NL8204110A - Inrichting voor het met behulp van een energiebuffer tussen twee eindposities verplaatsen van een element. - Google Patents

Description

* , -r» N.0. 31.175 1 '

Inrichting voor het met behulp van een energiebuffer tussen twee eindposities verplaatsen van een element.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het tussen 5 een eerste en een tweede positie verplaatsen van een element en het naar keuze vasthouden van dit element in elk van deze posities, voorzien van een met het element mechanisch gekoppelde energiebuffer, die twee overeenkomstige stationaire eindtoestanden kan innemen, waarin de energie volledig in de vorm van potentiële energie aanwezig is, alsmede tussen-* 10 gelegen translatietoestanden, waarin potentiële energie wordt omgezet in kinetische energie en omgekeerd, een door de energiebuffer aangedreven en naar een van de twee, bij de eindtoestanden van de energiebuffer behorende eindposities te verplaatsen massa, vergrendelmiddelen voor elk van de twee eindtoestanden van de energiebuffer, teneinde het element in 15 een van zijn posities te houden, energietoevoermiddelen voor de energiebuffer.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooi-schrift 3.248.497. De inrichting wordt hier gebruikt voor het bedienen van een schakelaar, waarbij het element het verplaatsbare kontakt van de 20 schakelaar vormt of dit kontakt aandrijft.

Dit element bestaat uit een stang die in een uiteinde star gekoppeld is met het verbindingsdeel van een vork, waarvan de tanden uit platte parallelle stroken bestaan. Het andere uiteinde van de stang draagt het verplaatsbare kontakt van de schakelaar. De vork is met het 25 element en het kontakt in langsrichting verplaatsbaar en kan met het element en het kontakt ten dele als de bovengenoemde massa worden beschouwd .

Tussen een veerbodem, die op de stang is gemonteerd en de wand van een huis, die door de stang wordt doorlopen, bevindt zich een schroef-30 veer, die samen met de balg en de daarop werkende luchtdruk de funktie van de bovengenoemde energiebuffer uitoefent. Deze schroefveer is in kombinatie met de op de balg van een vakuumschakelaar werkende luchtdruk zodanig gedimensioneerd, dat als het verplaatsbare element, dat wil zeggen het kontakt, de stang en de vork in een van de twee uiterste standen 35 van een langsverplaatsing worden vergrendeld, hierop steeds een kracht werkt, die het kontakt in elk van deze uiterste standen met gelijke kracht terugdrijft naar een middenpositie. In deze uiterste standen is dus öf in de balg met de daarop werkende luchtdruk 3f in de schroefveer steeds een hoeveelheid potentiële energie opgeborgen. Als de vergrende-40 ling in een van de uiterste standen wordt opgeheven zal het kontakt 8204110 ♦λ. <► 2 onder omzetting van potentiële energie in de schroefveer of in de balg met de daarop werkende luchtdruk in kinetische energie, dat wil zeggen verplaatsing van de vorm, de stang en het kontakt, in de andere richting^ worden gedreven, dat wil zeggen in de inschakelrichting of uitschakel-5 richting al naar gelang de eerder ingenomen stand.

Tussen de parallelle stroken die de tanden van de vork vormen, is nabij het verbindingsdeel star een eerste dwarspen aangebracht. Het tus-sengelegen deel van deze pen strekt zich uit door de sleuf in een driehoekige plaat, die zich eveneens tussen de stroken van de vorm bevindt 10 en kan zwaaien om een tweede dwarspen, gelegen nabij de vrije uiteinden van de genoemde stroken van de vork. De afstand van de sleuf tot het zwaaipunt, dat wil zeggen de tweede dwarspen, varieert, zodat bij het zwaaien van de zwaaiplaat de vork met de daaraan bevestigde stang en het kontakt in hun langsrichting worden verplaatst. Aldus kan het kontakt 15 tussen een van zijn uiterste standen worden verplaatst. Door het zwaaien van de plaat kan de schakelaar derhalve worden ingeschakeld respektieve-lijk worden uitgeschakeld. De zwaaiplaat kan naar de ene stand worden gezwaaid met behulp van een elektromagneet en wordt door een trekveer in de andere zwaaistand gehouden, zolang de elektromagneet onwerkzaam is.

