ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕПЕЙ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Настоящая полезная модель относится к электрическому переключающему устройству, в частности, к автоматическому выключателю или размыкателю, для использования, предпочтительно, в цепях низкого напряжения, такого типа, как автоматический выключатель в литом корпусе (molded case circuit breaker MCCB).
Как известно, переключающие устройства, используемые в электрических цепях низкого напряжения (то есть, для использования при напряжениях до 1000 В переменного тока/1500 В постоянного тока), обычно выключатели, автоматические выключатели, размыкатели и замыкатели, обычно называемые "переключающими устройствами" и в данном документе в совокупности называемые выключателями, представляют собой устройства, предназначенные для обеспечения исправной работы конкретных частей электрических систем и нагрузок, в рабочем состоянии соединенных с ними.
Выключатели могут быть реализованы в различных конфигурациях и обычно включают в себя корпус, содержащий один или более полюсов; причем каждый полюс также содержит, по меньшей мере, один подвижный контакт, выполненный с возможностью соединения/разъединения с соответствующим ему неподвижным контактом; причем данные контакты соединены с соответствующими выводами для соединения на входе/выходе с соответствующей электрической цепью.
Специальный приводной механизм вызывает относительное перемещение пар контактов, так что они способны занимать положение соединения (замкнутый выключатель) и положение разъединения (разомкнутый выключатель). Соединение/разъединение контактов происходит в специальных дуговых камерах. Воздействие приводного механизма на подвижные контакты традиционно происходит на основной оси, которая в рабочем состоянии соединена с подвижными контактами, или посредством подвижного устройства, которое в рабочем состоянии поддерживает их. Приводной механизм обычно состоит из опорной рамы, которая поддерживает кинематическую цепь, содержащую, по меньшей мере, один элемент, соединенный в рабочем состоянии с основной осью или с подвижным устройством, чтобы обеспечивать их перемещение. Приводные механизмы обычно включают в себя, по меньшей мере, один размыкающий элемент, приводимый в действие защитным устройством выключателя всякий раз, когда возникает отклонение от нормы в цепи, в которую вставлен выключатель, например, короткое замыкание или перегрузка; данное защитное устройство может быть, например, термическим, магнитным, термомагнитным или электронным. Обычно приводной механизм взаимодействует с защитным устройством через размыкающую ось.
Почти во всех решениях кинематическая цепь приводного механизма состоит из множества рабочих элементов, по меньшей мере, один из которых соединен с опорной рамой посредством шарнирного соединения, состоящего из штыря, поддерживаемого на концах сторон рамы. Почти во всех случаях взаимное соединение между другими элементами кинематической цепи осуществляется подобным образом, то есть посредством шарнирных соединений, содержащих штыри. Фиг.1 и 2 представляют собой примеры приводного механизма 1, содержащего опорную раму 2, с которой рабочий элемент 3 соединен с возможностью поворота посредством поперечного штыря 4, осевое положение которого определяется с помощью множества уплотнительных колец, имеющих тип, известный как "Benzing" 5, показанный в приводном механизме 1 на фиг.1, или посредством множества уплотнительных колец, имеющих тип "Seger" 6, показанный в приводном механизме 1 на фиг.2.
Описанные приводные механизмы включают в себя большое количество механических элементов, главным образом шарнирных соединений, которые, обусловливают недостатки в плане надежности, веса, общего объема и стоимости выключателей. Например, штыри 4 шарнирных соединений представляют собой ограничение планируемого конструктивного исполнения, не позволяющее размещать в их окрестностях другие механические детали, которые при их перемещении могли бы задерживать упомянутые штыри 4. Наличие уплотнительных элементов, таких как кольца 5, 6 типа Benzing или Seger, делает сборку приводных механизмов трудоемкой и сложной; к тому же наличие данных уплотнительных колец в сочетании с наличием других механических элементов уменьшенного размера определяет риски разбросанности данных элементов в выключателе, вызывающие механические блокировки, неправильные срабатывания и короткие замыкания.
Таким образом, в современном уровне техники очевидно противоречие между потребностью технического обеспечения установок миниатюризировать все больше и больше выключатель, посредством уменьшения количества элементов, веса и расходов, и потребностью повышать или, по меньшей мере, поддерживать технические характеристики.
Международная заявка РСТ/ЕР2009/068009 раскрывает приводной механизм, содержащий множество элементов, из которых, по меньшей мере, первый элемент в рабочем состоянии соединен со вторым элементом посредством штыревого соединительного средства.
Наконец, выключатели могут содержать ряд вспомогательных устройств, включая, например, дополнительные контакты для сигнализации состояния выключателя (разомкнутое, замкнутое или отключенное), исполнительные механизмы для размыкания, замыкания или приведения в исходное состояние, соленоидные исполнительные механизмы, электродвигательные приводы, устройства с пружинной нагрузкой, механизмы размыкания при минимальном и максимальном напряжении, датчики температуры и др.
Вообще, вне зависимости от схемы исполнения, переключающие устройства должны быть быстродействующими и надежными при введениях в действие, должны гарантировать надлежащий ресурс и, наконец, должны иметь конструкцию, которая является как можно более компактной, гибкой, удобной для сборки и для установки и реализуемой с конкурентоспособными издержками.
Целью настоящей полезной модели является обеспечение переключающего устройства данного типа, которое имеет улучшенные функции и характеристики и способно устранить описанные недостатки.
Такая цель достигается посредством переключающего устройства, выполненного в соответствии с тем, что указано в прилагаемой формуле и описано ниже.
