ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ
ELECTRIC SWITCH

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электрическому выключателю, содержащему корпус, вал, снабженный по меньшей мере одним кулачком, по меньшей мере две камеры выключателя, каждая из которых снабжена по меньшей мере одним неподвижным электрическим контактным элементом, по меньшей мере два подвижных электрических контактных элемента, по одному на каждую камеру выключателя, причем вал выполнен с возможностью смещения подвижных контактных элементов путем воздействия по меньшей мере одного кулачка при повороте вала.
Выключатель предпочтительно представляет собой так называемый выключатель в корпусе с боковым управлением. Как правило, он предназначен для работы в установках с низким напряжением, с током в диапазоне предпочтительно 16-40 А. Однако другие диапазоны также входят в объем изобретения. Как правило, контактные элементы различных камер выключателя предназначены для пропускания токов разных фаз.
Уровень техники
Выключатели с боковым управлением известны давно. Как правило, они содержат вал, с помощью которого приводятся в действие множество подвижных электрических контактных элементов для подключения или отключения их от соответствующего множества неподвижных контактных элементов, расположенных в корпусе выключателя. Таким образом, вал управляется вручную с помощью рукоятки, расположенной вне корпуса выключателя. Основное преимущество выключателя с боковым управлением по сравнению с выключателем с фронтальным управлением состоит в том, что корпус или кожух выключателя может быть открыт без необходимости снятия рукоятки. Однако конструкция компонентов выключателей, известных из уровня техники, либо слишком усложняет сборку, либо содержит сложные подвижные элементы большого размера.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание электрического выключателя, конструкция которого такова, что обладает преимуществами выключателя с боковым управлением и одновременно является относительно простой, легкой и более простой для сборки, чем выключатели с боковым управлением, известные из уровня техники.
Соответственно выключатель согласно изобретению должен легко открываться без снятия внешней рукоятки, присоединенной к валу выключателя. Компоненты, такие как неподвижные электрические контакты (клеммы), также должны быть легко доступны при открытии кожуха выключателя и выполнены с возможностью снятия и установки.
Задача изобретения решена с помощью первоначально определенного выключателя, отличающегося тем, что он содержит подвижный разделительный элемент, расположенный между валом и подвижными электрическими контактными элементами и выполненный с возможностью передачи воздействия вала на подвижные контактные элементы. Разделительный элемент служит в качестве седла для множества подвижных электрических контактных элементов, каждый из которых связан с отдельной камерой выключателя. Предпочтительно корпус содержит по меньшей мере две части, которые могут быть отделены друг от друга. Таким образом, сборка выключателя проста, так как требует только размещения вала в одной из частей корпуса, установки разделительного элемента на вал и установки подвижных электрических контактных элементов в отдельные седла, расположенные для этого на разделительном элементе. Неподвижные контактные элементы предпочтительно прикреплены к корпусу и расположены относительно подвижных элементов таким образом, что они соединяются или отсоединяются от последних в результате перемещения разделительного элемента, вызванного в свою очередь поворотом вала и результирующим воздействием кулачка или кулачков. Также неподвижные контактные элементы должны быть выполнены с возможностью обеспечения простого доступа к ним при открытии кожуха, чтобы обеспечить простую установку. Предпочтительно вал проходит таким образом, что он проходит по меньшей мере через одну, а предпочтительно через все из указанных камер выключателя, причем для воздействия на разделительный элемент предусмотрено два или более кулачков, предпочтительно по одному на каждую камеру выключателя.
Разделительный элемент предпочтительно является общим для всех из множества подвижных контактных элементов, причем каждый из таких контактных элементов расположен в соответствующем гнезде или седле в разделительном элементе.
В соответствии с предпочтительным примером в каждой камере выключателя имеются два неподвижных электрических контактных элемента, по меньшей мере один из которых электрически соединяется или электрически отсоединяется от подвижного электрического контактного элемента при повороте вала. Преимущества наличия двойных электрических контактных элементов в каждой камере выключателя заключается в том, что это обеспечивает конструкцию, упрощающую сборку выключателя, так как все части могут быть установлены на место в одном и том же направлении, и их фиксация до полной сборки выключателя не требуется. Неподвижные контактные элементы, связанные с одним и тем же подвижным контактным элементом, предпочтительно расположены таким образом, что подвижный элемент одновременно соединяется или отсоединяется от обоих неподвижных контактных элементов при перемещении подвижного контактного элемента.
