PL204998B1 - Mechanizm przełącznika elektrycznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm przełącznika elektrycznego, przeznaczonego do niskich napięć.

Na fig. 1 i 2 przedstawiono schematycznie znany przełącznik niskonapięciowy w położeniu otwartym. Bistabilny podzespół 200, składający się z dźwigni 202 i pręta 204, połączonych przegubowo przez trzpień obrotowy, jest popychany przez magazynującą energię sprężynę 207, pomiędzy stabilnym położeniem otwartym, ograniczonym przez ogranicznik otwarcia 208, a stabilnym położeniem zamkniętym, ograniczonym przez ogranicznik zamknięcia 209, przechodzący przez niestabilne położenie martwego punktu, w którym sprężyna 207 znajduje się w położeniu maksymalnym. Dźwignia 202 napędza mostek kontaktowy 210 z ostrzami 212 pomiędzy położeniem kontaktu a położeniem rozdzielenia, za pośrednictwem łączącego pręta 214. W położeniu kontaktu, kontakty 212 typu ostrza mostka kontaktowego 210 są umieszczone głęboko w kontaktach tulipanowych 215 połączonych z końcówkowymi listwami przełącznika. Niezależnie od siły elektrodynamicznej, działającej na mostek kontaktowy 210 i usiłującej go otworzyć, położenie zamknięte pozostaje stabilne, gdyż ogranicznik zamknięcia 209 zapobiega jakiemukolwiek ruchowi bistabilnego podzespołu 200. Pręt 214 wyposażony jest w podłużny otwór 216, tak iż kiedy mostek kontaktowy 210 znajduje się w położeniu kontaktu a mechanizm w położeniu zamkniętym, to możliwe jest bez przesuwania mostka kontaktowego 210, przesunięcie dźwigni 202 za pośrednictwem rączki 218 z położenia zamkniętego poza martwy punkt. W ten sposób sprężyna zostaje obciążona zanim kontakty ulegną rozdzieleniu i cała zmagazynowana energia może być wykorzystana do otwarcia przełącznika z dużą prędkością. Przeciwnie, gdy kontakty znajdują się w położeniu rozdzielenia, a mechanizm w położeniu otwartym, dźwignia 202 może być obsługiwana od położenia otwartego poza martwy punkt, bez przesuwania mostka kontaktowego, obciążając tym samym sprężynę magazynującą energię, która zaczyna napędzać przez całą drogą zamykania. Taki przełącznik łączy w sobie prostotę i siłę, przy czym ta ostatnia cecha jest niezbędna do obsługi kontaktów ostrzowych i tulipanowych. Nadaje się on więc szczególnie do przełączników mocy o dużej wytrzymałości elektrodynamicznej, to jest dużej zdolności do pozostawania w położeniu zamkniętym i przewodzenia prądu w obecności bardzo dużych ciągłych prądów, więcej niż 15 razy większych od prądu znamionowego, przy czym przypomina się, iż prąd elektryczny płynący między kontaktami przełącznika generuje siły elektromagnetyczne, które mają skłonność do wzajemnego rozsuwania kontaktów od siebie. Niestety, te przełączniki nie nadają się do pracy z dużymi prędkościami i wymagają do otwarcia dużej ilości energii, gdyż w celu otwarcia przełącznika, ponownie przezwyciężony musi zostać martwy punkt, co oznacza konieczność przeładowania sprężyny magazynującej energię 208. Jeżeli przełącznik jest otwierany zdalnie, ta energia konieczna do otwarcia jest szczególnie niekorzystna, gdyż wymaga ona bardzo kosztownych i dużych objętościowo środków do uruchomienia rączki.

Znane są również mechanizmy umożliwiające otwieranie z dużą prędkością. Są to zwykle mechanizmy wyłącznika obwodu, którego schemat blokowy przedstawiony został na fig. 2. Mechanizm taki zawiera górny pręt 220 i dolny pręt 222, tworzące nożycowy przegub 224, łączący zatrzask 226 z mostkiem kontaktowym 228. Zatrzask 226 obraca się wokół nieruchomej osi 227 i utrzymywany jest przez zaczep 230 w położeniu zatrzaśnięcia. Rączka 232, obracająca się wokół nieruchomej osi geometrycznej 234, połączona jest z obrotowym trzpieniem 236 przegubu nożycowego 224 za pośrednictwem magazynującej energię sprężyny 238. Gdy zatrzask znajduje się w położeniu zatrzaśnięcia, wówczas jednostka może być otwierana i zamykana poprzez przesunięcie rączki, która napędza mostek kontaktowy za pośrednictwem nożycowego przegubu 224, który rozkłada się i ponownie składa. Gdy konieczne jest rozdzielenie kontaktów bez obsługiwania rączki, w szczególności w przypadku zwarcia lub awarii elektrycznej, wówczas podejmowane jest oddziaływanie na zaczep 230, który zwalnia zatrzask. Resztkowe obciążenie magazynującej energię sprężyny 238 w położeniu zamkniętym jest wtedy wystarczające do napędzenia mostka kontaktowego 228 do położenia rozdzielonego, przy czym mechanizm ten jest następnie w położeniu zwolnionym. Mechanizm taki spełnia wymagania pracy z dużą prędkością bez napędu. Jednakże, nie jest on przydatny dla przełącznika, wymagającego dużej ilości energii mechanicznej przy zamykaniu, gdyż wtedy, kiedy rozkłada się i składa, nożycowy przegub 224 nigdy nie przechodzi po żadnej ze stron swego martwego punktu, odpowiadającego wyrównaniu osi górnego pręta 220 i dolnego pręta 222. W położeniu zamkniętym, przedstawionym na fig. 2, równowaga uzyskiwana jest poprzez resztkowe napięcie sprężyny, co także narzuca nacisk kontaktu. Położenie zamknięte nie jest absolutnie stabilne, gdyż poprzez przyłożenie wystarczającej

