CZ13852U1 - Spoušťový mechanismus jističe - Google Patents

Description

Spoušťový mechanismus jističe Oblast techniky

Technické řešení se týká nadproudových jističů, a sice především jejich vypínacích, resp. spoušťových mechanismů.

Dosavadní stav techniky

V současnosti jsou známy jističe, které mají vytvořen spoušťový mechanismus, kde elektrický proud, přesahující nastavenou mez, vtahuje kotvu do elektromagnetů, přičemž tento pohyb se přenáší přes pákový a táhlový mechanismus na blokovací člen páky pohyblivého elektrického kontaktu, jehož pohybem se právě uvolní pohyb uvedeného kontaktu, načež tento kontakt se oddaluje od pevného elektrického kontaktu, čímž se elektrický okruh, jističem jištěný proti průchodu nadměrného proudu, přeruší. Konkrétní provedení spoušťového mechanismu se vyskytuje u známých provedení v mnoha variantách. Prostorově úsporné a přitom poměrně robustní a spolehlivé spoušťové mechanismy bývají složeny z ovladače ve tvaru páčky, kterou se zvenčí natahuje spoušťový mechanismus, na tuto páčku navazuje táhlo, jehož zahnutý konec se buď přímo opírá o tělo otočného mechanismu, jak je patrné příkladně ze spisů FR 2575862 a FR 2630582, nebo jehož zahnutý konec je otočně napojen na kyvnou pomocnou páčku, jak je patrné příkladně ze spisu CZ 287559 a FR 2766292. Nevýhodou popsaného provedení je v případě přímého opření zahnutého konce táhla o tělo otočného mechanismu, že opřený konec jev podstatě maloprůměrovým kulatým profilem, který tvarově zpravidla neodpovídá s ním spolupracující opěrné protilehlé ploše, což má negativní vliv na spolehlivost a životnost takové dvojice prvků, mezi nimiž působí poměrně vysoké síly a kteréžto prvky při procesu odjištění se po sobě posouvají, načež se přesmykne jeden přes hranu druhého. V případě, že zahnutý konec táhla je otočně napojen na kyvnou pomocnou páčku, je zase nevýhodou, že buď táhlo má poměrně omezenou délku vypínacího kroku, neboje třeba volit pomocnou páčku poměrně velké délky, což je zase nevýhodné z pohledu prostorového uspořádání celého jističe.

Další podstatnou součástí spoušťového mechanismu je ústrojí, pro opětovné přibližování kontaktů z rozepnutého do sepnutého stavu. Zde je důležité, aby i v případě pomalého pohybu ovládací páčky byla zajištěna dostatečná rychlost sepnutí těchto kontaktů. V principu se tento problém u známých provedení řeší postupným napínáním přibližovacího mechanismu, kde v určité fázi dosaženého předpětí se odstraní západka či podobná překážka pohybu pohyblivého kontaktu, načež následně pohyblivý kontakt za předpruženého stavu svého mechanismu dokončí spínací pohyb zaručeně zvýšenou rychlostí. U známých provedení se tento problém řeší na bázi zarážek na spodní ěásti otočné páčky, nebo i pomocí táhla, které na svém akčním konci odjišťuje předpružený spínací pohyb pohyblivého kontaktu. Tyto známé mechanismy sice v principu splňují popsaný požadavek, ale jeví se buď jako příliš složité, nebo v některých případech málo spolehlivé.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody se ve významné míře redukují u spoušťového mechanismu jističe, podle předkládaného technického řešení, kde spoušťový mechanismus jističe, uložený ve skříni jističe, obsahuje ovladač ve tvaru páčky, upravené pro natahování spoušťového mechanismu rozpínání kontaktů jističe, na tuto páčku navazující a s ní otočně spojené ovládací táhlo, jehož druhý, zahnutý konec se opírá o tělo otočného mechanismu spouště, a dále pak obsahuje spínací skokové táhlo, upravené pro spojení ovladače s pohyblivým kontaktem jističe, a kde podstata spočívá v tom, že druhý, zahnutý konec ovládacího táhla je opatřen kluznou botkou, uloženou v drážce, vytvořené v otočném mechanismu spouště, přičemž jedna podélná stěna drážky je vůči otočnému mechanismu spouště pevná a druhá podélná stěna drážky je vůči otočnému mechanismu spouště výkyvně uložena a je opatřena u svého konce, vzdálenějšího od svého kyvného uložení, jednosměrnou zarážkou, upravenou pro plošné opření kluzné botky ve směru, odpovídajícímu

