ОБОЛОЧКА ШКАФА КОМПЛЕКТНОГО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА 15-35 КВ Российский патент 2024 года по МПК H02B11/00 H05K5/02 

Настоящее изобретение относится к области электротехники, а именно, к конструкциям шкафов комплектных распределительных устройств (КРУ), на номинальное напряжение от 15 кВ до 35 кВ, предназначенных для использования в энергетике и электротехнической промышленности.

Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются: «Оболочка электрошкафа с элементами конструкции», патент на изобретение 2 660 713 от 25.11.2016; «Оболочка электрошкафа с элементами конструкции», патент на изобретение 2 665 924 от 25.11.2016; «Механизм блокировки двери комплектного распределительного устройства», патент на полезную модель 175 250 от 02.06.2017; «Оболочка электрошкафа с запорной системой и элементами конструкции», патент на полезную модель 180 520 от 01.06.2017, «Дверь электрошкафа с позиционирующими элементами», патент на полезную модель 180 542 от 18.06.2018.

В указанных решениях описана конструкция электрошкафа с дверями на шарнирных соединениях и запорной системой с ригелем и грибовидными фиксирующими элементами.

Ограничением известных решений является то, что при конструировании шкафов КРУ на более высокое номинальное напряжение 15-35 кВ увеличиваются габариты встраиваемого в шкаф оборудования и расстояние между проводниками. Это влечет увеличение ширины самого шкафа КРУ и его дверей, предназначенных для обслуживания, установки и извлечения встроенного оборудования. Двери шкафов КРУ шириной около 1000 мм и более неудобны для эксплуатации, заставляют увеличивать коридоры обслуживания в электрощитовых помещениях с целью безопасности, имеют повышенный износ шарнирных соединений из-за большой нагрузки.

Общеизвестное решение для электрошкафов низкого (менее 1кВ) напряжения - применение распашных двухстворчатых дверей, позволяющих уменьшить ширину створок. Проблема их применения для шкафов КРУ на напряжение 15-35 кВ заключается в сложности обеспечения безопасности обслуживающего персонала при аварии. Так, при возникновении короткого замыкания внутри шкафа происходит взрывообразное выделение большой энергии и необходимо предотвратить открывание дверей и выход плазмы, огня или горячих газов в зону обслуживания.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание оболочки шкафа комплектного распределительного устройства на напряжение 15-35кВ с элементами конструкции, которая была бы более удобна для эксплуатации, размещения в помещении, оставаясь надежной с точки зрения безопасности.

Технический результат заключается в повышении надежности закрытия и запирания распашных двухстворчатых дверей оболочки шкафа КРУ 15-35кВ, с учетом возможного возникновения аварийных ситуаций, что позволяет уменьшить ширину дверей и коридоров обслуживания перед шкафами КРУ, повысить уровень безопасности оператора и удобство эксплуатации.

Конструкция заявляемого технического решения (на примере шкафа КРУ с тремя распашными двухстворчатыми дверями), показана на чертеже, где изображено:

фиг. 1 - оболочка шкафа КРУ, общий вид спереди;

фиг. 2 - распашные двери и элементы каркаса шкафа КРУ, разрез, вид сверху;

фиг. 3 - оболочка шкафа КРУ, общий вид спереди, вторые створки средней и нижней дверей открыты;

фиг. 4 - запорная система второй створки двери, привод ригеля с поворотной ручкой, вид изнутри шкафа КРУ, отпирание;

фиг. 5 - запорная система второй створки двери, привод ригеля с поворотной ручкой, вид изнутри шкафа КРУ, запирание;

фиг. 6 - запорная система первой створки двери, общий вид спереди, в состоянии заперто;

фиг. 7 - запорная система первой створки двери, общий вид спереди, в состоянии отперто;

фиг. 8 - запорная система первой створки двери, крепление засовов грибовидными фиксирующими элементами, разрез, вид сверху;

фиг. 9 - фрагмент верхней части первой створки двери с запорной системой, разрез, вид сбоку;

фиг. 10 - засов и запорная планка запорной системы первой створки двери, вид сверху;

фиг. 11 - запорная система первой створки двери, складной шарнирный механизм привода засовов, разрез, вид сбоку;

фиг. 12 - запорные системы створок двери, общий вид спереди, часть второй створки показана прозрачной, вторая створка заперта;

фиг. 13 - запорные системы створок двери, общий вид спереди, часть второй створки показана прозрачной, вторая створка отперта;

