ES2613428T3 - Interruptor de corte sólido - Google Patents

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ES2613428T3
ES2613428T3 ES13382416.9T ES13382416T ES2613428T3 ES 2613428 T3 ES2613428 T3 ES 2613428T3 ES 13382416 T ES13382416 T ES 13382416T ES 2613428 T3 ES2613428 T3 ES 2613428T3
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  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Abstract

Interruptor para cortar una corriente que comprende: un rotor (2) de material aislante sólido que es giratorio respecto a un eje (X), al menos un contacto móvil (9) montado en el rotor (2), contacto móvil (9) que dispone de dos extremos (31,31'), al menos un par de contactos fijos (4,4'), que disponen de las respectivas superficies de contacto (29,29') dispuestas para ser contactadas por el contacto móvil (9) en una posición de cierre del interruptor, en el que el rotor (2) puede rotar entre una posición de cierre del interruptor, en la que el contacto móvil (9) establece continuidad eléctrica con los contactos fijos (4,4'), y una posición de abertura en la que se impide la circulación de corriente, caracterizado porque el rotor (2) dispone de una superficie lateral de contacto (30) dispuesta para deslizar sobre las superficies de contacto (29,29') de los contactos fijos (4,4') y porque parte de la superficie lateral de contacto (30) del rotor (2) y los extremos (31,31') del contacto móvil (9) forman una superficie continua dispuesta para deslizar sobre las superficies de contacto (29,29') de los contactos fijos (4,4'), de forma que en la posición de abertura del interruptor, el material aislante sólido del rotor (2) está en contacto directo con los contactos fijos (4,4') y cubre la totalidad de las superficies de contacto (29,29') de los contactos fijos (4,4') para aislar eléctricamente los contactos fijos (4,4').

Description

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DESCRIPCION
Interruptor de corte solido Objeto de la invencion
La presente invencion pertenece al campo de los interruptores y/o disyuntores electricos, especialmente adaptados para la extincion del arco electrico producido en la apertura y cierre de los contactos de los mismos.
Mas concretamente, un objeto de la presente invencion es el de proporcionar un interruptor de corte de corriente, que permite una extincion rapida efectiva de los arcos electricos producidos en un circuito electrico durante las operaciones de corte y cierre del mismo, todo ello en un volumen mas reducido.
El interruptor de la invencion, es especialmente aplicable al corte de corriente continua de alta potencia, donde la extincion del arco electrico es mas dificultosa que en corriente alterna.
Antecedentes de la invencion
En la actualidad, es sabido que los arcos electricos producidos en circuitos electricos pueden provocar multiples problemas, debido a que la energia calorica producida durante un arco electrico es altamente destructiva. Algunos de estos problemas son: el deterioro del material del interruptor, averias y/o destruccion total o parcial de instalaciones electricas, incluso danos a las personas por quemaduras u otro tipo de lesiones.
La problematica de la extincion del arco electrico es especialmente acusada en el corte de corriente continua donde, a diferencia de la corriente alterna, no existe paso por cero, por lo que se produce un arco que debe ser eliminado lo antes posible mediante la des-ionizacion del medio y aumento de la rigidez dielectrica.
Actualmente se conocen varias tecnicas para extinguir el arco electrico producido en la apertura y cierre de los contactos de un interruptor o disyuntor de corriente. Todas estas tecnicas tienen como objetivo comun lograr que la energia disipada en calor del arco electrico sea la menor posible, con el objetivo de que sea nula. Para ello, la variable critica sobre la que se actua es el control del tiempo, intentando que la velocidad de extincion del arco electrico sea la mas rapida posible.
Para lograr dicho objetivo se conocen diversas tecnicas entre las que cabe destacar:
a) aumento de la distancia de separacion entre los contactos fijos y moviles del interruptor electrico, lo que implica mayor volumen de aire entre los mismos, y por tanto, mayor tamano del interruptor.
- Incremento de velocidad de los dispositivos de disparo.
- Corte radial.
- Contactos de conexion serialmente simultaneo.
b) aumento de la longitud o “alargamiento” del arco electrico para un mismo instante de tiempo.
- Camaras de arcos.
- Soplado magnetico y neumatico.
c) enfriamiento del arco electrico usando medios auxiliares para disminuir los efectos calorificos perjudiciales, como por ejemplo el empleo de hexafloruro de azufre SF6 a presion.
d) actuacion sobre la rigidez dielectrica del medio para evitar re-ignicion del arco por influencia del campo electrico debido a diferencias de potencial.