PL 204 998 B1 siły na mostek kontaktowy w celu otwarcia kontaktów, nożycowy przegub 224 może zostać złożony. W celu zwiększenia wytrzymałości elektrodynamicznej, magazynująca energię sprężyna, a w konsekwencji wszystkie części mechanizmu, które podlegają większym naprężeniom i ścieraniu, muszą zostać wzmocnione. W konsekwencji taki mechanizm jest wysoce nieprzydatny do przełączników, wymagających dużej wytrzymałości elektrodynamicznej.

Celem wynalazku jest przezwyciężenie wad występujących w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki, poprzez opracowanie przełącznika elektrycznego, zapewniającego przepływ bardzo dużego ciągłego prądu, umożliwiającego szybkie otwieranie, wymagającego niewielkiej energii, przydatnego na przykład przy zdalnym sterowaniu.

Mechanizm przełącznika elektrycznego, zawierający podłoże oraz mostek kontaktowy, umieszczony ruchomo względem podłoża pomiędzy położeniem kontaktu a położeniem rozdzielenia, wyposażony w bistabilny podzespół zawierający sprężynę magazynującą energię, który to bistabilny podzespół jest umieszczony ruchomo pomiędzy położeniem otwartym a położeniem zamkniętym, przechodząc przez pośrednie położenie martwego punktu, zaś sprężyna magazynująca energię jest tak umieszczona, że gdy bistabilny podzespół zbliża się do położenia martwego punktu, to magazynująca energię sprężyna jest obciążana, i jest odciążana, gdy bistabilny podzespół odchodzi od położenia martwego punktu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że mostek kontaktowy jest połączony z dolnym członem odłączalnego podzespołu transmisji kinematycznej, zbudowanego z łączącego pręta, górnego członu i dolnego członu mającego odłączalne połączenie, zaś łączący pręt podzespołu transmisji kinematycznej jest połączony z bistabilnym podzespołem, przy czym podzespół transmisji kinematycznej jest umieszczony ruchomo pomiędzy położeniem połączenia a położeniem rozłączenia, który to podzespół transmisji kinematycznej w położeniu połączenia dokonuje przekazu ruchu pomiędzy bistabilnym podzespołem a ruchomym mostkiem kontaktowym, a w położeniu rozłączenia uniezależnia ruchomy mostek kontaktowy od bistabilnego podzespołu, zaś ruchomy mostek kontaktowy jest połączony z kinematycznym podzespołem wyzwalającym przemieszczającym go z położenia kontaktu do położenia oddzielenia, gdy podzespół transmisji kinematycznej jest w stanie odłączonym, który to podzespół wyzwalający jest umieszczony pomiędzy magazynującą energię sprężyną a mostkiem kontaktowym tak, że kiedy podzespół transmisji kinematycznej znajduje się w stanie połączenia, wówczas podzespół wyzwalający nie przenosi ruchu ruchomego mostka kontaktowego między położeniem kontaktu a położeniem rozdzielenia do magazynującej energię sprężyny, zaś kiedy podzespół transmisji kinematycznej przechodzi ze stanu połączenia do stanu rozłączenia, wówczas magazynująca energię sprężyna zwalnia napęd ruchomego mostka kontaktowego z położenia kontaktu do położenia rozdzielenia, za pośrednictwem podzespołu wyzwalającego.

Podzespół wyzwalający zawiera dodatkową sprężynę.

Podzespół transmisji kinematycznej zawiera główny zaczep lub sprzęgającą krzywkę, zatrzaskujące podzespół transmisji kinematycznej w stanie połączenia.

Główny zaczep zawiera dodatkowy zaczep, zatrzaskujący podzespół wyzwalający.

Podzespół transmisji kinematycznej zawiera główny zaczep lub sprzęgającą krzywkę, zatrzaskujące podzespół transmisji kinematycznej w stanie połączenia, oraz dodatkowy zaczep, zatrzaskujący podzespół wyzwalający oraz zaczep lub sprzęgającą krzywkę.

Główny zaczep jest umieszczony ruchomo w odpowiedzi na oddziaływanie podzespołu wyzwalającego.