Переключающее устройство в соответствии с настоящей полезной моделью будет описано ниже со ссылкой на один из вариантов ее осуществления в виде выключателя; в частности, будет сделана ссылка на выключатель "фиксированного" исполнения с одним разрывом, однополюсный или многополюсный (в частности, двухполюсный, трехполюсный и четырехполюсный). Технические принципы и решения, изложенные в ходе приведенного ниже описания, необходимо понимать как применимые также для других выключателей, например, для выключателей с двумя разрывами при любом заданном количестве полюсов.
Характеристики и преимущества станут более очевидными из описания некоторых предпочтительных, но не единственных вариантов осуществления переключающего устройства в соответствии с настоящей полезной моделью, которые проиллюстрированы в качестве примеров в прилагаемых чертежах, на которых:
Фиг.1 и 2 представляют собой частичные перспективные виды двух приводных механизмов, применяемых в современном уровне техники;
Фиг.3-6 представляют собой перспективные виды, иллюстрирующие вариант осуществления выключателя, соответственно в его однополюсном, двухполюсном, трехполюсном и четырехполюсном исполнениях;
Фиг.7 представляет собой перспективный вид выключателя, показанного на фиг.6, с передним щитком в открытом положении;
Фиг.8-11 представляют собой перспективные виды с пространственным разделением элементов коробки, крышки и внутренних элементов выключателей, показанных на фиг.3-6;
Фиг.12 и 13 представляют собой перспективные виды двух возможных вариантов осуществления дуговых камер выключателя в соответствии с фиг.3-6;
Фиг.14 представляет собой перспективный вид с пространственным разделением элементов подвижного устройства выключателя, показанного на фиг.6, и приводного соединительного стержня;
Фиг.15 представляет собой деталь подвижного устройства, причем внутренняя часть двух узлов размещения упомянутого подвижного устройства является видимой;
Фиг.16 представляет собой подробный вид подвижного устройства, показанного на фиг.14, на этапе сборки с приводным соединительным стержнем;
Фиг.17 представляет собой подробный вид шарнирного соединения, используемого в приводном механизме выключателя, показанного на фиг.3-6;
Фиг.18 изображает отдельно различные элементы, которые образуют приводной механизм выключателя, показанного на фиг.3-6;
Фиг.19 представляет собой перспективный вид варианта осуществления приводного механизма выключателя, показанного на фиг.3-6, соединенного с размыкающей осью;
Фиг.20 представляет собой вид в разрезе узла, состоящего из опорной рамы приводного механизма и размыкающей оси;
Фиг.21 изображает вариант осуществления приводного механизма для выключателя, показанного на фиг.3-6, соответственно на этапе сборки в левой части чертежа, и после сборки в правой части чертежа;
Фиг.22 и 23 представляют собой перспективные виды двух различных вариантов осуществления блоков управления для термомагнитного реле, имеющегося в выключателе, показанном на фиг.3-6;
Фиг.24 изображает, под разными углами, несколько примеров вспомогательных устройств, имеющихся в выключателе, показанном на фиг.4-6;
Фиг.25 представляет собой вид в поперечном разрезе приводного механизма выключателя, показанного на фиг.3-6, в котором боковая стенка опорной рамы не видна, чтобы показать, как различные элементы данного механизма соединены друг с другом.
В приведенном ниже описании эквивалентные элементы, имеющиеся на разных чертежах, для упрощения будут обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
Со ссылкой на упомянутые чертежи, выключатель 7 содержит основной корпус 8, состоящий из коробки 9 и крышки 10; причем коробка 9 и крышка 10 соединены таким образом, что они образуют одно пространство, внутри которого размещаются элементы выключателя 7, которые будут описаны ниже.
Крышка 10 содержит передний щиток 11 с рамой 12, из которой выступает вперед рычаг 13 управления; передний щиток 11 может быть удален оператором, чтобы иметь частичный доступ к внутренним частям выключателя 7. Предпочтительно, как показано на фиг.7, передний щиток 11 является откидным, то есть он способен вращаться вокруг оси 14 вращения, образуемой соответствующим зацепляющим средством 15, которое соединяет его с крышкой 10. Данное зацепляющее средство 15 состоит из первого и второго элементов 15, имеющих закругленную форму, которые выступают из нижнего конца первой и второй боковых стенок 137 переднего щитка 11, соответственно, и скользят в соответствующих направляющих, размещенных в толщине 16 боковых стенок крышки 10. Направляющие выполнены с возможностью обеспечить поворот переднего щитка 11 на 90° относительно боковых стенок крышки 10.
После того как коробка 9 и крышка 10 механически собраны, выключатель 7 имеет (см. фиг.3-6) переднюю стенку 17, образованную крышкой 10 с передним щитком 11, заднюю стенку 18, образованную коробкой 9, верхнюю стенку 20 и нижнюю стенку 19, образованные коробкой 9 и крышкой 10, и, наконец, две боковые стенки 21, образованные коробкой 9 и крышкой 10.
В трехполюсном исполнении (см. фиг.5) и четырехполюсном исполнении (см. фиг.6) выключателя 7 на боковых стенках 21 образовано несколько выемок 138, выполненных с возможностью содержания кабелей вспомогательных устройств, установленных в выключателе 7 и предназначенных для соединения с другими внешними устройствами, также в случае нескольких выключателей 7, установленных рядом с друг с другом, контактирующие с боковыми стенками 21 нескольких выключателей 7.
Основной корпус 8 содержит один или более полюсов, каждый содержащий неподвижный контакт 139, который выполнен с возможностью соединения/разъединения с подвижным контактом 22 в полости размыкания контактов, которая, как обычно в автоматических выключателях в литом корпусе, примыкает к верхней стенке 20 упомянутого выключателя 7.
