SE517731C2 - Elektrisk brytare, elektrisk anläggning, användning av elektrisk brytare och förfarande för brytning av elektrisk ström - Google Patents

Description

30 517 751 2 nebär att då till- eller frånslagsfjädern utlöses så kommer den mobila kontakten att följa en förutbestämd rörelseprofil. Dessutom kommer den mängd energi som till- förs den mobila kontakten av manövreringsorganet vid manövreringsrörelse att va- ra bestämd en gång för alla. Det är därför ej möjligt att göra någon anpassning av den mobila kontaktens rörelse till det slag av öppnande eller stängande som er- fordras i det enskilda fallet. Ej heller kan rörelsens hastighet eller acceleration kontrolleras.

Användandet av tjädermanöverdon har dessutom en inbyggd dålig preci- sion eftersom ett sådant innefattar ett förhållandevis stort antal komponenter. Det stora antalet komponenter medför dessutom att det är nödvändigt att initialt justera manövreringsorganet vilket är komplicerat och därmed tidskrävande. Den dåliga precisionen i positioneringen av den mobila kontakten och frånvaron av möjlighet att kontrollera rörelsen medför även att dämpningsanordningar kan behövas vid slutet av öppnings- eller slutningsförloppet för att undvika okontrollerade mekanis- ka stötar. Ytterligare en nackdel är den höga ljudnivån hos ett tjädermanövrerings- don. Detta kan medföra behov av att ljudisolera manövreringsorganets hus. På grund av det stora antalet komponenter i ett tjädermanövreringsdon erfordras även regelbunden service för att bibehålla anordningens funktion och för att kompense- ra variationer hos den mobila kontakten orsakade av slitage och åldrande. Slutli- gen har ett tjädermanövreringsdon förhållandevis lång tidsfördröjning från det att manövreringskommando givits till det att den mobila kontakten börjar sin rörelse.

Det är vidare förut känt att utforma manövreringsorgan av hydraulisk typ, vid vilken den mobila kontaktens rörelse åstadkommes medelst hydraulik. Ett så- dant kan undanröja en del av de nackdelar som vidhäftar en tjädermanövrerad brytare. Ett hydrauliskt manövreringsorgan' har dock andra nackdelar på grund av närvaro av hydraulvätska. Vätskans viskositet är ofta temperaturberoende vilket påverkar funktionen och rörelseprofilen. Vidare finns risken för läckage av hyd- raulvätska till omgivningen. Problemet med hög ljudnivå och regelbunden service föreligger även vid en hydrauliskt manövrerad brytare. Även elektromagnetiskt manövrerade brytare är förut kända. Vid elektro- magnetiskt manövreringsorgan åstadkommes manövreringskraften endera genom Lorentz-kraft eller genom samverkande magnetiska fält från elektromagneter. Lo- rentz-kraften är den kraft som verkar på en strömförande ledare när den är place- rad i ett magnetiskt fält. Principen tillämpas vid exempelvis en högtalarspole och 20 25 30 517 731 3 n. . | n - Q n u | . . | | n o n nu det är förut känt att använda en sådan i ett brytarmanövreringsorgan, tex vid va- kuumbrytare. En sådan högtalarspole beskrivs i PCT/US96/07114. En stor nack- del med en sådan är dock att slaglängden blir förhållandevis liten. Användningen av en sådan för brytarmanövrering är därför begränsad till brytare med kort slaglängd.

En magnetisk manövreringsanordning utnyttjar ett flertal elektromagneter för att manövrera den mobila kontakten hos en brytare. Arbetsprincipen är att en med den mobila kontakten förbunden elektromagnet förflyttar sig mellan två änd- lägen varvid ett luftgap i en magnetisk krets stängs eller vidgas. Ett exempel på en sådan anordning beskrivs i PCT/SE96/01341. Vid den kända anordningen är bry- tarens mobila kontakt förbunden med en rotor som har ett flertal rotationssymmet- riskt anordnade järnarmaturer. Den roterande anordningen är anordnad i en yttre stationär järnkärna. Den senare är försedd med spolar. Då dessa matas med ström roterar rotorn mellan två ändlägen vid vilka armaturens elektromagnetiska polytor kommer i kontakt med de hos järnkärnan. Vid rotationsrörelsen kommer en arm vid vardera armatur att röra sig in i vardera spole så att ett luftgap mellan polytorna stängs eller vidgas. För att åstadkomma tillräcklig slaglängd så måste luftgapet vara stort. Eftersom ett stort luftgap leder till hög magnetisk energi erford- ras stor energi för att driva den elektromagnetiska manövreringsanordningen. Ef- tersom vidare ett stort luftgap ska magnetiseras blir tidsfördröjningen stor. Liksom vid manövreringsorgan som har en högtalarspole är slaglängden begränsad.

