EA014194B1 - Рабочее устройство электрического защитного прибора и содержащий его электрический защитный прибор - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к рабочему устройству электрического защитного прибора, размещенного в изоляционном корпусе (1), содержащем пару из неподвижного (5) и подвижного (4) контактов, при этом указанный подвижный контакт (4) предназначен для включения либо вручную с помощью рукоятки (6), либо автоматически, содержащему передаточный стержень (10), соединенный с рукояткой (6), опорный механизм (3) подвижного контакта (4), содержащий опорную пластину (15), установленную с возможностью поворота на оси (31) и имеющую разрушаемое механическое звено соединения с передаточным стержнем (10), и расцепляющий рычаг (16), управляемый расцепляющим механизмом, для вызывания разрушения механического звена, что приводит к автоматическому расцеплению механизма независимо от рукоятки (6) и размыкания контактов (4, 5) в случае возникновения неисправности, при этом разрушаемое механическое звено образовано с помощью удерживающего выреза в расцепляющем рычаге (16), работающем во взаимодействии с защелкой (19), установленной с возможностью поворота на штифте (20) пластины, при этом разрушение механического звена соответствует расцеплению защелки. Устройство характеризуется тем, что передаточный стержень (10) в положении защелкивания защелки нажимает на пластину (15) и на защелку (19), при этом относительные положения двух опорных поверхностей относительно пластины (15) и защелки (19) и отношение двух рычагов, позволяющее уменьшать усилие стержня на расцепляющий рычаг, выбраны так, что усилие, приложенное к защелке, меньше усилия, приложенного к пластине.

Description

Данное изобретение относится к рабочему устройству электрического защитного прибора, размещенного в изоляционном корпусе, содержащем пару из неподвижного и подвижного контактов, при этом указанный подвижный контакт предназначен для включения либо вручную с помощью рукоятки, либо автоматически, содержащему передаточный стержень, соединенный с рукояткой, опорный механизм подвижного контакта, содержащий опорную пластину, установленную с возможностью поворота на оси и имеющую размыкаемое механическое звено соединения с передаточным стержнем, и расцепляющий рычаг, управляемый расцепляющим механизмом, для размыкания механического звена в случае возникновения неисправности, что приводит к автоматическому расцеплению механизма независимо от рукоятки и размыкания контактов, при этом размыкаемое механическое звено образовано с помощью удерживающего выреза в расцепляющем рычаге, работающем во взаимодействии с защелкой, установленной с возможностью поворота на штифте пластины.

Из патента РК 2589627 известен передаточный стержень, работающий во взаимодействии с пластиной. В этом устройстве усилие механизма воспринимается на 2/3 пластиной и на 1/3 расцепляющим стержнем. При этом не имеется механического действия, уменьшающего действующие силы.

Из патента РК 2616583 также известен рабочий механизм миниатюрного автоматического выключателя, содержащий указанные выше признаки. В этом патенте узел, содержащий передаточный стержень, защелку и расцепляющий рычаг, образует понижающую передаточную ступень, обеспечивающую уменьшение расцепляющей силы.

В этом механизме усилие стержня вызывает крутящий момент на защелке. Эта геометрия не обеспечивает оптимизацию дальнейшего уменьшения защелкивающего усилия по причине размера механизма относительно стандартного размера модульных полюсных блоков автоматического выключателя. Следовательно, размер магнитных и тепловых защитных устройств нельзя уменьшать далее. Это ограничивает характеристики автоматических выключателей вследствие повышения температуры, вызываемого этими устройствами.

Данное изобретение решает эти проблемы и предлагает рабочее устройство для электрического прибора, с помощью которого можно улучшить характеристики этого прибора.

Для этого целью данного изобретения является создание рабочего устройства электрического защитного прибора указанного выше вида. Это устройство характеризуется тем, что передаточный стержень в положении защелкивания защелки нажимает на пластину и на защелку, при этом относительные положения двух опорных поверхностей относительно пластины и защелки и отношение двух действий рычага, позволяющее уменьшать усилие стержня на расцепляющий рычаг, выбраны так, что усилие, приложенное к защелке, меньше усилия, приложенного к пластине.