Как проиллюстрировано на фиг.8-11, коробка 9 содержит первую поверхность 23 соединения, а крышка 10 содержит вторую поверхность 24 соединения, которые выполнены в виде дополняющих профилей, пригодных для плотного прилегания друг к другу. На практике две поверхности 23, 24 соединения содержат пазы и соответствующие выступы 140, с высокой точностью сцепленные друг с другом, образуя лабиринт, который предотвращает утечку газов, образующихся внутри выключателя 7 вследствие прерывания тока. Образующиеся газы не способны ни в коем случае выходить через поверхности 23, 24 соединения, находя необходимый путь для выхода через пригодные вентиляционные каналы 25, которые проходят через верхнюю стенку 20, соединяющие полости размыкания контактов с внешней средой выключателя 7.
Предпочтительно, полости размыкания контактов, которые имеются в каждом полюсе выключателя 7, содержат дуговую камеру 27, выполненную с возможностью ускорения гашения электрической дуги, которая образуется в результате разделения контактов 139, 22. Фиг.12 изображает вариант осуществления дуговой камеры 27, соединенной с электродом 28 неподвижного контакта 139. Дуговая камера 27 содержит емкость 29, содержащую пластины или листы 30 для разрыва дуги, которые являются, например, по существу U-образными и размещаются в емкости 29, выполненной из электрически изолированного материала, предпочтительно, с газифицирующими свойствами. Наружная сторона боковых стенок 31 емкости 29 выполнена с возможностью геометрического сопряжения с соответствующей полостью размыкания контактов, образованной внутри коробки 9, как можно видеть на фиг.8-11.
Кроме того, емкость 29 образована передней стенкой 34 и задней стенкой 33, противоположными друг другу, которые ограничивают емкость 29 в поперечном направлении, и верхней стенкой 141 и нижней стенкой 36. Нижняя стенка 36 содержит паз 37, который в совокупности со вторым отверстием 35, образованным в передней стенке 34 упомянутой емкости 29, образует пространство для перемещения подвижного контакта 22.
Верхняя стенка 141 содержит первое отверстие, которое предназначено для обеспечения выпуска газов, образующихся внутри дуговой камеры 27, через вентиляционные решетки 26, образованные на упомянутой верхней стенке 141 и соединенные с вентиляционными каналами 25. Вентиляционные решетки 26 в каждой полости размыкания контактов обращены к участку 20 верхней стенки выключателя 7, образующему коробку 9. Данная особенность конструкции уменьшает риск утечки ионизированных или высокотемпературных газов во время их удаления через вентиляционные каналы 25.
Выключатель 7, предпочтительно, может содержать средства, пригодные для изменения химических и физических характеристик газов, удаляемых через вентиляционные каналы 25 и вентиляционные решетки 26, делая их более приемлемыми для выпуска в атмосферу. Посредством использования металлического материала или материала с высокой теплоемкостью можно, например, снизить температуру удаления газов, а использование пластмассы или веществ с газифицирующими свойствами позволяет изменять состав газов, ограничивая, например, возможность образования пламени во время удаления. Выражение "газифицирующие свойства" предназначено для обозначения способности материала выделять, в результате нагревания, вызываемого газом, огнестойкие вещества, которые изменяют химические характеристики самих газов.
Такие средства могут состоять, например, из вентиляционных решеток 26, выполненных из металлического материала, материала с высокой теплоемкостью или газифицирующей пластмассы. В качестве альтернативы, такие средства могут представлять собой вещества с газифицирующими свойствами, осаждаемые на внутренних поверхностях вентиляционных каналов 25 или даже на поверхностях, которые ограничивают полости размыкания контактов, или, в качестве альтернативы, такая коробка 9 может быть полностью выполнена посредством формования пластмассы с газифицирующими свойствами.
Фиг.13 изображает второй вариант осуществления дуговой камеры 27, который отличается от первого варианта осуществления только другой конфигурацией емкости 29, пригодной для выключателя 7, который больше по сравнению с выключателем, для которого предназначена дуговая камера 27, показанная на фиг.12.
Емкость дуговой камеры 27 выполнена как одно целое, например, посредством процесса литья под давлением. Дуговая камера 27 может быть модульной и легко заменяемой, и может быть выполнена из другого материала, отличающегося от материалов, используемых для изготовления основного корпуса 8.
Подвижные контакты 22 приводятся в движение вращающимся подвижным устройством 38, изготовленным из изолирующего материла и размещенным внутри основного корпуса 8 в пространстве, расположенном под полостями размыкания контактов полюсов выключателя 7; подвижное устройство 38 представляет собой формованный корпус, который содержит, для каждого полюса, узел 39 размещения, в котором размещается соответственный подвижный контакт 22. Подвижное устройство 38 вращается вокруг оси 40 вращения, и узлы 39 размещения выполнены таким образом, что подвижные контакты 22 имеют ось 47 вращения, которая необязательно совпадает с осью 40 вращения: в данном случае ось 47 вращения расположена рядом и параллельна оси 40 вращения.
Полюса выключателя 7 отделены друг от друга разделительными перегородками 41, образованными посредством соединения коробки 9 с крышкой 10; такие перегородки 41 обеспечивают надлежащую изоляцию между полюсами и придают более высокую прочность конструкции выключателя 7. Перегородки 41, которые видны на фиг.8-11, имеют перпендикулярное расширение по сравнению с осью 40 вращения. Перегородки 41 частично проникают в подвижное устройство 38 в специальных выемках или пазах 42, образованных в формованном корпусе такого подвижного устройства 38; выемки 42 выполнены так, что когда они соединены с соответствующими перегородками 41, они образуют ось 40 вращения для подвижного устройства 38.
