Привод электрического выключателя

Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от а Заявлено 27 ЛЧ видетельства1649199/24 Н 016 3/34 Н 011 т 3/5 исоединением и-риоритет осударстаенныи камитеСонета Министроа СССРпо делам изобретенийи открытий бликовано 05,Н 1.1973. Бюллетеньа опубликования описания 5.Х 1.193 ДК 064.25,027(088,8) Авторыизобретени В. Я. Галасюк, И. А, Савин и В. В, Харченко Заявитель ПРИВОД ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛ в кинематическойалами и др.), певыключателя двиИзобретение относится к,приводам высоковольтных выключателей, у которых энергия для включения предварительно накапливается (аккумулируется) в пружинах энергоносителя с помощью заводного устройства (например, электромагнита или электродвигателя), а также вручную через передачи:и муфту обгона.В таких приводах пружины энергоносителя обычно соединены с механизмом, имеющим мертвые положения, при переходе через одно 1 из которых в конце накопления энергии энергоноситель отсоединяется от заводного устройства. Через валы:и передачи, образующие кинематическую цепь, связанную с энергоносителем и подвижными контактамипроисходит 1 включение выключателя.В качестве муфт обгона, применяют храповые, шариковые, роликовые и другие муфты.Однако известные приводы имеют существенные недостатки. Накопление энергии в пру жинах энергоносителя заканчивается при,переходе механизма через мертвое положение. При этом происходит автоматическое отсоединение энергоносителя от заводного устройства в результате свободного хода муфты обгона. 2 Но включение выключателя еще невозможно, так как крутящий момент на валу механизма в мертвых положениях равен О, Чтобы начать движение подвижных контактов выключателя, необходимо вначале провернуть указанный 3 вал на,некоторый угол, не преодолевая сопротивлений, создаваемых отключающими пружинами. Это достигают обычно введением в кинемалическую цепь энергоноситель - подвижные контакты кулачкового механизма. Вал с кулачком (вал привода) поворачивается от мертвого, положения под действием энергоносителя вхолостую на некоторый угол, не встречая сопротивления отключающих пружин, Это достигается выбором, профиля кулачка, который на указанном угле поворота не имеет приращения радиуса-вектора и не увлекает рычаг ведомого вала. Для плавного ввода в зацепление ролика рычага с кулачком выполняют этот угол минимальным, а резкое увеличение начального крутящего момента на валу привода (вал механизма с мерпвыми положениями) до требуемой величины получают увеличением усилия пружин энергоносителя. Последнее можно достигнуть увеличением габаритов пружин и их числа. Это приводит к увеличению габаритов заводного устройства и передач, т. е. габаритоввсего аппарата.Цель изобретения - улучшить механические характеристики и уменьшить габариты привода.Это достигается тем, чтоцепи (передачи, рычаги с вредающей при,включениижения от энергоносителя подвижным кснтактам, установлена дополнительная муфта обгона ограниченного свободного хода ее звеньев, конструктивное выполнение котсрой оговорено,в факультативных пунктах фор мулы изобретения и описано ниже.На фиг, 1 представлена конструктивная схема предлагаемого привода; па фиг. 2 дан разрез по А - А на фиг, 1; на фиг. 3 изображена дополнительная муфта обгона; на фиг. 4,изображен механизм прн переходе через мертвое положение; на фиг, 5 -- график механических характеристик приводов; на фиг. б дано положение звеньев дополнительной муфты обгона .при включении выключателя; на фланг. 7 представлена конструктивная схема привода с роликовой муфтой обгона; ,на фиг. 8 дан разрез по Б - Б па фиг. 7; на фиг. 9 представлена конструктивная схема привода с установкой дополнительной муфты обгона на валу выключателя; на фиг. 10, 11 представлены факультативные формы выполнения дополнительной муфты обгона.