ПОДВИЖНЫЙ ЭЛЕКТРОД И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
MOVABLE ELECTRODE AND DISTRIBUTING DEVICE

Представленное изобретение относится к подвижному электроду распределительного устройства. Изобретение также относится к распределительному устройству, содержащему по меньшей мере один такой подвижный электрод.
Из документа EP 0 222 645 A1 известно распределительное устройство, обеспечивающее высокую электродинамическую производительность и содержащее вход, выход, подвижные электроды и неподвижные электроды.
Каждый подвижный электрод содержит набор подвижных контактов.
Каждый неподвижный электрод содержит по меньшей мере один неподвижный контакт.
Распределительное устройство обеспечивает возможность прохождения тока между его входом и его выходом, когда подвижные контакты находятся в контакте с неподвижными контактами. Распределительное устройство находится в замкнутом положении.
Распределительное устройство не обеспечивает возможность прохождения тока между его входом и его выходом, когда подвижные контакты находятся далеко от неподвижных контактов. Распределительное устройство находится в разомкнутом положении.
Существующие механические конструкции распределительного устройства имеют короткий срок службы, другими словами ограниченное число циклов размыкания и замыкания распределительного устройства.
С другой стороны, в результате более высокого уровня механической выносливости, динамический эффект полного цикла вызывает разрушение распределительного устройства.
Далее, в некоторых отраслях требуется конструкция распределительного устройства, способная выдерживать увеличивающееся количество циклов. Это относится, например, к области ветряных турбин.
Вследствие этого, существует потребность в конструкции распределительного устройства, адаптированной к более высокому уровню механической выносливости.
С этой целью предложен подвижный электрод распределительного устройства, содержащий корпус электрода, при этом корпус электрода содержит две параллельные боковые стенки, причем по меньшей мере одна из двух параллельных боковых стенок образует по меньшей мере одно центрирующее отверстие, образующее центрирующую ось и внутренний объем. Подвижный электрод также содержит опорную стойку и два фланца. Корпус электрода вынужден вращаться на опорной стойке. Каждый фланец выполнен с возможностью соединения с соответствующей боковой стенкой корпуса электрода, при этом каждый фланец содержит фиксирующие элементы, при этом каждый фиксирующий элемент предназначен взаимодействовать с соответствующим из центрирующих отверстий, причем по меньшей мере один из фиксирующих элементов представляет собой воспринимающее нагрузку устройство, содержащее фиксирующую часть, образующую ось вставки, и центрирующую часть, выполненную с возможностью взаимодействия с фиксирующей частью, при этом центрирующая часть выполнена с возможностью вставки по меньшей мере частично во внутренний объем центрирующего отверстия, с которым приспособлен взаимодействовать указанный по меньшей мере один из фиксирующих элементов таким образом, чтобы ось вставки центрирующей части была выровнена с центрирующей осью центрирующего отверстия, с которым приспособлен взаимодействовать указанный по меньшей мере один из фиксирующих элементов.
В соответствии с конкретными вариантами осуществления подвижный электрод имеет один или более следующих признаков, по-отдельности или в любой технически возможной комбинации:
- по меньшей мере одна из боковых стенок образует два центрирующих отверстия, каждое из которых образует центрирующую ось и внутренний объем, фланец, который выполнен с возможностью соединения с указанной боковой стенкой, содержащей два воспринимающих нагрузку устройства;
- боковая стенка имеет вытянутую форму в первом направлении, при этом два воспринимающих нагрузку устройства расположены вдоль линии, параллельной первому направлению;
- боковая стенка содержит верхний конец, нижний конец и среднюю часть, соединяющую два конца, при этом опорная стойка соединена с нижним концом боковой стенки корпуса электрода, первое центрирующее отверстие ограничено верхним концом боковой стенки, второе центрирующее отверстие ограничено средней частью боковой стенки;
- боковая стенка не имеет центрирующего стержня;
- фиксирующая часть и центрирующую часть каждого воспринимающего нагрузку устройства находятся на одном участке;
- по меньшей мере одно из воспринимающих нагрузку устройств представляет собой ступенчатый винт;
- фиксирующая часть и центрирующая часть каждого воспринимающего нагрузку устройства представляют собой две отдельные части;
- центрирующей частью каждого воспринимающего нагрузку устройства является часть фланца.