-1 CZ 13852 Ul odjištění mechanismu spouště, a pro volný pohyb botky ve směru natahování mechanismu spouště, přičemž současně spínací skokové táhlo je suvně uloženo ve skříni jističe, na svém ovládacím konci je upraveno do podoby odsuvné opěiy pohyblivého kontaktu a na svém ovládaném konci je spínací skokové táhlo opatřeno válcovým segmentem, s osou rovnoběžnou s osou pevného čepu uložení ovladače, kde tento válcový segment je veden v obvodové drážce, vytvořené ve vnitřní části ovladače, přičemž na obvodě pevného čepu uložení ovladače je vytvořena axiální drážka, a to v takovém místě, že při poloze ovladače, odpovídající ručnímu vypnutí jističe, je axiální drážka v zadní části obvodové drážky, zatímco při poloze ovladače, odpovídající ručnímu zapnutí jističe, je axiální drážka překryta spodní částí ovladače za přední částí obvodové drážky. Výhodné je, jestliže jednosměrná zarážka na pohyblivé stěně vodicí drážky má výšku od 10 do 50 % výšky kluzné botky. Dále je výhodné, jestliže spínací skokové táhlo je vyrobeno z plastu a je vylisováno současně s planžetovou pružinkou, opírající se o výběžek skříně jističe a působící na spínací skokové táhlo silou ve směru k čepu uložení ovladače jističe. Ještě může být výhodné, jestliže axiální drážka má průřez kruhové výseče, s vrcholovým úhlem v rozmezí od 60 do 120 úhlových stupňů a s hloubkou v rozmezí od 25 do 75 % průměru válcového segmentu spínacího skokového táhla.

