АККУМУЛЯТОР ЭНЕРГИИ Российский патент 2010 года по МПК H01H9/00 H01F29/04 

Настоящее изобретение относится к аккумулятору энергии для ступенчатых переключателей под нагрузкой.

Уровень техники

Ступенчатые переключатели под нагрузкой служат для непрерывного переключения между разными ответвлениями обмотки ступенчатого трансформатора под нагрузкой. Так как это переключение осуществляется обычно скачкообразно, то ступенчатые переключатели имеют, как правило, аккумулятор энергии.

Такой аккумулятор энергии известен из публикаций DE-PS 19 56 369, а также DE-PS 28 06 282. Он заряжается, то есть получает натяжение от своего приводного вала, каждый раз перед приведением в действие ступенчатого переключателя под нагрузкой. Известный аккумулятор энергии состоит в сущности из заводных салазок и скачковых салазок, между которыми закреплены энергоаккумулирующие пружины как аккумулятор энергии.

В известном аккумуляторе энергии предусмотрены направляющие стержни, на которых расположены с возможностью продольного перемещения независимо друг от друга заводные салазки и скачковые салазки. Одновременно направляющие стержни образуют направляющее устройство для энергоаккумулирующих пружин, так что одна энергоаккумулирующая пружина охватывает соответственно один направляющий стержень.

Заводные салазки перемещаются линейно в направлении скачковых салазок при помощи соединенного с приводным валом эксцентрика, вследствие чего находящиеся между ними энергоаккумулирующие пружины натягиваются. Как только заводные салазки достигают своего конечного положения, освобождается блокировка скачковых салазок. Так как они находятся под действием силы натяжения энергоаккумулирующих пружин, то повторяют также линейно, но уже скачкообразно, предыдущее линейное движение заводных салазок. Из указанных публикаций DE-PS 19 56 369 и DE-PS 28 06 282 известно, что скачкообразное движение скачковых салазок посредством ролика, образующего зацепление в пазу, преобразуется во вращательное движение выходного вала. Указанный способ преобразования продольного движения во вращательное посредством вращающегося ролика или кулисного камня имеет тот недостаток, что в начале каждого движения имеется относительно небольшой запас силы, причем примерно на полпути каждого движения сила достигает своего максимума, а к концу движения вновь убывает. Эта характеристика крутящего момента неприемлема для определенных коммутаций, в которых при каждом переключении обязательно приводится в действие один за другим множество контактов с предварительно заданной последовательностью срабатывания. Сохраняющийся в конце переключения лишь незначительный крутящий момент создает опасность того, что ступенчатый переключатель под нагрузкой не сможет переместиться в свое конечное положение.

Кроме того, из публикации WO 02/31847 известно преобразование продольного перемещения скачковых салазок во вращательное движение посредством зубчатого зацепления, в котором в зацепление входит соединенное с выходным валом зубчатое колесо. Для этого вида преобразования движения характерно постоянное увеличение силы, что также неприемлемо для определенных последовательностей коммутационных операций. Кроме того, не может быть изменена постоянная характеристика крутящего момента.

Краткое изложения существа изобретения

Технической задачей настоящего изобретения является создание аккумулятора энергии, который позволяет простым образом варьировать характеристику крутящего момента на выходном валу, то есть после преобразования продольного движения скачковых салазок во вращательное движение, в частности, простыми техническими средствами обеспечить варьирование передаточных отношений и создание в конце переключения высокого крутящего момента, обеспечивающего при всех условиях надежное достижение конечного положения и повторную блокировку аккумулятора энергии.

Поставленная задача решена путем создания аккумулятора энергии, характеризующегося признаками, раскрытыми в первом пункте формулы изобретения. Зависимые пункты формулы касаются, в частности, вариантов модификации изобретения, обеспечивающих наибольшие преимущества.

Аккумулятор энергии благодаря своей конструкции, состоящей из двух роликов в соединении с предусмотренным взаимодействием этих роликов с выполненной особым образом кулисой, обеспечивающей направление роликов, с боковыми сторонами которой они попеременно входят в зацепление, обеспечивает в широких пределах взаимоувязку специфических по времени и крутящему моменту характеристик преобразованного с линейного скачкообразного движения скачковых салазок во вращательное движение выходного вала с самыми различными видами переключений и последовательностями коммутационных операций. Передаточное отношение аккумулятора энергии, а также крутящий момент и скорость могут быть изменены самым простым образом за счет расстояния между обоими роликами.

