ITMI20011572A1 - Interruttore automatico a bassa tensione a ridotto numero di componenti - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda un interruttore automatico di bassa tensione con ridotto numero di componenti. Più particolarmente, il trovato riguardo un interruttore automatico di bassa tensione avente complessità costruttiva ridotta.

Come è noto, gli interruttori sono dispositivi di protezione che, allorquando si verifica un guasto elettrico nel circuito in cui sono inseriti, intervengono provocando l'interruzione del flusso di corrente; a tal fine essi sono provvisti di contatti elettrici costituiti da due parti metalliche conduttive di cui, una è fissa ed è denominata contatto fisso o stazionario, mentre l'altra è mobile ed è denominata contatto mobile. Il contatto mobile è azionato da una catena cinematica che ne permette l'accoppiamento o la separazione dal corrispondente contatto fisso, causando di conseguenza la chiusura o l'apertura del circuito. Tali catene cinematiche hanno in pratica il compito di trasmettere movimento e forze dalla componente di attuazione ai contatti mobili e amplificare tali movimenti e forze in modo da effettuare le manovre, in particolar modo quelle di apertura, quanto più velocemente possibile.

Le catene cinematiche attualmente impiegate, anche se permettono di assolvere adeguatamente i compiti loro assegnati, presentano alcuni inconvenienti .

In particolare, uno degli aspetti critici delle catene cinematiche note risiede nella loro complessità dato che sono generalmente composte da un grande numero di componenti quali leve, giunti, molle, eccetera.

Un esempio di un interruttore automatico di tipo noto 1, con relativa catena cinematica, è illustrato in figura 1. Secondo forme di realizzazione largamente utilizzate nella pratica, l'interruttore 1 comprende un involucro 2 da cui si protende una manopola di azionamento 9, e che contiene almeno un contatto mobile 3 ed almeno un contatto fisso 4, ed una catena cinematica 10, includente una pluralità di leve che attuano il movimento del contatto mobile 3 tra una posizione aperta ed una chiusa. Generalmente, tale pluralità di leve comprende una prima leva 5, su cui vengono montati i contatti mobili dell'interruttore, ed una seconda leva di sgancio 6, operativamente associata a dei dispositivi di protezione contro guasti; in figura 1 è schematicamente illustrato un solo dispositivo di protezione dotato di un organo di sgancio 20. Tali leve 5 e 6 sono operativamente collegate tra loro mediante una molla 11 ed un elemento di collegamento con la manopola 9, schematicamente indicato dal numero di riferimento 7, che permettono di accoppiare/disaccoppiare il movimento relativo delle due leve 5 e 6, in funzione delle operazioni da eseguire. Alla coppia di leve 5 e 6 è inoltre generalmente associata una molla 12 che fornisce alla catena cinematica una quantità di energia necessaria a raggiungere rapidamente una adeguata velocità di apertura dei contatti. Inoltre, onde garantire una adeguata pressione di accoppiamento fra i contatti, tra la leva 6 ed il contatto mobile 3 è solitamente previsto l'impiego di una ulteriore molla 13. Infine, in funzione delle applicazioni, la catena cinematica 10 può comprendere ulteriori componenti; in particolare, nella forma illustrata in figura 1, è previsto l'impiego di una ulteriore leva 8 opportunamente sagomata in modo da interagire operativamente sia con la manopola di azionamento 9 che con il corpo del contatto mobile 3, e tale da permettere, durante una operazione di chiusura dei contatti tramite la manopola 9, l'arresto del contatto mobile 3 ad una distanza prestabilita dal corrispondente contatto fisso 4. Anche in questo caso, alla leva ai arresto 8 è generalmente associata una molla torsionale 14 che ne favorisce il movimento relativamente alla manopola 9 e al contatto mobile 3.

Si evince in definitiva che, in virtù del consistente numero di componenti utilizzati, si hanno costi elevati di produzione, difficoltà di assemblaggio, calibrazione e taratura, complessità di progettazione, alta sensibilità a tolleranze di lavoro, ed eventuale presenza di giochi e vibrazioni.

Compito precipuo del presente trovato è quello di realizzare un interruttore automatico di bassa tensione avente un numero ridotto di parti componenti, particolarmente con riferimento alla catena cinematica dell'iiterruttore .

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un interruttore automatico di bassa tensione in cui la catena cinematica dell'interruttore è realizzata con una struttura semplificata rispetto alla tecnica nota e con un numero di parti componenti ridotto pur mantenendo inalterate le prestazioni funzionali.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un interruttore automatico di bassa tensione in cui i costi di produzione ed assemblaggio, nonché i tempi di progettazione della catena cinematica siano ridotti rispetto ad interruttori di tipo noto.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un interruttore automatico di bassa tensione in cui siano minimizzati giochi e vibrazioni della catena cinematica.