Tím se dosáhne vytvoření spoušťového mechanismu jističe, který je díky předkládané konstrukci ve svých podstatných částech relativně jednoduchý a přitom vysoce spolehlivý. Ovládací táhlo v popsaném provedení a uložení zajišťuje jak spolehlivou aretaci v sepnuté poloze kontaktů, tak snadné odjištění při iniciaci odklopení pohyblivé stěny vodicí drážky kluzné botky a současně při natahování spoušťového mechanismu se zajistí jednak spolehlivé zaskočení kluzné botky za zarážku na pohyblivé stěně vodicí drážky a jednak při tomtéž pohybu ovladače se díky popsané konstrukci současně ovladačem vedeného spínacího skokového táhla zajistí požadované skokové sepnutí kontaktů jističe, přičemž k odjištění posuvem zarážky na druhém, ovládacím konci tohoto táhla dojde výhodně až po vysunutí válcového segmentu na ovládané části tohoto táhla z axiální drážky na čepu uložení ovladače ve skříni jističe. Pokud se volí profil axiální drážky ve shodě s některým s výhodných provedení, zde předkládaných, pak bude zvláště spolehlivě zajištěno, navíc za součinnosti planžetové pružinky na tomto táhle, že válcový segment tohoto táhla se vysune z této axiální drážky až ke konci příslušného pohybu ovladače, tedy až v situaci, kdy přední část obvodové drážky na vnitřní části ovladače se opře bočně o tento válcový segment, čímž se současně ovládací konec tohoto táhla přestaví do polohy odblokování pohyblivého kontaktu.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je dále podrobněji vysvětleno a popsáno na příkladném provedení, včetně přiložených výkresů, kde na jednotlivých vyobrazeních je spoušťový mechanismus jističe, a to v bočním pohledu, přičemž na obr. 1 je situace, kdy kontakty jističe jsou rozpojeny a ovladač je připraven k natažení spoušťového mechanismu, na obr. 2 je situace, kdy spoušťový mechanismus je v počátečním rozpětí svého natahovacího kroku, ale spínací skokové táhlo je stále v poloze, odpovídající blokování spínacího kroku pohyblivého kontaktu, na obr. 3 je pak situace, kdy spoušťový mechanismus je v závěrečném rozpětí svého natahovacího kroku a kdy navíc spínací skokové táhlo je již v poloze, odpovídající situaci těsně před odblokováním spínacího kroku pohyblivého kontaktu, načež na obr. 4 je situace, shodná se situací na obr. 3, s tím rozdílem, že spínací skokové táhlo je v poloze, odpovídající situaci těsně po odblokování spínacího kroku pohyblivého kontaktu, a dále pak na obr. 5 je situace, kdy jádro ovládacího elektromagnetu s nadproudovou cívkou a/nebo táhlo bimetalového tepelného ovladače je v počátečním rozpětí svého odjišťovacího kroku, a to v opření o segment, spojený s pohyblivou stěnou vodicí drážky kluzné botky, která je zde nyní stále ještě v blokovacím vztahu vůči pohyblivé stěně vodicí drážky, načež konečně na obr. 6 je situace, kdy v další fázi odklonu pohyblivé stěny vodicí drážky je kluzná botka vůči této pohyblivé stěně, a tím i vůči celému otočnému segmentu s pohyblivým kontaktem, ve vztahu odblokovaném, kde pohyblivý kontakt jističe je na tomto vyobrazení v tomu odpovídající, rozepnuté poloze.

