CN1934670A - 用于电气设备配电仪表的开关机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电气设备配电仪表的一种开关机构，它配有：一个用于手工操作配电仪表的开关柄；具有固定的和活动的接触件的至少一个触点，该触点可以是一个双触点；一个处于开关柄和至少一个活动的接触件之间的肘杆传动机构，该肘杆传动机构在一个第一稳定位置上时使触点保持闭合；以及一个由一断路器操纵的断路杆，该断路杆如此作用于传动机构，使得该传动机构从其第一稳定位置(接通位置)经过一个死点位置进入到一个第二稳定位置(断路位置)中。该传动机构包含一个与活动的接触件(28)铰接地相联的连接片(26)和一个具有两个股部(23，25)的弓形件(24)，其中一个股部(25)与连接片(26)的另一端相连，另一股部(23)与开关柄(18)相连；在断路情况下，断路杆(33)大致垂直于传动机构地在弯折点部位处朝第二稳定位置方向对该传动机构施加载荷。

Description

用于电气设备配电仪表的开关机构

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分中所述的用于电气设备配电仪表的开关机构。

这种电气设备配电仪表例如是线路保护开关、故障电流保护开关或电机保护开关，在出现短路电流、过电流或故障电流的情况下，便可利用该保护开关实现断路。一种线路保护开关—这里作为示例优先予以考虑—它具有一个由一个固定的和一个所谓的活动的接触件组成的触点，该触点可以用手或自动地进行闭合或断开。所述活动的接触件通常在一端上固定在一个可围绕一固定轴线旋转的接触杆，而在其另一端上则连接着一个肘杆传动机构，该机构本身又与开关柄铰接地相连。触点的断开一方面是通过对于开关柄的操作加以实现的，另一方面还配置了一个热断路器和一个电磁断路器，利用前者可以关断过电流，利用后者可以关断短路电流。

由海德堡的ABB Stotz-Kontakt有限责任公司所经销的线路保护开关S2具有一个配有一连接点的传动机构，该传动机构安置在两个板坯之间。对上述连接点发生作用的，一方面是具有热双金属形式的一个热断路器，另一方面是一个电磁断路器，这样，在上述连接点脱耦释放后，活动的接触件被持续地保持在断开位置上。在出现短路电流情况下，电磁断路器也直接作用于接触杆，从而使触点快速被断开，借以达到及早进行电流限制的目的，但这一点在这里只有次要的意义。

在所述两个板坯之间布置开关锁，这具有如下优点：开关锁可以同板坯和接触杆以及同可旋转地固定在这两个板坯之间的开关柄加以预装配。

上述这种开关锁可通过下述措施实现简化：在接触杆和开关柄之间配置一个肘杆传动机构，该肘杆传动机构由两个可以彼此对向摆动的部分组成，这两个部分在接通状态中同开关柄和活动的接触杆一起占据一个第一稳定位置，由断路器经过一个死点位置而被置于一个第二稳定位置中，其中在第二稳定位置中，接触杆以及活动的接触件处于断开状态。

EP 0 585 261 B1公开了文首述及的那种开关机构，其中肘杆传动机构由一个伸张杆和一个圆金属丝弓形件所形成，其中伸张杆连接在开关柄上；由于断路器或者也许还有断路杆在伸张杆上的作用点之故，应特别重视较高的尺寸精确性，借以达到正确断路的目的，其中还得采取一些措施，以便为了接通过程对肘连杆上所有部分做到准确定义的导引。

本发明的任务是进一步简化文首述及的那种开关机构，从而使其制造乃至其安装得以简化。

依本发明，上述任务是通过权利要求1中所述特征加以解决的。

于此应注重的是：在线路保护开关或故障电流保护开关上的触点是由一个固定的接触件和一个活动的接触件所形成的，其中该活动的接触件被固定在一个可摆动地支承的接触杆上。

本发明当然也可以应用到某种配电仪表、特别是电机保护开关上，其中一个双触点配有两个彼此保持一定间距布置的固定的接触件和一个接触桥件，在该接触桥件上固定着两个活动的接触件；传动机构可被安置在开关柄和接触桥件之间。这样一来，该双触点也就成了上述意义的一个“触点”了。

