FI104522B - Kytkinvarokerunko - Google Patents

Description

Kytkinvarokerunko 104522

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen kytkinvarokerunko.

5 Tällaisen kytkinvarokerungon omaavia kytkinvarokkeita käytetään esim. sähkönjakelussa, sähköllä toimivien laitteiden virransyötössä ja erilaisissa virtapiireissä. Kytkinvarok-keen tehtävänä on ohjata sähkövirta syöttävästä piiristä kytkinvarokkeeseen sijoitetun ainakin yhden sulakkeen läpi 10 vastaanottavaan piiriin. Kytkinvarokkeen tehtävänä on myös toimia syöttävän ja vastaanottavan piirin välisenä kytkimenä, jonka avulla piirien välinen sähköinen kytkentä voidaan tarvittaessa katkaista. Yksi kytkinvaroke voi yhdistää myös useampia sähköisiä piirejä toisiinsa. Esim. kolmivaihevirtaa 15 ohjaava kytkinvaroke käsittää ainakin kolmet ensimmäiset ja toiset kontaktointielimet sekä nämä sulakkeiden kautta yhdistävät johdeosat.

Tunnetun tekniikan mukaisesti kytkinvaroke käsittää sarjaan kytketyt ainakin yhdet liikkuvat koskettimet ja sulakkeen. 20 Nykyaikaisissa kytkinvarokkeissa sulakkeet on vaihtamisen helpottamiseksi sijoitettu irrotettaviin sulakekasetteihin. Kasettityyppinen ratkaisu mahdollistaa myös saman kytkinvarokerungon käyttämisen erityyppisten sulakkeiden yhteydessä. Tällöin ainoastaan sulakekasetti vaihdetaan käytettävän 25 sulaketyypin mukaiseksi. Hyvin suunnitellussa kasettityyppi-sessä kytkinvarokkeessa sulakkeen vaihtaminen on myös erittäin turvallista toimenpiteen tekevälle henkilölle.

Sulakekasetti käsittää kontaktiosat, joiden varaan sulake on .. helppo asettaa. Sulakekasetin kontaktiosat toimivat myös ’ 30 sähköisenä kontaktina sulakkeen ja kytkinvarokkeen runko- osan välillä silloin, kun kasetti on työnnettynä paikoilleen. Kytkinvarokkeen runko-osassa on kiinteät koskettimet ja näihin liittyvät jousitetut kontaktiosat, joiden tarkoituksena on muodostaa sähköinen kontakti sulakekasetin kon-35 taktiosien kanssa. Virtapiirissä sulakkeen molemmin puolin sijaitsevat runko-osan kiinteät koskettimet puolestaan 2 104522 yhdistyvät joko molemmat omiin liikkuviin koskettamiinsa tai toinen liikkuviin koskettimiin ja toinen suoraan ulkopuolisen piiriin liittimiin.

Virratessaan tunnetun tekniikan mukaisen kytkinvarokkeen 5 läpi sähkövirta kulkee kytkinvarokkeen ensimmäisiltä liitti-miltä liikkuvien koskettimien ja näiden kontaktipintojen läpi kytkinosan kiinteille koskettimille ja edelleen kontaktipintojen läpi sulakekasetin kontaktiosille. Sulakekasetin kontaktiosien jälkeen virta kulkee näiden ja sulakkeen 10 välisen rajapinnan läpi sulakkeelle ja edelleen toisen vastaavan rajapinnan läpi sulakekasetin toisille kontaktiosille. Tämän jälkeen virran kulkutiellä ennen kytkinvarokkeen toisia liittimiä on vielä ainakin sulakekasetin toisten kontaktiosien ja kytkinosan toisten kiinteiden 15 koskettimien välinen rajapinta. Tunnettujen kytkinvarokkei-den kussakin virrankulkutiessä on siis ainakin sulakekasetin sulakkeen ja kytkimen puoleiset yhteensä neljä liitosta sekä kytkimen sisäiset liitokset.

