ГИБКАЯ КРЫШКА ДЛЯ КОНТАКТОВ ВСТАВНОГО ИЛИ ВЫДВИЖНОГО БЛОКА
FLEXIBLE COVER FOR CONTACTS OF INSERTED OR SLIDE-IN UNIT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится в целом к гибкой крышке или затвору для изолирования контактов вставного или выдвижного блока.
Известный уровень техники
Электрические распределительные устройства представляют собой комбинацию электрических компонентов, таких как выключатели, предохранители и прерыватели, которые используются в электрических системах для соединения или отсоединения всех или части электрических систем. Электрические шкафы, например, для производственного объекта часто содержат одно или более электрических распределительных устройств для различных электрических систем, питание которых осуществляется от одного или более источников питания и регулируется посредством электрических распределительных устройств. Эти электрические распределительные устройства могут быть выполнены в виде вставных или выдвижных блоков, которые устанавливаются в шкафы таким образом, чтобы обеспечить электрическое соединение с основными и вспомогательными контактами в шкафу.
Для предотвращения случайного прикосновения к активным электрическим контактам в шкафу, что может привести к серьезному повреждению, в частности, при вставке или извлечении выдвижных блоков, или когда используются не все доступные пространства в шкафу, контакты шкафа закрываются изоляционным экраном. Изоляционный экран может быть выполнен в виде гибкой крышки или затвора, который полностью закрывает контакты в закрытом положении и открывает доступ к контактам в открытом положении. Затвор образован из изоляционного материала и защищает контакты от случайного прикосновения, пока не будет осуществлена установка выдвижного блока, во время которой затвор открывается, чтобы открыть доступ к контактам и соединить контакты с контактными средствами выдвижного блока безопасным образом. Когда выдвижной блок извлекается, затвор опять переходит в закрытое состояние. Выдвижные блоки используются для того, чтобы сравнительно легко осуществлять техническое обслуживание электрических распределительных устройств или их замену. Для тестирования защиты от прямого контакта, которую обеспечивает затвор, могут проводиться испытания согласно установленным стандартам на защиту от прямого контакта и проникновение посторонних частиц.
Известны затворы, имеющие различные механизмы открывания и закрывания. В патенте США 7067747 и в опубликованной международной заявке WO 2002087041 описываются защитные пластины, которые открываются с помощью рычагов управления. В патенте США 6031191 описывается защитная пластина, которая открывается с помощью поворотных коромысел. В опубликованной заявке на патент США 20090000926 описываются пластины затвора, которые перемещаются с помощью поворотных связей V-образной формы, прикрепленных к телескопическому стержню.
Сущность изобретения
Заявителями изобретения было обнаружено, что известные затворы не обеспечивают достаточную защиту, так как движение затворов является слишком сложным и используется слишком много компонентов для обеспечения безопасности, надежности и согласованности открытия или закрытия затворов во время вставки или извлечения выдвижных блоков. В частности, в затворах, использующих, например, рычаги, коромысла и телескопические стержни, к выдвижному блоку прилагаются усилия, которые направлены поперечно или под углом к требуемому направлению движения выдвижного блока, которое перпендикулярно контактам в шкафу. Соответственно было обнаружено, что известные затворы не всегда обеспечивают достаточную защиту. Кроме того, для этих затворов требуются много компонентов, и они являются более сложными для использования и более дорогими для изготовления, чем это необходимо. Таким образом, имеется потребность в простом, безопасном и надежном затворе.
Согласно одному варианту воплощения изобретение предлагает затвор для изолирования электрических контактов, включающий в себя первую панель, имеющую первое отверстие, и вторую панель, имеющую второе отверстие. Первое отверстие располагается со смещением относительно второго отверстия, когда затвор находится в закрытом положении. Вторая панель включает в себя первую направляющую, выполненную с возможностью реагировать на давление, прилагаемое к ней межфазным изоляционным барьером вставного/выдвижного блока, чтобы перемещать вторую панель в первом направлении скольжения относительно первой панели таким образом, что первое и второе отверстия выравниваются, обеспечивая возможность электрическому контакту продолжаться через них. Корпус пружины, имеющий пружину, которая размещена в нем между по меньшей мере двумя опорными ножками, выполнен с возможностью размещения в первой панели с возможностью скольжения и продолжается через вторую панель.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано более подробно ниже с помощью чертежей, которые приведены в качестве примера. Изобретение не ограничивается описываемыми примерами вариантов воплощения. Другие признаки и преимущества различных вариантов воплощения подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 - вид в перспективе выдвижного блока в выдвинутом положении.
