УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШКАФОВ/ЩИТОВ
PERFECTED METAL STRUCTURE OF ELECTRIC DISTRIBUTING CABINETS/BOARDS

Область применения изобретения
Это изобретение относится к металлической конструкции, собираемой посредством сочетания различных компонентов, включая специальные профили, в особенности такого типа, которые получают в экструдере, образующих конструкцию с отличающейся концепцией ее создания, которая позволяет получить некоторые технические и практические улучшения, включая повышение качества и снижение затрат.
Этот тип конструкции обычно используют в большинстве разнообразных типов распределительных шкафов, также известных как электрические распределительные щиты, которые в действительности представляют собой распределительные шкафы с дверцами и закрытыми сторонами, используемые для размещения в них разнообразных электрических и электронных компонентов и устройств.
Известный уровень техники
Специалистам в этой области техники известно, что в настоящее время имеются различные типы электрических распределительных щитов, также называемых корпусами или шкафами, предназначенных для размещения в них разнообразных компонентов, используемых во многих различных областях деятельности, включая телефонную отрасль.
Поэтому при всевозможных условиях распределения электроэнергии или сборки электрических, либо электронных компонентов и устройств весьма важным представляется использование распределительных шкафов или щитов.
Хотя в настоящее время имеется большое разнообразие электрических распределительных щитов, они обычно представляют собой металлические коробки с соответствующим ограждением, включающим в себя одну или более дверцы, что зависит от его размеров. Такие ограждения, включающие в себя дверцы, обычно изготавливают в основном из тонких металлических листов. При этом все электрические распределительные щиты имеют внутри себя конструкцию из металлических профилей. Эта конструкция, как говорит само название, образует опорные средства для деталей, составляющих наружные стенки из согнутых листов, для дверного узла и его соответствующих шарниров, и, кроме того, эта же самая конструкция, с внутренней стороны, также формирует необходимую монтажную арматуру для распределения и сборки различных электрических и электронных компонентов и устройств.
Естественно, следует основываться на том, что любой электрический распределительный щит имеет внутри себя весьма стойкую конструкцию, чтобы образовать шкаф, подходящий для устанавливаемого внутри него оборудования.
В настоящее время имеются различные виды конструкций, все из которых изготавливают из металлических профилей, в большинстве случаев формируемых с помощью прессов, выполняющих изгиб листовой стали, что делает производственный процесс затруднительным, и, кроме того, имеются связанные с незначительными техническими трудностями другие виды конструкций, изготавливаемых из металлических профилей, формируемых в экструдерах, например такие, которые представлены в указанных далее документах:
а) PI 8406283, опубликованный 07/12/84: монтажный корпус для распределительного шкафа;
b) PI 9509578-0, опубликованный 23/12/1997: крепления для распределительного шкафа;
с) PI 9713114-8A, опубликованный 11/04/2000: корпус с конструкцией задней стороны и с крышечной конструкцией из фольги со сверлениями;
d) PI 9509594-2, опубликованный 30/09/1997: корпус для распределительного шкафа;
е) PI 9708041-1, опубликованный 27/07/1999: распределительный шкаф с рамной конструкцией;
f) PI 9712774-4A, опубликованный 26/10/1999: распределительный шкаф с квадратной алюминиевой рамой;
g) PI 9713518-6A - панельный корпус для распределительного шкафа;
h) PI 9713515-1А - панельный корпус, обеспеченный угловыми соединениями для вертикальных профилей панелей.
Важно подчеркнуть, что электрические распределительные щиты или шкафы конструируют для двух типов промышленного применения: для внутреннего типа (использование в укрытом состоянии) и для наружного типа (использование в неукрытом состоянии - с открытыми элементами). Различие между двумя типами в основном состоит в степени механической защиты и изоляции боковых ограждений и дверец, поэтому можно сказать, что тот тип, который определен как наружный тип, имеет повышенную степень механической защиты и изоляции.
