PL192683B1 - Obudowa elektrycznego urządzenia instalacyjnego - Google Patents

Abstract

1. Obudowa elektrycznego urzadzenia insta- lacyjnego, do umieszczenia elementów skla- dowych zamocowanych ruchomo na zamoco- wanych we wnetrzu obudowy wielu osiach, znamienna tym, ze przynajmniej dwie z tych osi (11, 12; 13, 14) sa ze soba polaczone po- przez mostek (9, 10) dla utworzenia jarzma (7, 8) w ksztalcie litery U. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest obudowa elektrycznego urządzenia instalacyjnego do umieszczenia elementów składowych zamocowanych ruchomo na zamocowanych we wnętrzu obudowy wielu osiach.

Urządzenia instalacyjne tego rodzaju, do montażu na szynach kołpakowych, są, na ogół biorąc, bezpiecznikami automatycznymi względnie wyłącznikami samoczynnymi instalacyjnymi (dalej oznaczany krótko jako wyłącznik LS) ze znormalizowanymi odcinkami montażowymi odpowiednio do kształtu szyny kołpakowej i unormowanymi elektrycznymi podłączeniami do zastosowania dla tak zwanych szyn zbiorczych, jednak z różnymi charakterystykami wyzwalania i natężeniami prądu znamionowego.

Ze stanu techniki znane jest urządzenie instalacyjne tego rodzaju, które składa się z w zasadzie prostokątnej, płaskiej obudowy, przy której węższej stronie przedniej przewidziane jest ręcznie uruchamiane urządzenie wyłączające. Wąska strona tylna jest wykonana jako odcinek montażowy do zamocowania obudowy na szynie kołpakowej.

Obudowa jest z reguły, z powodów izolacyjnych, wykonana z tworzywa sztucznego, odlanego do postaci dwóch połówek obudowy, które są składane tworząc komorę obudowy i połączone są ze sobą na przykład za pomocą nitów. Strony wewnętrzne połówek obudowy są przy tym ukształtowane odpowiednio do pojedynczych elementów konstrukcyjnych wyłącznika lub elementów składowych, które w komorze obudowy są umieszczone częściowo stacjonarnie, częściowo ruchomo.

Dokładniej mówiąc, na wewnętrznych stronach dwóch połówek obudowy są ułożone po pierwsze, wypusty w kształcie żebra lub listwy, które przy składaniu połówek obudowy rozdzielają komorę obudowy na kilka różnorodnie zwymiarowanych obszarów komory, do zamocowania elementów składowych wyłącznika. Po drugie, przewidziana jest pewna ilość cokołów mocujących, w których są wykonane otwory nieprzelotowe. W tych otworach nieprzelotowych do obrotowego ułożyskowania elementów składowych wyłącznika, takich jak części sprzęgające, styki i tym podobne, są potrzebne pojedyncze osie wtłoczone lub wklejone. Przy tym proste kołki stalowe służą jako osie, na których odpowiednie obrotowe elementy składowe wyłącznika są osadzone ślizgowo.

Obecnie okazało się, że przy tym wariancie mocowania osi wynika problem niewielkiej mechanicznej i/lub termicznej obciążalności i wytrzymałości ułożyskowań osiowych. Wyłącznik LS względnie jego elementy składowe nagrzewają się częściowo w eksploatacji, przy czym ciepło zostaje odprowadzone przez kołki metalowe do obudowy. Tworzywo sztuczne ma nie tylko właściwość doskonałego elektrycznego izolatora, lecz także złego przewodnika ciepła.

To znaczy, ciepło wewnątrz obudowy zostaje tylko niedostatecznie oddane na zewnątrz, przez co mogą wynikać zwłaszcza w obszarze zamocowania osi pewne temperatury szczytowe w obudowie, które powodują zmiękczenie tworzywa sztucznego. W tym stanie osie mogą zmieniać wzajemnie swoje położenie względne, przez sprawność wyłącznika LS, na przykład, z powodu zmniejszonej ruchomości obrotowych elementów składowych wyłącznika lub jego rozregulowania może doznać uszczerbku. Wsparta zostaje ta zmiana położenia względnego przez zewnętrzne siły działające na osie, zwłaszcza przy napiętych wstępnie sprężynowo elementach składowych wyłącznika. Przez obrotowe mechaniczne elementy składowe wyłącznika, które są osadzone na osiach, jest właśnie wywierana na osie w wyniku, na przykład, napięcia wstępnego sprężyny, siła, która, przez odpowiednie otwory nieprzelotowe, zostaje wprowadzona do obudowy wyłącznika. Gdy dochodzi teraz w urządzeniu instalacyjnym do nagrzania, zmiękcza się tworzywo sztuczne obudowy, tak, że osie zostają przesunięte lub obrócone w kierunku siły. Przy tym, należy zauważyć, że wyłącznik LS tego rodzaju ma liczne grupy osi przegubowych, których elementy składowe wyłącznika są wzajemnie naprężone wstępnie, to znaczy muszą przejąć przeciwnie skierowane siły.