Sin embargo, aunque actualmente existen interruptores de corte electrico que combinan algunas de las tecnicas arriba citadas: camara de arcos con soplado magnetico o neumatico, separacion de contactos radial en lugar de lineal, etc., dichos interruptores actuales siguen sin resolver satisfactoriamente su principal cometido de extincion del arco electrico, ya que el tiempo de extincion sigue siendo demasiado alto y sigue existiendo deterioro del material, especialmente en aplicaciones muy exigentes, como es el corte de corriente continua de alta potencia.
Ademas, las tecnicas conocidas para la extincion del arco, generalmente implican un aumento del volumen de los interruptores debido al volumen de aire necesario entre los contactos.
La operacion de los mecanismos de corte de los interruptores, suele implicar algun tipo de impacto entre piezas, que a la larga provoca el deterioro por desgaste del material que puede llevar a la destruccion del
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interruptor.
La patente US-4841833A se refiere a un interruptor para un lanzador de proyectiles electromagnetico, en el que un interruptor de disparo que se abre y cierra alternativamente para conmutar repetidamente la corriente de un suministro de corriente alta a un par de carriles de lanzamiento de proyectiles. Un rotor que tiene un elemento conductor transversal gira dentro, y se mueve axialmente a lo largo, de un estator cilindrico.
La solicitud de patente alemana DE-10 2011 118713 A1 se refiere a un dispositivo interruptor de un unico o multiples polos, en particular para aplicaciones de corriente continua, que tiene al menos un elemento interruptor giratorio (2) y que comprende tambien contactos de corte (4, 5).
La solicitud de patente EP-1267373A1 se refiere a un aparato de control de potencia.
La patente US-4426562 se refiere a un interruptor giratorio para interrumpir corrientes de corriente continua muy grandes.
Descripcion de la invencion
La presente invencion soluciona los inconvenientes anteriormente citados, proporcionando un interruptor de corte de corriente que puede integrar de forma simultanea y sinergica varias tecnicas de extincion de arco, logrando un corte rapido y efectivo del arco electrico, en un espacio mas reducido y en un mismo instante de tiempo.
De este modo, un primer aspecto de la invencion se refiere a un interruptor de corte de corriente electrica, que comprende:
un rotor de material aislante el cual es giratorio respecto a un eje,
al menos un contacto movil montado en el rotor, y desplazable solidariamente con el rotor,
al menos un par de contactos fijos que disponen de una superficie de contacto dispuesta para ser contactada por el contacto movil en la posicion de cierre electrico del interruptor, y
donde el rotor es desplazable entre una posicion de cierre del interruptor, en la cual el contacto movil establece continuidad electrica con los contactos fijos, y una posicion de abertura en la que se impide la circulacion de corriente.
El rotor esta configurado, es decir tiene una forma y tamano tal que en la posicion de abertura del interruptor, el material aislante del rotor esta en contacto directo con los contactos fijos y cubre una parte mayoritaria, preferentemente toda la superficie de contacto de los contactos fijos, de modo que la operacion de corte electrico (es decir, el paso de conduccion a corte electrico del interruptor) se realiza mediante la interposicion instantanea (en el mismo instante del corte electrico) de un material solido como es el material aislante del rotor, en lugar de que el medio aislante sea el aire, aceite u otro liquido aislante tal y como ocurre en los interruptores del estado de la tecnica.
De este modo, se elimina o al menos se reduce significativamente la aparicion del arco electrico en el proceso de corte de corriente del interruptor, logrando el aislamiento electrico de los puntos de corte de forma instantanea en el mismo momento del corte, mediante la interposicion de un medio o material aislante solido entre los contactos fijos y moviles, con mayor capacidad aislante que el aire, aceite etc.
El rotor puede estar configurado para girar sobre un mismo plano, es decir, sin movimiento axial, con lo que los contactos fijos y el contacto movil pueden ser coplanarios, de modo que el contacto movil sea desplazable sobre dicho plano para realizar las operaciones de cierre y abertura del interruptor.