Внутренний тип традиционно считают приемлемым для использования в закрытых условиях, с закрытием и защитой в отношении элементов, в то время как другой тип, определенный как наружный тип, идеален для использования в открытых местах или на открытом воздухе, например, в случае распределительных шкафов, используемых в телефонной отрасли. Тем не менее, наружный тип вследствие большей степени изоляции также предпочтительно используют в закрытых условиях, но с вредными воздействиями, причем не только при наличии загрязняющих частиц, взвешенных в воздухе, но и при наличии влажности, например, в отраслях промышленности, где используют среды для обработки различных изделий, особенно в химической отрасли, на фабрично-заводских кухнях и/или в других подобных местах.
Недостатки уровня техники
Как было сказано, в настоящее время имеются различные типы конструкций, причем в большинстве случаев получаемый конструктивный эффект достаточно удовлетворителен, тем не менее, что касается уплотнений, то необходимы специальные технические операции для их использования, а также сложное промышленное изготовление, причем в некоторых случаях вследствие отсутствия технологии, а в других случаях вследствие необходимости дополнительной оснастки, как, например, в случае согласно документу PI 8406283, опубликованному 07/12/1984, касающемуся монтажного корпуса для распределительного шкафа, когда соединение углов получают с помощью соединения Zamak, выполняемого посредством литья под давлением, с тремя местами соединения (предположительно с функцией облегчения сборки узла или с возможным обеспечением лучшей устойчивости), вследствие чего решение такого типа имеет повышенную стоимость, а также делает невозможным приваривание профилей к соединителям, когда они изготовлены из разных материалов, поэтому сварка ограничена местами, в которых встречаются профили, что приводит к пониженной механической устойчивости конструкции, хотя она и представляет собой конструкцию сварного типа. Автор также может сослаться на документ PI 9713518-6A, касающийся панельного корпуса для распределительного шкафа, и на документ PI 9713114-8A, касающийся корпуса для конструкции задней стороны и крышечной конструкции из фольги со сверлениями. Следует заметить, что в этих и в других случаях углы состоят из единой детали, изготовленной из стали, а это обеспечивает возможность сварки между соединителями и профилями, тем не менее, в этом решении используют два разных профиля для получения конструкции, один в вертикальном сборочном узле и другой по горизонтали, что, как очевидно, помимо повышения стоимости, также затрудняет изготовление устройства, делая его более сложным.
В случае первого обычного примера можно говорить о том, что конструкции, полученные из металлических профилей, сформированных в экструдерах, обычно представляют собой конструкцию сварного типа (готовая рама), то есть конструкцию с параллельными сторонами, которая не может быть разобрана, где все соединения профилей по углам сварены; это предположительно гарантирует повышенную жесткость и устойчивость. Тем не менее, для этой концепции сборки характерны различные технические и практические недостатки, среди которых можно выделить следующие: повышение стоимости изготовления; транспортирование и хранение значительно затрудняются, поскольку собранная конструкция требует для ее размещения значительного пространства.
В отношении второй обычной ситуации можно сказать, что имеются другие типы конструкций, являющихся разборными, то есть собираемых посредством винтов, когда каждая из них обладает соответствующей конструктивной характеристикой, тем не менее, эти существующие решения не обеспечивают удовлетворительную жесткость или механическую устойчивость в предполагаемых случаях применения.
Следовательно, в итоге можно сказать, что недостатки конструкций при имеющемся состоянии техники являются результатом сложности изготовления, неэффективности в более жестких условиях применения, таких как телекоммуникация и среднее напряжение, для чего требуется наружный тип (незащищенное использование), а также несовместимости механической устойчивости и жесткости, особенно в случае разборных типов.