Благодаря предложенной конструкции обеспечивается, в частности, высокий крутящий момент к концу движения скачковых салазок, а значит, и выходного вала, когда почти полностью завершено переключение ступенчатого переключателя под нагрузкой.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение поясняется описанием предпочтительного воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает общий вид аккумулятора энергии по диагонали сверху согласно изобретению;

Фиг.2 - общий вид аккумулятора энергии по диагонали снизу согласно изобретению;

Фиг.3 - роликовую конструкцию аккумулятора энергии (вид сверху) согласно изобретению,

Фиг.4 - общий вид роликовой конструкции по диагонали сверху согласно изобретению.

Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

На фиг.1 и 2 показан аккумулятор энергии согласно изобретению, причем на фиг.1 в интересах лучшего понимания не показаны энергоаккумулирующие пружины.

Аккумулятор энергии согласно изобретению содержит находящийся в соединении с выходным валом (не показан) эксцентриковый диск 1, приводящий в действие заводные салазки 3, благодаря чему он воздействует на расположенные вверху и внизу в направлении движения заводных салазок 3 поводковые колодки 2. В этом примере выполнения аккумулятор энергии содержит три проходящих вдоль направления движения заводных салазок и параллельных между собой направляющих стержня 4, 5 и 6, при этом два из них окружены энергоаккумулирующими пружинами 8. В рамках изобретения возможно также другое количество направляющих стержней и энергоаккумулирующих пружин. Заводные салазки 3 имеют на обоих концах линейные подшипники 7, которые охватывают соответственно один из направляющих стержней 4, 5 или 6. Эти линейные подшипники обеспечивают стабильную опору заводных салазок 3 и обеспечивают их движение в определенном направлении. В направлении движения энергоаккумулирующие пружины 8 зафиксированы вверху или внизу одним своим концом в соответствующей подвижной перемычке, на которую они опираются.

Ниже заводных салазок 3 в том же продольном направлении перемещаются скачковые салазки 9. Скачковые салазки, в свою очередь, также имеют с обеих сторон линейные подшипники 10, которые охватывают один из направляющих стержней 4, 5 или 6. В рамках изобретения возможны и другие конструктивные варианты выполнения заводных салазок 3 и скачковых салазок 9 и их опорных узлов. Важно лишь то, что заводные салазки 3 и скачковые салазки 9 совершают соответственно линейное движение, обозначенное на чертеже двойными стрелками.

На скачковых салазках 9 на их нижней противоположной заводным салазкам 3 стороне закреплена консоль 11, несущая два обращенных вниз ролика 12, 13. Ролики 12, 13 расположены таким образом, что находятся в горизонтальной плоскости на одной линии перпендикулярно направлению движения скачковых салазок 9.

Это показано на фиг.4. Направление движения консоли 11, которое соответствует движению скачковых салазок 9, обозначено двойной стрелкой. На находящейся перпендикулярно к ней линии на консоли 11 закреплены оба ролика 12, 13. Свободные, обращенные вниз ролики выполнены вращающимися.

Оба ролика 12, 13 корреспондируют с выполненной особым образом кулисой 14, которая выполнена в форме паза в дисковом маховике 15. Кулиса 14 описывается ниже более подробно.

Дисковый маховик 15, в свою очередь, соединен с имеющей шлицевой профиль 19 втулкой 18, которая соединена с выходным валом (не показан), передающим полученное вращательное движение на ступенчатый переключатель под нагрузкой и приводящий его в действие.

Кулиса 14 имеет внутренний контур 16 и наружный контур 17, при этом на среднем участке оба контура 16, 17 не параллельны между собой. Другими словами, внутренняя ширина кулисы 14 не является постоянной, а изменяется. Кулиса 14 имеет Y-образный контур (фиг.3), причем расстояние между внутренним контуром 16 и наружным контуром 17 в трех областях наружных участков Y приблизительно постоянное и по меньшей мере соответствует диаметру роликов 12, 13. Следовательно, в эти наружные участки может быть заведен с геометрическим касанием один из двух роликов 12, 13. На среднем участке ширина кулисы 14 увеличивается, так что на этом участке один из двух роликов 12 или 13 перемещается свободно.