Привод электрического выключателя состоит из ручного заводного устройства-рукоятки 1, снабженной собачкой 2, которая входит 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 б, соединенным с ползуном 7. Поеледннй воздействует на пружины 8 энергоносителя. Взведение пружин 8 можно осуществить и с помощью автоматического заводного устройства (на чертежах не,показано), например электродвигателя, электромагнита и других, через тягу 9, рычаг 10 и собачку 11. Для передачи движения от энергоносителя на подвижные контакты 12 при включении выключателя служит кинематическая цепь, образованная, например, кулачком 13, взаимодействующая с роликом 14 рычага 15, установленного на промежуточном,валу 1 б, от которого через рычаг 17, тягу 18 передается усилие на рычаг 19, жестко связанный с валом выключателя 20. Подвижные контакты 12 соединены с тягами 21 с рычагами 22, укрепленными на валу 20.В кулачке 13, скрепленном через втулку 23 н винты 24 с храповиком 3, выполнена выемка (паз) 25 в которую вставлен выступ 2 б рычага 27. Последний жестко связан с валом 4. Выступ 26:имеет возможность провертываться относительно выемки 25 не на угол р, как в известных устройствах, а на некоторый угол су, как показано,на фиг. 3, т. е. свободный ход звеньев (13, 27) муфты обгона ограничен на указанный угол,Привод работает следующим образом.От автоматического заводного устройства (например, электродвигателя) во время его работы через тягу 9, рычаг 10 и собачку 11 хр аповик 3 повар ачивается,на некоторый угол против часовой стрелки (фиг. 1), Вместе5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 с ним,в том же направлении поворачивается кулачок 13, который рабочей поверхностью 28 захватывает выступ 26 рычага 27. Взаимодействие звеньев дополнительной муфты оогона при взведении пружин энергоносителя показано в увеличенном масштабе на фиг. 3. Поскольку рычаг 27 и кривошип 5 жестко связаны с приводным валом 4, через шатун б и ползу",н 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) храповик 3 стопорится собачкой 2 рукоятки 1, поэтому пружины 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 б,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,порпока кривошипно-ползунный механизм не,перейдет в мертвое положение, как показано на фиг, 4, В этом пололсении пружины 8 энергоносителя сжаты до максимального рабочего усилия, В этом положении крутящий момент на валу привода 4 равен О. Необходимо провернуть его еще на некоторый угол в том же направлении, не преодолевая сопротивления отключающих пружин 29. В известных конструкциях приводов этот угол (по 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 х увеличению габаритов привода и всего аппарата. На фиг. 5 показано изменение крутящего момента М на приводном валу 4 в функции его узла поворота . Для того чтобы при повороте вала 4 на угол р, получить значение крутящего момента Мь кривая 30 имеет максимум Ммь значительно больший, чем М., кривой 31, характеризующей предложенный привод, что позволяет уменьшить габариты ап парата, Это достигается следующим образом. При дальнейшем повороте кривошипа 5 из мертвого, положения по фиг. 4 в направлении против часовой стрелки храповик 3 ста 1 новится ведущим относительно рычага 10 и собачки 1, так как пружины начинают разжиматься и толкают ползун 7 и шатун б. 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 2 б ,в выемке 25 на угол ср, до упора выступа 2 б в другую рабочую поверхность 32 выемки 25 (фиг. 6). При этом крутящий момент на валу 4 достигает необходимой для начала включения выключателя величины М 1 (фиг. 5). Сво389559 В дальнейшем работа привода не отличается от вышеописанной. Дополнительная муфта обгона, выполненная на фиг. 1, 2, 3, б и работа которой описана выше, может быть уста новлена на любом из,валов 4, 16 или 20,На фиг. 9 показана установка описаннойконструкции дополнительной муфты обгона на валу выключателя 20. Конструкция привода несколько видоизменяется: храповик 3 10 (или звездочка 36 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.15 Дополнительная муфта обгона образованавыемкой (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 20 фиг, 1, 2, 7, 8. Положение звеньев этой муфтыперед включением выключателя соответствует сечению В - В. Между выступом 26:и рабочей кромкой выемки 26 имеется зазор а, величина которого, приведенная через передачи 25 на приводной вал 4, соответствует углу ри(фиг. 5). Взведение пружин 8 производится при рабочем ходе рычага 10 и собачки 11 и повороте храповика 3 (или звездочки роликовой муфты обгона), как описано выше. За тем при переходе механизма через мертвое,положение (фиг. 4) кулачок 13 под действием пружин 8 энергоносителя через рычаги 16, 17 и тягу 18 доворачивает рычаг в налравлении включения контактов, происходит 35 свободный ход выступа 26 в выемке (пазу)26 на угол а до упора выступа в рабочую поверхность 32 рычага 22. После этого начинает вращаться вал выключателя 20,:и через тяги 21 поворачиваются подвижные контакты 1" 40 выключателя. 