NO833878L - Anordning for aa bevege et element mellom to endeposisjoner ved hjelp av en energibuffer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for å bevege

et element mellom to endeposisjoner og for selektiv fastholdelse av disse elementene alternativt i en av disse posisjonene, som innbefatter en energibuffer mekanisk forbundet med dette elementet, hvilken buffer kan være i en av to korresponderende stasjonære endetilstander, ved hvilke tilstander energien er fullstendig tilstede i form av potensiell energi, såvel som ved mellomoverføringstilstander, ved hvilke potensiell energi ble overført til kinetisk energi og motsatt, en masse drevet av energibufferen og beveget til en av de to endeposisjonene, som korresponderer med endetilstanden til energibufferen, låseinnretning for hver av de to endetilstandene for energibufferen, for å fastholde elementet i en av dets posisjoner, energitilførselsinnretning for energibuf feren .

En slik anordning er kjent fra US-patent nr. 3.248.497. Anordningen blir anvendt her for drift av en bryter, ved hvilken elementet danner den bevegelige kontakten for bryteren eller driver denne kontakten.

Dette elementet består av en stang, som ved ene enden er forbundet ikke-bevegelig med forbindelsesdelen til en gaffel, hvis tenner består av flate, parallelle strimler. Den andre enden av stangen bærer den bevegelige kontakten til bryteren. Gaffelen sammen med elementet og kontakten kan bli beveget i dets lengderetning og kan bli sett delvis som ovenfor nevnte masse i kombinasjon med elementet og kontakten.

En skruefjær er anbrakt mellom en fjærbærer, montert på stangen, og veggen til et hus passert av stangen. Fjæren, sammen med belgen og lufttrykket virker på belgfunksjonen som ovenfor nevnte energibuffer. Denne skruefjæren, i kombinasjon med lufttrykket som virker på belgen til en vakuumbryter, er dimensjonert slik at når elementet, dvs. bryteren, stangen og gaffelen er låst i en av de endeposisjonene til en lengdebevegelse virker alltid en kraft herpå, hvis kraft i hver av disse ekstreme posisjonene driver kontakten med samme kraft bakover til en mellomposisjon. Ved disse ekstreme posisjonene har følgelig en potensiell energistørrelse blitt lagret i belgen med lufttrykket virkende derpå eller i skruefjæren. Så snart som låsingen i en av de ekstreme posisjonene er fjernet vil denne kontakten bli drevet i en annen retning, mens potensiell energi i skruefjæren eller i belgen og lufttrykket som virker derpå overføres til kinetisk energi, som medfører en bevegelse av gaffelen, stangen og kontakten. Denne bevegelsen vil være i bryter-på- eller bryter-av-retningen, avhengig av tidligere posisjon.

Tilliggende forbindelsesdelen for gaffelen er en første krysstift montert ubevegelig mellom parallelle strimler som danner gaffelens tenner. Den mellomliggende delen til denne stiften går gjennom en åpning i en triangulær plate, altså montert mellom gaffelens tenner, hvis plate kan svinge om en andre kryssstift anbrakt tilliggende den frie enden av gaffelens tenner. Avstanden fra spalten til svingpunktet, dvs. det andre krysspunktet kan variere slik at svingplaten svin-ges vil kniven og stangen forbundet med denne såvel som kontakten bli beveget i deres lengderetning. Følgelig kan kontakten bli beveget mellom en av dens endeposisjoner. Bryteren kan derfor bli slått på eller av hhv. av platens svingbevegelse. Svingplaten kan bli svinget til en posisjon ved hjelp av en elektromagnet og fastholdt i den andre svingpo-sisjonen ved hjelp av en trekkfjær, så lenge som elektromag-neten er slått av.

Ved platens svingbevegelse for å slå på eller av bryteren vil en del av forskyvningsenergien for kontakten bli til-ført av potensiell energi bevirket av fjærkraften til den lagrede potensielle energien i fjæren mellom husets vegg og fjærbæreren eller belgen og lufttrykket som virker på denne, alle virkende på kontakten, stangen og gaffelen. Fjærkreftene som virker på bryterkontakten og den bevegelige massen blir avstemt slik i forhold til hverandre at riktig bryterhastig-het vil bli nådd og den minst mulige energien vil bli tapt som kollisjonsenergi. Dette vil medføre i en minimumskontakt-

deformasjon bevirket av kontaktkollisjonen.