Dalszy wariant techniczny dla ułożyskowania obrotowych elementów składowych wyłącznika przewiduje rozmieszczenie tak zwanych zamków platynowych, przy których większość otworów przelotowych, w których tkwią osie podparcia w formie kołków stalowych, jest wywiercona w płycie metalowej.

Obydwa warianty mają jednak tę wspólną niedogodność, że są względnie drogie i wymagają dużych nakładów. Przy pierwszym wymienionym wariancie musi zostać wmontowany i wklejony do wykonanych w obudowie otworów nieprzelotowych każdy kołek osobno. Przy drugim wymienionym wariancie podwyższają się koszty materiałowe w wyniku umieszczenia płyty metalowej, co staje się w dużym stopniu zauważalne zwłaszcza przy produkcji masowej.

Wobec takiej problematyki, zadanie wynalazku polega na tym, aby stworzyć urządzenie instalacyjne tego rodzaju, którego sprawność zostanie poprawiona także pod względem termicznego i/lub

PL 192 683 B1 mechanicznego obciążenia jego elementów składowych, bez podwyższenia jego kosztów produkcji w porównaniu do tradycyjnych wyłączników.

Zadanie to zostało rozwiązane zgodnie z wynalazkiem przez to, że obudowa elektrycznego wyłącznika instalacyjnego do umieszczenia elementów składowych zamocowanych ruchomo na zamocowanych we wnętrzu obudowy wielu osiach, charakteryzuje się tym, że przynajmniej dwie z tych osi są ze sobą połączone poprzez mostek dla utworzenia jarzma w kształcie litery U.

Korzystnie, jarzmo w kształcie litery U jest wykonane z wygiętego kołka metalowego.

W urządzeniu według wynalazku, połączone ze sobą przez mostek osie stanowią elementy mocujące z naprężeniem rozciągającym lub ściskającym względem siebie, dla elementów składowych urządzenia, przy czym osie podparte są wzajemnie przez mostek.

Korzystnie, spośród dwóch osi połączonych ze sobą przez mostek, jedna oś, stanowi element mocujący dla obrotowo zamocowanego elementu składowego urządzenia, a druga oś jest członem urządzenia do naprężania wstępnego.

Korzystnie dalej, mostek dla każdego jarzma w kształcie U jest osadzony w rowku w kształcie szczeliny, w wewnętrznej powierzchni obudowy.

Korzystnie w obudowie według wynalazku są umieszczone elementy składowe w postaci części sprzęgających i styków, wyłącznika samoczynnego instalacyjnego.

Zgodnie z wynalazkiem przynajmniej dwie osie połączone są wspólnie przez mostek, który jest przy tym wykonany jako osobna względem obudowy część konstrukcyjna. Korzyść płynąca z takiego ukształtowania polega na tym, że siły, które działają na dwie osie we w zasadzie przeciwnych kierunkach, zostają przejęte przez mostek jako siły ściskające lub siły rozciągające, przez co obudowa sama pozostaje nieobciążona. Inne siły, których kierunek nie pokrywa się z kierunkiem przebiegu mostka, zostaną rozdzielone przez mostek na połączone osie, a ich wprowadzenie do obudowy nastąpi przez przynajmniej dwie osie i umieszczony pomiędzy nimi mostek, przez co obciążenie na jednostkę powierzchniznaczniezmniejszy się, względnie powierzchnia przyłożenia siły na obudowę może zostać zwiększona. Zmiana początkowej pozycji względnej osi z powodu termicznego i mechanicznego obciążenia zostaje skutecznie udaremniona. Także obudowa zostaje narażona na zmniejszone termiczne obciążenia szczytowe, ponieważ energia cieplna z powodu mostka i powiększonej przez niego powierzchni całkowitej zespołu konstrukcyjnego mostek-osie może zostać lepiej rozdzielona i odprowadzona.