Alternativamente, en otra realizacion preferente de la invencion el rotor es desplazable siguiendo un movimiento helicoidal alrededor de un eje, de modo que el contacto movil montado en el rotor se mueve igualmente con ese movimiento helicoidal. El movimiento helicoidal del contacto movil respecto a los contactos fijos, es una combinacion de un movimiento giratorio junto con movimiento longitudinal del contacto movil respecto a un mismo eje, lo que tiene el efecto de lograr una mayor longitud de separacion entre contactos (alargamiento del arco electrico) para extinguir el arco de una forma rapida y en un espacio mas reducido.
De este modo, la invencion alarga con exito en forma helicoidal el arco electrico sin necesidad de requerir de un gran volumen de aire, lo que implica que para una misma corriente nominal de corte, el interruptor pueda ser mas pequeno comparado con un interruptor del estado de la tecnica.
Como resultado del movimiento helicoidal, se aumenta la velocidad tangencial del punto de corte en funcion del radio de giro, incrementando asi la velocidad de corte de una forma sencilla, sin necesidad de complejos
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mecanismos y con un numero mas reducido de piezas, por lo que la fabricacion del interruptor es muy sencilla.
Descripcion de los dibujos
Para complementar la descripcion que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas de la invencion, de acuerdo con una realizacion practica preferente de la misma, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, un juego de dibujos en los que con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- muestra una secuencia de figuras que muestran el desplazamiento del rotor girando en sentido de las agujas del reloj. Las figuras son un alzado frontal y en seccion de un interruptor de acuerdo con una realizacion de la invencion, donde la figura (a) corresponde a la posicion de cierre electrico del interruptor (circulacion de corriente), la figura (b) se corresponde con una posicion de transicion en la que todavia hay circulacion de corriente, y la figura (c) se corresponde con la posicion de abertura del interruptor (se impide la circulacion de corriente).
Figura 2.- muestra una vista explosionada de un ejemplo de realizacion de un interruptor de corte por movimiento helicoidal segun la invencion.
Figura 3.- muestra la realizacion de la figura 2 en la posicion inicial de 0° de giro del rotor, que corresponde a la posicion de cierre electrico del interruptor (se permite el paso de corriente), donde la figura 3a es una vista en alzado frontal sin el estator, la figura 3b es una vista en perfil, la figura 3c es una vista en perspectiva, y la figura 3d es otra vista en perspectiva con el estator acoplado y parcialmente seccionado.
Figura 4.- muestra una representacion similar a la de la figura 3, cuando el giro del rotor es de aproximadamente 45° con sentido de giro segun las agujas de un reloj, que corresponde a una posicion de corte electrico.
Figura 5.- muestra una representacion similar a la de la figura 3, cuando el rotor ha girado un angulo de 90° respecto a un eje vertical, y la separacion entre el contacto movil y los fijos es maxima.
Realizacion preferente de la invencion
La figura 1 muestra una realizacion de un interruptor de corte solido segun la invencion, que comprende: un rotor (2) fabricado de material aislante giratorio respecto a un eje (X), al menos un contacto movil (9) montado en el rotor (2), y al menos un par de contactos fijos (4,4') que disponen respectivamente de una superficie de contacto (29,29') dispuesta para ser contactada por el contacto movil (9) en la posicion de cierre electrico del interruptor. El rotor (2) es amovible entre una posicion de cierre del interruptor (figura 1 a) en la que el contacto movil (9) establece continuidad electrica con los contactos fijos (4,4'), y una posicion de abertura (figura 1c) en la que el contacto movil (9) no esta en contacto con los contactos fijos (4,4') y se impide la circulacion de corriente.
El rotor (2) esta configurado de forma que en la posicion de abertura (figura 1c) del interruptor, el rotor esta en contacto directo con los contactos fijos (4,4') y cubre la totalidad de las superficies de contacto (29,29') de los contactos fijos (4,4') para aislarlos electricamente. Se puede apreciar en la figura 1c que el rotor se interpone entre los contactos fijos (4,4'), y el contacto movil (9), impidiendo, o al menos dificultando, la aparicion del arco electrico.
El rotor (2) dispone de una superficie lateral de contacto (30) dispuesta para deslizar sobre los contactos fijos (4,4') concretamente sobre las respectivas superficies de contacto (29,29'), de modo que esa superficie de contacto (30) esta formada en parte por un extremo del contacto movil (9) y en mayor parte por el propio rotor (2). En la figura 1 el rotor (2) es un disco circular o un cilindro, por lo que la superficie de contacto (30) tiene la curvatura de un arco de circunferencia de centro el eje (X) de giro del rotor (2). No obstante, otras configuraciones del rotor (2) distintas son posibles, siempre que tengan una forma y tamano adecuado para superponerse a las superficies de contacto (29,29') de los contactos fijos (4,4') en la posicion de abertura (figura 1c) del interruptor.