20 Als gevolg van de op het kontakt, de stang en de vork werkende veerkracht van de opgeborgen potentiële energie in de veer tussen de wand van het huis en de veerbodem of in de balg met de daarop werkende luchtdruk, zal bij het zwaaien van de plaat teneinde de schakelaar in of uit te schakelen, een deel van de verplaatsingsenergie voor het kontakt 25 worden geleverd door deze potentiële energie, waarbij de op het schake-laarkontakt werkende veerkrachten en de bewegende massa zodanig op elkaar afgestemd zijn, dat de juiste schakelsnelheid wordt bereikt, terwijl zo min mogelijk energie als botsingsenergie verloren gaat. De kon-taktvervorming ten gevolge van het tegen elkaar aan botsen van de kon-30 takten is daardoor ook minimaal.

Omdat geen van de, aan de verplaatsing van het kontakt meewerkende veren daarbij tevens de noodzakelijke kontaktdrukken kunnen verzorgen, worden hiervoor speciale middelen toegepast. Tevens kunnen met deze middelen eventuele kontaktvervorming en/of -slijtage worden gekompenseerd. 35 De middelen bestaan uit een hefboom die zich ongeveer dwars op de langsrichting van de vork uitstrekt en in een uiteinde om een punt kan zwaaien. De hefboom loopt tussen de vrije uiteinden van de parallelle stroken van de vorm door en draagt hier de tweede dwarspen, waaromheen de zwaaiplaat kan zwaaien. De beide vrije uiteinden van deze tweede 40 dwarspen lopen door langssleuven in de vrije uiteinden van de genoemde 8204110 ·" _ 3 * stroken van de vork. Op het vrije uiteinde van de hefboom werkt een drukveer, die de hefboom omhoog drukt en daarmee de zwaaiplaat, de vork via de eerste dwarspen en ook het kontakt. Dit levert de gewenste kon-taktdruk en kompenseert kontaktslijtage en kontaktvervorming.

5 Vanzelfsprekend moeten deze laatstgenoemde middelen onwerkzaam wor den gemaakt als de schakelaar wordt uitgeschakeld. Hiertoe werkt het vrije uiteinde van de hefboom tevens samen met magnetische middelen die de hefboom vasthouden als deze bij het uitschakelen de laagste stand bereikt, waarin de hefboom door de vork via de tweede dwarspen en door de 10 bovenranden van deze dwarssleuven naar beneden wordt gedrukt.

De uitvinding beoogt thans de bekende inrichting met behoud van alle voordelen verder te verbeteren en daarbij te vereenvoudigen. De inrichting volgens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat de massa ten opzichte van de energiebuffer en ten opzichte van het element over een be-15 paalde afstand elastisch verplaatsbaar is, zodat als het element een van zijn posities bereikt de massa nog over een gegeven afstand naar zijn bijbehorende eindpositie kan worden verplaatst, onder omzetting van kinetische in potentiële energie, terwijl de vergrendelmiddelen de massa in zijn eindposities vastgrijpen en -houden.

20 Onder een eindpositie van de massa wordt de positie verstaan die de massa op grond van zijn kinetische energie maximum kan bereiken, en waarbij dus nagenoeg alle kinetische energie is omgezet in potentiële energie.

De inrichting volgens de uitvinding werkt met veel minder bewegende 25 delen, heeft geen scharnierpunten, terwijl slechts een energiebuffer behoeft te worden toegepast. Omdat de massa nog verder wordt verplaatst als het verplaatsbare element reeds zijn eindpositie heeft bereikt, wordt extra drukkracht op het element uitgeoefend en worden slijtage en vervormingen van de kontakten automatisch gekompenseerd.

30 Het eerst in zijn eindposities vergrendelen van de massa heeft tot gevolg dat er vrijwel geen energie in de vorm van botsingsenergie verloren gaat en dus in de energiebuffer meer energie wordt opgeborgen voor het weer in de andere richting verplaatsen van het element. Bij toepassing in een schakelaar heeft dit het voordeel, dat het openen van het 35 kontakt met voldoende snelheid kan geschieden. De twee kontakten ontmoeten elkaar bij een dergelijke schakelaar met aanzienlijke snelheid, namelijk de verplaatsingssnelheid van de massa. Het element zelf is echter ten opzichte van de massa verplaatsbaar en heeft op zichzelf weinig massa, zodat er ook slechts weinig botsingsenergie behoeft te worden 40 opgevangen. Nadat de kontakten met elkaar in aanraking zijn gekomen 8204110