Также предложено распределительное устройство, содержащее по меньшей мере один подвижный электрод, как определено выше, и неподвижный электрод для каждого подвижного электрода. Каждый подвижный электрод выполнен с возможностью взаимодействия с соответствующим неподвижным электродом. Распределительное устройство также содержит механизм, выполненный с возможностью изменения положения каждого подвижного электрода относительно неподвижного электрода, с которым подвижный электрод приспособлен взаимодействовать.
Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидны при чтении следующего описания вариантов осуществления изобретения, приведенных только примера и со ссылкой на чертежи, на которых:
- фигура 1 представляет собой вид в разрезе одного примера распределительного устройства;
- фигура 2 представляет собой перспективное изображение механизма привода распределительного устройства с фигуры 1;
- фигуры 3 и 4 представляют собой перспективные изображения одного примера подвижного электрода;
- фигура 5 представляет собой вид сбоку подвижного электрода с фигуры 3, а
- фигура 6 представляет собой изображение подвижного электрода с фигуры 3 в разрезе по первой плоскости сечения.
Распределительное устройство 10 представлено на фигуре 1.
Распределительное устройство 10 выполнено с возможностью прерывания прохождения электрического тока или для предоставления возможности прохождения электрического тока между входом распределительного устройства 10 и выходом распределительного устройства 10.
Распределительное устройство 10 находится в разомкнутом положении, когда прохождение тока между входом и выходом прерывается. Распределительное устройство 10 находится в замкнутом положении, когда прохождение тока между входом и выходом не прерывается.
Распределительное устройство 10 представляет собой, например, автоматический выключатель.
В частности, автоматическим выключателем, например, является автоматический выключатель, обладающий высокой электродинамической производительностью, другими словами автоматический выключатель, рассчитанный на 800 А или более. Предпочтительно автоматический выключатель рассчитан на 3200 А или более.
В соответствии с еще одним примером, распределительное устройство 10 представляет собой прерыватель.
Распределительное устройство 10 содержит корпус 12, также известный как кожух или защитный элемент, стенку 14, множество подвижных электродов 16, камеры 18 гашения дуги, вал 20 электродов и механизм 22 привода.
Корпус 12 образует первое, внутреннее пространство распределительного устройства 10 и второе, наружное пространство распределительного устройства 10.
Стенка 14 проходит в основном в плоскости.
Плоскость образована первым осевым направлением, обозначенным на фигуре 1 X-X’, и вторым осевым направлением, обозначенным Z-Z’.
Первое осевое направление X-X’ находится в плоскости листа чертежа.
Второе осевое направление Z-Z’ перпендикулярно плоскости листа чертежа.
Стенка 14 содержит первую поверхность 24, вторую поверхность 26 и множество неподвижных электрических контактов 28.
Первая поверхность 24 расположена в первом, внутреннем пространстве распределительного устройства 10.
Вторая поверхность 26 расположена во втором, наружном пространстве распределительного устройства 10.
Неподвижные электрические контакты 28 расположены вдоль второго осевого направления Z-Z’.
На фигуре 1 представлен только один неподвижный электрический контакт 28.
Вообще говоря, когда элементы расположены вдоль второго осевого направления Z-Z’, на фигуре 1 представлен только один из этих элементов.
Неподвижные электрические контакты 28 прикреплены к первой поверхности 24.
Каждый неподвижный электрический контакт 28 имеет форму площадки.
Каждая площадка изготовлена из электропроводного материала.
Электропроводный материал представляет собой, например, посеребренный сплав.
Подвижные электроды 16 расположены вдоль второго осевого направления Z-Z’.
Как можно видеть на фигуре 2, распределительное устройство 10 содержит три подвижных электрода 16: центральный подвижный электрод и два боковых подвижных электрода.
Один пример подвижного электрода 16 представлен на фигурах 3-6.
Как можно видеть на фигурах 3-6, подвижный электрод 16 содержит корпус 30 электрода, вал 32, множество опор 34 (не показанных на фигурах 3 и 6), первый фланец 36, второй фланец 38, шарнир 40 и опорную стойку 42.
Корпус 30 электрода по существу проходит вдоль первого осевого направления X-X’.