Согласно частному признаку относительные положения двух опорных поверхностей и отношение двух действий рычагов выбраны так, что усилие, приложенное к защелке, примерно в семь раз меньше, чем усилие, приложенное к пластине.

Согласно другому частному признаку защелка и расцепляющий рычаг выполнены с уменьшенной толщиной для обеспечения размещения экрана для защиты от загрязнения, подлежащего размещению между стержнем и зоной защелкивания, между защелкой и расцепляющим рычагом.

Согласно другому признаку защелка выполнена из разрезанной металлической пластины или из пластмассы.

Согласно другому признаку защелка и пластина, обе, содержат отверстие, предназначенное для обеспечения поворота пластины, когда происходит автоматическое расцепление, в то время как стержень блокируется в замкнутом положении контактов рукояткой.

Согласно другому признаку пластина также содержит отверстие, предназначенное для направления прохождения стержня в его исходное положение с прижиманием к пластине, когда рукоятка возвращается в открытое положение контактов после автоматического расцепления.

Согласно другому признаку это устройство содержит пружину с двумя ветвями, фиксированными на рычаге, содержащую первую ветвь, предназначенную для перемещения расцепляющего рычага обратно в его исходное положение готовности для защелкивания после произошедшего расцепления, и вторую ветвь, предназначенную для перемещения защелки в предпочтительное положение, в котором создается достаточный зазор между защелкой и рычагом для облегчения защелкивания защелки на указанном рычаге после автоматического расцепления.

Другой целью данного изобретения является создание электрического защитного прибора, содержащего рабочее устройство, имеющее указанные выше признаки по отдельности или в комбинации.

Другие преимущества и признаки изобретения следуют из приведенного ниже подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, которые приведены лишь в качестве примера, и на которых изображено:

фиг. 1 - частично внутреннее устройство автоматического выключателя с рабочим устройством согласно частному варианту выполнения изобретения в открытом положении контактов и рукоятки на виде

- 1 014194 сверху;

фиг. 2 - автоматический выключатель согласно фиг. 1, при этом устройство находится в положении, соответствующем началу замыкания контактов;

фиг. 3 - автоматический выключатель согласно фиг. 1 в замкнутом положении контактов и рукоятки и с экраном защиты от загрязнения;

фиг. 4 - автоматический выключатель согласно фиг. 3 с рабочим устройством в замкнутом положении контактов и рукоятки в увеличенном масштабе;

фиг. 5 - частично рабочее устройство в расцепленном положении, при этом рукоятка удерживается в замкнутом положении на виде сверху;

фиг. 6 - рабочее устройство согласно фиг. 5, но с дополнительным изображением экрана защиты от загрязнения;

фиг. 7 - автоматический выключатель согласно фиг. 1, но с дополнительным изображением экрана защиты от загрязнения.

На чертежах показан миниатюрный электрический автоматический выключатель с литым изоляционным корпусом 1, содержащим рабочее устройство 2 согласно изобретению. Это устройство содержит опорный механизм 3 подвижного контакта 4, при этом указанный подвижный контакт работает во взаимодействии с неподвижным контактом 5.

В передней панели 8 корпуса предусмотрено отверстие 7 для прохождения рукоятки 6, установленной с возможностью ограниченного поворота на штифте 11 корпуса между замкнутым положением, в котором контакты 4, 5 замкнуты, и открытым положением, соответствующим размыканию контактов 4, 5. Рукоятка 6 снабжена внутренним основанием 9, соединенным с передаточным стержнем 10 с образованием коленорычажного механизма, шарнир 12 которого является эксцентричным относительно неподвижного штифта 11 рукоятки 6.