Bistabilny podzespół zawiera górny element, połączony kinematycznie z zatrzaskiem umieszczonym ruchomo względem podłoża pomiędzy położeniem zatrzaśnięcia i położeniem niezatrzaśnięcia, oraz dolny element, zaczepiony przegubowo na górnym przegubie nożycowym za pośrednictwem obrotowego trzpienia, przy czym bistabilny podzespół jest umieszczony ruchomo między położeniem otwartym a położeniem zamkniętym, gdy zatrzask znajduje się w położeniu zatrzaśnięcia, zaś pomiędzy zatrzaskiem a obrotowym trzpieniem jest umieszczona magazynująca energię sprężyna, która popycha zatrzask do położenia niezatrzaśnięcia, przy czym pomiędzy zatrzaskiem a ruchomym mostkiem kontaktowym jest umieszczony podzespół wyzwalający, który przechodzi z położenia zatrzaśnięcia do położenia niezatrzaśnięcia, przez co zatrzask porusza ruchomy mostek kontaktowy z położenia kontaktu do położenia rozdzielenia za pośrednictwem podzespołu wyzwalającego, a także zawiera główny zaczep umieszczony ruchomo pomiędzy położeniem zatrzaśnięcia a położeniem niezatrzaśnięcia, który to główny zaczep w położeniu zatrzaśnięcia zatrzymuje zatrzask w położeniu zatrzaśnięcia.

PL 204 998 B1

Pomiędzy zatrzaskiem i/lub zaczepem z jednej strony oraz odłączalnym podzespołem transmisji kinematycznej z drugiej strony znajduje się połączenie kinematyczne, które podczas przechodzenia zaczepu z położenia zatrzaśnięcia do położenia niezatrzaśnięcia powoduje zwolnienie zatrzasku, a wówczas zatrzask i/lub zaczep powodują przejście podzespołu transmisji kinematycznej ze stanu połączenia do stanu rozłączenia, zanim zatrzask poruszy ruchomy mostek kontaktowy z położenia kontaktu do położenia rozdzielenia.

Mostek kontaktowy podpiera przynajmniej pierwszy kontakt, pracujący w połączeniu z drugim kontaktem i tworzący z drugim kontaktem parę kontaktów typu tulipanowego i ostrzowego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat znanego przełącznika mocy w położeniu otwartym, fig. 2 - schemat znanego wyłącznika niskonapięciowego w położeniu zamkniętym, fig. 3 do 6 - przełącznik według pierwszego przykładu wykonania wynalazku, odpowiednio w stanie otwartym-obciążenia, w stanie zamkniętym, w stanie pośrednim na początku wyzwalania oraz w stanie wyzwolonym, a fig. 7 do 10 przełącznik według drugiego przykładu wykonania wynalazku, odpowiednio w stanie otwartymobciążenia, w stanie zamkniętym, w stanie pośrednim na początku wyzwalania oraz w stanie wyzwolonym.

Na fig. 3 do 6 pokazano mechanizm przełącznika elektrycznego według wynalazku, który zawiera mostek kontaktowy 10, ruchomy obrotowo wokół osi obrotu 12 i wyposażony w dwa ruchome kontakty 14 działające w połączeniu ze stacjonarnymi kontaktami 16, połączonymi w celu połączenia końcówkowych listew przełącznika. Kontakty 14, 16 są typu ostrzy i tulipana. Mostek kontaktowy 10 poruszany jest przez mechanizm przesuwany przez magazynującą energię sprężynę 20. Obudowa 21, dźwigająca mechanizm i przedstawiona czysto schematycznie na figurach, tworzy nieruchome, geometryczne odniesienie. Geometryczna oś obrotu 12 mostka kontaktowego 10 jest zamocowana nieruchomo w obszarze odniesienia.

Mechanizm zawiera bistabilny podzespół 22, tworzony przez pręt 24, zamocowany przegubowo na bistabilnej dźwigni 26 na poziomie obrotowego trzpienia 28. Pręt 24 tworzy podłużny otwór 30, w którym przesuwa się suwak 32, zamocowany na stałe do zatrzasku 34 i wydłużony przez wystający swobodny koniec 36. Magazynująca energię sprężyna 20 jest sprężyną naciskową, której jeden koniec pracuje w połączeniu z prętem 24 w pobliżu obrotowego trzpienia 28, zaś drugi koniec opiera się na zatrzasku 34. Przemieszczenie obrotowego trzpienia 28 jest ograniczone z jednej strony przez nieruchomy ogranicznik zamknięcia 38, a z drugiej strony przez nieruchomy ogranicznik otwarcia 42. Obrotowy trzpień 38 pracuje także w połączeniu z ramieniem 40 zatrzasku 34, w płaszczyźnie różnej od płaszczyzny zawierającej ogranicznik 42.

Suwak 44, przymocowany na stałe do dźwigni 26, prowadzony jest w szczelinie 46, przymocowanej na stałe do rączki 48 mechanizmu. Szczelina 46, tworzy połączenie z ruchem ograniczonym z jednej strony przez ogranicznik 50, a z drugiej strony przez krawędź szczeliny, przy czym sprężyna powrotna 52 ma skłonność do odpychania bistabilnej dźwigni 26 od ogranicznika 50. Rączka 48 i bistabilna dźwignia 26 obracają się wokół tej samej geometrycznej osi 53.

