電氣開關尤其是低壓開關的開關主軸單元的製作方法

2023-10-04 07:52:59 2

專利名稱：電氣開關尤其是低壓開關的開關主軸單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及權利要求1前序部分所述的電氣開關的一個開關主軸單元。本發明尤其涉及一個安裝在低壓開關內的開關主軸單元。
文獻US-7 313 180公開了電氣開關的這類開關主軸單元，該開關主軸單元具有一個旋轉支承的絕緣的開關主軸本體和一根支撐在其上面的導電接觸杆。該開關主軸本體可克服彈簧的彈力而圍繞一根支承軸相對於該接觸杆旋轉。這些彈簧的一端分別掛在一個共同的銷上，該銷在離該接觸杆的支承軸一定的平行距離處延伸並在該開關主軸本體的一個導向槽內滑動，該導向槽朝該接觸杆的支承軸的方向延伸。而這些彈簧的另一端則分別掛在另一個共同的銷上，該銷放在該接觸杆的一個滾動面上。就這樣彈簧力被施加到該接觸杆上，所以該接觸杆沿其接通方向被預張緊。當開關接通時，該銷在該導向槽內運動並由該導向槽進行導向。
文獻DE-198 36 754 A1公開了一個類似的開關主軸單元，它與上述US-7 313 180所述開關主軸單元的主要區別在於，上述彈簧分別在其兩端通過銷和輥連接在接觸杆的滾動面上。
本發明的目的在於提出一種改進的開關主軸單元，其實現了比較容易的和摩擦很小的開關操作。
這個目的是通過獨立權利要求中所述的諸多特徵的組合來實現的。
本發明的諸多有利改進可從各項從屬權利要求中得知。
根據本發明，實現上述目的的一種可能性是，電氣開關的開關主軸單元具有一個絕緣的開關主軸本體和一根接觸杆，該接觸杆支撐在該開關主軸本體上並可克服至少一個彈簧的彈力而可圍繞一根中心支承軸旋轉，該彈簧懸掛在銷上，這些銷通過一個連接裝置連接在接觸杆上並延伸通過在開關主軸本體的圓周面上構成的槽，其中該開關主軸單元具有至少一根搖杆，該搖杆的一端可旋轉地支撐在一個銷上，而另一端則支撐在開關主軸本體上並可圍繞一根偏心旋轉軸這樣旋轉，即在開關主軸本體通過該搖杆相對於接觸杆旋轉時，該銷在一段圓弧上最好是在該槽的內部進行導向運動。
根據本發明的一個有利改進形式，該槽如此之寬，從而該銷一般不接觸該槽的內壁。
上述結構以有利的方式避免了在現有技術中當開關主軸本體朝接觸杆相對旋轉時在該銷和該導向槽之間產生的摩擦。
根據本發明的另一個有利改進形式，該銷配置兩根相同的搖杆，它們可旋轉地支撐該銷的一段並共同具有該旋轉軸。所以這兩根搖杆相互對置並在一定程度上構成一個具有共同旋轉軸的搖杆對。依此方式，該銷可穩定地在這兩段上進行導向運動。
根據本發明的又一有利改進形式，旋轉軸到支承軸的徑向距離大於該槽的槽底到支承軸的徑向距離。這樣就達到了特別有利的運動學狀態，即銷主要沿開關主軸本體的一個徑向方向運動。此外，該槽可由此基本上沿該徑向方向延伸，這樣就以有利的方式實現了該槽在開關主軸本體上的簡單構成。
根據本發明的又一有利改進形式，開關主軸本體用一種熱固性塑料尤其是用玻璃纖維增強的聚酯製成。這種材料以有利的方式在支撐旋轉的搖杆時只產生很小的磨損。
