опорный вал контактов для низковольтного выключателя электропитания

Формула изобретения

1. Поворотный опорный вал контактов для низковольтного выключателя электропитания, отличающийся тем, что он имеет модульную конструкцию, которая содержит вдоль оси поворота, по меньшей мере, один первый и один второй опорный модуль, причем каждый модуль функционально связан, по меньшей мере, с одним соответствующим подвижным контактом выключателя и снабжен соответственно первыми и вторыми средствами для соединения, по меньшей мере, с одним первым взаимосвязывающим модулем, причем первый взаимосвязывающий модуль расположен между первым и вторым опорными модулями и снабжен третьими и четвертыми соединительными средствами, которые пригодны для соединения соответственно с первыми и вторыми соединительными средствами, причем связь между первыми и вторыми соединительными средствами и между третьими и четвертыми соединительными средствами обеспечивает функциональную связь между первым и вторым опорными модулями и непосредственное конструктивное соединение взаимосвязывающего модуля с первым и вторым опорными модулями.

2. Опорный вал контактов по п.1, отличающийся тем, что первые и третьи соединительные средства и вторые и четвертые соединительные средства взаимно соединены для облегчения, по существу, одновременного движения первого и второго опорных модулей и взаимосвязывающего модуля во время поворота вала.

3. Опорный вал контактов по п.1, отличающийся тем, что соединение между первыми и третьими соединительными средствами и между вторыми и четвертыми соединительными средствами является соединением типа «вилка-розетка».

4. Опорный вал контактов по п.3, отличающийся тем, что первые и вторые соединительные средства соединены с помощью фиксирующего воздействия соответственно на третьи и четвертые соединительные средства.

5. Опорный вал контактов по п.1, отличающийся тем, что первый и второй опорные модули имеют, по существу, цилиндрический корпус, причем первые и вторые соединительные средства содержат, по меньшей мере, одно гнездо, выполненное, по меньшей мере, в одном из торцов соответствующего цилиндрического корпуса.

6. Опорный вал контактов по п.5, отличающийся тем, что первые и вторые соединительные средства содержат три гнезда, расположенные, по меньшей мере, в одном из двух торцов соответствующего цилиндрического корпуса, причем два гнезда расположены, по существу, симметрично относительно друг друга по отношению к оси поворота, а третье гнездо расположено в непосредственной близости к краю соответствующего торца.

7. Опорный вал контактов по п.5, отличающийся тем, что первые и вторые соединительные средства содержат две группы гнезд, каждая из которых расположена на соответствующем торце соответствующего цилиндрического корпуса и имеет два гнезда, которые расположены, по существу, симметрично относительно друг друга по отношению к оси поворота, и третье гнездо, которое расположено в непосредственной близости к краю упомянутого торца.

8. Опорный вал контактов по п.1, отличающийся тем, что взаимосвязывающий модуль имеет, по существу, цилиндрический корпус, причем третьи и четвертые соединительные средства выполнены соответственно на двух торцах цилиндрического корпуса и содержат, по меньшей мере, один зубец, который пригоден для введения в соответствующее гнездо, выполненное в первом и втором опорных модулях.

9. Опорный вал контактов по п.8, отличающийся тем, что третьи и четвертые соединительные средства содержат по три зубца, два из которых расположены на соответствующих торцах цилиндрического корпуса и, по существу, симметричны относительно друг друга по отношению к оси поворота, а третий зубец расположен в непосредственной близости к краю соответствующего торца, причем зубцы пригодны для введения в соответствующие гнезда в первом и втором опорных модулях.

10. Опорный вал контактов по п.8, отличающийся тем, что на обоих торцах цилиндрического корпуса взаимосвязывающего модуля и в, по существу, центральном положении также имеются два соответствующих поворотных пальца, которые выступают во взаимно противоположных направлениях вдоль оси поворота вала и пригодны для введения вала в два соответствующих глухих отверстия, выполненные соответственно в первом и втором опорных модулях.

11. Опорный вал контактов по п.1, отличающийся тем, что взаимосвязывающий модуль содержит средства, предназначенные для соединения с исполнительным механизмом выключателя, и средства для взаимодействия с элементами, предназначенными для индикации состояния выключателя.