Корпус 30 электрода изготовлен из жаропрочного материала.
Корпус 30 электрода содержит первую боковую стенку 44, вторую боковую стенку 46, заднюю поверхность 48 и принимающую опоры конструкцию 50.
Первая боковая стенка 44 проходит по существу в плоскости.
Данная плоскость образована первым осевым направлением X-X’ и третьим осевым направлением Y-Y’.
Третье осевое направление Y-Y’ перпендикулярно первому осевому направлению X-X’ и второму осевому направлению Z-Z’.
Первая боковая стенка 44 имеет первый конец 52, называемый верхний конец, второй конец 54, называемый нижний конец, и среднюю часть 56.
В соответствии с примером на фигурах 3-6, нижний конец 54 имеет форму раструба.
Средняя часть 56 соединяет концы 52 и 54 первой боковой стенки 44.
Первая боковая стенка 44 кроме того разграничивает первое центрирующее отверстие 58 и второе центрирующее отверстие 60.
Первое центрирующее отверстие расположено в верхнем конце 52 корпуса 30 электрода.
Первое центрирующее отверстие 58 образует первую центрирующую ось C-C’ и первый внутренний объем V.
Первая центрирующая ось C-C’ параллельна второму осевому направлению Z-Z’.
Второе центрирующее отверстие 60 расположено в средней части 56.
Второе центрирующее отверстие имеет такие же характеристики, как первое центрирующее отверстие 58.
В соответствии с конкретным примером на фигурах 3-6 второе центрирующее отверстие 60 расположено по существу равноудаленно от верхнего конца 52 и нижнего конца 54. Под “по существу” подразумевается, что расстояние между вторым центрирующим отверстием 60 и верхним концом 52 равно расстоянию между вторым центрирующим отверстием 60 и нижним концом 54 плюс или минус 5%.
Кроме того, как в случае фигур 3-6, первая боковая стенка 44 предпочтительно не имеет стоек, которые могли бы выступать из корпуса 30 электрода.
Первая боковая стенка 44 и вторая боковая стенка 46 являются симметричными относительно плоскости симметрии.
Плоскость симметрии образована первым осевым направлением X-X’ и третьим осевым направлением Y-Y’.
Вследствие этого, такие же замечания, касающиеся первой боковой стенки 44, равно применимы ко второй боковой стенке 46. Эти замечания не повторяются.
Задняя поверхность 48 лежит по существу в плоскости.
Плоскость образована первым осевым направлением X-X’ и вторым осевым направлением Z-Z’.
Первая боковая стенка 44, вторая боковая стенка 46 и задняя поверхность 48 образуют внутреннее пространство корпуса 30 электрода.
В дальнейшем, термин «передняя часть корпуса 30 электрода» обозначает область, расположенную напротив задней поверхности 48.
Сегмент прямой линии, образованный первым центрирующим отверстием 58 и вторым центрирующим отверстием 60, по существу является параллельным первому осевому направлению X X’ и расположен поблизости от задней поверхности 48 корпуса 30 электрода.
Принимающая опоры конструкция 50 выполнена с возможностью размещения опор 34.
Принимающая опоры конструкция 50 содержит набор пластин 62.
Пластины 62 расположены равномерно вдоль второго осевого направления Z-Z’.
Пластины 62 лежат в параллельных и разделенных равными промежутками плоскостях.
Плоскости, в которых лежат пластины 62, образованы первым осевым направлением X-X’ и третьим осевым направлением Y-Y’.
Вал 32 продолжается во втором осевом направлении Z Z’.
Вал 32 проходит через первую боковую стенку 44 и вторую боковую стенку 46.
Вал 32 соединен с подвижным электродом 16.
Опоры 34 расположены вдоль второго осевого направления Z-Z’.
Опоры 34 шарнирно соединены с возможностью вращения вокруг вала 32 внутри корпуса 30 электрода.
Каждая опора 34 имеет вытянутую форму, ориентированную по существу в первом осевом направлении X-X’.
Каждая опора 34 содержит подвижный электрический контакт 64 и пружинные элементы 66.
Подвижный электрический контакт 64 опоры 34 расположен в направлении передней части корпуса 30 электрода.
Каждому неподвижному электрическому контакту 28 соответствует подвижный электрический контакт 64.
