BR112012010522B1

BR112012010522B1 - atuador operado por mola para um aparelho de comutação elétrica, dispositivo de acionamento e aparelho de comutação elétrica

Info

Publication number: BR112012010522B1
Application number: BR112012010522-1A
Authority: BR
Inventors: Staffas Daniel; Tredoux Johannes; Holman Mats
Original assignee: Abb Technology Ag
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2019-11-05
Also published as: CN102656651A; CN102656651B; EP2317529B1; US8618430B2; CA2779548A1; MX2012005140A; CA2779548C; EP2317529A1; JP2013510396A; WO2011054728A1; US20120228103A1; BR112012010522B8; BR112012010522A2

Abstract

atuador operado por mola para um aparelho de comutação elétrica, dispositivo de acionamento e aparelho de comutação elétrica a invenção refere-se a um atuador operado por mola para um aparelho de comutação elétrica. o atuador tem um eixo mecânico principal (1), para transmitir um movimento de atuação ao aparelho de comutação, e tem um meio de mola de abertura e um meio de mola de fechamento. de acordo com a invenção, o meio de mola de abertura inclui pelo menos uma mola de torção de abertura (3), e o meio de fechamento inclui uma mola de torção de fechamento (4). os eixos das molas de torção (3, 4) se estendem na mesma direção e a uma distância entre si, que é menor do que 20% do diâmetro externo da mola de abertura.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ATUADOR OPERADO POR MOLA PARA UM APARELHO DE COMUTAÇÃO ELÉTRICA, DISPOSITIVO DE ACIONAMENTO E APARELHO DE COMUTAÇÃO ELÉTRICA.

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um atuador operado por mola para um aparelho de comutação elétrica, o atuador operado por mola incluindo um eixo mecânico principal acionado rotativo, disposto para transmitir um movimento de atuação ao aparelho de comutação, um meio de mola de abertura e um meio de mola de fechamento. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Em um sistema de transmissão ou distribuição de energia, aparelhos de comutação são incorporados à rede para proporcionar proteção automática, em resposta a condições de carga anormais, ou permitir abertura ou fechamento (comutação) de seções da rede. O aparelho de comutação pode ser, portanto, instado a executar várias diferentes operações, tais como interrupção de falhas de terminais ou falhas de linha curta, interrupção de pequenas correntes indutivas, interrupção de correntes capacitivas, comutação fora de fase ou comutação sem carga, todas essas operações sendo bem conhecidas daqueles versados na técnica.

[003] Nos aparelhos de comutação, a operação efetiva de abertura ou fechamento é conduzida por dois contatos, em que, normalmente, um é estacionário e o outro é móvel. O contato móvel é operado por um dispositivo operacional, que compreende um atuador e um mecanismo, em que o dito mecanismo liga operacionalmente o atuador ao contato móvel.

[004] Os atuadores de dispositivos operacionais conhecidos, para chaves e disjuntores de média e alta voltagem, são do tipo operado por mola, hidráulico ou eletromagnético. A seguir os dispositivos ope

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 4/26

2/16 racionais vão ser descritos para operação de um disjuntor, mas dispositivos operacionais conhecidos também podem operar chaves.

[005] Um atuador operado por mola, ou uma unidade de acionamento de mola, como é também chamado, usa, geralmente, duas molas para operação do disjuntor; uma mola de abertura para abertura do disjuntor, e uma mola de fechamento para fechamento do disjuntor e recarga da mola de abertura. Em vez de apenas uma mola para cada uma da mola de abertura e mola de fechamento, algumas vezes, um conjunto de molas pode ser usado para cada uma da mola de abertura e mola de fechamento. Por exemplo, esse conjunto de molas pode incluir uma mola pequena, disposta dentro de uma mola maior, ou duas molas dispostas em paralelo, lado a lado. A seguir, deve-se entender que quando é feita referência à mola da respectiva mola de abertura e mola de fechamento, essa mola pode incluir um conjunto de molas. Outro mecanismo converte o movimento das molas em um movimento de translação do contato móvel. Na sua posição fechada em uma rede, o contato móvel e o contato estacionário do disjuntor ficam em contato entre si, e a mola de abertura e a mola de fechamento do dispositivo operacional são carregadas. Mediante um comando de abertura, a mola de abertura abre o disjuntor, separando os contatos. Mediante um comando de fechamento, a mola de fechamento fecha o disjuntor e, ao mesmo tempo, carrega a mola de abertura. A mola de abertura fica então pronta para executar uma segunda operação de abertura, se necessário. Quando a mola de fechamento fecha o disjuntor, o motor elétrico no dispositivo operacional recarrega a mola de fechamento. Essa operação de recarga leva vários segundos.