Bistabilny podzespół 22 połączony jest z mostkiem kontaktowym 10 za pośrednictwem możliwego do rozłączenia podzespołu transmisji kinematycznej 54, składającego się z łączącego pręta 56, górnego elementu 58 oraz dolnego elementu 60. Górny element 58 stanowi dźwignię, obracającą się wokół nieruchomej osi geometrycznej 62, połączonej z bistabilna dźwignią 26 za pośrednictwem łączącego pręta 56 i zaopatrzonej w wypukłość 64 górnego elementu 58 w celu utworzenia możliwego do rozłączenia sprzężenia 63. Połączenie między dolnym elementem 60 a mostkiem kontaktowym 10 uzyskiwane jest za pośrednictwem podłużnego otworu 70, pracującego w połączeniu z suwakiem 72, zamocowanym na stałe do mostka kontaktowego 10 i pozwalającym na ruch mostka kontaktowego 10 względem dolnego elementu 60.

Zatrzask 34 obraca się wokół osi geometrycznej 74, nieruchomej względem obudowy przełącznika, a jego swobodny koniec zaopatrzony jest w rolkę 76, zamocowaną w miejscu przez mocującą krzywkę 78, przymocowaną nieruchomo do głównego zaczepu 80 mechanizmu, który sam jest zatrzaśnięty przez zaczep 82. Główny zaczep 80 obraca się wokół nieruchomej osi geometrycznej 83 i popychany jest przez sprężynę powrotną 84 w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara na figurach. Główny zaczep pracuje w połączeniu z dolnym elementem 60 za pośrednictwem podłużnego otworu prowadzącego 86. Podzespół wyzwalający 88 łączy zatrzask 34 z mostkiem kontaktowym 10 za pośrednictwem suwaka 89, prowadzonego w podłużnym otworze prowadzącym 90. Zaczep 82 sam jest kontrolowany przez elektromechaniczny przekaźnik 92 i jest zaopatrzony w przedłużenie 94,

PL 204 998 B1 współpracujące ze swobodnym końcem 36 pręta 24 bistabilnego podzespołu 22. Do rączki 48 przymocowana jest nieruchomo sprężynowa łopatka 96, która jest tak umieszczona, aby znajdowała się na trajektorii zatrzasku 34.

Na poziomie zatrzasku 34 znajduje się opcjonalna, dodatkowa sprężyna 98, służąca do popychania zatrzasku 34 do położenia nieobciążonego.

Urządzenie pracuje w następujący sposób.

W położeniu przedstawionym na fig. 3, przełącznik znajduje się w stanie otwartym, obciążonym, niemożliwym do rozładowania. Obrotowy trzpień 28 przegubu naciska na ogranicznik otwarcia 42. Zatrzask 34, przytrzymywany przez obrotowy trzpień 28 znajduje się w położeniu obciążonym i jest zatrzaśnięty przez główny zaczep 80. Dodatkowa sprężyna 98, jeśli jest obecna, jest obciążona. Magazynująca energię sprężyna 20 jest częściowo obciążona. Pręt 24 bistabilnego podzespołu 22 utrzymuje dodatkowy zaczep 82 w położeniu zatrzaśnięcia za pośrednictwem swego swobodnego końca, tak iż to położenie nie będzie zmienione, jeśli do elektromechanicznego przekaźnika 92 dotrze rozkaz otwarcia. Główny zaczep 80 jest z tego powodu zatrzaśnięty w położeniu zatrzaśnięcia i działa na dolny element 60, tak aby utrzymać możliwy do rozłączenia podzespół transmisji kinematycznej 54 w stanie połączenia. Wypukłość 64 górnego elementu 58 jest połączona z rowkiem 66 dolnego elementu 60. Rączka 48 znajduje się w stanie otwarcia, zaś suwak 44 jest przytrzymywany przez sprężynę powrotną 52 na krawędzi szczeliny.