Den energi som ett manövreringsorgan levererar till den mobila kontakten motsvarar manövreringskraften gånger slaglängden eller, vid roterande manövre- ring, momentet gånger vinkelrörelsen. Vid kända elektromagnetiska manövre- ringsorgan är slaglängden eller cirkelrörelsen på förhand begränsad eftersom rö- relsen har ändlägen. För att leverera en tillräcklig mängd energi till den mobila kontakten måste därför kraften per rörelse vara mycket stor. Detta har gjort att kända elektromagnetiska manövreringsorgan är förhållandevis stora, klumpiga och dyra. Detta gäller framför allt då hög energi erfordras för den mobila kontaktens rö- relse vilket är fallet då brytaren används för högspänning.

Slutligen är det förut känt att utföra en brytare som manövreras medelst en roterande elektrisk motor. Sådana beskrivs exempelvis i US 4,913,380, EP 0 772 214 och WO 99160591. 20 25 30 o u o | nu o 517 731 4 u n . | u u n n ~ u o u e a.

US 4,912,38O beskriver en elmotormanövrerad brytare. Motoraxelns rörel- se växlas ner med en snäckväxel, med utgående axel kopplad till brytarens rörliga kontakt via en momentbegränsare. Själva brytningsrörelsen beskrivs ej närmare men är uppenbarligen en rotationsrörelse i 105°.

EP O 772 214 beskriver en brytare manövrerad av en varvtalsstyrd DC- motor. Den rörliga kontaktens brytningsrörelse är en translationsrörelse. Omvand- ling av motorns rotationsrörelse till translationsrörelse åstadkommes med en häv- armstransmission.

WO 99/60591 beskriver även den en brytare där den rörliga kontaktens rö- relse är en translationsrörelse och där drivningen kommer från en roterande elek- trisk motor. Den roterande rörelsen omvandlas till translationsrörelse genom en rö- relseomvandlingsmekanism. I ett fall består denna av en kuggväxel för nedväxling och en med det drivna kugghjulet fast förbunden vev. Vid ett annat utföringsexem- pel samverkar ett kugghjul på motorns axel med en kuggstång integrerad med manövreringsstången.

DE 32 24 165 beskriver en brytare där rörelseöverföringen åstadkoms ge- nom en skruv-muttermekanism. En sådan mekanism som beskrivs i nämnda skrift torde dock utan speciella åtgärder ej kunna åstadkomma tillräcklig hastighet hos den rörliga kontaktpartens translationsrörelse. Vidare är skruven i nämnda meka- nism samtidigt verksam som rörlig kontakpart, vilket begränsartillämpningsmöjlig- heterna.

Redogörelse för uppfinningen En brytare med translationsrörelse hos den mobila kontakten där drivning- en åstadkommes med en roterande elektrisk motor uppvisar stora fördelar gente- mot konventionella brytare. En stor del av de nackdelar som vidhäftas konventio- nella brytare och som redogjorts för ovan kan undanröjas. En central konstruktion- saspekt hos en sådan elmotordriven brytare är rörelseomvandlingen från motorns rotationsrörelse till den mobila kontaktens translationsrörelse. Det är viktigt att en hög hastighet hos translationsrörelsen uppnås för att få ett snabbt brytförlopp.

Omvandlingen bör ske med så små förluster som möjligt. Vidare bör omvandling- en ske med hög säkerhet och precision så att den mobila kontaktens rörelseprofil i så hög grad som möjligt återspeglar den rörelseprofil man avser åstadkomma med ett visst rörelsemönster hos den elektriska motorn. 15 20 25 30 n n o . nu u 517 731 5 n ; n o | a | u n . u v o u I nu Ändamålet med föreliggande uppfinning är mot denna bakgrund att utfor- ma en elmotordriven brytare med translationsrörelse hos den mobila kontakten så att omvandlingen av rörelsen åstadkommes på ett optimalt sätt i fråga om att till- godose de ovan angivna önskemålen, framförallt med avseende på att uppnå snabb manövrering.

