FI100283B - Kytkinlaite - Google Patents

Description

100283

Kytkinlaite Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen käsikäyttöinen kytkinlaite sähkölaitteiden ohjaus-5 ta varten.

Sähkölaitteiden kytkimissä on kytkimen asento, eli kytkimen tila varmistettava siten, ettei tila muutu itsestään. Sähkölaitteen kytkeytyminen itsestään päälle esimerkiksi täri-10 nän tai voimakkaan tärähdyksen vaikutuksesta tapahtuvan kytkimen liikahtamisen seurauksena saattaa aiheuttaa vakaviakin vaaratilanteita laitteen käynnistyessä tarkoituksettomasti. Sähkövirran kytkeytyminen virtapiiriin voi myöskin olla vaarallista esimerkiksi huoltotoimenpiteiden aikana.

15 Kytkimen siirtyminen O-asentoon, eli asentoon, jossa virta on katkaistuna, saattaa johtaa laitteistovaurioihin toimilaitteiden pysähtyessä hallitsemattomasti. Näiden syiden takia laitteistokytkinten pysyminen kytkentäasennossa ja katkaisuasennossa on varmistettava esimerkiksi jousitoi-20 misilla laitteilla.

Kytkimen varmistus voidaan toteuttaa esimerkiksi kytkimen ohjausakselille liitetyn nokan avulla, johon on liitetty jousitettu kampi. Kammessa on ohjausura, johon sopii kytki-25 men runkorakenteeseen kiinnitetty ohjaintappi. Kämmen jousi • · · ; on sovitettu kämmen ympärille ja ohjaintapin ja kämmen ja *”'· nokan kiinnityspisteen välille. Kytkimen ollessa kytkentä- : asennossa tai katkaisuasennossa jousi pitää kytkimen pai- koillaan asetetussa tilassa, eikä ohjainakseli pääse kään-30 tymään tahattomasti. Kun ohjainakselia käännetään, jousi . .·. puristuu ohjaintapin ja nokan pään välissä kokoon. Kun nokka on käännetty kämmen yläkuolokohtaan tullaan nokkara-kenteen nurjahduspisteeseen ja nokan kääntyessä yläkuolo-· kohdan yli jousi painaa nokan ohjainakseleineen toiseen 35 asentoon.

2 100283 Tällä kytkinrakenteella on joitakin heikkouksia. Vaikka jousi pitääkin kytkimen siirtoalueen päissä selvästi oikeassa asennossa, kytkimen toiminta on melko epämääräistä siirtoalueen keskellä. Nokan ja kämmen yläkuolokohdassa 5 jousivoima on kämmen ja nokan pituusakselin suuntainen ja kohdistuu siten ohjainakseliin ja ohjaintappiin ja oh-jainakselin kiertosuunnan suuntaista voimavaikutusta ei esiinny. Siten tähän kohtaan muodostuu epämääräinen kytkimen asema, johon kytkin saattaa jäädä sitä huolimattomasti 10 käytettäessä. Eri osien välinen kitka tekee tämän asennon epämääräiseksi ja aiheuttaa sen, että kytkin jää suhteellisen helposti tähän väliasentoon. Koska väliasento on kampi-mekanismin yläkuolokohdassa, asento on erittäin labiili. Siten väliasentoon jäänyt kytkin siirtyy helposti tästä 15 väliasennosta esimerkiksi pienen tärähdyksen vaikutuksesta jompaan kumpaan ääriasentoon. Tällainen kytkimen asennon muuttuminen voi aiheuttaa esimerkiksi laitteiston tahattoman käynnistymisen taikka virran kytkeytymisen virtapiiriin, joka pitäisi olla irti kytkettynä. Tästä aiheutuu 20 luonnollisesti vaaratilanne.

