BR112014003662B1

BR112014003662B1 - comutador para um circuito elétrico

Info

Publication number: BR112014003662B1
Application number: BR112014003662-4A
Authority: BR
Inventors: Joseph P. Gerovac
Original assignee: Hubbell Incorpora Ted
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2021-05-11
Also published as: MX342536B; AU2011374999A1; EP3285273B1; CN104025237B; EP2745302A2; CA2845403C; US9275782B2; AU2011374999A8; AU2011374999B8; WO2013025213A3; EP2745302A4; CN104025237A; EP3285273A1; MX2014001781A; AU2011374999B2; US9601292B2; US20160155593A1; WO2013025213A2; US20140240066A1; CA2845403A1

Abstract

MECANISMO TRAVADO MECANICAMENTE DE PASSO DUPLO. Um comutador para um circuito elétrico é fornecido. O comutador inclui uma base, um carne acoplado de forma rotativa à base e definindo um primeiro perfil e um segundo perfil, um solenoide compreendendo a alternância dos primeiro e segundo ciclos, uma conexão incluindo uma primeira parte e uma segunda parte, e um elemento configurado para mover entre uma posição estendida e uma posição retraída e compreendendo um seguidor de carne configurado para seguir o segundo perfil. O primeiro perfil do carne inclui uma primeira posição, uma segunda posição, uma terceira posição e uma quarta posição. O primeiro ciclo de solenoide inclui um primeiro estado energizado e um primeiro estado desenergizado e o segundo ciclo de solenoide inclui um segundo estado energizado e um segundo estado desenergizado. A primeira parte da conexão acopla ao solenoide, e a segunda parte da conexão acopla de forma móvel ao primeiro perfil do carne. Quando o solenoide está no primeiro ciclo, o elemento move da posição retraída para a posição estendida, e quando o solenoide está no segundo ciclo, o elemento móvel da posição estendida para a posição retraída.

Description

Fundamentos

[001] A presente descrição refere-se geralmente ao campo de mecanismos de travamento. Mais especificamente, a presente descrição refere-se ao campo de comutadores eletromagnéticos acionados por solenoide.

[002] No campo de comutadores de capacitor (por exemplo, comutadores de voltagem com base em comutador de vácuo) uma haste operacional é utilizada para separar os contatos elétricos e unir os contatos elétricos. Os comutadores convencionais utilizam acionadores magnéticos para mover a haste operacional para separar os contatos elétricos e unir os contatos elétricos. Os acionadores magnéticos utilizam ímãs de Terra rara para manter a haste operacional na extremidade de cada passo, são caros e exigem controles sofisticados. Outros comutadores convencionais utilizam mecanismos carregados por mola operada por motor para mover a haste operacional para separar os contatos elétricos e unir os contatos elétricos. Os mecanismos carregados por mola operados por motor são complexos, caros, e possuem velocidades limitadas. Outros comutadores têm utilizado mecanismos acionados por solenoide para mover a haste operacional para exigir que um solenoide para cada direção de percurso ou exigir que controles eletrônicos mantenham a corrente no final de cada passo. Essas exigências aumentam as preocupações de confiabilidade e custo.

[003] Existe a necessidade de se criar um mecanismo de travamento aperfeiçoado. Dessa forma, existe também a necessidade de um comutador que inclua um mecanismo mais econômico para mover a haste operacional. Adicionalmente ainda, existe a necessidade de se criar um sistema e método para mover uma haste operacional que não exija um solenoide para cada direção de percurso ou exija controles eletrônicos para manter a corrente no final de cada passo. Adicionalmente ainda, existe a necessidade de se criar um acionador que não exija ímãs de Terra rara.

Sumário

[004] Uma modalidade da descrição refere-se a um comutador para um circuito elétrico. O comutador inclui uma base, um came acoplado de forma rotativa à base e definindo um primeiro perfil e um segundo perfil, um solenoide compreendendo primeiro e segundo ciclos alternados, uma conexão incluindo uma primeira parte e uma segunda parte e um elemento configurado para mover entre uma posição estendida e uma posição retraída e compreendendo um seguidor de came configurado para seguir o segundo perfil. O primeiro perfil do came inclui uma primeira posição, uma segunda posição, uma terceira posição, e uma quarta posição. O primeiro ciclo do solenoide inclui um primeiro estado energizado e um primeiro estado desenergizado e o segundo ciclo do solenoide inclui um segundo estado energizado e um segundo estado desenergizado. A primeira parte da conexão acopla ao solenoide, e a segunda parte da conexão acopla de forma móvel ao primeiro perfil do came. Quando o solenoide está no primeiro ciclo, o elemento move da posição retraída para a posição estendida, e quando o solenoide está no segundo ciclo, o elemento move da posição estendida para a posição retraída.