В соответствии с одним примером осуществления выключатель содержит уплотнительные элементы между камерами выключателя. Назначение уплотнительных элементов заключается в предотвращении возникновения электрической дуги в ионизированном газе, образующемся в выключателе при работе, между контактными элементами разных камер выключателя, то есть между разными фазами. Соответственно уплотнительные элементы выполнены с возможностью предотвращения прохождения газа из одной камеры выключателя в другую. Однако предотвращение возникновения дуги требуется не в полной степени, а лишь в степени, обеспечивающей достаточное подавление возникновения электрической дуги. Соответственно, несмотря на наличие уплотнительных элементов, могут существовать каналы, через которые некоторое количество газа может проходить из одной камеры в другую, но лишь в ограниченном количестве. Уплотнительные элементы предпочтительно выполнены таким образом, чтобы независимо от положения разделительного элемента между камерами выключателя не было прямого или широкого канала, а были только узкие каналы между смежными элементами. Разумеется, уплотнительные элементы предпочтительно выполнены из диэлектрического материала.
В соответствии с другим примером осуществления уплотнительные элементы содержат стенку, предусмотренную на разделительном элементе.
Уплотнительные элементы предпочтительно содержат по меньшей мере одну стенку корпуса, причем указанная стенка корпуса выполнена с возможностью перекрытия указанной стенки разделительного элемента независимо от положения вала. Стенка корпуса может иметь форму фланца, который перекрывает стенку разделительного элемента или предпочтительно углубления, в которое входит сопряженная стенка, предусмотренная на разделительном элементе. Следует отметить, что перекрывающиеся стенки проходят либо в направлении, соответствующем продольному направлению указанного вала для обеспечения бокового уплотнения, либо в направлении, поперечном продольному направлению вала для обеспечения уплотнения в указанном продольном направлении.
В соответствии с предпочтительным примером осуществления стенка корпуса содержит углубление, в которое входит указанная стенка разделительного элемента, причем стенка разделительного элемента может скользить в указанном углублении. Таким образом, углубление служит в качестве направляющего элемента и одновременно способствует уплотнению между камерами выключателя.
В соответствии с одним примером осуществления указанная стенка разделительного элемента проходит в плоскости, поперечной продольному направлению вала. На стороне разделительного элемента, к которой по меньшей мере один кулачок вала не перемещается при повороте вала из рабочего положения в нерабочее положение, предусмотрена боковая стенка разделительного элемента, причем указанная боковая стенка перекрывает смежную стенку корпуса независимо от положения разделительного элемента. Это особенно важно при образовании пространства между валом и разделительным элементом при повороте вала в положение, в котором он поднимает разделительный элемент. Предпочтительно такое положение соответствует отключенным фазам в выключателе, отключенным в результате подъема подвижных контактных элементов с неподвижных контактных элементов. Боковая стенка предотвращает образование свободного пространства между камерами выключателя при подъеме разделительного элемента. Такие боковые стенки могут быть предусмотрены на одной или более сторонах разделительного элемента.
В соответствии с предпочтительным примером осуществления по меньшей мере один кулачок образует часть уплотнительных элементов. Таким образом, обеспечивается еще более компактная конструкция выключателя, так как исключаются характерные боковые уплотнительные стенки на стороне разделительного элемента, на которой перемещаются кулачки.
Уплотнительные элементы предпочтительно содержат стенку разделительного элемента, причем указанная стенка расположена между двумя смежными камерами выключателя и разделяет их, при этом по меньшей мере один кулачок вала перекрывает указанную стенку при воздействии на разделительный элемент. Кулачок также, или в качестве альтернативы такому перекрытию, может перекрывать стенку корпуса независимо от его положения между нерабочим и рабочим положениями. Такое перекрытие может осуществляться в плоскости, поперечной или перпендикулярной продольному направлению вала. Кулачки также заполняют пространство или канал, который в противном случае при отсутствии кулачков образовывался бы между камерами выключателя и валом из-за подъемного воздействия кулачков.