Se puede apreciar en la figura 1 que los contactos fijos (4,4') son equidistantes respecto al eje (X), y preferentemente estan dispuestos de forma diametralmente opuesta respecto al eje (X) de giro del rotor. Por otro lado, el contacto movil (9) esta alojado en el rotor (2) y esta configurado de forma que dispone de extremos (31,31') emergentes en lados diametralmente opuestos del rotor (2). El rotor (2) tiene seccion circular de diametro coincidente con la distancia de separacion entre los contactos fijos (4'4'), por lo que con el giro de rotor (2) su superficie de contacto (30) se desliza en contacto permanente con los contactos fijos (4'4') mediante las superficies de contacto (29,29').
Uno de los efectos o ventajas que se obtiene con esas caracteristicas de la invencion, es que a medida que los contactos fijos (4,4') y el contacto movil (9) empiezan a alejarse o acercarse en el proceso de transicion del
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interruptor, el propio material aislante del rotor (2) va entrando gradualmente en contacto directo con los dos contactos fijos (4,4') al mismo tiempo que se desliza sobre ellos, por lo que se realiza el corte electrico mediante la interposicion instantanea de un medio o material solido, en lugar de aire, como sucede convencionalmente en el estado de la tecnica.
Como puede observase especialmente en la figura 1 b, a medida que el contacto movil (9) gira, la superficie de contacto entre las superficies de contacto (29,29') y los extremos (31,31') se reduce, y al mismo tiempo el material aislante del rotor (2) va entrando en contacto gradualmente con las superficies de contacto (29,29'), por lo que en ningun instante se crea una camara de aire por la que se pueda propagar el arco. Tan pronto como el contacto movil (9) deja de estar en contacto con los contactos fijos (4,4'), y se corta la circulacion de corriente, el rotor (2) habra cubierto por completo las superficies de contacto (29'29'). Este efecto se logra porque parte de la superficie exterior (30) del rotor es adyacente a los dos extremos (30,31') del contacto movil, es decir esos extremos del contacto movil y parte del material aislante del rotor, forman una superficie continua.
Esa interposicion de un medio solido se produce a la vez en los dos contactos fijos (4,4'), es decir, el aislamiento es doble en dos puntos distintos.
Adicionalmente, el contacto entre el rotor (2) y los contactos fijos (4'4') se puede realizar bajo presion, por ejemplo mediante muelles que presionan a los contactos fijos (4,4') contra el rotor (2) (segun indican las flechas en la figura 1a), de modo que los contactos fijos (4,4') al tener forma de pletina, tienen cierta capacidad de flexion. De esa manera, se potencia significativamente el aislamiento electrico entre los dos terminales fijos (4,4'), por lo que se dificulta aun mas la generacion del arco.
En la realizacion de la figura 1 los contactos fijos (4,4') y el contacto movil (9) son coplanarios, y el contacto movil (9) es giratorio sobre dicho plano, es decir no hay movimiento axial del rotor.
Alternativamente, el rotor (2) es desplazable definiendo un movimiento helicoidal alrededor del eje de giro (X), y de forma reciproca entre una posicion de cierre y una posicion de corte electrico del interruptor, tal y como se muestra en las figuras 2 a 5.
Concretamente, la figura 2 muestra un interruptor (1) helicoidal de corte solido que comprende un estator (11) que incluye una carcasa (7,7') fabricada de material aislante, destinada a montarse en una posicion fija de una instalacion electrica, por ejemplo en un cuadro de distribucion, y que puede estar formada por dos mitades (7,7') acopladas entre si. El estator (11) forma en su interior una camara (3) con forma generalmente cilindrica dentro de la cual se encuentra alojado un rotor (2), y de modo que el rotor (2) esta adaptado para desplazarse definiendo un movimiento helicoidal dentro de dicha camara y respecto a su eje de revolucion (X).
Un par de contactos fijos (4,4') estan montados en dicha carcasa (7,7'), los cuales forman unos terminales de contacto (6,6') que emergen en dicha camara (3) y estan curvados en correspondencia con la curvatura de la superficie exterior del rotor (2). A su vez, el rotor (2) incorpora al menos un contacto movil (9) el cual es giratorio de forma solidaria con el rotor y por lo tanto tambien define un movimiento helicoidal alrededor del eje “X”.
