BR112014009426B1

BR112014009426B1 - disjuntor a gás

Info

Publication number: BR112014009426B1
Application number: BR112014009426-8A
Authority: BR
Inventors: Yoshiaki Ohda; Akira Shimamura; Ryusuke Ochiai; Satoshi Marushima
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2021-03-16
Also published as: CN103907168A; EP2770519A1; EP2770519A4; JP5735123B2; US20130098875A1; WO2013057936A1; IN2014DN03043A; BR112014009426A2; JPWO2013057936A1; CN103907168B; US8963039B2; EP2770519B1

Abstract

DISJUNTOR DE CIRCUITO DE GÁS. A presente invenção refere-se a um disjuntor de circuito de gás que inclui parte de eletrodo móvel e parte de eletrodo fixo arranjadas uma voltada contra a outra de maneira engatada/ separada em um alojamento preenchido com um gás isolante, um mecanismo operativo afixado a uma partição do alojamento e configurado para transmitir uma força operativa à parte de eletrodo móvel, uma haste operativa afixada à parte de eletrodo móvel, um primeiro tirante giratoriamente afixado à haste operativa, uma alavanca giratoriamente afixada ao primeiro tirante, um mancal suporte fixado na partição do alojamento via um espaçador isolante, um segundo tirante giratoriamente afixado à alavanca e também giratoriamente afixado ao mancal suporte, um mancal selador conectado através da partição do alojamento, uma haste seladora giratoriamente afixada ao centro da alavanca e deslizavelmente suportada no mancal selador, e um terceiro tirante giratoriamente afixado à haste seladora e também afixado ao mecanismo operativo.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um disjuntor a gás incluindo hastes e tirantes para transferir uma força operativa de um mecanismo operativo para uma parte de eletrodo móvel.

Antecedente da Invenção

[002] Um disjuntor a gás do tipo soprador ou similar é usado para um equipamento de manobra isolado a gás instalado em uma subestação ou estação de disjuntor. O disjuntor a gás inclui um alojamento hermeticamente preenchido com um gás isolante, onde uma parte de eletrodo fixo e parte de eletrodo móvel são arranjadas uma voltada contra a outra de maneira engatada/ separada em uma atmosfera de gás isolante. O disjuntor a gás adicionalmente inclui um mecanismo operativo externo ao alojamento, isto é, no ar. O mecanismo operativo se refere a um mecanismo para operar a parte de eletrodo móvel, transferindo uma força operativa para a parte de eletrodo móvel do alojamento.

[003] O disjuntor a gás adicionalmente inclui uma pluralidade de tirantes giratórios e hastes de movimento linear, configurados para transferir e converter uma saída de movimento, que é uma força operativa do mecanismo operativo, em movimento da parte de eletrodo móvel. Em adição, se a saída de movimento do mecanismo operativo for menor que o movimento da parte de eletrodo móvel, uma alavanca para amplificar a saída de movimento do mecanismo operativo pode ser conectada às hastes. A conexão da alavanca com as hastes permite manter um curso de movimento das hastes com a oscilação da alavanca.

[004] Uma haste operativa e haste seladora podem ser usadas como haste linearmente móvel. A haste operativa é uma haste configurada para prover uma força motora à parte de eletrodo móvel, e pode ser arranjada em sua integralidade no alojamento.

[005] Por outro lado, uma haste seladora é uma haste configurada para penetrar através de uma partição do alojamento e pode ser deslizavelmente afixada ao mancal selador (tendo função de selagem de gás) fixa à partição do alojamento.

[006] Disjuntores a gás convencionais têm o seguinte problema. Nestes disjuntores a gás, como uma combinação de tirantes rotativas e hastes móveis lineares é usada para transferir a força operativa do mecanismo operativo à parte de eletrodo móvel, uma força componente é gerada em uma linha axial operativa das hastes em uma direção perpendicular à direção do movimento das hastes.

[007] Em particular, quando a alavanca de amplificação de movimento está conectada às hastes, uma grande força de componente é gerada, uma vez que a força inercial da alavanca é fortemente carregada nas hastes. Essa força componente atua sobre uma porção que suporta deslizavelmente as hastes para aumentar a força friccional exercida sobre as hastes, que resulta em uma baixa velocidade de operação das hastes.

[008] Em adição, uma tensão de flexão pode atuar nas hastes devido ao componente de força que produz uma deformação das hastes. Para evitar tal deformação, a área seccional (módulo de seção) das hastes tende a ser grande. Contudo, o sobredimensionamento das hastes aumenta proporcionalmente o peso, que reduz a velocidade operativa das hastes.

[009] É essencial manter um certo nível de velocidade operativa das hastes, uma vez que esta exerce um efeito direto sobre a velocidade de abertura do disjuntor a gás. Portanto, um mecanismo operativo de grande porte consome mais energia motora que aquele convencionalmente empregado para manter a velocidade operativa das hastes. No entanto, o porte mais avantajado do mecanismo operativo aumenta o custo e tamanho de todo disjuntor a gás.