Фиг.2 - вид в перспективе выдвижного блока в отсоединенном положении.
Фиг.3 - вид в перспективе выдвижного блока в соединенном положении.
Фиг.4 - вид в перспективе неподвижно закрепленной части выдвижного блока.
Фиг.5 - вид в перспективе, показывающий межфазные изоляционные барьеры и контактные средства выдвижного блока, которые достигли пару установленных в корпусе шкафа затворов в выдвинутом и закрытом положении, согласно варианту воплощения изобретения.
Фиг.6 - вид в увеличенном масштабе области Х на фиг.5 с затвором во вдвинутом и открытом положении согласно варианту воплощения изобретения.
Фиг.7 - вид в перспективе корпуса шкафа с затворами в закрытом положении.
Фиг.8 - вид с разделением деталей корпуса шкафа на фиг.7.
Фиг.9 - вид в увеличенном масштабе области y на фиг.8.
Фиг.10 - вид спереди в перспективе затвора в открытом положении.
Фиг.11 - вид сзади в перспективе затвора в закрытом положении.
Фиг.12 - вид в увеличенном масштабе пружины и корпуса пружины, установленного в затвор, согласно варианту воплощения изобретения.
Фиг.13 - вид неподвижно закрепленной части на фиг.5 в разрезе по линии А-А.
Фиг.14 - вид в увеличенном масштабе области Z на фиг.13.
Фиг.15 и 16 - виды в увеличенном масштабе, иллюстрирующие работу затвора согласно варианту воплощения изобретения и соответственно показывающие межфазные изоляционные барьеры, которые достигли затвора и которые перевели затвор во вдвинутое и открытое положение.
На чертежах подобные ссылочные позиции используются для обозначения подобных компонентов.
Подробное описание
Обращаясь к фиг.1-3, электрическое распределительное устройство 1 включает в себя выдвижной блок 10, включающий в себя, например, прерыватель 14 внутри корпуса выдвижного блока 10 на его передней выдвижной части 11. Выдвижная часть 11 может перемещаться от или к неподвижно закрепленной части 50 в направлении D. Неподвижно закрепленная часть 50 типично устанавливается в электрическом шкафу рядом с другими выдвижными блоками. Для обеспечения управляемого прямолинейного перемещения внутрь к и наружу от неподвижно закрепленной части 50 в направлении D выдвижной блок 10 может иметь направляющие рельсы 16 или другие компоненты, способные обеспечить устойчивость выдвижного блока 10 и направлять его вдоль направления D в выдвинутое положение, показанное на фиг.1. Из выдвинутого положения выдвижной блок 10 может быть извлечен или перемещен внутрь в отсоединенное положение, показанное на фиг.2, в котором электрические контакты, включая вспомогательные контакты 52, не зацеплены. Из отсоединенного положения выдвижной блок 10 может быть перемещен далее внутрь, например, используя демонтажный инструмент, в соединенное положение, показанное на фиг.3, в котором электрические контакты соединены, как описывается более подробно ниже.
Обращаясь к фиг.4, неподвижно закрепленная часть 50 выдвижного блока 10 устанавливается внутри электрического шкафа, при этом корпус 70 шкафа располагается сзади неподвижно закрепленной части 50. В иллюстрируемом варианте воплощения пара затворов 20 располагается спереди корпуса 70 шкафа таким образом, чтобы закрывать электрические контакты корпуса 70 шкафа.