12. Опорный вал контактов по п.11, отличающийся тем, что средства, предназначенные для соединения с исполнительным механизмом выключателя, содержат паз, выполненный в боковой поверхности цилиндрического корпуса, причем третьи зубцы расположены по сторонам этого паза, при этом паз и зубцы, которые расположены около него, пересекаются сквозным отверстием, которое пригодно для введения в него поворотного пальца для соединения с исполнительным механизмом выключателя.

13. Опорный вал контактов по п.11, отличающийся тем, что средства, предназначенные для индикации состояния выключателя, содержат язычок, который выступает из боковой поверхности цилиндрического корпуса поперечно оси поворота.

14. Низковольтный выключатель электропитания, отличающийся тем, что он содержит опорный вал контактов по одному или более из предыдущих пунктов.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к опорному валу контактов для низковольтного - т.е. рассчитанного на рабочие напряжения до 1000 вольт - выключателя электропитания, обладающего улучшенными характеристиками.

Известно, что низковольтные выключатели электропитания являются защитными устройствами, обычно используемыми в промышленных электрических системах, характеризующихся рабочими напряжениями менее 1000 вольт и электрическими токами относительно высокого номинального значения, которые приводят к созданию значительных уровней мощности.

Упомянутые выключатели электропитания содержат один или более электрических полюсов, количество которых определяет назначение выключателей, так что на практике применяются однополюсные, двухполюсные, трехполюсные выключатели и т.д.; в свою очередь, каждый электрический полюс содержит, по меньшей мере, два контакта - неподвижный контакт и подвижный контакт, которые могут быть взаимно соединены или разъединены и электрически соединены с фазным или нейтральным (нулевым) проводом, который связан с упомянутым электрическим полюсом. В общем случае, подвижные контакты каждого полюса выключателя установлены на поворотном опорном валу контактов, который механически соединен с исполнительным механизмом упомянутого выключателя, например с кинематической системой пружинного типа, и обеспечивает передачу движения между различными полюсами.

На современном уровне техники способы изготовления опорных валов контактов известного типа и их практическое применение, хотя и позволяют адекватно выполнять требуемые функции, все же имеют недостатки и критические аспекты.

В частности, первый известный тип решения предусматривает монолитные опорные валы контактов, а это усложняет этапы сборки узла выключателя и большинство всех операций технического обслуживания во время практического использования. В случае вмешательства с целью проведения технического обслуживания на одном полюсе фактически необходимо полностью разбирать все полюса. Более того, при таком решении необходимо изготавливать многочисленные серии валов разных размеров, соответствующих количеству полюсов, используемых в выключателе, и размерам упомянутых выключателей. Очевидно, что все это оказывает негативное влияние на затраты на изготовление и на техническое обслуживание и эксплуатацию выключателей.

Второе решение, используемое на практике, предусматривает разработку опорного вала контактов с приданием ему модульной конструкции. В этом случае вал состоит из нескольких конструктивно отдельных элементов или модулей, которые взаимно собраны посредством дополнительных сквозных взаимосвязывающих компонентов, таких как стержни или элементы, работающие на растяжение; эти сквозные компоненты проходят сквозь различные модули по всей длине вала, что обеспечивает их взаимную сборку и позволяет передавать движение между различными полюсами выключателя. При этом решении одним из наиболее критичных аспектов является трудность равномерной передачи движения вдоль всего вала, поскольку в течение срока эксплуатации выключателя сквозные элементы могут подвергаться повреждениям и отделяться от деталей, с которыми они соединены, например, из-за значительных крутильных механических напряжений и из-за вибраций, которым обычно подвергается упомянутый вал во время операций переключения выключателя или в случае отключения или короткого замыкания. Вместе с тем, эффективность работы выключателя зависит от поддержания вала в полной сохранности. Поэтому очень часто требуется проводить трудоемкие и дорогостоящие операции технического обслуживания, чтобы гарантировать адекватную надежность или даже замену вала. Эти критические аспекты, в частности, являются решающими в случае выключателя, имеющего более трех полюсов, поскольку ввиду относительно большой длины сквозных взаимосвязывающих элементов по сравнению с размерами модулей, связанных с различными полюсами, явления кручения, оказывающие негативное влияние на полюса, находящиеся на концах вала, оказываются существенными и вызывают задержку в движении подвижного контакта этих полюсов относительно внутренних контактов, которые расположены ближе к исполнительной системе. Чтобы преодолеть этот недостаток, помимо вмешательств с целью технического обслуживания обычно требуется оказывать во время изготовления воздействие, способствующее компенсации перемещения подвижных контактов упомянутых «наружных» полюсов на угол, который обеспечивает их более раннее отключение, чем других, и поэтому предотвращает или ограничивает задержку, вызываемую явлениями кручения, возникающими во время эксплуатации.