Breve Descrição dos Desenhos

[0010] A Figura 1 é uma vista em seção transversal mostrando um estado fechado, de acordo com uma primeira configuração;

[0011] A Figura 2 é uma vista em seção transversal mostrando um estado aberto, de acordo com a primeira configuração;

[0012] A Figura 3 é uma vista em seção transversal parcialmente ampliada da Figura 1;

[0013] A Figura 4 é uma vista parcialmente ampliada, mostrando uma posição intermediária entre o estado fechado e estado aberto;

[0014] A Figura 5 é uma vista em seção transversal parcialmente ampliada da Figura 2;

[0015] A Figura 6 é um gráfico mostrando resultados do cálculo de curso de uma parte de eletrodo móvel e força F3y no estado aberto, em um caso onde o ângulo inicial de tirante suporte θ é ajustado em 0 grau;

[0016] A Figura 7 é um gráfico mostrando resultados do cálculo do curso de parte de eletrodo móvel e força F3y no estado aberto, em um caso onde o ângulo inicial de tirante suporte θ é ajustado em -5 graus;

[0017] A Figura 8 é um gráfico mostrando resultados do cálculo do curso de uma parte de eletrodo móvel e tensão de flexão α no estado aberto, onde o ângulo inicial de tirante suporte θ é ajustado em 0 grau;

[0018] A Figura 9 é um gráfico mostrando resultados do cálculo de uma haste de uma parte de eletrodo móvel e tensão de flexão CT de uma haste de selagem no estado aberto, em um caso onde o ângulo inicial de tirante suporte θ é ajustado em - 5 graus;

[0019] A Figura 10 é um gráfico mostrando a relação entre o ângulo inicial de tirante suporte θ com a soma Fabs de valores absolutos de máximo e mínimo da força F3y;

[0020] A Figura 11 é uma vista parcialmente ampliada, mostrando um estado fechado, de acordo com uma segunda configuração; e

[0021] A Figura 12 é uma vista lateral da Figura 11.

Descrição Detalhada Primeira Configuração

[0022] Um disjuntor a gás tipo soprador de acordo com uma primeira configuração da invenção será descrito com referência às Figuras 1 a 10. As Figuras 1 e 2 mostram respectivamente os estados fechado e aberto do disjuntor a gás. As Figuras 3 as 5 mostram uma vista parcialmente ampliada de um mecanismo de tirante montado no disjuntor a gás, mostrando respectivamente um estado fechado, um estado intermediário entre os estados fechado e aberto, e o estado aberto. As Figuras 6 a 10 mostram gráficos para explicar a operação e efeitos da primeira configuração.

Aspecto Geral do Disjuntor a gás

[0023] Como mostrado nas Figuras 1 e 2, um disjuntor a gás de acordo com primeira configuração inclui um alojamento 1 hermeticamente preenchido com um gás isolante, onde a parte de eletrodo móvel 2 e parte de eletrodo fixo 3 são arranjadas voltadas uma contra a outra de maneira engatada/ separada.

[0024] A parte de eletrodo móvel 2 inclui um eletrodo de arco móvel 2a e eletrodo principal móvel 2b e a parte de eletrodo fixo 3 inclui um eletrodo de arco fixo 3a e um eletrodo principal fixo 3b. De acordo com uma operação da parte de eletrodo móvel 2, o eletrodo principal móvel 2b é contatado ou separado do eletrodo principal 3b e o eletrodo de arco móvel 2a é contatado ou separado do eletrodo de arco fixo 3a.

[0025] Uma parte suporte 6 é fixa na no lado interno de uma partição 1a do alojamento (em um lado sob atmosfera de gás isolante). Um isolante 6a para isolação térmica é provido em uma porção da parte suporte 6. Um mecanismo suporte 1b é fixado no lado de fora da partição 1a do alojamento 1 (no lado com ar). Em adição, um mancal selador 1c tendo função de selagem de gás é provido na partição 1a do alojamento 1.

Mecanismo Operativo

[0026] Um mecanismo operativo 8 é disposto no suporte de mecanismo 1b do alojamento 1. O mecanismo operativo 8 é um mecanismo para operar a parte de eletrodo móvel 2, provendo uma força operativa para parte de eletrodo móvel 2. Um corpo elástico, tal como uma mola ou similar ou sistema hidráulico, pode ser usado como mecanismo operativo 8. O mecanismo operativo 8 inclui uma parte de articulação giratória 16 para produzir a força operativa.

Parte de Eletrodo Móvel

[0027] A parte de eletrodo móvel 2 é rebitada com um bocal isolante 4 e inclui uma câmara de pressurização 7 para pressurizar o gás isolante. A câmara de pressurização 7 é configurada para suprir gás isolante a partir do espaço entre a parte de eletrodo móvel 2a e o bocal isolante 4, de acordo com uma operação de abertura, comprimindo o gás isolante interno.

[0028] O disjuntor a gás de acordo com a primeira configuração inclui duas hastes 5 e 14, três tirantes 10, 12, 15, e alavanca de amplificação 11 para amplificar o movimento, todos elas sendo membros configurados para transferir a força operativa para do mecanismo operativo 8 para a parte de eletrodo móvel 2. Estes membros são interconectados por seis pinos 10a e 10b, 12a e 12b, e 14a e 14b.