Подвижное устройство 38, помимо обеспечения надлежащей передачи движения подвижным контактам 22 и поддержания необходимых сил, также обеспечивает электрическую изоляцию между полюсами выключателя 7, взаимодействуя с разделительными перегородками 41, чтобы разделять камеры размыкания контактов полюсов. Общая электрическая изоляция полюсов выключателя 7 может быть дополнительно улучшена выступами или ребрами, не показанными на чертежах, выполненными из изолирующего материала и удерживаемыми в рабочем положении направляющими 43, образованными из наружной поверхности нижней стенки 19 и верхней стенки 20 выключателя 7.
Рядом с концами подвижного устройства 38 и в секциях его корпуса, образованных между выемками 42, образованы узлы 39 размещения, выполненные с возможностью принимать подвижные контакты 22 и соответствующие им упругие элементы 44. При этом фиг.14 иллюстрирует подвижный контакт 22 и соответствующий ему упругий элемент 44, которые расположены в каждом из узлов 39 размещения, в частности, подвижное устройство 38, проиллюстрированное на фиг.14, предназначено для четырехполюсного выключателя 7 и, соответственно, содержит четыре узла 39 размещения.
Подвижный контакт 22 имеет по существу плоскую конфигурацию с первой стороной 49 и второй стороной 50, которые находятся на по существу параллельных поверхностях, соединенных поперечной толщиной 51 и содержащих: первый контактный участок, к которому, предпочтительно, приложена контактная пластина 136, выполненный с возможностью контакта с соответствующим неподвижным контактом 139; и второй контактный участок, выполненный с возможностью соединения с проводящим элементом 58, который состоит, например, из медной оплетки, то есть электрически соединен с электродом выключателя 7.
Предпочтительно, подвижный контакт 22 включает в себя штыревой участок 45, расположенный в соответствующем гнезде 46, образованном в узле 39 размещения подвижного устройства 38, как можно видеть на фиг.15. Штыревой участок 45 выступает вперед в соответствии с направлением, по существу ортогональным поверхностям, на которых образованы стороны 49, 50, и когда он расположен в гнезде 46, он способен вращаться, определяя совместно с упомянутым гнездом 46 ось 47 взаимного вращения для подвижного контакта 22 относительно соответствующего узла 39 размещения, то есть относительно подвижного устройства 38.
Корпус 48 подвижного контакта 22 также включает в себя участок 52 зацепления, образованный крючковатым участком упомянутой поперечной толщины 51. Участок 52 зацепления взаимодействует с упругим элементом 44, размещенным в данном узле 39 размещения; при этом упругий элемент 44 оказывает усилие на участок 52 зацепления, которое прижимает подвижный контакт 22 к контактной поверхности, образованной узлом 39 размещения. Упругий элемент 44 также выполняет функции калибровки контактного давления, требуемого между подвижным контактом 22 и соответствующим неподвижным контактом 139, и противодействия электрической отталкивающей силе, которой может подергаться подвижный контакт 22, стабилизируя такой контакт.
В альтернативном варианте осуществления проиллюстрированному варианту осуществления, подвижный контакт 22 может включать в себя пару штыревых участков, выступающих вперед симметрично из сторон 49, 50 формованного корпуса 48 с возможностью образования оси 47 взаимного вращения относительно подвижного устройства 38. Точнее, каждый из данных штыревых участков будет размещаться в соответствующих гнездах, образованных на симметричных участках узла 39 размещения.
В другом варианте осуществления штыревой участок может быть образован штырем, соединенным с подвижным контактом 22 с возможностью выступания вперед из одной стороны 49, 50 такого контакта. Штырь может также поддерживать большее количество подвижных контактов 22, взаимно расположенных рядом, образуя общую ось вращения таких контактов 22. Данные контакты будут соответствовать одному и тому же полюсу и, следовательно, предназначены для одного и того же узла 39 размещения. В другом варианте осуществления, подвижные контакты 22, соответствующие одному и тому же полюсу, могут в рабочем состоянии размещаться в разных гнездах вращения, образованных внутри данного узла 39 размещения.
Корпус 48, штыревой участок 45 и участок 52 зацепления подвижного контакта 22 могут быть выполнены как одно целое, например, посредством холодного прессования проводящего металлического материала.
Также со ссылкой на фиг.15, каждый узел 39 размещения содержит центральную полость 53, в которую вставляется подвижный контакт 22 и внутри которой образовано гнездо 46 для штыревого участка 45 такого контакта 22. Точнее, центральная полость 53 выполнена с возможностью расширения между первым участком, через который вставляется подвижный контакт 22, и вторым участком 59, через который выходит участок 54 контакта, когда подвижный контакт 22 размещен в своем рабочем положении. Узел 39 размещения также содержит первую боковую полость 55 и вторую боковую полость 56, в которых размещаются упругие участки 57 упругого элемента 44; причем боковые полости 55, 56 образованы в симметричном расположении относительно центральной полости 53.
Подвижное устройство 38 в рабочем состоянии соединено с приводным механизмом 60 выключателя 1, который способен определять вращательное движение подвижного устройства 38 вокруг оси 40 вращения с возможностью обеспечивать в каждом полюсе соединение/разъединение контактов 139, 22.
В частности, подвижное устройство 38 соединено с приводным механизмом 60 посредством элемента, показанного в виде приводного соединительного стержня 61, который содержит первое штыревое соединительное средство 62, посредством которого он способен соединяться с формованным корпусом подвижного устройства 38. Со ссылкой на фиг.14 и 17, данное первое штыревое соединительное средство 63 содержит первый штыревой участок 62, который выступает вперед из первого бокового участка 63, и второй штыревой участок 62, который выступает вперед из второго бокового участка 63 приводного соединительного стержня 61.
