BRPI0800942B1 - Dispositivo de comando operacional de um mecanismo de manobra elétrico - Google Patents

Description

(54) Título: DISPOSITIVO DE COMANDO OPERACIONAL DE UM MECANISMO DE MANOBRA ELÉTRICO (51) lnt.CI.: H01H 71/10 (30) Prioridade Unionista: 29/03/2007 FR 07 02009 (73) Titular(es): SCHNEIDER ELECTRIC INDUSTRIES SAS (72) Inventor(es): YVES BELIN (85) Data do Início da Fase Nacional: 28/03/2008

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO DE COMANDO OPERACIONAL DE UM MECANISMO DE MANOBRA ELÉTRICO.

A presente invenção refere-se a um dispositivo de operação de 5 um aparelho de proteção elétrica alojado em uma caixa isolante contendo um par de contatos estacionário e móvel, o contato móvel sendo suscetível de ser acionado quer manualmente por intermédio de um cabo quer automaticamente, que compreende

- uma haste de transmissão acoplada ao cabo,

- um dispositivo de suporte do contato móvel compreendendo cr uma placa de apoio montada para girar sobre um pivô e tendo uma ligação mecânica rúptil com a haste de transmissão, e

- uma alavanca de desarmar controlada por um dispositivo de desarmar para desfazer a ligação mecânica no caso da ocorrência de uma falha, resultando em desarme automático do mecanismo independentemente do cabo e da separação dos contatos;

- A ligação mecânica rúptil sendo formada por um entalhe retentor da alavanca de desarmar operando em conjunção com um trinco girantemente montado sobre um pino da placa.

A patente FR 2 589 627 é conhecida na qual a haste de transmissão opera em conjunção com a placa. Neste dispositivo, a força do mecanismo é absorvida 2/3 sobre a placa e 1/3 sobre a barra de desarmar. Inexiste qualquer efeito de rendimento mecânico que reduza as forças envolvidas.

A patente FR 2 616 583 é também conhecida descrevendo um mecanismo operacional de um disjuntor de circuito elétrico em miniatura compreendendo as características acima mencionadas.

Neste documento, o conjunto compreendendo a haste de transmissão, trinco, e alavanca de desarmar forma um estágio de diminuição de velocidade habilitando a força de desarme a ser reduzida.

Neste mecanismo, a força da haste exerce um momento de torção sobre o trinco. Esta geometria não habilita otimização para reduzir adi cionalmente a força de engate por razões de dimensão do mecanismo em relação à dimensão padrão das unidades polares do disjuntor de circuito modular. Consequentemente, a dimensão dos dispositivos de proteção magnética e térmica não pode ser adicionalmente reduzida. Isto limita os desempenhos dos disjuntores de circuito devido aos aumentos de temperatura produzidos por estes dispositivos.

A presente invenção soluciona estes problemas e propõe um dispositivo de operação para um aparelho elétrico pelo qual o desempenho deste aparelho pode ser aperfeiçoado.

Para esta finalidade, o objetivo da presente invenção é proporcionar um dispositivo de operação de um aparelho de proteção elétrico do tipo acima mencionado. Este dispositivo é caracterizado pelo fato de a haste de transmissão, na posição de engate do trinco, pressionar sobre a placa e sobre o trinco, as posições relativas das duas superfícies de apoio respecti15 vamente da placa e do trinco e a relação dos dois braços de alavanca habilitando a força da haste sobre a alavanca de desarmar a ser reduzida sendo selecionada de tal modo que a força aplicada ao trinco é menor que aquela aplicada à placa.

De acordo com um aspecto característico específico, as posi20 ções relativas das duas superfícies de apoio e a relação dos dois braços de alavanca são selecionadas de tal modo que a força aplicada ao trinco é cerca de sete vezes menor que aquela aplicada à placa.

De acordo com outro aspecto característico específico, o trinco e a alavanca de desarmar são construídas com uma espessura reduzida de modo a habilitar proteção antipoluente a ser acomodada montada entre a haste e a zona de engate entre o trinco e a alavanca de desarmar.