[0029] As hastes, a alavanca, e os tirantes são arranjados na direção do lado da parte de eletrodo móvel 2 para o lado da mecanismo operativo 8 na ordem haste operativa 5, primeiro tirante 10, alavanca de amplificação 11, segundo tirante 12, haste seladora 14, e terceiro tirante 15. Na descrição a seguir com respeito a hastes e tirantes incluídos em um mecanismo de tirante, e a extremidade próxima da parte de eletrodo móvel 2 é chamada “Extremidade Frontal”, e a extremidade próxima do mecanismo operativo 8 “Extremidade Traseira”.

[0030] A haste operativa 5 é deslizavelmente suportada pela parte suporte 6 da partição 1a do alojamento 1. A extremidade frontal da haste operativa 5 é rebitada na parte de eletrodo móvel 2. O primeiro pino 10a é afixado à extremidade traseira da haste operativa 5 e a extremidade frontal do primeiro tirante 10 é giratoriamente conectada através do primeiro pino 10a.

[0031] O segundo pino 10b é afixado à extremidade traseira do primeiro tirante 10 e ao topo da alavanca de amplificação 11, é giratoriamente conectado através do segundo pino 10b. Ou seja, o primeiro pino 10a e segundo pino 10b são respectivamente afixados a ambas extremidades do primeiro tirante 10. Ademais, a haste operativa 5 e o primeiro tirante 10 são interconectados pelo primeiro pino 10a, e o primeiro tirante 10 e a alavanca de amplificação 11 são interconectadas pelo segundo pino 10b.

[0032] O terceiro pino 12a é afixado à base da alavanca de amplificação 11, e a extremidade frontal do segundo tirante 12 é geralmente conectada através do terceiro pino12a. O quarto pino 12b é afixado à extremidade traseira do segundo tirante 12, e o mancal suporte 13 é conectado ao quarto pino 12b. O mancal suporte 13 é um membro para suportar o segundo tirante 12 e é fixado ao lado interno da partição 1a do alojamento 1, com um espaçador isolante 9 interposto entre eles. O segundo tirante 12 inclui terceiro e quarto pinos 12a e 12b, que são respectivamente afixados a ambas extremidades do segundo tirante 12. Ademais, a alavanca de amplificação 11 e o segundo tirante 12 são interconectados pelo terceiro pino 12a, e o segundo tirante 12 e mancal suporte 13 são interconectados pelo quarto pino 12b.

[0033] Conquanto o segundo pino 10b e terceiro pino 12a tenham sido respectivamente afixados ao topo e base a alavanca de amplificação 11, como descrito acima, o quinto pino 14a é afixado substancialmente ao centro da alavanca de amplificação 11. Portanto, três pinos 10b, 12a, 14a são afixados à alavanca de amplificação 11, conectada ao primeiro tirante pelo segundo pino 10b, conectada ao segundo tirante 12 pelo terceiro pino 12a, e giratoriamente conectada à extremidade frontal da haste seladora 14 pelo quinto pino 14a.

[0034] A extremidade frontal do terceiro tirante 15 é giratoriamente conectada à extremidade traseira da haste seladora através do sexto pino 14b. Ou seja, o quinto pino 14a e sexto pino 14b são respectivamente afixados a ambas extremidades da haste seladora 14. Ademais, a alavanca de amplificação 11 é conectada pelo quinto pino 14a, e o terceiro tirante 15 é conectado pelo sexto pino 14b. Em adição, a haste seladora 14 é deslizavelmente conectada ao centro de mancal selador 1c na partição 1a do alojamento. Em adição, a parte de articulação 16 do mecanismo operativo 8 é conectada à extremidade traseira do terceiro tirante 15.

[0035] Uma relação posicional entre o primeiro tirante 10, alavanca de amplificação 11, e haste seladora 14 será agora descrita com referência às Figuras 1 a 5. Uma linha reta, conectando os centros do segundo pino 10b e primeiro pino 10a (mostrados nas Figuras 1 e 2) engatados com o primeiro tirante 10, é definida como a primeira linha reta 10c (mostrada na Figura 3). Quando a parte de eletrodo móvel 2 e parte de eletrodo fixo 3 se encontram no estado fechado, e a primeira linha reta 10c e linha axial operativa 14c, se estendendo na direção de deslizamento da haste seladora 14, estão dispostas substancialmente paralelas ou se intersectando no lado da haste seladora 14, quando visto a partir da alavanca de amplificação 11, como mostrado na Figura 3.

[0036] O segundo tirante 12, alavanca de amplificação 11, e haste seladora 14 são configuradas com a seguinte relação posicional. Como mostrado nas Figuras 3 a 5, uma linha reta conectando os centros do quarto pino 12b e terceiro pino 12a, incluídos no segundo tirante, são definidos como segunda linha reta 12c. Quando a parte de eletrodo móvel 2 e parte de eletrodo fixo 1 4 se encontram no estado fechado, a segunda linha reta 12c e a linha axial operativa 14c da haste seladora 14 são colocadas substancialmente em paralelo ou se intersectando no lado da haste operativa 5, quando visto a partir da alavanca de amplificação 11.