Со ссылкой на фиг.16, формованный корпус подвижного устройства 38 содержит первое и второе гнезда 64, в которые соответственно вставляются первый и второй штыревой участок 62 с возможностью определения оси 65 взаимного вращения соединительного стержня 61 относительно формованного корпуса подвижного устройства 38. Ось 65 взаимного вращения по существу параллельна оси 40 вращения подвижного устройства 38. Два гнезда 64 образованы на одном и том же узле 39 размещения подвижных контактов 22 и находятся в по существу симметричном расположении относительно центральной полости 53.
Первый боковой участок 63 соединительного стержня 61 содержит первую контактную поверхность 66, образованную в положении, противоположном поперечному участку 68 соединительного стержня 61 относительно первого штыревого участка 62. Точно так же второй боковой участок 63 соединительного стержня 61 содержит вторую контактную поверхность 67, которая также является противоположной поперечному участку 42 относительно второго штыревого участка 62. Формованный корпус подвижного устройства 38 также содержит третью контактную поверхность 69 и четверную контактную поверхность 70, пригодные для контакта с первой 66 и второй 67 контактной поверхностью соответственно, когда штыревые участки 62 вставляются в соответствующие гнезда 64.
Предпочтительно, третья 69 и четвертая 70 контактная поверхность представляют собой криволинейные поверхности, которые являются по существу коаксиальными с опорными поверхностями соответственно первого и второго гнезд 64 вращения.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, первая контактная поверхность 66 и вторая контактная поверхность 67 представляют собой криволинейные поверхности, кривизна которых геометрически сопрягается соответственно с кривизной третьей контактной поверхности 69 и четвертой контактной поверхности 70.
Приводной механизм 60 содержит множество элементов 73, 104, 119, 61, 84, 129, из которых, по меньшей мере, один первый элемент в рабочем состоянии соединен со вторым элементом с возможностью вращения посредством штыревого соединительного средства.
Предпочтительно, первый и второй элементы каждый содержит первый и второй боковой участок 74, 105, 120, 63, 110, 130, противоположные друг другу, которые соединены поперечным соединительным участком 75, 106, 121, 68, 111, 131. Штыревое соединительное средство каждое содержит первый и второй штыревой конец, который выступает вперед соответственно из стороны первого и второго бокового участка первого элемента. Штыревое соединительное средство также содержит первое и второе гнездо размещения, которые образованы соответственно на первом и втором боковом участке второго элемента. Штыревые концы вставляются в соответствующие гнезда размещения с возможностью образования оси взаимного вращения между первым и вторым элементами, обеспечивая вращение одного из данных элементов относительно другого.
Штыревые концы, предпочтительно, выполнены как одно целое с боковыми участками первого элемента, например, посредством формования металла или пластмассы. В соответствии с первым возможным вариантом осуществления, первый и второй штыревые концы выполнены с возможностью выступания вперед соответственно из внутренней стороны первого и второго боковых участков первого элемента с возможностью взаимного зеркального отражения; в данном случае первый и второй элементы выполнены с возможностью соединения таким образом, что боковые участки второго элемента могут в рабочем состоянии размещаться между боковыми участками первого элемента.
В качестве альтернативы, первый и второй штыревые концы выполнены с возможностью выступания вперед соответственно из наружной стороны первого и второго боковых участков первого элемента; в данном случае оба элемента соединены таким образом, что боковые участки первого элемента могут в рабочем состоянии размещаться между боковыми участками второго элемента.
Фиг.17 представляет собой пример подробного вида штыревого конца 107, вставленного в соответствующее гнездо 108 размещения, а также иллюстрирует вариант осуществления удерживающего средства, выполненного с возможностью предотвращения отделения штыревого конца от гнезда размещения во время сборки приводного механизма 60. Такое средство представляет собой первый 71 и второй 72 выступ, каждый выступающий из одной стороны U-образного гнезда 108 размещения; в качестве альтернативы, гнезда размещения могут быть С-образными. При данном решении вставка штыревого конца 107 происходит со щелчком, то есть с самофиксацией. Это означает, что вставка штыревых концов или их возможное удаление требует приложения умеренного, но не малого произвольного усилия, так чтобы исключить случайное разделение уже соединенных элементов. Данное решение является очень эффективным относительно сборки 60 приводного механизма, в плане времени и надежности, и исключает использование уплотнительных элементов 5, 6.
Элементы приводного механизма 60 в рабочем состоянии соединены с возможностью образования, по меньшей мере, одной кинематической цепи, которая воздействует на подвижные контакты 22 через подвижное устройство 38. Для данной цели фиг.18 иллюстрирует подробно элементы кинематической цепи приводного механизма 60, проиллюстрированного на фиг.19.
Приводной механизм 60 содержит опорную раму 13, состоящую из первого и второго боковых опорных участков 74, поперечно соединенных первым соединительным участком 75. Опорная рама 73 является по существу элементом, поддерживающим кинематическую цепь механизма и сохраняющим положение, которое является по существу фиксированным относительно корпуса 8 выключателя 7 во время работы приводного механизма 60.
Кроме того, опорная рама 73 участвует, совместно с перегородками 41 выключателя 7, в образовании опор вращения. Со ссылкой на фиг.8-9, каждая опора вращения по существу образована выемками 42 на корпусе подвижного устройства 38, заключенными шарниром, образованным разделительными перегородками 41, и парой дугообразных полостей 76, образованных на каждом из боковых участков 74 рамы 73.
