Натяжная передача для натяжения энергонакопительной пружины пружинного привода энергонакопления - RU2732068C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к натяжной передаче для натяжения энергонакопительной пружины пружинного привода энергонакопления, в частности для силового выключателя.

Пружинные приводы энергонакопления используются в частности в качестве приводов для переключения силовых выключателей. Силовые выключатели являются электрическими выключателями, которые рассчитаны на высокие электрические токи и напряжения, для того чтобы была возможность надежно отключать в частности высокие токи перегрузки или токи короткого замыкания. Для этого силовые выключатели имеют блок прерывания, по меньшей мере, с одним подвижным переключающим элементом для размыкания и замыкания пути тока. Для движения переключающих элементов во время процесса переключения силовые переключатели имеют в запасе необходимую для процесса переключения энергию. Пружинные приводы энергонакопления накапливают эту энергию в энергонакопительных пружинах, которые для накопления энергии натягиваются. Энергонакопительная пружина натягивается, например, натяжным двигателем, который соединен через натяжную передачу с энергонакопительной пружиной. Аналогичным образом пружинные приводы энергонакопления используются также, например, в качестве приводов для переключения силовых разъединителей.

В основе изобретения лежит задача указать улучшенную натяжную передачу для натяжения энергонакопительной пружины пружинного привода энергонакопления.

Задача решается согласно изобретению с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Соответствующая изобретению натяжная передача для натяжения энергонакопительной пружины пружинного привода энергонакопления включает в себя соединенное с энергонакопительной пружиной натяжное колесо, соединенный с натяжным колесом промежуточный вал, приводимое в движение натяжным двигателем промежуточное колесо, соединенный с промежуточным колесом механизм свободного хода, стопорный механизм для разъемной фиксации натяжного колеса в натянутом состоянии энергонакопительной пружины и кулачковую муфту, которая соединяет механизм свободного хода для натяжения энергонакопительной пружины с промежуточным валом и в натянутом состоянии энергонакопительной пружины отсоединяет его от промежуточного вала. Кулачковая муфта включает в себя соединенный без возможности поворота с промежуточным валом первый кулачок муфты, соединенный с механизмом свободного хода второй кулачок муфты и расположенное между кулачками муфты и соединенное без возможности поворота с первым кулачком муфты синхронное кольцо. Первый кулачок муфты может параллельно к продольной оси промежуточного вала перемещаться между первым конечным положением, в котором он прилегает ко второму кулачку муфты, и которое он принимает при натяжении энергонакопительной пружины, и вторым конечным положением, в котором он отделен от второго кулачка муфты, и которое он принимает в натянутом состоянии энергонакопительной пружины. Синхронное кольцо прижимается при движении первого кулачка муфты из второго конечного положения в первое конечное положение ко второму кулачку муфты.

Промежуточный вал передает при натяжении энергонакопительной пружины вращение промежуточного колеса через механизм свободного хода и кулачковую муфту на натяжное колесо и делает вследствие этого возможным натяжение энергонакопительной пружины натяжным двигателем, который приводит промежуточное колесо в движение непосредственно или опосредованно. Благодаря стопорному механизму натяжное колесо может стопориться в натянутом состоянии энергонакопительной пружины, так что энергонакопительная пружина остается натянутой, пока блокировка не снимается для высвобождения накопленной энергонакопительной пружиной энергии. Кулачковая муфта отсоединяет в натянутом состоянии энергонакопительной пружины промежуточный вал от механизма свободного хода и промежуточного колеса, так что через промежуточное колесо, в частности при самопроизвольной работе натяжного двигателя, не передаются усилия на промежуточный вал и натяжное колесо. Без кулачковой муфты эти усилия передавались бы в натянутом состоянии энергонакопительной пружины на промежуточный вал и соединенные с промежуточным валом компоненты натяжной передачи, такие как компоненты стопорного механизма, и перенапрягали бы и нагружали бы их. Следовательно, кулачковая муфта разгружает предпочтительно промежуточный вал и соединенные с ним компоненты натяжной передачи в натянутом состоянии энергонакопительной пружины.

Благодаря соединению без возможности поворота первого кулачка муфты с промежуточным валом вращение промежуточного вала передается первый кулачок муфты. Подвижность первого кулачка муфты обеспечивает его соединение со вторым кулачком муфты и соединенным с ним механизмом свободного хода для натяжения энергонакопительной пружины и разъединение кулачков муфты в натянутом состоянии энергонакопительной пружины.