Ponadto, przez zgodny z wynalazkiem kształt mostka zostaje wprowadzony tylko niewielki dodatkowy wydatek na materiał, który może zostać więcej niż tylko skompensowany poprzez to, że przy montażu urządzenia zostają jednocześnie zmontowane dwie połączone ze sobą osie w jednym kroku. To ułatwia proces montażu osi i skraca w sumie czas montażu.

Osie mogą być produkowane w szczególnie korzystny pod względem kosztów sposób, mianowicie przez zaginanie lub wykrawanie z niedrogiego materiału, na przykład, jednostkowo z drutu metalowego.

W tym przypadku wmontowanie jarzma w kształcie litery U następuje tak, że połączone ze sobą przez mostek osie mocują wzajemnie pod naprężeniem rozciągającym lub ściskającym elementy składowe urządzenia, przy czym osie podparte są wzajemnie przez mostek tak, że następuje zmniejszone wprowadzenie sił do obudowy. Innymi słowy mówiąc, mostek przebiega wzdłuż częściowo oczekiwanych przeciwnych kierunków siły, które oddziałują na połączone osie.

Także wykonanie obudowy upraszcza się, ponieważ jak dotąd w stanie techniki musiała być przewidziana nie ilość otworów nieprzelotowych odpowiednio do ilości osi, lecz zmniejszona ilość rowków, do których mostek jarzma w kształcie litery U zostaje włożony i w niego wtłoczony lub wklejony.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje widok perspektywiczny połowy obudowy wyłącznika LS z dwoma, zgodnymi z wynalazkiem, stabilnie ukształtowanymi podporami osiowymi w formie dwóch jarzm w kształcie litery U i fig. 2 pokazuje rozmieszczenie elementów składowych wyłącznika, które są położone na osiach dwóch jarzm w kształcie litery U.

Zgodnie z fig. 1, obudowa wyłącznika LS składa się z dwóch połówek obudowy, które są odlane względnie wytłoczone z tworzywa sztucznego, i które są ze sobą połączone śrubami, tworząc komorę obudowy. Widok perspektywiczny na fig. 1 pokazuje przy tym stronę wewnętrzną jednej z połówek obudowy 1. A zatem, komora jest podzielona na kilka obszarów przez ściany działowe 2 w kształcie listew, które są wykonane jako jedna część z połówkami obudowy 1. Te ściany działowe 2 są dopasowane do kształtu i funkcji elementów składowych wyłącznika, które mają zostać umieszczone

PL 192 683B1 w poszczególnych obszarach komory obudowy. Dalej, fig. 1 pokazuje dwa rowki 3, 4, w kształcie szczelin, które są wykonane w cokołach 5, 6 w postaci pomostów na wewnętrznej stronie połówki obudowy 1.W rowkach 3, 4 są osadzone jarzma 7, 8 w kształcie litery U, wtłoczone i/lub wklejone w rowki.

Każde jarzmo 7,8 w kształcie litery U składa się z mostka 9,10, który łączy w jedną część dwa ramiona 11,12; 13, 14, którymi są osie do obrotowego ułożyskowania elementów składowych wyłącznika. Jarzma 7,8 w kształcie litery U są wykonane z kołków metalowych, które są wygięte do opisanego kształtu. Alternatywnie do tego, jarzma 7, 8 w kształcie litery U mogą być wykonane także jako części wykrawane lub mogą być zmontowane z kilku części pojedynczych, na przykład przez lutowanie lub spawanie.

Głębokość każdego rowka 3, 4 w obudowie 1 jest wybrana w taki sposób, że w położeniu osadzenia jarzm 7, 8 w kształcie litery U, odcinki końcowe ramion jarzma 11, 12; 13, 14 od 7, 8 strony mostka są wpuszczone na określoną długość w rowki 3, 4, tak, że siły boczne mogą być przejęte na ramiona jarzm 11, 12; 13, 14 prostopadle do kierunku użebrowania ścian rowków. Dodatkowo, cokoły 5, 6 w kształcie podestu, w których są wykonane rowki 3,4, są połączone ze sobą przez żeberka 15, jak również są połączone ze ścianami bocznymi pokazanej połówki obudowy 1, które również są ukształtowane jednoczęściowo na ścianie wewnętrznej połówki obudowy 1. Te żeberka 15 służą do dodatkowego usztywnienia cokołów 55 w kształcie podestu.