[006] Os exemplos ilustrativos dos atuadores operados por mola para um disjuntor podem ser encontrados, por exemplo, nas patentes U.S. 4.678.877, 5.280.258, 5.571.255, 6.444.934 e 6.667.452.

[007] Nos atuadores operados por mola, molas de ação axial, isto

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 5/26

3/16 é, molas helicoidais de compressão ou tensão, são usadas. Também molas de torção, tais como barras de torção, molas helicoidais e molas de relógio são usadas para a atuação dos movimentos de abertura e fechamento.

[008] O uso de molas de ação axial é uma disposição que requer muito espaço, em particular, uma vez que as molas são normalmente dirigidas a um ângulo com o eixo mecânico de acionamento. Além do mais, esses tipos de molas requerem mecanismos para conversão de movimentos de mola lineares em movimentos rotativos do eixo mecânico de acionamento. Isso aumenta o número necessário de partes móveis no atuador e, desse modo, faz com que ele fique complicado.

[009] As molas de torção são menos frequentemente usadas para os atuadores. Tradicionalmente, também essas molas são localizadas a um ângulo com o eixo mecânico de acionamento, ou deslocadas axialmente do eixo mecânico de acionamento. Os atuadores operados por mola de torção conhecidos têm também os eixos próximos da mola de abertura e da mola de fechamento deslocados axialmente e relativamente entre si.

[0010] Os atuadores operados por mola conhecidos, quer empregando molas de ação axial ou de torção, sofrem, desse modo, das deficiências de requerer muito espaço e uma quantidade relativamente grande de componentes.

[0011] Com o termo extremidade relacionado a uma mola de torção helicoidal, significa, nesse pedido de patente, a extremidade do material de mola, isto é, a extremidade na direção da hélice da mola. Para as extremidades na direção axial, o termo extremidade axial é usado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0012] O objetivo da presente invenção é proporcionar um atuador operado por mola, do tipo que requer um espaço pequeno e relativa

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 6/26

4/16 mente poucos componentes, e, desse modo, supera as deficiências associadas com os atuadores conhecidos desse tipo.

[0013] Esse objetivo é atingido pelo fato de que o meio de mola de abertura inclui pelo menos uma mola de torção de abertura, definindo um eixo da mola de abertura e um diâmetro externo de mola de abertura, a mola de fechamento inclui pelo menos uma mola de torção de fechamento, definindo um eixo de mola de fechamento, cujos eixos se estendem na mesma direção e a uma distância entre si, que é menor do que 20% do diâmetro externo da mola de abertura.

[0014] As duas molas de torção, que são dispostas com os seus eixos próximos entre si, possibilitam a obtenção de uma construção compacta do atuador, e o número de componentes, necessários para transmitir as forças de mola para o eixo mecânico principal, pode ser reduzido em relação às construções convencionais. De preferência, a distância entre os eixos é inferior a 10% do diâmetro externo da mola de abertura.

[0015] De acordo com uma concretização preferida, os dois eixos são alinhados substancialmente.

[0016] Os eixos tendo sido alinhados, isto é, a uma distância zero entre si, as vantagens descritas acima vão ser particularmente acentuadas. A construção vai ser também mais simples do que se fosse uma pequena distância entre eles.

[0017] De acordo com uma outra concretização preferida, os eixos da mola alinhados se estendem na mesma direção que o eixo do eixo mecânico principal.

[0018] Uma vez que a força transmitida de uma mola de torção é dirigida tangencialmente em relação à mola nessa concretização, a conexão com o eixo mecânico de acionamento é simplificada ainda mais.