Edellisen lisäksi kytkimen heikkoutena on se, että kytkimen liikenopeus on ohjaajasta riippuvainen. Tämä ominaisuus heikentää kytkimen sähköisiä arvoja. Kun kytkintä käytetään :.*· 25 esimerkiksi liian pienellä voimalla, kytkentä ei tapahdu :T: riittävän nopeasti, jolloin kontaktipintojen välille syttyy ·:··· valokaari, joka saattaa tuhota kytkimen hyvinkin nopeasti, . .*. koska valokaaressa vapautuu luonnollisesti aina sitä suu- rempi energiamäärä, mitä kauemmin kaari palaa. Lisäksi • · · 30 kytkintä voidaan käyttää tahallisesti väärin pitämällä . kytkintä asennossa, jossa kytkentä juuri ja juuri pääsee * · · tapahtumaan valokaaren välityksellä. On selvää, että vää- • · · *·) * rinkäyttö tuhoaa kytkimen erittäin nopeasti.

• · · « · · 35 Suomalaisessa patentissa 93502 on kuvattu kytkinlaite, jossa kytkimen runkoon sijoitetaan suoraviivaisesti siir- <i 3 100283 rettävä luisti, jossa on kontaktipinnat, jotka on sovitettu toimimaan yhdessä kytkimen kiinteiden kontaktipintojen kanssa. Luistiin on liitetty ainakin yhden jousimaisen elementin välityksellä sen kanssa samansuuntaisesti siir-5 rettävä jousenvirityslevy siten, että virityslevyä siirrettäessä jouset pakottavat luistin siirtymään vastaavasti. Tällä laitteella saadaan aikaan luotettava ja nopea kytkeytyminen sekä selkeä asennon osoitus, mutta sen kontaktipintojen rakenteen takia laite soveltuu kohtuullisen pienille 10 virroille.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan kytkinraken-ne, joka asettuu selvästi ja varmistetusti katkaisuasentoon ja kytkentäasentoon kytkintä käytettäessä ja jossa on veit-15 simäiset kontaktipinnat.

Keksinnön tarkoituksena on lisäksi saada aikaan kytkinra-kenne, jossa käyttöelin jää aina sellaiseen asentoon, josta kytkimen tila on pääteltävissä ja joka ohjaa koskettimia 20 suurella, käyttäjästä riippumattomalla nopeudella.

Edelleen keksinnön tarkoituksena on saada aikaan kytkin, jonka toimintavälykset ovat pienet ja toiminta tarkkaa.

25 Keksintö perustuu siihen, että kytkimen kosketinsiltaa t/· ί ohjataan ohjainelimeen nähden symmetrisellä momenttilait- teella.

4 t I ♦ * · f · · Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle kytkinlait-30 teelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaati-. muksen 1 tunnusmerkkiosassa.

t ( · * · • * · * * · • · · \ ' Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

35 Symmetrisen momenttilaitteen avulla kosketinsilta saadaan liikkumaan keskiviivallaan ja sitä liikuttavat luistit 4 100283 liikkuvat eri suuntiin, jolloin jousto- ja välyskasaumat saadaan minimoitua. Ohjainelimen ja luistien välisen ham-masvälityksen välykset saadaan minimoitua. Siten kytkimen toiminta on täsmällistä. Momentti jakautuu tasaisesti kah-5 delle momenttilaitteelle ja laukaisimien laukaisunokat ja luistien jousinokkien luiskat eivät kulu niin nopeasti.

Myös luistien jousinokkien ja kannen rajoittimien kuluminen vähenee rasituksen jakautuessa. Kannen rajoittimien ja luistin jousinokkien rasituksen väheneminen on erityisen 10 tärkeää, koska niiden pinta-alan on oltava pieni ja nokkien on pidettävä luistit paikoillaan jousia viritettäessä lau-kaisuhetkeen asti. Symmetrisen rakenteen ansiosta liikkuvat koskettimet kohtaavat kiinteän koskettimen yhtä aikaa, mikä on tärkeää suljettaessa oikosukua vastaan ja katkaistaessa 15 virtaa. Yhtaikaisen kytkennän ansiosta koskettimet kuluvat myös tasaisesti. Asennon osoitus on täsmällinen ja luotettava ja asennonosoitusrajoittimet puskevat sillan esteisiin molemmin puolin.

