SE509949C2 - Anordning vid säkerhetsbrytare samt säkerhetsbrytare innefattande en sådan anordning - Google Patents

Description

509 949 10 15 20 25 30 35 massan blir hög, vilket är en stor nackdel. De kända an- ordningarnas relativt stora massa ger i kombination med en hög total friktion mellan de många rörliga delarna en långsam utlösning av spärr- och utlösningsmekanismen.

Hastigheten reduceras också på grund av att utlösningen av mekanismen sker som en kedjereaktion mellan flera olika delar.

Detta ger vid kortslutning upphov till en långvarig ljusbåge mellan den rörliga kontaktarmens kontaktyta och den fasta kontakten, vilket i sin tur ger upphov till en hög värmeutveckling i säkerhetsbrytaren. Konventionella säkerhetsbrytare bränns därför sönder onödigt snabbt.

Detta medför givetvis onödigt stora driftskostnader. Vi- dare ökar risken för att en ansluten maskin eller anlägg- ning tar skada dramatiskt med varje tidsögonblick som förflyter innan strömbanan är bruten.

Dessutom blir monteringen av anordningen komplicerad och tidsödande och tillverkningen fördyras.

Ett särskilt problem hos kända anordningar är de små, lösa fjädrarna som används och som måste monteras tillsammans med ovannämnda kontaktarm och länkar i säker- hetsbrytarens hus. Förutom att de bidrar till ovannämnda problem försvårar de avsevärt en automatiserad montering av anordningen i en säkerhetsbrytare.

Uppfinningens syfte Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning vid säkerhetsbrytare som har få delar, som har liten massa och som medger automatiserad montering.

Sammanfattning av uppfinningen Ovannämnda syfte uppnås genom att anordningen enligt uppfinningen ges de i bifogade patentkrav angivna särdra- gen.

Den i spärrarmen integrerade fjädern har till främ- sta uppgift att förspänna spärrarmen och kontaktarmen i förhållande till varandra i olika lägen som kontaktarmen intar. Denna enda och integrerade fjäder eliminerar flera lösa fjädrar i konventionella konstruktioner. Denna lös- 10 15 20 25 30 35 40 509 949 ning enligt uppfinningen reducerar anordningens vikt och komplexitet avsevärt, rationaliserar produktionen och möjliggör en automatiserad montering av anordningen i en säkerhetsbrytare.

Kort beskrivning av ritningarna Fig 1-4 visar en säkerhetsbrytare som utnyttjar an- ordningen enligt föreliggande uppfinning, varvid de olika figurerna visar olika funktionslägen.

Pig 5 visar en föredragen utföringsform av anord- ningen enligt uppfinningen.

Fig 6 visar en i anordningen i fig 4 ingående spärr- arm i en vy underifrån.

Fig 7 visar spärrarmen enligt fig 6 i en vy från den ena sidan.

Fig 8 visar spärrarmen enligt fig 6 i en vy ovan- ifrån.

Fig 9 visar en i anordningen i fig 4 ingående kon- taktarm.

Fig 10 visar en i anordningen i fig 4 ingående kon- taktarmsfjäder.

Fig 11 visar en alternativ utföringsform av den i anordningen enligt uppfinningen ingående spärrarmen.

Beskrivning av en föredragen utföringsform I fig l visas en säkerhetsbrytare som innehåller en föredragen utföringsform av en anordning 1 enligt uppfin- ningen, vilken anordning innefattar en rörlig kontaktarm 2 och en spärrarm 3. Endast de delar som ingår i anord- ningen 1 eller som behövs för att förklara uppfinningen visas. Genom säkerhetsbrytaren är en strömbana bildad av bl a en inkommande pol 4 (visas högst schematiskt), en bimetallarm 5, en kopparfläta 6, den rörliga kontaktarmen 2, en fast kontakt 7, en solenoid 9 och en utgående pol 10 (visas högst schematiskt). Säkerhetsbrytaren innefat- tar vidare ett manövervred ll för manuellt tillslag/fràn- slag av säkerhetsbrytaren. Manövervredet ll är via en vredlänk 12 förbundet med anordningen 1. Anordningen 1 innefattar också en kontaktarmsfjäder 13, som är förspänd mellan säkerhetsbrytarens hus 14 och kontaktarmen 2. En bygel 15 förbinder spärrarmen 3 med bimetallarmen 5.