Ancora un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un interruttore automatico di bassa tensione che abbia un peso ridotto in virtù del numero complessivamente ridotto di componenti.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un interruttore automatico di bassa tensione, che sia di elevata affidabilità, di relativamente semplice realizzazione ed a costi competitivi.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un interruttore automatico di bassa tensione comprendente un involucro da cui si protende una manopola di azionamento e contenente mezzi di contatto mobile e mezzi di contatto fisso, i mezzi di contatto mobile comprendendo almeno un contatto mobile e i mezzi di contatto fisso comprendendo almeno un contatto fisso, una catena cinematica che include una pluralità di leve che attuano il movimento del contatto mobile tra una posizione di apertura in cui è accoppiato al contatto fisso ed una di chiusura in cui è da esso separato, caratterizzato dal fatto che detta pluralità di leve comprende almeno una prima leva costituita da un corpo unico comprendente almeno una prima porzione rigida ed almeno una seconda porzione rigida adiacente a detta prima porzione rigida e ad essa collegata tramite una prima cerniera flessìonale costituita da un primo elemento elastico e resiliente.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, dell'interruttore automatico secondo il presente trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra schematicamente una porzione di interruttore automatico in accordo con la tecnica nota;

la figura 2 illustra in vista parziale l'interruttore automatico secondo il presente trovato;

la figura 3 illustra in dettaglio una prima leva della catena cinematica dell'interruttore in accordo con il presente trovato;

la figura 4 illustra una seconda leva della catena cinematica dell'interruttore secondo il presente trovato.

Nella descrizione seguente con medesimi numeri di riferimento verranno indicati elementi uguali o tecnicamente equivalenti a componenti già noti nell'arte.

Con riferimento alle figure 2-4, l'interruttore automatico secondo il presente trovato, globalmente indicato dal numero di riferimento 1, comprende un involucro 2 da cui si protende esternamente una manopola di azionamento 9 e contenente mezzi di contatto mobile e mezzi di contatto fisso. I mezzi di contatto mobile comprendono almeno un contatto mobile 3 e i mezzi di contatto fisso comprendono almeno un contatto fisso 4.

Una catena cinematica, includente una pluralità di leve che attuano il movimento del contatto mobile 3 tra una posizione di apertura in cui è accoppiato al contatto fisso 4 ed una di chiusura in cui è da esso separato,è disposta nell'involucro 2.

Vantaggiosamente, nell'interruttore automatico secondo il presente trovato, la catena cinematica sopra citata comprende almeno una prima leva costituita da un corpo realizzato in un pezzo unico comprendente almeno una prima porzione rigida ed almeno una seconda porzione rigida adiacente alla prima porzione rigida e ad essa collegata tramite una prima cerniera flessionale costituita da un primo elemento elastico e resiliente; in particolare, in funzione delle esigenze e/o delle necessità applicative, e come verrà evidenziato in dettaglio nella descrizione seguente, la cerniera flessionale, che permette il movimento relativo tra le porzioni rigide, può essere realizzata mediante un inserto metallico almeno parzialmente annegato nel corpo della leva, oppure mediante riduzione dello spessore di una porzione del corpo della leva stessa rispetto allo spessore delle porzioni ad essa adiacenti.

In questo modo, tale leva può essere considerata un meccanismo cedevole, cioè un meccanismo che sottoposto a sollecitazione meccanica si deforma per poi riassumere la posizione iniziale, ed integra in un pezzo unico la struttura e le funzioni svolte nell'arte nota da due o più leve con relative molle.

Ne consegue che, rispetto all'arte nota, il numero di componenti necessari viene sostanzialmente ridotto con il vantaggio di ridurre sia i costi di produzione sia i costi e i tempi di assemblaggio. Inoltre, la riduzione del numero di componenti porta ad una maggior semplicità di progettazione dell'interruttore automatico, usura ridotta delle parti componenti, oltre che giochi ridotti o eliminati, come pure eventuali vibrazioni e rumore.

Verranno ora descritte a titolo esemplificativo e non limitativo delle forme realizzative preferite per alcune leve appartenenti alla catena cinematica dell'interruttore 1.

In particolare, nella forma di realizzazione illustrata in figura 3, detta prima leva è una leva di arresto 8 atta a bloccare il contatto mobile 3 ad una predefinita distanza dal contatto fisso 4 durante una manovra di chiusura eseguita azionando la manopola 9. Come illustrato nelle figure 2 e 3, tale leva di arresto 8 comprende un corpo unico avente: una prima porzione rigida 8b fulcrata solidalmente su un perno 29 fissato all'involucro 2; una seconda porzione rigida 8a opportunamente sagomata in modo da presentare un incavo 25 atto ad agganciarsi con una corrispondente protuberanza 26 del contatto mobile 3, ed un profilo sagomato con una sporgenza 27 di interazione con la manopola 9, durante una manovra di chiusura sotto l'azione della manopola 9; le due porzioni 8a ed 8b essendo interconnesse da una cerniera flessionale 8c. Come illustrato, tale cerniera 8c è preferibilmente costituita da una riduzione dello spessore di una parte del corpo della leva rispetto allo spessore delle porzioni ad essa adiacenti 8a e 8b; alternativamente, essa può essere ottenuta mediante un inserto metallico annegato almeno parzialmente nel corpo della leva stessa e che interconnette operativamente le due porzioni.