Как показано на фиг.20, боковые участки 74 соединены посредством второго поперечного участка, состоящего из продольного участка 77 отключающей оси 78; в частности, боковые участки 74 в рабочем состоянии соединены с возможностью вращения с такой отключающей осью 78. Фиг.20 изображает в виде в разрезе опорную раму 73, соединенную с отключающей осью 78. Причем боковые участки 74 каждый содержит концевой участок 79, из которого штыревой участок 80 выступает вперед. Каждый концевой участок 79 вставляется в соответствующую формованную полость 81, содержащую поверхности, геометрически сопряженные с поверхностями штыревого участка 80, с возможностью обеспечения относительного перемещения отключающей оси 78 относительно боковых участков 74 рамы 73. Точнее, формованные полости 81 образованы таким образом, чтобы быть коаксиальными с осью 82 вращения отключающей оси 78. Можно видеть, как продольный участок 77 отключающей оси 78, расположенный между двумя формованными полостями 81, образует вышеупомянутый второй соединительный участок между боковыми участками 74 рамы 73.
В соответствии с другим вариантом осуществления, опорная рама 73 и отключающая ось 78 соединены посредством шпоночного соединения. Данное соединение, по существу, требует вставки пары формованных участков отключающей оси 78 в соответствующие соединительные гнезда 83, видимые на фиг.21, каждое образованное на одном конце бокового участка 74 рамы 73.
Благодаря данным решениям, в которых отключающая ось 78 участвует в образовании конструкции рамы 73, приводной механизм 60 имеет законченный тип и обеспечивает надежную конструкцию, даже если он отделен от корпуса 8 выключателя 7, таким образом, что он может быть установлен с возможностью отделения и затем собран с таким выключателем 7 за одну операцию.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, опорная рама 73 выполнена из металлического материала, например, листового металла. Точнее, боковые участки 74 собраны как одно целое с поперечным соединительным участком 75. В соответствии с другим вариантом осуществления, проиллюстрированным на фиг.21, опорная рама 73 выполнена из пластмассы, например, посредством процесса формования. Боковые участки 74 опорной рамы 73 сформованы как одно целое с поперечным соединительным участком 75, как можно видеть в левой части фиг.21, которая показывает некоторые элементы приводного механизма 60 на этапе сборки, среди которых имеется пластмассовая рама 73, которая находится перед сгибанием перегородкой для последующей сборки. В правой части фиг.21 показан вариант осуществления собранного приводного механизма 60, включающего в себя пластмассовую раму 73.
Отключающая ось 78, помимо того, что она определяет конструкцию опорной рамы 73, в рабочем состоянии соединена с расцепляющим элементом 84 приводного механизма 60, чтобы обеспечить быстрое расцепление, после которого приводной механизм 60 поворачивается из "замкнутой" конфигурации, в которой контакты 139, 22 являются соединенными, в "расцепленную" конфигурацию, в которой контакты 139, 22 являются разъединенными, при возникновении отклонения от нормального функционирования, такого как короткое замыкание или перегрузка.
Перемещение отключающей оси 78 вызывается, по меньшей мере, одним защитным устройством 85 выключателя 7, которое содержит защитный узел 86 для каждого полюса; каждый защитный узел 86 размещается в пространстве корпуса 8 выключателя 7 под подвижным устройством 38. Выключатель 7, показанный на чертежах, содержит защитное устройство 85 термомагнитного типа; фиг.22 и 23 изображают элементы защитного узла 86 в соответствии с двумя вариантами осуществления. Два упомянутых защитных узла содержат биметаллический элемент, в котором закреплен микрометрический винт или установочный винт 87 со шлицем без головки, который, при регистрации токов, превышающих номинальное значение, осуществляет по существу линейное перемещение с возможностью оказания воздействия на соответствующую зону 88 активации, выступающую из корпуса отключающей оси 78, вызывая вращательное движение упомянутой отключающей оси 78 вокруг оси 82 вращения. Показанные защитные узлы 86 также содержат магнитный якорь 89, который способен оказывать воздействие на соответствующую зону 88 активации в случае короткого замыкания и удерживаться в положении покоя посредством, по меньшей мере, торсионной пружины 90, работающей на сжатие, показанной на фиг.22, или посредством, по меньшей мере, пружины 91 смещения посредством растяжения, показанной на фиг.23. Использование торсионных пружин, работающих на сжатие, позволяет достигнуть дополнительной степени миниатюризации выключателя 7.
В качестве альтернативы, защитным устройством может быть магнитное реле, содержащее только магнитные датчики, или термическое реле, содержащее только термодатчики.
Перемещение отключающей оси 78 может быть также вызвано одним или более вспомогательных устройств 93 выключателя 7, посредством взаимодействия данных устройств с рычагами или кулачками 125, выходящими из корпуса упомянутой отключающей оси 78. Более конкретно, выключатель 7 в двухполюсном, трехполюсном и четырехполюсном исполнениях, показанных на фиг.4-6, может содержать удерживающую конструкцию 92, пригодную для содержания одного или более вспомогательных устройств 93, каждое из которых выполняет функцию выключателя 7, которой может быть функция сигнализации, выдачи команд или управления. Такие удерживающие конструкции 92 выполнены как одно целое с крышкой 10, в пространствах между боковыми стенками 21 выключателя 7 и рычагом 13 управления, как показано на фиг.7.
Вообще количество, конфигурация и расположение удерживающих конструкций 92, показанных на фиг.7, не должно быть ограничивающим для других типов конфигураций самих конструкций 92 внутри выключателя 7.