[0019] De acordo com uma outra concretização preferida do eixo,

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 7/26

5/16 o eixo mecânico de acionamento é alinhado com os eixos da mola.

[0020] Isso contribui ainda mais para simplificar a conexão das molas com o eixo mecânico de acionamento, uma vez que as forças tangenciais das molas podem ser transmitidas diretamente como uma força tangencial no eixo mecânico de acionamento. Além do mais, essa concretização minimiza os requisitos de espaço na direção radial do eixo mecânico de acionamento.

[0021] De acordo com uma outra concretização preferida, todas as molas de torção são molas helicoidais.

[0022] Uma mola helicoidal é, na maior parte dos casos, o tipo mais eficiente para armazenar e suprir energia mecânica em aplicações como na presente invenção. Em comparação, por exemplo, com uma mola de relógio, a mola helicoidal proporciona uma maior liberdade para uma localização relativa ótima das molas.

[0023] De acordo com uma outra concretização preferida, a mola de torção de abertura tem um diâmetro interno, que é maior do que o diâmetro externo da mola de torção de fechamento.

[0024] Com essa relação entre os diâmetros, a mola de torção de fechamento pode ser localizada, completa ou parcialmente, dentro da mola de torção de abertura, o que contribui ainda mais para a possibilidade de obtenção de um dispositivo compacto.

[0025] De acordo com uma outra concretização preferida, a mola de torção de abertura e a mola de torção de fechamento são localizadas com uma delas radialmente fora da outra e de modo que pelo menos uma grande parte da mola de torção de abertura e uma grande parte da mola de torção de fechamento tenham a mesma localização axial.

[0026] Essa disposição proporciona uma disposição muito compacta das molas de torção, o que contribui ainda mais para obtenção de um atuador de pequenas dimensões. De preferência, toda a mola

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 8/26

6/16 de torção de abertura e toda a mola de torção de fechamento têm a mesma localização axial, uma vez que vai ser a disposição ótima com relação à economia de espaço.

[0027] De acordo com uma outra concretização preferida, a mola de torção de abertura é localizada fora da mola de torção de fechamento.

[0028] Isso facilita a carga das molas de torção, quando a mola de torção de abertura é recarregada pela mola de torção de fechamento, e esta é carregada por um motor elétrico, ou manualmente. Uma vez que a mola de torção de abertura opera normalmente a uma maior velocidade do que o meio de mola de fechamento, é uma outra vantagem que essa disposição simplifique proporcionar que a mola de torção de abertura aja no eixo mecânico principal com um maior raio do que a mola de torção de fechamento.

[0029] De acordo com uma outra concretização preferida, a mola de torção de fechamento inclui uma primeira unidade de mola de torção e uma segunda unidade de mola de torção, cujas primeira e segunda unidades são coaxiais, pelo menos uma grande parte da primeira unidade e uma grande parte da segunda unidade têm a mesma localização axial, pelo fato de que a primeira unidade é localizada radialmente fora da segunda unidade, e pelo fato de que as primeira e segunda unidades são conectadas entre si, adjacentes a uma extremidade axial da mola de torção de fechamento.

[0030] Por meio dessa concretização, a mola de torção de fechamento tem ambas de suas extremidades, isto é, a extremidade suportada pelo quadro e a extremidade ativa adjacentes a uma e à mesma extremidade axial da mola de torção. Isso contribui ainda mais para permitir um projeto compacto, uma extensão axial curta da mola de fechamento e uma baixa quantidade de componentes. Prefere-se que toda a primeira unidade e toda a segunda unidade têm a mesma loca

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 9/26

7/16 lização axial, uma vez que essa minimiza o comprimento axial da mola de fechamento e simplifica a atuação.

[0031] Embora as duas unidades possam ser constituídas por um único componente, prefere-se que as duas unidades sejam dois componentes separados, que são unidos conjuntamente por uma força de mola transmitindo encaixe de conexão. Isso simplifica a fabricação de uma mola de torção de fechamento desse tipo.