In questo modo, in fase di operazione, la leva 8, contrariamente all'arte nota, non ruota più attorno al suo perno; infatti, il movimento necessario è ottenuto grazie alla cerniera 8c che consente il movimento della parte 8a rispetto alla parte 8b, e grazie al suo comportamento elastico e resiliente, permette la deformazione della leva stessa ed il successivo riacquisto della sua conformazione iniziale, svolgendo di fatto le funzioni precedentemente svolte dalla molla 14 e comportando quindi un risparmio di componenti e delle relative operazioni di montaggio e calibrazione.

In figura 4 è illustrata una seconda leva utilizzabile nell'interruttore secondo il trovato, in aggiunta e/o in alternativa con la leva 8 precedentemente illustrata.

In questo caso tale leva, indicata dal numero di riferimento 56, è una leva di azionamento e supporto del contatto mobile 3, infulcrata su un perno solidale all'involucro 2, e anch'essa avente un corpo unico che comprende: una prima porzione rigida 5' su cui viene montato il contatto mobile 3, che è operativamente associata alla manopola 9 mediante un elemento di collegamento 7, generalmente un cavallotto scorrevole in una sede 18; una seconda porzione rigida 6' atta ad interagire operativamente con un dispositivo di sgancio 20 dell'interruttore, ad esempio un relè, ed avente un estremo sagomato ad uncino 19 che interagisce con il cavallotto 7 in modo da agganciarlo e accoppiare il proprio movimento con quello della porzione 5', quando necessario; ed almeno una prima cerniera flessionale di interconnessione tra le due porzioni rigide 5' e 6'.

Come illustrato in figura 4 tale prima cerniera è costituita una piastra metallica elastica e resiliente 15 che interconnette le due porzioni 5' e 6' consentendone il movimento relativo e permettendo in tal modo di riunire in un unico componente le funzioni svolte nell'arte note dalle due leve distinte 5 e 6 e dalla relativa molla 11. Alternativamente, le due porzioni rigide 5' e 6' potrebbero essere interconnesse da una cerniera flessionale costituita da una o più porzioni a spessore ridotto rispetto alle parti adiacenti, secondo una soluzione descritta in una domanda di brevetto italiana co-pendente a nome della presente richiedente.

Vantaggiosamente la leva 56 può comprendere una seconda cerniera flessionale atta ad interconnettere la prima porzione rigida 5' con l'involucro 2, in modo relativamente mobile rispetto ad esso; come illustrato in figura 4, la seconda cerniera è costituita da un inserto o lamina metallica elastica e resiliente 16, annegata da un lato nella prima porzione rigida 5', e dall'altro disposta in modo da reagire sulla faccia interna dell'involucro 2, ad esempio contro un opportuno risalto non illustrato da figure. In questo modo, la molla 12 utilizzata nell'arte nota scompare in quanto la sua funzione viene integrata nel corpo della leva 56; di conseguenza anche le relative operazioni di posizionamento, taratura ed assemblaggio sono evitate.

Inoltre, il corpo della leva 56 può comprendere almeno una terza cerniera flessionale atta a connettere la leva 56 con il contatto mobile 3 su di essa montato, in modo relativamente mobile tra loro; preferibilmente, la terza cerniera è costituita da un inserto metallico resiliente ed elastico 20, almeno parzialmente annegato nella prima porzione rigida 5'. In questo modo, con ulteriore vantaggio, anche le funzioni svolte nell'arte nota dalla molla che accoppia il corpo del contatto mobile con la leva su cui esso è montato, sono integrate nella struttura della leva 56.

In particolare, in figura 4 è indicato tratteggiato un ulteriore inserto metallico 21 atto a connettere il corpo della leva 56 con un secondo contatto mobile 3 del tutto equivalente al primo, che è generalmente impiegato nell'interruttore associato ad un corrispondente contatto fisso.