[005] Outra modalidade se refere a um comutador para um circuito elétrico. O comutador inclui um solenoide possuindo estados energizado e desenergizado alternados, um came definindo um primeiro perfil e um segundo perfil, uma conexão possuindo uma primeira parte e uma segunda parte e um elemento configurado para mover entre uma posição estendida e uma posição retraída e compreendendo um seguidor de came configurado para seguir o segundo perfil. A primeira parte da conexão acopla ao solenoide, e a segunda parte da conexão acopla de forma móvel ao primeiro perfil. O came é configurado de modo que os estados energizados alternados do solenoide causem o movimento linear oposto do elemento.

[006] Outra modalidade se refere a um sistema de travamento. O sistema de travamento inclui um solenoide possuindo um primeiro estado energizado e um segundo estado energizado, um elemento configurado para transladar entre uma posição estendida e uma posição retraída, e uma conexão mecânica acoplando de forma operacional o solenoide ao elemento, a conexão mecânica possuindo uma primeira orientação e uma segunda orientação. A conexão mecânica é configurada de modo que quando o solenoide está no primeiro estado energizado, o elemento mova da posição retraída para a posição estendida e a conexão mecânica mova da primeira orientação para a segunda orientação. A conexão mecânica é adicionalmente configurada de modo que quando o solenoide está no segundo estado ener- gizado, o elemento mova da posição estendida para a posição retraída, e a conexão mecânica mova da segunda orientação para a primeira orientação.

[007] Outra modalidade se refere a um comutador. O comutador inclui uma haste operacional possuindo uma primeira posição e uma segunda posição, e um acionador de solenoide para mover a haste operacional da primeira posição para a segunda posição e da segunda posição para a primeira posição. O acionador de solenoide inclui apenas um solenoide para causar um percurso em cada direção entre a primeira posição e a segunda posição e não exige controles eletrônicos para manter a corente na primeira posição e na segunda posição.

Breve Descrição dos Desenhos

[008] A figura 1 é uma vista em perspectiva de um mecanismo de trava- mento, ilustrada de acordo com uma modalidade ilustrativa;

[009] A figura 2 é uma vista plana dianteira do mecanismo de travamento da figura 1;

[010] A figura 3 é uma vista plana lateral direita do mecanismo de trava- mento da figura 1;

[011] A figura 4 é uma vista plana traseira do mecanismo de travamento da figura 1;

[012] A figura 5 é uma vista explodida do mecanismo de travamento da figura 1;

[013] A figura 6 é uma vista ampliada de um componente do mecanismo de travamento da figura 1 ilustrado de acordo com uma modalidade ilustrativa;

[014] A figura 7 é uma vista plana dianteira do mecanismo de travamento da figura 1, ilustrado em uma segunda disposição ilustrativa;

[015] A figura 8 é uma vista plana dianteira do mecanismo de travamento da figura 1, ilustrado em uma terceira disposição ilustrativa;

[016] A figura 9 é uma vista plana dianteira do mecanismo de travamento da figura 1 ilustrado em uma quarta disposição ilustrativa.

Descrição Detalhada

[017] Com referência geralmente às figuras, um mecanismo de travamen- to e componentes do mesmo são ilustrados de acordo com uma modalidade ilustrativa. O mecanismo de travamento geralmente inclui um solenoide, uma haste operacional e uma conexão mecânica (ilustrada para incluir um came) acoplando o solenoide à haste operacional. O acionamento da conexão mecânica faz com que a haste operacional mova entre uma posição retraída e uma posição estendida. Adicionalmente, a conexão fornece uma ação de alternância. Isso é, cada vez que o solenoide é acionado, o mesmo fornece o movimento linear oposto na haste operacional. De acordo, um solenoide de direção única pode ser utilizado para fornecer ambas a funcionalidade de impulsão e retração, reduzindo, assim, o custo e a complexidade, que, por sua vez, aumenta a confiabilidade.

[018] De acordo com uma modalidade ilustrativa, o sistema de travamento pode ser utilizado como um comutador de capacitor de voltagem de meio com base em comutador a vácuo. Em tal modalidade, a haste operacional pode ser configurada para acoplar seletivamente pelo menos dois contatos elétricos em resposta ao movimento entre a posição retraída e a posição estendida. O comutador de volta- gem de meio pode ser utilizado em ambientes de distribuição de energia de fornecimento, por exemplo, em um comutador montado em polo ou parte, operando em circuitos de 15.000 volts a 35.000 volts e 200 amperes a 400 amperes.

[019] Enquanto a modalidade ilustrativa pode ser configurada como um comutador eletromecânico, é contemplado que o mecanismo descrito aqui pode ser utilizado em qualquer aplicação onde a funcionalidade de impulsão e retração é necessária, por exemplo, como uma trava ou um cadeado para uma porta, portão ou cofre.