De acordo com outro aspecto característico, o trinco é construído de uma placa de metal recortada ou de plástico.

De acordo com outro aspecto característico, o trinco e a placa ambas compreendem uma abertura configurada para permitir que a placa gire quando o desengate automático ocorre, ao passo que a haste é bloqueada na posição fechada dos contatos pelo trinco.

De acordo com outro aspecto característico, a placa também compreende uma abertura configurada para guiar o curso da haste para sua posição inicial pressionando sobre a placa quando o cabo reverte à posição aberta dos contatos após o desarme automático.

De acordo com outro aspecto característico, este dispositivo compreende uma mola com duas ramificações fixadas sobre a alavanca, compreendendo uma primeira ramificação projetada para retornar a alavanca de desarmar à sua posição inicial pronta para engate após o desarme ter ocorrido e uma segunda ramificação projetada para mover o trinco para uma posição preferencial na qual folga suficiente é criada entre o trinco e a alavanca de modo a facilitar o engate do trinco sobre a barra após o desarme automático.

Um objetivo adicional da invenção é proporcionar um aparelho de proteção elétrica compreendendo um dispositivo de operação compreen15 dendo os aspectos característicos acima mencionados tomados quer isoladamente quer em combinação.

Porém outras vantagens e aspectos característicos da invenção se evidenciarão mais claramente da descrição detalhada a seguir que se reporta aos desenhos apensos fornecidos meramente a título de exemplo, e de acordo com os quais:

- A figura 1 é uma vista em planta parcial ilustrando o interior de um disjuntor de circuito equipado com um dispositivo de operação de acordo com uma modalidade específica da invenção, na posição aberta dos contatos e do cabo,

- A figura 2 é uma vista idêntica à precedente, o dispositivo estando em uma posição correspondente à iniciação de fechamento dos contatos,

- A figura 3 é uma vista idêntica às precedentes, em uma posição fechada dos contatos e do cabo e ilustrando o protetor antipoluente,

- A figura 4 é uma vista ampliada da figura prévia mais especificamente ilustrando o dispositivo de operação na posição fechada dos contatos e do cabo correspondente à figura prévia,

- A figura 5 é uma vista em planta parcial, mais especificamente ilustrando o dispositivo de operação em uma posição desarmada, o cabo sendo mantido em uma posição fechada,

- A figura 6 é uma vista idêntica às precedentes, ilustrando o dispositivo de operação na mesma posição da figura 5, porém, além disso, ilustrando o protetor àntipoluente,

- A figura 7 é uma vista idêntica à figura 1, porém, além disso, ilustrando o protetor àntipoluente,

Nas figuras, um disjuntor de circuito elétrico em miniatura com uma caixa isolante moldada 1 pode ser visto compreendendo um dispositivo de operação 2 de acordo com a invenção. Esse dispositivo compreende um dispositivo de suporte 3 de contato móvel 4, o contato móvel 4 operando em conjunção com um contato estacionário 5.

Uma abertura 7 é provida no painel frontal 8 da caixa para passagem de um cabo 6 montado com pivotamento limitado sobre um pino 11 da caixa entre uma posição fechada na qual os contatos 4, 5 são fechados e uma posição aberta correspondente à separação dos contatos 4, 5. O cabo 6 é equipado com uma base interna 9 acoplada com uma haste de transmissão 10 para formar um dispositivo articulado a junta 12 de cujo dispositivo é excêntrica com respeito ao pino fixo 11 do cabo 6. O cabo 6 a girar no sentido anti-horário para a posição aberta dos contatos por uma mola de chamada (não representada). O contato estacionário 5 é fixado ao corpo do dispositivo de desarmar eletromagnético 13. O contato móvel 4 é fixado ao dispositivo de suporte 3 do contato móvel 4, o suporte 3 sendo articulado sobre um pivô 14, a placa rotativa 15 sendo montada para girar em torno de um pivô 31.

Uma alavanca de desarmar 16 operada pelo percussor do dispositivo de desarmar eletromagnético e a tira bimetálica do dispositivo de desarmar térmico (não representado) ou de um elemento auxiliar externo é montada para pivotar sobre um pino 17 suportado pela placa 15 com uma excentricidade predeterminada com respeito ao pivô 14 acima mencionado.