V

4 vliegt de massa nog door en wordt er direkt voldoende kontaktdruk opgebouwd, die bovendien kontakttrillingen snel onderdrukt. Ook dit wordt met eenvoudige middelen bereikt.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uit-5 vinding bestaat deze uit een huis, althans een in het huis verplaatsbare massa, een met de massa samenwerkende energiebuffer, waarvan tegenover elkaar gelegen uiteinden kunnen worden tegengehouden door twee met de massa samenwerkende en ten opzichte van de massa verplaatsbare eind-organen, een aanslag die stationair is ten opzichte van het huis en zo-10 danig is geplaatst nabij een van de eindposities van de massa in het huis, dat het naar deze eindpositie gekeerde uiteinde van de energiebuffer en het bijbehorende eindorgaan bij verplaatsing van de massa naar deze aanslag door deze aanslag wordt tegengehouden, terwijl de massa als gevolg van nog aanwezige kinetische energie naar zijn bijbehorende eind-15 positie loopt en door de kinetische energie van de massa verdere potentiële energie in de energiebuffer wordt opgeborgen, waarbij het eindorgaan in het andere uiteinde van de energiebuffer met het verplaatsbare element is gekoppeld.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de massa hol uitgevoerd 20 en is de energiebuffer in deze massa opgenomen. De aanslag, die stationair is ten opzichte van het huis kan hierbij over een bepaalde afstand in de massa doordringen als deze in de richting naar de aanslag wordt verplaatst, waarbij hij met zijn uiteinde in aanraking kan komen met een eveneens in de holle massa gelegen eindorgaan.

25 Bij voorkeur bestaat de energiebuffer uit een schroefveer die zich uitstrekt in een holte in een cilindrische massa terwijl zij in elk uiteinde is opgenomen in een veerbodem, elk rustend tegen ten opzichte van de holte naar binnen gekeerde, aan de massa bevestigde tegenhoudorganen, waarbij althans een veerbodem kan samenwerken met de door een doorgang 30 in de massa in de holte naar binnen stekende en aan het huis bevestigde aanslag, terwijl het verplaatsbare element verbonden is met de andere veerbodem en door een bijbehorende doorgang in de massa tot buiten deze massa reikt.

De inrichting volgens de uitvinding is in eerste instantie ontwor--35 pen voor het bedienen van een schakelaar. Het spreekt echter vanzelf, dat deze inrichting niet tot deze toepassing beperkt is. In plaats van een schakelaar kan bijvoorbeeld ook een afsluiter voor een gas of een vloeistof worden bediend.

Ook behoeft de energiebuffer niet te bestaan uit een schroefveer, 40 zoals in de hierna te beschrijven uitvoeringsvorm wordt aangenomen. In 8204110 5 plaats van een schroefveer kunnen bijvoorbeeld ook pneumatische middelen worden toegepast zolang zij aan de genoemde werkingsvoorwaarden voldoen.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de figuren 1-6, die na elkaar een principiële ultvoeringvorm van de uitvin-5 ding in verschillende werkposities weergeven.

De weergegeven inrichting bestaat uit een energiebuffer in de vorm van een veer 1, die is ingespannen tussen een eerste veerbodem of -schotel 2 en een tweede veerbodem of -schotel 3. Deze veer 1 met de veerbo-dems 2 en 3 bevinden zich in een cilindrische holte in de massa 4. Deze 10 massa die eveneens cilindrisch kan zijn kan rechtlijnig worden verplaatst in een alleen in fig. 6 schematisch weergegeven cilindrisch huis 14. De veerbodems 2 en 3 worden tegengehouden door naar binnen gekeerde flenzen van de massa.

De massa kan in dit huis 14 heen en weer worden verplaatst tussen 15 een aanslag 19, links in de figuren en een aanslag 20, rechts in de figuren. Deze aanslagen 19 en 20 kunnen aan het huis zijn bevestigd.

In beide eindposities links en, rechts kan de massa 4 worden vastgehouden door schematisch weergegeven vergrendelmiddelen 21 en 22. Deze vergrendelmiddelen kunnen bijvoorbeeld bestaan uit om een centrale as 20 draaibare wiggen, die in een langsrichting verplaatsbaar zijn, dat wil zeggen in de richting naar en van de massa 4. De van de .massa afgekeerde uiteinden van deze wiggen zijn gekoppeld met de respektievelijke trekve-ren 23 en 24.

In de toestand van fig. 1 bevat de energiebuffer opgezamelde poten-25 ti'éle energie in de vorm van de samengedrukte veer 1 en wordt de massa 4 in de linker eindpositie I vastgehouden door de vergrendelinrichting 21. De hier naar boven verplaatste en door de vooraf naar links bewegende massa 4 naar links gekantelde wig 21 wordt nu met zijn rechterbovenrand door de gestrekte veer 23 gedrukt gehouden tegen de buitenwand van de 30 massa 4. Hierdoor kan deze massa niet meer naar rechts worden verplaatst en blijft zij in de getekende stand vergrendeld, tot de wig 21 weer naar beneden wordt verplaatst.