Kytkinvarokkeessa olevien liitosten lukumäärä ja laatu 20 vaikuttavat kytkinvarokkeen ominaisuuksiin. Tämä johtuu siitä, että jokaisella liitoksella on oma ylimenoresistans-sinsa, joka puolestaan lisää omalta osaltaan kytkinvarokkeen lämpenemistä ja vähentää kuormitettavuutta. Jokaisen liitoksen valmistamisesta aiheutuu myös omat valmistuskustannuk-25 sensa, ja liitokset ovat potentiaalisia vikalähteitä. Toisaalta kytkimen virrankatkaisuominaisuudet riippuvat olennaisesti virran kulkutiessä olevien avausvälien lukumäärästä ja avautumisnopeudesta. Mitä enemmän yhtäaikaisesti toimivia avausvälejä on sarjassa sitä nopeammin kytkin sammuttaa ‘I 30 kytkinosien kontaktipintojen väliin mahdollisesti syttyvän valokaaren. Valokaari kuluttaa turhaan kytkintä ja aiheuttaa mm. sähkömagneettisia häiriötä. Erityisen tärkeitä valokaaren sammutusominaisuudet ovat tasavirtakytkimissä. Vaihto-virtakytkimissä tämä ei ole niin ongelmallista, koska vaih-35 tovirralla aiheutetun valokaaren siirtämä virta nollautuu luonnostaa kaksi kertaa vaihtovirtasyklissä.

3 104522

Kytkinvarokkeeseen sijoitettavien kytkimen avausväleinä toimivien liitosten tyyppi ja lukumäärä on siis suunniteltava pääasiassa tarvittavien virrankatkaisuominaisuuksien mukaisesti. Virrankatkaisuun osallistumattomien liitosten 5 lukumäärä olisi puolestaan minimoitava.

Tunnetun tekniikan puutteena on se, että kasettimalliset kytkinvarokkeet sisältävät kutakin virrankulkutietä kohti ainakin neljä sellaista liitosta, jotka eivät osallistu kytkintoimintaan.

10 Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada aivan uudentyyppinen kytkinvarokerunko, jossa ei ole turhia liitoksia.

Keksintö perustuu siihen, että ainakin osa sulakekasetin kontaktiosien kytkintä kohti tulevista kontaktipinnoista, jotka yhdistävät sulakkeen sähköisesti kytkinvarokkeeseen, 15 toimii samalla myös kytkimen toisina koskettimina. Keksintö perustuu siis siihen, että sulakekasetin kytkinrungon virtapiiriin yhdistävistä kahdesta liitoksesta ainakin toinen on yhdistetty avattavan ja suljettavan kytkinliitoksen kanssa yhteiseksi liitokseksi.

20 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle kytkinvaroke-rungolle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

«

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Keksinnön mukaisessa kytkinvarokkeessa ei sulakkeen liitok-25 siä lukuun ottamatta välttämättä tarvita sellaisia sisäisiä liitoksia, jotka eivät osallistu kytkintoimintoihin. Sulak-- ‘ keiden ja sulakekasetin kontaktiosien väliset liitokset ovat välttämättömät kasettimaisen ratkaisun toteuttamiseksi. Keksinnön avulla kytkinvarokkeesta voidaan siis poistaa 30 turhat liitokset.

Keksinnön ansiosta on mahdollista vähentää kytkinvarokkeen lämpenemistä kuormitettaessa, ja parantaa siten kuormitetta-vuutta. Yksinkertaisempi rakenne on myös luotettavampi sekä 4 104522 taloudellisempi valmistaa.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa tarkastelemaan esimerkkien avulla ja oheisiin piirustuksiin viitaten.

Kuvio 1 esittää yläviistosta katsottuna yhtä keksinnön 5 mukaista kytkinvaroketta.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 kytkinvarokkeen yhtä sulakekaset-tia.

Kuvio 3 esittää yhden keksinnön mukaisen kytkinvarokkeen yhtä virrankulkutietä.