W celu przejścia z położenia z fig. 3 do położenia z fig. 4, rączka 48 musi zostać przesunięta do położenia zamknięcia, w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. W tym celu, bistabilny podzespół 22 musi wpierw przejść do położenia zamknięcia pośredniego punktu martwego, obciążając magazynującą energię sprężynę 20, ale bez przemieszczania mostka kontaktowego 10, w wyniku jałowej drogi, określonej przez podłużny otwór 70 dolnego elementu 60. Zaczep 82 jest zwalniany przez koniec 36 pręta 24 krótko przed minięciem martwego punktu, ale pozostaje na miejscu tak długo, jak długo przez elektromechaniczny przekaźnik 92 nie jest przekazywany żaden rozkaz. Po minięciu niestabilnego martwego punktu i po rozpoczęciu popychania przez magazynującą energię sprężynę 24, tak iż suwak 72 dochodzi naprzeciw ogranicznika, uformowanego przez koniec otworu 70, dolny element 60 rozpoczyna przesuwanie mostka kontaktowego 10 w położenie kontaktu. Ruchome kontakty 14 typu ostrza wchodzą do wnętrza kontaktów 16 typu tulipana, zaś podzespół transmisji kinematycznej kontynuuje swój ruch pod wpływem impulsu magazynującej energię sprężyny 20, aż trzpień obrotowy 28 wejdzie naprzeciw ogranicznika zamknięcia 38. Podczas fazy zamykania, element wyzwalający nie interweniuje, ze względu na podłużny otwór 90, który pozostawia wystarczający zasięg do przemieszczenia. Energia potencjalna magazynującej energię sprężyny 20 jest dlatego całkowicie skierowane na zamknięcie kontaktów. Można ponadto zaobserwować, iż w położeniu zamknięcia suwak 89 nie osiągnął końca podłużnego otworu 90. Warto podkreślić, iż kontakty 16 typu tulipana i kontakty 14 typu ostrzy pozwalają na pewien zakres przemieszczenia kontaktów typu ostrzy względem kontaktów typu tulipana. Tym sposobem, ewentualne prześwity, tolerancje i zużycie części mechanizmu, które mają tendencję do modyfikacji położenia kontaktów 14 typu ostrzy w kontaktach 16 typu tulipana z upływem czasu i zależnie od egzemplarza, gdy mechanizm znajduje się w położeniu zamknięcia, określonym przez ogranicznik zamknięcia, w ogóle nie wpływają na jakość otrzymywanego kontaktu. Dlatego też ogranicznik zamknięcia nie musi być lokowany z bardzo dużą precyzją.

W celu przejścia z położenia zamknięcia z fig. 4 do położenia otwarcia z fig. 3, po prostu musi zostać przesunięta rączka 48, tak aby doprowadzić bistabilny podzespół 22 z powrotem do położenia martwego punktu, obciążając magazynującą energię sprężynę 20 i mijając martwy punkt w kierunku otwierania. Tak długo jak martwy punkt nie zostanie przekroczony, mostek kontaktowy 10 pozostanie nieruchomy ze względu na jałową drogę do pokonania na poziomie podłużnego otworu 70. Po przejściu martwego punktu, magazynująca energię sprężyna 20 rozluźnia się, częściowo poruszając mostek kontaktowy 10 do położenia otwarcia.

Poczynając od położenia zamknięcia z fig. 4, dokonane może także zostać zdalnie sterowane prędkie otwarcie jednostki w celu przejścia przełącznika do położenia, przedstawionego na fig. 6, poprzez przez chwilowe pośrednie położenie, przedstawione na fig. 5. W tym celu, elektromechaniczny przekaźnik 92 musi zostać po prostu zasilony, tak aby spowodować obrócenie się dodatkowego zaczepu 82, który zwalnia główny zaczep 80. Następnie zwalniany jest zatrzask 34, który poruszany przez magazynującą energię sprężynę 20, wspomaganą przez dodatkową sprężynę 98, jeżeli takowa występuje, obraca się nieco w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, co jest umożliwione przez prześwit, obecny między mostkiem kontaktowym 10 a podzespołem wyzwalającym 88 na po6

PL 204 998 B1 ziomie otworu 90. Rolka 76 wspina się na rampę powierzchni krzywki 78 i powoduje obrót przeciwny do wskazówek zegara głównego zaczepu 80. Następnie główny zaczep 80 popycha dolny element 60, tak iż wypukłość 64 górnego elementu 58 odłącza się od rowka 66 dolnego elementu 60, powodując przełączenie możliwego do rozłączenia podzespołu transmisji kinematycznej 54 do stanu rozłączenia. W tym momencie znajdujemy się w chwilowym położeniu z fig. 5. Zostaje wtedy uwolniony zatrzask 34, popychany przez magazynującą energię sprężynę 20, poruszając mostek kontaktowy 10 za pośrednictwem podzespołu wyzwalającego 88 do położenia rozdzielenia, przedstawionego na fig. 6. Po osiągnięciu tego położenia, zatrzask 34 koliduje z łopatką sprężynową 96, tak iż rączka 48 jest odpychana, aż zostanie zatrzymana przez ogranicznik 50 w położeniu wskazującym otwarty wyzwolony stan przełącznika. Rączka 48 jest więc wykorzystywana w charakterze środka, służącego do wskazywania stanu przełącznika.

W celu przemieszczenia przełącznika z położenia z fig. 6 do położenia z fig. 3, rączka 48 musi po prostu zostać przesunięta w położenie otwarcia. W pierwszym etapie, rączka 48 popycha tylko bistabilny podzespół 22 i górny element 58, obciążając magazynującą energię sprężynę 20. Bistabilny podzespół 22 osiąga położenie martwego punktu, gdy magazynująca energię sprężyna 20 jest wyrównana z osią obrotu 53 bistabilnej dźwigni 26, ale położenie to różni się od zamkniętego położenia martwego punktu, spotykanego w fazie zamykania, gdyż suwak 32 zatrzasku, który tworzy przegub pręta 24, ma zmienione położenie. Po przejściu martwego punktu, magazynująca energię sprężyna 20 dalej popycha, ale przegub 28 prawie natychmiast napotyka ramię 40 zatrzasku 34, tak iż magazynująca energię sprężyna 20 prawie w ogóle nie ulega rozluźnieniu. Gdy ruch rączki 48 jest kontynuowany do położenia otwarcia, to rączka napędza zarówno bistabilny podzespół 22 jak i zatrzask 34. Zatrzask 34 obraca się do swego położenia obciążonego, przeładowuje dodatkową sprężynę 98, i zwalnia główny zaczep 80. Główny zaczep 80, pod wpływem działania swej sprężyny powrotnej 84, obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara i napędza dolny element 60, tak iż wypukłość 64 górnego elementu 58 wchodzi w rowek 66 dolnego elementu 60, przesuwając możliwy do rozłączenia podzespół transmisji kinematycznej 54 do stanu połączenia. Na zakończenie tej drogi, koniec 36 pręta 24 wchodzi w styczność z dodatkowym zaczepem 82 i przesuwa go do położenia zatrzaśnięcia.