Этапы движения при включении аккумулятора энергии согласно изобретению осуществляются следующим образом. Приводной вал (не показан) начинает непрерывное вращение вместе с эксцентриковым диском 1, который скользит на соответствующей поводковой колодке 2 и таким образом перемещает заводные салазки 3 в продольном направлении на направляющих стержнях 4, 5, 6. В результате энергоаккумулирующие пружины 8 натягиваются. При достижении заводными салазками 3 своего конечного положения энергоаккумулирующие пружины 8 достигают максимального натяжения. До этой временной точки скачковые салазки 9 еще заблокированы, так что они не могут совершать движение заводных салазок 3. Незадолго до нового конечного положения заводных салазок 3 соответствующий управляющий элемент отключает блокировку, что известно из уровня техники. В результате разблокировки скачковые салазки 9 повторяют теперь скачкообразно, под действием силы натянутых энергоаккумулирующих пружин, движение заводных салазок 3. Как только они достигают своего нового конечного положения, вновь происходит блокировка, то есть механические средства вновь заклинивают скачковые салазки 9 в новом положении, и аккумулятор энергии готов к очередному переключению.

Одновременно с разблокированными скачковыми салазками 9 перемещается также закрепленная на них консоль 11. Оба закрепленных на консоли 11 ролика 12, 13 также совершают по параллельным траекториям это скачкообразное линейное движение. Вначале один ролик 12 находится в зацеплении с геометрическим касанием с кулисой 14 дискового маховика 15. Другой ролик 13 вначале может свободно перемещаться во внутренней, широкой части кулисы 14. Позже, в ходе линейного перемещения обоих роликов 12, 13, находящийся вначале в зацеплении с геометрическим касанием первый ролик 12 вращает дисковый маховик 15 до тех пор, пока ролик 12 не достигнет в результате этого вращения средней, широкой зоны кулисы 14. Вращение дискового маховика 15 изменяет положение кулисы 14 относительно роликов 12, 13. Вследствие этого второй, прежде свободно перемещавшийся, ролик 13, попадает в зацепление с геометрическим касанием до тех пор, пока не будет достигнуто конечное положение. Одновременно второй ролик 13 выходит из зацепления и может свободно перемещаться без геометрического касания.

Линейное перемещение скачковых салазок 9 согласно изобретению преобразуется обоими роликами 12, 13 на трех последовательных по времени участках во вращательное движение. Вначале за счет замыкания первого ролика 12 в кулисе 14 при свободно перемещающемся втором ролике 13, затем за счет замыкания второго ролика 13 в кулисе 14 при свободно перемещающемся первом ролике 12 и, наконец, опять за счет замыкания первого ролика 12 в кулисе 14 при свободном перемещении второго ролика 13.

За счет массы дискового маховика 15 особенно предпочтительным образом может обеспечиваться равномерность полученного вращательного движения.

При очередном приведении в действие аккумулятора энергии описанный путь движения заводных салазок 3 и скачковых салазок 9, а также преобразование их линейного перемещения посредством роликов 12, 13 и кулисы 14 во вращательное движение дискового маховика 15 совершается в другом направлении. Перемещение отдельных конструктивных элементов осуществляется в противоположном направлении; аккумулятор энергии имеет левое и правое конечные положения, которые поочередно меняются при каждом переключении.

Описанное согласно изобретению преобразование линейного перемещения во вращательное движение обеспечивает целый ряд преимуществ: во-первых, варьирование передаточного отношения обеспечивается простым способом; крутящий момент особенно высок именно в начале и в конце приведения в действие ступенчатого переключателя под нагрузкой, то есть когда это необходимо. Особенно в конце каждого переключения высокий крутящий момент важен для обеспечения безусловного достижения аккумулятором энергии конечного положения, надежной блокировки в этом конечном положении и, следовательно, достижения ступенчатым переключателем под нагрузкой нового стационарного положения после переключения. Изобретение обеспечивает указанные преимущества.