-2CZ 13852 Ul

Příklad provedení technického řešení

Spoušťový mechanismus jističe je uložen ve skříni jističe, zde neznázorněné, a obsahuje ovladač 1 ve tvaru páčky, upravené pro natahování spoušťového mechanismu rozpínání kontaktů 13, 14 jističe, na tuto páčku navazující a s ní otočně spojené ovládací táhlo 3, jehož druhý, zahnutý konec se opírá o tělo 6 otočného mechanismu spouště, a dále pak obsahuje spínací skokové táhlo 12, upravené pro spojení ovladače 1 s pohyblivým kontaktem 13 jističe. Podstatné je především, že druhý, zahnutý konec ovládacího táhla 3 je opatřen kluznou botkou 8, uloženou v drážce 81, vytvořené v otočném mechanismu spouště. Přitom první podélná stěna 61 drážky 81 je vůči otočnému mechanismu spouště, resp. proti tělu 6 otočného mechanismu spouště, pevná a druhá podélná stěna 91 drážky 81 je vůči otočnému mechanismu spouště výkyvné uložena. Výkyvné uložená druhá stěna 91 drážky 81 je pak opatřena u svého konce, vzdálenějšího od svého kyvného uložení, jednosměrnou zarážkou 911, upravenou pro plošné opření kluzné botky 8 ve směru, odpovídajícímu odjištění mechanismu spouště, a pro volný pohyb botky 8 ve směru přípravného kroku pro natahování mechanismu spouště. Jednosměrná zarážka 911 je zde provedena jako ploška na výkyvné uložené druhé stěně 91 drážky 81, která je vytvořena ve směru normály k první, pevné stěně 61 této drážky 81. Ploška, tvořící jednosměrnou zarážku 911, může mít i určitou odchylku od normály k první, pevné stěně 61 drážky 81, ale úhel této odchylky nesmí být větší, než třecí úhel, odpovídající třecí dvojici materiálů kluzné botky 8 a druhé, pohyblivé stěny 91 této drážky 81. V opačném případě by totiž síla mezi kluznou botkou 81 a druhou, pohyblivou stěnou 91 drážky 81 vyvozovala nežádoucí tečnou sílu na uvedenou pohyblivou stěnu 91, s nebezpečím předčasného nechtěného odjištění spoušťového mechanismu a tím i nechtěného rozepnutí kontaktů 13, 14. Současně v mechanismu spouště obsažené spínací skokové táhlo 12 je suvně uloženo ve skříni jističe, na svém ovládacím konci 121 je upraveno do podoby odsuvné opěry pohyblivého kontaktu 13 a na svém ovládaném konci 122 je spínací skokové táhlo 12 opatřeno válcovým segmentem 1221, s osou rovnoběžnou s osou pevného čepu 18 uložení ovladače 1. Přitom tento válcový segment 1221 je veden v obvodové drážce 111, vytvořené ve vnitřní části ovladače 1, a současně na obvodě pevného čepu 18 uložení ovladače 1 je vytvořena axiální drážka 181, a to v takovém místě, že při poloze ovladače 1, odpovídající ručnímu vypnutí jističe, je axiální drážka 181 v zadní části obvodové drážky 111, zatímco při poloze ovladače 1, odpovídající ručnímu zapnutí jističe, je axiální drážka 181 překryta spodní částí ovladače 1 za přední částí obvodové drážky 111. V tomto příkladném provedení má jednosměrná zarážka 911 na druhé, pohyblivé stěně 91 vodicí drážky 81 výšku 25 % výšky kluzné botky 8, což spolehlivě stačí zajistit, aby kluzná botka 8 po celý úsek otáčení ovladače I zůstávala opřená v drážce 81 o druhou, pohyblivou stěnu 91 této drážky 81, resp. o jednosměrnou zarážku 911 na této pohyblivé stěně 91 drážky 81. Spínací skokové táhlo 12 je zde vyrobeno z plastu aje vylisováno současně s planžetovou pružinkou 123, opírající se o výběžek 19 skříně jističe a působící na spínací skokové táhlo 12 silou ve směru k čepu 18 uložení ovladače I jističe. Axiální drážka 181 má zde průřez kruhové výseče, s vrcholovým úhlem 120 úhlových stupňů a s hloubkou, která je 40 % průměru válcového segmentu 1221 spínacího skokového táhla 12, což spolehlivě stačí zajistit, aby toto spínací skokové táhlo po větší část úseku otáčení ovladače I, při natahování spoušťového mechanismu, zůstávalo svým válcovým segmentem 1221 opřené v axiální drážce 181 pevného čepu 18 tohoto ovladače, a tak s větší jistotou blokovalo v této úvodní fázi pohybu spínací krok pohyblivého kontaktu 13. Pro zajištění potřebných předpětí a vratných sil jsou příslušné součásti mechanismu opatřeny běžnými pružinami 2, 4, 7, 11, a to typu planžet, vinutých pružin a vlásenkových pružin, jak je též patrné na jednotlivých vyobrazeních. Samotné použití a umístění jednotlivých pružin je v podobných mechanismech obvyklé a není zde proto podrobněji popisováno. Co se týče spojení pohyblivého segmentu 9 spouště, jehož součástí je i druhá, pohyblivá stěna 91 drážky 81, s bimetalem 17, pak toto spojení je provedeno tepelně odjišťovacím táhlem 10, které svým volným, zahnutým koncem zabíhá za tento bimetal 17, zatímco jeho opačný konec je otočně uchycen k pohyblivému segmentu 9. Přitom v popisovaném příkladném provedení je odjišťovaní táhlo 10 ještě v poloze s rozepnutými kontakty opřeno o segment 9 přes segmentovou planžetovou pružinu 92, která pomáhá v této poloze udržovat segment 9 v natočení, kdy kluzná botka 8 spolehlivě zapadne za jednosměrnou zarážku 911. Současně na obr. 5 je ještě

-3 CZ 13852 Ul patrné jádro 16 odjišťovacího elektromagnetů s nadproudovým vinutím, kde prvky jako elektromagnet, resp. jeho vinutí, jsou běžné konstrukce a nejsou zde znázorněny.