Mechanizm według drugiego przykładu wykonania wynalazku, przedstawiony na fig. 7 w otwartym położeniu obciążonym, ma podobną budowę do pierwszego przykładu wykonania, i dlatego wykorzystano te same numery referencyjne do oznaczenia identycznych lub podobnych elementów.

Pokazany na fig. 7 bistabilny podzespół 22 drugiego przykładu wykonania mechanizmu według wynalazku, zawiera teleskopowy górny pręt 24, zaczepiony przegubowo w nieruchomym punkcie 32. Podobnie jak w pierwszym przykładzie wykonania, przedłużenie 36 pręta 24 pracuje w połączeniu z dodatkowym zaczepem 82. W tej konfiguracji, magazynująca energię sprężyna 20 nie jest już dłużej zdolna do popychania podzespołu wyzwalającego 88, zaś dodatkowa sprężyna 98 staje się nieodzowna do popychania mostka kontaktowego 10 za pośrednictwem podzespołu wyzwalającego 88 w trakcie sekwencji wyzwalania. Dodatkowa sprężyna 98 przedstawiona została w postaci sprężyny naciskowej, która popycha podzespół wyzwalający 88 w prawo na fig. 7. Podzespół wyzwalający 88 może być przesuwany i zaopatrzony w ustalające oparcie 100 i sprzęgającą krzywkę 102. Ustalające oparcie 100 pracuje w połączeniu z ustalającą dźwignią 104, obracającą się wokół obrotowego trzpienia 106 i zaczepioną przegubowo na rączce. Sprzęgająca krzywka 102 współdziała z dolnym elementem 60 w celu zetknięcia rowka 66 z wypukłością 64 górnego elementu 58.

Dolny element 60 jest zaczepiony przegubowo na mostku kontaktowym 10 za pośrednictwem złącza zawierającego otwór 70 i suwak 72. Sprężyna 110 działa w połączeniu z dolnym elementem 60 w położeniu zamknięcia i działa w kierunku obrotu dolnego elementu 60 zgodnie z ruchem wskazówek zegara, poza połączeniem z górnym elementem 58. Stacjonarne kontakty 16 są kontaktami tulipanowymi, zaś kontakty ruchome 14 są kontaktami ostrzowymi.

Mechanizm przełącznika według drugiego przykładu wykonania wynalazku działa w następujący sposób. Poczynając od obciążonego położenia otwartego, przedstawionego na fig. 7, przełącznik jest zamykany poprzez przesuniecie rączki 48 zgodnie z ruchem wskazówek zegara, w celu osiągnięcia położenia, przedstawionego na fig. 8. Bistabilny podzespół 22 mija zamykający martwy punkt, poza którym magazynująca energię sprężyna 20 rozpoczyna popychanie i popycha mostek kontaktowy 10 do położenia kontaktu za pośrednictwem bistabilnej dźwigni 26, pręta 56, górnego elementu 58 oraz dolnego elementu 60. Otwarcie przez rączkę 48 następuje w kierunku przeciwnym.

W położeniu zamkniętym, przedstawionym na fig. 8, dolny element 60 pozostaje w sprzężeniu z krzywką 102, tak iż górny element 58 pozostaje przymocowany na stałe do dolnego elementu 60.

PL 204 998 B1

Ponadto, ustalająca dźwignia 104 uległa obróceniu i została całkowicie zwolniona z oparcia 100. Podzespół wyzwalający 88 przytrzymywany jest w miejscu przez dodatkowy zaczep 82. Podłużny otwór 90, tworzący połączenie między podzespołem wyzwalającym 88 a mostkiem kontaktowym 10, zapewnia prześwit pomiędzy obydwiema częściami. Koniec 36 pręta 24 zwalnia roboczy zaczep 82.

W celu otwarcia mechanizmu z dużą prędkością lub zdalnie, dodatkowy zaczep 82 musi po prostu zostać obsłużony, tak aby uwolnić z zatrzasku podzespół wyzwalający 88. Następnie, dodatkowa sprężyna 98 popycha podzespół wyzwalający 88 w prawo. W pierwszym etapie, podzespół ten przebywa drogę na jaką pozwala podłużny otwór 90. Ten pierwszy ruch umożliwia odłączenie dolnego elementu 60 od krzywki 102, która gra tutaj rolę zaczepu rozłączenia, jak można zauważyć na fig. 9. Gdy tylko dolny element 60 nie jest już połączony z krzywką, sprężyna 110 wykonuje obrót, który powoduje odłączenie rowka 66 od wypukłości 64 i zwalnia dolny element 60. Ruch podzespołu wyzwalającego 88 może trwać bez przeszkód aż do położenia wyzwolonego pokazanego na fig. 10. Pomiędzy podzespołem wyzwalającym 88 a rączką 48 może znajdować się sprężyna, nie przedstawiona, służąca do popychania rączki do pośredniego, wyzwolonego położenia otwartego.