Op de veerbodem 2 of 4 kan een niet weergegeven element worden gemonteerd dat tussen de twee eindposities 1 en II heen en weer moet wor-35 den verplaatst. In dit uitvoeringsvoorbeeld kan dit element aan de veerbodem 3 bevestigd worden gedacht, waarbij aanslag 20 bijvoorbeeld het vaste kontakt van de schakelaar vormt.

In fig. 2 wordt de vergrendeling 21 opgeheven door het naar beneden verplaatsen van de wig 21 en wordt tegelijkertijd aan de kant van de 40 eindpositie II eenzelfde vergrendelinrichting 22 paraat gesteld. De 8204110 6 energiebuffer 1 verplaatst dan de massa 4 naar de toestand volgens fig.

3. In deze toestand Is alle potentiële energie omgezet In kinetische energie, die de massa 4 verder drijft naar de eindpositie II. Fig. 4 laat daarvan een momentopname zien.

5 In fig. 5 is de veerbodem 3 en dus ook het hieraan bevestigde ele ment aangekomen nabij de eindpositie II. De massa 4 bevat echter nog alle kinetische energie, zodat zij onder invloed hiervan verder zal doorschieten, nu echter onder gelijktijdig omzetten van kinetische energie in potentiële energie, die dan weer door het samendrukken van de 10 veer 1 wordt opgeborgen.

In fig. 6 is alle kinetische energie omgezet in potentiële energie en is de snelheid van de massa 4 weer tot nul gereduceerd. Op datzelfde moment zal de massa 4 onder invloed van de potentiële energie in de buffer 1 van bewegingsrichting willen omkeren. Zodra de wig 21, zoals weer-15 gegeven is in fig. 2, naar beneden wordt verplaatst voor het ontgrendelen van de massa 4, wordt wig 22 naar boven verplaatst, aangegeven met de pijl, en aldus paraat gesteld. In fig. 5 is de massa 4 zover naar rechts verplaatst, dat de paraatgestelde wig 22 door de buitenrand van de bewegende massa 4 naar recht wordt gekanteld. Zodra de massa 4 in 20 fig. 6 zijn eindpositie heeft bereikt en als gevolg van de in de veer 1 opgeslagen potentiële energie weer naar links wordt verplaatst, wordt deze verplaatsing tegengehouden door de met behulp van veer 24 tegen de massa 4 gedrukte bovenrand van de wig 22. De massa 4 wordt zolang vastgehouden tot de wig 22 weer naar beneden wordt verplaatst.

25 In de ideale situatie, dus zonder wrijvingsverliezen en dergelijke, zou op deze wijze de inrichting na eenmalige toevoer van energie tot in het oneindige kunnen blijven funktioneren. Aangezien in de praktijk echter mechanische verliezen onvermijdelijk zijn, zal steeds, bijvoorbeeld na elke cyclus bestaande uit een heen en weer verplaatsing van de 30 massa 4, energie aan de inrichting moeten worden toegevoerd omdat door deze verliezen de massa niet de oorspronkelijke uitgangspositie bereikt. Omdat bij de uitvinding bij elke bewegingscyclus steeds een maximum omzetting van potentiële in kinetische energie en vervolgens weer in potentiële energie plaatsvindt, zal die energietoevoer minimaal zijn en 35 alleen deze verliezen behoeven aan te vullen.

Energietoevoer kan bijvoorbeeld plaatsvinden in de vorm van extra potentiële energie in de energiebuffer in de eindposities I of II of in de vorm van extra kinetische energie tijdens het verplaatsen naar een van de eindposities. In het eerste geval kan de massa zodra deze weer 40 bijna of nagenoeg in een van de eindposities, bijvoorbeeld in de eind- 8204110 7 positie II is teruggekeerd, met behulp van een elektromagneet 25 met be-krachtigingsspoel 26 verder naar de oorspronkelijke eindpositie worden getrokken. Ook kan bijvoorbeeld met behulp van een elektromagneet extra versnellingsenergie aan de verplaatsende massa worden medegedeeld.

5 Met de uitvinding wordt op eenvoudige wijze bereikt dat elke slij tage, vervorming of dergelijke waardoor de onderlinge afstand tussen de eindposities zou worden vergroot, automatisch wordt opgevangen zonder dat er een aanpassing, nastelling of dergelijke nodig is.

Het spreekt vanzelf, dat de vergrendelwiggen 21 en 22 ook door 10 andere mechanische of elektrische vergrendelmiddelen kunnen worden vervangen.