[0037] Um ângulo formado entre a segunda linha reta 12c no segundo tirante 12 e a linha axial operativa 14c da haste seladora 14 no estado fechado é definido como o ângulo inicial de tirante suporte θ. O ângulo inicial de tirante suporte θ tem um valor positivo para rotação para esquerda, com respeito à linha reta em paralelo com a linha axial operativa 14c. Na primeira configuração, o primeiro tirante 10, segundo tirante 12, alavanca de amplificação 11, e haste seladora 14 satisfazem a relação posicional acima, e o ângulo inicial de tirante suporte θ é ajustado em uma faixa de -2 a 0 grau. A razão para ajustar o ângulo inicial de tirante suporte nesta faixa será descrita em detalhes adiante com referência aos gráficos das Figuras 6 a 10.

Operação de Abertura

[0038] Para a operação de abertura na primeira configuração, o processo para passar do estado fechado da Figura 1 para o estado aberto da Figura 2 será descrito a seguir. No estado fechado da Figura 1, quando o mecanismo operativo 8 recebe um comando de abrir, a parte de articulação 16 é girada para mover o terceiro tirante 15 conectado à parte de articulação 16 na direção da seta A.

[0039] A haste seladora 14 conectada ao terceiro tirante 15 também é movida na direção da seta A e a alavanca de amplificação 11, conectada à haste seladora 14, é girada na direção horária em torno do terceiro pino 12a. A medida que a alavanca de amplificação 11 é girada, o primeiro tirante 10 conectado à alavanca de amplificação 11 é movido na direção da seta A, e a haste operativa 5 e parte de eletrodo móvel 2 conectada à mesma também são movidas na direção da seta A. A parte de eletrodo móvel 2 é separada da parte de eletrodo fixo 3 através do processo de movimento descrito acima.

[0040] A operação nas proximidades da alavanca de amplificação 11 passa do estado fechado da Figura 3 para o estado aberto da Figura 5, passando pela posição intermediária da Figura 4. Uma vez a parte de articulação 16 do mecanismo operativo 18 tendo completado o movimento do terceiro tirante 15 de uma pré-determinada distância, tal movimento do terceiro tirante 15 também é transferido para a parte de eletrodo móvel 2, daí completando a operação de abertura. Em adição, uma razão entre o movimento da haste seladora 14 com o movimento da haste operativa 5 é proporcional à razão entre a distância entre o terceiro pino 12a e o quinto pino 14a e a distância entre o terceiro pino 12a e o segundo pino 10b. Força exercida em cada Componente na Operação de Abertura

[0041] Como a força exercida em cada componente no início da operação de abertura, uma força operativa Fm do mecanismo operativo 8 é exercida na direção de abertura indicada por uma seta A, como na Figura 3. Quando a força operativa Fm é aplicada à haste seladora 14 através do terceiro tirante 15, uma força F3 ao longo da linha de centro operativa 14c da haste seladora 14 e uma força F3y na direção perpendicular à linha axial operativa 14c são exercidas sobre o quinto pino 14a perto do centro da alavanca de amplificação 11. Aqui, a direção da linha axial operativa 14c é representada por um eixo geométrico x, e a direção perpendicular da mesma representada por um eixo geométrico y.

[0042] Em adição, no topo da alavanca de amplificação 11, a Força Ff, que resulta de uma força de inércia da parte de eletrodo móvel 2 e pressão do gás isolante comprimido na câmara de pressurização 7, é exercida sobre o segundo pino 10b, afixado ao primeiro tirante 10. No estado fechado, a primeira linha reta 10c que corre ao longo do primeiro tirante 10 intersecta a linha axial operativa 14c da haste seladora 14, no lado da haste seladora 14, quando visto a partir da alavanca de amplificação 11.

[0043] Quando a haste seladora 14 se move na direção da seta A, o movimento linear da haste seladora 14 é substancialmente mantida, porque a haste seladora 14 é suportada pelo mancal selador 1c. Neste caso, quando a alavanca de amplificação 11 gira em torno do terceiro pino 12a, o movimento linear da haste seladora é restringido. Por conseguinte, quando a haste seladora 14 se move para seguir o movimento linear da haste seladora 14 através da oscilação da alavanca de amplificação 11 causada por uma oscilação infinitesimal do segundo tirante 12. Ou seja, quando a haste seladora 14 se move na direção da seta A, a alavanca de amplificação 11 é girada em torno do quinto pino 14a através de uma oscilação infinitesimal. Por conseguinte, o raio de rotação do segundo pino 10b no caso de alavanca de amplificação 11 ser girada em torno do quinto pino 14a é menor que do caso de em que a alavanca de amplificação 11 é girada em torno do terceiro pino 12a. A diferença entre eles consiste da distância entre o quinto pino 14a e o terceiro pino 12a. Por estas razões, um componente axial y do movimento do primeiro tirante 10 (componente axial y do movimento do segundo pino 10b) é reduzido. Portanto, o componente axial y F1y da força Ff aplicada ao primeiro tirante 10 pode ser mantido pequeno.

