ПРИВОД ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ Советский патент 1973 года по МПК H01H3/34 H01H3/58 

1

Изобретение относится к лриводам высоковольтных выключателей, у которых энергия для включения предварительно накапливается (аккумулируется) в пружинак энергоносителя с помощью заводного устройства (например, электромагнита илй электродвигателя), а также вручную через передачи :и муфту обгоиа.

В таких приводах пружины э.нергоно,сителя обычно соединены с механизмом, имеюндим мертвые положения, при переходе через одно из которых в Копце «акопления энергии энергоноситель отсоедиияется от заводного устройства. Через валы :и передачи, образующие .кинематическую цепь, связанную с энергоносителем и подвижными контактами, лроисходит включение выключателя.

В качестве муфт обгона применяют храповые, шариковые, роликовые и другие муфты.

Однако известные приводы Идмеют существенные недостатки. Накопленле энергии в пружинах энергоносителя заканчивается при .переходе механизма через мертвое положение. При этом нро.исходит автоматическое отсоединение энергоносителя от заводного устройства .в результате свободного хода муфты обгона. Но включение выключателя еще невозможно, так как крутящий момент на валу механизма В мертвых полол ен;иях раВен 0. Чтобы начать движение подвижных контактов выключателя, необходимо вначале провернуть указанный

вал на некоторый угол, не преодолевая сопротивлений, создаваемых отключающими пружинами. Это достигают обычно введением в .кинематическую цепь «энергоноситель - подвил ные контакты кулачкового механизма. Вал с кулачком (вал привода) поворачивается от мертвого .положения под действием энергоносителя вхолостую на некоторый угол, не встречая сопротивления отключающ.их пруж.Ин. Это достигается выбором .профиля кулачка, который на указанном угле поворота не имеет приращения радиуса-вектора и не увлекает рычаг ведо.мого вала. Для плавного ввода в зацепление ролика рычага с кулачком выполняют этот угол мини.мальньга, а резкое увеличение начального крутящего момента на валу привода (вал механизма с мертвыми положениям.и) до требуемой величины получают увеличением усилия пружин энергоносителя. Последнее можно достигнзть увеличением габаритов пружин .и их числа. Это приводит к увеличению габаритов за волного устройства и передач, т. е. габаритов всего аппарата.

Цель изобретения - улучщить механические хар.актеристики и у.меньшить габариты привода.

Это достигается тем, что в кинематической цепи (передачи, рычаги с вала.ми и др.), передающей при включении вьжлючателя движения от энергоносителя подвижным контактам, установлена дополнитеьчьная муфта обгона ограниченного свободного хода ее звеньев, конструктивное выполнение которой оговорено ;в с{)акультативкых пунктах формулы изобретения и описано «иже.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема Предлагаемого привода ; па фиг. 2 дан разрез .по Л-А на ф.иг. 1; на фиг. 3 изображена дололиительная муфта обгона; на фиг. 4 изображен механизм при переходе через мертвое положение; .на фиг. 5 - график механических характеристик приводов; на ф:иг. 6 дано положение звеньеБ дополнительной муфты обгона .при включении выключателя; на фиг. 7 представлена конструктивная схема привода с роликовой муфтой обгона; на фиг. 8 дан разрез по Б-Б иа фиг. 7; на фиг. 9 представлена конструктивная схема .привода с устано:вкой доиолнительной муфты обгона на ;валу выключателя; на ф.иг. 10, 11 представлены факультативные формы выполнения до.полнительной муфты обгона.