фиг. 14 - запорные системы створок двери и грибовидный фиксирующий элемент, разрез, вид сверху;

фиг. 15 - запорные системы створок двери и позиционирующий элемент, разрез, вид сверху;

фиг. 16 - вариант блокировки запорных систем створок двери от положения выкатного элемента, общий вид спереди, части второй и первой створок показаны прозрачными, состояние заблокировано;

фиг. 17 - вариант блокировки запорных систем створок двери от положения выкатного элемента, общий вид спереди, части второй и первой створок показаны прозрачными, состояние разблокировано;

фиг. 18 - вариант блокировки запорных систем створок двери от положения выкатного элемента, разрез, вид сбоку, состояние заблокировано;

фиг. 19 - вариант блокировки запорных систем створок двери от положения выкатного элемента, разрез, вид сбоку, состояние разблокировано;

фиг. 20 - вариант блокировки запорных систем створок двери от положения вала исполнительного механизма, общий вид спереди, части второй и первой створок показаны прозрачными, состояние заблокировано;

фиг. 21 - вариант блокировки запорных систем створок двери от положения вала исполнительного механизма, общий вид спереди, части второй и первой створок показаны прозрачными, состояние разблокировано;

фиг. 22 - вариант блокировки запорных систем створок двери от положения вала исполнительного механизма, общий вид изнутри шкафа КРУ, части элементов каркаса показаны прозрачными, состояние заблокировано;

фиг. 23 - вариант блокировки запорных систем створок двери от положения вала исполнительного механизма, общий вид изнутри шкафа КРУ, части элементов каркаса показаны прозрачными, состояние разблокировано;

фиг. 24 - вариант блокировки запорных систем створок двери от положения вала исполнительного механизма, разрез, вид сбоку, состояние заблокировано;

фиг. 25 - вариант блокировки запорных систем створок двери от положения вала исполнительного механизма, разрез, вид сбоку, состояние разблокировано.

Технический результат достигается тем, что оболочка шкафа комплектного распределительного устройства на напряжение 15-35 кВ (фиг. 1) содержит каркас (1) и не менее одной распашной двухстворчатой двери, створки которых (2), (3) имеют выступающую часть (4) (фиг. 2). Выступающая часть (4) при закрытом состоянии двери заходит во внутреннее пространство оболочки шкафа КРУ, ограниченное каркасом (1), кроме того, боковые поверхности выступающей части сопряжены с поверхностью каркаса оболочки шкафа КРУ по всей длине.

По линии соприкосновения створок дверей первая сворка (2) имеет П-образную отгибку (5), расположенную таким образом, что вторая створка (3) перекрывает отгибку (5) первой створки.

Каждая створка дверей закреплена на не менее, чем одном элементе каркаса (1) шкафа при помощи шарнирного соединения (7). Части шарнирного соединения (7) не выходят за внешнюю боковую поверхность элементов оболочки шкафа более чем на 5 миллиметров, а ось шарнирного соединения находится с внешней стороны поверхности створки, кроме того, элементы крепления шарнирного соединения находятся во внутреннем пространстве оболочки шкафа КРУ или закреплены на внешней боковой поверхности элементов оболочки шкафа КРУ.

Первая створка (2) распашных дверей оборудована расположенной внутри отгибки (5) запорной системой с направляющими элементами (29) конусообразной формы и двумя засовами (8) крепящимися свободно через пазы (17) фиксирующими элементами грибовидной формы (16) (фиг. 6-11). Снаружи оболочки шкафа КРУ располагаются запорные планки (19). Засовы (8) соединены складным шарнирным механизмом (18) так, что при раскладывании механизма (18) части засовов (8) выходят снаружи элементов оболочки шкафа КРУ и заходят за запорные планки (19).

Вторая створка (3) двери выполнена с П-образной отгибкой (6) по линии соприкосновения створок двери (фиг. 2, 14), на отгибке (6) закреплены позиционирующие элементы (9) (фиг. 15) и расположены сквозные отверстия (10) (фиг. 3, 14), внутри отгибки (6) установлен ригель (11), выполненный в виде отрезка профиля и имеющий сквозные пазы грушевидной формы (12) и прорези или зубцы (13) (фиг. 4, 5). Прорези или зубцы (13), образующие с зубцами сектора зубчатого колеса (14) реечную передачу, выполняются непосредственно на одной из плоскостей ригеля (11). Сектор зубчатого колеса (14) соединяется с известной из техники поворотной ручкой (15). Поверхности отгибок (5) и (6) створок дверей при закрытом состоянии двери сопряжены друг с другом (фиг. 2, 14, 15).