Preferentemente, el rotor (2) es hueco y dispone de dos aberturas (8) transversales situadas en puntos diametralmente opuestos del mismo. Para mejorar la conduccion, el contacto movil (9) consiste en esta realizacion en una o mas placas metalicas (5,5') superpuestas en contacto directo y alojadas en el rotor, de modo que los dos extremos (31,31') de las placas metalicas (5,5') emergen diametralmente por dichas aberturas (8) del rotor, quedando a ras de su superficie externa, para lo cual dichos extremos son curvos segun la curvatura de la superficie externa del rotor.
La superficie exterior del rotor (2) desliza en contacto permanente con los terminales de contacto (6,6') de los contactos fijos. Los contactos fijos (4,4') y el contacto movil (9) estan dispuestos para entrar en contacto en la posicion de cierre del interruptor (1) (figura 3), mientras que en la posicion de corte electrico del interruptor (figuras 4 y 5), los contactos fijos (4,4') estan en contacto con el material aislante del rotor (2). Los contactos fijos (4,4') estan dispuestos de forma diametralmente opuesta respecto al eje de revolucion (X) del rotor (2).
Preferentemente, el interruptor comprende ademas al menos un anillo (10) de material aislante, montado con capacidad de giro dentro de la camara cilindrica (3) del estator (11), para lo cual la carcasa (7) dispone de unos asientos (12) en la camara (3), en la que estan alojados dichos anillos, y de forma que la superficie interna de los anillos queda a ras con la superficie de la camara (3). El diametro de la camara cilindrica (3) es coincidente o ligeramente mayor que el diametro externo del rotor (2), para permitir su deslizamiento dentro de la misma de forma ajustada. El rotor (2) se desliza sobre dichos anillos (10), los cuales a su vez son giratorios respecto a la carcasa (7,7'), de tal forma que los anillos (10) actuan como rodamientos que facilitan el giro del rotor (2). Para tal proposito, los anillos (10) se pueden fabricar con un material aislante que tenga un bajo rozamiento.
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Los anillos aislantes (10) que rodean perimetralmente al rotor (2) ademas sirven para el guiado del rotor (2) en su movimiento helicoidal, y el aislamiento electrico de los contactos moviles (9).
El estator (11) y el rotor (2) disponen de unas ventanas de ventilacion, concretamente las ventanas (13) del rotor y las ventanas (14) del estator, las cuales estan colocadas de forma que quedan superpuestas en la posicion de cierre electrico del interruptor (segun se muestra en la figura 3d), formando asi un canal de ventilacion que comunica el interior del rotor (2) con el exterior del estator (11), permitiendo la ventilacion del interruptor y la salida de los gases generados durante las operaciones de corte de la corriente.
Para provocar el movimiento helicoidal del rotor (2) respecto a su eje de revolucion (X) dentro de la camara (3), el estator y el rotor estan configurados formando un acoplamiento roscado entre ambos, de forma complementaria. Concretamente, en el caso de la figura 2, el rotor dispone en su superficie exterior de uno o mas canales (15) de trayectoria helicoidal, cooperantes con nervios (16) con forma analoga que estan insertados en dichos canales.
El accionamiento del rotor (2) se efectua mediante medios externos convencionales, por ejemplo una biela (17) acoplada con un teton (18) emergente del rotor, la cual esta accionada a su vez por cualquier mecanismo apropiado. Dichos medios de accionamiento provocan el movimiento helicoidal del rotor, en un sentido u otro, es decir, de forma reciproca a lo largo del eje (X) entre una posicion de cierre y una posicion de corte electrico del interruptor. El experto en la materia entendera que otras configuraciones son posibles para obtener dicha configuracion roscada o de husillo entre rotor y estator, con objeto de producir el movimiento helicoidal del rotor.
Para potenciar el efecto de extincion del arco, el interruptor de la invencion puede incorporar el corte del arco electrico mediante la conexion en serie de contactos, junto con el incremento de la longitud del arco en cada punto de corte. Para ello, tal y como se muestra en la figura 2, el interruptor incluye dos o mas contactos moviles (9) montados en el rotor en la misma posicion pero a diferente posicion axial. Una o mas placas (19,19') de material conductor estan montadas en el estator (11) de forma exterior al rotor, las cuales incorporan respectivamente zapatas (20,20'), y estan dispuestas de forma que en la posicion de cierre electrico del interruptor, conectan en serie los contactos moviles (9) entre los contactos fijos (4,4') tal y como se muestra mas claramente en la figura 3b, en la que las flechas indican el sentido de circulacion de la corriente electrica. De este modo, el arco se divide en varios puntos de corte, por lo que su extincion es mas sencilla.