[020] Antes de se discutir adicionalmente os detalhes do mecanismo de travamento e/ou os componentes do mesmo, deve-se notar que as referências a "frente", "trás", "traseira", "ascendente", "descendente", "interno", "externo", "direita" e "esquerda" nessa descrição são meramente utilizadas para identificar os vários elementos à medida que são orientados nas figuras. Esses termos não devem limitar o elemento que descrevem, visto que vários elementos podem ser orientados diferentemente em várias aplicações.

[021] Deve-se notar adicionalmente que para fins dessa descrição o termo acoplado significa a união de dois elementos direta ou indiretamente um com o outro. Tal união pode ser estacionária por natureza ou móvel por natureza e/ou tal união pode permitir o fluxo de fluidos, eletricidade, sinais elétricos, ou outros tipos de sinais ou comunicação entre dois elementos. Tal união pode ser alcançada com dois elementos ou dois elementos e quaisquer elementos intermediários adicionais sendo integralmente formados como um corpo unitário único com outro ou com dois elementos ou dois elementos e quaisquer elementos intermediários adicionais sendo fixados um ao outro. Tal união pode ser permanente por natureza ou alternativamente pode ser removível ou liberável por natureza.

[022] Com referência às figuras de 1 a 6, um mecanismo de travamento 100 e componentes do mesmo são ilustrados de acordo com uma modalidade ilus- trativa. Uma base 110 é ilustrada suportando um solenoide 120, um elemento (por exemplo, extensão, barra, haste, etc.), ilustrado como uma haste operacional 130, e uma conexão mecânica 150. De acordo com a modalidade ilustrada, a base 110 tem aproximadamente 6 polegadas (15 cm) de largura e aproximadamente 8 polegadas (20 cm) de altura. No entanto, o mecanismo de travamento 100 pode ser facilmente escalonado para cima ou para baixo em tamanho para se adequar à aplicação desejada.

[023] O solenoide 120 inclui um alojamento 122 e uma armadura ou êmbolo 124. O êmbolo 124 se estende a partir do alojamento 122 para uma extremidade distal 126 e define um eixo geométrico longitudinal L. Quando o solenoide 120 é energizado, a extremidade distal 126 move na direção do alojamento 122 ao longo do eixo geométrico L para uma posição energizada, como ilustrado nas figuras 7 e 9. Quando o solenoide 120 é desenergizado, uma mola 128 faz com que a extremidade distal 126 mova para longe do alojamento 122 e retorne para uma posição dese- nergizada, como ilustrado nas figuras de 1 a 4 e 8. De acordo com a modalidade ilustrada, o solenoide 120 acopla à base 110 com fixadores 112. A utilização de fixadores facilita a substituição do solenoide 120, que facilita o reparo e permite que o solenoide 120 seja permutado por um solenoide possuindo características diferentes (por exemplo, velocidade, resistência, etc.). De acordo com as modalidades alternativas, o solenoide 120 pode ser soldado, aderido ou de outra forma acoplado à base 110.

[024] A haste operacional 130 pode ser acoplada de forma móvel à base 110. A haste operacional 130 translada entre uma posição retraída, como ilustrado nas figuras de 1 a 4 e 9, e uma posição estendida ilustrada nas figuras 7 e 8. De acordo com a modalidade ilustrada, a distância entre a posição estendida e a posi-ção retraída é de aproximadamente 0,4 polegadas (1 cm). O comprimento do passo da haste operacional 130 pode ser modificada pela alteração do passo do solenoid 120 e/ou configuração da conexão mecânica 150.

[025] A haste operacional 130 inclui uma primeira extremidade 132 e uma segunda extremidade 134. A haste operacional 130 também pode incluir flanges de extensão traseira 136, que fornece a resistência e pode ser configurada para orientar o movimento da haste operacional 130 em um canal 114 definido pela base 110. A primeira extremidade 132 pode incluir um flange de extensão dianteira 138. De acordo com a modalidade ilustrada, a primeira extremidade 132 é configurada para empurrar indiretamente contatos elétricos separados através de uma extensão acoplada ao flange 138, mas pode ser configurada para conectar diretamente e desco-nectar os contatos. A segunda extremidade 134 inclui um seguidor de came 140.

[026] O seguidor de came 140 é ilustrado para ser suportado por um fixador 142, que se estende através da haste operacional 130 e um braço ou lâmina 144. Com referência à figura 4, a lâmina 144 é acoplada de forma rotativa a um lado traseiro da base 110 com um fixador 146. À medida que a lâmina 144 articula em torno do fixador 146, o fixador 142 varre um arco ao qual o passo da haste operacional 130 é substancialmente tangencial. Adicionalmente, visto que o passo da haste operacional 130 é curto com relação à distância a partir da articulação (por exemplo, fixador 146) para o arco (por exemplo, fixador 142), o arco varrido pela lâmina 44 no fixador 142 à medida que rotaciona em torno do fixador 146 é aproximadamente li-near. De acordo, a lâmina 144 acopla a haste operacional 130 à base 110 enquanto permite o movimento substancialmente linear da haste operacional 130. De acordo com modalidades alternativas, o seguidor de came 140 pode ser o cabeçote do fixador ou pode ser integralmente formado como parte da haste operacional 130.