В любом случае, использование элементов, работающих на растяжение, или стержней для сборки значительно увеличивает количество необходимых конструктивных компонентов, да еще и приходится учитывать, что они должны надлежащим образом различаться в соответствии с размерами и количеством полюсов выключателя, в котором они должны использоваться; и, наконец, не следует упускать из виду тот факт, что это решение в любом случае обуславливает увеличение сложности операций сборки и разборки упомянутых компонентов. Эти аспекты, конечно, оказывают негативное влияние на совокупные производственные затраты и на эксплуатационные затраты, связанные с выключателями.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать поворотный опорный вал контактов для низковольтного выключателя электропитания, обеспечивающий преодоление недостатков, описанных выше, и - по сравнению, в частности, с известными типами валов - имеет оптимизированную конструктивную структуру и функциональную рабочую характеристику.

В соответствии с этой задачей настоящее изобретение заключается в том, чтобы разработать поворотный опорный вал контактов для низковольтного выключателя электропитания, который - по сравнению, в частности, с валами известных типов - обеспечивает полное исключение или, по меньшей мере, значительное уменьшение любых неравномерностей в передаче движения между различными полюсами выключателя.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать поворотный опорный вал контактов для низковольтного выключателя электропитания, который - по сравнению, в частности, с валами известных типов - обеспечивает уменьшение количества конструктивных компонентов, необходимых в зависимости от имеющегося количества полюсов и размера выключателя, в котором она используется.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать поворотный опорный вал контактов для низковольтного выключателя электропитания, который - по сравнению, в частности, с валами известных типов - можно установить проще и без усложненных операций соединения и сборки.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать поворотный опорный вал контактов для низковольтного выключателя электропитания, который обеспечивает уменьшение себестоимости и количества вмешательств с целью технического обслуживания, необходимых на протяжении срока службы выключателя.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать поворотный опорный вал контактов для низковольтного выключателя электропитания, который прост в изготовлении при самых умеренных затратах и высокой надежности.

Эти и другие задачи станут более понятными из нижеследующего описания, которые решаются за счет того, что предложен поворотный опорный вал контактов для низковольтного выключателя электропитания, отличающийся тем, что он имеет модульную конструкцию, которая содержит вдоль оси поворота, по меньшей мере, один первый и один второй опорный модуль, причем каждый модуль функционально связан, по меньшей мере, с одним соответствующим подвижным контактом выключателя и снабжен соответственно первыми и вторыми средствами для соединения, по меньшей мере, с одним первым взаимосвязывающим модулем, причем упомянутый первый взаимосвязывающий модуль расположен между упомянутыми первым и вторым опорными модулями и снабжен третьими и четвертыми соединительными средствами, которые пригодны для соединения соответственно с упомянутыми первыми и вторыми соединительными средствами, причем связь между упомянутыми первыми и вторыми соединительными средствами и между упомянутыми третьими и четвертыми соединительными средствами обеспечивает функциональную связь между упомянутыми первым и вторым опорными модулями и непосредственное конструктивное соединение упомянутого взаимосвязывающего модуля с упомянутыми первым и вторым опорными модулями.

Таким образом, по сравнению с известным уровнем техники, опорный вал контактов, соответствующий изобретению, преимущественно имеет модульную конструкцию с уменьшенным количеством компонентов, в которой возникает непосредственная связь между различными деталями, составляющими вал, в соответствии с конструктивным решением, которое является исключительно упрощенным и одновременно весьма эффективным функционально.