Рукоятка 6 подпружинена против часовой стрелки в открытое положение контактов с помощью возвратной пружины (не изображена). Неподвижный контакт 5 закреплен на корпусе электромагнитного расцепляющего механизма 13. Подвижный контакт 4 закреплен на опорном механизме 3 подвижного контакта 4, при этом указанная основа 3 шарнирно установлена на оси 14, при этом поворотная пластина 13 установлена с возможностью поворота вокруг оси 31.

Расцепляющий рычаг 16, приводимый в действие ударником электромагнитного расцепляющего механизма, и биметаллическая полоса теплового расцепляющего механизма (не изображен) или внешний вспомогательный механизм установлены с возможностью поворота на штифте 17, установленном на пластине 15 с заданным смещением относительно указанной выше оси 14.

Размыкаемое механическое звено расположено между передаточным стержнем 10 и приводной пластиной 15 опорного механизма 3 подвижного контакта 4.

В защелкнутом положении звено обеспечивает ручное управление механизмом через рукоятку 6. Перемещение расцепляющего рычага 16 в расцепленное положение за счет действия расцепляющих механизмов вызывает моментальное размыкание механического звена, что приводит к автоматическому расцеплению механизма независимо от рукоятки 6. Расцепляющий рычаг 16 связан с возвратной пружиной 27, предназначенной для автоматического восстановления механического звена, когда рукоятка 6 переводится в открытое положение после расцепления механизма при неисправности.

Размыкаемое механическое звено содержит защелку 19, установленную с возможностью поворота на штифте 20 пластины 15. Противоположно этому штифту нос 21 (см. фиг. 4) защелки 19 работает в положении защелкивания звена во взаимодействии с удерживающим вырезом 22 (см. фиг. 4), расположенным на плече расцепляющего рычага 16. Передаточный стержень 10 соединен с защелкой 19 и пластиной 15 в шарнирной точке 23, которая способна перемещаться, когда происходит расцепление, в два последовательных отверстия 24 и 26 пластины 15.

Шарнирная точка 23 расположена между шарнирным штифтом 20 (см. фиг. 3) защелки 19 на пластине и носом 21 (см. фиг. 4) защелки. Звено образует понижающую передаточную ступень в кинематической цепи устройства, уменьшая расцепляющее усилие, создаваемое с помощью магнитно-теплового расцепляющего механизма.

Защелка 19 содержит также имеющее форму почки или У-образное отверстие 25, которое вместе с отверстиями 24 и 26 пластины предназначено для обеспечения поворота опорной пластины 15 контакта, когда происходит расцепление, в то время как стержень 10 блокируется самой рукояткой 6, удерживаемой в замкнутом положении контактов.

Отверстие 26, предусмотренное в пластине 15, обеспечивает также направленное перемещение стержня, когда рукоятка возвращается в открытое положение контактов после расцепления. Два отверстия 24, 26 пластины 15 проходят относительно друг друга с образованием У-образной формы.

Смещающая пружина 27 с ветвями 28, 29 установлена вокруг штифта 17 на рычаге 16. Одна ветвь 28 предназначена для возврата расцепляющего рычага 16 в его исходное положение, в то время как другая ветвь 29 подпружинивает защелку 19 в предпочтительное положение, выбранное так, чтобы создавать достаточный зазор между рычагом 16 и защелкой 19 для обеспечения защелкивания.

Экран 30 (см. фиг. 3, 6 и 7), интегрированный в расцепляющий рычаг, покрывает зону защелкива

- 2 014194 ния расцепляющего рычага 16 с защелкой 19. Этот экран установлен между стержнем и зоной защелкивания и защищает зону защелкивания от выступов вследствие размыкания.

Ниже приводится описание работы устройства со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 рабочее устройство находится в положении, в котором контакты разомкнуты, при этом рукоятка находится в открытом положении.

Когда рукоятку 6 приводят в действие для выполнения замыкания контактов (см. фиг. 2), то она перемещает стержень 10, который затем нажимает на пластину 15 и защелку 19 (см. фиг. 2). Защелка 19 защелкивается на расцепляющем бруске (или рычаге).