[0044] Em adição, na base da alavanca de amplificação 11, uma força F2 ao longo da segunda linha reta 12c é exercida sobre o terceiro pino 12a, afixado ao segundo tirante 12. No estado fechado, a segunda linha reta 12c ao longo do segundo tirante 12 é disposto substancialmente paralela ou intersectando a linha axial operativa 14c da haste seladora 14 no lado da haste operativa 5, quando visto a partir da alavanca de amplificação 11. Quando a haste seladora 14 se move na direção da seta A, o movimento linear da haste seladora 14 substancialmente se mantém, porque a haste seladora 14 é espaçada pelo mancal selador 1c. Neste caso, quando a alavanca de amplificação 11 é girada em torno de terceiro pino 12a, o movimento linear da haste seladora 14 é restringido. Por conseguinte, quando a haste seladora 14 se move em linha reta, o segundo tirante 12 oscila de modo infinitesimal para absorver o componente axial y do movimento da alavanca de amplificação 11, provido pela rotação da alavanca de amplificação 11 em torno do terceiro pino 12a. Em razão de o quinto pino 14a se encontrar no centro aproximado da alavanca de amplificação 11, um componente axial y do movimento do segundo tirante 12 (terceiro pino 12a) e componente axial y do movimento do primeiro tirante 10 podem parecer aproximadamente iguais. Portanto, similarmente ao primeiro tirante 10, o movimento do segundo tirante 12 na direção vertical é reduzido, mesmo quando a alavanca de amplificação 11 oscila. Em consequência, o componente axial y F2y da Força F2 aplicada ao segundo tirante 12 pode ser mantido pequeno.

[0045] A força vertical F3y exercida perto do centro da alavanca de amplificação 11 corresponde à soma da força F1ly exercida sobre o topo da alavanca de amplificação 11 com a força F2y exercida sobre a base da alavanca de amplificação 11, isto é, estabelecendo F3y= F1y+F2y. Na primeira configuração, como as forças F1y e F2y são pequenas, a força vertical F3y resulta pequena.

[0046] Nas Figuras 3 a 5, a referência 1d indica um suporte deslizante para a haste seladora 14. Assumindo que a distância do centro do quinto pino 14a no centro da alavanca de amplificação 11 ao suporte deslizante 1d seja S, o momento de flexão M exercido sobre a haste seladora 14 no suporte deslizante 1d pode ser obtido por M= F3y*S. A tensão de flexão α da haste seladora 14, portanto, é obtida por α = M/Z (onde Z é o módulo da seção da haste seladora 14).

[0047] Para força friccional Ff entre o mancal selador 1c e haste seladora 14, assumindo que o coeficiente de friccional seja μ, é estabelecida relação Ff= F3y. Neste instante, se a força friccional Ff for grande, a resistência na operação de abertura é aumentada, que diminui a velocidade de abertura. Assim, para deixar a força friccional Ff pequena, mantendo o coeficiente friccional μ constante, é importante fazer a força friccional F3y pequena, com respeito à linha axial operativa 14c.

[0048] Em adição, como o ângulo inicial de tirante suporte θ se refere ao ângulo formado entre a segunda linha reta 12c e a linha axial operativa 14c da haste seladora 14 no estado fechado, a direção da força F2 ao longo da segunda linha reta 12c é alterada pelo ângulo inicial de ligação de suporte θ. O componente axial y F2y da força F2 é um fator para determinar a força vertical F3y. Por conseguinte, o tamanho do ângulo inicial de tirante suporte θ vertical F3y tem um efeito sobre a força vertical F3y.

[0049] O efeito do ângulo inicial de tirante suporte θ sobre a força vertical F3y será descrito a seguir, fazendo referência às Figuras 6 e 7. A Figura 6 mostra o resultado do cálculo de curso da parte de eletrodo móvel 2 e força vertical F3y no estado aberto do disjuntor a gás, ao longo do tempo. Aqui, o ângulo inicial de tirante suporte θ é ajustado em 0 grau. Quando a operação de abertura do disjuntor a gás começa, o valor absoluto da força vertical F3y aumenta lentamente a partir de zero, e a direção da força vertical F3y é invertida pela ação de um freio (não mostrado) no mecanismo operativo 8 na segunda metade da operação de abertura. Em seguida, quando a operação de abertura do disjuntor a gás termina, a força vertical F3y volta a zero.

[0050] A Figura 7 é um gráfico mostrando os resultados do cálculo do curso da parte de eletrodo móvel 2 e força vertical F3y na operação de abertura em relação ao tempo, em um caso onde o ângulo inicial de tirante suporte θ é ajustado em -5 graus. Em comparação com a Figura 6, como pode ser visto a partir da Figura 7, a força vertical F3y é alterada de zero para um valor positivo no começo da operação de abertura, e, por conseguinte, diminuindo lentamente.