Säkerhetsbrytaren har två stabila lägen, tillslagen respektive frånslagen. Dessa lägen visas i figurerna 1 509 949 10 15 20 25 30 35 respektive 3. Från det frånslagna läget slås säkerhets- brytaren till genom att man för manövervredet 11 i pilens A riktning. Detta förlopp kommer att beskrivas närmare nedan. Från det tillslagna läget kan säkerhetsbrytaren utlösa, dvs slå från, automatiskt på två olika sätt. Om en kortslutning uppkommer i strömkretsen i vilken säker- hetsbrytaren utgör en länk så uppkommer omedelbart en mycket stor ström. Denna snabba och stora förändring på- verkar solenoiden 9, så att dess ankare förflyttas och därvid förskjuter en tryckstång 17 (se fig 2), vilken i sin tur påverkar spärrarmen 3 så att anordningen 1 utlö- ser och intar sitt frånslagna utgångsläge. Det andra sättet uppkommer som ett långsammare förlopp, varvid en ström som ligger över ett tillåtet värde uppkommer i strömbanan utan att påverka solenoiden. Den för höga strömmen leder till att bimetallarmen 5 blir varm och böjer sig, varvid den påverkar spärrarmen 3 via bygeln 15.

Anordningen 1 representerar ett unikt nytänkande, vilket kommer att framgå av den följande beskrivningen.

Kontaktarmen 2 och spärrarmen 3 är vridbart anordnade på en vridaxel, som i sin tur är lagrad i huset 14. med kontaktarmens 2 ena ände 20 och spärrarmens 3 ena ände 21. 12 ena ände 19, såsom framgår bäst i fig 5 i vilken an- eller pivotaxel 18, Vredlänkens 12 ena ände 19 står i förbindelse I utgångsläget, fig 1, befinner sig Vredlänkens ordningen 1 visas i en vy från motsatta sidan mot den i fig 1-4 visade, i ett utrymme som avgränsas av en första 22 och en andra 23 anliggningsyta hos spärrarmen 3 res- pektive en anliggningsyta 24 hos kontaktarmen 2. När säkerhetsbrytaren slås till med hjälp av manövervredet verkar Vredlänkens 12 ände 19 med en kraft på kontaktar- men 2 och spärrarmen 3. Anliggningsytorna 22-24 är så ut- formade och vinklade och länken 12 utför en sådan rörelse att det i stort sett inte finns någon kraftkomposant som Till detta förhållande bidrar friktionen mellan länken 12 och armar- tvingar isär armarnas 2, 3 ena ändar 20, 21. 10 15 20 25 30 35 509 949 na 2, 3. sig om konstruktionen utsätts för vibrationer.

Dock finns det en risk att armarna 2, 3 särar på Bland annat för att eliminera denna risk ingår i anordningen 1 enligt uppfinningen en fjäder som tvingar kontaktarmens 2 ena ände 20 och spärrarmens 3 ena ände 21 mot varandra.

Fjädern är integrerad i spärrarmen 3, dvs den utgör ett i ett stycke med spärrarmen 3 utformat fjäderparti 30.

I konventionella anordningar som har samma uppgift motsvaras spärrarmen 3 och dess integrerade fjäder 30 av flera länkar och små, lösa fjädrar. Dessa länkar och fjä- drar medför en komplicerad sammansättning av anordningen, ger mekanismen onödigt stor massa och fördyrar hela kon- struktionen.

En föredragen utföringsform av spärrarmen 3 med dess fjäderparti 30 visas i figurerna, och särskilt i fig 5-8.