根據本發明另一個有利改進，開關主軸本體的上述槽的長度如此設計，從而在任何工作狀態下該銷都不可能與該槽的槽底接觸。所以該接觸杆總是通過彈簧而預張緊，並由此以有利的方式避免了接觸杆相對於開關主軸本體的錯誤取向，即使是在開關的斷開狀態中。
根據本發明的又一有利改進形式，上述銷通過可旋轉支撐在該接觸杆上的作為連接裝置的連杆對與該接觸杆連接。這樣就以有利的方式實現了在很小的摩擦的情況下，該銷在該接觸杆上的連接。
根據本發明的另一個有利改進形式，該開關主軸本體在旋轉軸上具有一個孔，在該孔中配合插入一根銷，該銷又配合插入該搖杆的另一端上的一個孔中。這樣就實現了通過標準件而把該搖杆可旋轉地支承在開關主軸本體上，從而以有利的方式節省了製造費用。
根據本發明的另一有利改進形式，開關主軸本體在旋轉軸上具有一個整體的凸起，該凸起配合插入該搖杆另一端上的一個孔中。這樣就實現了不用附加的部件而把該搖杆可旋轉地支撐在開關主軸本體上，從而以有利的方式節省了製造費用。
根據本發明的另一有利改進形式，搖杆在其另一端具有一個整體的凸起，該凸起配合插入開關主軸本體上的旋轉軸的一個孔中。這樣就實現了不用附加的部件而把該搖杆可旋轉地支撐在開關主軸本體上，從而以有利的方式節省了製造費用。
根據本發明的再一個有利改進形式，上述銷通過嵌在其上的作為連接裝置的輥子與該接觸杆連接，這些輥子在開關主軸本體相對於該接觸杆旋轉時可在該接觸杆的滾動面上進行滾動。這樣就以有利的方式實現了用很少的部件而把該銷連接在該接觸杆上。
根據本發明的另一有利改進形式，上述銷直接緊貼在該接觸杆的滾動面上並在該接觸杆相對於開關主軸本體旋轉時在該滾動面上滾動或滑動。這樣通過銷本身就完成了連接裝置，從而以有利的方式實現只需很少的部件。
根據本發明的又一有利改進形式，該接觸杆的支承軸浮動地支承在一個長孔中，該長孔沿一個垂直於該接觸杆的接觸面的方向延伸。
根據本發明的再一個有利改進形式，該接觸杆的支承軸剛性固定在開關主軸本體上，而該接觸杆則具有一個長孔，該長孔沿一個垂直於該接觸杆的接觸面的方向延伸，而且該支承軸配合插入該長孔中，從而實現浮動地支承該接觸杆。
通過上述最後兩個技術特徵可有效地補償接觸面上的燒損。
根據本發明的又一有利改進形式，該銷的行程在一個相對於開關主軸本體徑向向外的方向上受到限制。這樣就可消除該接觸杆的不對稱的打開位置，特別是當該接觸杆由於短路電流而被打開時。
根據本發明的另一有利改進形式，在槽靠近開關主軸本體的圓周面的內壁中設置了一個凸起。
根據本發明的又一有利改進形式，該槽在其開關主軸本體的圓周面的一側完全或部分封閉。
根據本發明的另一有利改進形式，在開關主軸本體上構成一個止檔部，該止擋部限制該搖杆的行程，從而限制該銷的行程。
通過上述最後三個技術特徵可用很少的部件實現對該銷的行程限制。
下面結合一個優選實施例並參照附圖來詳細說明本發明。


圖1表示現有技術的開關主軸單元的一個橫斷面；和圖2表示本發明實施例的開關主軸單元的一個橫斷面。
圖1所示的現有技術的一個開關主軸單元的例子安裝在低壓開關的滅弧裝置的一個外殼中，但該滅弧裝置沒有在圖1中示出。低壓開關的這種滅弧裝置還具有(未示出的)滅弧室和兩根導電桿6以及別的部件。滅弧裝置的外殼安裝在低壓開關的一個(未示出的)外殼中。