Цели изобретения
В свете вышеупомянутых обстоятельств и с целью их устранения было создано настоящее изобретение, которое в своей окончательной форме образует готовую конструкцию, при этом для конструкции с одной и той же характеристикой можно выполнить собранный вариант (конструктивно сваренный внутри и снаружи по всем соединениям периметра и углам) или полуразобранный вариант (частично сварная конструкция, сваренная внутри и снаружи у соединений профилей по ширине и высоте, с дополнительной сборкой профилей по глубине посредством винтов), используя единый профиль с возможностью удерживания монтажных элементов для внутренних компонентов при обеспечении гибкости и безопасности, причем оба варианта служат для сборки электрических распределительных щитов внутреннего и наружного типа, позволяющих получить ряд технических и практических преимуществ, среди которых нужно выделить следующие:
а) угловые соединения отличаются своей простой конструкцией, технической эффективностью и универсальностью, поскольку соединение, которое позволяет соединить два профиля, состоит из одной детали (квадратный штырь из квадратной стали), при этом его используют как в собранном, так и в полусобранном варианте, и оно может быть легко изготовлено из других материалов, таких как стальная поковка или стальная отливка и т.д.;
b) использование единого профиля для выполнения конструкции, то есть одного и того же профиля по ширине, высоте и глубине, при этом помимо упрощения изготовления также значительно снижается стоимость;
с) рассматриваемый способ сборки, связанный с поперечной геометрией профиля, позволяет получить весьма важный новый технический эффект, то есть все стороны собранной конструкции будут в равной степени симметричными, что в некотором отношении благоприятно сказывается на взаимосвязи одной конструкции с другой по каким-либо из других сторон, включая верхнюю часть и нижнюю часть, и, следовательно, данная конструкция представляет собой модульную конструкцию и в любой желаемый момент может быть увеличена или уменьшена;
d) наружная сторона конструкции полностью изолирована по отношению к внутренней стороне, причем эту изоляцию естественным образом обеспечивают посредством поперечной геометрии профиля с деталями, полученными посредством экструзии, и, кроме того, изоляция может быть обеспечена при правильном соединении всех профилей в каждом из углов.
Для понимания указанных целей предлагаемого усовершенствования будем считать, что первый вариант конструкции образован соединением углов с помощью двух штырей таким образом, что с одной стороны один штырь может иметь такие детали, что два профиля, расположенные под прямым углом в одном углу конструкции, могут быть жестко сварены, а это касается и всех других углов, формируя при этом первую часть конструкции в виде прямоугольной рамы. Каждая конструкция имеет две прямоугольных рамы, которые взаимосвязаны четырьмя другими совершенно свободными профилями, концы которых снабжены другими штырями, все из которых имеют детали для подсоединения посредством винтов и фитингов к штырям, приваренным к упомянутым рамам, а это в итоге означает, что конструкцию можно поставлять в полностью разобранном виде, и, следовательно, проявляются все ранее указанные технические и практические преимущества.
Наконец, в некоторых случаях, когда конструкция должна быть выполнена целостной и неразборной, предлагаемое усовершенствование предполагает упрощенный и эффективный способ создания конструкции для достижения поставленной цели, при этом только один стальной штырь (средство соединения для соединения углов) обеспечивает средство для сваривания всех краев профилей, которые должны находиться в каждом углу конструкции, причем эта сварка также проходит к соответствующим поверхностям упомянутого штыря таким образом, что он становится единой частью всех профилей, которые должны находиться в каждом углу, завершая, таким образом, способ создания конструкции, который значительно повышает ее жесткость.