В вариантах выполнения шкафа КРУ, когда требуется блокировка запорных систем двухстворчатой двери, зависящая от положения выкатного элемента (20), на внутренней поверхности створки (2) закрепляется на шарнире блокировочный рычаг (21) с блокирующим штоком (22), в створках (2) (3) двери, ригеле (11) и засовах (8) выполняются соосно отверстия для захода блокирующего штока (22) при запертых запорных системах створок (2) и (3) двери (фиг. 16-19).

В вариантах выполнения шкафа КРУ, когда требуется блокировка запорных систем двухстворчатой двери, зависящая от положения вала исполнительного механизма (например, привода заземляющего разъединителя), на внутренней поверхности створки (2) закрепляется на шарнире блокировочный рычаг (21) с блокирующим штоком (22), в створках (2) и (3) двери, ригеле (11) и засовах (8) выполняются соосно отверстия для захода блокирующего штока (22) при запертых запорных системах створок (2) и (3) двери. На элементе (23) каркаса шкафа КРУ выполняется прорезь (24) в виде кулисы. В прорезь (24) помещается давящий рычаг (25), соединенный шарнирно с тягой (26). Тяга (26) соединена шарнирно с кулачком (27), закрепленном жестко на валу (28) какого-либо исполнительного механизма (фиг. 20-25).

Оболочка шкафа КРУ 15-35 кВ функционирует следующим образом.

Выступающие части (4) распашных двухстворчатых дверей (2), (3), заходящие во внутреннее пространство оболочки шкафа КРУ, обеспечивают высокую надежность предотвращения открытия или отрыва запертых дверей во время аварии (короткого замыкания внутри шкафа). Давление, создающееся во время аварии, воздействует на выступающие части, прижимая их к каркасу шкафа КРУ, уменьшая зазор между дверями и каркасом (фиг. 1, 2).

Расположение и способ крепления шарнирных соединений (петель) (7) створок дверей обеспечивает удобство открытия створок на большой угол, а также надежное крепление створок, важное во время аварии (фиг. 2).

Выполнение второй створки (3) двери с П-образной отгибкой (6) в сторону первой створки, с установкой внутри отгибки ригеля (11), выполненного в виде отрезка профиля и имеющего сквозные пазы грушевидной формы (12) обеспечивает надежное запирание второй створки (3) двери (фиг. 2-5).

Поворотная ручка (15) соединенная с сектором зубчатого колеса (14), образующего с прорезями в ригеле (11) реечную передачу обеспечивает управление запорной системой второй створки, а также простой визуальный контроль состояния запорной системы второй створки (заперто или не заперто) (фиг. 4-5, 12-13).

Позиционирующие элементы (9) на второй створке (3) и направляющие элементы (29) на первой створке (2) необходимы для правильного позиционирования створок дверей и их запорных систем относительно друг друга, защиты от провиса и иного смещения створок. Это обеспечивает корректное сопряжение всех элементов и надежную работу запорных систем.

Фиксирующие элементы грибовидной формы (16) использованы одновременно как для запирания второй створки (3) двери посредством фиксации ригеля (11) (фиг. 4, 5), так и для крепления засовов (8) запорной системы первой створки (2) через продольные пазы (17) для свободного вертикального перемещения (фиг. 6-8, 14).

Складной шарнирный механизм (18) позволяет запирать засовы (8) створки (2) путем надавливания на него непосредственно оператором либо второй створкой (3) двери (фиг. 6, 7, 11). Таким образом исключается ошибка оператора, и при закрывании второй створки (3) двери первая створка (2) запирается автоматически. При этом засовы (8) заходят в пазы запорных планок (19), расположенных с внешней стороны оболочки шкафа КРУ (фиг. 1, 6, 7). Такое расположение засовов (8) и запорных планок (19) обеспечивает простой и надежный визуальный контроль состояния запорной системы первой створки (2) (заперто или не заперто). Также внешнее расположение элементов запорной системы экономит полезное пространство в шкафу КРУ. Для отпирания первой створки (2) оператор должен потянуть на себя складной шарнирный механизм (18) (фиг. 7).