20 Ohjain pysyy keskiviivalla, koska se ohjaa samanaikaisesti kahta momenttilaitetta, joilla on samanlaiset momentit.

Tämä estää ohjainelimen joustamisen sivuun. Koska luisteja on kaksi, hammasvälityksen kuormitus putoaa puoleen. Ohjainelimen akselin suunnassa sillan liikkeelle ja suurem-25 malle avausvälille jää enemmän tilaa. Ohjain voidaan upot-taa syvälle sillan sisälle, koska symmetrisen momentin an-'.··· siosta siihen ei kohdistu sivuttaissuuntaisia voimia, jotka , .·. aiheuttaisivat kitkaa ja haittaisivat kytkimen täsmällistä toimintaa. Ohjainelimen akseliin saadaan pitkä säätövara, * « ♦ 30 jolloin väännin on tukevasti kiinni pitkässä akselissa ja , vältytään erikoisakseleiden toimittamiselta. Siltaa liikut- » ♦ · '•y' tavat luistien ohjausuraparit voidaan tehdä suurella nousu- • i » ' kulmalla luistien erisuuntaisten liikkeiden vuoksi. Erityi- : sen edullista on tehdä ohjainurat muuttuvalla nousukulmalla

l I I I

35 esimerkiksi ympyrän kaariksi.

* l * f ’

I I

- · · il· 5 100283

Kahden momenttilaitteen ansiosta kytkin toimii vielä silloinkin, kun toinen momenttilaite on vaurioitunut tai kannan rajoitin on kulunut tai muuten rikki. Tällöin kuitenkin toinen momenttilaite joutuu vastaanottamaan kaksinkertaisen 5 rasituksen, ja se kuluu luonnollisesti nopeammin. Edellä kuvattu piirre mahdollistaa kuitenkin kytkimen käyttöiän jatkamisen tarvittaessa niissä tapauksissa, jolloin hieman vaurioitunutta kytkintä ei voida heti vaihtaa uuteen. Piirre parantaa myös luotettavuutta ja käyttöturvallisuutta, 10 koska äkillistä kytkimen vaurioitumista ja joutumista toimimattomaksi ei tapahdu, vaan kytkentä ja virran katkaisu voidaan tavallisesti tehdä hieman vaurioituneellakin kytkimellä.

15 Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisten piirus tusten avulla.

Kuvio 1 on räjäytyskuva yhdestä keksinnön mukaisesta kytkimestä .

20

Kuvio 2 esittää osaa kuvion 1 laitteen osista toisiinsa liitettyinä.

Kuvio 3 esittää perspektiivikuvana osaa kuvion 1 laitteen 25 osista toisiinsa liitettyinä.

• i · • · · • · • · · ; Kuvio 4 esittää perspektiivikuvana osaa kuvion 1 laitteen « osista toisiinsa liitettyinä.

• t I

• · · • · » 30 Kuvio 5 esittää kuvion 1 laitetta osittain leikattuna.

. .·. Kytkimen kotelo muodostuu kannesta 1 ja rungosta 2. Kannes- • · · sa l on kiinnitysliuskat 4, jotka sopivat rungon 2 reikiin ja kiinnittävät kannen paikoilleen. Tavallisesti kansi 1 ja 35 runko 2 muodostavat suljetun kappaleen, jossa on ainoastaan läpiviennit kaapeleita varten, mutta tässä esitetyissä • «« 100283 6 kuvioissa niihin on tehty avoimia leikkauksia, jotta kytkimen osien toiminta voitaisiin kuvata.