Spesielle innretninger vil være nødvendig for å tilveiebringe kontakttrykket, på grunn av at ingen av fjærene som bidrar til kontaktbevegelsen kan tilveiebringe dette kontakttrykket. Også med denne spesiellle innretningen kan mulig kontaktde-formasjon oy/eller kontaktslitasje bli kompensert for. Denne innretningen består av en arm som strekker seg på tvers av gaffelens lengderetning og som kan svinge om et punkt ved en av dens ender. Armen strekker seg mellom de frie endene til gaffelens parallelle tenner og bærer her den andre kryss-stiften, om hvilken svingplaten kan svinge. De to frie endene til denne andre krysstiften utbreder seg i langsgående spalter i de frie endene til gaffeltennene. En trykkfjær virker på armens frie ende og skyver armen oppover og dermed svingplaten, og gaffelen via den første krysstiften og også kontakten. Dette tilveiebringer det nødvendige kontakttrykket og kompenserer for kontaktslitasje og kontaktdeforma-s j on.

Sistnevnte innretning skulle naturligvis bli gjort innaktiv så snart som bryteren er slått av. For dette formål samvirker den frie enden av armen med den magnetiske innretningen som fastgjør armen når den når den nederste posisjonen ved av-slåing, ved hvilken armen blir presset nedover ved hjelp av gaffelen gjennom den andre krysstiften og ved den øvre kanten av aen cverrgående spalten.

Oppfinnelsens formål er å forbedre og samtidig forenkle den kjente anordningen og opprettholde alle fordelene.Anord-ningen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at massen er bevegelig elastisk over en forutbestemt avstand med hensyn til energibufferen og med hensyn til elementet slik at når elementet når en av dens posisjoner kan massen bli beveget ytterligere over en forutbestemt avstand mot dens til-hørende endeposisjon, som således overfører kinetisk energi i potensiell energi, idet låseinnretningen griper og fastholder massen i dens endeposisjoner.

En endeposisjon for massen er den ytterste posisjonen som har blitt nådd massen, på grunn av den kinetiske energi, ved hvilken posisjon nesten all kinetisk energi vil bli omformet til potensiell energi.

Anordning ifølge foreliggende oppfinnelse opererer med færre bevegelige deler, har ingen hengsler, og hvor kun en energibuffer må bli anvendt. På grunn av at massen kan bli forskjøvet ytterligere etter at det bevegelige elementet har nådd dets endeposisjon vil en ytterligere trykkraft bli utøvd på elementet og slitasje og deformasjon av kontaktene vil bli kompensert for automatisk.

Låsing av massen ikke før den har nådd dens endeposisjoner betyr at nesten ingen energi vil gå tapt som kollisjonsenergi slik at mer energi vil bli lagret ved energibufferen for å bevege elementet igjen ved motsatt retning. Ved an-vendelse i en bryter har dette den fordelen at bevegelsen ved åpning av bryteren vil finne sted ved en tilstrekkelig hastighet. De to kontaktene møter hverandre i en av nevnte brytere med en høy hastighet, nemlig bevegelseshastigheten til massen. Selve elementet kan imidlertid bli beveget med hensyn til massen og har i og for seg et lavt masseinnehold slik at kun en liten mengde av kollisjonsenergien må bli absorbert, .otter at kontaktene har kommet i kontakt med hverandre vil massen bevege seg videre og bygge umiddelbart tilstrekkelig kontakttrykk som også undertrykker kontaktvi-brasjoner. Dette ble også tilveiebrakt ved hjelp av enkle innretninger.

Ved en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse innbefatter anordningen et hus, idet minste en masse bevegelig i huset og en energibuffer som samvirker med massen, ved hvilke motsatte ender av energibufferen kan bli fastholdt av to endelementer som samvirker med og beveges med massen, idet minste en stopper som er stasjonær med hensyn til huset og anbrakt slik tilliggende en av endeposisjonene for massen i huset at enden av energibufferen vender mot dens endepo sisjon og det tilhørende endeelementet blir fastholdt av denne stopperen når massen blir beveget mot stopperen mens massen derimot vil beveges ytterligere mot dens tilhørende endeposisjon ved hjelp av den øvrige kinetiske energien som lagrer ytterligere potensiell energi i energibufferen, ved hvilken en av endeelementene er koplet med det bevegelige elementet.