Описание чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения далее приведено его подробное описание со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых
на фиг.1 представлен вид в перспективе приведенного в качестве примера полностью закрытого электрического распределительного щита, выполненного с предлагаемым усовершенствованием;
на фиг.2 представлен разнесенный вид электрического распределительного щита, показанного на фиг.1, с выделением конструкции, полученной посредством предлагаемого профиля;
на фиг.3 представлен вид в перспективе конструкции, полученной посредством рассматриваемого профиля;
на фиг.4 представлен вид в перспективе конструкции, полученной посредством рассматриваемого профиля, причем эта конструкция частично разнесена, и на этом же виде показаны увеличенные детали всех углов конструкции;
на фиг.5 представлен увеличенный и разнесенный вид, демонстрирующий компоненты для сборки одного угла конструкции;
на фиг.6 представлен разнесенный вид, тождественный предыдущему виду, но под другим углом, демонстрирующий другие конструктивные детали компонентов, которые образуют каждый угол конструкции;
на фиг.7 представлен разнесенный вид того же самого угла, что и угол, показанный на фиг.5 и 6, но в данном случае угол находится в полусобранном состоянии, и показано, что сборка обеспечивает создание прямоугольной рамы;
на фиг.8 представлен вид, демонстрирующий один полностью собранный угол конструкции;
на фиг.9 представлен разнесенный вид, демонстрирующий компоненты, которые составляют один угол конструкции согласно первому варианту выполнения конструкции;
на фиг.10 представлен вид того же самого угла, который показан на фиг.9, но в этом случае находящегося в полусобранном состоянии;
на фиг.11 представлен вид в перспективе угла, показанного на фиг.9 и 10, но в этом случае в полностью собранном состоянии;
на фиг.12 представлен вид в перспективе конструкции, полученной посредством рассматриваемого профиля, причем эта конструкция показана в частично разобранном состоянии, и на этом же виде показаны увеличенные детали всех углов, а соединение профилей обеспечивают в соответствии с вариантом конструкции;
на фиг.13 представлен вид в перспективе разнесенного одного из углов конструкции, демонстрирующий упомянутый вариант конструкции, в этом случае с компонентом, используемым для взаимосвязи посредством сварки трех профилей, которые составляют этот угол;
на фиг.14 представлен вид в перспективе полностью собранного угла, показанного на фиг.13;
на фиг.15 представлен вид в перспективе частично разнесенной конструкции, демонстрирующий использование поперечины для дополнительной фиксации и сборки внутренних компонентов щита;
на фиг.16 представлен вид в перспективе, демонстрирующий детали конструкции поперечины;
на фиг.17-22 представлены виды под разными углами, демонстрирующие соединительные средства и соединения между поперечиной и вертикальным профилем конструкции.
Подробное описание изобретения
Согласно представленным чертежам и показанным на них деталям предложенное усовершенствование металлической конструкции, в частности, было разработано для монтажа электрических распределительных шкафов или щитов (1), в общем, показанных на фиг.1 и 2, на которых представлен пример только одного типа, который может быть предназначен для установки внутри или снаружи помещения, но в обоих случаях он показан в виде металлической коробки с закрытыми сторонами (2), включая одну или более отклоняющиеся дверцы (3) с замком (4). Такие ограждения, включающие в себя дверцы, обычно изготавливают из весьма тонких металлических листов. При этом, как показано на фиг.2, все электрические распределительные щиты имеют внутреннюю конструкцию (5) из металлического профиля, причем можно видеть, что эта конструкция образует опорное средство для деталей, которые составляют наружные стенки из согнутых листов, и, кроме того, образует опорное и сборочное средство для дверец, а также их соответствующих шарниров и другой дополнительной арматуры, например, верхнего (6) и нижнего ограждения с основанием (7), и других компонентов, которые не показаны, причем может быть и так, что эта же самая конструкция, хотя и с внутренней стороны, также имеет конфигурацию необходимых фитингов для распределения и монтажа различных электрических и электронных компонентов и устройств (не показаны).
Кроме того, применительно к фиг.2 логично и принципиально полагать, что какой-либо электрический распределительный щит имеет внутреннюю конструкцию (5), фактически достаточно стойкую, чтобы характеризовать шкаф, обеспечиваемый внутренним оборудованием, которое должно быть установлено. Показанная конструкция может быть получена посредством различных металлических профилей, при этом предлагаемое усовершенствование ставит своей целью улучшение соединений профилей по углам конструкций.
Согласно фиг.3 и 4 в первом варианте осуществления предлагаемое усовершенствование отличается тем, что конструкция (5), как показано, является полусобранной, при этом четыре из ее стоек или четыре из ее профилей (P1) полностью свободны, в то время как все другие профили жестко объединены в виде двух одинаковых прямоугольных рам (8), которые составляют две противоположные стороны конструкции (5), поэтому в месте углового соединения каждой прямоугольной рамы (8) имеется дополнительное устройство (9), служащее для взаимного соединения под 90° двух смежных профилей (Р2) и (Р3) каждой рамы (8), и это устройство также представляет собой средство, служащее для возможности подсоединения окончаний других профилей (Р1) между углами прямоугольных рам (8), чтобы таким образом сформировать конструкцию (5).