Infine, il corpo della leva 56 può comprendere una quarta cerniera flessionale 17 che connette l'estremo sagomato ad uncino 19 con la parte restante della seconda porzione 6'; anche in questo caso, detta quarta cerniera flessionale 17 può essere realizzata mediante riduzione dello spessore di una parte della seconda porzione rigida prossima all'estremo sagomato stesso, oppure mediante un inserto metallico annegato nel corpo della leva in prossimità dell'estremo sagomato ad uncino. In questo modo, l'estremo sagomato ad uncino, durante una fase di apertura dell'interruttore ruota attorno alla cerniera 17 e svincola il cavallotto 7, lasciando libere le due porzioni 5' e 6' di ruotare relativamente fra loro; a fine manovra, l'estremo 19, grazie al ritorno elastico della relativa cerniera, riassume la configurazione iniziale andando a riagganciare il cavalletto 7.

Si è in pratica constatato come l'interruttore automatico secondo il presente trovato assolva pienamente il compito nonché gli scopi prefissa-ti, in quanto la relativa catena cinematica è realizzata con numero ridotto di componenti, a vantaggio dei costi di produzione, dei tempi di installazione e della affidabilità del dispositivo nel suo complesso. L'interruttore automatico così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni e le forme contingenti, purché compatibili con l'uso specifico, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Interruttore automatico di bassa tensione comprendente un involucro da cui si protende una manopola di azionamento e contenente mezzi di contatto mobile e mezzi di contatto fisso, i mezzi di contatto mobile comprendendo almeno un contatto mobile e i mezzi di contatto fisso comprendendo almeno un contatto fisso, una catena cinematica che include una pluralità di leve che attuano il movimento del contatto mobile tra una posizione di apertura in cui è accoppiato al contatto fisso ed una di chiusura in cui è da esso separato, caratterizzato dal fatto che detta pluralità di leve comprende almeno una prima leva costituita da un corpo unico comprendente almeno una prima porzione rigida ed almeno una seconda porzione rigida adiacente a detta prima porzione rigida e ad essa collegata tramite una prima cerniera flessionale costituita da un primo elemento elastico e resiliente.
2. 2. Interruttore automatico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta prima cerniera flessionale è atta a favorire il movimento relativo tra dette prima e seconda porzioni rigide.
3. 3. Interruttore automatico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta cerniera flessionale è realizzata mediante un inserto metallico almeno parzialmente annegato nel corpo della leva stessa.
4. 4 . Interruttore automatico secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detta cerniera flessibile è realizzata mediante riduzione dello spessore di una porzione del corpo della leva rispetto allo spessore delle porzioni ad essa adiacenti.
5. 5. Interruttore automatico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta prima leva è un meccanismo cedevole .
6. 6. Interruttore automatico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta prima leva è una leva di arresto atta a bloccare il contatto mobile ad una predefinita distanza dal contatto fisso durante una manovra di chiusura, detta leva di arresto avendo una prima porzione rigida infulcrata su un perno solidale all'involucro, una seconda porzione rigida atta ad interagire operativamente con il contatto mobile stesso e con detta manopola di azionamento, dette prima e seconda porzioni rigide essendo interconnesse da una cerniera flessionale.
7. 7 . Interruttore automatico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta prima leva è una leva di azionamento e supporto del contatto mobile, detta leva di azionamento e supporto avendo una prima porzione rigida su cui è montato detto contatto mobile, operativamente associata alla manopola di azionamento mediante un elemento di collegamento, una seconda porzione rigida atta ad interagire operativamente con un dispositivo di sgancio dell'interruttore, ed almeno una prima cerniera flessionale di interconnessione tra dette prima e seconda porzioni rigide.
8. 8. Interruttore automatico secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta leva di azionamento comprende una seconda cerniera flessionale atta ad interconnettere, la prima porzione rigida con detto involucro, in modo relativamente mobile rispetto ad esso .
9. 9. Interruttore automatico secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che detta seconda cerniera flessionale comprende almeno una piastra metallica, da un lato, annegata in detta prima porzione rigida della leva di azionamento, e dall'altro atta a reagire sulla faccia interna dell'involucro.
10. 10. Interruttore automatico secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzato dal fatto che detta leva di azionamento comprende almeno una terza cerniera flessionale atta alla connessione con il contatto mobile, in modo relativamente mobile rispetto ad esso.
11. 11. Interruttore automatico secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detta terza cerniera flessionale è costituita da un inserto metallico almeno parzialmente annegato in detta prima porzione rigida.
12. 12. Interruttore automatico secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 11, caratterizzato dal fatto che detta seconda porzione rigida della leva di azionamento comprende un estremo sagomato ad uncino atto ad interagire operativamente con detto elemento di collegamento e connesso alla parte restante della seconda porzione mediante una quarta cerniera flessionale .
13. 13. Interruttore automatico secondo la rivendicazione 12 caratterizzato dal fatto che detta quarta cerniera flessionale è realizzata mediante riduzione dello spessore di una parte della seconda porzione rigida prossima all'estremo sagomato ad uncino o mediante un inserto metallico annegato nel corpo della leva in prossimità dell'estremo sagomato ad uncino.