Ved en ytterligere foretrukket utførelsesform er massen hul idet energibufferen er anordnet i denne massen. Stopperen, som er stasjonær i forhold til huset, kan entre massen over en viss avstand når massen beveges i retningen mot stopperen, ved hvilken stopperenden kolliderer mot et endeelement i den hule massen.

Energibufferen består fortrinnsvis av en skruefjær som strekker seg i et hult, sylindrisk rom i en sylindrisk masse, idet hver fjærende er anordnet i en fjærbærer, idet bæreren hviler mot stopperinnretningen forbundet med massen og rettet innover i forhold til det hule mellomrommet, til hvilket i det minste en fjærbærer samvirker med en stopper montert på huset som kan entre det hule mellomrommet gjennom en passasje i massen, ved hvilken et bevegelig element er forbundet med en av fjæroærerne og strekker seg til det ytre av massen gjennom en tilhørende passasje i massen.

Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse er prinsipielt ment for drift av en bryter. Anordningen er imidlertid ikke begrenset til dette anvendelsestilfellet, således kan f.eks. også en ventil for gass eller væske bli drevet.

Energibufferen må dessuten heller ikke bestå av en skruefjær, men pneumatiske innretninger kan f.eks. bli anvendt i stedet for, så lenge som ovenfor nevnte operasjonsbetingel-ser er tilfredsstillet.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere med henvisning til medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1-6 viser prinsipielle utførelsesformer av oppfinnelsen ved suksessive operasjonstrinn.

Den viste anordningen innbefatter en energibuffer dannet som en fjær 1, spent mellom en første fjærbærer 2 og en andre fjærbærer 3. Denne fjæren med fjærbærerne 2 og 3 er anbrakt i et sylindrisk rom i en masse 4. Denne massen, som også

kan være av en sylindrisk form, kan bli beveget rettlinjet i et sylindrisk hus 14, skjematisk vist på fig. 6. Fjærbærerne 2 og 3 blir stoppet av innoverrettede flenser i massen.

Massen kan bli beveget inne i huset 14 i frem og tilbake gå-ende retninger mellom en stopper 19 til venstre på figurene og en stopper 20 til høyre på figurene. Disse stopperne 19 og 20 kan bli beveget på husveggen.

Ved begge endeposisjonene til høyre og venstre kan massen 4 bli fastholdt i posisjonen ved hjelp av den skjematisk viste låseinnretningen 21 og 22. Disse låseinnretningene kan innbefatte f.eks. kiler eller armer, som kan dreies om en sentral akse, hvis kiler kan bli beveget i en lengderetning, som betyr i en retning mot og bort fra massen 4. Enden av disse kilene som vender bort fra massen er koplet med res-pektive trekkfjærer 23 og 24.

Ved posisjonen vist på fig. 1 innbefatter energibufferen lagret potensiell energi i form av en kompremert fjær 1 og i denne posisjonen blir massen 4 fastholdt i den venstre endeposisjonen I ved hjelp av låseinnretningen 21. Kilen 21

i den øverste posisjonen og vippet til venstre av massen 4 som er beveget til venstre tidligere, blir presset ved hjelp av trekkfjæren 23 med dens høyre øvre kant mot den ytre veggen av massen 4. Denne massen kan følgelig ikke bli beveget mer til høyre og forblir låst i denne viste posisjonen, inntil kilen 21 blir beveget nedover igjen.

På fjærbærerne 2 eller 3 kan et ikke vist element bli montert, som skal bli frem og tilbake beveget mellom de to endeposisjonene I og II. Ved foreliggende utførelsesform kan dette elementet bestå av bevegelig bryterkontakt og kan bli montert på fjærbæreren 3, eller bli dannet av denne fjærbæreren ved hvilken stopperen 20 f.eks. utgjør den stasjonære kontakten for bryteren.

Også en vakuumbryter kan bli innstallert til venstre eller høyre for huset 14, som vist skjematisk f.eks. på fig. 6.