Uma ligação mecânica rúptil é disposta entre a haste de trans30 missão 10 e a placa de acionamento 15 do dispositivo de suporte 3 do contato móvel 4.

Na posição engatada, a ligação habilita o controle manual do mecanismo através do cabo 6. O deslocamento da alavanca de desarmar 16 para a posição desarmada devido à ação do dispositivo de desarmar causa a ruptura temporária da ligação mecânica resultando no desarmar automático do mecanismo independentemente do cabo 6. A alavanca de desarmar 16 é associada com uma mola de chamada 27 projetada para efetuar o restabelecimento automático da ligação mecânica quando o cabo 6 é acionado para a posição aberta em seguida ao desarmar do mecanismo mediante a ocorrência de uma falha.

A ligação mecânica rúptil compreende um trinco 19 pivotavelmente montado sobre um pino 20 da placa 15. Oposto a este pino, o nariz 21 (fig. 4) do trinco 19 opera na posição engatada da ligação em conjunção com um entalhe de retenção 22 (fig.4) situado sobre o braço da alavanca de desarmar 16. A haste de transmissão 10 é acoplada com o trinco 19 e com a placa 15 em uma posição articulada 23 que é suscetível de se deslocar quando a ação de desarmar se verifica em duas aberturas consecutivas 24 e 26 da placa 15.

Este ponto de articulação 23 está situado entre o pino de articulação 20 (fig. 3) do trinco 19 sobre a placa e o nariz 21 (fig. 4) do trinco. A ligação constitui um estágio de diminuição de velocidade na cadeia cinemática do mecanismo, reduzindo a força de desarme proporcionada pelo dispositivo de desarme magneto térmico.

O trinco 19 também compreende uma abertura reniforme ou em ‘V’ 25 que, com as aberturas 24 e 26 da placa, é configurado para habilitar a rotação da placa de suporte de contato 15 quando a ação de desarmar se processa, enquanto a haste 10 é bloqueada pelo cabo 6 propriamente dito mantido na posição fechada dos contatos.

A abertura 26 provida na placa 15 também habilita o curso da haste a ser guiado quando o cabo retorna à posição aberta dos contatos após o desarme. As duas aberturas 24, 26 da placa 15 se estendem recipro30 camente de tal maneira a formar um V,

Uma mola de polarização 27 com duas ramificações 28, 29 é montada em torno do pino 17 sobre a alavanca 16. Uma 28 das ramificações é configurada para retornar a alavanca de desarmar 16 à sua posição inicial ao passo que a outra ramificação 29 polariza o trinco 19 em uma posição preferencial selecionada de tal maneira a criar folga suficiente entre a alavanca 16 e o trinco 19 para habilitar o engate.

Um protetor 30 (figs. 3, 6 e 7) integrado na alavanca de desarmar cobre a zona de engate da alavanca de desarmar 16 com o trinco 19. Este protetor é ajustado entre a haste e a zona de engate do trinco e protege a zona de engate contra projeções devido à ruptura.

A operação do dispositivo passa a ser descrita doravante com referência às figuras.

Na figura 1, o dispositivo de operação ocupa uma posição na qual os contatos estão abertos, o manipulo ocupando a posição aberta.

Quando o cabo 6 é acionado para efetuar o fechamento dos contatos (fig. 2), ele desloca a haste 10 que então pressiona contra a placa 15 e o trinco 19 (figura 2). O trinco 19 é engatado sobre a barra de desarmar (ou alavanca).

A haste 10 pressionando sobre a placa 15 e sobre o trinco 19 leva a placa a pivotar em torno de seu pino 31 até os contatos 4, 5 se fecharem.

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A haste prossegue em seu curso até passar pelo ponto morto da articulação formada pelo cabo e haste. Então o mecanismo assume a posi25 ção de equilíbrio que mantém os contatos fechados como representado nas figuras 3 e 4.

