BRPI0801341B1 - dispositivo de operação para colocar duas peças em contato ou fora de contato e aparelho elétrico compreendendo tal dispositivo - Google Patents

Abstract

dispositivo de operação para colocar duas peças em contato ou fora de contato e aparelho elétrico compreendendo tal dispositivo. a presente invenção refere-se a um dispositivo de operação para colocar duas peças (5, 6) em contato ou fora de contato, pelo menos uma destas peças sendo móvel com respeito à outra, compreendendo um eixo de operação (1) conectado de maneira articulada com respeito a uma armação (2), o dito eixo (1) sendo apto a ser acionado em rotação entre uma primeira posição correspondendo a uma posição de contato das duas peças e uma segunda posição correspondendo a uma posição chamada de posição separada das duas peças, uma mola de compressão (4) apta a ser comprimida pelo dito eixo (1) e para atuar, quando descomprimindo, sobre a peça móvel (6), de um modo tal a levar a dita peça móvel (6) para uma posição de contato com a peça estacionária (5), e o dispositivo para separar as duas peças, apto a mover as duas peças mencionadas acima para a posição separada mencionada acima, a dita mola (4) cooperando através de uma de suas extremidades, chamada de primeira extremidade (4a), com o eixo de operação (1) e através de sua outra extremidade, chamada de segunda extremidade (4b), com a peça móvel (6). este dispositivo é caracterizado pelo fato de que ele compreende o dispositivo de transmissão para transmitir a força exercida sobre o eixo de operação (1) pela primeira extremidade (4a) da mola (4), quando a descompressão da última acontece, para a peça móvel (6), de modo que a dita peça móvel recebe duas torças exercidas respectivamente pelas duas extremidades da mola (4), a resultante das duas forças correspondendo a estas duas forças garantindo uma forte ligação entre as duas peças mencionadas acima.

Description

(54) Título: DISPOSITIVO DE OPERAÇÃO PARA COLOCAR DUAS PEÇAS EM CONTATO OU FORA DE CONTATO E APARELHO ELÉTRICO COMPREENDENDO TAL DISPOSITIVO (51) IntCI.: H01H 3/38; H01H 3/32.

(30) Prioridade Unionista: 15/05/2007 FR 07 03471.

(73) Titular(es): SCHNEIDER ELECTRIC INDUSTRIES S.A.S..

(72) lnventor(es): DENIS PERRIN.

(57) Resumo: DISPOSITIVO DE OPERAÇÃO PARA COLOCAR DUAS PEÇAS EM CONTATO OU FORA DE CONTATO E APARELHO ELÉTRICO COMPREENDENDO TAL DISPOSITIVO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de operação para colocar duas peças (5, 6) em contato ou fora de contato, pelo menos uma destas peças sendo móvel com respeito à outra, compreendendo um eixo de operação (1) conectado de maneira articulada com respeito a uma armação (2), o dito eixo (1) sendo apto a ser acionado em rotação entre uma primeira posição correspondendo a uma posição de contato das duas peças e uma segunda posição correspondendo a uma posição chamada de posição separada das duas peças, uma mola de compressão (4) apta a ser comprimida pelo dito eixo (1) e para atuar, quando descomprimindo, sobre a peça móvel (6), de um modo tal a levar a dita peça móvel (6) para uma posição de contato com a peça estacionária (5), e o dispositivo para separar as duas peças, apto a mover as duas peças mencionadas acima para a posição separada mencionada acima, a dita mola (4) cooperando através de uma de suas extremidades, chamada de primeira extremidade (4a), com o eixo de operação (1) e através de sua outra extremidade, chamada de segunda extremidade (4b), com a peça móvel (6). Este dispositivo (...).

ΙΌ

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO DE OPERAÇÃO PARA COLOCAR DUAS PEÇAS EM CONTATO OU FORA DE CONTATO E APARELHO ELÉTRICO COMPREENDENDO TAL DISPOSITIVO.