Las placas (19,19') estan permanente presionadas contra los contactos fijos (9) mediante un medio elastico, en este caso mediante pletinas (21,21') conformadas y colocadas entre las placas (19,19') y los terminales fijos (4,4').
Un par de bornes de conexion metalicos (22,22') con forma de placa, sirven para la conexion electrica del interruptor con un circuito exterior. Dichos bornes (22,22') tienen forma de placa y estan dispuestos en partes opuestas de la carcasa (7,7') y estan conectados electricamente con los contactos fijos (4,4') con los que estan en contacto.
Por otro lado, el rotor (2) esta abierto en al menos uno de sus extremos, es decir, es un cuerpo tubular, y el interruptor dispone de una valvula de cierre trasera (24) montada en una posicion fija en la parte trasera de la carcasa (7,7,), por ejemplo mediante un soporte (26) unido a la carcasa. La valvula trasera (24) esta configurada para insertarse y deslizarse en el interior del rotor de forma ajustada por su parte posterior, cuando el rotor se mueve hacia dicha valvula en su posicion extrema en el movimiento para producir el corte electrico. En la posicion de cierre electrico del interruptor, la valvula de cierre trasera (24) no sella el rotor, tal y como se observa en la figura 3b, por lo que permite la circulacion de aire hacia su interior.
De forma analoga, en la parte frontal del rotor (2) el interruptor dispone de una valvula de cierre frontal (25) montada en una posicion fija en la parte frontal de la carcasa (7,7,), por ejemplo mediante un soporte (27) unido a la carcasa. La valvula frontal (25) esta alojada en todo momento en el interior del rotor, concretamente en su parte frontal, y esta configurada para deslizarse en el interior del rotor de forma ajustada sellandolo hermeticamente.
Las valvulas frontal y posterior (25,24) tienen forma cilindrica, y estan realizadas con un material aislante, por ejemplo un material plastico rigido o flexible.
Por otro lado, el rotor (2) dispone de un conducto pasante (28) en al menos una de las aberturas (8), situado preferentemente en una esquina de las aberturas, el cual comunica el interior con el exterior del rotor, y esta destinado a permitir la aspiracion del arco electrico hacia el interior del rotor, tal y como se describira mas adelante.
La operacion del interruptor para producir el cierre y corte de corriente electrica, se ilustra en las figuras 3 a 4. En la situacion de la figura 3 el interruptor esta en la posicion de cierre electrico, por lo que los tres contactos
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moviles (9) estan conectados en serie mediante las placas (19,19'), y a su vez un contacto movil (9) esta conectado con el contacto fijo (4), y otro contacto movil (9'') esta conectado con el contacto fijo (4'), estableciendo continuidad electrica y permitiendo por lo tanto la circulacion de corriente, tal y como indican las flechas de la figura 3b.
En esta misma situacion, las ventanas de ventilacion (13,14) del rotor y estator respectivamente, son coincidentes, es decir estan superpuestas tal y como se observa en la figura 3d, por lo que el interior del rotor esta comunicado con el exterior del estator, permitiendo la ventilacion natural del mismo por la circulacion de aire, tal y como indican las flechas de la figura 3d. Ademas, gracias a que las ventanas (13,14) son coincidentes en esta posicion, los contactos moviles (9,9',9'') en el interior del rotor son visibles desde el exterior del interruptor, lo cual aporta la ventaja adicional de que se puede inspeccionar visualmente el estado del interruptor, lo cual puede ser util por ejemplo para un operario realizando labores de mantenimiento.
Para realizar el corte electrico, se hace girar el rotor (2) segun las agujas del reloj visto en la figura 3a, con lo cual el rotor se mueve axialmente y definiendo una trayectoria helicoidal en la direccion de la flecha “A” de la figura 4b, al mismo tiempo que la valvula de cierre posterior (24), al alcanzar aproximadamente 40° de giro, sella la boca posterior del rotor antes de cortar la circulacion de corriente. Los contactos moviles (9,9',9'') se mueven helicoidalmente en la misma direccion, hasta que dejan de estar conectados con las placas (19,19') y con los contactos fijos (4,4'), por lo que se corta la circulacion de corriente, tal y como se aprecia en la figura 4c.