Фиг.24 изображает различные примеры вспомогательных устройств 93: слева показаны три вида шунтового размыкающего реле, в центре - три вида механизма размыкания для минимального напряжения, и справа - два вида дополнительного контакта. Каждое вспомогательное устройство 93 содержит корпус 95, который может быть вставлен в гнездо, образованное удерживающей конструкцией 92, и содержит зацепляющее средство 96 с самой удерживающей конструкцией 92. Кроме того, корпус 95 содержит средство 97 расцепления, которое выполняет функцию расцепления, когда оно приведено в действие, зацепляющего средства 96. Более подробно, средство 97 расцепления в рабочем состоянии соединено с зацепляющим средством 96 таким образом, чтобы расцеплять данное последнее средство от зацепляющего средства, образованного удерживающей конструкцией 92, обеспечивая удаление вспомогательного устройства 93 из конструкции 92. Предпочтительно, зацепляющее средство 96 и расцепляющее средство 97 выполнены как одно целое с корпусом 95 вспомогательного устройства 93.
Кроме того, вспомогательное устройство 93 содержит оперативное средство 98 для взаимодействия с выключателем 7 при помощи средств сопряжения, которые имеются в удерживающей конструкции 92. Данные средства сопряжения могут представлять собой передающие кулачки и рычаги, которые в рабочем состоянии соединены с подвижными частями выключателя 7, такие как кулачки или рычаги 125 отключающей оси 78, или одно или более отверстий, предусмотренных на стенках удерживающих конструкций 92, чтобы позволить оперативным средствам 98 взаимодействовать непосредственно с другими частями выключателя 7.
Вспомогательное устройство 93, предпочтительно, содержит первое направляющее средство 99, которое взаимодействует с соответствующим вторым направляющим средством 100, расположенным на удерживающей конструкции 92, с возможностью облегчить вставку вспомогательного устройства 93 в его гнездо, образованное в удерживающей конструкции 92. Первое направляющее средство может представлять собой один или более направляющих концов 99, которые выступают из, по меньшей мере, одной из боковых поверхностей 101 корпуса 95 и которые продолжаются преимущественно вдоль направления, которое по существу параллельно плоскости, на которой продолжаются плоские поверхности 102. Направляющий конец 99 выступает из вспомогательного устройства таким образом, чтобы также образовать контактную поверхность 103, выполненную с возможностью контакта с прилегающей поверхностью удерживающей конструкции 92. В качестве альтернативы, упомянутая первая контактная поверхность 103 может быть объединена или заменена другими контактными поверхностями.
Кинематическая цепь, поддерживаемая опорной рамой 73, содержит основной крючок 104 с конструкцией, образованной первым и вторым боковым участком 105, взаимно соединенным поперечным соединительным участком 106. Основной крючок 104 в рабочем состоянии соединен с опорной рамой 73 штыревым соединительным средством, которое содержит первый и второй штыревой конец 107, которые образованы соответственно на первом и втором боковом участке 105 упомянутого основного крючка 104, которые соответственно вставляются в первое и второе гнездо 108 размещения, которые образованы на первом и на втором боковом участке 74 рамы 73, соответственно, определяя ось 109 вращения для основного крючка 104 относительно рамы 73, которая вместо этого сохраняет фиксированное положение.
Расцепляющий элемент 84, взаимодействующий с отключающей осью 78, образует элемент кинематической цепи приводного механизма 60. Он имеет конструкцию, состоящую из первого и второго бокового участка 110, взаимно соединенных поперечным соединительным участком 111. Такой расцепляющий элемент 84 в рабочем состоянии соединен с опорной рамой 73 штыревым соединительным средством, которое содержит первый и второй штыревой конец 112, образованные соответственно на первом и втором боковых участках 110 упомянутого расцепляющего элемента 84, которые вставляются соответственно в первое и второе гнездо 113 размещения, которые образованы соответственно на первом и втором боковом участке рамы 73, образуя ось 114 взаимного вращения.
Со ссылкой на фиг.18, расцепляющий элемент 84 содержит зацепляющее устройство 142, которое выполнено с возможностью соединения в рабочем состоянии с зоной 143 зацепления, образованной на корпусе отключающей оси 78, когда приводной механизм 60 находится в замкнутой конфигурации. В частности, зацепляющее устройство 142 выполнено посредством опоры, которая выступает вперед поперечно из соединительного участка 111 и из первой и второй консоли, которые продолжаются поперечно в противоположном направлении относительно данной опоры; зона 143 зацепления определяется первой и второй контактными поверхностями, которые образованы двумя продолжениями, которые выступают из корпуса отключающей оси 78. Первая и вторая консоль зацепляющего устройства 142, в замкнутой конфигурации, контактируют соответственно с первой и второй контактной поверхностью, прикрепляя расцепляющий элемент 84 к отключающей оси 78.
Возможное вращение отключающей оси 78, после приведения в действие защитного устройства 85, преобразуется в смещение зоны 143 зацепления, которая перемещает свою опору к зацепляющему устройству 142, определяя вращение расцепляющего элемента 84 вокруг оси 114 взаимного вращения. Таким образом, расцепляющий элемент 84 перемещается из положения зацепления в положение расцепления, в котором основной крючок 104, который подвергается воздействию упругого средства 117, описанного ниже, освобождается, чтобы вращаться вокруг оси 109 взаимного вращения.
Со ссылкой на фиг.19, по меньшей мере, один из боковых участков 110 расцепляющего элемента 84 содержит первый конец 115, который в рабочем состоянии соединен со вторым концом 116, выступающим вперед из отключающей оси 78; оба конца 115, 116 взаимно соединены пружиной 118 смещения, которая обеспечивает надлежащее возвращение расцепляющего элемента 84 из положения расцепления в положение зацепления.