Кроме того, кулиса 14 благодаря своей геометрии может варьировать в широких пределах. Внутренний контур 16 и наружный контур 17 могут иметь другую форму и расстояние между сторонами. Это позволяет приспособиться к самым разным вариантам коммутации и последовательностям коммутационных операций самых разных ступенчатых переключателей под нагрузкой.

Изобретение относится к аккумулятору энергии для ступенчатого переключателя под нагрузкой с продольно перемещающимися заводными салазками и также продольно перемещающимися скачковыми салазками, которые после разблокирования повторяют движение заводных салазок и преобразуют их продольное перемещение во вращательное движение выходного вала, который приводит в действие ступенчатый переключатель под нагрузкой. На скачковых салазках расположены два направляемых в выполненной с особой геометрией кулисе ролика. При этом во время первой части каждого движения скачковых салазок лишь один из двух роликов направляется в кулисе с геометрическим касанием (замыканием), в то время как второй ролик перемещается свободно; во время второй части движения свободно перемещавшийся второй ролик перемещается в кулисе с геометрическим касанием, в то время как ролик, который прежде направлялся в кулисе, перемещается свободно. Наконец, во время третьей части движения ролик вновь перемещается в кулисе с геометрическим касанием. Технический результат - обеспечение возможности простыми средствами варьирования характеристики крутящего момента на выходном валу и передаточных отношений и создание в конце переключения высокого крутящего момента, обеспечивающего надежное достижение конечного положения и повторную блокировку аккумулятора энергии. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Аккумулятор энергии для ступенчатого переключателя под нагрузкой, содержащий соединенные с приводным валом, продольно перемещающиеся заводные салазки и соединенные с выходным валом продольно перемещающиеся скачковые салазки, при этом между заводными салазками и скачковыми салазками размещена по меньшей мере одна энергоаккумулирующая пружина, в указанном аккумуляторе энергии при каждом переключении ступенчатого переключателя под нагрузкой заводные салазки линейно перемещаются вращающимся приводным валом попеременно в одном из двух противоположных направлений, так что натягивается по меньшей мере одна из энергоаккумулирующих пружин, а при достижении нового конечного положения заводных салазок заблокированные до тех пор скачковые салазки освобождаются и скачкообразно повторяют движение заводных салазок, при этом линейное движение скачковых салазок преобразуется во вращательное движение выходного вала, отличающийся тем, что на обращенной к выходному валу стороне скачковых салазок (9) расположены два ролика (12, 13), установленные с возможностью перемещения в обращенной к ним вращающейся кулисе (14), которая в свою очередь соединена с выходным валом, при этом кулиса (14) имеет такой внутренний контур (16) и такой наружный контур (17), что во время первой части каждого движения скачковых салазок (9) первый ролик (12) перемещается вначале в кулисе (14) с геометрическим касанием (замыканием), а второй ролик (13) перемещается свободно, а во время второй части каждого движения скачковых салазок (9) второй ролик (13) перемещается с геометрическим касанием (замыканием), а находившийся в положении геометрического касания первый ролик (12) перемещается свободно и во время третьей части каждого движения свободно перемещавшийся первый ролик (12) вновь перемещается с геометрическим замыканием, а перемещавшийся в положении геометрического касания второй ролик (13) перемещается свободно.

2. Аккумулятор энергии по п.1, отличающийся тем, что кулиса (14) имеет по меньшей мере Y-образную траекторию, при этом расстояние между внутренним контуром (16) и наружным контуром (17) на наружных участках Y-образной траектории остается постоянным и соответствует диаметру роликов (12, 13), при этом на среднем участке кулисы (14) ее ширина увеличивается так, что на этом участке один из двух роликов (12) или (13) перемещается свободно.

3. Аккумулятор энергии по п.1 или 2, отличающийся тем, что на скачковых салазках (9) закреплена консоль (11), несущая оба ролика (12, 13).

4. Аккумулятор энергии по п.1, отличающийся тем, что оба ролика (12, 13) расположены в горизонтальной плоскости на одной линии перпендикулярно направлению движения скачковых салазок (9).

5. Аккумулятор энергии по п.1, отличающийся тем, что кулиса (14) установлена в дисковом маховике (15), который в свою очередь соединен с выходным валом.