45 5055 60 65 5бодный ход дополнительной муфты обгона (ее забвенья - кулачок 13 с выемкой 26 и рычаг 27 с выступом 26) закончен, и в дальнейшем рычаг 27 увлекает выступом 26 кулачок в направлении против часовой стрелками фиг. 1. Последний через ролик 14 рычага 16 (вал 16, рычаг 17, тягу 18, рычаг 19, рычаги 22 вала выключателя 20) и тяги 21 поворачивает подвижные контакты 12 в направлении, 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 1, при рабочем ходе которой храповик 3 вращается против часовой стрелки собачкой 2. В дальнейшем раббота привода не отличается от вышеописанного, В следующем цикле - взведение пружин 8 энергоносителя - храповик 3 вращает кулачок 13 в том же направлении, Звенья дополнительной муфты обгона переходят:из положения по фиг. б в положение, изображенное на фиг. 3, и в дальнейшем работа привода не отличается от вышеописанной.Как видно из фиг. 5, значение максимальной величины М, крутящего момента на приводном валу 4 (кривая 31 - предложенный привод) может быть выбрано значительно меньшим, чем М (кривая 30 - известные приводы) .Это позволяет получить новый положительный эффект, выражающийся в улучшении характеристик привода,и уменьшении габаритов аппарап а.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 36, которая вместо храповика 3 соединена винтами 24 со втулкой 23, жестко связанной с кулачком 13 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 36 поворачивается на некоторый угол против часовой стрелки ,и через дополнительную муфту обгона и кривошипно-ползунный механизм сжимаются пружины 8.При холостом движении рукоятки 1 пружины 8 энергоносителя не разжимаются, так как зни стопорятся неподвижной обоймой 33 через ее заклинивающиеся ролики 34. Таким образом, благодаря дополнительной муфте обгона массы звеньев 8, 7, 6, 6, 4, 3, 13, 16, 17, 18, 16 и 19 предварительно разгоняются на пути, соответствующем углу поворота приводного вала срь не преодолевая сопротивления отключающих пружин (практически без нагрузкамипреодолевая только трение в шарнирах). Происходит накопление кинематической энергии движущихся частей на величину, соответствующую заштрихованной площади фиг. 5, что позволяет энергоносителю после выбора зазора а 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 при,ведены в движение на угле р, тем больший запас кинематической энергии будет накоплен и тем легче можно будет сдвинуть с места неподвижные части, т. е. тем меньше можно выбирать усилие пружин энергоносителя и, следовательно меньше будут габариты аппа рата.Кроме тоговозможен ще е один примерк етного выполнения привод, а по данномуиг. 10). Кривошип 5 выполизобретению (фиг.ычага, ломающегося наче ез мертвое полопри переходе механизма через мерно на фиг. 11, что позвоалом движения, подвижных частей неоохочалом(ф 1 иг. 5). Дополнительная муфта о гонабыть установлена на КОГО ИСПОЛлнения может20 для прнданияз валов 4, 1 б илп , алюоом иззвеньев между однозначности положения ееть п .гие элементы, ними можно установить упругиенапример пружину. б етения возможнаРеализация данного изобрн е только с куллачковым механизмом в кинее гоноситель - подвижматической цепи энергок описано выше. Вмссто ные,контакты, как, ого механизма в качестве пере1 б . быть установлен между валами 4 и можеткак и между вашарнирный четырехзвенник, как и ме лами 1 б и 20.ического вьключателя, со 1. Привод электричессоп жинный энерго 1 носитель, с5 ненный с механиз ги,змом, имеюпиый от завоого у рложениявзводимыйю ий энергиют обгона и передающий,при вклю чении через кинем и, " пьключ ателя, отлиподвижным контактам ,выклулучшения меха 10 чающиися тем, чт,что с цельюа актеристик привода и"ких хар ртов в кинематния его габарито, аполнительная муфтаустановлена дополободным ходом ее з,,вен ьев,ограниченным сво дп. 1 отличающиися тем чтом эфта оогонадополнительная ъ у фми на одном,из элементов,гом э ементе кими в выемки (пазы) на друнематической цепи.аю ийся тем, что,виде лома щю егося рычага.