A presente invenção refere-se a um dispositivo de operação para colocar duas peças em contato ou fora de contato, pelo menos uma destas peças sendo móvel com respeito à outra, compreendendo um eixo de operação conectado de maneira articulada com respeito a uma armação, o dito eixo estando apto a ser acionado em rotação entre uma primeira posi10 ção correspondendo a uma posição de contato das duas peças e uma segunda posição correspondendo a uma posição chamada posição separada das duas peças, uma mola de compressão apta a ser comprimida pelo dito eixo e para atuar sobre a peça móvel quando descomprimida de um modo tal a levar a dita peça móvel para uma posição de contato com a peça esta15 cionária, e o dispositivo para separar as duas peças, apto a mover as duas peças mencionadas acima para a posição separada mencionada acima, a dita mofa cooperando através de uma de suas extremidades, chamada de primeira extremidade, com o eixo de operação e através de sua outra extremidade, chamada de segunda extremidade, com a peça móvel.

Um dispositivo de operação do tipo mencionado acima é conhecido como descrito no documento FR 2 609 839, este dispositivo executando o controle de desconexão ou de ligação à terra. Este dispositivo compreende um eixo de operação montado girando com respeito a uma armação e conectado de maneira articulada com uma das extremidades de um sistema de mola, cuja extremidade oposta está conectada de maneira articulada com um eixo de saída conectado de maneira articulada com a dita armação e comandando o movimento da peça móvel.

Neste dispositivo, a ligação à terra é executada pela rotação do eixo de operação resultando em compressão da mola até que um ponto mor30 to seja passado. Sob a ação da mola, o eixo de operação continua sua rotação através de alguns graus liberando um rolete de engate por meio de uma haste de conexão. Quando o rolete tiver assim sido liberado, o eixo de saída

gira devido à ação da mola e causa de desconexão dos contatos. Durante esta rotação do eixo de saída, o último aciona o rolete de engate até que ele entre em contato sobre um batente.

A desconexão da ligação à terra é executada pela rotação in5 versa do eixo de operação. A haste de conexão então aciona o rolete, o qual por sua vez aciona o eixo de saída.

Em um mecanismo deste tipo, a força da mola de acionamento diminui de acordo com seu percurso. Para obter uma maior força quando os contatos estão fechados, uma mola muito poderosa tem que ser encaixada ou um sistema de haste se aproximando de um ponto morto ser utilizado, um sistema que exige uma boa perícia dimensional e portanto ajustes de sintonia.

Em adição, durante a fase de compressão da mola, o eixo de saída tem que ser mantido em posição por meio de um sistema de engate na forma de um rolete e ser liberado uma vez que a mola tenha sido comprimida.

A presente invenção relaciona-se com um dispositivo de operação para colocar duas peças em contato e fora de contato uma com a outra, o qual é de projeto simples, permitindo que as duas peças sejam levadas ao contato com uma velocidade independente do operador e garantindo uma maior pressão de contato.

Para este propósito, o objetivo da presente invenção é proporcionar um dispositivo de operação para levar duas peças em contato e para fora de contato do tipo mencionado acima, este dispositivo sendo caracteri25 zado pelo fato de que ele compreende o dispositivo de transmissão para transmitir a força exercida pela primeira extremidade da mola quando a descompressão da última acontece para a peça móvel, de modo que a dita peça móvel recebe duas forças exercidas respectivamente pelas duas extremidades da mola, o resultante das forças correspondendo a estas duas forças garantindo forte ligação entre as duas peças mencionadas acima.

De acordo com uma modalidade particular da invenção, este dispositivo de transmissão compreende uma haste de acionamento conecta-

da de maneira articulada com o eixo de operação através de uma de suas extremidades, chamada de primeira extremidade, e conectada com a peça móvel através de sua extremidade oposta, chamada de segunda extremidade.

De acordo com um aspecto particular da invenção, o eixo de operação compreende duas extremidades dispostas em cada lado de seu eixo geométrico de articulação na armação, a mola é conectada de maneira articulada através de sua extremidade, chamada primeira extremidade, com uma das extremidades, chamada segunda extremidade, do eixo de opera10 ção, e é conectada de maneira articulada, através de sua extremidade chamada segunda extremidade, com a peça móvel.