В электрическом шкафу может быть обеспечено любое количество выдвижных блоков 10 в зависимости от количества электрических систем или оборудования, которыми необходимо управлять. Например, в случае работы разного оборудования, такого как сварочный аппарат или сверлильный станок, прерыватели 14, имеющие разные параметры, могут быть обеспечены безопасным и легким образом путем извлечения выдвижной части 11 из выдвинутого положения на фиг.1 и замены ее на выдвижную часть 11 выдвижного блока 10, имеющую требуемые параметры прерывателя для данного оборудования. Однако при этом нежелательно отключать питание, так как другие электрические системы, управляемые с помощью этого электрического шкафа, также будут отключены от питания. Поэтому обеспечены затворы 20 согласно варианту воплощения изобретения, которые защищают во время замены выдвижной части 11 активные электрические контакты шкафа от случайного прикосновения. Кроме того, когда производственный объект не использует все доступные соединения в электрическом шкафу, затворы 20 также могут быть установлены на корпусе 70 шкафа с неподвижно закрепленной частью 50 или без нее (фиг.4 и 7 соответственно), так что активные электрические контакты также будут изолированы и защищены от случайного прикосновения, даже когда они не используются.
Например, как показано на фиг.7, пустое пространство корпуса 70 шкафа может включать в себя установленные затворы 20 для защиты активных контактов до того момента, когда будет установлен выдвижной блок 10 для управления новыми электрической системой или оборудованием. Корпус 70 шкафа может включать в себя выступающую часть 72 между затворами 20, имеющую удерживающие элементы 74, которые удерживают затворы 20 в выдвинутом и закрытом положении до установки выдвижного блока 10, а во время установки удерживающие элементы 74 также позволяют затворам 20 перемещаться внутрь в открытое положение. Дополнительно на затворах 20 могут быть обеспечены опоры 42 для запирающих средств таким образом, что запирающие средства могут продолжаться через выступающую часть. В одном варианте воплощения опоры 42 для запирающих средств представляют собой U-образные скобы, которые продолжаются через затвор 20, что позволяет вставить запирающие средства через выступающую часть 72, и, если требуется, через другую смежную опору 42 для запирающих средств смежного затвора 20. Альтернативно опоры 42 для запирающих средств смежных затворов 20 могут быть сцеплены напрямую друг с другом. Запирающие средства могут быть желательны для предотвращения несанкционированного доступа к электрическим контактам. Например, запирание затворов 20 может предотвратить кражу электрической энергии или медных компонентов, а также предотвратить случайное открытие затворов 20 неподготовленными людьми.
На фиг.5 более подробно показан корпус 70 шкафа вместе с затворами 20, которые находятся в выдвинутом и закрытом положении. Также показана часть выдвижной части 11, причем корпус 12 снят для иллюстрирования работы выдвижного блока 10. Межфазные изоляционные барьеры 60, которые в иллюстрируемом варианте воплощения выполнены в виде вертикально ориентированных перегородок, предпочтительно образованы из электроизоляционного материала и прикреплены к задней части выдвижной части 11. Контактные средства 62 прикреплены, например, через опоры 64 для контактных средств, образованные из электроизоляционного материала, также к задней части подвижной части 11. Однако необходимо отметить, что в зависимости от стандартов в области электрической аппаратуры, таких как стандарт IEC (стандарт международной электротехнической комиссии), используемый в Европе, или стандарт UL (стандарт компании Underwriters Laboratories Inc.), используемый в США, контактные средства 62 могут быть прикреплены соответственно или к выдвижному блоку 10, или к прерывателю 14.
На фиг.6 представлен вид в увеличенном масштабе области Х на фиг.5, однако здесь выдвижной блок 10 перемещен из отсоединенного положения на фиг.1 в соединенное положение на фиг.3. При осуществлении этого, когда выдвижная часть 11 перемещается внутрь в корпус 70 шкафа, межфазные изоляционные барьеры 60 входят между первой и второй направляющими 34, 35 затвора 20 и перемещают их в противоположных направлениях, переводя затвор 20 во вдвинутое и открытое положение на фиг.6, в котором основные контакты 54 продолжаются через отверстия 30 затвора 20. Работа затвора 20 поясняется более подробно ниже с помощью варианта воплощения, показанного на фиг.10-16. Далее, когда выдвижной блок 10 перемещен из отсоединенного положения в соединенное положение, вспомогательные контакты 52 соединяются и основные контакты 54 зацепляются с контактными средствами 62 прерывателя 14.