Дополнительные характеристики и преимущества станут очевидными из описания предпочтительных, но не исключительных, конкретных вариантов осуществления опорного вала контактов, соответствующего настоящему изобретению, проиллюстрированных исключительно в качестве неограничительного примера на прилагаемых чертежах, при этом:

на фиг.1 представлено перспективное изображение с пространственным разделением деталей двух опорных модулей и взаимосвязывающего модуля, используемых в опорном вале контактов, соответствующем изобретению, для выключателя двухполюсного типа;

на фиг.2 представлено перспективное изображение с пространственным разделением деталей модулей, которые составляют опорный вал контактов, соответствующий изобретению и используемый в трехполюсном выключателе электропитания;

на фиг.3 представлено перспективное изображение вала, соответствующего изобретению, для четырехполюсного выключателя электропитания с модулями, собранными и соединенными с соединительными звеньями исполнительного механизма выключателя; и

на фиг.4 представлено перспективное изображение опорного вала контактов, показанного на фиг.3, соединенного с исполнительным механизмом выключателя, иллюстрирующее в качестве примера один из подвижных контактов.

Обращаясь к упомянутым чертежам, отмечаем, что поворотный опорный вал контактов, соответствующий изобретению и обозначенный как единое целое позицией 1, имеет модульную конструкцию, которая содержит вдоль оси 2 поворота упомянутого вала, по меньшей мере, один первый опорный модуль 10 и один второй опорный модуль 20, каждый из которых функционально связан с соответствующим подвижным контактом полюса выключателя, в котором должен быть использован вал, создавая ему конструктивную опору и обеспечивая ему необходимое движение. В частности, в изображенном конкретном варианте осуществления и первый опорный модуль 10, и второй опорный модуль 20 предпочтительно имеют, по существу, цилиндрический корпус, которому приданы очертания, способствующие образованию гнезда, обозначенного соответственно позициями 11 и 21, которое открывается вдоль боковой поверхности упомянутого цилиндрического корпуса. В соответствии с различными конкретными вариантами осуществления, которые широко известны в данной области техники и поэтому не описываются здесь подробно, в каждом из упомянутых гнезд 11 и 21 с удобством заключен подвижный контакт полюса, с которым связан каждый опорный модуль; пример, уместный в этой связи, условно изображен на фиг.4, где частично проиллюстрирована конструкция одиночного подвижного контакта, обозначенного позицией 3.

Преимущественно, в одном конкретном варианте осуществления вала, соответствующего изобретению, первый опорный модуль 10 и второй опорный модуль 20 соответственно содержат первое и второе средства для соединения, по меньшей мере, с одним первым взаимосвязывающим модулем 30, причем цели и способы такого соединения станут лучше понятными из нижеследующего текста.

Как подробно показано на фиг.1, взаимосвязывающий модуль 30 тоже предпочтительно имеет, по существу, цилиндрический корпус, которому приданы очертания, способствующие наличию третьих и четвертых соединительных средств, которые обеспечивают соединение с двумя опорными модулями 10 и 20; в частности, во время сборки вала, взаимосвязывающий модуль 30 располагают вдоль оси 2, находящейся между двумя опорными модулями 10 и 20, так что третьи соединительные средства соединяются с первыми соединительными средствами, выполненными на первом опорном модуле 10, а четвертые соединительные средства соединяются со вторыми соединительными средствами, выполненными на втором опорном модуле 20. Таким образом, модуль 30 функционально взаимосвязывает оба опорных модуля 10 и 20, расположенные по его бокам, и оказывается непосредственно соединенным с ними конструктивно. В предпочтительном варианте, соединение между первыми и третьими соединительным средствами и между вторыми и четвертыми соединительными средствами является соединением типа «вилка-розетка».