W celu przemieszczenia mechanizmu do obciążonego położenia otwartego, rączka 48 musi po prostu zostać przemieszczona, przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, do położenia otwartego. Rączka 48 działa na bistabilny podzespół 22, przemieszczając go do położenia z fig. 7. Rączka 48 działa także na podzespół wyzwalający 88 za pośrednictwem ustalającej dźwigni 104 i oparcia 100 i przesuwa podzespół wyzwalający 88 do położenia obciążonego. Przemieszczenie podzespołu wyzwalającego 88 powoduje przesunięcie dolnego elementu 60 do położenia sprzęgnięcia za pośrednictwem krzywki 102. Ostatecznie, zakrzywiony koniec 36 teleskopowego górnego pręta 24 przesuwa dodatkowy zaczep 82 do położenia zatrzaśnięcia.

Możliwe są oczywiście rozmaite modyfikacje.

Geometryczna oś obrotu 12, mostka kontaktowego 10 niekoniecznie musi być nieruchoma. Może ona być osią rzeczywistą lub osią urojoną. Przełącznik ten może być przełącznikiem jednoprzerwowym, to znaczy zawierającym pojedynczy kontakt nieruchomy i pojedynczy kontakt ruchomy. W ogólności, ruch kontaktu ruchomego lub kontaktów ruchomych niekoniecznie musi być ruchem obrotowym.

Zaczep może być sterowany w dowolny przydatny sposób, elektromechanicznie lub mechanicznie. Może on być równie dobrze sterowany mechanicznie przez przycisk na panelu przednim przełącznika, który może zastępować lub uzupełniać przekaźnik 92.

Bistabilny podzespół 22 może być tworzony przez pręty, teleskopowe lub nie i/lub dźwignie lub dowolne inne środki, o dwóch skrajnych stabilnych położeniach oraz niestabilnym pośrednim położeniu martwego punktu, odpowiadającym maksymalnej energii potencjalnej, zgromadzonej w magazynującej energię sprężynie.

Pomiędzy rączką a bistabilną dźwignią umieszczony może być element mechaniczny. Rączka może alternatywnie pracować w połączeniu z prętem bistabilnego podzespołu.

Rączka może być zastąpiona przez mechanizm napędowy.

Mostek kontaktowy może być tworzony przez parę ruchomych kontaktów tulipanowych i nieruchomych kontaktów ostrzowych. Kontakty ostrzowe i tulipanowe mogą zostać zastąpione przez dowolny rodzaj równoważnych kontaktów, umożliwiających osiągnięcie przez ruchomy kontakt pewnego zakresu położeń, zapewniających z zadowalającym dociskiem kontakt z kontaktem nieruchomym.

Przewidzieć można także zastosowanie kontaktu ruchomego, połączonego z mostkiem kontaktowym za pośrednictwem sprężyny naciskowej, chociaż to rozwiązanie jest mniej skuteczne pod względem wytrzymałości elektrodynamicznej. Jeżeli zastosowana zostanie ta opcja, to można przewidzieć zastosowanie kontaktów skompensowanych pod względem elektrodynamicznym, to znaczy tak ukształtowanych, że siły zaindukowane przez prąd elektryczny na części ruchomej przyciągają ruchomy kontakt w kierunku kontaktu nieruchomego. Kontakty takie, opisane na przykład w dokumencie FR 1 225 685, są dobrze znane znawcom.

Claims (9)

1. Mechanizm przełącznika elektrycznego, zawierający podłoże oraz mostek kontaktowy, umieszczony ruchomo względem podłoża pomiędzy położeniem kontaktu a położeniem rozdzielenia, wyposażony w bistabilny podzespół zawierający sprężynę magazynującą energię, który to bistabilny