Detta fjäderparti 30 benämnes i det följande spärrarms- fjäder 30. Spärrarmsfjädern 30 bildar en tunga, vars första, fria ände 31 är försedd med ett utskott 33 som vilar i ett säte 34 i kontaktarmen 2. Spärrarmsfjäderns 30 andra ände, basände, eller fästände, 35 är belägen vid spärrarmens 3 ena ände 21. Vid montering i huset 14 sam- manförs först kontaktarmen 2 och spärrarmen 3 i en enkel operation där spärrarmsfjäderns 30 fria ände 31 placeras i sitt säte 34 och spärrarmsfjädern 30 förspänns något genom att spärrarmen 3 och kontaktarmen 2 tvingas samman och fixeras med hjälp av pivotaxeln 18, som förs in i axelsäten, som här utgörs av axelhål 36a och 36b i kon- taktarmen 2 resp spärrarmen 3. Axelhàlet 36a i kontakt- armen 2 är avlångt, se fig 9 och fig 4. Anledningen till detta kommer att framgå nedan. Därefter monteras denna i huset 14, paketet utskjutande parti, i detta fall ett parti av enhet, eller detta paket, varvid ett från pivotaxeln 18, upptas i en urtagning i huset 14. Samman- kopplingen av kontaktarmen 2 och spärrarmen 3 kan automa- tiseras, men går även mycket snabbt att utföra för hand.

Paketet kan med fördel slutmonteras, tillsammans med säkerhetsbrytarens övriga komponenter, i huset 14 i en 509 949 10 15 20 25 30 35 automatiserad operation. Spärrarmen 3 har också ett bygelsäte 40 för bygeln 15.

I den föredragna utföringsformen är spärrarmsfjädern 30 L-formig, men har istället för L:ets räta vinkel ett krökt övergàngsparti 37. Pivotaxeln 18 befinner sig väsentligen mellan spärrarmsfjäderns 30 båda ändar 31, 35. Det innebär att spärrarmsfjäderns 30 första och andra ändar 31 resp 35 är så anordnade att ett medsols vridande moment uppkommer när kontaktarmen 2 och spärrarmen 3 sam- manförs, eftersom spärrarmsfjädern 30 då tvingas väsent- ligen i pilens B riktning av kontaktarmen 2 och böjs, huvudsakligen i den långa skänkeln 38. Det vridande momentet tvingar ändarna 20 och 21 mot varandra.

Spärrarmsfjädern 30 kan vara utformad på många olika sätt. Exempelvis kan fjäderpartiets båda ändar vara be- lägna på samma sida om vridaxeln 18, dvs mellan vridaxeln 18 och en och samma ände av spärrarmen 3, sett i spärr- istället för att, vara belägna på var sin armens 3 längdriktning, såsom i den ovan beskrivna utföringsformen, sida om vridaxeln 18.

En annan tänkbar utföringsform av spärrarmsfjädern, som visas i fig 11, har fjädern infäst i båda ändarna.

Denna alternativt utformade spärrarmsfjäder 60 innefattar i kontakt- armens säte vilande parti 62 mellan ändarna 63, 64. ett bygelformigt parti 61 och ett utskjutande, Spärrarmsfjädern 30 har även en annan funktion, som närmast är dess huvudfunktion. När anordningen l löser ut från det tillslagna läget så bringas spärrarmen 3 att ro- tera i pilens C riktning, se fig 5. Kontaktarmsfjädern 13, liksom i detta skede även spärrarmsfjädern 30, strä- var att rotera med kontaktarmen 2 i samma riktning, men pga att vredlänken 12 håller kvar kontaktarmen 2 kan denna ej rotera med. Spärrarmens 3 ände 21 tvingas därför från kontaktarmens ände 20. När gapet mellan ändarna 20 och 21 blir större än länkens 12 diameter medför anligg- ningsytans 24 lutning att länkens 12 ände drivs mot vrid- axeln, eller pivotaxeln 18 och därvid kan kontaktarmen 2 10 15 20 25 30 35 509 949 börja rotera. Kontaktarmsfjädern 13 driver runt mekanis- men l till det frànslagna läget som visas i fig 2. Manö- vervredet ll innefattar en vredfjäder 25, som vid det ma- nuella tillslaget av brytaren spänns. Vredfjädern arbetar således som en återföringsfjäder som återför manövervre- det ll till utgångsläget när anordningen 1 har löst ut.