Перед закрытием кулачковой пружины второй кулачок муфты находится еще в неподвижном состоянии, в то время как первый кулачок муфты уже вращается благодаря своему соединению без возможности поворота с промежуточным валом. Без синхронного кольца первый кулачок муфты приводил бы во вращение при закрытии кулачковой муфты находящийся еще до этого времени в неподвижном состоянии второй кулачок муфты внезапно посредством удара, который может приводить к износу кулачков муфты. Так как синхронное кольцо соединено без возможности поворота с первым кулачком муфты, прижатие синхронного кольца ко второму кулачку муфты создает при закрытии кулачковой муфты силу трения между синхронным кольцом и вторым кулачком муфты, которая плавно адаптирует частоту вращения второго кулачка муфты к частоте вращения первого кулачка муфты. Синхронное кольцо сокращает таким образом предпочтительно нагрузку и износ кулачков муфты при закрытии кулачковой муфты.

Вариант осуществления изобретения предусматривает то, что синхронное кольцо может перемещаться относительного первого кулачка муфты параллельно к продольной оси промежуточного вала и соединено с первым кулачком муфты пружинным элементом, который оказывает параллельное к продольной оси промежуточного вала пружинное усилие между синхронным кольцом и первым кулачком муфты. Это соединение синхронного кольца с первым кулачком муфты посредством пружинного элемента обеспечивает плавное повышение силы трения между синхронным кольцом и вторым кулачком муфты при закрытии кулачковой муфты за счет возрастающего усилия пружинного элемента и тем самым предпочтительно дополнительно демпфирует закрытие кулачковой муфты.

Дальнейший вариант осуществления изобретения предусматривает то, что синхронное кольцо и второй кулачок муфты имеют соответствующие друг другу поверхности трения, которые при прижатии синхронного кольца ко второму кулачку муфты прилегают друг к другу и выполнены в виде поверхностей усеченного конуса. Соединение между синхронным кольцом и вторым кулачком муфты посредством поверхностей трения, выполненных в виде поверхностей усеченного конуса, повышает при закрытии кулачковой муфты предпочтительно прижимное усилие, которое создает трение между синхронным кольцом и вторым кулачком муфты при прижатии синхронного кольца ко второму кулачку муфты.

Дальнейший вариант осуществления изобретения предусматривает то, что первый кулачок муфты соединен соединительным элементом с промежуточным валом, причем соединительный элемент проведен через проходящее перпендикулярно к продольной оси промежуточного вала поперечное отверстие в промежуточном валу и может перемещаться в поперечном отверстии между определяющим первое конечное положение первого кулачка муфты первым положением и определяющим второе конечное положение первого кулачка муфты вторым положением. Соединительный элемент выполнен, например, в виде трубы или пальца, продольная ось которого расположена перпендикулярно к продольной оси промежуточного вала, и концы которого вдаются в выемки в первом кулачке муфты. Соединительный элемент делает возможным смещение первого кулачка муфты за счет смещения соединительного элемента.

Далее предусмотрен, например, переключающий штифт, который установлен с возможностью перемещения в проходящем вдоль продольной оси промежуточного вала продольном отверстии в промежуточном валу и соединен с соединительным элементом. Вследствие этого первый кулачок муфты может перемещаться соединительным элементом за счет смещения переключающего штифта между своими конечными положениями.

Далее, например, предусмотрено, что управляющий конец переключающего штифта выступает из продольного отверстия в промежуточном валу, и на натяжном колесе расположен управляющий элемент, который сдвигает управляющий конец переключающего штифта в натянутом состоянии энергонакопительной пружины к продольному отверстию, так что соединительный элемент смещается из своего первого в свое второе положение. Например, управляющий элемент имеет выступающий в радиальном направлении от натяжного колеса контактный конец с наклонной контактной поверхностью, которая при смещении переключающего штифта прилегает к его управляющему концу. Благодаря управляющему элементу натяжное колесо соединяется в положении, в котором энергонакопительная пружина натянута, с переключающим штифтом, причем управляющий элемент сдвигает переключающий штифт и открывает вследствие этого кулачковую муфту.

Предпочтительно каждый из обоих кулачков муфты проходит в виде кольца вокруг промежуточного вала. Вследствие этого создаются простые условия для надежного соединения кулачковой муфты с промежуточным валом и механизмом свободного хода.