На фиг.8 затворы 20 показаны отдельно от корпуса 70 шкафа для иллюстрирования внутренней части корпуса 70 шкафа. Соответственно здесь на задней части корпуса 70 шкафа видны основные контакты 54, которые были закрыты и защищены затворами 20. Дополнительно можно увидеть, что выступающая часть 74 также может служить в качестве барьера для обеспечения электрической изоляции между смежными по вертикали основными контактами 54. Как лучше показано на фиг.9, где показан вид в увеличенном масштабе области Y на фиг.8, монтажные отверстия 76 располагаются между смежными по горизонтали основными контактами 54 и могут включать в себя входные направляющие 78 для облегчения установки затворов 20, как будет описано ниже со ссылкой на фиг.14. Также возможны другие конфигурации основных контактов 54 и монтажных отверстий 76 в корпусе 70 шкафа. При других конфигурациях корпуса 100 пружин могут располагаться в другом месте, таким образом, чтобы соответствовать позициям монтажных отверстий 76 и позициям межфазных изоляционных барьеров 60, и/или выступающие части 72 также могут располагаться в другом месте, чтобы разделять смежные группы основных контактов 54. Кроме того, в одном варианте воплощения монтажные отверстия 76 отсутствуют.
В варианте воплощения, показанном на фиг.10 и 11, затвор 20 включает в себя переднюю панель 22, среднюю панель 24 и заднюю панель 26. Панели 22, 24, 26 могут удерживаться с возможностью скольжения рядом друг с другом, используя удерживающие элементы 28 для затвора, расположенные на верхней и нижней сторонах затвора 20, и/или используя удерживающие элементы 28 для затвора, расположенные внутри панелей, которые крепятся к смежным панелям через опоры 46 скольжения в виде отверстий или на опорах 47 скольжения в виде выступов, расположенных на концах одной или более из панелей 22, 24, 26. Дополнительно или альтернативно рельсы или направляющие могут быть обеспечены на верхней и нижней сторонах, или между ними, панелей 22, 24, 26, чтобы удерживать панели 22, 24, 26 вместе и/или способствовать перемещению путем скольжения панелей 22, 24, 26 относительно друг друга при открытии и закрытии затвора 20.
Каждая из панелей 22, 24, 26 включает в себя отверстия 30, которые соответствуют позициям основных контактов 54, когда затвор 20 находится в открытом положении, как показано на фиг.10. Когда затвор 20 находится в закрытом положении, как показано на фиг.11, отверстия 30 каждой из панелей 22, 24, 26 располагаются со смещением относительно друг друга таким образом, что затвор 20 закрывает область перед основными контактами 54.
Передняя панель 22 включает в себя средства 48 для крепления пружин, выполненные с возможностью удерживать с возможностью скольжения корпуса 100 пружин. В показанном варианте воплощения средства 48 для крепления пружин выполнены в виде отверстий полукруглой формы, соответствующей профилю опорных ножек 102, 103. Однако в других вариантах воплощения, например в том случае, если корпус 100 пружины имеет другую форму, например прямоугольную с прямыми опорными ножками 102, 103, средства 48 для крепления пружин могут быть выполнены в виде прямоугольных отверстий, соответствующих профилю опорных ножек 102, 103.
Передняя панель 22 также включает в себя первое отверстие 38, через которое продолжается первая направляющая 34, размещенная на передней поверхности средней панели 24. Средняя панель 24 включает в себя второе отверстие 39, через которое продолжается вторая направляющая 35, размещенная на передней поверхности задней панели 26. Каждое из отверстий 38, 39 имеет размеры, достаточные для обеспечения возможности скольжения в боковом направлении средней и задней панелей 24, 26. Дополнительно, средняя и задняя панели 24, 26 включают в себя отверстия 44 для пружин, через которые продолжаются корпуса 100 пружин и которые также имеют размеры, достаточные для обеспечения возможности скольжения в боковом направлении средней и задней панелей 24, 26, когда затвор 20 открывается.