Detta ändamål har enligt uppfinningen ernåtts genom att en brytare av det i patentkravets 1 ingress angivna slaget uppvisar de i kravets kännetecknande del angivna speciella särdragen.

Genom att omvandlingen av rörelsen sker med två kroppar som samver- kar med varandra genom skruvgängor, dvs enligt principen skruv/mutter, kan rota- tionsrörelse hos den ena kroppen omvandlas till translationsrörelse hos den andra kroppen på ett enkelt sätt. En sådan rörelseomvandlingsmekanism kan utföras så att den får små friktionsförluster. Vidare kan den utformas på ett platsbesparande sätt och delvis integreras med motorns rotor och/eller den mobila kontaktens på- verkningsorgan. Med lämpligt val av gängstigning kan en hög hastighet uppnås för den mobila kontaktens rörelse. Mekanismen blir också relativt skyddad från yttre åverkan. Detta tillsammans med den enkla konstruktionen ger mycket god funk- tionssäkerhet. En god precision erhålles vad gäller translationsrörelsens rörelse- profil i förhållande till rotationsrörelsen vilket ger god möjlighet att kontrollera och reglera translationsrörelsen. Anordningens enkelhet och driftsäkerhet medför att den blir billig att tillverka och underhålla.

Tack vare att skruvgängorna har flera gängingångar, kan en tillräcklig stor stigning erhållas så att snabb manövrering kan uppnås utan att gängflankerna överbelastas. Detta eftersom axialkraften fördelas på flera gängor.

Enligt en föredragen utföringsformär den första kroppen en skruv och den andra kroppen en mutter. Detta torde vara den mest praktiska utföringsformen att realisera rörelseöverföringsorganets konstruktion.

Därvid kan det i vissa fall vara fördelaktigt att muttern är vridfast förbunden med den elektriska motorns rotor medan skruven är vridfast förbunden med den mobila kontakten. Detta medför goda möjligheter att integrera den elektriska mo- torn och den mobila kontakten med respektive kropp. Muttern kan därvid vara helt integrerad med rotorn så att rotorn i sig utgör muttern. Detta bidrar till att ned- bringa manövreringsorganets axiella längd. 20 25 30 c u « ø en 517 731 6 n n , | o u | c ~ c o ~ v n Ur vissa aspekter kan det dock vara fördelaktigt att det är skruven som är vridfast förbunden med den elektriska motorns rotor och muttern med den mobila kontakten. Genom att muttern därvid utför translationsrörelsen och skruven rota- tionsrörelsen kan uppkomna tröghetsmoment minimeras. Detta bidrar till att mini- mera motorstorlek och strömkällans storlek. Dessa båda alternativ utgör därför fö- redragna alternativa utföringsformer av uppfinningen.

Skruven och muttern i en rörelseöverföringsmekanism enligt uppfinningen kommer normalt att vara inkapslade och svåråtkomliga för underhåll under anord- ningens hela livstid. Det är därför angeläget att gängorna utförs så att de kan samverka med varandra med låg friktion trots frånvaron av möjlighet till underhåll.

Enligt en föredragen utföringsform är muttern en kulmutter. På det sättet kan friktionsförlusterna i rörelseöverföringsorganet hållas låga utan att extern smörjning erfordras.

Vid en alternativ utföringsform är skruvgängan på åtminstone den ena kroppen belagd med en friktionsreducerande och/eller slitagereducerande belägg- ning. Detta är en möjlighet att nedbringa friktionsförlusterna och slitaget på ett sätt som eliminerar underhållsbehovet utan att komplicera mekanismen. Beläggningen är lämpligtvis en glidlack, exempelvis molykote® eller åstadkommen genom ne- dox®-behandling. Därigenom erhålles ett mycket hårt och tåligt skikt som klarar höga ytpåkänningar och höga glidhastigheter och är slitagetåligt. Glidegenskaper- na inträder omedelbart vid den snabba accelerationen av de mobila brytarkontak- ten. Detta även efter lång tids inaktivitet både vid låga och höga temperaturer.

Enligt ytterligare en alternativ utföringsform är muttern försedd med en kammare som är öppen mot skruvens gängflanker och som är fylld med ett smörjmedel. Vid varje relativrörelse mellan muttern och skruven kommer gängorna omedelbart att smörjas grundligt. Smörjmedlet fylls på i kammaren vid tillverkning- en. Smörjmedlet bör vara så beskaffat att det bibehåller sin smörjande funktion inom ett brett temperaturområde -40° till +70°C.