В проиллюстрированном конкретном варианте осуществления первые соединительные средства, выполненные на модуле 10, и вторые соединительные средства, выполненные на модуле 20, содержат, по меньшей мере, одно гнездо, обозначенное позициями 12 и 22, соответственно, которое выполнено, по меньшей мере, на одном из торцов соответствующего цилиндрического корпуса. В предпочтительном варианте, как подробно показано на фиг.1, первые и вторые соединительные средства содержат, по меньшей мере, три гнезда, обозначенные позициями 12 и 22, соответственно, и расположенные, по меньшей мере, на одном из двух торцов соответствующего цилиндрического корпуса: два из упомянутых гнезд расположены, по существу, симметрично друг другу относительно оси 2 поворота, а третье гнездо расположено в непосредственной близости к краю соответствующего торца. В более предпочтительном варианте и первые, и вторые соединительные средства содержат две группы из трех гнезд 12 и 22 (из которых на чертежах видна только одна группа для каждого модуля), причем каждая группа из трех гнезд расположена на соответствующем торце соответствующего цилиндрического корпуса и имеет два гнезда, которые расположены, по существу, симметрично друг другу относительно оси 2 поворота, и третье гнездо, которое расположено в непосредственной близости к краю каждого торца.

В свою очередь, третьи и четвертые соединительные средства выполнены соответственно на двух противоположных торцах цилиндрического корпуса взаимосвязывающего модуля 30 и содержат, по меньшей мере, один зубец, который выступает из соответствующего торца и пригоден для введения в соответствующее гнездо 12 или 22. В предпочтительном варианте и третьи соединительные средства, и четвертые соединительные средства содержат по три зубца 31, форма которых геометрически дополняет соответствующие гнезда: два из упомянутых зубцов 31 расположены на обоих торцах цилиндрического корпуса, по существу, симметрично друг другу относительно оси 2 поворота, а третий зубец расположен в непосредственной близости к краю торца; упомянутые зубцы 31 во время сборки вставляют посредством фиксирующего воздействия в соответствующее гнездо 12 и 22.

Кроме того, на торцах цилиндрического корпуса взаимосвязывающего модуля 30, по существу, в центральном положении выполнены два поворотных пальца 32; упомянутые поворотные пальцы выступают во взаимно противоположных направлениях вдоль оси 2 поворота и пригодны для введения в два соответствующих глухих отверстия 13 и 23, которые выполнены соответственно в первом и втором опорных модулях 10 и 20 для облегчения правильной взаимной центровки упомянутых модулей.

И, наконец, в вале, соответствующем изобретению, корпусу взаимосвязывающего модуля 30 для удобства придана форма, позволяющая заключать в нем средства для взаимодействия с элементами, предназначенными для индикации состояния выключателя, и средства для соединения с механизмом, предназначенным для приведения упомянутого выключателя в действие; пример исполнительного механизма пружинного типа для выключателя показан на фиг.4 и обозначен как единое целое позицией 4.

В конкретном случае средства для соединения с механизмом 4, предназначенным для приведения в действие выключателя, содержат, по меньшей мере, один паз 33, который выполнен в боковой поверхности цилиндрического корпуса, расположенной между двумя зубцами 31, расположенными на краях торцов. Паз 33 и оба зубца 31, расположенные по обе стороны от него, пересекаются сквозным отверстием 34, которое пригодно для введения в него поворотного пальца для соединения с исполнительным механизмом 4. Например, как показано на фиг.3, в случае четырехполюсного выключателя имеются два взаимосвязывающих модуля 30, каждый из которых соединен со звеном 5, причем два таких звена взаимно соединены посредством дополнительного соединительного элемента 6. Ясно, что возможны многочисленные другие решения по осуществлению соединения, которые функционально эквивалентны описанному выше.

В свою очередь, средства для взаимодействия с элементами, предназначенными для индикации состояния выключателя, содержат треугольный язычок 35, который, когда выключатель срабатывает, а вал 1 вследствие этого поворачивается, взаимодействует с упомянутыми элементами и заставляет их индицировать разомкнутое либо замкнутое или разъединенное состояние упомянутого выключателя.