Обращаясь к фиг.15 и 16, на которых соответственно представлены виды в увеличенном масштабе затвора 20 в закрытом положении и затвора 20 в открытом положении, затвор 20 открывается за счет движения межфазных изоляционных барьеров 60 выдвижного блока 10, когда он перемещается из отсоединенного в соединенное положение (фиг.2 и 3). Когда межфазный изоляционный барьер 60 перемещается внутрь вместе с выдвижной частью 11, он вступает в соприкосновение с областью между первой и второй направляющими 34, 35. В показанном варианте воплощения направляющие 34, 35 выполнены в виде наклонных поверхностей 40, которые перекрывают друг друга внахлест на пути межфазного изоляционного барьера 60, когда он перемещается вместе с выдвижным блоком 10 из отсоединенного в соединенное положение. Соответственно, когда межфазный изоляционный барьер 60 перемещается внутрь и прилагает давление на наклонные поверхности 40 направляющих 34, 35, они скользят в разных направлениях, причем первая направляющая 34 заставляет среднюю панель 24 перемещаться в первом направлении (например, влево в боковом направлении), а вторая направляющая 35 заставляет заднюю панель 26 перемещаться во втором направлении, противоположном первому направлению (например, вправо в боковом направлении). В этом примере отверстия 30 средней панели 24 могут располагаться со смещением вправо относительно отверстий 30 передней панели 22 и отверстия 30 задней панели 26 могут располагаться со смещением влево относительно отверстий 30 передней панели 22, так что относительное перемещение путем скольжения средней и задней панелей 24, 26, имеющих соответственно направляющие 34, 35, которые прикреплены к ним, ведет к выравниванию в один ряд отверстий 30 каждой из панелей 22, 24, 26 и открытию затвора 20.
Направляющие 34, 35 в показанном варианте воплощения также включают в себя прямые участки 41, расположенные ниже наклонных поверхностей 40, которые упираются в межфазный изоляционный барьер 60, когда перемещение, обеспечиваемое направляющими 34, 35, приводит к открытию затвора таким образом, что основные контакты 54 могут продолжаться через выровненные отверстия 30 панелей 22, 24, 26. После открытия затвора 20 дальнейшее перемещение межфазного изоляционного барьера 60 заставляет панели 22, 24, 26 перемещаться назад в направлении корпуса 70 шкафа, так что основные контакты 54 продолжаются через отверстия 30 панелей 22, 24, 26, и это перемещение происходит до тех, пока затвор не придет во вдвинутое и открытое положение, показанное на фиг.16. При перемещении назад затвора 20 корпус 10 пружины остается относительно неподвижным, и тем самым средства 48 для крепления пружин скользят вдоль опорных ножек 102, 103, как также показано на фиг.16. Это помогает обеспечить прямолинейное перемещение затвора назад в направлении корпуса 70 шкафа, в частности, так как с помощью монтажных отверстий 76 поддерживается выровненное по оси положение основания 112 корпуса 70 пружины, как показано на фиг.13. Предпочтительно отверстия 30 по меньшей мере, по существу, выровнены в один ряд и имеют размеры немного больше и форму, подобную профилям основных контактов 54, чтобы обеспечить некоторый зазор для основных контактов 54, которые продолжаются через них. Однако также возможно, чтобы одно или более отверстий 30 на одной или более из панелей 22, 24, 26 имели избыточный размер.
Также возможны другие типы направляющих 34, 35. Например, направляющие 34, 35 могут иметь дугообразную форму, с прямыми участками 41 или без них. Кроме того, в варианте воплощения, в котором имеются только передняя панель 22 и задняя панель 26, обеспечена только направляющая 35. В этом варианте воплощения направляющая 35 может иметь большую длину, чтобы получить большее перемещение в боковом направлении задней панели 26 относительно неподвижной передней панели 22, если это потребуется для выравнивания отверстий 30 таким образом, чтобы основные контакты 54 имели возможность продолжаться через них. Например, направляющие 34, 35 могут быть обеспечены вдоль отверстия, такого как отверстия 38, 39 и быть выполнены в виде дугообразного пути для поворота средней и/или задней панели 24, 26 таким образом, что отверстия 30 панелей 22, 24, 26 выравниваются относительно друг друга в достаточной степени, чтобы обеспечить достаточное пространство, через которое могут продолжаться основные контакты 54.