Al mismo tiempo que el rotor (2) comienza a girar, las ventanas de ventilacion del rotor (13) comienzan a ocultarse debajo de los anillos (10), convenientemente ubicados para tal funcion, y su vez el propio rotor cierra las ventanas de ventilacion (14) del estator. El rotor (2) se aproxima a la valvula de cierre posterior (24) que sella la boca posterior del rotor. Cuando el rotor ha girado 45° se encuentra en la posicion de la figura 4, donde el interior del rotor queda completamente sellado, ya que las ventanas de ventilacion estan cerradas, y las bocas frontal y posterior del rotor estan selladas por las valvulas (24,25).
En tal situacion, el aire solo puede circular por los conductos pasantes (28), de modo que el movimiento relativo entre el rotor y las valvulas frontal y posterior (25,24), generan una succion similar al producido por un embolo en una jeringuilla, que produce la aspiracion del arco electrico hacia el interior del rotor, lo que a su vez implica el estiramiento del arco y el enfriamiento de la zona de corte debido a la corriente de succion.
Para pasar de la posicion de corte electrico a la posicion de cierre o de continuidad electrica, se haria girar el rotor en sentido contrario a las agujas del reloj visto segun la figura 5c, con lo que el rotor se desplaza en direccion contraria a la indicada por la flecha de la figura 4b, hasta que el rotor alcanza de nuevo la posicion de la figura 3.
Una de las ventajas de la invencion, es que gracias a que el proceso de corte de corriente se realiza sin impacto entre piezas, se pueden utilizar materiales distintos a los empleados en la actualidad. De este modo, en una realizacion preferida de la invencion, el rotor (2) esta fabricado de vidrio, lo cual aporta la ventaja adicional de que ese material es un excelente aislante de elevada rigidez dielectrica, y presenta una alta resistencia al deterioro por el arco electrico, comparado con los materiales plasticos aislantes utilizados tradicionalmente en el estado de la tecnica, lo cual a su vez alarga significativamente la vida util del interruptor. Alternativamente, el rotor tambien se puede fabricar de porcelana, obteniendose las mismas ventajas anteriormente comentadas respecto al vidrio.
Se puede apreciar a la vista de estas figuras, que el interruptor desarrollado en la presente invencion, es capaz de lograr en un mismo instante y con un unico movimiento los siguientes efectos:
- corte de corriente con la interposicion instantanea (en el mismo momento del corte) de un material solido aislante,
- opcionalmente, mayor separacion entre contactos en el proceso de corte, gracias a la suma de movimiento radial y axial del movimiento helicoidal de los contactos moviles,
- y opcionalmente, la posibilidad de producir la succion del arco hacia el interior del rotor.
La particular estructura del interruptor, permite que el mismo tenga un tamano mas reducido, ya que no es necesario disponer de camaras de aire entre contactos, pudiendo alcanzar una reduccion de tamano alrededor del 50% respecto a un interruptor convencional para la misma potencia de corte.
La operacion del interruptor no implica el impacto brusco entre ninguna de sus piezas, lo que aumenta la vida util del interruptor y aumenta su fiabilidad
La realizacion representada en las figuras, se corresponde con un interruptor de un solo polo, es decir, unipolar. Sin embargo, para el experto en la materia resultara claro que la misma estructura representada puede facilmente adaptarse para implementar un interruptor de varios polos.
Las diversas realizaciones y alternativas descritas en la presente pueden combinarse entre si, dando lugar a otras realizaciones, como por ejemplo las obtenidas con las multiples combinaciones de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. - Interruptor para cortar una corriente que comprende:
    un rotor (2) de material aislante solido que es giratorio respecto a un eje (X),
    al menos un contacto movil (9) montado en el rotor (2), contacto movil (9) que dispone de dos extremos (31,31'),
    al menos un par de contactos fijos (4,4'), que disponen de las respectivas superficies de contacto (29,29') dispuestas para ser contactadas por el contacto movil (9) en una posicion de cierre del interruptor,
    en el que el rotor (2) puede rotar entre una posicion de cierre del interruptor, en la que el contacto movil (9) establece continuidad electrica con los contactos fijos (4,4'), y una posicion de abertura en la que se impide la circulacion de corriente,
    caracterizado porque el rotor (2) dispone de una superficie lateral de contacto (30) dispuesta para deslizar sobre las superficies de contacto (29,29') de los contactos fijos (4,4') y porque parte de la superficie lateral de contacto (30) del rotor (2) y los extremos (31,31') del contacto movil (9) forman una superficie continua dispuesta para deslizar sobre las superficies de contacto (29,29') de los contactos fijos (4,4'),
    de forma que en la posicion de abertura del interruptor, el material aislante solido del rotor (2) esta en contacto directo con los contactos fijos (4,4') y cubre la totalidad de las superficies de contacto (29,29') de los contactos fijos (4,4') para aislar electricamente los contactos fijos (4,4').