[027] Uma conexão mecânica 150 é ilustrada para incluir uma barra (por exemplo, extensão, elemento, conexão, etc.) ilustrada como uma conexão 160, e uma estrutura (por exemplo, placa, elemento, rotor, etc.), ilustrada como um came 200. A conexão 160 inclui uma primeira parte 162 e uma segunda parte 164, locali- zada oposta à primeira parte 162. A primeira parte 162 é acoplada de forma rotativa à extremidade distal 126 do êmbolo 124, dessa forma, permitindo que a segunda parte 162 se distancie do eixo geométrico L do êmbolo 124 durante os ciclos de energização e desenergização. A segunda parte 164 inclui um acionador de came 166, que pode ser acoplado à conexão 160 ou formada integralmente como parte da conexão 160. Com referência à figura 4, o acionador de came 166 pode ser observado através de um furo 119 na base 110 quando a haste operacional 130 está em uma posição retraída e o solenoide 120 está desenergizado. Observando-se o acio- nador de came 166 nessa posição a partir do lado traseiro da base 110 permite que um usuário (por exemplo, um técnico) confirme que o comutador está aberto (isso é, desenergizado) antes de se iniciar os reparos.

[028] Com referência à figura 6, o came 200 define um furo ou abertura definido pelo came 200, ilustrado como uma abertura 202, um primeiro perfil (por exemplo, partição, canal, sulco, etc.), ilustrado como um perfil de acionamento 210, e um segundo perfil (por exemplo, partição, canal, sulco, etc.), ilustrado como um perfil operacional 250. Um suporte 152 é localizado na abertura 202 2 suporta o came 200 enquanto permite a rotação do came 200 com relação à base 110. O came 200 e o suporte 152 podem ser acoplados à base 110 por um fixador 154. O perfil de acionamento 210 é configurado para receber o acionador o acionador de came 166 acoplado à conexão 160, e o perfil de came de operação 250 é configurado para receber o seguidor de came 140 acoplado à haste operacional 130. De acordo, a conexão mecânica 150 acopla de forma operacional o solenoide 120 à haste operacional 130. De acordo com várias modalidades alternativas, o came 200 pode ser substituído por um mecanismo de conexão de múltiplas barras.

[029] O perfil de acionamento 210 é ilustrado como possuindo um contorno interno 213 e um contorno externo 214 e compreendendo uma pluralidade de segmentos, ilustrados como um primeiro segmento 221, um segundo segmento 222, um terceiro segmento 223, e um quarto segmento 224. O primeiro segmento 221 se estende em um ângulo a partir do segundo segmento 222 para uma primeira extremidade 216. O primeiro segmento 221 e o segundo segmento 222 formam um primeiro canto externamente convexo 231 do contorno interno 213 e formam um primeiro canto internamente côncavo 241 do contorno externo 214. O segundo segmento 222 e o terceiro segmento 223 são substancialmente contínuos e seguem um percurso circunferencial em torno da abertura 202. O quarto segmento 224 se estende em um ângulo a partir do terceiro segmento 223 para uma segunda extremi-dade 218. O quarto segmento 224 e o terceiro segmento 223 formam um segundo canto externamente convexo 232 do contorno interno 213 e formam um segundo canto internamente côncavo 242 do contorno externo 214.

[030] A distância do primeiro canto 241 para o segundo canto 242 do contorno externo 214 é maior do que a distância do primeiro canto 231 para o segundo canto 232 do contorno interno 213. O primeiro canto 231 do contorno interno 213 está mais próximo do eixo geométrico longitudinal L do êmbolo 124 que está no primeiro canto 241 do canto externo 214. De forma similar o segundo canto 232 do contorno interno 213 está mais perto do eixo geométrico longitudinal L do êmbolo 124 do que o segundo canto 242 do canto externo 214. De acordo, quando o solenoide 120 está em um estado desenergizado e o acionador de came 166 se apoia em um dos primeiro canto 241 ou segundo canto 242 do contorno externo 214, o acionador de came 166 é orientado para entrar no primeiro segmento 221 ou no quarto segmento 224, respectivamente, quando o solenoide 120 é energizado. De acordo com as modalidades alternativas, o perfil de acionamento 210 pode compreender outros formatos, por exemplo, uma abertura substancialmente em formato de V possuindo uma base larga de modo que o acionador de came 166 seja orientado para um lado ou para outro da forquilha no V quando o solenoide 120 é desenergi- zado.