10 Kuvio 4 esittää kuvion 3 virrankulkutietä yläviistosta katsottuna.

Kuviossa 1 on esitetty kytkinvaroke kolmivaihevirran ohjaamiseen. Kytkinvaroke käsittää varokerungon 1 ja varokerun-koon 1 yhdistetyt kolme rinnakkaista sulakekasettia 2, jotka 15 muodostavat osan kytkinvarokkeen etupinnasta. Kytkinvarokkeen etupinta käsittää myös kahden sulakekasetin 2 välissä olevan ohjainraon 3 kytkinvarokkeen ohjainlaitteen (ei-esitetty) asentamista varten. Ohjainlaitteen avulla kytkinvarokkeen kytkin voidaan avata tai sulkea. Ohjainlaite voi 20 olla esim. käsikahva.

Varokerungon 1 yläpinnalla on kolmet liittimet 4 kytkinvarokkeen yhdistämiseksi ensimmäiseen virtapiiriin, joka voi olla joko kuormitettava tai kuormittava virtapiiri. Varokerungon 1 alapinnalla on toiset vastaavat liittimet kytkinva-25 rokkeen yhdistämiseksi toiseen virtapiiriin. Kuvion kytkin-♦: varokkeessa sekä ensimmäiset että toiset liittimet 4 yhdis tetään sulakekasettiin 2 kytkinosien välityksellä siten, että liittimien ja sulakekasetin 2 välillä on kaksi avausvä-liä molemmilla puolilla. Tällaisessa laitteessa ei välttä-30 matta ole merkitystä sillä, kytketäänkö ala- vai yläpinnan liittimet 4 kuormittavaan piiriin. Mikäli avausvälejä on ainoastaan toisten liitinten 4 ja sulakekasetin 2 välillä, kuormittava piiri tulee turvallisuussyistä yhdistää niihin 5 104522 liittimiin 4, jotka on kytketty sulakekasettien 2 johtimiin avattavien koskettimien välityksellä.

Kuvio 2 esittää kytkinvarokkeen sulakekasettia 2 takaviistosta katsottuna. Kuvassa näkyvät sulakkeenpitimet 5, jotka 5 on valmistettu johtavasta materiaalista, kuten kuparista. Kunkin sulakkeenpitimen 5 ensimmäinen pää on siten taivutettu, että se muodostaa pihtimäisen raon sulakkeen 14 kantaa 17 (kuviot 3 ja 4) varten. Sulakkeenpitimiin 5 on liitetty jouset 6, joiden tarkoituksena on puristaa sulakkeenpitimien 10 5 kontaktipintoja sulakkeen 14 kantaa 17 (kuviot 3 ja 4) vasten ja varmistaa hyvä sähköinen kontakti. Sulakkeenpitimet 5 on kiinnitetty sulakekasettiin 2, joka on johtamatonta materiaalia, kuten muovia. Sulakkeenpitimien 5 ensimmäiset päät on tuettu sulakekasettiin 2 muotoiltujen tukikappalei-15 den 7 avulla.

Sulakkeenpitimien 5 toiset päät on tuettu sulakekasetissa 2 oleviin kontaktointiulokkeisiin 8. Kontaktointiulokkeet 8 ja varokerunko 1 ovat siten muotoillut, että työnnettäessä sulakekasetti 2 paikoilleen kontaktointiulokkeet 8 työntyvät 20 varokerungossa 1 olevien aukkojen läpi varokerungon 1 sisään. Sulakkeenpitimien 5 toiset päät muodostavat kontak-tointiulokkeiden 8 pinnalle kontaktipinnat 9, jotka varokerungon 1 sisälle työnnettyinä toimivat ensimmäisinä kytkin-; pintoina 10. Kontaktointiulokkeisiin 8 on myös muotoiltu 25 haitat 18 ja näiden taakse jäävät kolot 19. Kuviossa on lisäksi esitetty sulakkeenpitimiin 5 sähköisesti yhdistetyt, johtavasta materiaalista valmistetut, jousimaiset valvonta-koskettimet 11. Valvontakoskettimien 11 tehtävänä on välittää sähköinen kosketus sulakkeen molemmilta navoilta kytkin-30 varokkeen sulakkeenvalvontakoskettimiin. Sulakkeenvalvonta-koskettimet mahdollistavat sulakkeen kunnon tarkastamisen tätä kytkinvarokkeesta irrottamatta.