Kuvion 1 räjäytyskuvassa on esitetty kytkimen tärkeimmät 5 osat. Kiinteät koskettimet 11 ja sammutuslevyt 13 kiinnitetään runkoon 2 ja liikkuva kosketinsilta 20 sovitetaan niiden väliin siten, että sillan koskettimet 12 ovat kiinteiden koskettimien 11 alapuolella ja sammutuslevyjen välissä. Ohjain 6 sovitetaan sillassa 20 olevaan aukkoon ja 10 sillan 20 ohjaintappien 17 varaan sovitetaan molemmin puolin luistit 9, joissa oleviin uriin 18 sijoitetaan laukaisimet 10 siten, että laukaisimien 10 laipat 19 ovat luistien 9 urissa 18. Luisteissä 9 ja laukaisimissa 10 on myös tila momenttijousia 8 varten. Luistit, laukaisimet ja 15 jouset muodostavat kytkimen momenttilaitteen.

Kuvioissa 2 ja 4 on esitetty silta 20 ja laukaisimet 10 luisteineen 9. Kuviossa 3 nähdään nämä osat perspektiivikuvana toisistaan erotettuina. Laukaisimen 10 laippa 19 muo-20 dostaa kehän, jonka sisällä on tila momenttijousta 8 varten ja luisteissä 9 on tila laukaisimen 10 laippaa 19 ja jousta 8 varten. Kun jousi 8 on sijoitettu laipan 19 kehän sisään, se tukeutuu laipan päitä vasten keskilinjaltaan. Kun laippa 19 ja jousi 8 sijoitetaan luistiin 9, luistin jousitilan ···· 25 päädyt ovat jousien päiden kohdalla siten, että jos laukai- ·.**: simia 10 siirretään luisteihin 9 nähden jousen 8 suunnassa, « · · : laippa 19 ja luisti painavat jousta 8 kasaan. Kuvioista 2 ja 3 nähdään myös sillan 20 johteet 24, jotka kulkevat : rungon 2 sisäpuolelle ulottuvilla pituussuuntaisilla jäy- ;’j‘; 30 kisteillä 31. Luistit 9 ja laukaisimet 10 kulkevat kootussa « kytkimessä näiden jäykisteiden 31 yläpintoja pitkin. Lau- , .·. kaisinten toisten päätykoukkujen sisäpinnoissa on asennon- # · · rajoittimet 23.

35 Kuviossa 3 nähdään luistin 9 sillan 20 liikettä ohjaavat vinot uraparit 25. Kootussa kytkimessä sillan ohjaustapit ti 7 100283 17 on sovitettu näihin uriin 25, jolloin luistin pituussuuntainen liike saa aikaan sillan 20 pystysuuntaisen liikkeen molemminpuolisen uraparin ansiosta johteiden 24 varmistaessa ohjausta. Luistin 9 liike saadaan aikaan lau-5 kaisimen 10 välityksellä ja laukaisinta 10 liikutetaan ohjaimen hampaiden 7 ja laukaisimen 10 sivupintoihin muodostetun hammastuksen 22 muodostaman kytkennän välityksellä. Tässä suoritusmuodossa ohjaimella 6 on kaksi kolmen hampaan ryhmää vastakkaisilla puolilla ohjainta 6 ja nämä 10 hampaat vastaavat vastakkaisten laukaisimien hammastuksiin 22.

Kannessa 1 on luistin 9 jousinokkien 16 vastimiin 21 tukeutuvat kannen 1 vastinpinnat 26, jotka pidättävät luistien 15 liikettä jousien 8 virityksen aikana. Kuviossa 5 näkyy myös kaapelikiinnikkeet 27, joita on esitetyssä kytkimessä kolme kytkimen kummallakin sivulla.

Edellä kuvattu kytkin toimii seuraavalla tavalla. Moment-20 tijousien 8 viritys ja eri osien liikkeet tapahtuvat samalla tavalla ohjattaessa kytkintä auki ja kiinni, mutta liikesuunnat ovat luonnollisesti päinvastaiset. Koska laitteen toiminta on symmetristä, vastaavat liikkeet tapahtuvat kummassakin osaryhmässä ohjaimen 6 molemmin puolin, väänti-25 men 3 ollessa 0 tai 1 asennossa, toinen jousinokan 16 vas- *· *: timista 21 on kannen vastinpintaa 26 vasten. Kun väännintä ; 3 käännetään, niin ohjaimen 6 hampaat 7 välittävät kierto- liikkeen laukaisimille 10 hammastuksen 22 välityksellä.