Привод электрического выключателя состоит из ручного заводного устройства-рукоятки /, снабженной собачкой 2, которая вхоДйт в зацепление с зубьями храповика 3 муфты обгона. Храповик установлен на подшипниках на приводном валу 4. Кривошипно-ползунный механизм - механизм с мертвыми положениями образован кривошипом 5, жестко связанным с валом 4 и шатуном 6, соединенным с ползуном 7. Поеледний .воздействует иа .пружины 8 энергоносителя. Взведение пружин 8 можно осуш,еств.ить и с помошью автоматического заводного устройства (на1 чертежах не показано), например электродвигателя, электромагнита .и других, через тягу 9, рычаг 10 и собачку 11. Для передачи движения от энергоносителя на подвижные контакты 72 при включении выключателя Служит кинематическая цепь, обравованная, например, кулачком /5, взаимодействуюш,ая с .роликом 14 рычага /5, установленного на промежуточном валу 16, от которого через рычаг П, тягу /8 передается усилие на рычаг 1, жестко связанный с валом выключателя 20. Подвижные контакты /2 соединены с тягами 2/ с рычагами 22, укрепленными иа валу 20. В кулачке IS, скрепленном через втулку 23 и винты 24 с храповиком 3, выполнена выемка (паз) 25, в которую вставлен выступ 26 рычага 27. Последний жестко связан с валом 4. Выступ 26 имеет возможность провертываться относительно выемки 25 не на угол ф, как Б известных устройствах, ai на некоторый угол ф2, как .показано на фиг. 3, т. е. свободный ход звеньев (73, 27) муфты обгона ограничен на указанный угол. Привод работает следуюш,им образом. От автоматического заводного устройства (например, электродвигателя) во время его работы через тягу 9, рычаг 10 и собачку 11 храповик 3 поворачивается на некоторый угол против часовой стрелки (фиг. 1). Вместе

с ним в том же направлении поворачивается кулачок 73, который рабочей поБерхностью 28 захватывает выступ 26 рычага 27. Взаимодействие звеньев дополнительной муфты обгона при взведении пружин энергоносителя показано в увеличенноМ масштабе на фиг. 3. Поскольку рычаг 27 и кривошип 5 жестко связаны с ПРИВО.ДНЫМ валом 4, через шатун б и ползун 7, сжимаются пружины 8 энергоносителя на некоторую величину. Во время свободного хода храповой муфты обгона (.поворота рычага 10 с собачкой 11 по часовой стрелке на фиг. 1) хра.повИК 3 стопорится собачкой 2 рукоятки 1, поэтому пруж.ины 8 не

могут разжаться. При последующем повороте рычага 10 с собачкой 11 против часовой стрелки храповик 3, кулачок 13, рычаг 27 и кривошип 5 снова поворачиваются в том же направлении. Через шатун 6 и ползун 7 с

каждым рабочим ходом рычага 10 и собачки 11 (поворот против часовой стрелки) пружины 8 энергоносителя сжимаются все больше и больше до тех пор, пока кривошипно-ползунный механизм не перейдет в мертвое положение, как показано на фиг. 4. В этом положении пруж.ины 8 энергоносителя сжаты до максимального рабочего усилия. В этом положении крутяш,ий момент на валу привода 4 равен 0. Необходимо провернуть его

еще на некоторый, угол в том же направлении, не преодолевая сопротивления отключающих .пружин 29. В известных ко нструкциях приводов этот угол (но фиг. 5) стремятся сделать минимально возможным для безударного входа в зацепление кулачка 13 с роликом 14, а резкое возрастание начального крутящего момента на валу 4 .достигают за счет увеличения количества и размеров пружин 8 энергоносителя. Это приводит к увеличению габаритов привода и всего аппарата. На фиг. 5 показано изменение крутящего момента М на приводном валу 4 е функции его узла поворота ф. Для того чтобы при .повороте вала 4 на угол ф1 получить значение крутящего момента Mi, кривая 30 имеет максимум Л1м1, значительно больший, чем кривой 31, характеризующей предложенный привод, что позволяет уменьщить габариты аппарата. Это достигается следующим образом.