Стержень 10, нажимающий на пластину 15 и на защелку 19, вызывает поворот пластины вокруг своего штифта 31 до замыкания контактов 4, 5.

Стержень продолжает свое перемещение до прохождения мертвой точки коленорычажного механизма, образованного рукояткой и стержнем. Затем механизм занимает положение равновесия с удерживанием контактов 4, 5 в замкнутом положении, как показано на фиг. 3 и 4.

Для размыкания контактов 4, 5 вручную приводят в действие рукоятку 6 до прохождения мертвой точки коленорычажного механизма в противоположном направлении. Затем механизм достигает положения равновесия с разомкнутыми контактами, когда рукоятка достигает конца своего перемещения в положении, показанном на фиг. 1.

Когда контакты замкнуты и приводится в действие расцепляющий рычаг, то защелка 19 открывается, однако рукоятка 6 не возвращается прямо в свое открытое положение.

Равновесие сил, оказываемых на механизм стержнем 10, нарушается. Пластина 15 поворачивается вокруг своего штифта 31 и размыкает контакты, как показано на фиг. 5 и 6. Отверстие 25, выполненное внутри защелки 19, обеспечивает поворот защелки вокруг штифта 20, и это отверстие 25 защелки во взаимодействии с отверстиями 24, 26 пластины 15 позволяет пластине поворачиваться, при этом рукоятка все еще удерживается в положении, когда контакты замкнуты.

Затем пружина рукоятки перемещает ее в положение размыкания контактов, и стержень перемещает защелку в исходное положение, как показано на фиг. 7. Пружина 27, подпружинивающая защелку и возвращающая рычаг, затем перемещается в положение, в котором защелка может защелкиваться на рычаге, когда рукоятка приводится в действие для замыкания контактов. Отверстия 24, 26, предусмотренные в пластине 15, участвуют в направлении перемещения стержня 10 в положение, в котором он нажимает на пластину.

Таким образом, согласно изобретению в нормальном рабочем положении электрического контура без неисправности в контуре стержень нажимает на опорную пластину контакта и на защелку, при этом относительные положения двух опорных поверхностей и соотношение рычагов X и Υ оптимизированы так, что усилие защелкивания защелки уменьшается до точного минимума.

Для этого система содержит две понижающие передаточные ступени. Согласно первой ступени усилие механизма в большой степени воспринимается пластиной и в меньшей степени защелкой. Согласно второй ступени за счет рычажных средств на защелке усилие уменьшается или понижается на расцепляющем рычаге.

За счет этого усилие, необходимое для прерывания защелкивания, можно уменьшать до меньшего значения, чем в решениях, согласно уровню техники.

С помощью изобретения достигается уменьшение размера изделий при одновременном сохранении или улучшении рабочих характеристик устройства за счет того, что можно уменьшать размер магнитного и теплового защитных устройств. Тем самым уменьшается тепло, отдаваемое тепловыми защитными устройствами. Работа магнитных расцепляющих устройств становится быстрее и лучше, поскольку снижаются динамические напряжения.

Уменьшение усилия защелкивания позволяет также уменьшать опорную поверхность защелки на рычаг и тем самым толщину защелки и расцепляющего рычага.

Уменьшение усилия защелкивания означает также возможность выполнения защелки из разрезанной металлической пластины, а также возможность выполнения защелки из тонкой металлической пластины. Небольшая толщина защелки и рычага позволяет также устанавливать экран для защиты от загрязнения между стержнем, с одной стороны, и зоной защелкивания между защелкой и рычагом, с другой стороны.

Следует также отметить, что за счет присутствия смещающей пружины упрощаются цепочки размеров, обеспечивающих защелкивание защелки на рычаге.

Единственная пружина используется для выполнения двух функций, а именно возврата рычага в исходное положение и создание зазора защелкивания.

Аналогичным образом, за счет присутствия экрана зона защелкивания не подвергается повреждению из-за загрязнения вследствие размыкания. Рабочие характеристики автоматического выключателя сохраняются во времени.