По меньшей мере один кулачок предпочтительно перекрывает указанную стенку (либо разделительного элемента, либо корпуса) независимо от его положения между рабочим и нерабочим положениями.
В соответствии с одним примером осуществления вал выполнен с возможностью перемещения между рабочим положением, в котором разделительный элемент поднят по меньшей мере одним кулачком, и нерабочим положением, при этом уплотнительные элементы независимо от положения вала между рабочим и нерабочим положением ограничивают стенку, которая полностью разделяет две смежные камеры выключателя в продольном направлении вала. Предпочтительно также имеются боковые уплотнительные элементы, обеспечивающие боковое уплотнение. Предпочтительно такие элементы включают стенки, описанные выше, а также кулачки.
В соответствии с изобретением уплотнительные элементы содержат пары смежных перекрывающихся поверхностей разделительного элемента и корпуса и смежных перекрывающихся поверхностей разделительного элемента и по меньшей мере одного кулачка.
Корпус предпочтительно содержит первую часть, которая образует седло для вала и разделительного элемента, и вторую часть, которая образует верхнюю часть. Таким образом, упрощается сборка выключателя.
В соответствии с одним примером осуществления выключатель содержит элемент предварительного нагружения, выполненный с возможностью воздействия на вал. Назначение элемента предварительного нагружения заключается в дополнительном поворачивании кулачка или кулачков вала в рабочее или нерабочее положение.
В соответствии с предпочтительным примером осуществления элемент предварительного нагружения представляет собой пружинный элемент, предусмотренный на стороне вала, противоположной стороне вала, на которой расположен разделительный элемент.
Элемент предварительного нагружения предпочтительно расположен в области камеры выключателя, при этом камера выключателя, в области которой расположен элемент предварительного нагружения, предпочтительно является камерой выключателя, используемой для нейтрали или для вспомогательного контакта.
В соответствии с одним примером осуществления изобретения выключатель содержит по меньшей мере одно вентиляционное отверстие, проходящее по меньшей мере из одной камеры выключателя наружу, за пределы корпуса, причем расстояния между смежными уплотнительными элементами, между указанной по меньшей мере одной камерой выключателя и свободным пространством между разделительным элементом и валом, подобраны таким образом, что перепад давлений между указанной камерой выключателя и свободным пространством больше, чем перепад давлений между указанной камерой выключателя и пространством вне корпуса за счет указанного вентиляционного отверстия. Другими словами, уплотнительные элементы выполнены с возможностью гарантированного обеспечения выпуска ионизированного газа через вентиляционное отверстие и предотвращения прохождения указанного газа из одной камеры выключателя в другую через свободное пространство между валом и разделительным элементом. Предпочтительно каждая камера выключателя снабжена вентиляционным отверстием.
Другие признаки и преимущества изобретения представлены в последующем подробном описании.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено описание примеров осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые графические материалы, в которых:
фиг.1 представляет собой изображение электрического выключателя согласно изобретению в разобранном виде;
фиг.2 представляет собой разрез выключателя в сборе в первом положении вала выключателя;
фиг.3 представляет собой разрез выключателя согласно фиг.2, взятый по линии III-III на фиг.4, на котором выключатель с валом находятся во втором положении;
фиг.4 представляет собой разрез, взятый по линии IV-IV на фиг.3;
фиг.5 представляет собой вид в аксонометрии разделительного элемента включателя;
фиг.6 представляет собой вид в аксонометрии первой части корпуса выключателя.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показаны основные компоненты выключателя согласно изобретению. Выключатель содержит корпус, в целом обозначенный ссылочным номером позиции 1 и содержащий первую часть 2 и вторую часть 3, вал 4, разделительный элемент 5, множество неподвижных электрических контактных элементов 6, средство 7 для фиксации неподвижных контактных элементов, множество подвижных электрических контактных элементов 8, пружины 9 для смещения контактных элементов 8 к разделительному элементу 5 и элемент 10 предварительного нагружения для стабилизации положения вала 4. Выключатель предпочтительно заключен в кожух (не показан), и предпочтительно он также содержит рычаг или ручку (не показана), которая соединяет вал 4 с рукояткой или ей подобной с внешней стороны такого кожуха. Рукоятка предназначена для перемещения вручную для осуществления включения и выключения выключателя. Выключатель представляет собой выключатель с боковым управлением, позволяющий открыть кожух или корпус 1 без необходимости снятия рукоятки или вала 4.