Vid en föredragen variant av den senast beskrivna utföringsformen har kammaren en form så att dess radiella dimensioner avtar i riktning mot kamma- rens ena eller båda axiella ändar. Kammaren har således sluttande sidor vilket gör att smörjmedlet pressas in mot skruvens gängflanker vid den snabba acceleration som uppträder då en brytarrörelse startar. 15 20 25 30 517 7 3 1 šïï* i* 7 Enligt en föredragen utföringsform är därvid smörjmedlet i pulver- eller pastaform. Det säkerställer att smörjmedlet ej riskerar att läcka ut från kammaren.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar smörjmedlet molybdendisul- fidpartiklar och/eller grafit. Detta är ett lämpligt val vad gäller att åstadkomma ett Smörjmedel med de önskvärda egenskaper som anges ovan.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform är en lös bricka anordnad i kammaren. Vid accelerationen skjuter brickan smörjmedlet framför sig så att presskraften på oljan ökar ytterligare. Därmed blir smörjningen effektivare och säk- rare.

För att åstadkomma en så snabb brytningsrörelse som möjligt bör gäng- stigningen göras stor i syfte att åstadkomma stor translationsrörelse per motor- varv. Enligt en föredragen utföringsform är därför skruvens och mutterns gängstig- ning minst 10 mmlvarv företrädesvis minst 30 mm/varv.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform har gängorna trapetsform.

Genom den snabba rörelsen med stora accelerationer blir ytkrafterna på gängorna stora. Trapetsgängor medger mindre lutning på gängflankerna så att en förhållan- devis stor del av kontaktkraften mellan gängorna tillgodoses för överföring av den axiellt riktade kraften.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform åstadkoms drivningen av ett flertal elektriska motorer, vilket medför ökat tillförlitlighet genom att brytaren kan manövreras även vid eventuellt fel på en av motorerna. Motorerna kan vara an- ordnade vid sidan av varandra med parallella axlar. Alternativt kan motorerna vara belägna axiellt i linje med varandra, dvs med sammanfallande rotationsaxlar. Att använda fler motorer möjliggör även ett modultänkande, där en och samma mo- torstorlek kan användas för olika stora brytare genom att man i förekommande fall sätter in två eller flera sådana motorer.

Ovan angivna fördelaktiga utföringsformer av den uppfunna brytaren an- ges i de av patentkravet 1 beroende patentkraven.

En elektrisk anläggning enligt uppfinningens andra aspekt, en användning av den uppfunna brytaren enligt uppfinningens tredje aspekt och ett förfarande för att bryta en elektrisk ström enligt uppfinningens fjärde aspekt anges i patentkraven 16, 17 respektive 18. 20 25 30 517 731 f. -r- 'å a a | | o n | en 8 Den sålunda uppfunna elektriska anläggningen, den uppfunna använd- ningen och det uppfunna förfarandet medför fördelar av motsvarande slag som re- dogjorts för ovan avseende den uppfunna elektriska brytaren.

Uppfinningen förklaras närmare genom efterföljande detaljerade beskriv- ning av föredragna utföringsexempel av densamma under hänvisning till medföl- jande ritningsfigurer.

Kort beskrivning av figurerna Figur 1 illustrerar schematiskt en elektrisk brytare.

Figur 2 är ett längdsnitt genom manövreringsorganet till en brytare enligt en första utföringsform av uppfinningen.

Figur 3 är ett snitt motsvarande fig. 2 av en andra utföringsform av uppfin- ningen.

Figur 4 är en detalj av fig. 3 enligt en alternativ utföringsform.

Figur 5 är en detalj av fig. 2.

Figur 6 är ett diagram över en del av ett ställverk enligt uppfinningen.

Figur 7 illustrerar schematiskt drivningen enligt en alternativ utföringsform.