Изобретение применимо к любому электрическому прибору, содержащему механизм указанного выше типа, такому как автоматический выключатель, переключатель, дифференциальный переключатель, прерывающий переключатель, вспомогательные контакты, включая модульные изделия и т.д.

- 3 014194

Естественно, что изобретение не ограничивается описанными и изображенными вариантами выполнения, которые приведены лишь в качестве иллюстрации.

Наоборот, изобретение охватывает все технические эквиваленты описанных средств, а также их комбинации, если они выполнены в соответствии с идеей изобретения.

Claims (11)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Рабочее устройство электрического защитного прибора, размещенного в изоляционном корпусе, содержащем пару из неподвижного и подвижного контактов, при этом указанный подвижный контакт предназначен для включения либо вручную с помощью рукоятки, либо автоматически, содержащее передаточный стержень, соединенный с рукояткой, опорный механизм подвижного контакта, содержащий опорную пластину, установленную с возможностью поворота на оси и имеющую размыкаемое механическое звено соединения с передаточным стержнем, и расцепляющий рычаг, управляемый расцепляющим механизмом, для размыкания механического звена в случае возникновения неисправности, что приводит к автоматическому расцеплению устройства независимо от рукоятки и размыкания контактов, при этом размыкаемое механическое звено образовано с помощью удерживающего выреза в расцепляющем рычаге, работающем во взаимодействии с защелкой, установленной с возможностью поворота на штифте пластины, отличающееся тем, что в положении защелкивания защелки передаточный стержень (10) выполнен с возможностью создания нажимающего усилия на пластину (15) и на защелку (19), при этом относительные положения двух опорных поверхностей на пластине (15) и защелке (19) обеспечивает формирование двух рычагов, распределяющих усилия от передаточного стержня таким образом, что усилие, приложенное к защелке, меньше усилия, приложенного к пластине.
2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что относительные положения двух опорных поверхностей относительно пластины и защелки и отношение двух рычагов выбраны так, что усилие, приложенное к защелке, примерно в семь раз меньше усилия, приложенного к пластине.
3. 3. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что защелка (19) и расцепляющий рычаг (16) выполнены с толщиной, обеспечивающей возможность размещения экрана для защиты от загрязнения между стержнем и зоной защелкивания, между защелкой и расцепляющим рычагом.
4. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что защелка (19) выполнена из разрезанной металлической пластины или из пластмассы.
5. 5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что защелка (19) и пластина (15) содержат отверстия (24, 25, 26) для обеспечения поворота пластины (15), когда происходит автоматическое расцепление, в то время как стержень (10) блокируется в замкнутом положении контактов рукояткой.
6. 6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что пластина (15) также содержит отверстия (24, 26), предназначенные для направления прохождения стержня (10) в его исходное положение с прижиманием к пластине (15), когда рукоятка (6) возвращается в разомкнутое положение контактов после автоматического расцепления.
7. 7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что отверстие (25) защелки (19) имеет У-образную форму.
8. 8. Устройство по любому из пп.5 или 6, отличающееся тем, что отверстие, предусмотренное в пластине, образовано двумя отверстиями (24, 26) удлиненной формы, образующими У.
9. 9. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что оно содержит пружину (27) с двумя ветвями (28, 29), фиксированными на рычаге (16), содержащую первую ветвь (28), предназначенную для перемещения рычага (16) обратно в его исходное положение готовности для защелкивания после произошедшего расцепления, и вторую ветвь (29), предназначенную для перемещения защелки (19) в предпочтительное положение, в котором создается достаточный зазор между защелкой (19) и рычагом (16) для облегчения защелкивания защелки на указанном рычаге после автоматического расцепления.
10. 10. Устройство по любому из пп.3-5, отличающееся тем, что указанный экран отлит вместе с расцепляющим рычагом (16).
11. 11. Электрический коммутационный прибор, содержащий рабочее устройство по любому из пп.110.