Кинематическая цепь приводного механизма 60 содержит элемент, указанный термином "вилка" 119, имеющий конструкцию, состоящую из первого и второго бокового участка 120, взаимно соединенных поперечным соединительным участком 121. Вилка 119 в рабочем состоянии соединена с основным крючком 104 штыревым соединительным, средством, содержащим первый и второй штыревой конец 122, образованные соответственно на первом и втором боковых участках 105 упомянутого основного крючка 104, которые соответственно вставляются в первое и второе гнездо 123, которые образованы соответственно на первом и втором боковом участке 120 вилки 119, определяя ось 124 взаимного вращения.
В свою очередь, вилка 119 соединена с соединительным стержнем 61 управления, который в свою очередь соединен с подвижным устройством 38 выключателя 7, как описано выше; приводной соединительный стержень 61 имеет конструкцию, состоящую из первого и второго бокового участка 63, которые взаимно соединены с поперечным соединительным участком 68. Приводной соединительный стержень 61 в рабочем состоянии соединен с вилкой 119 посредством второго штыревого соединительного средства, которое содержит первый и второй штыревые концы 126, которые образованы соответственно на первом и втором боковых участках 63 упомянутого приводного соединительного стержня 61, которые соответственно вставляются в первое и второе гнездо 127 размещения, которые образованы соответственно на первом и втором боковых участках 120 вилки 119, определяя ось 128 взаимного вращения.
Наконец, кинематическая цепь приводного механизма 61 содержит рабочий элемент, обозначенный термином "элемент 129 удерживания рычага, который содержит первый и второй боковой участок 130, которые соединены поперечным участком 131, по меньшей мере, частично согнутым в U-образную форму. Цель данного сгибания заключается в том, чтобы поддерживать рычаг 13 управления, который выступает вперед за пределами корпуса 8 выключателя 7. Рычаг 13 управления образует на практике сопряжение между приводным механизмом 60 и управлением, которое является внешним по отношению к упомянутому механизму, которое может быть, например, ручным или с сервоприводом. Такое управление определяет переход приводного механизма 60 из замкнутой конфигурации в разомкнутую конфигурацию, в которой подвижный контакт 22 каждого полюса выключателя 7 отделяется от соответствующего неподвижного контакта 139.
Элемент 129 удерживания рычага в рабочем состоянии соединен с опорной рамой 73 штыревым соединительным средством, которое содержит первый и второй штыревой конец 132, которые образованы соответственно на первом и на втором боковом участке 74 данной рамы 73, которые вставляются соответственно в первое и во второе гнездо 133 размещения, которые образованы соответственно на первом и втором боковом участке 130 элемента 129 удерживания рычага, определяя ось 134 взаимного вращения.
Оси 109, 114, 124, 128, 134 взаимного вращения, между описанными элементами приводного механизма 60, параллельны друг другу и видны на фиг.25, за исключением оси 134 взаимного вращения, которая показана только на фиг.19.
Приводной механизм 60 содержит упругое средство, которое в рабочем состоянии соединено с подвижными контактами 22 и выполнено с возможностью оказывать удерживающую силу на штыревые концы (107, 112, 122, 126, 132) элементов приводного механизма 60 таким образом, чтобы удерживать их соединенными с соответствующими им гнездами (108, 113, 123, 126, 133) размещения, в которые они вставлены. По существу такая удерживающая сила препятствует выходу штыревых концов (107, 112, 122, 126, 133) из гнезд размещения или перемещениям относительно тех же гнезд (108, 113, 123, 126, 133) размещения во время нормальной работы выключателя 7. Таким образом, оси (109, 114, 124, 128, 134) взаимного вращения между элементами механизма 60 сохраняют положение, которое является по существу фиксированным относительно гнезд (108, 113, 123, 126, 133) размещения.
Упомянутое упругое средство содержит пару возвратных пружин 117, имеющих каждая первый конец, соединенный с симметричными участками поперечного участка 68 приводного соединительного стержня 61, и второй конец, соединенный с симметричными участками поперечного участка 131 элемента 129 удерживания рычага. На практике, обе возвратные пружины 117 расположены параллельно друг другу и соединены с соответствующими участками приводного соединительного стержня 61 и элементом 129 удерживания рычага при помощи специальных крючков 135. Возвратные пружины 117 также выполняют функцию обеспечения приводного механизма 60 упругой силой, необходимой для ускорения, посредством приводного соединительного стержня 61, вращения подвижного устройства 38, которое предусматривает разделение и/или соединение контактов 139, 22 полюсов выключателя 7. Дополнительная функция пружин 117 заключается в обеспечении требуемого давления контактов 139, 22, когда выключатель 7 находится в замкнутой конфигурации.
При описании сделана ссылка на некоторые решения, которые позволяют достигнуть высокой степени миниатюризации выключателя 7. Такие решения включают в себя приводной механизм 60, имеющий "гнездовую" конструкцию, в котором боковые участки, по меньшей мере, одного второго элемента расположены между боковыми участками, по меньшей мере, одного первого элемента данного механизма 60, объединение большего количества функций отдельными элементами выключателя 7 и, наконец, использование торсионных пружин 90, работающих на сжатие, для защитного устройства 85. Благодаря данным решениям можно изготовить выключатель 7, такой как выключатель, показанный на фиг.2-5, имеющий глубину L (см. фиг.3-6), определяемую расстоянием между передней стенкой 17 и задней стенкой 18, величина которой составляет всего лишь 60 мм.