[0032] De acordo com uma outra concretização preferida, todas as molas de torção definem uma respectiva direção de enrolamento e direção de desenrolamento, e todas as molas de torção são dispostas para que sejam carregadas com energia mecânica na direção de desenrolamento e descarregar energia mecânica na direção de enrolamento. Isso significa que a mola de torção é comprimida quando armazena a energia, e as extremidades da mola agem por empurração em lugar de puxamento, como em uma mola de torção helicoidal convencional. A conexão das extremidades de mola no suporte e no eixo mecânico de acionamento fica, desse modo, menos complicada, em comparação com uma montagem sob tensão, em vez de pressão.

[0033] De acordo com uma outra concretização preferida, o atuador operado por mola inclui um amortecedor rotativo, tendo um eixo que é alinhado com o eixo mecânico principal.

[0034] Um amortecedor rotativo requer menos espaço do que um amortecedor linear. Quando é alinhado com o eixo mecânico principal, uma construção particularmente compacta pode ser obtida.

[0035] De acordo com uma outra concretização preferida, o aparelho de comutação elétrica é um disjuntor para média ou alta voltagem.

[0036] Um disjuntor é a aplicação mais importante para a presente invenção, e as vantagens da invenção são particularmente úteis na faixa de voltagens média e alta.

[0037] Por voltagem média, menciona-se, convencionalmente, um

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 10/26

8/16 nível de voltagem na faixa de 1 - 72 kV, e por alta voltagem, mencionase um nível de voltagem acima de 72 kV, e essas expressões têm esse significado no presente pedido de patente.

[0038] A invenção também se refere a um aparelho de comutação elétrica, que inclui um atuador operado por mola de acordo com a presente invenção, em particular com quaisquer das suas concretizações preferidas. De preferência, o aparelho de comutação é um disjuntor e, de preferência, o aparelho de comutação é um aparelho de comutação de média ou alta voltagem.

[0039] O aparelho de comutação da presente invenção apresenta vantagens correspondentes àquelas do atuador operado por mola da presente invenção e das suas concretizações preferidas, cujas vantagens foram descritas acima.

[0040] Deve-se entender que outras concretizações preferidas podem ser, naturalmente, executadas por qualquer possível combinação das concretizações preferidas mencionadas acima.

[0041] A invenção vai ser explicada adicionalmente pela descrição detalhada apresentada a seguir de um exemplo ilustrativo dela e com referência aos desenhos em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0042] A figura 1 é uma seção axial por um exemplo de um atuador operado por mola de acordo com a invenção.

[0043] A figura 2 é uma vista em perspectiva da seção da figura 1. [0044] A figura 3 é uma seção ao longo da linha III - III na figura 1. [0045] A figura 4 é uma vista em perspectiva de um detalhe da figura 3.

[0046] A figura 5 é uma vista em perspectiva de um detalhe do atuador operado por mola das figuras 1 - 4.

[0047] A figura 6 é uma vista em perspectiva do detalhe na figura 5 de outra direção.

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 11/26

9/16 [0048] A figura 7 é uma vista em perspectiva de um outro detalhe do atuador operado por mola das figuras 1 - 6.

[0049] A figura 8 é uma vista lateral de uma parte de um detalhe das figuras 1 - 4, de acordo com um exemplo alternativo.

[0050] A figura 9 é uma vista pela extremidade de um atuador operado por mola, como visto da esquerda da figura 1.

[0051] A figura 10 é uma vista lateral esquemática de um disjuntor. DESCRIÇÃO DE UM EXEMPLO DA INVENÇÃO [0052] A figura 1 é uma seção axial pelo atuador de um disjuntor. O atuador tem um eixo mecânico principal 1 e um disco de excêntrico

2. O disco de excêntrico age na haste de transmissão (não mostrada) para comutação do disjuntor. A transmissão do disco de excêntrico para o disjuntor e o disjuntor como tal pode ser de um tipo convencional e não precisa de explicação adicional.

[0053] O eixo mecânico principal é operado por uma mola de abertura 3 e uma mola de fechamento. Ambas as molas são molas de torção helicoidais e são coaxiais com o eixo mecânico principal. A mola de abertura 3 é localizada radialmente fora da mola de fechamento 4, e, desse modo, tem um diâmetro interno excedendo o diâmetro externo da mola de fechamento 4.