: : : Koska luistit 9 pysyvät paikoillaan, laukaisimet 10 jännit- :’? ; 30 tävät luistien 9 sisällä olevia jousia 8. Samalla lau kaisinten laukaisunokat 14 liikkuvat jousinokkien 16 ylä- . .·. pintaa pitkin ja kohtaavat niiden kaltevat, vastinten 21 • · · takana olevat pinnat 28. Kun vääntimen 3 ja laukaisimen 10 liikettä jatketaan, laukaisunokat 14 painavat jousinokat 16 35 pois kannen pidosta ja vapauttavat luistit 9. Tällöin vään- nin 3 on kääntynyt noin 60®. Kun luistit 9 vapautuvat, ne 100283 β liikkuvat jousien 8 työntämänä vaakasuunnassa hyvin nopeasti ja siirtävät luistin 9 kaltevien urien 25 ja ohjaustap-pien 17 välityksellä siltaa 20 pystysuunnassa. Tämän liikkeen mukana siirtyvät siltaan 20 kiinnitetyt liikkuvat 5 koskettimet 12, jolloin tapahtuu virran kytkentä tai katkaisu sillan liikesuunnan mukaisesti. Samalla jousinokkien 16 vastakkaiset vastimet 21 menevät kannen l vastinpintojen taakse ja väännin asettuu osoittamaan valittua kytkentä-asentoa. Kummassakin kytkentäasennossa momenttijouset 8 10 ovat vain esijännitetyinä luistien 9 ja laukaisimien 10 sisällä pitäen niiden päät samalla samassa tasossa, joten kytkimeen ei kohdistu muita staattisia rasituksia.

Mikäli koskettimet 11, 12 jostain syystä hitsaantuvat kiin-15 ni, niitä voidaan yrittää irrottaa pakko-ohjauksen avulla.

Tässä kytkimessä pakko-ohjaus on toteutettu laukaisimien 10 pakko-ohjausnokkien 15 avulla. Pakko-ohjausnokat 15 liikkuvat luistin 9 jousitilan alapuolelle tehdyssä urassa, jonka pituus on mitoitettu siten, että pakko-ohjausnokat 15 eivät 20 normaalisti osu uran päihin 30. Jos koskettimet 11, 12 eivät irtoa jousien 8 voimalla, pakko-ohjausnokat 15 osuvat urien päihin ja väännintä 3 kääntämällä voidaan siltaa yrittää repiä auki suuremmalla voimalla. Jos koskettimet eivät irtoa, väännin jää noin 25“ vaille kiinniasentoa ja 25 palautuu osoittamaan kytkentää, kun väännin 3 irrotetaan. *.*·: Jos koskettimet irtoavat vain osittain, laukaisimien 10 ·' asennonrajoittimet 23 kohtaavat sillan 20 esteet 29 ja *:·: väännin jää noin 20° vaille aukiasennosta ja palaa kiin- : niasentoon kun ote irrotetaan. Edellä mainitut osoituskul- t’;*; 30 mat riippuvat luonnollisesti kytkimen mitoituksesta ja ajoituksesta.

• · · • · ·

Edellä esitetyn lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suoritusmuotoja.

i.i : 35 : Laitteen ulkonäkö ja eri osien rakenne voi luonnollisesti I! 9 100283 vaihdella huomattavasti. Momenttijousina voidaan käyttää kierrejousia, lattajousia ja muita riittävän jousivoiman aikaan saavia elimiä. Jousielimiä on oltava vähintään kaksi, mutta tarvittaessa voidaan käyttää rinnakkaisia jou-5 sielimiä, jotka muodostavat yhdessä yhden jousen momentti-laitteessa. Luistin kosketinsiltaa liikuttavien urien muoto ja lukumäärä voi vaihdella ja erityisesti jyrkkyydeltään muuttuvia uria voidaan käyttää, mikäli tarvitaan suurta momenttivoimaa, jolloin uran oikealla muodolla voidaan 10 helpottaa vääntimen käsittelyä. Urat voivat olla myös kos-ketinsillassa, jolloin luisteissä on vastaavat tapit tai muut vastinelimet.