依本发明，肘杆式传动机构也包含一个与触点的活动的接触件(单接触或双接触)铰接地相耦联的连接片和一个具有两个股部的弓形件，其中该弓形件的一个股部与连接片的另一端相连，该弓形件的另一个股部则与开关柄铰接相连，其中在断路情况下，断路杆大致垂直于肘杆传动机构地朝第二稳定位置的方向在弯折铰链点部位处对该肘杆传动机构施加载荷。

根据本发明的另一项有利的设计，断路杆可以围绕开关柄的旋转轴转动，它以一个第一臂与断路器相耦联，以一个第二臂作用于铰接传动机构。其中第一臂大致垂直于第二臂。

为了使第二臂能作用于连接片，在连接片上在弓形件的铰链点的部位中，配置了一个横向于此并朝弓形件股部的自由端的方向延伸的突出部，在断路时断路器的第二臂碰触到该突出部上，从而使得肘杆铰接传动机构从第一个稳定位置移位经过超压点位置。

在这种情况下连接片大致呈L形，它的较长的股部与弓形件和触点相耦联，它的较短的胶部则支承着突出部。在此情况下，弓形件的所述两个股部与断路杆的第二臂的行程无关，这样该第二臂就可越过弓形件股部的自由端而到达突出部上，而不会受弓形件的股部的阻碍。当然，在另一个实施方式中也存在下述可能方案：弓形件的与连接片相耦联的股部伸入到断路杆的运动行程中，从而使得肘杆传动机构的加荷不是经过连接片而是经过弓形件来实现的。

特别是为了线路保护开关或故障电流保护开关，活动的接触件被安置在一个可摆动地活动地被支承的接触杆上，该接触杆是一个双臂杆，其一个臂与连接片相连，在其另一个臂上固定着所述活动的接触件。

为了产生足够的接触力或断路力，在接触杆的支承点和连接片的铰链点之间的范围内施加一个弹簧力，该弹簧力朝关闭方向对处于传动机构的第一稳定位置中的接触杆施加载荷。

传动机构在其第一稳定位置中此时大致平行于配电仪表的前壁延伸。

为了限制铰接机构或传动机构的弯折点从死点位置进入第一稳定位置中的行程，有利地在连接片上配置了一个止挡面，该连接片利用此止挡面而贴靠到弓形件的与开关柄相连的股部上。