Kuvio 3 esittää kytkinvarokkeen niitä osia, jotka osallistuvat virran johtamiseen kytkinvarokkeen lävitse. Kuviossa 4 35 on esitetty samat osat hieman yläviistosta katsottuna. Virrankulkutie käsittää kaksi kiinteää kosketinta 12, kaksi 6 104522 liikkuvaa kosketinta 13, kaksi sulakkeenpidintä 5 sekä sulakkeen 14. Kiinteä kosketin 12 on johdekappale, jonka ensimmäinen pää ulottuu liittimeen 4 (kuvio 1) ja muodostaa liittimen 4 liitospinnan 15. Kiinteän koskettimen 12 toinen 5 pää ulottuu välimatkan päähän paikoilleen työnnetyn sulake-kasetin 2 kontaktointiulokkeesta 8 (kuvio 2) ja muodostaa ensimmäisen kytkinpinnan 10 kanssa olennaisesti samansuuntaisen toisen kytkinpinnan 16. Liikkuva kosketin 13 on muotoiltu näiden kytkinpintojen 10, 16 mukaisesti siten, 10 että sen avulla kytkinpinnat 10, 16 voidaan yhdistää sähköisesti toisiinsa.

Liikkuvia koskettimia 13 voidaan käyttää tunnetun tekniikan mukaisilla kytkentäelimillä, joissa liikkuvia koskettimia 13 siirretään asemasta toiseen jousikuormitteisesti. Tällaiset 15 kytkentäelimet käsittävät esim. liikkuviin koskettimiin 13 yhdistetyt jouset, liikkuvien koskettimien 13 liikettä rajoittavat liipaisulaitteet sekä käsikahvan kytkentäelinten ohjaamiseksi ja laukaisuenergian tuomiseksi kytkentäelimil-le. Kytkintä avattaessa käännetään käsikahvaa, jolloin 20 käsikahvan liike varaa energiaa jousiin. Kun käsikahvaa on käännetty riittävästi, liipaisulaitteet vapauttavat liikkuvat koskettimet 13 nopeaan liikkeeseen kytkinpinnoista 10, 16 poispäin. Tällaisella järjestelyllä pyritään ajallisesti lyhentämään valokaaren paloaikaa. Kytkintä suljettaessa 25 kytkentäelimet toimivat vastaavalla tavalla päinvastaiseen suuntaan.

Kytkentäelimet voivat käsittää myös liikkuviin koskettimiin 13 tai niiden kanssa liikkuviin muihin osiin, kuten liikkuvien koskettimien 13 tuki- tai ohjausosiin, yhdistyvät 30 vastenokat (ei-esitetty) . Tällaisten vastenokkien tarkoituksena on estää sulakekasetin 2 työntäminen paikoilleen kyt-kinvarokkeeseen tai sen irrottaminen kytkinvarokkeesta silloin, kun kytkin on suljettuna. Järjestelyllä siis estetään virran kytkeminen tai katkaiseminen käsitoimisesti 35 sulakekasetin 2 avulla. Käsitoiminen kytkeminen tai kat kaiseminen voisi hitaasta kytkentänopeudesta johtuen aiheuttaa pitkäkestoisen valokaaren joko molempien tai ainoastaan 7 104522 toisen sulakkeenpitimen 5 ja sitä vastaavan liikkuvan koskettimen 13 välille. Tällainen valokaari voi olla vaarallinen sekä kytkimelle että sitä käyttävälle henkilölle.

Vastenokka liikkuu siis liikkuvan koskettimen 13 mukana.