Неподвижный электрический контакт 28 и соответствующий подвижный электрический контакт 64 выполнены с возможностью контакта, когда распределительное устройство 10 замкнуто.
Каждый подвижный электрический контакт 64 имеет форму площадки.
Каждая площадка изготовлена из электропроводного материала. Электропроводным материалом является, например, посеребренный сплав.
Пружинные элементы 66 расположены вдоль второго осевого направления Z-Z’.
Пружинные элементы 66 выполнены с возможностью подпружинивания подвижных электрических контактов 64 таким образом, чтобы подвижные электрические контакты 64 выступали из корпуса 30 электрода.
Пружинными элементами 66 являются, например, одна или более контактных нажимных пружин.
Каждый пружинный элемент 66 имеет первый конец и второй конец.
Первый конец прикреплен к опоре 34.
Второй конец прикреплен к корпусу 30 электрода.
Первый фланец 36 выполнен с возможностью соединения с первой боковой стенкой 44.
Первый фланец 36 имеет по существу плоскую конструкцию, форма которой аналогична форме первой боковой стенки 44.
Вследствие этого, в оставшейся части описания используется термин нижний конец 54 первого фланца 36.
Первый фланец 36 содержит первый фиксирующий элемент 68 и второй фиксирующий элемент 70.
Каждый фиксирующий элемент 68, 70 предназначен для взаимодействия с соответствующим центрирующим отверстием 58, 60.
В конкретном примере на фигурах 3-6 первый фиксирующий элемент 68 и второй фиксирующий элемент 70 являются идентичными.
Такие же замечания, относящиеся к первому фиксирующему элементу 68, вследствие этого, равно применимы ко второму фиксирующему элементу 70. В дальнейшем описан только первый фиксирующий элемент 68.
Первый фиксирующий элемент 68 представляет собой воспринимающее нагрузку устройство.
Первый фиксирующий элемент 68 содержит фиксирующую часть 72, образующую первую ось I-I’ вставки, и центрирующую часть 76, выполненную с возможностью взаимодействия с фиксирующей частью 72.
Под центрированием первого фланца 36 на первой боковой стенке 44 подразумевается сохранение выравнивания первой оси I-I’ вставки и первой центрирующей оси C-C’. Центрирование второго фланца 38 на второй боковой стенке 46 определяется аналогичным образом.
В дальнейшем обычно используется выражение центрирование фланцев 36, 38 на корпусе 30 электрода.
Центрирующая часть 76 выполнена с возможностью вставки по меньшей мере частично в первый внутренний объем V таким образом, чтобы первая ось I-I’ вставки центрирующей части была выравнена с первой центрирующей осью C-C’.
В соответствии с конкретным примером на фигурах 3-6 фиксирующая часть 72 первого фиксирующего элемента 68 представляет собой винт, а центрирующая часть 76 первого фиксирующего элемента 68 представляет собой центрирующее кольцо.
Винт изготовлен из металла и содержит корпус винта.
Корпус винта представляет собой резьбовой стержень.
Корпус винта имеет длину от 19 миллиметров до 21 миллиметров и от 5,5 миллиметров до 6,5 миллиметров.
Винт содержит головку 78 винта.
Головка 78 винта имеет диаметр больше, чем диаметр корпуса винта.
Центрирующее кольцо имеет круглую цилиндрическую форму, при этом винт вставляется в центрирующее кольцо.
Центрирующее кольцо имеет внутренний диаметр больше, чем диаметр корпуса винта и меньше, чем диаметр головки 78 винта.
Центрирующее кольцо имеет длину между 7,5 миллиметров и 8,5 миллиметров.
Первый фланец 36 кроме того образует первое установочное отверстие 80 и второе установочное отверстие 82.
Первое установочное отверстие 80 выполнено с возможностью приема первого фиксирующего элемента 68.
Первое установочное отверстие 80 совпадает с первым центрирующим отверстием 58.
Второе установочное отверстие 82 выполнено с возможностью приема второго фиксирующего элемента 70.
Второе установочное отверстие 82 совпадает со вторым центрирующим отверстием 60.
Первый фланец 36 и второй фланец 38 являются симметричными относительно плоскости симметрии.
Плоскость симметрии образована первым осевым направлением X-X’ и третьим осевым направлением Y-Y’.