本发明的其它有利的方案和改进方案见其它从属权利要求中所述。

下面将参照其中示出了本发明三个实施例的附图对本发明及对本发明的其它有利方案和改进方案以及其它优点做详细解释和说明。

附图表示：

图1一种电气线路保护开关的局部内部视图，主要在开关机构范围内；

图2根据图1所示开关机构的视图，在如图1所示的相同位置和相同正视图中，没有开关柄；

图3开关机构的正视图，针对图1所示在接通位置中开关机构背面上；

图4图3所示开关机构，相同的视图(如图2中所示的背面)，在断路开始时的情况；

图5图1和2所示开关机构的正视图，在自由断路结束时的情况；

图6本发明的另一种实施方式的透视图，对图3和4所示的一侧进行观察；

图7图6所示结构的侧视图，

图8本发明提出的第三种设计方案。

现就图1而言。

图1所示为一个线路保护开关10的一个局部的内部视图，其中各个组成部分都处在一个碗状的外壳下部件11的内部中，该外壳下部件与相应设计的碗状结构的外壳部分补充成一个总体外壳。该外壳结构相应于ABB Stotz-Kontakt有限责任公司(海德堡)的线路保护开关S2的外壳结构。在示图中的上方是其正面12，在此正面上两侧各连接一个居前的窄侧面13和14，这两个窄侧面又分别过渡到一个居后的正面15和16中，在这两个正面上(图中未详细示出)分别连接一个居后的窄侧壁，这两个窄侧壁朝下在虚线17的范围内在固定侧上由一个固定壁加以封闭，线路保护开关10可利用此固定壁被固定(被咬合固定)在一个支承轨上(图中未示出)。在前壁12的范围内，一个开关柄18可围绕一个固定轴19旋转地支承，其中开关柄18具有自身的手柄20和大致依径向相对置的一个吊耳21。开关柄20伸过前壁上的一个孔22而向外伸出，相对地，吊耳21则处在配电仪表的外壳内部中。开关柄20的纵轴线与轴19的中点和吊耳21的中点的连接线于此形成一个为钝角的、朝向触点敞开的角。所述吊耳21的距离及钝角均与下面所述及的部分的尺寸有关。

吊耳21上有一个通孔22，在该通孔上铰接着一个U-形弓形件24的一个股部23，该弓形件的另一个股部25铰接地与一个连接片26的一端相铰接，在该连接片的另一个自由端上铰接着一个接触杆27，在该接触杆的自由端上固定着一个活动的接触件28。该活动的接触件28与一个固定的接触件29配合作用；这二者彼此形成一个触点。图1所示的实施方式是：由弓形件24和连接片26所形成的肘杆传动机构处于第一稳定位置中，在此位置上，股部25的中点比连接片26在接触杆27上的铰链点30和股部23的中点或通孔22的中点之间的连接线(图中未示出)更靠近前壁。在开关柄依箭头所示方向U按顺时针摆动到连接片26和弓形件25上时施加到传动机构上的力使接触杆27朝接通位置的方向、也就是按逆时针方向摆动。接触杆27是一种双臂式杆，它可以围绕一个轴40(见下面)摆动，其中连接片26铰接在一个臂27a上，而活动的接触件28则固定在另一个臂27b上。

一个导板31可以大致平行于前壁12移动，作用于该导板的是一个在图中未示出的热双金属件作为用于过电流的断路器、和经过一个传动杆的一个用于短路断路的磁断路器，这样就可按后面所述方式实现开关的断路。

现在就图3所示来说，图中示出了配有开关柄20、弓形件24和连接片26在其背面上的开关机构。其中在股部23和25的端面上可以看到轴30和接触杆27以及导板31。

在开关柄18的范围内，连接片具有一个延长部39(见图的下方)，该延长部沿着朝开关柄18的旋转轴19的方向当开关处于接通位置上时向前伸出。在该延长部39上、即在连接片26上，有一个支承面32，该支承面碰触到弓形件23上，从而使弓形件23通过连接片而被固定。而在另一方面，连接片也可以不围绕弓形件23旋转，因为相反地连接片经过支承面32而贴靠到弓形件23上，并支撑在其上。所述支承面有助于使肘杆传动机构保留在它的第一个稳定位置(接通位置)上。

围绕开关柄18的轴19支承着一个断路杆33，该断路杆具有一个第一断路臂34和一个大致与之垂直延伸的第二断路臂35以及一个凸肩36，该凸肩连接到第二断路臂35上，大致与之相垂直并按照一个与第一断路臂34相反的突出方向实现这种连接，借此凸肩使断路杆33可以围绕开关柄18的轴19旋转地被支承着。第一断路臂横向于、亦即大致垂直于处于接通位置中的肘杆传动机构延伸，并大致垂直于导板31延伸，使得导板31在依箭头方向P移动时可以使断路杆34转动。

连接片26大致呈三角形，配有一个较长的股部37和一个较短的股部38；如图2所示，在较短的股部38上形成一种铲形部作为延长部39，该延长部沿着如铰链点30的反方向超出铰链点25，其中在该延长部39上形成支承面32。在图1中所示第一稳定位置中，延长部超出弓形件24。