Det medför att vredlänken 12 förs tillbaka mot armarnas 2, 3 ändar 20, 21. derns 30 andra funktion in i bilden. Spärrarmsfjädern 30 I detta moment kommer spärrarmsfjä- håller ihop ändarna 20, 21 så att vredlänken 12 inte kan passera ut från utrymmet mellan spärrarmen 3 och kontakt- armen 2. Å andra sidan är vredfjädern 25 tillräckligt kraftigt för att dra vredlänken 12 in i utrymmet som av- gränsas av anliggningsytorna 22-24, vilket innebär en övergång från det i fig 2 visade, frànslagna läget till det i fig 3 visade, frànslagna läget där manövervredet ll har återgått till sitt utgångsläge.

Den unika konstruktionen enligt uppfinningen med vä- sentligen endast två huvuddelar, dvs kontaktarmen 2 och spärrarmen 3 och en dem emellan verkande fjäder 30 som utgör ett parti av spärrarmen 3, öppnar möjligheter till att utforma kontaktarmen 2 på ett helt nytt sätt. När an- ordningen 1 löser ut rör sig kontaktarmen 2 mycket snabbt från kontakten 7 till en stoppklack 26. Kontaktarmen 2 slår därvid i stoppklacken 26 med hög kraft, vilket ut- sätter kontaktarmen 2 för stora påfrestningar. Det är därför viktigt att kontaktarmen 2 är utformad så att den klarar höga moment kring pivotaxeln 18. Påkänningarna på kontaktarmen 2 vinkelrätt emot dennas rörelseriktning är däremot små.

De möjligheter som den integrerade fjädern 30 ger i kombination med den redovisade kraftpåverkan på kontakt- armen 2 har lett fram till den visade, föredragna utfö- ringsformen av kontaktarmen 2. Kontaktarmen 2 är skivfor- mig, dvs den har en huvudsaklig utsträckning i ett plan, nämligen i ett plan vinkelrätt mot pivotaxeln, vilket plan i detta fall är det plan i vilket kontaktarmen 2 rör 509 10 15 20 25 30 35 949 sig mellan kontakten 7 och stoppklacken 26. Kontaktarmens 2 böjstyvhet är därigenom optimerad och koncentrerad till det plan i vilket de stora kraftpåkänningarna kommer. Den största vinsten med den skivformiga kontaktarmen 2 är dess kraftigt reducerade vikt i förhållande till de kända anordningarnas kontaktarmar. En stor produktionsteknisk vinst åstadkommes också, eftersom kontaktarmen 2 är direkt utstansningsbar ur en plåt. Kontaktarmens 2 skiv- form förenklar även förbindningen av denna med spärrarmen 3. tralt placerad i spärrarmen 3. Vid sammanförandet av I spärrarmen 3 är en slits 39 utformad, som är cen- armarna 2, 3 förs kontaktarmen 2 helt enkelt in i denna slits 39, som därvid styr kontaktarmen 2 och gör det lätt att inrikta kontaktarmens 2 och spärrarmens 3 hål 36a resp 36b med varandra för att föra igenom pivotaxeln 18, såsom har beskrivits ovan. Kontaktarmsfjädern 13, som visas självständigt i fig 10, är inspänd mellan kontakt- armen 2 och huset 14. Den har väsentligen tre anligg- ningspartier, två hos kontaktarmsfjäderns 13 respektive ändar 50, 51 och ett hos fjäderns 13 U~formiga mittparti 52. parti av kontaktarmsfjädern 13 och sträcker sig väsent- Var och en av ändarna 50, 51 utgörs av ett bockat ligen vinkelrätt mot kontaktarmens 2 utbredningsplan.