De acordo com outro aspecto particular, a distância separando o eixo geométrico de articulação do eixo de operação na armação em um lado, e o eixo geométrico de articulação da haste no eixo de operação no outro lado, corresponde substancialmente à distância separando o eixo geométrico de articulação do eixo na armação e o eixo geométrico de articulação da primeira extremidade da mola no dito eixo de operação.

De acordo com outro aspecto, o eixo de operação, a haste e a mola, são dimensionados de modo que a evolução das alavancagens quan20 do a peça estacionária e a peça móvel são levadas ao contato está apta a compensar a redução da força da mola quando o alongamento da última acontece, de modo que uma força constante é aplicada junto ao contato móvel.

De acordo com outro aspecto, o dispositivo mencionado acima pode assumir três posições estáveis, isto é, uma posição de equilíbrio fechada na qual as peças estão em contato e a mola está em uma posição parcialmente descomprimida, uma posição de equilíbrio aberta na qual as peças estão separadas e a mola está em uma posição totalmente comprimida, e uma posição de passagem de ponto morto na qual as peças estão se30 paradas e os três eixos geométricos de articulação, respectivamente, da haste no eixo de operação, da mola no eixo de operação e da mola no contato móvel, estão alinhados, posição na qual a direção das forças transmiti-

das pela mola é tal que nenhum torque é aplicado junto ao eixo de operação e uma posição além da qual a mola começa a acionar e move o eixo de operação e o contato móvel.

De acordo com outro aspecto, o eixo de operação compreende 5 um batente, projetado para operar em conjunto com a haste, para limitar o percurso rotacional do eixo de operação além da posição de passagem do ponto morto, após uma operação de abertura.

É um objetivo adicional da presente invenção proporcionar um aparelho de proteção elétrica compreendendo um contato estacionário e um contato móvel, o contato móvel sendo controlado por um dispositivo de operação compreendendo os aspectos mencionados acima adotados sozinhos ou em combinação.

De acordo com um aspecto particular da invenção, o contato móvel é um contato de ligação à terra.

De acordo com um aspecto particular, ele é uma chave de ligação à terra apresentando capacidade de criação de contato elétrico.

Porém, outras vantagens e aspectos da invenção irão se tornar mais claramente aparentes a partir da descrição detalhada seguinte que se refere aos desenhos acompanhantes dados somente para propósitos de e20 xemplo e nos quais:

- a Figura 1 é uma vista lateral parcial de um dispositivo de operação de um aparelho elétrico de acordo com a invenção em uma posição aberta dos contatos,

- a Figura 2 é uma vista idêntica à figura anterior, o dispositivo 25 estando em uma posição de equilíbrio instável,

- a Figura 3 é uma vista idêntica às vistas anteriores, o dispositivo estando em uma posição de equilíbrio fechada,

- a Figura 4 é uma vista idêntica às vistas anteriores, o dispositivo estando em uma posição intermediária entre à posição de equilíbrio ins30 tável da figura 2 e a posição de equilíbrio fechada da figura 3, mencionadas acima, e

- a Figura 5 é uma representação gráfica ilustrando a força de

acionamento E em DaN exercida pela mola sobre o contato móvel versus o percurso C do contato móvel em mm.

Nas Figuras 1 até 4, um dispositivo de operação O dos contatos de uma chave de ligação à terra de acordo com a invenção, compreende um eixo de operação 1 conectado de maneira articulada ao longo de um eixo geométrico X com uma armação 2. Este eixo de operação também está conectado de maneira articulada (em Y) através de uma de suas extremidades 1a com uma das extremidades 3a de uma haste de acionamento 3, e através de sua extremidade oposta 1b (Z) com uma mola de compressão 4. Esta haste de acionamento 3 e a mola de compressão 4 estão conectadas uma com a outra de maneira articulada através de sua outra extremidade 3b, 4b com um eixo de conexão U, este eixo de conexão U sendo conectado de maneira articulada em um iado com um contato móvel 6 e no outro lado com uma haste de orientação 7 também conectada de maneira articulada com a armação. O contato estacionário 5 é de forma rígida conectado com a armação para suportar as forças de retenção na posição fechada dos dois contatos 5, 6.