[0051] Como mostrado nas Figuras 6 e 7, assumindo que máximo e mínimo da força vertical F3y sejam respectivamente Fmax e Fmin, seus valores absolutos provêm uma força friccional Ff menor para a haste seladora 14. Por conseguinte, quando o ângulo inicial de tirante suporte θ é ajustado de modo que a força friccionai Ff da haste seladora 14 diminua, a haste seladora 14 pode manter uma alta velocidade de operação, daí impedindo que a velocidade de operação do disjuntor a gás seja reduzida.

[0052] Em adição, o ângulo inicial de tirante suporte θ exerce um efeito sobre a força vertical F3y que significa que ele também exerce um efeito sobre a tensão de flexão α da haste seladora, que será descrito com referência às Figuras 8 e 9. A Figura 8 mostra os resultados dos cálculos de parte de eletrodo móvel 2 e tensão de flexão α da haste seladora 14 na operação de abertura do disjuntor a gás. Aqui, o ângulo inicial de tirante suporte θ é ajustado em 0 grau. Quando a operação de abertura do disjuntor a gás começa, um valor absoluto da tensão de flexão α aumenta lentamente a partir de zero, e a direção da tensão de flexão α é invertida pela ação de freio (não mostrado) no mecanismo operativo 8, na segunda metade da operação de abertura. Em seguida, quando a operação de abertura do disjuntor a gás termina, a tensão de flexão α volta para zero.

[0053] A Figura 9 mostra os resultados do cálculo do curso da parte de eletrodo móvel 2 e tensão de flexão α da haste seladora na operação de abertura, em um caso onde o ângulo inicial de tirante suporte θ é ajustado em -5 graus. Como ilustrado na Figura 9, em comparação com a Figura 8, a tensão de flexão α é alterada de zero para positivo, no começo da operação de abertura, e, por conseguinte, lentamente diminui. Aqui, como na Figura 8, assumindo que máximo e mínimo da tensão de flexão α sejam respectivamente αmax e αmin, seus valores absolutos provêm uma resistência maior à parte de eletrodo móvel 14. Portanto, quando o ângulo inicial de tirante suporte θ é ajustado, de modo que os valores absolutos de máximo e mínimo da tensão de flexão α diminuem, a haste seladora 14 adquire uma alta resistência e reduz tamanho e peso.

[0054] A Figura 10 mostra a relação entre o ângulo inicial de tirante suporte θ e a soma Fabs de valores absolutos de Fmax e Fmin da força vertical F3y. A Figura 10 também mostra a relação entre o ângulo inicial de tirante suporte θ e a soma αabs de valores absolutos de αmax e αmin da tensão de flexão α. Ou seja, como mostrado no gráfico da Figura 10, o ângulo inicial de tirante suporte θ que se encontra na faixa de -2 a 0 grau provê os menores Fabs e αabs. Portanto, na primeira configuração, o ângulo inicial de tirante suporte θ é ajustado na faixa de -2 a 0 grau. [Operação de Fechamento]

[0055] A operação de fechamento para o estado fechado da Figura 1 a partir do estado aberto da Figura 2 será descrita a seguir. Quando o mecanismo operativo 8 recebe um comando de fechar a partir do estado aberto da Figura 2, a parte de articulação 16 é girada para começar o movimento do terceiro tirante 15 conectado à parte de articulação 16 na direção indicada pela seta B. A haste seladora 14 conectada ao terceiro tirante 15, por conseguinte é movida na direção da seta B e a alavanca de amplificação 11 é girada na direção anti- horária em torno do terceiro pino 12a. O primeiro tirante 10 é movido na direção da seta B com a rotação da alavanca de amplificação 11, e a haste operativa 5 e a parte de eletrodo móvel 2, conectada ao mesmo, em consequência, também são movidas. Neste processo de movimento, a parte de eletrodo móvel 2 é fechada com a parte de eletrodo fixo 3.

[0056] Em adição, no disjuntor a gás tipo soprador, a velocidade e força de uma parte móvel (incluindo parte de eletrodo móvel 2 e mecanismo de tirante) na operação de fechamento são geralmente menores que daqueles na operação de abertura. Portanto, é suficiente que a resistência dos membros constituintes do mecanismo seja prevista de modo a suportar a força gerada na operação de abertura. Operação e Efeitos

[0057] A seguir, é provida uma descrição de operação e efeitos da primeira configuração, como configurado acima.

[0058] Na primeira configuração, o segundo tirante 12 é fixo à partição 1a do alojamento 1 via mancal suporte 13. Com esta configuração, o segundo tirante 12 e cada membro conectado ao mesmo pode conseguir uma condição de operação melhor, e, portanto, conferindo uma alta confiabilidade de operação.

[0059] A primeira configuração pode ser implementada sem um guia ou rolos para aliviar a tensão de flexão ou parte de carcaça ou similar afixada ao guia para as hastes que executam a operação linear. Por conseguinte, o peso das hastes pode ser reduzido, e o mecanismo operativo 8, consumindo menos energia, pode ser implementado em um tamanho mais compacto. Assim, o disjuntor a gás pode ser implementado em um tamanho compacto em seu todo, que permite reduzir os custos de fabricação.