Kontaktarmsfjäderns 13 mittparti 52 vilar i ett säte 53 i kontaktarmen 2. Sätet 53 är beläget mellan kontaktarmens 2 ena ände 20 och dess axelhål 36a. Kontaktarmsfjäderns ändar 50, 51 vilar i ett säte 54 i huset 14. Kontaktarms- fjädern 13 har två funktioner. När mekanismen löser ut bringar den kontaktarmen 2 att rotera kring pivotaxeln 18 så att dess kontaktände rör sig från kontakten 7 till stoppklacken 26. Kontaktarmsfjädern 13 spänns när manö- vervredet 11 vrids för tillslag av säkerhetsbrytaren.

Under tillslagsförloppet nås en punkt när kontaktarmens 2 kontaktände 8 går i anliggning mot kontakten 7, se fig 4 där ett parti av spärrarmen 3 är bortbrutet för frilägg- ning av kontaktarmen 2 och dess axelhål 36a. Från detta läge vrids manövervredet 11 ytterligare ett stycke och 10 15 20 25 30 35 509 949 förskjuter därvid kontaktarmen 2 i förhållande till pivotaxeln 18. Denna förskjutning medges av att hålet 36a i kontaktarmen 2 är làngsträckt. Pivotaxeln 18 är nu be- lägen ungefär mitt i hålet 36a. När kontaktarmen 2 för- skjuts uppkommer ett nytt läge vad gäller de på kontakt- armen 2 verkande momenten. I stället för pivotaxeln 18 blir kontaktarmsfjäderns 13 nya angreppspunkt anligg- ningsytan 24. Det innebär att det är kontaktarmsfjädern 13 som alstrar kontaktkraften med vilken kontaktarmens 2 ände verkar på kontakten 7. Genom att kontaktarmsfjädern 13 endast är förbunden med någon annan del i sina ändar 50, 51 och i sitt mittparti 52 kommer denna samtidigt som den spänns att svänga kring sina anliggningspartier, eller anliggningspunkter, hos ändarna 50, 51, och hos mittpartiet 52. Svängningen sker framför allt kring de mot huset 14 anliggande ändarna 50, 51. Detta ger en vik- tig fördel vid utlösningen av mekanismen. Tack vare att kontaktarmsfjädern 13 under utlösningsförloppets inled- ningsskeende huvudsakligen svänger kring ändarna 50, 51 och endast i ringa grad öppnar sig orsakar den endast ett mycket ringa friktionsmotstànd som inte nämnvärt bromsar kontaktarmens 2 rörelse från kontakten 7 mot stoppklacken 26. Även kontaktarmsfjäderns 13 lagring bidrar således till anordningens snabbhet.

För att ytterligare optimera anordningens snabbhet i utlösningen har spärrarmen 3 och kontaktarmen 2 utformats så att deras massor är belägna så nära rotationscentru- met, dvs pivotaxeln 18, som möjligt. Därigenom minimeras tröghetsmomenten. Spärrarmen 3 tillverkas i enlighet med den föredragna utföringsformen av uppfinningen i plast, och den är utformad på ett sådant sätt att den är form- sprutbar. Kontaktarmens 2 och spärrarmens 3 dimensioner är minimerade, såsom även har framgått ovan.

Såsom en fackman på området inser utgör den visade, föredragna utföringsformen av anordningen endast ett ex- empel och många modifieringar är tänkbara inom ramen för 509 949 10 15 20 10 uppfinningen, såsom den definieras i de åtföljande patentkraven.

Som en tänkbar modifiering kan nämnas att kontakt- armens 2 kontaktände kan utsträckas i planet vinkelrätt mot kontaktarmens 2 huvudsakliga utsträckning. Detta i avsikt att öka kontaktarmens 2 anliggningsyta mot kontak- ten 7. Många olika material är tänkbara för såväl kon- taktarmen som spärrarmen 3.