Такие же замечания, относящиеся к первому фланцу 36, вследствие этого, равно применимы ко второму фланцу 38. Эти замечания не повторяются.
Шарнир 40 продолжается во втором осевом направлении Z Z’.
Шарнир 40 выполнен с возможностью соединения опорной стойки 42 с нижним концом 54 первого фланца 36 и с нижним концом 54 второго фланца 38.
Опорная стойка 42 установлена с возможностью поворота вокруг шарнира 40.
Опорная стойка 42 содержит опорную поверхность 84.
Опорная поверхность 84 прикреплена к первой поверхности 24 стенки 14.
Камеры 18 гашения дуги выполнены с возможностью гашения электрической дуги, которая образуется во время фазы размыкания распределительного устройства 10, когда подвижные электрические контакты 64 отодвигаются от неподвижных электрических контактов 28.
Так как имеются подвижные электроды 16, имеется множество камер 18 гашения дуги.
Камеры 18 гашения дуги расположены вдоль второго осевого направления Z-Z’.
Камеры гашения дуги закреплены внутри распределительного устройства 10 и помещены над неподвижными электрическими контактами 28 и подвижными электрическими контактами 64.
Вал 20 электродов выполнен с возможностью передачи команды на подвижные электроды 16 размыкания и замыкания распределительного устройства 10.
Вал 20 электродов содержит трубку 100, кривошипы 102, фиксирующую защелку 104, отключающую пружину 106 и соединительные звенья 108.
Трубка 100 продолжается поперек во втором осевом направлении Z-Z’ и выполнена с возможностью поворота вокруг второго осевого направления Z-Z’.
Трубка 100 является общей для всех подвижных электродов 16.
Кривошипов 102 имеется столько же, сколько имеется подвижных электродов 16.
Каждый кривошип 102 выполнен с возможностью взаимодействия с подвижным электродом 16.
Один кривошип 102 выполнен с возможностью взаимодействия с механизмом 22 привода.
Как показано на фигуре 2, в случае распределительного устройства, содержащего центральный подвижный электрод и два боковых подвижных электрода, кривошипом 102, выполненным с возможностью взаимодействия с механизмом 22 привода, является кривошип 102, который выполнен с возможностью взаимодействия с центральным подвижным электродом.
Кривошипы 102 соединены с трубкой 100.
Кривошипы выполнены с возможностью передвижения между замкнутым положением и разомкнутым положением.
Замкнутое положение соответствует замкнутому положению распределительного устройства 10.
Разомкнутое положение соответствует разомкнутому положению распределительного устройства 10.
Фиксирующая защелка 104 является неподвижной и выполнена с возможностью удерживания отключающей пружины 106.
Отключающая пружина 106 выполнена с возможностью подпружинивания кривошипа 102 в направлении его разомкнутого положения.
Отключающая пружина 106 имеет два конца.
Первый конец отключающей пружины 106 соединен с одним концом кривошипа 102.
Второй конец отключающей пружины 106 соединен с фиксирующей защелкой 104.
Соединительные звенья 108 расположены во втором осевом направлении Z-Z’.
Соединительных звеньев 108 имеется столько же, сколько имеется кривошипов 102. Каждое соединительные звено 108 выполнено с возможностью взаимодействия с кривошипом 102.
Каждое соединительное звено 108 имеет два конца.
Каждое соединительное звено 108 установлено таким образом, чтобы поворачиваться на своем первом конце с задней поверхностью 48 корпуса 30 подвижного электрода 16.
Каждое соединительное звено 108 установлено с возможностью поворота на своем втором конце с кривошипом 102 подвижного электрода 16.
Направляющий механизм 22 выполнен с возможностью передачи команды размыкания или замыкания распределительного устройства 10 с валом 20 электродов.
Механизм 22 привода содержит пусковой элемент 110, элемент 112 привода, размыкающую защелку 114, замыкающий элемент 116 и приводящий в готовность элемент 118.
Пусковой элемент 110 выполнен с возможностью запуска размыкания или замыкания распределительного устройства 10 посредством вала 20 электродов.
Пусковой элемент 110 содержит неподвижный вал 120, пусковой крючок 122, первое звено 124 и второе звено 126.