Este dispositivo possui duas posições de equilíbrio estável e uma posição de equilíbrio instável. A primeira posição de equilíbrio estável é a posição aberta representada na figura 1. Nesta posição, a haste de acionamento 3 é bloqueada contra um batente da abertura 8 de forma segura fixo junto ao eixo de operação 1.

A segunda posição de equilíbrio estável é a posição fechada representada na figura 3. Nesta posição, a mobilidade do contato móvel é bloqueada contra o batente formado pelo contato estacionário.

A posição de equilíbrio instável representada na figura 2 é a posição na qual os três eixos geométricos de articulação, respectivamente, o eixo geométrico de articulação Y da haste 3 no eixo 1, o eixo geométrico de articulação Z do eixo 1 na mola 4 e o eixo geométrico de articulação U da haste 3 no contato móvel 6, estão alinhados. Nesta posição, chamada de posição de passagem de ponto morto, a direção das forças transmitidas pela mola é tal que nenhum torque é aplicado junto ao eixo de operação. A mon-

tagem pode portanto girar para a posição aberta ou para a posição fechada.

Durante estas duas fases de rotação, o mecanismo opera de maneira autônoma devido à ação da mola de compressão como será explicado a seguir.

Durante esta operação autônoma do mecanismo, o eixo de operação é sujeito a um torque exercido pelas duas forças, forças estas que variam de acordo com o comprimento da mola e de acordo com a evolução das alavancagens D1¹, D2‘ (figura 4). A primeira força, chamada F1, é exercida diretamente pela extremidade de baixo 4b da mola 4 e é retransmitida para o eixo de operação 1 por meio da haste de acionamento 3. A segunda força, chamada F2, é o resultado da força transmitida para o eixo de operação 1 pela extremidade de cima 4a da mola 4. Esta segunda força F2 é retransmitida na direção de F3 para o contato móvel 6 por meio de duas alavancagens D1 e D2.

Quando o sistema deixa a posição de passagem de ponto morto, este toque exercido sobre o eixo de operação tende a fazer o último girar no sentido anti-horário para alcançar a posição fechada ou no sentido horário para alcançar a posição aberta.

Para executar o fechamento dos contatos a partir da posição aberta ilustrada na figura 1, uma ação externa portanto tem que ser executada para acionar o eixo de operação na rotação no sentido anti-horário até que a linha de passagem de ponto morto seja passada, uma posição ilustrada na figura 2. Uma vez que este alinhamento tenha sido passado, a mola 4 começa sua ação de acionamento e aciona o eixo 1 em rotação ainda na mesma direção até que o fechamento dos contatos seja alcançado (figura 3). Isto é alcançado pela descompressão da mola, a qual atua através de suas duas extremidades opostas 4a, 4b, exercendo duas forças, respectivamente, F1, atuando sobre o contato móvel 6 e no eixo de operação, e F2, atuando sobre o eixo de operação 1 e retransmitida para o contato móvel pela haste

3.

Inversamente, para executar a abertura dos contatos a partir da posição fechada ilustrada na figura 3, uma ação externa tem que ser executada para fazer o eixo de operação 1 girar até que ele se mova além da posição de ponto morto, ilustrada na figura 2. Nesta posição, a mola está em um estado de compressão máxima. Uma vez que esta posição tenha sido passada, a mola começa a acionar e por sua descompressão aciona o eixo de operação em rotação até que o batente da abertura 8 entre em contato com a haste como ilustrado na figura 1.

A análise da posição de equilíbrio fechada da figura 3 mostra que o dispositivo por um lado aplica a força F1 da extremidade de baixo da mola 4 diretamente para o contato móvel 6 e por outro lado transmite a força

F2 para o contato móvel 6 via o eixo de operação 1 e a haste de acionamento 3. A resultante R das forças aplicadas junto ao contato móvel portanto é aproximadamente duas vezes a força fornecida pela primeira extremidade 4a da mola 4.

Adicionalmente, o valor desta força resultante R varia muito pou15 co qualquer que seja a posição do contato estacionário 5 durante os últimos três terços do percurso como ilustrado na figura 5. A variação das alavancagens D1' e D2¹ na realidade compensa a redução da força da mola quando a última é alongada. Quanto mais as forças F1 e F2 diminuem, mais a força F3 aumenta.