  2. 2. - Interruptor segun la reivindicacion 1 en el que dicha superficie lateral de contacto (30) tiene la curvatura de un arco de circunferencia de centro el eje (X) de giro del rotor, y en el que los contactos fijos (4,4') son equidistantes respecto a dicho eje (X).
  3. 3. - Interruptor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que los contactos fijos (4,4') estan dispuestos en posiciones diametralmente opuestas respecto al eje de giro (X) del rotor (2), y porque el contacto movil (9) esta alojado en el rotor (2) y esta configurado de forma que dispone de dos extremos emergentes en lados diametralmente opuestos del rotor (2).
  4. 4. - Interruptor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el rotor (2) tiene una seccion transversal circular que tiene un diametro sustancialmente similar a la distancia de separacion entre las superficies de contacto (29,29') de los contactos fijos (4,4').
  5. 5. - Interruptor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que los contactos fijos (4,4') y el contacto movil (9) son coplanarios, y el contacto movil (9) es amovible sobre un plano en comun con los contactos fijos (4,4').
  6. 6. - Interruptor segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el rotor (2) es amovible definiendo un movimiento helicoidal alrededor de un eje de giro (X), y de forma reciproca entre una posicion de cierre y una posicion de abertura electrica del interruptor.
  7. 7. - Interruptor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el rotor (2) es cilindrico y es giratorio respecto a su eje de revolucion (X).
  8. 8. - Interruptor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que ademas comprende un estator (11) que incluye una carcasa (7,7') fabricado de material aislante, en el que dichos contactos fijos (4,4') estan montados en dicho estator (11), y en el que el rotor (2) esta alojado dentro del estator (11).
  9. 9. - Interruptor segun cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el estator (11) y el rotor (2) estan configurados formando un acoplamiento roscado complementario entre ambos, para producir el movimiento helicoidal del rotor (2).
  10. 10. - Interruptor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el estator (11) dispone de una camara cilindrica (3) dentro de la cual se encuentra alojado el rotor (2), en el que el rotor (2) es al menos parcialmente hueco, y en el que el estator (11) y el rotor (2) disponen de unas ventanas de ventilacion colocadas de forma que quedan superpuestas en la posicion de cierre electrico del interruptor, definiendo un canal de ventilacion que comunica el interior del rotor con el exterior del estator (11).
  11. 11. - Interruptor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el rotor (2) dispone de al menos dos aberturas situadas en areas diametralmente opuestas del mismo, y en el que el contacto movil (9) es una o mas placas metalicas superpuestas (5,5') alojadas en el rotor (2), de modo que los dos extremos del contacto movil emergen por dichas aberturas del rotor (2), y estan dispuestos para contactar con los correspondientes contactos fijos (4,4') en la posicion de cierre del interruptor.
  12. 12. - Interruptor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que ademas comprende al menos un anillo (10) fabricado de material aislante, montado de forma solidaria en la camara cilindrica (3) del estator (11), de modo que el rotor (2) puede deslizar sobre dicho anillo (10), y porque el contacto movil (9) esta dispuesto de forma que en la posicion de abertura electrica, los extremos libres del contacto movil (9) estan
    5 enfrentados al anillo aislante (10).
  13. 13. - Interruptor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que ademas comprende dos o mas contactos moviles (9,9',9") montados en el rotor (2), y una o mas zapatas (20,20') fabricadas de material conductor exteriores al rotor (2), estando las zapatas (20,20') dispuestas de forma que en la posicion de cierre electrico del interruptor, las zapatas (20,20') conectan en serie los contactos moviles (9,9',9'') con los
    10 contactos fijos (4,4').
  14. 14. - Interruptor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el rotor (2) esta fabricado de vidrio o de porcelana.
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