PL 204 998 B1 podzespół jest umieszczony ruchomo pomiędzy położeniem otwartym a położeniem zamkniętym, przechodząc przez pośrednie położenie martwego punktu, zaś sprężyna magazynująca energię jest tak umieszczona, że gdy bistabilny podzespół zbliża się do położenia martwego punktu, to magazynująca energię sprężyna jest obciążana, i jest odciążana, gdy bistabilny podzespół odchodzi od położenia martwego punktu, znamienny tym, że mostek kontaktowy (10) jest połączony z dolnym członem (60) odłączalnego podzespołu transmisji kinematycznej (54), zbudowanego z łączącego pręta (56), górnego członu (58) i dolnego członu (60) mającego odłączalne połączenie (68), zaś łączący pręt (56) podzespołu transmisji kinematycznej (54) jest połączony z bistabilnym podzespołem (22), przy czym podzespół transmisji kinematycznej (54) jest umieszczony ruchomo pomiędzy położeniem połączenia a położeniem rozłączenia, który to podzespół transmisji kinematycznej (54) w położeniu połączenia dokonuje przekazu ruchu pomiędzy bistabilnym podzespołem (22) a ruchomym mostkiem kontaktowym (10), a w położeniu rozłączenia uniezależnia ruchomy mostek kontaktowy (10) od bistabilnego podzespołu (22), zaś ruchomy mostek kontaktowy (10) jest połączony z kinematycznym podzespołem wyzwalającym (88) przemieszczającym go z położenia kontaktu do położenia oddzielenia, gdy podzespół transmisji kinematycznej (54) jest w stanie odłączonym, który to podzespół wyzwalający (88) jest umieszczony pomiędzy magazynującą energię sprężyną (20) a mostkiem kontaktowym (10) tak, że kiedy podzespół transmisji kinematycznej (54) znajduje się w stanie połączenia, wówczas podzespół wyzwalający (88) nie przenosi ruchu ruchomego mostka kontaktowego (10) między położeniem kontaktu a położeniem rozdzielenia do magazynującej energię sprężyny (20), zaś kiedy podzespół transmisji kinematycznej (54) przechodzi ze stanu połączenia do stanu rozłączenia, wówczas magazynująca energię sprężyna (20) zwalnia napęd ruchomego mostka kontaktowego (10) z położenia kontaktu do położenia rozdzielenia, za pośrednictwem podzespołu wyzwalającego (88).

2. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że podzespół wyzwalający (88) zawiera dodatkową sprężynę.

3. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że podzespół transmisji kinematycznej (54) zawiera główny zaczep (80) lub sprzęgającą krzywkę (102), zatrzaskujące podzespół transmisji kinematycznej (54) w stanie połączenia.

4. Mechanizm według zastrz. 3, znamienny tym, że główny zaczep (80) zawiera dodatkowy zaczep (82), zatrzaskujący podzespół wyzwalający (88).

5. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że podzespół transmisji kinematycznej (54) zawiera główny zaczep (80) lub sprzęgającą krzywkę (102), zatrzaskujące podzespół transmisji kinematycznej (54) w stanie połączenia, oraz dodatkowy zaczep (82), zatrzaskujący podzespół wyzwalający (88) oraz zaczep (80) lub sprzęgającą krzywkę (102).

6. Mechanizm według zastrz. 3, znamienny tym, że główny zaczep (80) jest umieszczony ruchomo w odpowiedzi na oddziaływanie podzespołu wyzwalającego (88).

7. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że bistabilny podzespół (22) zawiera górny element (24), połączony kinematycznie z zatrzaskiem (34) umieszczonym ruchomo względem podłoża (1) pomiędzy położeniem zatrzaśnięcia i położeniem niezatrzaśnięcia, oraz dolny element (26), zaczepiony przegubowo na górnym przegubie nożycowym za pośrednictwem obrotowego trzpienia (28), przy czym bistabilny podzespół (22) jest umieszczony ruchomo między położeniem otwartym a położeniem zamkniętym, gdy zatrzask (34) znajduje się w położeniu zatrzaśnięcia, zaś pomiędzy zatrzaskiem (34) a obrotowym trzpieniem (28) jest umieszczona magazynująca energię sprężyna (20), która popycha zatrzask (34) do położenia niezatrzaśnięcia, przy czym pomiędzy zatrzaskiem (34) a ruchomym mostkiem kontaktowym (10) jest umieszczony podzespół wyzwalający (88), który przechodzi z położenia zatrzaśnięcia do położenia niezatrzaśnięcia, przez co zatrzask (34) porusza ruchomy mostek kontaktowy (10) z położenia kontaktu do położenia rozdzielenia za pośrednictwem podzespołu wyzwalającego (88), a także zawiera główny zaczep (80) umieszczony ruchomo pomiędzy położeniem zatrzaśnięcia a położeniem niezatrzaśnięcia, który to główny zaczep (80) w położeniu zatrzaśnięcia zatrzymuje zatrzask (34) w położeniu zatrzaśnięcia.

8. Mechanizm według zastrz. 7, znamienny tym, że pomiędzy zatrzaskiem (34) i/lub zaczepem (82) z jednej strony oraz odłączalnym podzespołem transmisji kinematycznej (54) z drugiej strony znajduje się połączenie kinematyczne, które podczas przechodzenia zaczepu (82) z położenia zatrzaśnięcia do położenia niezatrzaśnięcia powoduje zwolnienie zatrzasku (34), a wówczas zatrzask (34) i/lub zaczep (82) powodują przejście podzespołu transmisji kinematycznej (54) ze stanu połączenia do stanu rozłączenia, zanim zatrzask (34) poruszy ruchomy mostek kontaktowy (10) z położenia kontaktu do położenia rozdzielenia.

PL 204 998 B1

9. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że mostek kontaktowy (10) podpiera przynajmniej pierwszy kontakt, pracujący w połączeniu z drugim kontaktem i tworzący z drugim kontaktem parę kontaktów typu tulipanowego i ostrzowego.