[0060] Na primeira configuração, o mancal suporte 13 é afixado ao alojamento 1 via espaçador isolante 9., Isto permite ter o segundo tirante 12 afixado ao mancal suporte 13 muito próximo do alojamento 1. Isto elimina necessidade de prover um grande espaço isolante entre o segundo tirante 12 e o alojamento 11, provendo uma solução mais compacta para o alojamento 1, e, por consequência, para o disjuntor a gás.

[0061] Como a força operativa a partir do mecanismo operativo 8 é reduzida pela alavanca de amplificação 11, uma grande força operativa não será exercida diretamente sobre o primeiro tirante 10. Isto torna possível aplicar um material isolante de baixa resistência ao primeiro tirante 10, e melhorar a confiabilidade em termos de resistência mecânica.

[0062] Na primeira configuração, a força vertical F3y, exercida nas proximidades do centro da alavanca de amplificação 11, pode ser reduzida, daí, diminuindo a força friccional Ff da haste seladora 14 e tensão de flexão para haste seladora 14. Em consequência, não ocorre nenhuma deformação, mesmo que a haste seladora 14 tenha uma pequena área de seção transversal, que permite reduzir o tamanho da haste seladora 14. Isto também leva a uma melhora na velocidade de operação da haste seladora 14.

[0063] Em adição, na primeira configuração, ajustando o ângulo inicial de tirante suporte θ em uma faixa de -2 a 0 grau, a força friccional Ff entre o mancal selador 1c e a haste seladora 14 pode ser minimizada para obter uma velocidade de abertura alta. Em adição, também é possível reduzir a tensão de flexão α exercida sobre a haste seladora 14, que pode levar a uma elevada velocidade de abertura do disjuntor a gás.

[0064] Em adição, na primeira configuração, com o mancal suporte 13 fixado na partição 1a do alojamento 1 pelo espaçador 9, é possível facilmente ajustar o ângulo inicial de tirante suporte θ, que é o ângulo formado entre o segundo tirante 12 e a haste seladora 14, ajustando a espessura do espaçador, que aumenta a velocidade de abertura do disjuntor a gás. Segunda Configuração

[0065] Um disjuntor a gás tipo soprador, de acordo com uma segunda configuração, será descrito com referência às Figuras 11 e 12. A Figura 11 é uma vista parcialmente ampliada de um disjuntor a gás no estado fechado e a Figura 12 é uma vista em seção transversal lateral tomada ao longo da direção indicada pela seta C na Figura 11. Os mesmos elementos ou elementos similares da primeira configuração são indicados pelos mesmos números de referência, e sua explicação não será repetida. Configuração

[0066] Como mostrado nas Figuras 11 e 12, um rolo guia 17 é giratoriamente afixado ao quinto pino 14a da haste seladora 14. Uma placa guia 18 é afixada à partição 1a e tem uma abertura longa 18a formada na mesma. A direção longitudinal da abertura longa 18a é paralela à linha axial operativa 14c. O rolo guia 17 é inserido deslizavelmente, e suportado na abertura longa 18a. Operação de Abertura

[0067] Na segunda configuração, como configurada acima, uma operação de abertura a partir do estado fechado da Figura 11 será descrito a seguir. O rolo guia 17 é girado e movido ao longo da abertura longa 18a, enquanto outros membros constituintes fazem o mesmo movimento da operação de abertura da primeira configuração. Neste instante, embora a força vertical F3y seja aplicada à abertura longa 18a do rolo guia 17a, uma reação, com a mesma intensidade da força vertical F3y, é gerada a partir da abertura longa 18a. A operação de fechamento da segunda configuração é similar àquela da primeira configuração, como pode ser entendido facilmente a partir das Figuras 11 e 18, que foram explicadas acima com referência à primeira configuração e, por conseguinte, sua explicação não será repetida. Operação e Efeitos

[0068] A segunda configuração, como configurada acima, tem a seguinte operação e efeitos, em adição àqueles da primeira configuração. Ou seja, nenhum momento de flexão M é exercido sobre a haste seladora 14 (i.e. M= 0). Portanto, a tensão de flexão α da haste seladora 14 também é zero. Assim, não há necessidade de o módulo de seção Z da haste seladora 14 ser grande, que permite diminuir adicionalmente tamanho e reduzir o peso da haste seladora 14.

[0069] Em adição, na segunda configuração, a força vertical F3y é exercida sobre o mancal selador 1c. Portanto, a força friccional Ff é substancialmente igual a zero, para impedir a redução da velocidade de abertura, em razão do aumento da força friccional Ff. Embora seja gerada uma força friccional pelo contato entre o rolo guia 17 e a abertura longa 18a, o coeficiente de fricção de rolamento é geralmente menor que 1/100 do coeficiente de fricção de deslizamento. Portanto, um aumento na força friccional por rolamento é insignificante, e, assim, exerce um efeito pequeno sobre a velocidade de abertura.