Beskrivning av föredragna utföringsexempel Fig. 1 illustrerar schematiskt principen hos en elektrisk brytare. Den består av en brytarkammare 1, ett manövreringsorgan 2 och en manövreringsstång 3. I brytkammaren är en stationär kontakt 4 och en mobil kontakt 5 anordnad. Vardera av kontakterna är elektriskt ansluten till en respektive ledning. Under normaltill- stånd anligger kontakterna 4, 5 mot varandra och ström leds från den ena led- ningen till den andra genom brytaren. Då strömmen av någon anledning ska bry- tas, tex på grund av fel uppkomna kortslutningsströmmar dras den mobila kon- takten 5 med hög hastighet bort från kontakt med den stationära kontakten 4. Där- vid uppstår initialt en ljusbåge mellan kontakterna som släcks kort efter att kon- takterna fjärmat sig från varandra. Då strömmen sedan åter skall slutas så skjuts den mobila kontakten 5 till anliggning mot den stationära 4 igen. lnitiering av bryt- ning liksom slutning kan ske manuellt eller automatiskt. Till- och frånslag av bryta- ren åstadkommes via manövreringsstången 3 som är förbunden med den mobila kontakten och med drivorgan i manövreringsenheten. Denna principiella uppbygg- nad av en brytare är gemensam för olika typer av sådana, och den kan naturligtvis 20 25 30 > . n | nu 517 7 31 :fi ,;;- 'I " u o c u ø ~ n nu 9 se ut på många olika sätt. l figuren är en stor mängd detaljer utelämnade, vilka normalt finns i en brytare. Detta för att tydliggöra själva arbetsprincipen. Den fort- satta beskrivningen relaterar närmast till detalj 2 i figuren, dvs manövreringsorga- net. l figuren har denna illustrerats som en från brytarkammaren skild enhet, men i praktiken kan dessa båda komponenter vara sammanbyggda.

Fig. 2 åskådliggör en första utföringsform av manövreringsorganet 2 till en elektrisk brytare med en principiell uppbyggnad av ett liknande slag som beskrivits i anslutning till fig. 1. Manövreringsorganet 2 innefattar en elektrisk motor 6 omgi- ven av en kåpa 7. Kåpans ena ände är fäst vid en monteringsplatta 8 som på lämpligt sätt bärs upp av ett stativ, exempelvis med fästbultar genom hålen 9 i plattan 8. På plattans från motorn vända sida sträcker sig en ihålig pelare 9 av isolationsmaterial, exempelvis porslin uppåt i figuren. lsolationspelaren 9 är på ut- sidan försedd med flänsar 10 för att åstadkomma en förlängd krypsträcka. lnne i lsolationspelaren är manövreringsstången 3 anordnad. l isolationspelarens icke vi- sade övre ände är även brytkammaren inrymd och dess mobila kontakt är stelt förbunden med manövreringsstången 3. Manövreringsstången 3, lsolationspelaren 9 och motorn 6 är alla koaxiella med varandra.

En rörelseöverföringsmekanism är anordnad för omvandling av rotations- rörelse hos motorns rotor 13 till translationsrörelse hos manövreringsstången 3 för att bryta eller sluta brytaren i enlighet med vad som beskrivits i anslutning till flg. 1.

Rörelseöverföringsmekanismen kommer att beskrivas närmare i det följande.

I motorhuset 11 är motorns rotor 13 lagrad medelst ett lager 14, 15 vid vardera ände av rotorn. Motorns stator 12 är fäst vid motorhuset 11 och motorhu- set är fäst vid fästplattan 8. Rotorn 13 uppvisar en centrisk axiell borrning 30 som sträcker sig över större delen av rotorns längd. Fästplattan 8 har en med motorax- eln koaxiell öppning i vilken en mutter 16 är lagrad för rotation i ett dubbelverkande vinkelkontaktkullager 18. Lagrets 18 ytterring 19 är fäst vid fästplattan 8 genom icke visade bultar anordnade i borrningar 20 genom en fläns på ytterringen. Lag- rets 18 innerring 21 är vridfast förbunden med muttern 16. lnnerringen 21 är även vridfast förbunden med rotorn 13.

Genom muttern sträcker sig en skruv 17, dvs en stång försedd med skruvgänga. Mutterns 16 och skruvens 17 gängor samverkar i ingrepp med var- andra. Relativrotation dem emellan medför således att skruven förskjuts axiellt re- lativt muttern. Skruven 17 är vid sin från motorn vända ände, dvs den i figuren öv- 20 25 30 517 751 ._;;- 'II 10 re änden förbunden med brytarens manövreringsstång 3. Detta genom att skru- vens övre ände sträcker sig in i en borrning 23 i manövreringsstångens 3 nedre ände 24. Förbindningen är säkrad genom ett diametralt anordnat stift 25 som sträcker sig genom skruvens och manövreringsstångens ändar.