Когда выключатель находится в сборе, корпус 1 вместе с разделительным элементом 5 разграничивают множество камер 11, 12, 13 выключателя (см. фиг.2-4). В каждой из этих камер 11-13 выключателя имеются два расположенных напротив друг друга неподвижных электрических контактных элемента 6' и 6''. Каждая пара контактных элементов 6', 6'' представляет собой одну электрическую фазу. В данном примере имеются три камеры 11-13 выключателя, по одной на каждую фазу электрической распределительной сети, подключенной к выключателю. Также имеется дополнительная, четвертая камера 14 выключателя, используемая для нейтрали или как вспомогательная камера выключателя. Камеры 11-14 выключателя расположены последовательно, а вал 4 проходит в направлении этой последовательности камер 11-14, так что он проходит под каждой камерой 11-14. Вал отделен от камер 11-14 выключателя нижней частью разделительного элемента 5.
Разделительный элемент 5, способствующий разграничению камер 11-14 выключателя, образует седло для множества подвижных электрических контактных элементов 8, по одному для каждой камеры 11-14 выключателя. Разделительный элемент 5 выполнен с возможностью перемещения, предпочтительно путем скольжения из первого нерабочего положения выключателя, в котором подвижные контактные элементы находятся в контакте с неподвижными электрическими контактными элементами 6, в рабочее положение, в котором подвижные контактные элементы 8 перемещены и, таким образом, электрически отключены от неподвижных контактных элементов 6. Разделительный элемент 5 содержит множество стенок 15, которые отделяют камеры 11-14 выключателя друг от друга и выполнены с возможностью скольжения в углублениях 16, расположенных в стенках 17 корпуса 1. Стенки 15 разделительного элемента 5 и углубления 16 стенок 17 корпуса перекрывают друг друга таким образом, что между отдельными камерами 11-14 выключателя обеспечивается уплотнение. Уплотнение способствует предотвращению образования электрической дуги между отдельными камерами 11-14 выключателя из-за потока ионизированных газов между отдельными камерами 11-14 выключателя.
Вал 4 содержит множество кулачков 18, по одному для каждой камеры 11-14 выключателя, выровненных с каждой камерой в продольном направлении вала 4. В нерабочем положении, показанном на фиг.2, в котором кулачки 18 вала 4 не воздействуют на разделительный элемент 5, кулачки направлены в сторону к первой боковой стенке 19 первой части 2 корпуса 1. В рабочем положении, показанном на фиг.3 и 4, в котором вал 4 повернут на 90° относительно нерабочего положения, кулачки 18 направлены к разделительному элементу 5 и тем самым поднимают его, а подвижные контактные элементы 8 расположены в разделительном элементе 5 таким образом, что отключены от неподвижных контактных элементов 6.