Para abrir os contatos 4, 5 manualmente, o cabo 6 é acionado até ultrapassar o ponto morto da articulação na direção oposta. O mecanismo então atinge o ponto de equilíbrio, com os contatos abertos, quando o 30 cabo atinge o término de seu curso, uma posição representada na figura 1.

Quando os contatos são fechados e a barra de desarmar é acionada, o trinco 19 é destravado, porém, o cabo 6 não retorna diretamente à

sua posição aberta.

O equilíbrio das forças exercidas pela haste 10 sobre o mecanismo é rompido. A placa 15 gira em torno de seu pino 31 e abre os contatos, uma posição representada nas figuras 5 e 6. A abertura 25 realizada no interior do trinco 19 habilita o trinco a girar em torno do pino 20, e esta abertura 25 do trinco em conjunção com as aberturas 24, 26 da placa 15 permite o giro da placa, o cabo ainda sendo mantido na posição em que os contatos estão fechados.

A seguir a mola do cabo desloca o último para a posição de contatos abertos e a haste desloca o trinco para a posição iniciai conforme representado na figura 7. A mola 27 polarizando o trinco e restaurando a barra os desloca para uma posição na qual o engate do trinco pode ser realizado sobre a barra quando o cabo for acionado para fechar os contatos. As aberturas 24, 26 providas na placa 15 participam no guiamento da haste 10 de modo a deslocar a última para uma posição na qual é pressionada sobre a placa.

Assim, de acordo com a invenção, na posição de operação normal do circuito elétrico na ausência de falhas no circuito, a haste pressiona sobre a placa de suporte de contato e sobre a combinação de engate, as posições relativas das duas superfícies de apoio e a relação do dois braços de alavanca X e Y sendo otimizadas de forma que a força de engate do trinco é reduzida ao mínimo necessário.

O sistema desse modo compreende dois estágios de diminuição de velocidade. De acordo com o primeiro estágio, a força do mecanismo é absorvida a um grau substancial sobre a placa e a um pequeno grau sobre o trinco. De acordo com o segundo estágio, pelos dispositivos dos braços de alavanca sobre o trinco, a força é reduzida ou tem sua velocidade reduzida sobre a alavanca de desarmar.

A força necessária para desengatar pode desse modo ser reduzida a um valor inferior àquele das soluções da técnica anterior.

Uma redução da dimensão dos produtos é realizada de acordo com a invenção, enquanto ao mesmo tempo preservando ou aumentando o

desempenho do dispositivo devido ao fato de que a dimensão dos dispositivos de proteção magnética e térmica pode ser reduzida. O calor desprendido pelos dispositivos de proteção térmica é desse modo reduzido. A operação dos dispositivos de desarmar magnéticos é mais rápida e superior ao passo que as tensões dinâmicas são mais baixas.

A redução da força de engate habilita a superfície de apoio do trinco sobre a barra e, por conseguinte, a espessura do trinco e da barra de desarmar a ser reduzida.

A redução da força de engate também significa que o trinco po10 de ser produzido de uma placa de metal recortada, pois, é possível produzir o trinco de uma placa de metal delgada. A pequena espessura do trinco e da barra habilita uma proteção antipoluente a ser montada entre a haste por um lado e a zona de engate entre o trinco e a barra por outro lado.

Deve também ser observado que devido à presença da mola de polarização, as cadeias de dimensões habilitando o trinco a ser engatado sobre a barra são simplificadas.

Uma única mola, por conseguinte, é usada para desempenhar as duas funções, isto é, a reinicialização da barra e a criação de uma folga de engate.

De maneira similar, devido à presença deste protetor, a zona de engate não é propensa a ser danificada pela poluição devido ao desengate. O desempenho do disjuntor de circuito é preservado com o transcurso do tempo.

A invenção se aplica a qualquer aparelho elétrico compreenden25 do um mecanismo do tipo acima mencionado, tal como um disjuntor de circuito, comutador, interruptor diferencial, comutador de desconexão, contatos auxiliares incluindo produtos modulares etc.

Naturalmente, a invenção não está limitada às modalidades descritas e ilustradas que foram fornecidas somente a título de exemplo.