接触杆27可围绕一个固定轴40旋转地被支承着，该轴穿过接触杆27上的一个长孔41。在接触杆27的支承点40、41和铰链点30之间，一个压力弹簧(图中未示出)的力42作用于该接触杆，更确切地说依顺时针围绕轴40施加这一个力，如图2所示结构表明的。如图3和4所示，上述的力的方向是以反方向绘出的。长孔41是如此定向的，使得接触杆27可以相对于轴40自由地运动。

现在当图1所示的开关被置于接通位置上时，吊耳21依照围绕轴19的顺时针方向压向弓形件24和连接片26，其中接触杆27围绕轴40摆动。一旦开关柄18以及铰链传动机构24、26随同接触杆27一起到达其终端位置后，作为接触压力弹簧的弹簧42的力便产生作用，并对接触杆27围绕轴30朝固定的接触件29施压。

在一种断路的情况下，导板依箭头方向P运动，借以作用于断路杆33，如图3所示依顺时针方向U(见箭头U)围绕支承点19；如图1所示则是依逆时针方向围绕支承点19。在断路杆围绕一定角度摆动之后，断路杆的臂35便碰触到连接片26上的突出部43，该突出部43大致成形在连接片上的股部38的自由端上，并垂直于观察者的图平面突起，如图3所示；在此配有一个头部35a的断路臂35横向于肘杆传动机构地碰触到突出部43上，由此使轴25或股部25从其第一稳定位置经过死点位置、即大致垂直于连接片26的纵向延伸部位地移动，然后它便夹入到一个第二稳定位置中；图4示出股部25越过死点位置时的位置。图5示出弓形件24占有这样一种位置的断路位置或断开位置，在该位置上所述两个股部23和25形成一个平面，该平面大致垂直于连接片26的纵向延伸部位伸延。在图5所示的位置上，开关也处于一个所谓的自由断路位置中，即处于这样一个位置，在此位置中该开关由于导板31和断路杆33的位置之故，其接通受到阻碍。

按图1至5所示的实施方式，股部25、同样地如股部23终止于其上形成突出部43的平面，使得股部23可以贴靠在支承面32上，但股部25则不能阻碍断路杆33的臂35的运动，正如股部23不能阻碍其运动一样。

按图6所示的实施方式，它是另一种实施方式的一个透视图，图中以附图标记60表示的断路杆与断路杆33相比做了一定修改，如第一臂61仍相当于第一臂34，但第二臂62则具有一个延长部63，该延长部同第二臂62形成一个Z-形，该Z-形的自由股部64大致平行于臂62延伸。代替弓形件24配置了一个弓形件65，该弓形件的股部66和67搭接着相当于连接片26的连接片69的平面68，并伸入到第二臂62的或自由的股部64的运动行程中，从而使得在执行断路时第二臂64不致于碰触到连接片68上的一个突出部，而是碰触到弓形件67的超出平面68的那一部分；此外，断路过程与图1至5所示实施方式的情况相同。

图7示出了在作为一个透视图的图6中依箭头方向VII观察的实施方式。可看出臂62以及自由股部64和弓形件65的股部67。

在其上支承着断路杆的开关柄68上嵌置了一个螺旋弹簧70，在该螺旋弹簧的两端上分别布置依切向或径向突起的臂，于此只能看到臂71，该臂固定在开关柄18的一个凹穴72中；另一个未详示的臂则作朝向准备断路位置的方向、即沿着图1中所示的顺时针方向用于断路杆，因此致使该弹簧总是受到预紧。该弹簧挤压断路位置中的开关柄20。在这种情况下，断路杆33的第二臂34具有一个依旋转轴19的方向延伸的突出部26a，该突出部搭接着延长部39的端棱边39a，并被弹簧70压紧在端棱边34a上。这样就可达到下述目的：连接片26被保持而不会偏离，使得肘杆传动机构24/26在接通时可以置于图1中所示第一稳定位置中，以此方式可使接触杆27置于接通位置中。