[031] O perfil de operação 250 é ilustrado para incluir uma primeira parte, ilustrada como uma parte retraída 251, e uma segunda parte, ilustrada como uma parte de transição 252, e uma terceira parte, ilustrada como uma parte estendida 253. A parte retraída 251 inclui uma extremidade virada radialmente para fora que impede que o came 200 rotacione em resposta à força aplicada à haste operacional 130, retendo, assim, a haste operacional 130 em uma posição retraída. A parte de transição 252 se estende entre a parte retraída 251 e a parte estendida 253 e é configurada para fazer com que a haste operacional 130 mova entre uma posição retra-ída e uma posição estendida em resposta à rotação do came 200 em torno do suporte 152. A parte estendida 253 é configurada para reter a haste operacional 130 em uma posição estendida. Por exemplo, a parte estendida 253 inclui um raio constante em torno da abertura 202 que impede a rotação do came 200 em resposta à força aplicada à haste operacional 130 e impede a retração da haste operacional 130 em resposta à rotação menor do came 200. De acordo, a haste operacional 130 pode ser mecanicamente travada em um aposição estendida ou posição retraída. O perfil de operação 250 também pode ser configurado para fornecer a multiplicação de torque. De acordo com a modalidade ilustrativa, o solenoide 120 fornece 30 libras (133 newtons) de força, ao passo que a haste operacional 130 fornece acima de 100 libras (445 newtons) de força para os contatos elétricos.

[032] Com referência às figuras 3 e 4, o came 200 pode incluir um flange 270, que inclui uma parte de extensão radialmente externa 272 e uma parte de extensão traseira 274. A parte de extensão traseira 274 se estende a partir de um lado dianteiro ou lado de came da base 110 para um lado posterior ou lado de alavanca da base 110. No lado traseiro da base 110, o flange 270 é acoplado a um braço ou alavanca 170 por uma mola 172, a alavanca 170 sendo acoplada de forma rotativa à base 110 por um fixador 174. À medida que o came 200 rotaciona entre uma primeira orientação ou retraída (ilustrada nas figuras 2 e 9), e uma segunda orientação ou estendida (ilustrada nas figuras 7 e 8), a parte de extensão traseira 274 do flange 270 segue de forma concêntrica uma borda curva 118 da base 110. Por sua vez, a alavanca 170 rotaciona entre uma primeira posição ou retraída e uma segunda posição ou estendida à medida que é puxada pela mola 172. A alavanca 170 pode ser utilizada para eliminação manual do came 200. Isso é, o came 200 rotacionará entre as orientações estendida e retraída em resposta aos movimentos da alavanca 170 entre das posições estendida e retraída, respectivamente. De acordo com as modalidades alternativas, a alavanca 170 pode ser localizada à frente da base 110, ou o flange 270 pode ser configurado para ser uma alavanca, por exemplo, estendida para fora de modo a fornecer uma superfície de agarre para um usuário.

[033] O mecanismo de alavanca da alavanca 170 pode ser adicionalmente configurado para reter o came 200 em orientações estendida ou retraída. O flange 270 varre um arco substancialmente circular em torno da borda curva 118 à medida que o came 200 rotaciona, a borda curva 118 da base 110 seguindo um arco de raio substancialmente constante em torno do fixador 154. Como ilustrado, o eixo geométrico de rotação da alavanca 170 (por exemplo, o fixador 174) é diametralmente oposto ao eixo geométrico de rotação do came 200 (por exemplo, o fixador 154) a partir do ponto intermediário do arco da borda curva 118. De acordo, a distância da alavanca 170 para a parte de extensão traseira do flange 270 é maior do que quando o came 200 está entre as orientações estendida e retraída do que quando o came 200 está em uma dentre a orientação estendida e a orientação retraída. Como tal, quando o came 200 rotaciona a partir da orientação retraída para a orientação estendida, a mola 172 estica, e as forças de tensão na mola aumentam, até que o ápice do percurso curvo do flange 270 seja alcançado. À medida que o came 200 continua a rotacionar além do ápice da curva, a mola 172 diminui em comprimento até que a orientação estendida seja alcançada. A rotação do came 200 de volta para a orientação retraída exige novamente o estiramento da mola 172. De acordo, a mo- la 172 retém o came 200, e, portanto, a haste operacional 130, em uma posição estendida ou retraída, e quando o came 200 e a alavanca 170 rotacionam além do ápice da curva, a mola 172 puxa o came 200 e a alavanca 170 para a posição ou orientação de extremidade. De acordo com as modalidades alternativas, o eixo geométri-co de rotação (por exemplo, o fixador 174) ou a alavanca 170 podem ser localizados de modo que o ponto de estiramento máximo da mola 172 não seja uma rotação intermediária do came 200. De acordo, a força de tensão da mola 172 pode ser configurada para corresponder (por exemplo, auxiliar) às forças geradas pelo perfil operacional 250 no seguidor de came 140.