Далее, как показано на фиг.5, 6, 7 и 8, дополнительное устройство (9) выполняют в виде штыря (10) с квадратным поперечным сечением, имеющего такие размеры, что его нижний конец может проникать по плотной посадке внутрь трубчатой части (Т) профиля (Р2), в то время как его верхний конец, включающий в себя вертикальное резьбовое отверстие (F), обычно остается в достаточной степени выставленным наружу в соответствии с высотой, согласующейся со смежным профилем (Р3) таким образом, что упомянутое место и два профиля (фиг.7) могут быть соединены посредством сварки (11), формируя весьма жесткую прямоугольную раму (8), и в то же время четыре угла каждой рамы (8) также имеют конфигурацию в виде средства соединения с профилями (Р1), в которые подобным же образом заходят другие штыри (12), один конец которых устанавливают в трубчатую часть (Т) профиля (Р1), где этот конец крепят с помощью винтов с боковой стороны, в то время как другой конец имеет продольное резьбовое отверстие (13) и самофиксирующий фитинг (14) с верхней стороны, служащий для введения в другой фитинг (15), находящийся на боковой поверхности другого штыря (10), где имеется сквозное отверстие (16), сцентрированное с фитингами (14-15) и с резьбовым отверстием (13), так что два штыря могут быть соединены винтом (17), и при этом будет завершена сборка конструкции (5).
В случае этого первого сборочного узла, представленного в увеличенном виде на фиг.7 и 8, можно заметить, что каждая рама (8) смонтирована жестко с преобразованием ее после сварки (11) в единую деталь, при этом четыре ее стороны с устройством (9) обеспечивают такие средства, с помощью которых две одинаковых рамы (8) могут быть взаимосвязаны профилями (Р1), которые крепят лишь посредством винтов (17), причем крепление завершают путем застопоривания, препятствующего вращению, обеспечиваемого верхними фитингами (14-15), также выполняющими функцию самоцентрирующих элементов для винтов (17), которые после их введения позволяют завершить сборку конструкции (5), которая фактически будет весьма жесткой и устойчивой.
В другом варианте конструкции, представленном на фиг.9, 10 и 11, предварительный монтаж двух штырей осуществляют посредством внецентренного пальца (18), который одним концом проникает в соответствующее отверстие, находящееся в верхней части штыря (12'), и будет закреплен в этом отверстии, в то время как другой конец в равной степени проникает в другое направляющее отверстие, имеющееся в боковой стороне штыря (10'), причем таким образом, что будет обеспечено предварительное регулирование между двумя частями перед введением винта (17'), который проникает в резьбовое отверстие (13') и гладкое отверстие (16'), которые находятся соответственно в штырях (12') и (10'), что приводит к завершению закрепления узла, причем таким же образом, как и в предыдущем варианте конструкции.
Представленный выше второй вариант конструкции имеет те же самые преимущества, что и предыдущий вариант, причем, как и в случае, показанном на фиг.10, предварительную сборку выполняют для формирования рамы (8), после чего сборку устройства завершают посредством закрепления профилей (Р1).
Как показано на фиг.12, 13 и 14, в последнем варианте конструкции устанавливают штырь (19), который имеет одинаковую геометрию с предыдущими вариантами, но выполнен только с резьбовым отверстием (F), а поскольку этот штырь (19) также имеет согласующиеся размеры, его нижний конец может проникать в трубчатую часть (Т) профиля (Р2), в то время как его верхняя часть остается расположенной между концами двух других профилей (Р1-Р3), где этот штырь образует узел для соединения трех профилей, причем это соединение выполняют так, как показано на фиг.14, посредством сварных швов (11'), налагаемых на все края профилей, включая те из них, которые находятся в контакте со штырем (19).
Как показано на фиг.1 и 2, резьбовые отверстия (F) служат лишь для крепления обычных подъемных проушин (I).