Från täckplattan 8 sträcker sig en skruven 17 omgivande styrhylsa 26.

Styrhylsan är försedd med diametralt mitt emot varandra belägna axiellt förlöpan- de styrspår 27. Stiftet 25 sträcker sig ut genom vardera styrspår 27 och är vid var- dera ände försedd med en Iåsbricka 28. Styrspåret 27 har en vidd som överens- stämmer med stiftets 25 diameter. Därmed är skruven 17 vridfast förbunden med styrhylsan 26. Styrhylsan 26 i sin tur är förhindrad att vrida sig genom att den är fäst vid fästskivan 8 med icke visade bultar genom borrningarna 29. Styrhylsan 26 har en innerdiameter som är avpassad så att manövreringsstången 3 med litet spel kan skjutas in i denna.

Då sålunda muttern 16 genom sin lagring är fixerad axiellt och skruven 17 genom det närmast ovan beskrivna arrangemanget är fixerad mot vridning så kommer en rotationsrörelse hos muttern att medföra att skruven tvingas att för- skjutas axiellt.

Fig. 2 visar brytarens manövreringsdel då brytaren är i sitt normala läge då den är sluten.

Då brytaren skall aktiveras för att bryta strömmen startas motorn 6 så att dess rotor 13 försätts i rotation i medurs riktning sett uppifrån i figuren. Detta tvingar skruven att förskjutas nedåt varigenom den mobila kontakten 5 (se fig. 1) dras bort från kontakt med den fasta kontakten. Den centriska borrningen 30 har en längd som ger utrymme för skruven att förskjutas erforderlig sträcka för fullbor- dad brytning. Under brytningsförloppet kommer den nedre delen av manövrerings- stången 3 att glida nedåt inne i styrhylsan 26.

När brytningen är fullbordad stoppas motorn och i detta läge är skruvens 17 nedre ände belägen nära borrningens 30 botten. Stiftet 26 är då beläget vid nederänden av styrspåren 27. Då brytaren sedan skall återställas startas motorn med rotation åt motsatt håll, varvid skruven 17 och därmed manövreringsstången förskjuts uppåt tills den mobila kontakten 5 åter kommer i kontakt med de stationä- ra kontakten, varvid anordningens delar åter intar det i fig. 2 visade läget.

Brytningsförloppet måste ske mycket snabbt. Det är därför önskvärt att ha en hög rotationshastighet på motorn och en stor utväxling vid omvandlingen till 10 20 25 30 . ~ v | n 517 751 :få fi* u u c | . nu 11 translationsrörelse. Sålunda har som framgår av fig. 2 skruven en stor gängstig- ning. Vidare uppkommer därmed stora accelerations- och deaccelerationskrafter.

Det är således angeläget att de komponenter som utsätts för tröghetskrafterna har så liten massa som möjligt. Manövreringsstången 3 är därför utförd ihålig.

Som framgår av figuren har skruven ett flertal gängingångar. Det medger en stor stigning hos gängorna utan att dessa överbelastas. Med en stigning, s = 3 mm/varv erhålles således en translationsrörelse hos brytaren på 3 mm för varje motorvarv. Med 8 ingångar och motsvarande större stigning blir translationsrörel- sen 24 mm/varv och med 12 ingångar 36 mm/varv. Med en slaglängd för bryt- ningsrörelsen på 120 mm erfordras därmed 3,33 varv hos motorn för brytningsrö- relsen vid 12 gängingångar. l fig. 3 illustreras en alternativ utföringsform av rörelseöverföringsmeka- nismen. Den största skillnaden i förhållande till den i fig. 2 visade utföringsformen är att i fig. 2 är muttern roterande och skruven translaterande medan det vid utfö- randet enligt fig. 3 är skruven som roterar och muttern som translaterar. l detta fall är skruven 117 vridfast förbunden med rotorns 113 övre axeltapp 132. Härför är skruvens nedre ände försedd med en centrisk axiell borrning 131 med en diameter motsvarande rotoraxelns. Axeltappen 132 är inskjuten i borrningen 131 och säkrad mot rotation medelst en icke påvisad spårkil. Även vid detta utförande är motorn anordnad vid ena sidan av en fäst- platta 108 och på dess andra sida sträcker sig en isolatorpelare 109 som inrym- mer manövreringsstång 103 och brytkammare. Skruven 117 är lagrad i två vinkel- kontaktkullager 118a, 118b anordnade i motorhuset 111. Därmed är skruven fixe- rad i axialled. Skruven 117 är således anordnad för rotation med motoms rotor 113 men orörlig i axialled.

En mutter 116 samverkar med gängingrepp med skruven 117. Muttern 117 är vridfast förbunden med manövreringsstången 103 medelst fästflänsar 133, 134 på mutter respektive manövreringsstång. Manövreringsstången 103 är ihålig med en tillräcklig innerdiameter för att ge plats åt skruven 117.

Muttern 116 är vidare försedd med en anordning som förhindrar att den kan rotera. Anordningen består av två armar 135 som vardera har ett hjul 136 lag- rat i sin ände. I samma radiella läge som respektive hjul 136 är ett axiellt förlöpan- de spår 137 upptaget. Spåret kan vara utformat som ett slitsat rör. Vardera hjul 136 är anordnat att kunna rulla i respektive spår 137. Med den beskrivna anord- 15 20 25 30 - » n « -o 517 731 12 ningen fasthålles således muttern 116 mot rotation men medges samtidigt att den kan förskjutas axiellt.

Då således skruven 117 genom sin lagring är fixerad i axialled och mut- tern 116 genom den beskrivna anordningen är fixerad mot vridning så kommer en rotationsrörelse hos skruven 117 att medför att muttern 116 tvingas att förskjutas axiellt. l tig. 3 är brytaren i sitt öppna läge. Brytarens sluts genom att motorns ro- tor 113 roterar åt ena hållet så att muttern 116 förskjuts uppåt och därmed skjuter den med den mobila kontakten förbundna manövreringsstången 103 uppåt. Bryt- ning sker genom rotation av rotorn 113 åt motsatt håll.

Fig. 4 visar en alternativ utföringsform av en detalj i fig. 3. Utförandet är således av det slag där skruven 117 roterar och muttern 116 translaterar. Muttern 116 är tudelad med en övre del 116a förbunden med manövreringsstången 103 och med en undre del 116b. De båda delarna är vridfast förbundna med varandra på lämpligt sätt. Vardera del hos muttern har på insidan, dvs den sida som vetter mot den andra delen, en urtagning 138a, 138b kring centrumhålet. Urtagningarna 138a, 138b är i det visade exemplet utformade som en respektive stympad kon med konspetsen riktad från den andra delen. Därigenom bildas en kammare 139 i den tudelade muttern 116. Kammaren 139 omger därvid den genom muttern 116 förlöpande skruven 117. Kammaren 139 är fylld med Smörjmedel 140, exempelvis ett pulver eller en pasta innehållande molybdendisulfidpartiklar och/eller grafit.

Smörjmedlet har till uppgift att smörja skruvens gängor. Smörjning sker varje gång brytaren manövreras då muttern skruvas uppåt eller nedåt på skruven beroende på om det är till- eller frånslag.

Genom den koniska väggen kommer smörjmedlet på grund av den krafti- ga accelerationen som kan uppgå till 500 m/sz, att pressas ut i riktning mot den ena konens spets så att smörjmedlet effektivt tränger in mot gängorna. I hålrum- met 139 är dessutom en lös bricka 141 anordnad. Denna bidrar ytterligare till att befrämja att smörjmedlet 139 pressas ut mot gängorna. l fig. 5 visas ett förstorat snitt genom en detalj i fig. 2, nämligen de sam- verkande gängorna hos skruven 17 och muttern 16. Dessa är trapetsformade.

Skruvens gängflanker 42 och/eller mutterns gängflanker 43 är belagda med ett molykotskikt på ca 10 - 20 um. Friktionskoefficienten uppgår därmed till ca 0,05. ~ a o | | nu n u ø | en 517 751 -z -' » | ø - n . Q ~ » - o ø I « ve 13 l fig. 6 visas en elektrisk anläggning där en del av ett elektriskt ställverk in- går. En inkommande ledning 200, är via en transformator 206 och en första bryta- re 201 förbunden med en samlingsskena 202. Från denna utgår förbrukarledning- ar 203 till respektive last 204 via en respektive brytare 205. Vardera av brytarna 201 och 205 är utformad i enlighet med brytaren iföreliggande uppfinning.

Fig. 7 illustrerar ett utförande där två motorer 6a, 6b används för drivning av en brytare. Vardera motor driver genom ett respektive kugghjul 50a, 50b kugg- hjul 51 på en utgående axel 52. Den utgående axeln är sedan förbunden med en rörelseomvandlingsmekanism av det utförande som visas ifig. 2 eller 3.

Den uppfunna brytare kan användas för såväl en- som trepolig brytning.

Motorns strömförsörjning kan vara en kondensatorbank, ett batteri eller ett elnät.

Claims (17)

20 25 30 517 731 14 n | n « u n I I ' ' I '0 PATENTKRAV

1. Elektrisk brytare innefattande minst en mobil kontakt (5), vilken kontakt (5) är förbunden med manövreringsorgan (2) innefattande minst en roterande elek- trisk motor (6), varvid rörelseöverföringsorgan (16, 17; 116, 117) är anordnat för omvandling av rotationsrörelse hos den elektriska motorn (6) till translationsrörelse för förflyttning av den rörliga kontakten (5), varvid rörelseöverföringsorganet (16, 17; 116, 117) innefattar en första kropp (17; 117) med en i huvudsak cylindrisk yt- teryta försedd med minst en skruvlinjeformig gänga och en andra kropp (16; 116) med ett i huvudsak cylindriskt hål försett med minst en skruvlinjeformig gänga, varvid den första och den andra kroppens gängor samverkar i ingrepp med var- andra, kännetecknad av att kropparna (16, 17; 116, 117) har ett flertal gängin- gängan

2. Elektrisk brytare enligt patentkravet 1, kännetecknad av att den första kroppen är en skruv (17; 117) och den andra kroppen en mutter (16; 116), vilken skruv har större axiell längd än muttern.

3. Elektrisk brytare enligt patentkravet 2, kännetecknad av att muttern (16) är vridfast förbunden med den elektriska motorns rotor (13) och skruven (17) är vridfast förbunden med den mobila kontakten (5).

4. Elektrisk brytare enligt patentkravet 2, kännetecknad av att skruven (117) är vridfast förbunden med den elektriska motorns rotor (113) och muttern (116) är vridfast förbunden med den mobila kontakten (5).

5. Elektrisk brytare enligt något av patentkraven 2 - 4, kännetecknad av att muttern (16;116) är en kulmutter.

6. Elektrisk brytare enligt något av patentkraven 2 - 4, kännetecknad av att gängan på åtminstone den ena av kropparna (16, 17; 116, 117) är belagd med beläggning (42, 43) med slitage- och/eller friktionsreducerande egenskaper. 10 20 25 30 517 751 15 o c - - Q a o | u v n . a.

7. Elektrisk brytare enligt något av patentkraven 2 - 4, kännetecknad av att muttern (16; 116) innefattar en kammare (139), vilken kammare är öppen mot skruvens (117) gängflanker och inrymmer ett smörjmedel.

8. Elektrisk brytare enligt patentkravet 7, kännetecknad av att kammarens (139) radiella dimensioner avtar i riktning mot kammarens (139) ena eller båda axiella ändar.

9. Elektrisk brytare enligt patentkravet 7 eller 8, kännetecknad av att smörj- medlet (140) är i pulver- eller pastaform.

10. Elektrisk brytare enligt något av patentkraven 7 - 9, kännetecknad av att smörjmedlet (140) innefattar molybdendisulfidpartiklar och/eller grafit.

11. en lös bricka (141) är anordnad i kammaren (140). Elektrisk brytare enligt något av patentkraven 7 - 10, kännetecknad av att

12. Elektrisk brytare enligt något av patentkraven 1 - 10, kännetecknad av att gängstigningen hos kropparna (16, 17; 116, 117) är minst10 mm/varv, företrädes- vis30 mm/varv.

13. gängorna har trapetsform. Elektrisk brytare enligt något av patentkraven 1 - 12, kännetecknad av att

14. Elektrisk brytare enligt något av patentkraven 1 - 13, kännetecknad av att manövreringsorganet innefattar ett flertal roterande elektriska motorer (6a, 6b).

15. Elektrisk anläggning (200 - 205) innefattande minst en elektrisk brytare (201, 205), kännetecknad av att åtminstone någon av de elektriska brytarna (201, 205) är av det slag som anges i något av patentkraven 1 - 14.

16. Användning av en elektrisk brytare enligt något av patentkraven 1 - 14 för att bryta en elektrisk ström. 517 731 16

17. Förfarande för brytning av elektrisk ström, kännetecknad av att strömmen bryts medelst en elektrisk brytare av det slag som anges i något av patentkraven 1 - 14.