[034] O mecanismo de travamento 100 pode incluir um ou mais sensores de posição configurados para determinar a posição ou orientação do came 200. De acordo com a modalidade ilustrada, o mecanismo de travamento 100 inclui primeiro e segundo comutadores, ilustrados como um comutador retraído 116a e um comutador estendido 116b, acoplado à base 110. O comutador retraído 116a é configurado para enviar um sinal em resposta ao came 200 estando na orientação retraída. Por exemplo, o came 200 pode incluir um flange de extensão radialmente externa 260, e o comutador retraído 116a pode abrir ou fechar um circuito quando o flange 260 entra em contato com o comutador retraído 116a. De forma similar, o comutador estendido 116b pode enviar um sinal em resposta ao came 200 estando em uma orientação, caso no qual o flange 260 entra em contato com o comutador estendido 116b.

[035] De acordo com uma modalidade ilustrativa, os comutadores 116a e 116b podem ser acoplados ao circuito de energia para o solenoide 120. De acordo, o circuito pode ser configurado de modo que o solenoide 120 seja desenergizado quando alcançar a posição estendida ou retraída. Isso é, quando o flange 260 entra em contato com o comutador 116a ou 116b, respectivamente, a energia para o solenoide 120 é desligada. Isso impede que o solenoide 120 tente empurrar ou puxar a haste operacional 130 por uma distância muito grande, reduzindo, assim, a queima do solenoide e estendendo a vida útil do solenoide. Os sensores de posição também permitem o monitoramento remoto e diagnóstico da trava mecânica 110. De acordo com as modalidades alternativas, o sensor pode ser um sensor de efeito Hall ou um sensor de posição de rotação acoplado ao eixo geométrico rotativo do came 200, por exemplo, se o fixador 154 for acoplado de forma fixa ao came 200. Alternativamente novamente, o sensor pode enviar um sinal em resposta à posição da haste operacional 130, alavanca 170, ou êmbolo de solenoide 124.

[036] Enquanto muitos componentes do mecanismo de travamento 100 são ilustrados dispostos na base 110, é contemplado que os componentes podem ser suportados por uma ou mais outras estruturas. Cada um dos fixadores descritos pode ser do mesmo tipo ou de um tipo diferente e/ou tamanho. Adicionalmente, é contemplado que qualquer fixador pode ser substituído por um pino, saliências ou outro mecanismo de acoplamento adequado.

[037] Com referência agora às figuras 2 e de 7 a 9, a operação do mecanismo de travamento 100 é descrita de acordo com uma modalidade ilustrativa. A figura 2 apresenta o solenoide 120 em uma posição desenergizada e o came 200 em uma orientação retraída; a figura 7 apresenta o solenoide 120 em uma posição energizada e o came 200 em uma orientação estendida; a figura 8 apresenta o solenoide 120 em uma posição desenergizada e o came 200 em uma orientação retraída; e a figura 9 apresenta ao solenoide 120 em uma posição energizada e o came 200 em uma orientação estendida.

[038] De acordo com uma modalidade ilustrativa, a transição da figura 2 para a figura 7 compreende um primeiro estado energizado do solenoide 120; a transição da figura 7 para a figura 8 compreende um primeiro estado desenergizado, a transição da figura 8 para a figura 9 compreende um segundo estado energizado do solenoide 120; e a transição da figura 9 para a figura 2 compreende um segundo estado desenergizado. Um primeiro ciclo pode compreender o primeiro estado ener- gizado e o primeiro estado desenergizado. Um segundo ciclo pode compreender o segundo estado energizado e o segundo estado desenergizado. Como descrito abaixo, o mecanismo de trava 100 é configurado de modo que os primeiro e segundo ciclos alternem, e a alternância dos estados energizados do solenoide 120 causa o movimento linear oposto da haste operacional 130.

[039] Começando com a figura 2, e com referência à figura 6, a haste operacional 130 é ilustrada em uma posição retraída, e o acionador de came 166 é ilustrado se apoiando no primeiro canto 241 do contorno externo 214 do perfil de acionamento 210 do came 200. Nessa posição, o acionador de came 166 pode ser ob-servado através do furo 119 na base 110 a partir do lado traseiro da base 110 (ver figura 4). À medida que o solenoide 120 é energizado (por exemplo, está no primeiro estado energizado), o êmbolo 124 retrai ascendentemente, o que puxa a conexão 160 para cima. Visto que o primeiro canto 241 do contorno externo 214 é orientado para fora do primeiro canto 231 do contorno interno 213, o acionador de came 166 segue o contorno interno 213 para dentro do primeiro segmento 221 do perfil de acionamento 210 até que alcance a primeira extremidade 216. À medida que o êmbolo 124 continua a retrair, o acionador de came 166 puxa na primeira extremidade 216 do perfil de acionamento 210, causando, assim, a rotação do came 200 em torno do suporte 152. À medida que o came 200 rotaciona, o perfil de operação 250 age sobre o seguidor de came 140. O seguidor de came 140 deixa a parte retraída 251, passa através da parte de transição 252, e entra na parte estendida 253. À medida que o seguidor de came 140 passa através da parte de transição 252, o seguidor de came 140 é forçado para cima, o que, por sua vez, move a haste operacional 130 da posição retraída para a posição estendida. De acordo com a modalidade ilustrada, o came 200 rotaciona por aproximadamente 87 graus entre a orientação retraída e a orientação estendida.