[0070] Em adição, na segunda configuração, o rolo guia 17, que suporta deslizavelmente a haste seladora 14, é afixada ao quinto pino 14a da haste seladora 14, dispensando a necessidade de fazer todo o comprimento da haste seladora 14 grande, devido à adição da estrutura guia. Em adição, a segunda configuração emprega a placa guia 18, que pode ser implementada de modo economicamente vantajoso, em comparação com um membro guia cilíndrico e similares.

[0071] Em adição, quando o ângulo inicial de tirante suporte θ, descrito na primeira configuração, tiver sido apropriadamente ajustado, a força vertical F3y também pode ser reduzido na segunda configuração. Por conseguinte, não há necessidade de reforçar a placa guia 18 e rolo guia 17, que reduz custos, e adicionalmente leva a uma redução da força friccional de rolamento. Em uma configuração, é possível impedir, de modo confiável, que a velocidade de abertura do disjuntor a gás seja reduzida. Outras configurações

[0072] Conquanto certas configurações tenham sido descritas, elas foram apresentadas apenas em caráter exemplar, e não pretendem limitar o escopo da presente invenção. Na verdade, os novos métodos e aparelhos descritos nesta podem ser configurados em uma variedade de formas; conquanto várias omissões, substituições, e mudanças na forma das configurações descritas nesta poderão ser introduzidas, sem sair do espírito da especificação. As concretizações e seus equivalentes pretendem cobrir tais formas ou modificações, uma vez englobadas no escopo e espírito da especificação. Por exemplo, embora tenha sido ilustrado na segunda configuração, que o rolo guia 17 seja guiado ao longo da abertura longa 18a, o quinto pino 14a também poderia ser guiado diretamente ao longo da abertura longa 18a.

Claims

1. Disjuntor a gás, compreendendo: uma parte de eletrodo móvel (2) e uma parte de eletrodo fixo (3), que são arranjadas uma voltada contra a outra de maneira engatada/separada em um alojamento (1) hermeticamente preenchido com um gás isolante; um mecanismo operativo (8) afixado ao lado externo (1a) do alojamento (1) e configurado para produzir uma força operativa de uma parte de articulação (16) para a parte de eletrodo móvel (2); uma haste operativa (5), incluindo uma extremidade afixada à parte de eletrodo móvel (2), caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um primeiro tirante (10), incluindo uma extremidade giratoriamente afixada à haste operativa (5); uma alavanca (11), incluindo uma extremidade giratoriamente afixada ao primeiro tirante (10); um mancal suporte (13), que é fixado à partição (1a) do alojamento (1) via um espaçador isolante (9); um segundo tirante (12), incluindo uma extremidade giratoriamente fixada à alavanca (11) e outra extremidade giratoriamente afixada ao mancal suporte (13); um mancal selador (1c), configurado para penetrar através da partição (1a) do alojamento (1); uma haste seladora (14), que é giratoriamente afixada às proximidades do centro da alavanca (11) e deslizavelmente suportada no mancal selador (1c); e um terceiro tirante (15), incluindo uma extremidade giratoriamente fixada à haste seladora (14) e a outra extremidade fixada a parte de articulação (16) do mecanismo operativo (8).

2. Disjuntor a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando as partes de eletrodo (2, 3) se encontram em um estado fechado, uma linha central (10c) do primeiro tirante (10) ao longo de uma direção longitudinal intersecta uma linha axial operativa (14c) da haste seladora (14) no lado da haste seladora (14) com respeito à alavanca (11), e uma linha central (12c) do segundo tirante (12) ao longo de uma direção longitudinal intersecta a linha axial operativa (14c) da haste seladora (14) no lado da haste operativa (5) com respeito à alavanca (11) ou em paralelo à linha axial operativa (14c) da haste seladora (14), sendo que um ângulo inicial do tirante suporte θ é feito entre a linha central (12c) do segundo tirante (12) e a linha axial de operação (14c) da haste seladora (14), e em que o ângulo inicial do tirante suporte θ é ajustado para uma faixa de -2 graus a 0 graus.

3. Disjuntor a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma placa guia (18) tendo uma abertura longa (18a) é fixada à partição (1a), um pino de conexão é afixado à porção de conexão da alavanca (11) e a haste seladora (14), o pino de conexão é deslizavelmente inserido na abertura longa (18a) da placa guia (18), e a direção longitudinal da abertura longa (18a) coincide com a direção do movimento linear da haste seladora (14).

4. Disjuntor a gás, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que um rolo guia (17) é rotacionalmente afixado ao pino de conexão e deslizavelmente conectado à abertura longa (18a) da placa guia (18).

5. Disjuntor a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro tirante (10) é feito de um material isolante.

6. Disjuntor a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um espaçador isolante (9) é interposto entre o mancal suporte (13) e a partição (1a) do alojamento (1).

7. Disjuntor a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um corpo elástico é usado como fonte motora do mecanismo operativo (8).

8. Disjuntor a gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um sistema hidráulico é usado como fonte motora do mecanismo operativo (8).