Spärrarmsfjädern 30 kan givetvis ges många olika ut- föranden och ha många olika fästpunkter, varav några ex- empel har givits ovan, och dess förbindning med kontakt- armen 2 kan utformas på många olika sätt.

Anordningen kan användas i säkerhetsbrytare av olika typer, såsom säkerhetsbrytare med annan uppbyggnad av ma- növervred, kortslutningsskydd (solenoiden) eller termiskt skydd spärrarmen än tryckstången 17 och bygeln 15. (bimetallarmen) eller andra delar för påverkan av Säkerhetsbrytaren kan även enbart fungera som kort- slutningsskydd.

Claims (8)

5 10 15 20 25 30 35 509 949 ll PATENTKRAV

1. Anordning vid säkerhetsbrytare, vilken anordning (1) innefattar en kontaktarm (2), k ä n n e t e c k - n a d av att anordningen vidare innefattar en med kon- taktarmen samverkande spärrarm (3), att spärrarmen har ett i ett stycke med spärrarmen utformat fjäderparti (30), och att kontaktarmen är väsentligen skivformig.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e - (30) kontaktarmen och att fjäderpartiet är förspänt för att t e c k n a d av att fjäderpartiet är i ingrepp med tvinga en första ände (21) av spärrarmen mot en första (20)

3. Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e - ände av kontaktarmen. t e c k n a d av att spärrarmen och kontaktarmen vardera har ett vridaxelsäte 36a resp 36b, vilka vridaxelsäten är avsedda att uppta en gemensam vridaxel kring vilken spärrarmen och kontaktarmen är vridbara oberoende av var- andra och att fjäderpartiet är så förspänt att spärr- armens och kontaktarmens första ändar tvingas mot varan- dra genom vridning av spärrarmen och kontaktarmen i mot- satta riktningar kring vridaxelsätenas centrum.

4. Anordning enligt något av patentkraven l-3, k ä n n e t e c k n a d av att fjäderpartiet (30) bildar en tunga (30) som har en första, fri ände (31) och en andra, fast ände (35), varvid den forsta änden är i in- grepp med kontaktarmen.

5. Anordning enligt patentkrav 4, k ä n n e - t e c k n a d av att tungans forsta och andra ändar är belägna på var sin sida om vridaxelsätenas centrum.

6. Anordning vid säkerhetsbrytare enligt något av föregående patentkrav, varvid säkerhetsbrytaren innefat- tar ett hus och varvid kontaktarmen är vridbar mellan ett tillslaget läge och ett frånslaget läge, k ä n n e - t e c k n a d av att anordningen innefattar en kontakt- (13), ningsparti vilket är i ingrepp med kontaktarmen, som har armsfjäder som har åtminstone ett första anligg- 509 949 -§~p ít ï av 5! 10 15 20 I2 ett andra anliggningsparti vilket är i ingrepp med huset, som verkar på kontaktarmen och som är anordnad att utföra en svängrörelse kring det första anliggningspartiet och likaledes en svängrörelse kring det andra anliggningspar- tiet vid vridning av kontaktarmen mellan nämnda lägen.

7. Anordning vid säkerhetsbrytare enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att spärrarmen och kontaktarmen är i förväg förbindbara med hjälp av ett förbindningsorgan (18) enhet, som i sin tur är monterbar i en säkerhetsbrytare. för bildande av en

8. Säkerhetsbrytare innefattande ett manövervred (ll) för manuell till- och frånslagning av säkerhetsbry- taren, för slutning och brytning av en strömslinga genom säker- hetsbrytaren, (12), det med anordningen för överföring av rörelse från manö- en anordning (l), inbegripande en kontaktarm (2), en vredlänk som förbinder manövervre- vervredet till denna, och ett hus i vilket nämnda, i säkerhetsbrytaren ingàende delar är anordnade, k ä n - av att anordningen vidare innefattar (3), armen har ett i ett stycke med spärrarmen utformat fjä- (30), n e t e c k n a d en med kontaktarmen samverkande spärrarm att spärr- derparti och att kontaktarmen är väsentligen skiv- formig.