• · · • · • · · • · · • · · • · · « · ·

Ml • · · f · · k Λ 1 » · · * · · II· « 1 ·

Ill

Claims (7)

10 100283

1. Kytkinlaite, joka käsittää 5 - kotelon (1,2), - koteloon (1, 2) yhdistetyt kiinteät koskettimet (11), 10. koteloon (1, 2) liikuteltavasti sovite tun kosketinsillan (20), joka käsittää liikkuvat koskettimet (12), - koteloon (1, 2) liikuteltavasti sovite- 15 tun ohjaimen (6), jolla liikuteltavat koskettimet (12) ovat ohjaimen (6) kiertoliikkeellä ohjattavissa kiinni kiinteisiin koskettimiin (11) ja siitä pois, 20. välityskoneiston (7, 9, 10), jolla oh jaimen (6) kiertoliike on muutettavissa aksiaaliseksi liikkeeksi, ja - välityskoneistoon (7, 9, 10) yhdistyvät 25 jouset (8), joilla välityskoneistoon on '· *: muodostettavissa jousivoima kosketinten * · · ; (11, 12) kytkemiseksi ja irrottamiseksi toisistaan, • « > • · « Γ:*: 30 tunnettu siitä, että . .·. - ainakin kaksi jousta (8) on kytketty • t t • j!, siten, että ne sijaitsevat ohjaimen (6) vastakkaisilla puolilla symmetrisen jou-! 35 sivoiman muodostamiseksi ohjaimeen (6) ja välityskoneistoon (7, 9, 10). « « 4 ti 100283 11

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että jousia on kaksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, t u n - 5. e t t u siitä, että välityskoneisto käsittää kaksi jouset käsittävää samanlaista momenttilaitetta (8, 9, 10), jotka on sijoitettu symmetrisesti ohjaimen (6) vastakkaisille puolille.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että momenttilaite (8, 9, 10) on sovitettu liikkumaan kosketinsiltaan (20) nähden poikittain ja momenttilaite käsittää luistit (9), joissa on kaltevat urat (25) ja kosketinsillassa (20) on uriin sovitetut tapit (17), jol-15 loin sillan (20) liike voidaan saada aikaan luistin (9) liikkeellä urien (25) ja tappien (17) välityksellä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että luistit (9) käsittävät jousinokat (16) ja kote- 20 lossa (1) on jousinokkien (16) liikeradalle sovitetut vas- tinpinnat (26) , jotka estävät luistien (9) vapaan liikkeen ja momenttilaite käsittää edelleen laukaisimen (10) joka on v : sovitettu liikkumaan luistin (9) suhteen ja jossa on lau- ':': kaisunokka (14), joka on sovitettu liikkumaan jousinokan : 25 (16) liikeradalla siten, että sen liikkeen avulla voidaan • · · vapauttaa jousinokka (16) vastinpinnan (26) pidosta. ;· 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että laukaisimessa (10) on tila (19) jousta (8) var-*. 30 ten ja luistissa (9) on tila johon laukaisimen (10) jousen käsittävä osa (19) on sovitettu siten, että laukaisinta (10) voidaan liikuttaa luistiin (9) nähden jousen virittämiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että laukaisimessa (10) on pakko-ohjausnokka (15) ja 12 100283 luistissa (9) on kaksi vastinpintaa, jotka on sovitettu pakko-ohjausnokkien (15) liikeradalle siten, että pakko-ohjausnokan (15) ja vastinpintojen välinen etäisyys on suurempi kuin laukaisimien (10) kiinniasennon ja laukaisua-5 sennon välinen etäisyys. » » > • · · • · • · · • « · • · · « • · • · « « · · • · V • · · i : : • · « • · · I · • i · i : < « « 13 100283