Далее предусмотрена, например, соединенная с первым кулачком муфты возвратная пружина, которая во втором конечном положении первого кулачка муфты оказывает пружинное усилие в направлении первого конечного положения на первый кулачок муфты. Благодаря возвратной пружине первый кулачок муфты может перемещаться из своего второго конечного положения в первое конечное положение, если управляющий элемент освобождает при расслаблении энергонакопительной пружины переключающий штифт. Вследствие этого кулачковая муфта снова закрывается, и натяжная передача готова после расслабления энергонакопительной пружины к новому натяжению энергонакопительной пружины.

Механизм свободного хода имеет, например, проходящее вокруг промежуточного вала кольцо свободного хода, с которым соединен второй кулачок муфты. Вследствие этого создаются условия для надежного соединения кулачковой муфты с механизмом свободного хода.

Промежуточное колесо может, например, приводиться в движение через коническую зубчатую передачу натяжным двигателем. Вследствие этого достигается изменение направления приводного усилия натяжного двигателя, которое создает условия для компактной конструкции пружинного привода энергонакопления.

Стопорный механизм имеет, например, неподвижно соединенный с натяжным колесом ролик кулачкового диска и защелку, которая фиксирует ролик кулачкового диска для фиксации натяжного колеса. Это делает возможной надежную разъемную фиксацию натяжного колеса за счет простого и экономичного стопорного механизма.

Соответствующий изобретению пружинный привод энергонакопления имеет соответствующую изобретению натяжную передачу. Преимущества подобного пружинного привода энергонакопления проистекают из вышеуказанных преимуществ соответствующей изобретению натяжной передачи.

Вышеописанные свойства, признаки и преимущества данного изобретения, а также способ их достижения становятся более ясными и понятными в связи с последующим описанием примеров осуществления, которые разъясняются более подробно в связи с чертежом. При этом на чертеже показаны:

фиг. 1 - изображение в перспективе и с частичным разрезом натяжной передачи; и

фиг. 2 - увеличенный фрагмент с фиг. 1.

Соответствующие друг другу элементы снабжены на фигурах одинаковыми ссылочными позициями.

Фиг. 1 и 2 показывают натяжную передачу 1 для натяжения (неизображенной) энергонакопительной пружины пружинного привода энергонакопления на изображении в перспективе и с частичным разрезом, причем фиг. 2 показывает увеличенный фрагмент с фиг. 1. Энергонакопительная пружина является, например, пружиной включения пружинного привода энергонакопления, которая накапливает энергию для замыкания пути тока силового выключателя. Натяжная передача 1 включает в себя в частности натяжное колесо 9, промежуточный вал 2 и промежуточное колесо 4.

Натяжное колесо 9 неподвижно соединено с кулачковым диском 17 и натяжным валом 18, и через натяжной вал 18 оно соединено с энергонакопительной пружиной.

Промежуточное колесо 4 может приводиться в движение через коническую зубчатую передачу 19 (неизображенным) натяжным двигателем.

Промежуточный вал 2 соединен с натяжным колесом 9 и промежуточным колесом 4, для того чтобы для натяжения энергонакопительной пружины передавать вращение промежуточного колеса 4 на натяжное колесо 9. Соединение между промежуточным валом 2 и натяжным колесом 9 является зубчатым соединением, которое образуется из зубчатого венца натяжного колеса 9 и из согласованного с ним зубчатого кольца промежуточного вала 2.

Промежуточное колесо 4 соединено через механизм 3 свободного хода и кулачковую муфту 20 с промежуточным валом 2, причем механизм 3 свободного хода соединяет промежуточное колесо 4 с кулачковой муфтой 20. Кулачковая муфта 20 имеет соединенный без возможности поворота с промежуточным валом 2 первый кулачок 12 муфты, соединенный с кольцом 13 свободного хода механизма 3 свободного хода второй кулачок 11 муфты, расположенное между кулачками 11, 12 муфты синхронное кольцо 15 и пружинный элемент 16. Кулачки 11, 12 муфты и синхронное кольцо 15 проходят в каждом случае в виде кольца вокруг промежуточного вала 2.

Первый кулачок 12 муфты может в осевом направлении, то есть параллельно к продольной оси 21 промежуточного вала 2, перемещаться между первым конечным положением, в котором он прилегает ко второму кулачку 11 муфты, и которое он принимает при натяжении энергонакопительной пружины, и вторым конечным положением, в котором он отделен от второго кулачка 11 муфты, и которое он принимает в натянутом состоянии энергонакопительной пружины. Вследствие этого кулачковая муфта 20 соединяет механизм 3 свободного хода и промежуточное колесо 4 для натяжения энергонакопительной пружины с промежуточным валом 2 и в натянутом состоянии энергонакопительной пружины отсоединяет механизм 3 свободного хода и промежуточное колесо 4 от промежуточного вала 2.