5 Esimerkin vastenokka on siten asemoitu ja muotoiltu, että kytkimen ollessa suljettuna se ulottuu ensimmäiseen kytkin-pintaan 10 vastautuvan liikkuvan koskettimen 13 kontaktipinnan ohi tämän sulakekasettia 2 kohti olevan reunan yläpuolella. Mikäli sulakekasetti 2 on tällöin paikoillaan kytkin-10 varokkeessa, vastenokka on työntyneenä varokerungosta 1 sulakekasettiin 2 päin katsottuna kontaktointiulokkeessa 8 olevan haitan 18 taakse koloon 19. Yritettäessä irrottaa sulakekasettia 2 haitta 18 painautuu vastenokkaa vasten ja estää sulakekasetin 2 irrottamisen. Vastaavasti tilanteessa, 15 jossa kytkin on suljettuna ja sulakekasetti 2 irrotettuna, vastenokka on haitan 18 tiellä estäen sulakekasetin 2 työntämisen paikoilleen päälle kytkettyyn varokekytkimeen. Kun kytkin avataan, vastenokka vetäytyy liikkuvien koskettimien 13 mukana pois kytkinpintojen 10, 16 läheisyydestä, ja 20 sulakekasettia 2 voidaan vastenokan ja haitan 18 estämättä irrottaa ja työntää paikalleen. Vastenokka ja haitta 18 ovat edullisesti sähköä johtamatonta materiaalia.

Kuvioiden 3 ja 4 mukaisen kytkinvarokkeen kussakin virta-tiessä on siis yhteensä kuusi sisäistä liitosta. Lisäksi 25 tulevat liittimien 4 liitospintojen 15 kautta tehtävät liitokset kuormittavaan ja kuormitettavaan virtapiiriin. Kuudesta sisäisestä liitoksesta neljä toimii myös avausvä-leinä. Näitä liitoksia ovat ensimmäisten kytkinpintojen 10 ja liikkuvien koskettimien 13 sekä toisten kytkinpintojen 16 .* 30 ja liikkuvien koskettimien 13 väliset liitokset. Avautumat tomat liitokset tarvitaan ainoastaan sulakkeenpitimien 5 ja sulakkeen 14 kantojen 17 välillä. Nämä kaksi kytkintoimin-taan osallistumatonta liitosta ovat välttämättömät helpon ja turvallisen vaihdettavuuden sekä hyvän avausvälien kytkin-35 pintojen hallittavuuden kannalta.

104522 δ

Keksinnön puitteissa voidaan ajatella myös yllä kuvatuista sovellusmuodoista poikkeavia ratkaisuja. Esim. avausvälejä voidaan kuhunkin virtatiehen sijoittaa edellisiä esimerkkejä enemmän kytkemällä sarjaan liikkuvia koskettimia ja sijoit-5 tamalla näille sopivat vastakappaleet. Avausvälejä voi olla myös vähemmän, eli yksi, kaksi tai kolme. Tällöin ainakin sulakkeen toisella puolella olevassa virtapiirissä voitaisiin käyttää saranatyyppistä kytkintä, jossa on yksi avaus-väli. Kytkinelimen toinen pää johtaisi tällöin suoraan 10 ulkopuolisen virtapiirin liittimeen. Tällainen yhden avaus-välin kytkin voidaan valmistaa myös joustavan johdekappaleen avulla. Liikkuvat koskettimet voivat olla myös esim. veitsi-tyyppiset.

f

Claims (8)

9 104522

1. Kytkinvarokerunko (1) , johon voidaan liittää ainakin yksi sulakekasetti (2) , jossa on ensimmäinen ja toinen 5 kontaktipinta (9), joka kytkinvarokerunko (l) käsittää - ensimmäiset ja toiset liittimet (4) kytkinvarokkeen yhdistämiseksi ensimmäiseen ja toiseen virtapiiriin sekä - kiinteät koskettimet (12), ainakin yhden liikkuvan 10 koskettimen (13) ja kuhunkin liikkuvaan koskettimeen (13) yhdistetyt kytkentäelimet ensimmäisten liittimien (4) yhdistämiseksi sähköisesti ensimmäiseen kontaktipintaan (9) ja toisten liittimien (4) yhdistämiseksi sähköisesti toiseen kontaktipintaan (9) siten, että 15 ainakin toinen näistä yhteyksistä on avattavissa ainakin yhtä liikkuvaa kosketinta (13) kytkentäelinten avulla liikuttamalla, tunnettu siitä, että ainakin yksi liikkuva kosketin (13) on sähköisen yhteyden muodostamiseksi sovitettu painau-20 tumaan sellaista ensimmäistä kytkinpintaa (10) vasten, joka on kytkinvarokerunkoon (1) liitetyn sulakekasetin (2) ensim-·· mainen tai toinen kontaktipinta (9).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkinvarokerunko (1), 25 tunnettu siitä, että ainakin yhden kiinteän kosket- . · timen (12) ensimmäisessä päässä on liittimen (4) liitospinta (15) ja toisessa päässä toinen kytkinpinta (16), jota vasten liikkuva kosketin (13) on sovitettu painautumaan sähköisen yhteyden muodostamiseksi ensimmäisen (10) ja toisen (16) 30 kytkinpinnan välille. 10 104522