При перемещении вала 4 из нерабочего положения, показанного на фиг.2, в рабочее положение, показанное на фиг.3, между валом 4 и нижней частью разделительного элемента 5 образуется свободное пространство или канал 20. Для обеспечения максимально компактной конструкции в разделительном элементе 5 между стенками 15, отделяющими камеры 11-14 выключателя, имеются боковые отверстия, при этом кулачки выполнены с возможностью вхождения в боковом направлении в эти отверстия в первом положении, в данном случае нерабочем положении, и заграждения или заполнения этих отверстий независимо от положения между нерабочим и рабочим положениями. Таким образом, кулачки 18 вала 4 способствуют уплотнению между камерами 11-14 выключателя. Если бы кулачки 18 не заполняли эти боковые отверстия, между камерами выключателя существовал бы открытый канал из-за образования свободного пространства 20 при перемещении кулачкового вала 4. Однако в конструкции, альтернативной показанной здесь конструкции, один или более кулачков могут быть исключены, и в этом случае должна быть предусмотрена боковая стенка, предпочтительно на разделительном элементе 5, с целью предотвращения образования свободного соединения или канала между свободным пространством 20 и камерами 11-14 выключателя. Такие боковые стенки 21 имеются на боковой части разделительного элемента, на которой отсутствуют кулачки 18. Соответствующие боковые стенки 22 расположены в корпусе, так что боковые стенки 21 разделительного элемента находятся вблизи указанных боковых стенок 22 корпуса и перекрывают их независимо от положения разделительного элемента между открытым и закрытым положениями, описанными выше.
Для обеспечения вентиляции каждой камеры 11-14 выключателя, в которых при работе может образоваться ионизированный газ, из камер 11-14 выключателя наружу, за пределы корпуса 1, проходят вентиляционные отверстия 30. Вентиляционные отверстия 30 проходят через верхнюю часть второй, верхней части 3 корпуса 1. Размеры этих вентиляционных отверстий таковы, что перепад давления в каждом из них меньше, чем перепад давления между каждой соответствующей камерой 11-14 выключателя и свободным пространством 20 между валом 4 и разделительным элементом. Таким образом, предотвращается накопление ионизированного газа в свободном пространстве 20, и ионизированный газ, образующийся в камерах 11-14 выключателя при работе, выпускается через указанные вентиляционные отверстия 30.
Первая часть 2 корпуса 1 содержит седло 23 для приема вала 4. В данном случае седло 23 содержит множество секторов в форме арки, расположенных в нижней части первой части 2 корпуса 1. Стенки 24, образующие часть стенок 17, по меньшей мере в нерабочем положении проходят из части 19 боковой стенки первой части 2 корпуса 1 и заполняют пространство между отдельными кулачками 18. На противоположной боковой стороне первой части 2 корпуса 1 расположены указанные выше боковые стенки 22, а также стенки 17, в которых имеются углубления 16 для направления стенок 15 разделительного элемента 5.
Вторая часть 3 корпуса 1 сопряжена с первой частью 2 корпуса, в которой также имеются стенки 17, в которых расположены углубления 16, выровненные с соответствующими стенками и углубления первой части 2. Вторая часть 3 корпуса 1 также содержит боковые стенки 25, проходящие между стенками 17, тем самым способствующие разграничению камер 11-14 выключателя. Она также содержит противоположные друг другу торцевые стенки 26 и 27, проходящие поперечно продольному направлению вала 4 и образующие торцевые стенки двух крайних камер 11 и 14 выключателя. Эти торцевые ограничительные стенки могут, как альтернатива, быть образованы такими стенками, как стенки 15 разделительного элемента 5. Однако описанный предпочтительный пример осуществления позволяет не использовать такие дополнительные стенки 15 и обеспечивает более компактную и менее материалоемкую конструкцию. Вторая часть 3 корпуса 1 также содержит седла 28 для смещающих элементов 9, образованных винтовыми пружинами и воздействующих на подвижные контактные элементы 8 по направлению к неподвижным контактным элементам 6. Соответственно седла 28, а также смещающие элементы 9 расположены в камерах выключателя.
Выключатель также содержит элемент 10 предварительного нагружения, образованный пластинчатой пружиной, расположенной в нижней части первой части 2 корпуса 1 и воздействующей на кулачки вала 4 в направлении к разделительному элементу 5. Таким образом, обеспечивается должное уплотнение, даже в случае наличия свободного хода между валом 4 и разделительным элементом 5, например, из-за деформации или износа какого-либо компонента выключателя. Наличие и работа элемента предварительного нагружения также способствуют более устойчивой и надежной работе выключателя, так как он предотвращает возникновение свободного хода между валом и разделителем 5. В показанном примере осуществления элемент 10 предварительного нагружения распложен в области одной из крайних камер выключателя, более точно в камере 14, используемой для нейтрали или вспомогательного контакта.