Um dispositivo de operação por meio do qual o contato móvel pode ser movido para uma posição junto ao contato estacionário com uma velocidade independente do operador portanto foi alcançado por meio da invenção. No fim do movimento, por conta da mola de compressão, este dispositivo garante uma alta pressão de contato para permitir que a corrente flua. O sistema é mantido na posição aberta pela haste de acionamento sendo levada ao contato com uma parte formando um batente do eixo de operação sob a ação da mola de compressão.

Utilizar a força de ambas extremidades da mola significa que uma mola com menos força (aproximadamente metade da força de contato a ser obtida) está apta a ser utilizada.

À medida que a evolução das alavancagens quando o fechamento dos contatos acontece compensa a redução da força da mola através

dos últimos dois terços do percurso, isto resulta em uma força retransmitida para os contatos permanecendo constante através de um grande percurso.

Esta ausência de variação de força de acordo com o percurso garante o mesmo nível de força qualquer que seja a erosão, calafetagem, deformação, perda de percurso, etc., dos contatos. Esta ausência de variação de força de acordo com o percurso portanto abole a necessidade de um dispositivo de pressão de contato ou de um dispositivo de ajuste de posições de colocação em contato. Este dispositivo permite que o número de peças seja minimizado, tende a resultar compacidade máxima da montagem, e re10 sulta em menores custos de produção.

Este princípio é bem-adequado para acionar contatos quando grandes forças são necessárias no fim do percurso (por exemplo, contatos ponto a ponto), ou para todos os contatos requerendo um percurso aumentado para compensar o desgaste, calafetagem, etc. Ele é aplicável junto a todas as funções elétricas sem capacidade de ruptura, em particular do tipo disjuntor. Este princípio pode ser utilizado para simplesmente aplicar uma força de retenção (por exemplo, reviramento de bordos), ou uma força de fixação mantendo várias peças juntas. Ele também é bem-adequado para todas as funções de chave de ligação à terra com capacidade de ruptura.

Para outras aplicações, ele pode ser acoplado com um eixo de modo a transformar o movimento de saída linear em um movimento rotacional. Um sistema de came também pode ser associado com o mesmo para adaptar as forças transmitidas para requerimentos particulares. Ele também pode ser utilizado, se o eixo de operação e a haste de acionamento não forem unidos de forma segura um com o outro, para todas as funções de chave, ou mesmo para disjuntores com encaixe de engate para ligação.

Esta invenção naturalmente não está limita às modalidades descritas e ilustradas que foram fornecidas somente para propósito de exemplo.

Ao contrário, a invenção se estende para abranger todos os e30 quivalentes técnicos do dispositivo descrito e combinações dos mesmos se os últimos forem alcançados de acordo com o espírito da invenção.

Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Dispositivo de operação para colocar duas peças (5, 6) em contato ou fora de contato, pelo menos uma destas peças sendo móvel com respeito à outra, compreendendo um eixo de operação (1) conectado de

   5 maneira articulada com respeito a uma armação (
2. 2), o dito eixo (1) sendo apto a ser acionado em rotação entre uma primeira posição correspondendo a uma posição de contato das duas peças (5, 6) e uma segunda posição correspondendo a uma posição chamada de posição separada das duas peças (5, 6), uma mola (4) de compressão apta a ser comprimida pelo dito

   10 eixo (1) e para atuar sobre a peça móvel (6) quando descomprimindo de um modo tal a levar a dita peça móvel (6) para uma posição de contato com a peça estacionária (5), e o dispositivo para separar as duas peças (5, 6), apto a mover a duas peças (5, 6) mencionadas acima para a posição separada mencionada acima, a dita mola (4) cooperando através de uma de suas ex15 tremidades, chamada de primeira extremidade (4a), com o eixo de operação (1) e através de sua outra extremidade, chamada de segunda extremidade, com a peça móvel (6), caracterizado pelo fato de que ele compreende o dispositivo de transmissão (1,3) para transmitir a força exercida sobre o eixo de operação (1) pela primeira extremidade (4a) da mola (4), quando a descom20 pressão da última acontece, para a peça móvel (6), de modo que a dita peça móvel (6) recebe duas forças exercidas respectivamente pelas duas extremidades (4a, 4b) da mola (4), a resultante das duas forças F1, F2 correspondendo a estas duas forças garantindo uma forte ligação entre as duas peças (5, 6) mencionadas acima.