按图1至7所示实施方式，接触杆27围绕其旋转的旋转轴是一个固定地安置在外壳中的轴40，而按图8所示的实施方式，接触杆27可以围绕一个旋转轴80摆动，该旋转轴在一个在外壳中掏制的长孔状凹穴81中被导引。在开关操作时所述凹穴81依轴颈80的移动方向行进。

当开关断路时，因为例如由于一个热双金属件或一个电磁断路器的作用之故使导板31依箭头方向P被推移，于是如前面所述及的，断路杆33依箭头方向U摆动，如图3和4所示。此时，开关柄18仍然处在接通位置上。在继续断路情况下，开关柄则进入断路位置中。

但是，若开关柄18由于设备配电器或配电仪表外壳中的特殊情况之故而保持在接通位置上，则断路仍按同样方式进行，这也称之为所谓的自由断路，这是法规所要求的。这可以防止一个开关即使在出现故障(过电流或短路电流)的情况下仍保持接通状态一这可能导致发生损坏和危险。

图1表示一个线路保护开关，其中接触杆是两部分的。在一个与肘杆传动机构铰接地相连的、用绝缘材料制成的支承元件90上，固定着一个接触杆部件91，该部件是用铜制成的。这一解决方案例如可在下述情况下加以应用：载流部分必须用铜制造，因为配电仪表是应用于较高电流强度的。按图8所示的实施方式，接触杆是整件地用铜冲压而成的；按另一种实施方式，开关柄也可以设计成一种U-形的弯曲部件，该部件可用铜制成，或者在较低电流强度情况下也可用钢制成。支承部位总处于相同位置上，所以轴颈横向地通过U-形的股部延伸。在U-形摆动杆的自由端上，在U-形的桥接部的外侧安置了活动的接触件。

还应加以补充的是，在图2中肘杆铰链处于其第一稳定位置中，铰链点30和股部25的中点之间的连接线与股部25和23的连接线形成一个锐角，其中点25和23之间的连接线以附图标记S1表示，所述两个股部的中点之间的连接线以符号S2表示。二者之间形成一个钝角α1，该钝角朝向触点的方向敞开着。只要发生断路，角α1即为零，在断路杆33继续运动时便形成一个角α2，该角朝向前侧敞开，也就是以与角α1相反的方向敞开着，并逐渐变小，直到S2大致垂直于连接线S1延伸。在此死点线以T表示，见图2所示。股部25的中点离前侧面较近，在断路之后，股部25的中点相对于死点线朝配电仪表的固定侧移动。

当死点线T被交叠时，肘杆传动机构的运动便是一种突然的撞合运动。

Claims (17)

1.用于电气设备配电仪表的开关机构，它配有一个用于手工操作配电仪表的开关柄；至少一个带有固定的和活动的接触件的触点，该触点可以是一个双触点；一个处于开关柄和至少一个活动的接触件之间的肘杆传动机构，该传动机构在一个第一稳定位置中使触点保持在闭合状态；以及一个由一断路器操纵的断路杆，该断路杆如此作用于肘杆传动机构，使得该传动机构从其第一稳定位置(接通位置)经过一个死点位置而进入到一个第二稳定位置(断路位置)，其特征在于，所述传动机构具有一个同活动的接触件(28)铰接地相耦联的连接片(26)和一个具有两个股部(23，25)的弓形件(24)，这两个股部中的一个股部(25)与连接片(26)的另一端相连，另一个股部(23)与开关柄(18)相连；在断路情况下，断路杆(33)大致垂于传动机构地在弯折点部位处对该传动机构朝向第二稳定位置的方向施加载荷。