Funkce zařízení je následující. Po nadproudovém nebo tepelném rozepnutí kontaktů 13, 14 nastává situace, kdy kontakty 13, 14 jističe jsou rozpojeny a ovladač i je připraven k natažení spoušťového mechanismu, jak je patrné z obr. 1. Dále následuje natahování spoušťového mechanismu, čímž se mechanismus dostává do situace, znázorněné na obr. 2. Spoušťový mechanismus je nyní v počátečním rozpětí svého natahovacího kroku, ale spínací skokové táhlo 12 je stále v poloze, odpovídající blokování spínacího kroku pohyblivého kontaktu 13. Natahovací krok pokračuje dále tak, že nastává situace, patrná na obr. 3, kdy spoušťový mechanismus je v závěrečném rozpětí svého natahovacího kroku a kdy navíc spínací skokové táhlo 12 je již v poloze, odpovídající situaci těsně před odblokováním spínacího kroku pohyblivého kontaktu 13. Dalším nepatrným pohybem se mechanismus spouště přesouvá do polohy, patrné z obr. 4, kterážto poloha je shodná se situací na obr. 3, s tím rozdílem, že spínací skokové táhlo 12 je v poloze, odpovídající situaci těsně po odblokování spínacího kroku pohyblivého kontaktu 13. Po tomto odblokování dojde k tomu, že tělo 6 s pohyblivým kontaktem 13 vlivem pružiny JT rychle dosedne na pevný kontakt 14, čímž se také propojí elektrický okruh, tímto jističem jištěný. Nastane-li pak dále za provozu jištěného elektrického okruhu zvýšení hodnoty obvodem procházejícího proudu, posouvá se působením nadproudového vinutí jádro 16 takto vytvořeného elektromagnetu, a to směrem k segmentu 9, na kterém je vytvořena i druhá, pohyblivá stěna 91 drážky 81. Působením jádra 16 na segment 9 dojde k odklonění pohyblivé stěny 91 a tím současně k odblokování kluzné botky 8 v drážce 81, kterážto botka 8 dosud byla opřena o jednosměrnou zarážku 911. K analogickému odblokování může dojít alternativně i působením bimetalu 17 na uvedený segment 9, a to prostřednictvím tepelně odjišťovacího táhla 10. Po popsaném působení nastává situace, patrná z obr. 5, kdy jádro 16 ovládacího elektromagnetů s nadproudovou cívkou a/nebo tepelně odjišťovací táhlo 10 bimetalového tepelného ovladače, představovaného zde právě bimetalem 17, je v počátečním rozpětí svého odjišťovacího kroku, a to právě v opření o segment 9, spojený s druhou, pohyblivou stěnou 91 vodicí drážky 81 kluzné botky 8, která je zde znázorněna nyní stále ještě v blokovacím vztahu vůči pohyblivé stěně 91 vodicí drážky 81. V závěrečné fázi popisovaného funkčního cyklu nastává situace, patrná z obr. 6, kdy v další fázi odklonu pohyblivé stěny 91 vodicí drážky 81 je kluzná botka 8 vůči této pohyblivé stěně 91, a tím i vůči celému otočnému segmentu 9 s pohyblivým kontaktem 13, ve stavu odblokovaném, a kde pohyblivý kontakt 13 jističe je na tomto vyobrazení v tomu odpovídající, již rozepnuté poloze, ve vztahu k pevnému kontaktu 14. Nyní je jištěný okruh rozpojen, načež po odstranění příčiny zvýšené proudové zátěže je možno otočit ovladačem 1 do polohy předcházející natažení spoušťového mechanismu, kterážto poloha je znázorněna na obr. 1, načež případný další cyklus funkce popisovaného jističe může znovu proběhnout. Mechanismus spouště může být dimenzován tak, že jádro 16 elektromagnetů se po odjištění ještě opře o těleso pohyblivého kontaktu 13 a svým působením ještě urychlí rozpínací krok, což je z hlediska minimalizace trvání oblouku mezi rozpínanými kontakty žádoucí. Planžetová pružinka 123 pomáhá vtlačovat válcový segment 1221 do axiální drážky 181 v pevném čepu 18, čímž se pojišťuje setrvání spínacího skokového táhla 12 v blokovací poloze, dokud nedojde k dostatečnému napružení mechanismu, aby pak sepnutí kontaktů 13, 14 bylo co nej rychlejší, nezávisle na případně i pomalém pohybu při ručním natahování spoušťového mechanismu.