Her er en vakuumbryter 27 montert i endeveggen for huset 14, idet vakuumbryteren 27 har en stasjonær venstre stang som inne i vakuumbryteren 27 bærer den ikke viste stasjonære kontakten og en bevegelig høyre stang 29, som bærer inne i vakuumbryteren 27 den ikke viste bevegelige kontakten. Her danner fjærbæreren 2 elementet som driver vakuumbryteren 27.

På fig. 2 blir låsevirkningen til kilen 21 fjernet ved å bevege denne kilen nedover, mens derimot samtidig blir ved siden av endeposisjonen II en samme låseinnretning 22 pre-parert for samme låsevirkning. Energibufferen 1 beveger massen 4 til posisjonen vist på fig. 3. Ved denne posisjonen blir potensiell energi overført fullstendig til kinetisk energi som beveger massen 4 videre til endeposisjonen II.

Fig. 4 viser en øyeblikksposisjon.

På fig. 5 har fjærbæreren 3 også et element forbundet med denne fjærbæreren nådd dens endeposisjon II. Massen 4 inne-holder imidlertid fremdeles all kinetisk energi som driver denne massen ytterligere, men nå overføres imidlertid samtidig kinetisk energi til potensiell energi som blir lagret av kompresjonsfjæren 4.

På fig. 6 er all kinetisk energi omformet til potensiell energi og massens 4 hastighet redusert til null igjen.

Ved samme øyeblikk vil denne massen 4 reversere bevegelses-retningen under påvirkning av potensiell energi i bufferen eller fjæren 1. Så snart som kilen 21, som vist på fig. 2, blir beveget nedover for å låse opp massen 4 vil kilen 22 beveges oppover, vist med pilen på fig. 2 og således forbe- redt for låsevirkningen. På fig. 5 blir massen 4 beveget så langt mot høyre at den forberedte kilen 22 vil bli vippet til høyre ved den ytre kanten til den seg bevegende massen 4. Så snart som massen 4 på fig. 6 når dens endeposisjon og starter å bevege seg igjen mot venstre ved hjelp av potensiell energi lagret i fjæren 1 blir denne bevegelsen mot-påvirket ved hjelp av den øvre kanten av kilen 22 presset mot massen 4 ved hjelp av en fjær 24. Massen 4 blir fastholdt i denne posisjonen inntil kilen 22 blir beveget nedover mot oppblåsningen.

I den ideelle situasjonen, som betyr uten friksjonstap og lignende, ville anordningen etter å mottatt tilstrekkelig energi kun en gang forbli i drift uendelig lenge. På grunn av mekaniske tap kan det imidlertid aldri bli unngått at energi må bli tilført anordningen, f.eks. etter hver syklus som består av en til- og fra-bevegelse av massen 4 på grunn av at massen ikke vil nå dens opprinnelige startposisjon på grunn av disse tapene. På grunn av foreliggende oppfinnelse vil imidlertid hver bevegelsessyklus alltid en maksimal omforming finne sted av potensialet til kinetisk energi og motsatt i potensiell energi, og den energitilførselen kan være minimal og det er kun nødvendig å kompensere for tapene.

Energi kan f.eks. bli tilført som tilleggspotensiell energi ved energibufferen når den er ved endeposisjonene I eller II eller som ytterligere kinetisk energi ved bevegelse til en av dens endeposisjoner. I det første tilfellet kan massen etter å ha nesten eller hovedsakelig nådd en av endeposisjonene, f.eks. etter returen til endeposisjonen II bli trukket til dens opprinnelige endeposisjon ved hjelp av en elektromagnet 25 som har en magnetiseringsspole 26. Også f.eks. ytterligere akselerasjonsenergi kan bli tilført bevegelses-massen ved hjelp av en elektromagnet (ikke vist) som omgir huset.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse kan det på enkel måte bli tilveiebrakt at slitasje, deformasjon og lignende, som forstørrer avstanden mellom endeposisjonene blir kompensert for automatisk uten at det er nødvendig med noen ytterligere tilpasning, omjustering eller lignende.

Låsekilene 21 og 22 kan også bli erstattet av andre mekaniske eller elektriske låseinnretninger.