Синхронное кольцо 15 соединено без возможности поворота с первым кулачком 12 муфты и может перемещаться в осевом направлении относительно первого кулачка 12 муфты. Для этого синхронное кольцо 15 имеет, например, проходящие в осевом направлении зубья, которые вдаются в соответствующие им выемки в первом кулачке 12 муфты. Или первый кулачок 12 муфты имеет проходящие в осевом направлении зубья, которые вдаются в соответствующие им выемки в синхронном кольце 15. Другие не имеющие возможности поворота, однако имеющие возможность осевого перемещения соединения синхронного кольца 15 с первым кулачком 12 муфты также возможны. Пружинный элемент 16 проходит между первым кулачком 12 муфты и синхронным кольцом 15 по спирали вокруг промежуточного вала 2, так что напряженный пружинный элемент 16 оказывает действующее в осевом направлении пружинное усилие между синхронным кольцом 15 и первым кулачком 12 муфты.

Синхронное кольцо 15 при движении первого кулачка 12 муфты из второго конечного положения в первое конечное положение прижимается пружинным элементом 16 ко второму кулачку 11 муфты. Синхронное кольцо 15 и второй кулачок 11 муфты имеют соответствующие друг другу поверхности 29, 30 трения, которые при прижатии синхронного кольца 15 ко второму кулачку 11 муфты прилегают друг к другу и выполнены в виде поверхностей усеченного конуса.

Механизм 3 свободного хода отсоединяет промежуточное колесо 4 от промежуточного вала 2 при натяжении энергонакопительной пружины, если натяжной вал 18 проходит за верхнюю мертвую точку.

Для того чтобы первый кулачок 12 муфты соединять с промежуточным валом 2 без возможности поворота и с возможностью осевого перемещения, первый кулачок 12 муфты и промежуточный вал 2 имеют, например, зубья.

Для того чтобы перемещать первый кулачок 12 муфты из его первого конечного положения во второе конечное положение, промежуточный вал 2 имеет в области первого кулачка 12 муфты прорезеобразное поперечное отверстие 22, которое проходит перпендикулярно к продольной оси 21 через промежуточный вал 2. Через поперечное отверстие 22 проведен соединенный с первым кулачком 12 муфты соединительный элемент 23, который может перемещаться в поперечном отверстии 22 между определяющим первое конечное положение первого кулачка 12 муфты первым положением и определяющим второе конечное положение первого кулачка 12 муфты вторым положением. В изображенном на фигурах примере осуществления соединительный элемент 23 выполнен в виде трубы, концы которой вдаются в выемки 24 в первом кулачке 12 муфты. Однако альтернативно соединительный элемент 23 может быть также выполнен, например, в виде пальца.

Далее промежуточный вал 2 имеет проходящее вдоль своей продольной оси 21 продольное отверстие 25, которое проходит от поперечного отверстия 22 до расположенного со стороны натяжного колеса конца промежуточного вала 2. В продольном отверстии 25 установлен с возможностью осевого перемещения переключающий штифт 10, который имеет выступающий из продольного отверстия 25 управляющий конец 26 и распространяется в продольном отверстии 25 до соединительного элемента 23.

На натяжном колесе 9 расположен управляющий элемент 8, который сдвигает управляющий конец 26 переключающего штифта 10 в натянутом состоянии энергонакопительной пружины к продольному отверстию 25, так что соединительный элемент 23 смещается из своего первого в свое второе положение. Управляющий элемент 8 имеет выступающий в радиальном направлении от натяжного колеса 9 контактный конец с наклонной контактной поверхностью 27, которая при смещении переключающего штифта 10 прилегает к его управляющему концу 26. Управляющий элемент 8 расположен, например, в положении на натяжном колесе 9, в котором контактная поверхность 27 контактирует с управляющим концом 26 переключающего штифта 10, когда натяжное колесо 9 было повернуто примерно на три градуса дальше, после того, как натяжной вал 18 достиг верхней мертвой точки.

С первым кулачком 12 муфты соединена далее возвратная пружина 14, которая проходит по спирали вокруг промежуточного вала 2. Возвратная пружина 14 воздействует на отвернутый от второго кулачка 11 муфты конец первого кулачка 12 муфты и во втором конечном положении первого кулачка 12 муфты оказывает пружинное усилие в направлении первого конечного положения на первый кулачок 12 муфты.

