направление действия силы реакции ролика 68 проходит через ось 66 вращения кулачка 64.

Из положения механизмов выключателя с дистанционным управлением в соответствии с предлагаемым изобретением, показанного на чертеже фиг. 6, нажатие первой кнопки 94 включения или замыкания соответствующей электрической цепи перемещает кулачок 64 взведения или возврата в исходное положение в направлении по часовой стрелке при помощи приводного рычага 92 первого вспомогательного кулачка 90. Ролик 68 при этом покидает опорную поверхность 104 и переходит на второй сектор рабочей поверхности кулачка 72, обеспечивая тем самым возможность распрямления пружины 50 аккумулятора механической энергии и резкое и быстрое замыкание контактов выключателя 12 в результате действия приводного рычага 58 (см. чертеж фиг.7). При этом фиксатор 62 переводит рукоятку 24 в левую сторону, в положение, соответствующее включению или замыканию соответствующей электрической цепи. В положении, показанном на чертеже фиг. 7, электрический выключатель 12 замкнут и блок дистанционного управления 11 находится в разряженном состоянии.

Состояние устройства в соответствии с предлагаемым изобретением, показанное на чертеже фиг. 8, соответствует его состоянию, показанному на чертеже фиг. 7, после отпускания первой кнопки 94 включения или замыкания соответствующей электрической цепи. В этом положении можно перейти к состоянию, показанному на чертеже фиг. 9. после нажатия на вторую кнопку 106 отключения или размыкания соответствующей электрической цепи.

В принципе, возможно также, исходя из положения, показанного на чертеже фиг. 7, вернуть в исходное положение или перевести блок дистанционного управления 11 и отключить или разомкнуть электрический выключатель 12 путем возбуждения двигателя 82 или при помощи воздействия вручную на резервный орган ручного управления 76.

Размыкание или отключение выключателя и аккумуляция механической энергии в пружине включения 50 осуществляется через соответствующие относительные положения кулачка взведения или возврата в исходное положение 64 и ролика 68 приводного рычага 58, причем кулачок 64 приводится в движение электрически с помощью редукторного двигателя 74 или вручную при помощи резервного органа управления 76. Быстрое замыкание или включение выключателя 12 является результатом преодоления роликом 68 пиковой точки на рабочей поверхности кулачка, который поворачивается автоматически или при нажатии кнопки включения 94.