[0054] A mola de abertura 3 é apertada entre dois encaixes de extremidade, um encaixe de extremidade de suporte 6, na extremidade suportada 5 da mola, e um encaixe de extremidade de atuação 8, na sua extremidade de atuação 3, desse modo, no seu estado carregado, é comprimido na direção da sua hélice, ou, dito de outro modo, a mola de abertura carregada é comprimida na sua direção de desenrolamento. Como uma consequência da extremidade de atuação 7 estar agindo com uma força de empurração no encaixe de extremidade de atuação 8, que é conectado pelas caneluras 9 ao eixo mecânico principal

1.

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 12/26

10/16 [0055] A mola de fechamento 4 consiste em duas unidades, uma unidade radialmente externa 4a e uma unidade radialmente interna 4b, que têm ambas os eixos alinhados com o eixo da mola de abertura 3 e com o eixo mecânico principal 1.

[0056] Como a mola de abertura, também a mola de fechamento 4, no seu estado carregado, é comprimida na direção da sua hélice. A unidade externa 4a da mola de fechamento tem uma extremidade suportada 10 e uma extremidade de conexão 14, e a parte interna tem uma extremidade de atuação 12 e uma extremidade de conexão 15. A extremidade suportada 10 é comprimida contra um encaixe de extremidade de suporte (não mostrado), que é montado em um flange de suporte 35, e a extremidade de atuação 12 é comprimida contra um encaixe de extremidade de atuação 13. As extremidades de conexão 14, 15 das duas unidades 4a, 4b são ambas comprimidas contra um encaixe de conexão 16, pelo qual duas unidades ficam em uma relação de transmissão de força entre si.

[0057] Quando o disjuntor é disparado para uma ação de abertura, a mola de abertura 3 empurra seu encaixe de extremidade de atuação 8 para girar, e, desse modo, girar o eixo mecânico principal 1.

[0058] Cerca de 0,3 segundo mais tarde, o disjuntor vai ser fechado. A mola de fechamento 4 é, desse modo, ativada, de modo que a sua extremidade de atuação 12 empurra o seu encaixe de extremidade de atuação 13, para girar o eixo mecânico principal 11, na direção oposta àquela do processo de abertura, para movimentar a haste de atuação, fechando, desse modo, o disjuntor. Quando o eixo mecânico principal 1 gira na sua direção, vai também girar o encaixe de extremidade de atuação 8 da mola de abertura 3, na mesma direção, de modo que empurre a extremidade de atuação 7 da mola de abertura 3, e a mola de abertura fique recarregada e preparada para um movimento de abertura consecutivo, que deve ser necessário.

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 13/26

11/16 [0059] Quando a operação de fechamento é terminada, a mola de fechamento é recarregada pelo fato de que sua extremidade suportada 10 é empurrada pelo seu encaixe de extremidade de suporte.

[0060] Nas extremidades dos movimentos de abertura e fechamento, os movimentos precisam ser amortecidos para evitar choques de impacto dos golpes, devido ao excesso de energia.

[0061] O movimento de abertura é amortecido por um amortecedor hidráulico de ação linear 17.

[0062] O movimento de fechamento é amortecido por um amortecedor rotativo 18, tendo ar como meio operacional. O amortecedor rotativo 18 tem uma câmara operacional toroidal, que é coaxial com o eixo mecânico principal 1. A câmara operacional é formada por um alojamento, tendo uma primeira parede lateral 24, uma segunda parede lateral 23, uma parede circunferencial externa 25 e uma parede circunferencial interna 26. O alojamento é dividido em duas partes, uma primeira parte 20 e uma segunda parte 19. As duas partes são rotativas entre si e são conectadas por um selo circunferencial externo 21 e um selo circunferencial interno 22.

[0063] A segunda parte 19 é conectada em acionamento ao encaixe de extremidade de atuação 13 da unidade interna 4b da mola de fechamento 4, e, desse modo, gira conjuntamente com o disco de excêntrico 2 no fechamento. A primeira parte 20 tem, no seu lado externo, um flange estendendo-se axialmente 35, no qual o encaixe de extremidade de suporte da unidade externa 4a da mola de fechamento 4 é montado.