Натяжная передача 1 имеет помимо этого стопорный механизм 28 для разъемной фиксации натяжного колеса 9 в натянутом состоянии энергонакопительной пружины. Стопорный механизм 28 показанного на фигурах примера осуществления имеет расположенный на кулачковом диске 17 ролик 5 кулачкового диска и защелку 6, которая фиксирует ролик 5 кулачкового диска для фиксации натяжного колеса 9. После разъединения кулачков 11, 12 муфты ролик 5 кулачкового диска вращается против защелки 6 и стопорится защелкой 6 в этом положении, например, когда натяжное колесо 9 было повернуто примерно на десять градуса дальше, после того, как натяжной вал 18 достиг верхней мертвой точки. При этом отскок ролика 5 кулачкового диска от защелки 6 предотвращается механизмом 3 свободного хода и храповым механизмом на соединенном с промежуточным колесом 4 дополнительном валу 7.

Так как кулачки 11, 12 муфты отделены друг от друга в натянутом состоянии энергонакопительной пружины, промежуточный вал 2 и соединенные с ним компоненты, такие как защелка 6 и ролик 5 кулачкового диска, отсоединяются в натянутом состоянии энергонакопительной пружины от промежуточного колеса 4 и не нагружаются и не перенапрягаются промежуточным колесом 4, например при самопроизвольной работе натяжного двигателя. Вследствие этого сокращается предпочтительно в частности нагрузка защелки 6, ролика 5 кулачкового диска и механизма 3 свободного хода, и износ или повреждение этих компонентов натяжной передачи 1 за счет этой нагрузки предотвращается.

Для высвобождения накопленной в натянутой энергонакопительной пружине энергии соединение защелки 6 с роликом 5 кулачкового диска разъединяется. Расслабляющаяся энергонакопительная пружина вращает натяжное колесо 9 в том же направлении вращения, как и при натяжении энергонакопительной пружины, вследствие чего управляющий элемент 8 снова освобождает переключающий штифт 10, и первый кулачок 12 муфты смещается благодаря возвратной пружине 14 из второго конечного положения в первое конечное положение, так что кулачковая муфта 20 снова закрывается. При этом синхронное кольцо 15 прижимается пружинным элементом 16 ко второму кулачку 11 муфты. Прижатие синхронного кольца 15 ко второму кулачку 11 муфты создает трение между поверхностью 29 трения синхронного кольца 15 и поверхностью 30 трения второго кулачка 11 муфты. Созданная этим трением сила трения между синхронным кольцом 15 и вторым кулачком 11 муфты плавно адаптирует частоту вращения второго кулачка 11 муфты к частоте вращения синхронного кольца 15 и первого кулачка 12 муфты. После закрытия кулачковой муфты 20 натяжная передача 1 готова для нового натяжения энергонакопительной пружины.

Несмотря на то, что изобретение было подробно и детально проиллюстрировано и описано посредством предпочтительных примеров осуществления, изобретение не ограничено раскрытыми примерами, и другие варианты могут выводиться отсюда специалистом, не покидая объем защиты изобретения.

Реферат

Изобретение относится к натяжной передаче (1) для натяжения энергонакопительной пружины пружинного привода энергонакопления. Натяжная передача (1) включает в себя соединенное с энергонакопительной пружиной натяжное колесо, соединенное с промежуточным валом (2), приводимое в движение натяжным двигателем промежуточное колесо (4), соединенный с промежуточным колесом (4) механизм (3) свободного хода, стопорный механизм для разъемной фиксации натяжного колеса в натянутом состоянии энергонакопительной пружины и кулачковую муфту (20), которая соединяет механизм (3) свободного хода для натяжения энергонакопительной пружины с промежуточным валом (2) и в натянутом состоянии энергонакопительной пружины отсоединяет его от промежуточного вала (2). Кулачковая муфта (20) включает в себя соединенный без возможности поворота с промежуточным валом (2) первый кулачок (12) муфты, соединенный с механизмом (3) свободного хода второй кулачок (11) муфты и расположенное между кулачками (11, 12) муфты и соединенное без возможности поворота с первым кулачком (12) муфты синхронное кольцо (15), которое при закрытии кулачковой муфты (20) прижимается ко второму кулачку (11) муфты. Техническим результатом является повышение надежности отключения силовых выключателей. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула