НАКОПИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ Российский патент 2006 года по МПК H01H3/30 H01F29/04 

Изобретение относится к накопителю энергии для ступенчатого переключателя согласно ограничительной части первого пункта формулы. Такой накопитель энергии уже известен из DE-PS 1956369 и 2806282.

Подобный накопитель энергии служит для скачкообразного срабатывания нагрузочного переключателя ступенчатого переключателя; его в начале каждого срабатывания ступенчатого переключателя заводят, т.е. натягивают его приводным валом. Он состоит по существу из заводных салазок и ведомой части, которую часто называют также скачковыми салазками, между которыми в качестве накопителя энергии расположена одна или несколько пружин.

Заводные салазки при этом линейно перемещают относительно ведомой части посредством соединенного с приводным валом эксцентрика, в результате чего находящиеся между ними пружины накопителя энергии натягиваются. Когда заводные салазки достигают своего нового конечного положения, прекращают фиксацию ведомой части и ведомую часть, тем самым, отпускают. Она скачкообразно, поскольку находится под действием натянутых пружин накопителя энергии, также линейно следует предшествующему линейному движению заводных салазок. Это скачкообразное линейное движение ведомой части преобразуется посредством кулисного камня и кривошипа во вращательное движение приводного вала. Этот резко начинающий вращаться затем приводной вал служит, в свою очередь, для срабатывания нагрузочного переключателя ступенчатого переключателя, т.е. для переключения между прежним и новым, предварительно выбранными ответвлениями обмотки под нагрузкой.

Этот известный накопитель энергии имеет, однако, несколько недостатков. Из-за преобразования линейного движения ведомой части посредством кулисного камня и цапфы, а также кривошипа во вращательное движение ведомой части происходит неравномерная передача усилия или неравномерное преобразование движения. Далее из-за этого вида преобразования движения и практически возможного при этом передаточного отношения рычага на кривошипе соответственно результирующий угол поворота ведомого вала при каждом переключении ограничен. У практических выполнений известного накопителя энергии этот угол поворота составляет около 75°. Этот угол поворота, в свою очередь, ограничивает максимально возможное время переключения, имеющееся в распоряжении для срабатывания нагрузочного переключателя, т.е. бесперебойное переключение. Для многих нагрузочных переключателей, в частности с такими видами коммутации, у которых при каждом срабатывании в заданной последовательности срабатываний друг за другом приходится замыкать множество контактов, например, механические контакты и вакуумные коммутирующие ячейки, возможно с известным накопителем энергии времени переключения, которое, как сказано, возникает из ограниченного угла поворота, недостаточно. Наконец известный накопитель энергии требует значительного места, поскольку заводные салазки, пружины накопителя энергии и ведомая часть расположены друг над другом в разных горизонтальных плоскостях.

Задачей изобретения является, таким образом, создание накопителя энергии вышеописанного типа, который обеспечивал бы равномерное преобразование движения, заметно больший угол поворота ведомого вала и, как следствие, заметно большее время при переключении под нагрузкой и к тому же имел бы компактную и механически простую конструкцию.

Эта задача решается согласно изобретению посредством накопителя энергии с признаками первого пункта формулы. Зависимые пункты касаются особенно предпочтительных модификаций изобретения.

Из DE 19913814 С1 уже известно, правда, что ведомая часть известного накопителя энергии имеет на каждой из обеих своих продольных сторон по одному направленному внутрь, параллельному продольному зубчатому профилю, в зацепление с которым в зависимости от направления отпускания ведомой части выборочно может входить зубчатое колесо, связанное с ведомым валом. Это известное устройство служит, однако, лишь для того, чтобы независимо от направления заводки накопителя энергии ведомый вал вращался всегда в одном направлении, для чего требуется специальное дополнительное приспособление для соответственно управляемого вхождения зубчатого колеса в зацепление с разными сторонами зубчатого профиля. Это дополнительно усложняет описанный в данной публикации накопитель энергии и требует еще больше места, чем это требуется в соответствии с остальным уровнем техники. Настоящему изобретению это известное решение никак способствовать не может.

Изобретение более подробно поясняется ниже на примере с помощью чертежей, на которых изображают:

- фиг.1: в перспективе под углом сверху накопитель энергии, согласно изобретению, в сборе;

- фиг.2: отдельные компоненты накопителя энергии в перспективе под углом снизу, причем определенные детали для лучшего понимания здесь отсутствуют;

- фиг.3: схематично фрагмент бокового разреза.

Прежде всего следует пояснить механическую конструкцию накопителя энергии согласно изобретению. На опорной плите 1 расположены крепежные выступы 2, 3, на которых закреплен выполненный из изолирующего материала статор 4. Опорная плита 1 и закрепленный на ней статор 4 являются центральными несущими элементами для всех, описанных ниже подробно деталей накопителя энергии согласно изобретению. Опорная плита 1 имеет центральное отверстие 5, о котором более подробно говорится ниже. Сбоку на статоре 4 вертикально на определенном расстоянии друг над другом закреплены две направляющие штанги 6, 7. Между ними находятся заводные салазки 8, установленные с возможностью линейного перемещения по направляющим штангам 6, 7. В зоне вокруг направляющих штанг 6, 7 находится далее ведомая часть 9, которая также установлена с возможностью линейного перемещения по направляющим штангам 6, 7. Заводные салазки 8 и ведомая часть 9 расположены, следовательно, друг в друге; это хорошо видно слева на фиг.2 и особенно на фиг.3. Между заводными салазками 8 и ведомой частью 9 находятся две заводные пружины 10, проходящие каждая вокруг одной из направляющих штанг 6, 7. Сверху в зону накопителя энергии ведет приводной вал 11, содержащий на своем свободном конце эксцентрик 12. Этот эксцентрик 12 взаимодействует с двумя поводковыми колодками 13, 14, закрепленными на заводных салазках 8. При вращении приводного вала 11 в зависимости от направления вращения эксцентрик 12 набегает, следовательно, на поводковую колодку 13 или 14 и перемещает, тем самым, заводные салазки 8 по направляющим штангам 6, 7 линейно вправо или влево. Сбоку на заводных салазках 8 изображен еще паз 15, в котором перемещается ролик 16, связанный с подъемной штангой 17. Эта подъемная штанга 17 ведет через дополнительное отверстие 18 в опорной плите 1 вниз в зону нагрузочного переключателя и служит там для перемещения кулачковых дисков и т.п. с целью срабатывания коммутирующих средств нагрузочного переключателя в разных горизонтальных плоскостях. Такой подъемный механизм уже известен из предварительно опубликованной заявки WO 89/08924. Поскольку он непосредственно не относится к изобретению, он здесь подробно не поясняется. На нижней стороне статора 4 расположены две собачки 19, 20, которые установлены каждая в своей опоре 21, 22 и между которыми находится пружина 23 собачек. Свободные концы собачек взаимодействуют с храповиками 24, 25 ведомой части 9. Собачки 19, 20 срабатывают от роликов 31, 32 собачек, которые известным самим по себе образом движутся по отпускающему профилю (не показан) заводных салазок 8.

Далее ведомая часть 9 имеет на своей нижней стороне зубчатый профиль 26, приблизительно в виде линейного зубчатого сегмента или зубчатой рейки. В постоянном зацеплении с этим зубчатым профилем 26 находится зубчатое колесо 27, прочно соединенное с проходящим через центральное отверстие 5 ведомым валом 28. Под накопителем энергии ведомый вал 28 изображен с продольным зубчатым профилем 29, с возможностью перемещения по высоте по которому посредством упомянутого подъемного механизма установлены описанные кулачковые диски (не показаны).

Наконец, под упомянутым профилем 15 изображен еще один направляющий профиль 33, который проходит в направлении движения заводных салазок 8 и по которому перемещаются направляющие ролики 34. В этой дополнительной направляющей нет, однако, обязательной необходимости.

Принцип действия накопителя энергии согласно изобретению следующий. В начале каждого переключения вращается приводной вал 11, а вместе с ним эксцентрик 12, который набегает на одну из обеих поводковых колодок 13 или 14 и в зависимости от направления вращения перемещает заводные салазки 8 по направляющим штангам 6, 7 вправо или влево. За счет этого перемещения заводных салазок 8 относительно ведомой части 9 натягиваются расположенные между ними натяжные пружины 10. Когда заводные салазки 8 достигают своего нового конечного положения, один из обоих роликов 31 или 32 собачек в зависимости от направления движения набегает на отпускающий профиль (не показан). Вследствие этого соответствующая собачка 19 или 20 выходит из своего храповика 24 или 25 ведомой части 9, с которым она до сих пор была в зацеплении. Фиксированная до сих пор ведомая часть 9 резко повторяет теперь движение заводных салазок 8. Ведомая часть 9 при этом также перемещается по направляющим штангам 6, 7; за счет резкого движения натяжные пружины 10 ослабляются. Когда ведомая часть 9 достигает своего нового конечного положения, одна из обеих собачек 19 или 20 снова входит в зацепление с соответствующим храповиком 24 или 25 и снова фиксирует ведомую часть 9. При описанном резком линейном движении ведомой части 9 за счет осуществляющего это движение зубчатого профиля 26 захватывается зубчатое колесо 27 на ведомом валу 28, что приводит к вращению последнего. За счет соответствующего расчета зубчатого профиля 26, т.е. числа, величины и вида зубьев, и взаимодействующего зубчатого колеса 27, т.е. его диаметра, можно простым образом в широких пределах выбрать результирующий угол поворота ведомого вала 28. Наконец, на опорной плите 1 показаны еще несущие лапки 30, которыми эту опорную плиту 1 разнообразными способами можно закрепить, например, на масляном сосуде ступенчатого переключателя.

Можно также предусмотреть на опорной плите 1 дополнительно демпфирующее устройство 35, взаимодействующее с одним или несколькими упорами (не показаны), которые, в свою очередь, связаны с ведомым валом 28 или зубчатым колесом 27. За счет этого простым образом возможно демпфирование резкого движения ведомого вала 28 незадолго до достижения соответствующего нового конечного положения.

Особое преимущество накопителя энергии согласно изобретению состоит прежде всего в простой и равномерной передаче движения на ведомый вал, как это пояснялось выше. Другое преимущество состоит в также поясненной простой возможности согласования требуемого угла поворота ведомого вала 28 с самыми разными требованиями данного нагрузочного переключателя, которые, в свою очередь, зависят от числа, вида и последовательности приводимых в действие коммутирующих средств. Наконец, накопитель энергии согласно изобретению имеет особенно компактную конструкцию. Это достигнуто за счет того, что натяжные салазки 8 и ведомая часть 9 расположены друг в друге вокруг направляющих штанг 6, 7, а ведомая часть 9 частично охватывает в сечении натяжные салазки 8.

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к накопителям энергии для ступенчатого переключателя, у которых имеются заводные салазки (8), приводимые в действие приводным валом, и ведомая часть (9), приводящая в действие, в свою очередь, ведущий к нагрузочному переключателю ведомый вал, причем известным образом между обеими деталями находятся заводные пружины (10). Обе детали установлены с возможностью продольного перемещения по направляющим штангам (6, 7), расположенным сбоку друг под другом. Ведомая часть (9) имеет зубчатый профиль; ее продольное движение после отпускания преобразуется этим зубчатым профилем и вошедшим в зацепление зубчатым колесом (27) во вращательное движение ведомого вала (28). Технический результат - упрощение конструкции и уменьшение габаритов предлагаемого накопителя при одновременном увеличении времени переключения его контактов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Накопитель энергии для ступенчатого переключателя, причем предусмотрены продольно подвижные, связанные с приводным валом заводные салазки и также продольно подвижная, связанная с ведомым валом ведомая часть, причем заводные салазки и ведомая часть направляются, по меньшей мере, двумя проходящими в направлении их движения параллельными направляющими штангами, причем между заводными салазками и ведомой частью предусмотрена, по меньшей мере, одна заводная пружина, причем при каждом переключении ступенчатого переключателя заводные салазки линейно движутся посредством вращающегося приводного вала в одном из двух направлений с возможностью натяжения, по меньшей мере, одной заводной пружины, и причем по достижении нового конечного положения заводных салазок фиксированная до сих пор ведомая часть отпускается таким образом, что она скачкообразно следует в направлении линейного движения заводных салазок, отличающийся тем, что, по меньшей мере, две параллельные направляющие штанги (6, 7) сбоку от приводного (11) и ведомого (28) валов расположены друг под другом в вертикальной плоскости, соответствующей осевому направлению приводного (11) и ведомого (28) валов, ведомая часть (9) частично охватывает в сечении заводные салазки (8), ведомая часть (9) имеет на внешней нижней продольной стороне проходящий в направлении ее движения зубчатый профиль (26), при этом с зубчатым профилем (26) в зацеплении находится прочно закрепленное на приводном валу (28) зубчатое колесо (27).2. Накопитель по п.1, отличающийся тем, что зубчатый профиль (26) выполнен в виде зубчатой рейки.3. Накопитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве несущего элемента накопителя энергии предусмотрена горизонтальная опорная плита (1), на которой расположены направляющие штанги (6, 7) и направляемые ими заводные салазки (8) и ведомая часть (9).4. Накопитель по п.3, отличающийся тем, что на опорной плите (1) в качестве дополнительного несущего элемента закреплен статор (4), на котором закреплены направляющие штанги (6, 7).5. Накопитель по п.3 или 4, отличающийся тем, что на опорной плите (1) расположено демпфирующее устройство (35), которое взаимодействует, по меньшей мере, с одним, связанным с ведомым валом (28) упором.