На практике обнаружено, что опорный вал контактов, соответствующий изобретению, позволяет полностью достичь поставленной цели, обеспечивая значительный ряд преимуществ по сравнению с известным уровнем техники. Как описано выше, вал 1 фактически имеет модульную конструкцию, в которой составляющие модули за счет их новой конструкции и, в частности, за счет выбора соответствующих соединительных средств, можно конструктивно соединять друг с другом, не прибегая к дополнительным соединительным элементам, таким как сквозные шпильки или элементы, работающие на растяжение, вследствие чего уменьшаются производственные издержки, а также упрощается управление складскими запасами и соблюдение норм хранения. Кроме того, выбор системы непосредственного соединения, в частности - типа «вилка-розетка», позволяет значительно упростить операции сборки и разборки вала, а также получить механическое соединение между различными модулями, которое проще, надежнее и функционально значительно эффективнее, чем решения известных типов. Между каждым взаимосвязывающим модулем и двумя соответствующими опорными модулями обеспечивается непосредственное фиксирующее соединение, при наличии которого соответствующие соединительные средства не только позволяют непосредственно соединять различные детали и устанавливать монолитное соединение между модулями, но и - прежде всего, из-за геометрического сопряжения поверхностей зубцов с соответствующими гнездами - действуют как элементы, передающие движение, облегчая, по существу, одновременное движение взаимосвязывающих модулей и опорных модулей с соответствующими подвижными контактами 3, которые таким образом оказываются опертыми во время поворота вала.

Таким образом, конструкция вала, соответствующего изобретению, объединила преимущества точного и одновременного движения, являющиеся типичными для монолитных валов, с преимуществами модульных конструкций, исключая недостатки, обусловленные наличием дополнительных сквозных взаимосвязывающих элементов, в частности негативные воздействия крутильных механических напряжений. Соответственно, это позволяет повысить надежность, экономичность и упростить эксплуатацию выключателя, поскольку становится меньше вмешательств, предпринимаемых с целью технического обслуживания, а коррекционные конструкторские меры, необходимые для выключателей, у которых количество полюсов больше трех, становятся ненужными.

Не следует также пренебрегать тем, что вал, соответствующий настоящему изобретению, имеет модульную конструкцию, которая обладает очень высокой степенью модульности, что делает возможным ее использование во всех автоматических низковольтных выключателях электропитания, независимо от того, к какому типу они относятся - к типу с двумя, тремя или более полюсами, к стандартному токоограничивающему типу либо к типу с полюсами, имеющими одиночные или сдвоенные подвижные контакты; в таких случаях, как показано, например, на фиг.3 и 4, фактически достаточно использовать для каждого дополнительного полюса соответствующий опорный модуль, который соединен с опорным модулем подвижного контакта соседнего полюса посредством дополнительного взаимосвязывающего модуля способом, совершенно аналогичным описанному выше. Поэтому настоящее изобретение также относится к низковольтному выключателю электропитания, отличающемуся тем, что он содержит опорный вал контактов, соответствующий тому, который описан выше.

И, наконец, преимущества с точки зрения изготовления дополнительно увеличиваются за счет того, что все опорные модули являются совершенно идентичными и - относительно центральной плоскости, которая перпендикулярна оси их цилиндрического корпуса, - имеют, по существу, симметричную конструкцию; аналогично, взаимосвязывающие модули 30 также имеют полностью взаимно идентичные конфигурации обоих торцов с соответствующими зубьями. Соответственно, это позволяет уменьшить количество изготавливаемых элементов в зависимости от количества полюсов выключателя и их размеров; кроме того, значительно упрощается сборка, потому что каждый опорный модуль можно установить как на одной, так и на обеих сторонах, а замену этих модулей можно провести без каких-либо затруднений и очень просто. И, наконец, взаимосвязывающий модуль тоже является, в частности, взаимозаменяемым.

Таким образом, предполагается, что опорный вал контактов для низковольтного выключателя электропитания может быть подвержен многочисленным модификациям и изменениям, причем все они находятся в рамках объема изобретательского замысла. Например, можно использовать конфигурации, в которых гнезда выполнены во взаимосвязывающем модуле 30, а зубцы предусмотрены на опорных модулях, или использовать другое количество зубцов и соответствующих гнезд, или изменить форму и положение зубцов и гнезд на торцах соответствующих цилиндрических корпусов, или выбрать другой тип соединения «вилка-розетка», например, с системами для непосредственного винтового соединения модулей, или принять любое другое решение в той степени, в какой оно совместимо с целью изобретения. На практике, используемые материалы - в той степени, в какой они совместимы с конкретным приложением, - а также размеры могут быть любыми, соответствующими требованиям и состоянию уровня техники.