[040] Nesse ponto, o mecanismo de travamento 100 é disposto como na figura 7, com a haste operacional 130 na posição estendida. O flange 260 do came 200 entra em contato com o comutador 116b e fecha o circuito de energia para o solenoide 120. À medida que o solenoide 120 desenergiza (por exemplo, está no primeiro estado desenergizado), a mola 128 força o êmbolo 124 para baixo, o que empurra a conexão 160 para baixo. O acionador de came 166 segue o perfil de acionamento 210 até se apoiar no segundo canto 242 do contorno externo 214. Ponto no qual, o primeiro ciclo está completo, com o mecanismo de travamento 100 dis-posto como ilustrado na figura 8, e a haste de operação 130 mecanicamente travada na posição estendida pelo came 200. Nessa posição, o acionador de came 166 é desviado do furo 119 e, portanto, pode não ser visualizável através do furo 119 na base 110 a partir do lado traseiro da base 110. De acordo, um usuário pode ser alertado de que a haste de operação 130 pode estar em uma posição estendida.

[041] Quando o solenoide 120 é energizado a seguir (por exemplo, no segundo estado energizado), o êmbolo 124 é puxado par acima, mas visto que o segundo canto 241 do contorno externo 214 é orientado para fora do segundo canto 232 do contorno interno 213, o acionador de came 166 segue o contorno interno 213 na direção da segunda extremidade 218 do perfil de acionamento 210. À medida que o êmbolo 124 continua a puxar para cima, o acionador de came 166 puxa na segunda extremidade 218, fazendo com que o came 200 rotacione de forma oposta à direção na qual é rotacionado durante o primeiro estado energizado. À medida que o came 200 rotaciona, o seguidor de came 140 deixa a parte estendida 253 do perfil de operação 250, passa através da parte de transição 252, e entra na parte retraída 251. À medida que o seguidor de came 140 passa através da parte de transição 252, o seguidor de came 140 é forçado para baixo, que faz com que a haste de operação 130 mova a partir da posição estendida para a posição retraída.

[042] Nesse ponto, o mecanismo de travamento 100 disposto como na fi- gura 9 com a haste operacional 130 na posição retraída. O flange 260 do came 200 entra em contato com o comutador 116a, que fecha o circuito de energia para o solenoide 120. À medida que o solenoide 120 desenergiza (por exemplo, está no segundo estado desenergizado), a mola 128 força o êmbolo 124 para baixo, que empurra a conexão 160 para baixo. O acionador de came 166 segue o perfil de acionamento 210 até se apoiar no primeiro canto 241 do canto externo 214. Ponto no qual, o segundo ciclo está completo, com o mecanismo de travamento 100 disposto como ilustrado na figura 2, e a haste operacional 130 mecanicamente travada na posição estendida pelo came 200. Quando o solenoide 120 é energizado a seguir, o mecanismo de travamento 100 responderá como descrito para o primeiro ciclo.

[043] O came 200 e o solenoide 120 podem ser configurados para controlar a velocidade da haste operacional 130. De acordo com uma modalidade ilustrativa na qual o mecanismo de travam 100 é utilizado em um comutador de capacitor de voltagem, a haste operacional 130 deve gerar 70% de sua força de contato total entre os contatos elétricos dentro de um meio ciclo de corrente alternada (por exemplo, a 60 hertz, aproximadamente por 8,3 milissegundos), de modo que os contatos elétricos possam acoplar pelo menos uma corrente máxima, reduzindo, assim, a formação de arco entre os contatos. Ao mesmo tempo, a velocidade da haste de operação 130 deve ser limitada de modo a não causar um desgaste prematuro e falha da sanfona utilizada em uma aplicação de comutador a vácuo. Adicionalmente, a velocidade excessiva pode fazer com que os contatos elétricos pulem ou ricocheteiem uma na outra, causando, assim, a formação de arco, o que reduz a vida útil do equipamento.