При дальнейшем повороте кривоши.па 5 из мертвого -положения по фиг. 4 в направлении против часовой стрелки храповик 3 становится ведущим относительно рычага 10 и собачки 11, так как пружины начинают разжиматься и толкают ползун 7 и щатун 6. Происходит свободный ход храповой муфты обгона и отсоединение пружин энергоносителя от заводного устройства. Кривошип 5 вращает вал 4, а поскольку рычаг 27 жестко связан с

валом, происходит свободный ход выступа 26 :в выемке 25 на угол ф2 до упора выступа 26 в другую рабочую поверхность 32 выемки 25 (фиг. 6). При этом крутящий момент на валу 4 достигает необходимой для начала включения выключателя величины MI (фиг. 5). Свободный ход дополнительной муфты обгона (ее звенья - кулачок 13 с выемкой 25 и рычаг 27 с выступом 26} закончен, и в дальнейшем рычаг 27 увлекает выступом 26 кулачок в йапр-авлеиии против ча.совой стрелки фиг. I. ПОСледиий через ролик 14 рычага 15 (вал 16, рычаг 17, тягу 18, рычаг 19, рычаги 22 вала выключателя 20) и тяли 2J поворачивает подвижные контакты 12 в иаправлении, указанном стрелкой, и включает выключатель (включенное положение на фиг. 1 показано пунктиром). При этом растягиваются отключающие пружины 29, под действием которых производится отключение выключателя.

Ручное вЗВедение пружин 8 осуществляется качателыным движением рукоятки Л при р абочем ходе которой храповик 3 вращается против часовой стрелки собачкой 2. В даль«ейщем работа шривода не отличается от выщеописанного. В следующем цикле - взведение пружин 8 энергоносителя-храповик 3 /вращает кулачок / в том же направлении. Звенья дополнительной муфты обгона переходят из положения по фиг. 6 в положение, изображбнйое на фиг. 3, и в далвнейщем работа привода не отличается от выщеописанной.

Как видно из фиг. 5, значение максимальной величины /Им2 крутящего момента на приводном валу 4 (кривая 31 - предложенный привод) может быть выбрано значительно меньщим, чем MM (кривая 30 - известные приводы).

Это позвОЛяет получить новый положительный эффект, выражающийся в улучщении характеристик привода и уменьщении габаритов аппарата.

Совершенно очевидно, что действие предложенного привода не .изменится, если вместо храповой будут применены шариковая, роликовая и другие известные муфты обгона.

На фиг. 7 и 8 показан пример реализации изобретения с роликовой муфтой обгона. Во время взведения пружин 8 энергоносителя от автОМатического заводного устройства (электродвигателя, электромагнита и др.) через тягу 9 приводится в ;колебательное движение обойма 33, при рабочем ходе которой через заклинивающиеся ролики 34 движение передается звездочке 35, которая вместо храповика 3 соединена винтами 24 со втулкой 23, жестко связанной с кулачком /5 и т. д., как описано в предыдущем разделе. Ручное взведение осуществляется колебательным движением рукоятки, жестко связанной со второй обоймой 36. При рабочем ходе последней заклинивается другой комплект роликов 37, звездочка 35 поворачивается на некоторый угол против часовой стрелки и через дополнительную .муфту обгона и кривошипно-ползунный механизм сжимаются пружины 8. При холостом движении рукоятки / пружины 8 энергоносителя не разл имаются, так как ани стопорятся неподвижной обоймой 33 через ее заклинивающиеся ролики 34.

В дальнейшем работа привода те отличаетя от вышеописанной. Дополнительная муфта обгона, выполненная на фиг. 1, 2, 3, 6 и работа которой описана выше, может быть установлена на любом из валов 4, 16 или 20.

На фиг. 9 покаеана установка описанной конструкции дополнительной муфты обгона на валу выключателя 20. Конструкция привода несколько видоизменяется: храповик 3

(или звездочка 35 роликовой муфты) и кулачок 13 жестко связаны с приводным валом 4, например, храповик на валу 4 устанавливается на шпонке, а кулачок 13 приварен к валу.