Også andre modifikasjoner er mulig uten å gå utenom oppfinnelsens ramme. Massen 4 kan f.eks. være utformet på en annen måte enn den viste hule sylinderen. Massen kan f.eks. bestå av en ring som omgir fjæren 1. Massen må ikke være hul og fjæren kan også være montert ved det ytre av massen. Fjæren 1 kan også være underdelen.

Claims (10)

1. Anordning for å bevege et element mellom to endeposisjoner og for selektiv fastholdelse av dette elementet vekselvis i en av disse posisjonene, innbefattende en energibuffer mekanisk forbundet med dette elementet, hvis buffer kan være i en av de to korresponderende stasjonære endetilstandene, ved hvilke tilstander energien er tilstede fullstendig i form av potensiell energi, såvel som ved mellom-overføringstilstander, ved hvilke potensiell energi blir overført i kinetisk energi og motsatt, en masse drevet av energibufferen og beveget til en av de to endeposisjonene, som korresponderer med endetilstandene til energibufferen, låseinnretning for hver av de to endetilstandene til energibufferen for å holde elementet i en av dets posisjoner, energitilførselsinnretning for energibufferen, karakterisert ved at massen kan beveges elastisk over en forutbestemt avstand med hensyn til energibufferen og med hensyn til elementet, slik at når elementet når en av dets endeposisjoner kan massen bli beveget over en forutbestemt avstand mot dens tilhørende endeposisjon, som således over-fører kinetisk energi i potensiell energi, idet låseinnretningen griper og fastholder massen i dens endeposisjoner.

2. Anordning ifølge krav 1, ved hvilke linjene for elementenes virkning, energibufferen og massen sammenfaller og ved hvilke elementet er forbundet med energibufferen, karakterisert ved at massens bevegelse over den forutbestemte avstanden med hensyn til elementet sammenfaller med dens virkningslinje.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved et hus, i det minste en masse bevegelig i huset og en energibuffer som samvirker med massen, ved hvilken energibufferens motsatte ender kan bli stoppet ved to endeelementer, samvirkning og bevegelse med massen, i det minste en stopper som er stasjonær med hensyn til huset og anbrakt slik tilliggende ene endeposisjonen for massen i huset at enden for energibufferen vender mot dens endeposisjon og det tilhørende endeelementet er stoppet av denne stopperen og massen beveges mot denne stopperen, mens derimot massen vil bevege seg ytterligere mot dens tilhørende endeposisjon ved hjelp av den øvrige kinetiske energien som lager ytterligere potensiell energi i energibufferen ved hvilken et av endeelementene forbundet med det bevegelige elementet.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at energibufferen og dens endeelement er anbrakt i en masse og at i det minste en stopper kan trenge gjennom med dens ende i massen og kollidere mot en av dens endeelementer.

5. Anordning ifølge krav 4, hvor energibufferen innbefatter en skruefjær, karakterisert ved at skruefjæren strekker seg i lengderetningen til et hult sylindrisk rom i en sylindrisk masse, idet hver fjærende er anbrakt i en fjærbærer, og hver bærer hviler mot stoppe-innretninger forbundet med massen og rettet innover med hensyn til det hule rommet, hvor i det minste en fjærbærer samvirker med en stopper montert på huset og som kan entre det hule ronnet gjennom en passasje i massen, hvor det bevegelige elementet er forbundet med en av fjærbærerne og strekker seg til det indre av massen gjennom en tilhørende passasje i massen.

6. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved en energitilførselsinn-retning, som beveger massen til en forutbestemt fast endeposisjon, idet anordningen er slik at det totale energiinn-holdet for energibufferen blir holdt konstant.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at energitilførselsinnretningen består av en elektrisk drivinnretning, som driver massen til samme endeposisjonen etter hver samvirkende syklus.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den elektriske innretningen består av en elektromagnet, som driver massen til samme endeposisjon etter hver operasjonssyklus.

9. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den elektriske innretningen består av en elektrisk motor som beveger massen til endeposisjonen.

10. Anordning ifølge minst ett av de foregående krav, anvendt for drift av en elektrisk bryter, ved hvilken elementet er forbundet med eller danner den bevegelige kontakten til en bryter.