[0064] A operação do amortecedor de fechamento é explicada com referência à figura 3, que é uma seção radial pelo amortecedor, na direção no sentido da primeira parte 20. Durante o movimento de fechamento, a primeira parte 20 fica estacionária e a segunda parte 19 (não visível na figura 3) fica girando na direção da seta A, definida coPetição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 14/26

12/16 mo a direção rotativa do amortecedor.

[0065] Um corpo em forma de disco é preso na primeira parede lateral 24, que forma uma parede de extremidade radial 27. Um corpo em forma de disco correspondente é preso na segunda parede lateral 23, e forma um corpo de deslocamento 28. Ambas a parede de extremidade 27 e o corpo de deslocamento 28 ficam em cooperação selante com as paredes laterais 23, 24 e as paredes circunferenciais 25, 26 da câmara operacional.

[0066] A primeira parede lateral tem um primeiro 29 e um segundo 30 orifício, para agir como entrada e saída, respectivamente, para o ar. [0067] O orifício de entrada 29 é localizado logo depois da parede de extremidade 27, como visto na direção rotativa do amortecedor. O orifício de saída 30 é localizado em torno de um ângulo reto à frente da parede de extremidade 27.

[0068] Quando a mola de fechamento é carregada e em condição para iniciar um movimento de fechamento, o corpo de deslocamento 28 é localizado fechado na parede de extremidade 27, no seu lado direito, como visto na figura, isto é, na área do orifício de entrada 29. A segunda parte 19 do alojamento é conectada em acionamento com o eixo mecânico principal.

[0069] Quando um movimento de fechamento ocorre, o corpo de deslocamento 28 vai se movimentar da sua posição inicial adjacente à parede de extremidade 27, desde que seja conectado à segunda parede lateral 23, e girar na direção da seta A, até que seja feito um giro quase que completo e atinja o lado esquerdo da parede de extremidade 27. Durante sua rotação, o ar vai ser sugado pelo orifício de entrada 29. E durante a grande parte do giro, o ar vai ser comprimido pelo orifício de saída 30.

[0070] Após o corpo de deslocamento ter passado pelo orifício de saída 30, o ar vai ser retido entre o corpo de deslocamento 28 e a pa

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 15/26

13/16 rede de extremidade 27. Uma rotação adicional vai comprimir o ar retido. Desse modo, uma contraforça crescente, contra a rotação, se desenvolve e algum vazamento de ar vai ocorrer ao longo das linhas de selagem entre a parede de extremidade 27 e as paredes do alojamento, e entre o corpo de deslocamento 28 e as paredes. Desse modo, o efeito de amortecimento.

[0071] Normalmente, o vazamento de ar em torno da parede de extremidade e do corpo de deslocamento é suficiente para atingir um amortecimento, que é equilibrado adequadamente entre superamortecimento e subamortecimento. No caso no qual os selos são muito efetivos, um vazamento de ar adequado pode ser obtido proporcionandose um pequeno furo de vazamento pela parede de extremidade 27, ou pelo corpo de deslocamento 28.

[0072] A figura 4 é uma vista em perspectiva da primeira parte do alojamento do amortecedor de fechamento.

[0073] O mecanismo para carga da mola de fechamento 5 é integrado parcialmente com o amortecedor de fechamento 18. A primeira parte 20 do amortecedor é moldada externamente como uma roda dentada 31, com dentes projetando-se radialmente para fora 32. A roda dentada 31 coopera com um pinhão 33, acionado por um motor elétrico por meio de uma caixa de transmissão 56. Em carga, o pinhão 33 aciona a primeira parte 20 do amortecedor 18, na direção da seta A (figura 3) em torno de um giro completo. A parede de extremidade 27 se movimenta, desse modo, a uma posição imediatamente para a esquerda do corpo de deslocamento 28. A parede de extremidade 27 e o corpo de deslocamento vão, desse modo, atingir uma posição relativamente entre si, como descrito acima, quando o movimento de fechamento começa.

[0074] A primeira parte 20 do amortecedor 18 é pelo flange 35 (figuras 1 e 2), conectado em acionamento ao encaixe de extremidade

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 16/26

14/16 de suporte 11 da unidade externa 4a da mola de fechamento 4.

