PT1273020E - Dispositivo eléctrico de comutação. - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO ELÉCTRICO DE COMUTAÇÃO" A invenção refere-se a um dispositivo eléctrico de comutação que se apresenta nomeadamente sob a forma de um controlador de temperatura, de um limitador de temperatura, etc.

Tais dispositivos de comutação são no essencial constituídos por um dispositivo de contacto de comutação, compreendendo um contacto fixo e um contacto móvel. Para mover o contacto móvel do dispositivo de contacto de comutação da posição de fecho para a posição de abertura e vice-versa existe um elemento actuador. 0 acoplamento do contacto móvel ao movimento do elemento actuador efectua-se por intermédio de um elemento de transmissão que pode por exemplo ter a configuração de um pino de transmissão. 0 elemento de transmissão comporta pelo menos numa das suas extremidades um cone que está encaixado num orifício de um elemento de mola e/ou do elemento de actuação, que por sua vez está ligado ao contacto móvel. Todos os componentes atrás referidos são solidários de um dispositivo de fixação.

Um dispositivo eléctrico de comutação deste género ficou por exemplo a ser conhecido pelo documento DE 3735334. Neste dispositivo de comutação já conhecido uma tira bimetálica alongada e uma mola de comutação brusca, na qual está fixado o contacto móvel, estendem-se no essencial paralelamente uma à outra. Quando ambos os componentes executarem um movimento 1 angular acoplado, verifica-se um deslocamento do género de um paralelogramo entre o elemento de actuação, o elemento de mola e o elemento de transmissão que tem a forma de um pino. Durante esta deslocação ocorre um movimento oscilante das extremidades cónicas do elemento de transmissão dentro dos respectivos orifícios, o que é acompanhado de um atrito não desprezível dos cones em relação à aresta do lado de dentro dos orifícios.

Verificou-se que estes atritos são desvantajosos em termos de funcionamento da comutação e nomeadamente em termos da histerese de tais dispositivos de comutação.

Do mesmo modo depreende-se do documento da DE 82 15 108 UI um comutador regulador de temperatura que comporta um elemento de transmissão disposto entre uma tira bimetálica e uma mola de contacto, elemento esse que tem uma configuração cónica em ambas as suas extremidades. O orifício aberto na placa bimetálica e destinado ao encaixe da extremidade em forma de cone do elemento de transmissão tem uma configuração circular, o que está igualmente aliado à existência de atrito entre a extremidade de forma cónica e os bordos do orifício. O relé térmico para a protecção de motores que consta do documento US 5121095 A comporta um pino de transmissão que atravessa um contacto móvel. O orifício previsto para esse efeito no contacto apresenta a geometria de um quadrado. O pino de transmissão está firmemente fixado no orifício quadrado.

Para minimizar o atrito já se imaginou prever extremidades em forma de cutelo para o elemento de transmissão em vez dos cones e apoiar aqueles cutelos em aberturas adequadamente conformadas. Isto significa no entanto que se torna necessário 2 acertar durante a montagem a posição angular do elemento de transmissão em torno do seu eixo longitudinal, o que encarece a montagem. A invenção tem o objectivo de melhorar o comportamento em termos de comutação de tais dispositivos. Este objectivo atinge-se pela adopção das caracteristicas enunciadas na reivindicação 1. Aperfeiçoamentos vantajosos da invenção resultam das reivindicações secundárias.

Considera-se que o cerne da invenção é o facto de o orifício ou os orifícios nos quais encaixam o cone ou os cones do elemento de transmissão estarem dimensionados de tal maneira que, visto na direcção de projecção do elemento actuador ou do elemento de mola a partir do dispositivo de fixação, a medida desse orifício é maior do que na direcção perpendicular à direcção de projecção.

Em virtude disso a secção transversal relevante do cone, que na posição inclinada é circular ou ligeiramente elíptica, já não entra em contacto com uma aresta circular do orifício, havendo em vez disso e de maneira vantajosa um contacto pontual das superfícies laterais do cone com as arestas laterais do orifício, que terá a configuração de um furo alongado, de uma elipse ou de um rectângulo, de modo que se consegue suprimir o atrito que se verifica entre as superfícies cónicas e as arestas dos orifícios nos quais encaixa o cone ao percorrer o movimento angular entre o elemento de transmissão e o elemento de actuação ou o elemento de mola. 0 apoio dos cones nos orifícios é comparável ao apoio oscilante de um veio, passando o eixo de movimento oscilante pelos dois pontos de incidência 3 compreendidos entre as superfícies cónicas e as arestas laterais dos orifícios.

Os orifícios podem ter a configuração de um furo alongado ou então entram do mesmo modo em linha de conta furos rectangulares ou orifícios elípticos.

Se a diferença entre o dimensionamento ao longo do eixo longitudinal e do eixo transversal do orifício ou, tratando-se de um furo rectangular, a diferença entre o comprimento e a largura do orifício tiverem um dimensionamento maior do que um possível desvio da tolerância de fabrico do ou dos cones do elemento de transmissão em relação à secção transversal circular, fica assegurado que tais desvios de tolerância de fabrico não consigam anular o efeito de redução de atrito pretendido pela adopção dos furos alongados. 0 facto de a incidência por parte das superfícies cónicas se efectuar essencialmente em dois pontos situados um em cada uma das arestas laterais dos orifícios alongados pode, de maneira vantajosa, fazer com que essa incidência esteja configurada de maneira deslizante, isto é, a incidência pode deslocar-se ao longo das arestas laterais caso aconteça pontualmente que partes da superfície do cone situadas numa posição perpendicular em relação àquelas arestas laterais entrem em contacto com as extremidades dos furos alongados quando houver uma posição angular bastante pronunciada entre o elemento actuador e o elemento de transmissão. Após um primeiro ciclo de comutação o elemento de transmissão irá regra geral ocupar dentro do furo alongado uma posição centrada que está em larga medida isenta de atrito. 4

Caso o orifício tiver uma configuração elíptica o elemento de transmissão irá posicionar-se de preferência no ponto mais largo da elipse, que será o ponto de apoio, e isto devido ao efeito de mola que actua entre esse elemento de transmissão e as arestas laterais dos orifícios. Quando se verificar então um movimento basculante entre o elemento de actuação e o elemento de transmissão, as superfícies cónicas rolam por assim dizer sobre as arestas laterais do orifício elíptico, o que é igualmente acompanhado de um atrito muito reduzido. A invenção é explicada mais em pormenor mediante um exemplo de realização representado nas figuras do desenho. Mostra-se na:

Fig. 1: uma ilustração esquemática em alçado lateral do dispositivo eléctrico de comutação, com uma tira bimetálica que se encontra na sua posição de extensão (contacto de comutação fechado);

Fig. 2: uma ilustração esquemática equivalente à da fig. 1, com uma tira bimetálica na posição de deflexão (contacto de comutação aberto);

Fig. 3: uma ilustração esquemática das condições de apoio do cone no estado actual da técnica;

Fig. 4: uma ilustração esquemática das relações de comprimento do cone, de acordo com a invenção. 0 dispositivo eléctrico 1 de comutação representado nas figuras 1 e 2 do desenho abrange um conjunto 2 de contactos de comutação constituído por um contacto fixo 3 e por um contacto móvel 4 que está fixado numa mola 5 de contacto. 5

Para fazer bascular a mola 5 de contacto e em virtude disso abrir ou fechar o conjunto 2 de contactos de comutação está previsto um elemento actuador 6 que se apresenta sob a forma de uma tira bimetálica 7, cuja extremidade móvel 8 tem um acoplamento cinemático, através de um elemento 10 de transmissão, com a extremidade livre 9 da mola 5 de contacto. No exemplo de realização apresentado o elemento 10 de transmissão é um pino de transmissão que está provido de um cone 11, 11' em ambas as extremidades, cones esses que encaixam em orifícios 12, 12' da tira bimetálica 7 e da mola 5 de contacto.

Além disso a fig. 1 e a fig. 2 mostram ainda um dispositivo 13 de fixação constituído por anilhas isoladoras sobrepostas, no qual estão presas as extremidades fixas da mola 5 de contacto e da tira bimetálica 7, bem como o contacto fixo 3, os contactos 14 de ligação e um braço 15 de suporte para o dispositivo 16 de ajuste. A fig. 3 mostra agora as condições existentes na zona de apoio do cone, do género das que reinam no estado actual da técnica. A fig. 3a mostra uma vista em planta da tira bimetálica 7. O orifício 12, no qual encaixa o cone 11, tem uma forma circular. Isto significa que as duas arestas 20 visíveis na figura 3b exercem pressão sobre as superfícies do cone 11, provocando atrito logo que o ângulo α de basculamento aumenta.