Na fig. 2 są przedstawione elementy łączące spośród wielu innych charakterystycznych dla elementów składowych wyłączników LS (dalej, niepokazanych), które są podparte na osiach utworzonych przez dwa jarzma 7, 8w kształcie litery U, względnie ich ramionach.

Na osi 11 znajdującym się od strony jednej krawędzi obudowy, jarzma 7, umieszczonego w środkowym odcinku obudowy jest obrotowo podparty element dźwigni włączającej, dalej zwanej w skrócie pokrętką 16, składający się z wystającej z obudowy dźwigni 17 i grubościennego cylindra 18, który tworzy równocześnie piastę dla ułożyskowania na osi 11. W ścianie cylindra 18 jest odpowiednio do mimośrodu, podparta obrotowo część współpracująca uchwytu 19, która jest naprężona przez sprężynę 20w kierunku obrotu cylindra (według fig. 2 w lewo). Sprężyna 20 jest w tym celu zaczepiona na swoim wolnym końcu na kołku 21, który stanowi jedną część z połówką obudowy 1. Równocześnie, sprężyna 20 wywiera, zgodnie z położeniem pokrętki 16, siłę na część współpracującą uchwytu 19, w kierunku obrotu wokół jej ułożyskowania na pokrętce 16.

Wolny koniec części współpracującej uchwytu 19 (według fig. 2 prawy koniec) tworzy czop, który prostopadle do płaszczyzny rysunku według fig. 2, wystaje do tyłu i jest zatrzaskiwany w karbie 22 palca stykowego 23. Ten palec stykowy 23 leży na wewnętrznej osi 14 drugiego, według fig. 2 z prawej strony, jarzma 8 i jest wstępnie naprężony za pomocą sprężyny 25 w kierunku, w którym palec stykowy 23 nie styka się ze stałym stykiem przewodzącym 24. Pokazana sprężyna 25 jest przy tym zaczepiona na swoim wolnym końcu na drugiej, znajdującej się od strony krawędzi obudowy, osi 13 takiego samego jarzma 10. Dalej, dźwignia wyzwalacza 26 w formie wahacza jest podparta na wewnętrznej osi 12 umieszczonego w odcinku środkowym jarzma 9, którego jedno ramię dźwigni jest połączone z czopem części współpracującej uchwytu 19, aby go z karbu 22 palca stykowego 23 wyciskać, i którego drugie ramię dźwigni może być wprowadzone we współpracę z elementem bimetalowym (nie pokazanym) dla obrócenia dźwigni wyzwalacza 26.

Dokładny sposób funkcjonowania opisanego powyżej tylko fragmentarycznie wyłącznika LS jest wystarczająco znany ze stanu techniki, tak, że można tu odesłać do odpowiednich publikacji. Jedynie dla zrozumienia wynalazku, poniżej zostało podane ogólne objaśnienie przebiegu ruchu obrotowych elementów składowych wyłącznika jak również przebiegu sił między opisanymi osiami.

Na fig. 2 pokazano wykonany zgodnie z wynalazkiem wyłącznik LS w położeniu łączeniowym, w którym zamknięty jest styk przewodzący.

W tym położeniu, pokrętka 16, zgodnie z fig. 2, znajduje się w przestawionej na lewo pozycji, w której część współpracująca uchwytu 19 jest, odnośnie osi obrotowego 11 pokrętki 16, odchylona w prawo, a więc sprężyna 20 na części współpracującej uchwytu 19 jest napięta. Czop części współpracującej uchwytu 19 jest przy tym zatrzaśnięty w karbie 22 palca stykowego 23 i dociska go zatem do stałego styku przewodzącego 24, przy czym pokazana sprężyna spiralna 25 jest napięta dla naprężenia wstępnego palca stykowego 23. Dalej, w tym położeniu łączeniowym, dźwignia wyzwalacza 26 nie styka sięz częścią współpracującą uchwytu 19.

Niepokazany element bimetalowy jest elektrycznie połączony przez kabel (również niepokazany) z palcem stykowym 23, tak, że w położeniu łączeniowym według fig. 2, prąd elektryczny przepływa

PL 192 683 B1 przez element bimetalowy, kabel i palec stykowy 23 do stałego styku przewodzącego 24. Przy przeciążeniu, element bimetalowy ogrzewa się i przegina się w taki sposób, że wchodzi w kontakt z dźwignią wyzwalacza 26, aby ją odchylić. Przez to, dźwignia wyzwalacza 26 dochodzi do styku z częścią współpracującą uchwytu 19 i wyciska jej czop z karbu 22 palca stykowego 23. W tym momencie palec stykowy 23 zostaje odchylony przez naprężenie wstępne sprężyny, przez co styk między palcem stykowym 23 a stałym stykiem przewodzącym 24 zostaje przerwany.