В вариантах выполнения шкафа КРУ, когда требуется блокировка запорных систем двухстворчатой двери, зависящая от положения выкатного элемента (20), закрепленный на внутренней поверхности створки (2) на шарнире блокировочный рычаг (21) с блокирующим штоком (22) взаимодействует с выкатным элементом (20) (фиг. 16-19).

При перемещении выкатного элемента (20) из тестового положения (выкачено) в рабочее положение (вкачено) (фиг. 18), выкатной элемент (20) перестает давить на подпружиненный блокировочный рычаг (21), блокирующий шток (22) входит в расположенные соосно отверстия в створках (2) и (3) двери, ригеле (11) и засовах (8) (фиг. 16, 18). Таким образом происходит блокирование обеих запорных систем створок двери, а ригель (11) и засовы (8) не могут быть перемещены. То есть при перемещении выкатного элемента (20) в рабочее положение дверь не может быть отперта и открыта.

При перемещении выкатного элемента (20) из рабочего положения (вкачено) в тестовое положение (выкачено) (фиг. 19), выкатной элемент (20) начинает давить на подпружиненный блокировочный рычаг (21), блокирующий шток (22) выходит из отверстий в створках (2) и (3) двери, ригеле (11) и засовах (8) (фиг. 17, 19). Таким образом происходит разблокирование обеих запорных систем створок двери, и ригель (11) и засовы (8) могут быть перемещены. То есть при перемещении выкатного элемента (20) в тестовое положение дверь может быть отперта и открыта.

В вариантах выполнения шкафа КРУ, когда требуется блокировка запорных систем двухстворчатой двери, зависящая от положения вала исполнительного механизма (например, привода заземляющего разъединителя), закрепленный на внутренней поверхности створки (2) на шарнире блокировочный рычаг (21) с блокирующим штоком (22) взаимодействует с валом (28) исполнительного механизма (фиг. 20-25).

При вращении оператором вала (28) исполнительного механизма в одну сторону (на фиг. 22 против часовой стрелки), закрепленный на нем кулачок (27) тянет тягу (26) в сторону вала. При этом закрепленный на тяге (26) давящий рычаг (25) перемещается по прорези (24) в элементе (23) каркаса шкафа КРУ. При перемещении давящий рычаг (25) удаляется от створки (2) двери и перестает давить на подпружиненный блокировочный рычаг (21), блокирующий шток (22) входит в соосно расположенные отверстия в створках (2) и (3) двери, ригеле (11) и засовах (8) (фиг. 20, 24). Таким образом происходит блокирование обеих запорных систем створок двери, а ригель (11) и засовы (8) не могут быть перемещены. То есть при вращении вала (28) исполнительного механизма в одну сторону (на фиг. 22 против часовой стрелки) дверь не может быть отперта и открыта.

При вращении оператором вала (28) исполнительного механизма в другую сторону (на фиг. 23 по часовой стрелке), закрепленный на нем кулачок (27) толкает тягу (26) в сторону от вала. При этом закрепленный на тяге (26) давящий рычаг (25) перемещается по прорези (24) в элементе (23) каркаса шкафа КРУ. При перемещении давящий рычаг (25) приближается к створке двери и начинает давить на подпружиненный блокировочный рычаг (21), блокирующий шток (22) выходит из отверстий в створках (2) и (3) двери, ригеле (11) и засовах (8) (фиг. 21, 25). Таким образом происходит разблокирование обеих запорных систем створок двери, и ригель (11) и засовы (8) могут быть перемещены. То есть при вращении вала (28) исполнительного механизма в другую сторону (на фиг. 23 по часовой стрелке) дверь может быть отперта и открыта.

Описанные варианты блокировок запорных систем распашных двухстворчатых дверей обеспечивают необходимую безопасность оператора, блокирование отпирания и открывание дверей в зависимости от положения или состояния установленных в шкафу КРУ электрических коммутационных аппаратов.

Таким образом, применение изобретения позволяет сократить ширину дверей и уменьшить размеры коридора обслуживания по фронту шкафов КРУ 15-35кВ за счет применения распашных двухстворчатых дверей, сохранив и даже повысив уровень надежности дверей и их запорных систем, безопасность оператора и удобство эксплуатации.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям шкафов комплектных распределительных устройств (КРУ) на номинальное напряжение от 15 кВ до 35 кВ, предназначенных для использования в энергетике и электротехнической промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение надежности закрытия и запирания распашных двухстворчатых дверей оболочки шкафа КРУ 15-35 кВ с учетом возможного возникновения аварийных ситуаций, что позволяет уменьшить ширину дверей и коридоров обслуживания перед шкафами КРУ, повысить уровень безопасности оператора. Технический результат достигается тем, что оболочка шкафа комплектного распределительного устройства на напряжение 15-35 кВ содержит каркас (1) и не менее одной распашной двухстворчатой двери, створки которых (2, 3) имеют выступающую часть, заходящую при закрытом состоянии двери во внутреннее пространство оболочки шкафа КРУ, ограниченное каркасом (1); боковые поверхности выступающей части сопряжены с поверхностью каркаса оболочки шкафа КРУ по всей длине, по линии соприкосновения створок дверей первая сворка (2) имеет П-образную отгибку, расположенную таким образом, что вторая створка перекрывает отгибку первой створки, причем с внешней стороны поверхности первой створки (2) двери внутри отгибки закрепляется запорная система с направляющими элементами конусообразной формы и двумя засовами (8), крепящимися свободно через пазы фиксирующими элементами грибовидной формы, засовы (8) соединены складным шарнирным механизмом, а их части при запирании первой створки (2) выходят снаружи элементов оболочки шкафа, где также располагаются запорные планки засовов. 2 з.п. ф-лы, 25 ил.

1. Оболочка шкафа комплектного распределительного устройства на напряжение 15-35 кВ, содержащая каркас (1) и не менее одной распашной двухстворчатой двери, створки которой (2, 3) содержат выступающую часть, которая при закрытом состоянии двери заходит во внутреннее пространство оболочки шкафа, ограниченное каркасом (1), кроме того, боковые поверхности выступающей части сопряжены с поверхностью каркаса оболочки шкафа комплектного распределительного устройства по всей длине, по линии соприкосновения створок дверей первая сворка (2) имеет П-образную отгибку (5), расположенную таким образом, что вторая створка (3) перекрывает отгибку (5) первой створки, поверхности отгибок (5 и 6) створок дверей при закрытом состоянии двери сопряжены друг с другом, каждая створка дверей закреплена на не менее чем одном элементе каркаса (1) шкафа при помощи шарнирного соединения (7), части которого не выходят за внешнюю боковую поверхность элементов оболочки шкафа более чем на 5 миллиметров, а ось шарнирного соединения находится с внешней стороны поверхности створки, кроме того, элементы крепления шарнирного соединения находятся во внутреннем пространстве оболочки шкафа или закреплены на внешней боковой поверхности элементов оболочки шкафа, вторая створка (3) двери выполнена с П-образной отгибкой (6) по линии соприкосновения створок двери, на отгибке имеются позиционирующие элементы (9) и сквозные отверстия (10), внутри отгибки двери установлен ригель (11), выполненный в виде отрезка профиля и имеющий сквозные пазы грушевидной формы (12) и прорези или зубцы (13), образующие реечную передачу с зубцами сектора зубчатого колеса (14), который соединяется с поворотной ручкой, отличающаяся тем, что с внешней стороны поверхности первой створки (2) двери внутри отгибки (5) закрепляется запорная система с направляющими элементами (29) конусообразной формы и двумя засовами (8) крепящимися свободно через пазы (17) фиксирующими элементами грибовидной формы (16), засовы (8) соединены складным шарнирным механизмом (18) а их части при запирании первой створки (2) выходят снаружи элементов оболочки шкафа, где также располагаются запорные планки (19) засовов.

2. Оболочка шкафа комплектного распределительного устройства на напряжение 15-35 кВ по п. 1, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности первой створки (2) закрепляется на шарнире взаимодействующий с выкатным элементом (20) блокировочный рычаг (21) с блокирующим штоком (22), в створках (2 и 3) двери, ригеле (11) и засовах (8) соосно выполняются отверстия для захода блокирующего штока (22) при запертых запорных системах створок двери.

3. Оболочка шкафа комплектного распределительного устройства на напряжение 15-35 кВ по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности первой створки (2) закрепляется на шарнире блокировочный рычаг (21) с блокирующим штоком (22), в створках (2 и 3) дверей, ригеле (11) и засовах (8) соосно выполняются отверстия для захода блокирующего штока (22) при запертых запорных системах створок двери, на элементе (23) каркаса шкафа выполняется прорезь (24) в виде кулисы, в которую помещается давящий рычаг (25), соединенный шарнирно с тягой (26), которая соединена шарнирно с кулачком (27), закрепленном жестко на валу (28) исполнительного механизма.