Неподвижный вал 120 пускового элемента 110 продолжается во втором осевом направлении Z-Z’.
Пусковой крючок 122 шарнирно соединен с возможностью поворота вокруг неподвижного вала 120 пускового элемента 110.
Первое звено 124 шарнирно соединено с возможностью поворота вокруг пускового крючка 122.
Второе звено 126 установлено с возможностью поворота вокруг первого звена 124.
Второе звено 126 выполнено с возможностью механического соединения с кривошипами 102 вала 20 электродов.
Элемент 112 привода выполнен с возможностью приведения в действие пускового элемента 110 посредством первого звена 124.
Размыкающая защелка 114 выполнена с возможностью удерживания распределительного устройства 10 в разомкнутом положении.
Замыкающий элемент 116 выполнен с возможностью удерживания распределительного устройства 10 в замкнутом положении.
Приводящий в готовность элемент 118 выполнен с возможностью передвижения элемента 112 привода. Передвижение элемента 112 привода приспособлено помещать распределительное устройство 10 в замкнутое положение.
Далее описана работа распределительного устройства 10.
Предполагается, что общее действие распределительного устройства и в частности действие механизма 22 привода являются известными. Вследствие этого, они не будут описаны в дальнейшем.
Фазы размыкания и замыкания подвижного электрода 16 индуцируют нагрузки на уровне корпуса 30 электрода.
Нагрузки ориентированы в плоскости, образованной первым осевым направлением X-X’ и третьим осевым направлением Y-Y’.
Центрирующие части фиксирующего элемента каждого фланец обеспечивают возможность приема данных нагрузок.
Возможно множество других вариантов осуществления.
В еще одном варианте осуществления фиксирующая часть 72 и центрирующую часть 76 находятся на одном участке.
Первый фиксирующий элемент 68 представляет собой, например, ступенчатый винт.
Фиксирующая часть 72 ступенчатого винта имеет резьбовую форму.
Центрирующая часть 76 имеет круглую цилиндрическую форму и гладкую внешнюю часть.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления центрирующей частью 76 является часть первого фланца 36.
Тогда первое установочное отверстие 80 первого фланца разграничивает центрирующее кольцо, имеющее круглую цилиндрическую форму, аналогичную центрирующему кольцу первого варианта осуществления.
В других вариантах каждая боковая стенка в дополнение к фиксирующим элементам фланца, описанным выше, содержит стержень. Тогда фланец выполнен с возможностью монтажа на таких стержнях.
В других вариантах одним или более фиксирующими элементами фланца являются обычные винты, при этом другие фиксирующие элементы такие, как описано выше.
Распределительное устройство, известное в документах предшествующего уровня техники, после определенного механического срока службы больше не работает.
Заявитель заметил, что причиной подобной дисфункции является поломка одного или более подвижных электродов.
Чтобы быть более точным, после длительного срока механического службы корпус электрода ломается и больше не позволяет получать хорошее контактное давление подвижных электрических контактов на неподвижных электрических контактах.
Исследование причин поломки подвижных электродов позволило идентифицировать средство, адаптированное для соединения фланца с корпусом электрода.
В предшествующем уровне техники центрирование фланца на корпус электрода обеспечивалось с помощью стержня, расположенного на нижнем конце корпуса электрода.
В соответствии с конструкцией подвижных электродов 16 в соответствии с изобретением, элементы 68, 70 для фиксации фланцев 36, 38 на корпусе 30 электрода воспринимают нагрузки.
Испытания, проведенные с конструкцией подвижных электродов 16 в соответствии с изобретением, показывают более долгий срок механической службы, чем в предшествующем уровне техники. Количество циклов, которые могут быть выполнены без поломки подвижного электрода 16, значительно больше, чем количество циклов, которые без поломки могли выполнить подвижные электроды предшествующего уровня техники.
Кроме того, предложенный подвижный электрод 16 имеет преимущество, что он не связан с существенной модификацией конструкции корпуса 30 электрода и фланцев 36, 38. Например, на уровне корпуса 30 электрода не добавляется материал, обеспечивающий восприятие нагрузки, лучше подходящее к динамическим эффектам полного цикла.
Когда это технически возможно, все варианты осуществления и все варианты, описанные выше, могут быть объединены, для получения новых вариантов осуществления изобретения.