Aby zagwarantować szybkie wyzwolenie wyłącznika LS, wymagane jest, aby palec stykowy 23 naprężyć wstępnie z względnie dużą siłą sprężyny. Położenie usytuowanego z prawej strony, według fig. 2, jarzma 8jest wybrane przy tym w taki sposób, że część sił sprężyn, które działają na znajdującą się od strony krawędzi obudowy oś 13 jarzma 8, jest przenoszona przez mostek 10 na inną, wewnętrzną oś, na którą działają wsteczne siły naciągu sprężyny spiralnej 25 przez palec stykowy 23. Ponieważ składowe tych sił są skierowane wzajemnie przeciwnie, eliminują się one, a zatem nie zostają więcej wprowadzone do obudowy z tworzywa sztucznego 1. Inne, wzajemnie nie eliminujące się, siły składowe zostają podzielone przynajmniej na obydwie osie 13, 14i wprowadzone do obudowy 1 przez osie 13, 14 jak również mostek 10. Tym sposobem powiększa się powierzchnię przyłożenia siły w obudowie 1 w porównaniu, na przykład, z pojedynczym kołkiem, jak jest to znane ze stanu techniki.

Dalej, jarzmo 8 w kształcie litery U, jest używane jako oś obrotu zwłaszcza dla tych elementów konstrukcyjnych, które są narażone na obciążenia termiczne i przez to wprowadzają ciepło przez osie do obudowy. Z powodu zwiększonej powierzchni przyłożenia siły powiększa się oczywiście także udział powierzchni, przez którą ciepło może zostać oddane do obudowy 1. Przez podwyższone oddawanie ciepła powiększa się zatem efekt chłodzenia i zmniejszają się miejscowe piki temperatury, które mogą spowodować zmiękczenie tworzywa sztucznego obudowy 1. Dlatego, utrzymuje się zdolność obudowy 1, także w eksploatacji, do przejmowania sił bez plastycznych odkształceń. Jarzmo 7 jest mniej obciążone termicznie i siłowo. Jego wmontowanie następuje jedynie w celu ograniczenia kosztów montażu. Szczególnie wysokie cieplne obciążenie jarzma 8 wynika z tego, że umieszczony na nim palec stykowy 23 połączony jest metalicznie przez skrętkę z elementem bimetalowym, a więc bezpośrednio otrzymuje doprowadzone ciepło elementu bimetalowego.

Dalej, dzięki zastosowaniu jarzma 8, cały umieszczony na jarzmie 8 mechanizm stykowy może być wstępnie montowany.

Także przez to mogą zostać dalej obniżone koszty montażu.

Claims (6)

1. Obudowa elektrycznego urządzenia instalacyjnego, do umieszczenia elementów składowych zamocowanych ruchomo na zamocowanych we wnętrzu obudowy wielu osiach, znamienna tym, że przynajmniej dwie z tych osi (11, 12; 13, 14) są ze sobą połączone poprzez mostek (9, 10) dla utworzenia jarzma (7,8) w kształcie litery U.

2. Obudowa według zastrz. 1, znamienna tym, że jarzmo (7,8 ) w kształcie litery U jest wykonane z wygiętego kołka metalowego.

3. Obudowa według zastrz. 1, znamienna tym, że połączone ze sobą przez mostek (9, 10) osie (11, 12; 13,14) stanowią elementy mocujące z naprężeniem rozciągającym lub ściskającym względem siebie, dla elementów składowych urządzenia, przy czym osie podparte są wzajemnie przez mostek.

4. Obudowa według zastrz. 1, znamienna tym, że spośród dwóch osi (13, 14) połączonych ze sobą przez mostek (10) jedna oś (14 ), stanowi element mocujący dla obrotowo zamocowanego elementu składowego urządzenia, a druga oś (13) jest członem urządzenia do naprężania wstępnego.

5. Obudowa według zastrz. 1, znamienna tym, że mostek (9, 10) dla każdego jarzma w kształcie U jest osadzony w rowku (3, 4) w kształcie szczeliny, wewnętrznej powierzchni obudowy (1).

6. Obudowa według zastrz 1, znamienna tym, że są w niej umieszczone elementy składowe w postaci części sprzęgających i zestyków wyłącznika samoczynnego instalacyjnego.