Далее описывается с помощью фиг.12 установка корпуса 100 пружины в затворы 20 согласно варианту воплощения изобретения. На первом этапе пружина 110, расположенная между опорными ножками 102, 103, сжимается в направлении основания 112 корпуса 100 пружины. На втором этапе опорные ножки 102, 103 сдавливаются в направлении друг друга и на третьем этапе вставляются через отверстия 44 для пружин средней и задней панелей 24, 26 и в средства 48 для крепления пружин передней панели 22. Как показано на фиг.15 и 16, опорные ножки 102, 103 включают в себя удерживающие концы 106, которые в показанном варианте воплощения выполнены в виде фланцев, которые продолжаются наружу от опорных ножек 102, 103, чтобы предотвратить отсоединение корпуса 100 пружины под действием усилия пружины 110, когда она прижимается к задней панели 26 затвора 20. Удерживающие концы 106 также включают в себя наклонные поверхности 108, чтобы способствовать вставке удерживающих концов 106 в средства 48 для крепления пружин. В одном варианте воплощения на третьем этапе вставки удерживающих концов 106 опорных ножек 102, 103 в средства 48 для крепления пружин можно также осуществить первый и второй этапы: пружина будет сжиматься в задней части передней панели 22, будучи при этом вставлена, и опорные ножки будут сдавливаться в направлении друг друга наклонными поверхностями 108 удерживающих концов 106, когда они вставляются в средства 48 для крепления пружин. Однако предпочтительно пружина 110 имеет такую конфигурацию, что она относительно плотно входит в корпус 100 пружины и между опорными ножками 102, 103, чтобы обеспечить устойчивость пружины 110 и избежать ее искривления, тем самым обеспечивая более управляемое перемещение и обеспечивая большие зазор и длину пути тока утечки, как будет описано ниже. В этом случае при установке корпуса 100 пружины в затвор 20 также предпочтительно осуществлять все три этапа.
Обращаясь к фиг.13 и 14, межфазные изоляционные барьеры 60 входят между направляющими 34, 35 в направлении Е. Как было описано выше, направляющие 34, 35 в результате принудительно перемещаются в противоположных направлениях, перемещая отверстия 30 средней и задней панелей 24, 26 в, по существу, выровненное в один ряд положение с отверстиями 30 передней панели 22, чтобы открыть затвор 20. Межфазные изоляционные барьеры 60 также прилагают давление на затвор 20 и перемещают его назад, преодолевая усилие пружины 110, в направлении задней части корпуса 70 шкафа, тем самым обеспечивая возможность основным контактам 54 продолжаться через отверстия 30 и входить в контакт с контактными средствами 62 таким образом, что выдвижной блок 10 приходит в соединенное положение на фиг.3. При отсоединении выдвижного блока 10 (фиг.2), под действием усилия пружин 110 затвор 20 перемещается в направлении вперед в выдвинутое и закрытое положение.
Корпус 100 пружины согласно варианту воплощения изобретения увеличивает длину пути тока утечки и зазор С между пружиной 110 и основными контактами 54, которые типично образованы из меди, за счет того, что он по меньшей мере частично окружает пружину 110, тем самым уменьшая вероятность возникновения между ними электрической дуги. Кроме того, обеспечивается также устойчивое поддержание зазора С, так как основание 112 обеспечивает устойчивость корпуса 100 пружины в монтажных отверстиях 76 корпуса 70 шкафа. Монтажные отверстия 76 могут включать в себя входные направляющие 78, и основание 112 может включать в себя соответствующие входные направляющие 114, что позволяет пользователю легко установить затвор 20 в электрическом шкафу.
Как было описано выше, возможно использовать только две панели, например переднюю панель 22 и заднюю панель 26. Дополнительно порядок панелей 22, 24, 26 может быть изменен таким образом, что например передняя и средняя панели 22, 24 будут скользить относительно задней панели 26, которая при этом будет содержать средства 48 для крепления пружин. Кроме того, затвор 20 может использоваться в различных устройствах, и один и тот же затвор может использоваться как на стороне линии питания, так и на стороне нагрузки.
Хотя изобретение было показано и описано с помощью предпочтительных вариантов воплощения, специалистам в этой области техники понятно, что возможны различные изменения его формы и деталей, не выходя за пределы сущности и объема изобретения. Далее, изобретение не ограничивается описанными здесь вариантами воплощения и определяется только прилагаемой формулой изобретения.