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kytkinvarokerunko (1), tunnettu siitä, että virtatie ensimmäisen liittimen (4) liitospinnalta (15) ensimmäistä kytkinpintaa (10) vasten painautumaan sovitetulle liikkuvan koskettimen (13) pinnalle 5 muodostuu - kiinteästä koskettimesta (12), - toisen kytkinpinnan (16) ja liikkuvan koskettimen (13) välisestä kontaktista ja - liikkuvasta koskettimesta (13)- 10

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kytkinvarokerunko (1), tunnettu siitä, että se käsittää toisen liikkuvan koskettimen (13) sekä sellaisen toisen kiinteän koskettimen (12), jonka ensimmäisessä päässä on toisen liittimen (4) 15 liitospinta (15) ja toisessa päässä toinen toinen kytkinpin-ta (16) , jota vasten toinen liikkuva kosketin (13) on sovitettu painautumaan sähköisen yhteyden muodostamiseksi toisen ensimmäisen (10) ja toisen toisen (16) kytkinpinnan välille. . 20

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kytkinvarokerunko (1), • · tunnettu siitä, että kytkentäelimet on sovitettu sähköisiä kytkentöjä muodostettaessa ja avattaessa liikuttamaan kutakin liikkuvaa kosketinta (13) olennaisesti samanaikaisesti . 25

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kytkinvarokerunko (1), tunnettu siitä, että se käsittää - kolmet ensimmäiset ja toiset liittimet (4), - kuhunkin ensimmäiseen ja toiseen liittimeen (4) yhdis- 30 tyvät kiinteät koskettimet (12) sekä 11 104522 - ainakin kuhunkin ensimmäiseen liittimeen (4) yhdistyvään kiinteään koskettimeen (12) vastautuvat liikkuvat koskettimet (13).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen kytkinvaroke- runko (1), tunnettu siitä, että se käsittää kutakin liikkuvaa kosketinta (13) kohti ainakin yhden sellaisen liikkuvan koskettimen (13) mukana liikkumaan sovitetun vastenokan, joka ulottuu ensimmäistä kytkinpintaa (10) 10 vasten painautumaan sovitetun liikkuvan koskettimen (13) pinnan ohi suunnassa, joka on sulakekasetin (2) liitän-täsuunta.

8. Sulakekasetti käytettäväksi patenttivaatimuksen 7 mukai-15 sen kytkinvarokerungon (1) yhteydessä, joka sulakekasetti käsittää - kasettirungon (2), jossa on kaksi kytkinvarokerungon (1) sisään ulottumaan sovitettua kontaktointiuloketta (8), sekä 20. kasettirunkoon (2) ripustetut kaksi sähköä johtavaa I. sulakkeenpidintä (5), joiden ensimmäiset päät on sovitettu muodostamaan sähköiset kontaktit sulakkeen (14) kantojen (17) kanssa ja toiset päät ulottuvat kontaktointiulokkeiden (8) pinnalle muodostaen sähköi-25 set kontaktipinnat (9), ·· tunnettu siitä, että kontaktointiulokkeet (8) käsit tävät kutakin liikkuvaa kosketinta (13) kohti ainakin yhden sellaisen haitan (18), joka on sovitettu yhteistoiminnassa liikkuvan koskettimen (13) mukana liikkuvan vastenokan 30 kanssa estämään sulakekasetin (2) liittäminen kytkinvaroke-runkoon (1) tai irrottaminen kytkinvarokerungosta (1) silloin, kun liikkuva kosketin (13) on tuotuna kosketusasen-toon. 12 104522