[0075] Quando a primeira parte 20 gira, o encaixe de extremidade de suporte da unidade externa 4a da mola de fechamento vai seguir a sua rotação, desde que seja montado no flange axial 35, estendendose para trás da primeira parte 20 do amortecedor 18. Desse modo, a mola de fechamento é comprimida helicoidalmente no seu estado carregado.

[0076] A figura 5 é uma vista em perspectiva do encaixe de extremidade 8 da mola de abertura 3, como visto da mola no sentido do encaixe de extremidade. A extremidade de atuação 7 da mola de abertura 3 se estende por um furo 36 em um flange 37, formando uma parte do encaixe de extremidade 8. Uma ranhura 38 no encaixe de extremidade 8 orienta a extremidade de atuação 7 contra uma superfície de encosto 39. O outro encaixe de extremidade pode ter uma construção similar.

[0077] A figura 6 ilustra o encaixe de extremidade de atuação 8 da mola de abertura 3 de outra direção. Também, o encaixe de extremidade de atuação 16 das unidades 4a e 4b é parcialmente visível por trás.

[0078] A figura 7 ilustra o encaixe de extremidade de conexão 16 em mais detalhes. Consiste em um anel interno 42, do qual um primeiro 43 e um segundo 44 flanges de encosto se estendem radialmente para fora, a uma posição angular relativamente entre si a cerca de 45 60°. Na parte intermediária radial dos flanges de encosto 43, 4, uma parede circular 45 interliga os mesmos, cuja parede circular é coaxial com o anel interno 42. O primeiro flange de encosto 43 tem uma superfície de encosto 48, na sua parte radialmente externa, e um furo 47, pela sua parte interna. Correspondentemente, o segundo flange de encosto 44 tem um furo 46, por sua parte externa, e uma superfície de encosto 49, na sua parte interna.

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 17/26

15/16 [0079] A unidade de mola de fechamento interna 4b se estende pelo furo 47 do primeiro flange 43, e a sua extremidade encosta na superfície de encosto 49 do segundo flange 44. Correspondentemente, a unidade de mola de fechamento externa 4a se estende pelo furo 46 do segundo flange 44, e a sua extremidade encosta na superfície de encosto 48 do primeiro flange 43. Uma força de empurração da unidade de mola de fechamento externa 4a é, desse modo, transmitida para a unidade de mola de fechamento interna 4b. As partes de extremidade das unidades de molas de fechamento 4a, 4b são guiadas contra as suas respectivas superfícies de encosto 48, 49 pelos furos 46, 47, anel 42 e parede circular 45. As partes de extremidade podem ser, desse modo, encaixadas frouxamente no encaixe de extremidade de conexão 8, e nenhum outro meio de fixação é necessário.

[0080] Uma construção alternativa dos encaixes de extremidade é ilustrada na figura 8. Na figura 8, uma parte do encaixe de extremidade de suporte 6, para a mola de abertura 3, é ilustrada esquematicamente. A parte de extremidade suportada 5 da mola de abertura 3 tem uma superfície de extremidade contra uma superfície de encosto 61, em um flange radial 58 do encaixe de extremidade 6. Um dispositivo de retenção é formado por um segundo flange radial 59 e por uma parte circunferencial 57 conectando os dois flanges 58, 59. O segundo flange radial 59 tem um furo atravessante 60, e a mola de abertura se estende pelo furo atravessante 60, de modo que a sua parte de extremidade 5 é dirigida no sentido da superfície de encosto 61. Os outros encaixes de extremidade podem ter uma construção similar.

[0081] A figura 9 é uma vista pela extremidade ao atuador operado por mola, como visto da esquerda na figura 1. O disco de excêntrico 2 é conectado em acionamento ao eixo mecânico principal pelas caneluras 50. Os mecanismos de trava 52, 53, com as respectivas molas de disparo 54, 55, controlam os movimentos abertura e fechamento do

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 18/26

16/16 atuador. Na parte à direita da figura, o amortecedor de óleo 17 para a mola de abertura é visível, e, à esquerda, uma parte da roda dentada 31, para carga da mola de fechamento, pode ser vista.