2.按权利要求1所述的开关机构，其特征在于，断路杆(33)可围绕开关柄(18)的旋转轴(11)摆动，并以一个第一臂(34)与断路器相耦联，以一个第二臂(35)作用于铰链传动机构。

3.按权利要求2所述的开关机构，其特征在于，断路杆(33)的臂(34，35)是大致彼此相垂直地布置的。

4.按权利要求3所述的开关机构，其特征在于，在断路杆(33)的作用于传动机构的臂(35)上成形出一个与朝向另一个臂相反的方向突起的突出部(36)，断路杆(33)利用该突出部可围绕开关柄(18)的摆动轴(19)旋转地加以支承。

5.按以上权利要求中任一项所述的开关机构，其特征在于，在开关柄(18)和断路杆(33)之间安置了一个复位弹簧(70)，该复位弹簧持久地朝准备断路位置的方向对该断路杆施加载荷。

6.按权利要求5所述的开关机构，其特征在于，所述复位弹簧具有一个螺旋弹簧(70)，它配有在其两端依切向或者大致依径向突出的臂(71)，其中一个臂(71)作用在开关柄(18)上，另一个臂作用在断路杆(33)上以用于该断路杆的摆动。

7.按以上权利要求中任一项所述的开关机构，其特征在于，在连接片(26)上在弓形件上的铰链点或弯折点的部位处配置了一个横向于此朝向弓形件(24)股部的自由端方向延伸的突出部(43)，该突出部伸入到断路杆(33)的第二臂(35)的运动行程中，而在断路时，第二臂(35)便止靠在该突出部上。

8.按以上权利要求中任一项所述的开关机构，其特征在于，连接片(26)大致呈L形或三角形，其较长的股部与弓形件和触点相耦联，其较短的股部承载着突出部。

9.按以上权利要求中任一项所述的开关机构，其特征在于，弓形件(24)的股部(23，25)与断路杆(33)的第二臂(35)的运动行程无关。

10.按权利要求1至6中任一项所述的开关机构，其特征在于，弓形件(24)的与连接片(26)相耦联的股部(25)伸入到断路杆(33)的运动行程中，从而使断路杆碰触到弓形件的该股部上以实现断路。

11.按以上权利要求中任一项所述的开关机构，其特征在于，活动的接触件(28)被安置在一个可摆动地活动的接触杆(27)上；该接触杆是一种双臂杆，它的一个臂与连接片(26)相连，在它的另一个臂上固定着运动的接触件(28)。

12.按权利要求11所述的开关机构，其特征在于，在接触杆(27)的支承部位(40)和连接片(26)的铰链点之间的范围内施加一个弹簧力(42)，该弹簧力朝关闭方向对处于传动机构的第一稳定位置中的、即接通位置上的接触杆(27)施加载荷。

13.按权利要求11所述的开关机构，其特征在于，用于接触杆的支承部位具有一个位置固定地固定在外壳中的支承轴颈，在接触杆上有一个长孔。

14.按权利要求1至12中任一项所述的开关机构，其特征在于，用于接触杆的支承部位是由一个轴颈(80)形成的，该轴颈在外壳的一个长孔(81)中可移动地被导引。

15.按以上权利要求中任一项所述的开关机构，其特征在于，所述传动机构在其第一稳定位置中大致平行于配电仪表的前壁延伸。

16.按以上权利要求中任一项所述的开关机构，其特征在于，为了限制铰接头的弯折点从死点位置进入到第一稳定位置中的行程，在连接片(26)上配置了一个止挡面(32)，连接片利用该止挡面贴靠到弓形件的与开关柄相连的股部上，借以实现对于从死点位置到第一稳定位置中的运动进行限制。

17.按以上权利要求中任一项所述的开关机构，其特征在于，在断路杆(33)的第一臂(34)上配置了一个覆盖着连接片(26)延长部(39)端棱边(39a)的突出部(26a)，该突出部持续地朝贴靠到端棱边(39a)的方向受弹簧(71)加荷。

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