Ook zijn nog andere wijzigingen en aanvullingen mogelijk zonder buiten het kader van de uitvinding te treden. Zo kan de massa 4 ook op andere wijze dan de weergegeven holle cilinder worden uitgevoerd. Deze 15 massa kan bijvoorbeeld bestaan uit een ring die zich om de veer 1 uitstrekt. De massa behoeft niet hol te zijn en de veer kan ook geheel buiten de massa zijn gelegen. Verder kan de veer 1 gedeeld zijn.

8204110

Claims (10)

1. Inrichting voor het tussen een eerste en een tweede positie verplaatsen van een element en het naar keuze vasthouden van dit element in elk van deze posities, voorzien van een met het element mechanisch ge-5 koppelde energiebuffer, die twee overeenkomstige stationaire eindtoestanden kan innemen, waarin de energie volledig in de vorm van potentiële energie aanwezig is, alsmede tussengelegen translatietoestanden, waarin potentiële energie wordt omgezet in kinetische energie en omgekeerd, een door de energiebuffer aangedreven en naar een van de twee, 10 bij de eindtoestanden van de energiebuffer behorende eindposities te verplaatsen massa, vergrendelmiddelen voor elk van de twee eindtoestanden van de energiebuffer, teneinde het element in een van zijn posities te houden, energietoevoermiddelen voor de energiebuffer, met het kenmerk, dat de massa ten opzichte van de energiebuffer en ten opzichte van 15 het element over een bepaalde afstand elastisch verplaatsbaar is, zodat als het element een van zijn posities bereikt de massa nog over een gegeven afstand naar zijn bijbehorende eindpositie kan worden verplaatst, onder omzetting van kinetische in potentiële energie, terwijl de vergrendelmiddelen de massa in zijn eindposities vastgrijpen en -houden.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de werkingslijn van het element, de energiebuffer en de massa samenvallén en waarbij het element met de energiebuffer gekoppeld is, met het kenmerk, dat de verplaatsing van de massa over de gegeven afstand ten opzichte van het element met deze werkingslijn samenvalt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt door een huis, een in het huis volgens de werklijn verplaatsbare massa, een met de massa samenwerkende energiebuffer, waarvan tegenover elkaar gelegen uiteinden kunnen worden tegengehouden door twee met de massa samenwerkende en ten opzichte van de massa verplaatsbare eindorganen, een aanslag die 30 stationair is ten opzichte van het huis en zodanig is geplaatst nabij een van de eindposities van de massa in het huis, dat het naar deze eindpositie gekeerde uiteinde van de energiebuffer en het bijbehorende eindorgaan bij verplaatsing van de massa naar deze aanslag door deze aanslag wordt tegengehouden, terwijl de massa als gevolg van nog aanwe-35 zige kinetische energie naar zijn bijbehorende eindpositie loopt en door de kinetische energie van de massa verdere potentiële energie in de energiebuffer wordt opgeborgen, waarbij het eindorgaan in het andere uiteinde van de energiebuffer met het verplaatsbare element is gekoppeld.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de energie- 8204110 buffer met zijn eindorganen in de massa zijn opgenomen en dat althans een aanslag met zijn uiteinde tot in de massa kan doordringen, in aanraking met een van de eindorganen.

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarbij de energiebuffer bestaat 5 uit een schroef veer, met het kenmerk, dat de schroef veer zich in de langsrichting van een holte in een cilindrische massa uitstrekt en in elk uiteinde is opgenomen in een veerbodem, die elk rusten tegen ten opzichte van de holte naar binnen gekeerde, aan de massa bevestigde tegen-houdorganen, waarbij althans een veerbodem kan samenwerken met de door 10 een doorgang in de massa in de holte naar binnen stekende en aan het huis bevestigde aanslag, terwijl het verplaatsbare element verbonden is met de andere veerbodem en door een bijbehorende doorgang in de massa tot buiten deze massa reikt.

6. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, gekenmerkt 15 door energietoevoermiddelen, die de massa steeds naar een bepaalde vaste eindpositie verplaatsen, een en ander zodanig dat de totale energie-inhoud van de energiebuffer konstant wordt gehouden.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de energie-toevoermiddelen bestaan uit elektrische aandrijfmiddelen die de massa na 20 elke werkcyclus naar dezelfde eindstand verplaatsen.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de elektrische middelen bestaan uit een elektromagneet die de massa na elke werkcyclus naar de eindstand trekt.

9. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de elek-25 trische middelen bestaan uit een elektromotor die de massa naar de eindstand voert.

10. Inrichting volgens althans één van de voorgaande conclusies, toegepast voor het bedienen van een elektrische schakelaar, waarbij het element ie verbonden met of het verplaatsbare kontakt vormt van een 30 schakelaar. ***** 8204110