[0082] A figura 10 ilustra esquematicamente um disjuntor, no qual a parte de contato móvel 102 é colocada em e fora de contato com a parte de contato estacionária 101 por uma haste 103, atuada por um atuador operado por mola 104, de acordo com a presente invenção. Para um disjuntor trifásico, o atuador 104 pode ser disposto para movimentar simultaneamente a parte de contato móvel 102 de cada fase.

Claims

1. Atuador operado por mola para um aparelho de comutação elétrica, o atuador operado por mola incluindo: um eixo mecânico principal de acionamento rotativo (1) disposto para transmitir um movimento de atuação ao aparelho de comutação; um meio de mola de abertura; e um meio de mola de fechamento, sendo que o meio de mola de abertura inclui pelo menos uma mola de torção de abertura (3), definindo um eixo de mola de abertura e um diâmetro externo de mola de abertura, a mola de fechamento inclui pelo menos uma mola de torção de fechamento (4), definindo um eixo de mola de fechamento, cujos eixos se estendem na mesma direção, cada uma das ditas molas de torção (3, 4) definindo uma direção de enrolamento e direção de desenrolamento respectiva, caracterizado pelo fato de que cada uma das molas de torção (3, 4) é disposta para que seja carregada com energia mecânica na direção de desenrolamento e para descarregar energia mecânica na direção de enrolamento, e onde os eixos se estendem a uma distância um do outro, que é menor do que 20% do diâmetro externo da mola de abertura.

2. Atuador operado por mola de acordo com a reivindicação

1, caracterizado pelo fato de que os eixos são substancialmente alinhados.

3. Atuador operado por mola de acordo com a reivindicação

2, caracterizado pelo fato de que os eixos da mola alinhados se estendem na mesma direção que o eixo do eixo mecânico principal (1).

4. Atuador operado por mola de acordo com a reivindicação

3, caracterizado pelo fato de que o eixo do eixo mecânico principal (1) é alinhado com os eixos da mola.

5. Atuador operado por mola de acordo com a reivindicação

4, caracterizado pelo fato de que cada uma das molas de torção (3, 4) é uma mola helicoidal.

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 20/26

2/3

6. Atuador operado por mola de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a mola de torção de abertura (3) tem um diâmetro interno que é maior do que o diâmetro externo da mola de torção de fechamento (4).

7. Atuador operado por mola de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a mola de torção de abertura (3) e a mola de torção de fechamento (4) são localizadas com uma delas radialmente fora da outra e de modo que pelo menos uma grande parte da mola de torção de abertura (3) e uma grande parte da mola de torção de fechamento (4) tenham a mesma localização axial.

8. Atuador operado por mola de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a mola de torção de abertura (3) é localizada fora da mola de torção de fechamento (4).

9. Atuador operado por mola de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a mola de torção de fechamento (4) inclui uma primeira unidade de mola de torção (4a) e uma segunda unidade de mola de torção (4b), cujas primeira (4a) e segunda (4b) unidades são coaxiais, pelo menos uma grande parte da primeira unidade (4a) e uma grande parte da segunda unidade (4b) têm a mesma localização axial, pelo fato de que a primeira unidade (4a) é localizada radialmente fora da segunda unidade (4b), e pelo fato de que as primeira e segunda unidades são conectadas entre si, adjacentes a uma extremidade axial da mola de torção de fechamento (4).

10. Atuador operado por mola de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o atuador operado por mola inclui um amortecedor de ar rotativo (18), tendo um eixo que é alinhado com o eixo mecânico principal (1).

11. Dispositivo de acionamento por mola como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato de

Petição 870190048228, de 23/05/2019, pág. 21/26

3/3 que o aparelho de comutação elétrica é um disjuntor para média ou alta voltagem.

12. Aparelho de comutação elétrica, caracterizado pelo fato de que o aparelho de comutação inclui um atuador operado por mola como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11.

13. Aparelho de comutação elétrica de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o aparelho de comutação é um disjuntor.

14. Aparelho de comutação elétrica de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o aparelho de comutação é um aparelho de comutação de média ou alta voltagem.