[044] É importante também se notar que a construção e a disposição dos elementos do mecanismo de travamento como ilustrado nas modalidades ilustrativas são ilustradas apenas. Apesar de apenas poucas modalidades da presente descrição terem sido descritas em detalhe, os versados na técnica que revisarem essa descrição apreciarão prontamente que muitas modificações são possíveis (por exemplo, variações em tamanhos, dimensões, estruturas, formatos e propartes dos vários elementos, valores de parâmetros, disposições de montagem, uso de materiais, cores, orientações, etc.) sem se distanciar materialmente dos ensinamentos no-vos e vantagens da presente matéria mencionada. Por exemplo, elementos ilustrados como formados integralmente podem ser construídos a partir de múltiplas partes ou elementos. Deve-se notar que os elementos e/ou contatos do encerramento podem ser construídos a partir de qualquer um dentre uma variedade ampla de materiais que fornece resistência ou durabilidade suficientes, em qualquer uma dentre uma ampla variedade de cores, texturas e combinações. Adicionalmente, na descrição, o termo "ilustrativo" é utilizado para significar servindo como exemplo, caso ou ilustração. Qualquer modalidade ou desenho descritos aqui como "ilustrativo" não deve ser considerado necessariamente como preferido ou vantajoso sobre outras modalidade sou desenhos. Ao invés disso, o uso do termo ilustrativo deve apresentar conceitos de forma concreta. De acordo, todas as ditas modificações são destinadas a incluir dentro do escopo das presentes invenções. Outras substituições, modificações, mudanças e omissões podem ser feitas no desenho, condições de operação, e disposição das modalidades preferidas e outras modalidades ilustrativas sem se distanciar do espírito das reivindicações em anexo.

[045] A ordem ou sequência de qualquer processo ou método pode variar ou ter nova sequência de acordo com as modalidades alternativas. Qualquer cláusula de meios mais função é destinada a cobrir as estruturas descritas aqui como realizando a função mencionada e não apenas equivalências estruturais, mas também estruturas equivalentes. Outras substituições, modificações, mudanças e omissões podem ser feitas no desenho, configuração operação, e disposição das modalidades preferidas e outras modalidades ilustrativas sem se distanciar do espírito das reivindicações em anexo.

Claims

1. Comutador para um circuito elétrico, compreendendo: uma base (110); um came (200) acoplado de forma rotativa à base (110) e definindo um primeiro perfil (210) e um segundo perfil (250), o primeiro perfil (210) incluindo uma primeira posição, uma segunda posição, uma terceira posição, e uma quarta posição; um solenoide (120) compreendendo primeiro e segundo ciclos alternados, o primeiro ciclo incluindo um primeiro estado energizado e um primeiro estado dese- nergizado e o segundo ciclo incluindo um segundo estado energizado e um segundo estado desenergizado; em que o comutador tem uma conexão (160) incluindo uma primeira parte (162) e uma segunda parte (164), CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira parte (162) é acoplada ao solenoide (120), a segunda parte (164) é acoplada de forma móvel ao primeiro perfil (210) do came (200); e um elemento (130) configurado para se mover em uma direção linear entre uma posição estendida e uma posição retraída e compreendendo um seguidor de came (140) configurado para seguir o segundo perfil (250); em que quando o solenoide (120) está no primeiro ciclo, o elemento (130) se move da posição retraída para a posição estendida, e em que quando o solenoide (120) está no segundo ciclo, o elemento (130) se move da posição estendida para a posição retraída.

2. Comutador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, quando o solenoide (120) está no primeiro estado energizado, a segunda extremidade da conexão (160) se move da primeira posição para a segunda posição e o elemento (130) se move da posição retraída para a posição estendida; em que quando o solenoide (120) está no primeiro estado desenergizado, a segunda extremidade da conexão (160) se move da segunda posição para a terceira posição e o elemento (130) permanece na posição estendida; em que quando o solenoide (120) está no segundo estado energizado, a segunda extremidade da conexão (160) se move da terceira posição para a quarta posição e o elemento (130) se move da posição estendida para a posição retraída; e em que quando o solenoide (120) está no segundo estado desenergizado, a segunda extremidade da conexão (160) se move da quarta posição para a primeira posição e o elemento (130) permanece na posição retraída.

3. Comutador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento (130) compreende uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, a primeira extremidade próxima ao seguidor de came (140) e a segunda extremidade configurada para acoplar seletivamente pelo menos dois contatos elétricos em resposta a movimento entre a posição retraída e a posição estendida.

4. Comutador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo perfil (250) é configurado para reter o elemento (130) no estado estendido quando o solenoide (120) está no primeiro estado desenergizado, e em que o segundo perfil (250) é configurado para reter o elemento (130) no estado retraído quando o solenoide (120) está no segundo estado desenergizado.

5. Comutador, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo perfil (250) compreende uma parte possuindo um raio constante.

6. Comutador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender pelo menos um sensor de posição configurado para detectar a orientação do came (200).

7. Comutador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender uma alavanca (170) configurada para rotacionar o came (200) quando o solenoide (120) é desenergizado.

8. Comutador, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender uma mola (172) acoplando a alavanca (170) ao came (200).

9. Comutador, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a distância da alavanca (170) para o came (200) é maior quando o elemento (130) está entre a posição estendida e a posição retraída do que quando o elemento (130) está em uma dentre a posição estendida e a posição retraída.

10. Comutador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita segunda parte (164) da dita conexão (160) é acoplada ao dito came (200) para seguir o primeiro perfil (210) do came (200).