Pelo contrário, a invenção abrange todos os equivalentes técnicos dos dispositivos descritos assim como equivalentes dos mesmos caso os últimos sejam realizados de acordo com o espírito da invenção.

Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Dispositivo de operação de um aparelho de proteção elétrica alojado em um caixa isolante (1) contendo um par de contatos estacionário (5) e móvel (4), o contato móvel (4) sendo suscetível de ser acionado quer

   5 manualmente por intermédio de um cabo (6) quer de maneira automática, que compreende:

   - uma haste de transmissão (10) acoplada com o cabo (6),

   - um dispositivo de suporte (3) do contato móvel (4) compreendendo uma placa de suporte (15) montada de maneira girante sobre um pivô

   10 (31) e tendo uma ligação mecânica rúptil com a haste de transmissão (10), e

   - uma alavanca de desarmar (16) controlada por um dispositivo de desarmar para desligar a ligação mecânica na eventualidade da ocorrência de uma falha, resultando em desarme automático do mecanismo independentemente do cabo (6) e da separação dos contatos (4, 5),

   15 - a ligação mecânica rúptil sendo formada por um entalhe retentor da alavanca de desarmar (16) operando em conjunção com um trinco (19) montado de uma maneira girante sobre um pino (20) da placa, a ruptura da ligação mecânica correspondendo a um desengate do trinco, caracterizado pelo fato de que a haste de transmissão (10), na posição de engate do

   20 trinco, exerce pressão sobre a placa (15) e sobre o trinco (19), e sendo que as posições relativas das duas superfícies de apoio, respectivamente da placa (15) e do trinco (19), e a relação dos dois braços de alavanca, permitindo que a força da haste (10) sobre a alavanca de desarmar (16) seja reduzida, são selecionadas de tal maneira que a força aplicada ao trinco é menor que

   25 aquela aplicada à placa.
2. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as posições relativas das duas superfícies de apoio e a relação dos dois braços de alavanca serem selecionadas de tal maneira que a força aplicada ao trinco (19) é cerca de sete vezes menor que aquela aplica30 da à placa (15).
3. 3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato que o trinco (19) e a alavanca de desarmar (16) serem produziPetição 870180058924, de 06/07/2018, pág. 4/10 dos com uma espessura reduzida de modo a habilitar uma proteção antipoluente a ser acomodada entre a haste e a zona de engate entre o trinco (19) e a alavanca de desarmar.
4. 4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1
5. 5 a 3, caracterizado pelo fato de o trinco (19) ser produzido de chapa metálica recortada ou de plástico.

   5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de o trinco (19) e a placa (15) ambos compreenderem uma abertura (24, 25, 26) configurada para permitir que a placa (15)

   10 gire quando desengate automático ocorre, ao passo que a haste (10) é bloqueada na posição fechada dos contatos pelo cabo (6).
6. 6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a placa (15) também compreender uma abertura (24,26) configurada para guiar o curso da haste (10) para a

   15 sua posição inicial pressionando sobre a placa (15) quando o cabo (6) reverte à posição aberta dos contatos após o desarme automático.
7. 7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a abertura (25) do trinco (19) ser em forma de V.
8. 8. Dispositivo de acordo com as reivindicações 5 e 6, caracteri20 zado pelo fato de a abertura provida na placa ser formadas por duas aberturas (24, 26) de forma oblonga formando um V.
9. 9. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender uma mola (27) com duas ramificações (28, 29) fixadas sobre a alavanca (16) compreendendo

   25 uma primeira ramificação (28) configurada para retornar a alavanca (16) à sua posição inicial pronta para engate após o desarme ter ocorrido e uma segunda ramificação (29) configurada para deslocar o trinco (19) para uma posição preferencial na qual folga suficiente é criada entre o trinco (19) e a alavanca (16) de modo a facilitar o engate do trinco (19) sobre a dita barra

   30 após o desarme automático.
10. 10. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de o protetor ser moldado com a alavanca de

    Petição 870180058924, de 06/07/2018, pág. 5/10 desarmar (16).
11. 11. Aparelho de comando elétrico caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de operação como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.

    Petição 870180058924, de 06/07/2018, pág. 6/10

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