Дополнительная муфта обгона образована выемкой (пазом) в одном из рычагов 22 и выступом 26 рычага 19, который в данном случае установлен на подшипнике скольжения, а не жестко связан с валом 20, как по

фиг. 1, 2, 7, 8. Положение звеньев этой муфты перед включением выключателя соответствует сечению В-В. Между выступом 26 и рабочей кромкой выемки 25 имеется зазор а, величина которого, приведенная через передачи

на приводной вал 4, соответствует углу фг (фиг. 5). Взведение пружин 8 производится при рабочем ходе рычага 10 и собачки // и повороте храповика 3 (или звездочки роликовой муфты обгона), как описано выше. Затем при переходе механизма через мертвое положение (фиг. 4) кулачок 13 под действием пружин 8 энергоносителя через рычаги 15, 17 и тягу 18 поворачивает рычаг в направлении включения контактов, происходит

свободный ход выступа 26 в выемке (пазу) 25 на угол а до упора выступа в рабочую поверхность 32 рычага 22. После этого начинает вращаться вал выключателя 20, и через тягр 21 поворачиваются подвижные контакты Г2

выключателя.

Таким образом, благодаря дополнительной муфте обгона массы звеньев 8, 7, 6, 5, 4, 3, 13, 15, 17, 18, 16 и 19 предварительно разгоняютСя на пути, соответствующем углу поворота приводного вала ф2, не преодолевая сопротивления отключающих пружин (практически без нагрузки, преодолевая только трение в щарнирах). Происходит накопление кинематичеокой энергии движущихся частей на величину, соответствующую заштрихованной площади фиг. 5, что позволяет энергоносителю после (Выбора зазора cs легко преодолеть сопротивление отключающих пружин и трение

покоя в шарнирах звеньев 21-22 и 21-12, а также в подшипниках вала 20.

Чем большие по величине массы будут приведены в движение на угле фг, тем больший

запас кинематической энергии будет накоплен и тем легче можно будет сдвинуть с места неподвижные части, т. е. тем меньще можно выбирать усилие пружин энергоносителя и, следовательно меньще будут габариты аппа

рата.

Кроме того, возможен еще однл пример конкретного выполнения пргивода по данному изобретению (фиг. 10). Кривошип 5 -выполнен В виде рычага, ломающегося на угол фо при переходе механизма через мертвое положение, как показано ва фиг. И, что позволяет .получить :на лриводном валу 4 перед еачалом движения подвижных частей .необходимую величину крутящего момента MI (фйг. 5). Дополнительная муфта обгона такого исполнения может быть установлепа на любом из валов 4, 16 или 20, а .для придания однозначности положения ее звеньев между ними можно установить упругие элементы, например пруншну.

Реализация данного изобретения возможна не только с кулачковым механизмом в кинематической цепи «энергоноситель - подвижные контакты, как описано выше. Вместо кулачкового механизма в качестве передачи между валами 4 vi 16 может быть установлен шарнирный четырехзвенник, как и между щалам:и 16 и 20.

Предмет изобретения

1. Привод электрического выключателя, содержащий пружинный энергоноситель, соединенный с механизмом, имеющим мертвые положения, взводимый от заводного у1стро.йства через муфту обгона и передающий энергию при включении через кинематическую цепь подвижным контактам выключателя, отличающийся тем, что, -с целью улучшения механических характеристик привода и уменьшения его габаритов, в кинематической цепи установлена дополнительная муфта обгона с ограниченным свободным ходом ее З;веньев.

2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная муфта обгона образована выступами на одном из элементов, входящими в выемки (пазы) .на .другом элементе кинематической цепи.

3. Привод по п. 1, отличающийся тем, что допо.л.нительная муфта обгона вьшол.нена в виде ломающегося рычага.

4. Привод по .п. 3, отличающийся тем, что между звеньями дополнительной муфты обгона установлены упругие элементы.

/уг/

--il

/

f / /

30

9

6

иг.7

5-5

122

2/