   25 2. Dispositivo de operação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que este dispositivo de transmissão compreende uma haste de acionamento (3) conectada de maneira articulada com o eixo de operação (1) através de uma (3a) de suas extremidades, chamada primeira extremidade, e conectada com a peça móvel (6) através de sua ex30 tremidade oposta (3b), chamada de segunda extremidade.
3. 3. Dispositivo de operação de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o eixo de operação (1) compreende duas exPetição 870180074107, de 23/08/2018, pág. 4/10 tremidades (1a, 1b) dispostas em cada lado de seu eixo geométrico de articulação X na armação, pelo fato de que a mola (4) é conectada de maneira articulada através de sua extremidade chamada primeira extremidade (4a) com uma das extremidades (1b) chamada segunda extremidade do eixo de operação, e é conectada, de maneira articulada, através de sua extremidade chamada segunda extremidade (4b), com a peça móvel (6).
4. 4. Dispositivo de operação de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a distância separando o eixo geométrico de articulação X do eixo de operação (1) na armação (2) por um lado, e o eixo geométrico de articulação Y da haste (3) no eixo de operação (1) por outro lado, corresponde substancialmente à distância separando o eixo geométrico de articulação X do eixo (1) na armação (2) e o eixo geométrico de articulação da primeira extremidade (4a) da mola (4) no dito eixo de operação (1).
5. 5. Dispositivo de operação, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 4, caracterizado pelo fato de que o eixo de operação (1), a haste (3) e a mola (4) são dimensionados de modo que a evolução das alavancagens D1' e D2', quando as peças móvel e estacionária (5, 6) são levadas ao contato, está apta a compensar a redução da força da mola (4) quando o alongamento da mola acontece, de modo que uma força constante é aplicada para a peça móvel (6).
6. 6. Dispositivo de operação, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 3 a 5, caracterizado pelo fato de que o dispositivo mencionado acima pode assumir três posições estáveis, isto é, uma posição de equilíbrio fechada, na qual as peças (5, 6) estão em contato e a mola (4) está em uma posição parcialmente descomprimida, uma posição de equilíbrio aberta, na qual as peças (5, 6) estão separadas e a mola (4) está em uma posição totalmente comprimida, e uma posição de passagem de ponto morto, na qual as peças (5, 6) estão separadas e os três eixos geométricos de articulação respectivamente, o eixo geométrico de articulação Y da haste (3) no eixo de operação (1), o eixo geométrico de articulação Z da mola (4) no eixo de operação (1), e o eixo geométrico de articulação U da mola (4) na peça móvel (6), estão alinhados, posição na qual a direção das forças de 23/08/2018, pág. 5/10 transmitidas pela mola (4) são tais que nenhum torque é aplicado junto ao eixo de operação (1), e uma posição além da qual a mola (4) começa o acionamento e move o eixo de operação (1) e a peça móvel (6).
7. 7. Dispositivo de operação de acordo com qualquer uma das 5 reivindicações de 2 a 6, caracterizado pelo fato de que o eixo de operação (1) compreende um batente (8) projetado para operar em conjunto com a haste (3) para limitar o percurso rotacional do eixo de operação (1) além da posição de passagem de ponto morto, após uma operação de abertura.
8. 8. Aparelho de proteção elétrica, compreendendo um contato 10 estacionário (5) e um contato móvel (6), o contato móvel (6) sendo controlado por um dispositivo de operação D como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.
9. 9. Aparelho de proteção elétrica de acordo com a reivindicação

   8, caracterizado pelo fato de que o contato móvel (6) é um contato de liga15 ção à terra.
10. 10. Aparelho de proteção elétrica de acordo com a reivindicação

    9, caracterizado pelo fato de que ele é uma chave de ligação à terra apresentando capacidade de criação de contato elétrico.

    Petição 870180074107, de 23/08/2018, pág. 6/10

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