Hospodářská využitelnost

Zařízení podle předkládaného technického řešení je využitelné jako nadproudový jistič, a to zejména v situacích, kdy se žádá spolehlivá dlouhodobá funkce takového jističe a současně jeho konstrukce má být relativně jednoduchá a výroba nepříliš náročná.

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Spoušťový mechanismus jističe, uložený ve skříni jističe, obsahující ovladač ve tvaru páčky, upravené pro natahování spoušťového mechanismu rozpínání kontaktů jističe, na tuto páčku navazující a s ní otočně spojené ovládací táhlo, jehož druhý, zahnutý konec se opírá o tělo otočného mechanismu spouště, a dále pak obsahující spínací skokové táhlo, upravené pro spojení ovladače s pohyblivým kontaktem jističe, vyznačený tím, že druhý, zahnutý konec ovládacího táhla (3) je opatřen kluznou botkou (8), uloženou v drážce (81), vytvořené v otočném mechanismu spouště, přičemž první podélná stěna (61) drážky (81) je vůči otočnému mechanismu spouště pevná a druhá podélná stěna (91) drážky (81) je vůči otočnému mechanismu spouště výkyvné uložena a je opatřena u svého konce, vzdálenějšího od svého kyvného uložení, jednosměrnou zarážkou (911), upravenou pro plošné opření kluzné botky (8) ve směru, odpovídajícímu odjištění mechanismu spouště, a pro volný pohyb botky (8) ve směru natahování mechanismu spouště, přičemž současně spínací skokové táhlo (12) je suvně uloženo ve skříni jističe, na svém ovládacím konci (121) je upraveno do podoby odsuvné opěry pohyblivého kontaktu (13) a na svém ovládaném konci (122) je spínací skokové táhlo opatřeno válcovým segmentem (1221), s osou rovnoběžnou s osou pevného čepu (18) uložení ovladače (1), kde tento válcový segment (1221) je veden v obvodové drážce (111), vytvořené ve vnitřní části ovladače (1), přičemž na obvodě pevného čepu (18) uložení ovladače je vytvořena axiální drážka (181), a to v takovém místě, že při poloze ovladače (1), odpovídající ručnímu vypnutí jističe, je axiální drážka (181) v zadní části obvodové drážky (111), zatímco při poloze ovladače (1), odpovídající ručnímu zapnutí jističe, je axiální drážka (181) překryta spodní částí ovladače (1) za přední částí obvodové drážky (111). J
2. 2. Spoušťový mechanismus jističe, podle nároku 1, vyznačený tím, že jednosměrná zarážka (911) na pohyblivé stěně (91) vodicí drážky (81) má výšku od 10 do 50 % výšky kluzné botky (8).
3. 3. Spoušťový mechanismus jističe, podle nároků 1 a 2, vyznačený tím, že spínací skokové táhlo (12) je vyrobeno z plastu a je vylisováno současně s planžetovou pružinkou (123), opírající se o výběžek (19) skříně jističe a působící na spínací skokové táhlo (12) silou ve směru k pevnému čepu (18) uložení ovladače (1) jističe.
4. 4. Spoušťový mechanismus jističe, podle nároků laž3, vyznačený tím, že axiální drážka (181) má průřez kruhové výseče, s vrcholovým úhlem v rozmezí od 60 do 120 úhlových stupňů a s hloubkou v rozmezí od 25 do 75 % průměru válcového segmentu (1221) spínacího skokového táhla (12).