Что касается фиг.15-21, то на них показана группа выполненных как одно целое деталей, предназначенных для использования в качестве, по меньшей мере, одной пары внутренних поперечин (20), согнутых из листов и обычно имеющих поперечное сечение в виде «U», которые устанавливают в каком-либо месте по высоте профилей (Р2), естественно, в одной плоскости, то есть одна сторона будет выровнена с противоположной стороной. Такие поперечины служат для дополнительной фиксации конструкции (5), а также служат, главным образом, для монтажа внутренних компонентов, которые должны быть установлены внутри распределительного шкафа, при этом они тоже оказывают значительное дополнительное влияние на конструкцию узла.
В обычных распределительных щитах поперечины служат для одного и того же конечного действия, цель которого также заключается в повышении конструктивной стойкости устройства, причем их концы имеют крылья (21) для крепления винтами на соответствующих вертикальных профилях (Р2), и для этого профили имеют ряды различных отверстий (22).
Для закрепления обычных поперечин сборщик должен удерживать их в положении сборки, по меньшей мере, одной рукой, так чтобы другой рукой он мог вставлять винты и выполнять их окончательное затягивание.
В настоящем изобретении поперечины (20) были модифицированы для того, чтобы еще больше увеличить возможность их применения, при этом, как показано на фиг.16, на двух концах находятся две группы крепежных захватов, причем одна группа обеспечена на одном из крыльев (21) или точнее на его вертикальной границе, где захваты выполнены в виде двух пар L-образных зубцов (23), сконструированных так, что они проходят перпендикулярно внутрь, в то время как на противоположной стороне захваты выполнены в виде двух небольших стерженьков (24), при этом захваты (23), как показано на фиг.17-21, проникают в соответствующие отверстия (22), обеспечивая жесткое соединение поперечины (20) с удерживанием ее в таком положении, что ее закрепление может быть завершено посредством использования винтов, вставляемых в другие отверстия (25), имеющиеся в крыльях (21) и в металлических профилях (Р2), посредством чего будет завершена еще одна часть конструкции, которая, помимо преимущества, заключающегося в возможности значительного повышения стойкости конструкции, также ускоряет и облегчает монтаж поперечин, принимая во внимание то, что они сами по себе имеют свои собственные средства для предварительной установки внутри конструкции, а эти средства до известной степени облегчают выбор точного места сборки поперечин, поскольку, как уже было сказано, они также могут быть расположены вдоль всей высоты профилей (Р2), где отклонения от одного места до другого составляют несколько миллиметров, следовательно, предварительное закрепление, обеспечиваемое захватами, до известной степени облегчает способ установки поперечин в определенном положении.
Как показано на фиг.22, по меньшей мере, одна поперечина (20) может быть расположена по вертикали между двумя другими поперечинами (20), установленными на вертикальных уровнях, поскольку все из них в равной степени оснащены разными и взаимодействующими отверстиями для установки захватов (23) и концов (24), вследствие чего обеспечена возможность выполнения еще одного варианта монтажа поперечин (20), естественно, с целью еще большего повышения эффективности компоновки для внутреннего подсоединения и закрепления электрических и электронных устройств, которые должны быть установлены внутри распределительного щита.
Из того, что было предложено и представлено, можно полагать, что в данном усовершенствовании подробно учтены все перечисленные ранее преимущества и добавлены другие преимущества, которые не были обнаружены в обычных конструкциях, то есть помимо значительного повышения стойкости конструкции (5), это усовершенствование также позволяет обеспечить выполнение первого и второго вариантов конструкции, причем с возможностью ее поставки в несобранном состоянии, и, следовательно, складирование и транспортирование устройства будет значительно упрощено, поскольку благоприятным образом уменьшается требуемое пространство и снижаются итоговые транспортные расходы.
Естественно, усовершенствование оказывает влияние на достижение различных целей, причем не только на те, которые касаются итоговых затрат на изготовление и транспортирование, но и на ускорение процесса изготовления и сборки устройства как на предприятии, так и конечным пользователем.