No exemplo de realização da invenção que se encontra representado na figura 4 do desenho o orifício tem a configuração de uma abertura rectangular, pelo que um cone circular 11 só irá exercer pressão sobre as arestas laterais 25 do orifício 12, ficando em contrapartida livres as arestas 6 longitudinais 26. A essência da invenção é o facto de o orifício 12 ter na direcção 27 de extensão longitudinal da tira bimetálica 7 uma medida maior do que na direcção perpendicular àquela outra direcção. A par de uma configuração sob a forma de um furo rectangular, tal como se encontra representado na fig. 4, entram também em linha de conta orifícios 12, 12' com a forma de um furo alongado ou de uma elipse. A relação entre o comprimento D e a largura d do orifício 12, 12' ou a relação dos dimensionamentos entre o eixo longitudinal D e o eixo transversal d de um orifício elíptico ou de um furo alongado rege-se aproximadamente pela fórmula D = d cos α em que α é o ângulo de que o eixo longitudinal dos cones 11, 11' diverge da perpendicular sobre a superfície que passa pelo orifício quando a tira bimetálica 7 for deflectida.

Lisboa, 20 de Agosto de 2007 7

Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo eléctrico (1) de comutação, tratando-se nomeadamente de um controlador de temperatura ou de um limitador de temperatura, com - um dispositivo (2) de contacto de comutação, comportando um contacto fixo (3) e um contacto móvel (4), um elemento actuador (6) para levar o contacto móvel (4) do dispositivo (2) de contacto de comutação da posição de fecho para a posição de abertura e vice-versa, um elemento (10) de transmissão dotado em pelo menos uma das suas extremidades de um cone (11, 11'), elemento esse que está encaixado num orificio (12, 12') de um elemento (5) de mola e/ou do elemento actuador (6) que está ligado ao contacto móvel (4), bem como um dispositivo (13) de fixação no qual se encontram imobilizados o contacto fixo (3) , o elemento de mola, bem como o elemento actuador (6), caracterizado por o orificio (12, 12') no qual encaixa o cone (11, 11') estar dimensionado de tal maneira que o mesmo é maior na direcção de projecção do elemento actuador (6) ou do elemento de mola (5) a partir do dispositivo (13) de fixação do que perpendicularmente àquela direcção de projecção.
2. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o elemento actuador (6) ter de uma maneira já em si bem conhecida a configuração de uma tira bimetálica (7) que está imobilizada pela sua extremidade de fixação no dispositivo (13) de fixação e que na sua extremidade basculante (8) está 1 provida de um orifício no qual encaixa o cone (11) do elemento (10) de transmissão.
3. 3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o elemento (5) de mola que interactua com o contacto móvel (4) ter a confiquração de uma mola de contacto alongada que está acoplada pela sua extremidade livre (9) capaz de bascular com a extremidade basculante (8) da tira bimetálica (7), estando esse elemento provido de um orifício (12') para nele poder encaixar o cone (11') do elemento (10) de transmissão.
4. 4. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o orifício (12, 12') estar configurado no elemento actuador (6) e/ou no elemento (5) de mola sob a forma de um furo alongado.
5. 5. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores 1 a 3, caracterizado por os orifícios (12, 12') terem a configuração de um furo rectangular.
6. 6. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores 1 a 3, caracterizado por os orifícios (12, 12') terem uma configuração à maneira de uma elipse.
7. 7. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a diferença entre o dimensionamento do orifício (12, 12') ao longo do eixo longitudinal e o dimensionamento do orifício (12, 12') ao longo do eixo transversal do orifício (12, 12') ou, tratando-se de um furo rectangular, a diferença entre o comprimento (D) e a largura (d) do orifício (12, 12') ter um valor maior 2 do que o possível desvio de tolerância de fabrico do ou dos cones (11, 11') do elemento (10) de transmissão em relação a uma secção transversal circular.
8. 8. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as superfícies em forma de cone incidirem, no essencial de maneira puntiforme, sobre as arestas laterais (25) do orifício (12, 12').
9. 9. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a incidência das superfícies cónicas em dois pontos situados um em cada aresta lateral (25) do orifício (12, 12') ser tal que esse ponto de incidência pode deslizar ao longo daquelas arestas laterais.
10. 10. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as arestas laterais (25) do orifício (12, 12') terem a configuração de arestas de deslizamento, sendo para tal nomeadamente alisadas.
11. 11. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a relação entre o comprimento (D) e a largura (d) do orifício (12, 12') ou então a relação do dimensionamento ao longo do eixo longitudinal (D) e do eixo transversal (d) do orifício se reger aproximadamente pela fórmula D = d cos α 3 quando α for orifício e transmissão. o ângulo de basculamento entre a superfície do o eixo longitudinal do elemento (10) de Lisboa, 20 de Agosto de 2007 4