開關主軸單元主要由一個圓柱形的開關主軸本體11組成。該開關主軸本體用一種不導電的材料製成或塗敷一層不導電的材料，但最好用熱固性塑料尤其是最好用玻璃纖維增強的聚酯製成。一根S形的導電接觸杆4通過一個安裝在該接觸杆4上的支承軸7可旋轉地支撐在開關主軸本體11上，該支承軸配合插入開關主軸本體11的一個貫通孔1c並可旋轉。整個開關主軸單元可旋轉地支承在外殼的一個(未示出的)支承段上，其中旋轉軸與貫通孔1c同軸地並由此也同軸地對準配合插入其中的支承軸7。開關主軸單元用來實現兩根導電桿6之間的電接通或斷開，為此，整個開關主軸單元與接觸杆4一起在外殼內圍繞(與支承軸7同軸的)旋轉軸旋轉。從而實現接觸杆4的接觸面4a與導電桿6的相應接觸面6a的嚙合或脫開。為了補償接觸杆4的接觸面4a和導電桿6的接觸面6a上的可能的燒損，開關主軸本體11的貫通孔1c最好是一個長孔，該長孔垂直於導電桿6的接觸面6a延伸並由此把接觸杆4浮動支承在開關主軸本體11中。在開關主軸本體11上的接觸杆4的這種浮動支承也可通過一種變型的結構來實現，此時支承軸7剛性固定在開關主軸本體11上，而接觸杆4則具有該長孔1c。這樣象上述結構那樣，同樣可達到在開關主軸本體11上的接觸杆4的浮動支承的相同效果。
開關主軸單元可用一個(未示出的)操作元件進行操作，以便達到低壓開關的圖1所示的接觸狀態或一個(未示出的)斷開狀態。
雖然在圖1中沒有詳細表示，但開關主軸本體11是旋轉對稱的並大致呈圓柱形。貫通的孔1c和支承軸7同軸對準圓柱形開關主軸本體11的軸線，接觸杆4通過該支承軸支承而可旋轉。接觸杆4中斷在一個空隙1a中。該空隙1a沿直徑貫穿開關主軸本體11的軸向中心段，所以空隙1a在開關主軸本體11內構成一個空間。在開關主軸本體11的圓周面上，在開關主軸本體11的軸向上構成了兩個沿直徑對置的導向槽8，這兩個槽用作銷2的導向。這些銷2的功能尚待下面詳細說明。
兩上沿直徑對置的通孔9平行於通也1c延伸並貫穿開關主軸本體，其中至少一個通孔9支承一個棒形的銷10。操作開關主軸單元用的操作元件與棒形銷10連接。
如圖1所示，在接觸杆4的一個前側面上設置了兩根連杆3。每根連杆3在其一端支撐在接觸杆4的側面上並可圍繞一根平行於支承軸7的旋轉軸旋轉。這兩根連杆3的兩根旋轉軸相對於支承軸7對稱布置。雖然在圖1中沒有明顯表示出來，但最好以相似的方式把另外兩根與上述連杆相同的並與之直接對置的連杆3設置在接觸杆4的後側面上。這樣，在接觸杆4的前側面上的每根連杆3與在接觸杆4的後側面上的相對應的連杆3構成一個連杆對，該連杆對支撐在接觸杆4上並可圍繞一根共同的旋轉軸旋轉。如圖1所示，每個連杆對在連杆3的另一端具有一個支撐段12，一個平行於支承軸7延伸的銷2支撐在該支撐段上。所以在這個實施例中，連杆3作為一個連接裝置用來把銷2連接在接觸杆4上。
在開關主軸本體11的每個端面上，在上述銷上掛上彈簧13。彈簧13在這兩個銷2上作用一個拉力，所以銷2被壓入連杆對的相應支承段12中。因此在開關主軸單元的上述結構中，彈簧13的拉力通過銷2和連杆3的連杆對傳遞到接觸杆4上。在低壓開關的斷開狀態中，接觸杆4通過作用到銷2上的拉力朝開關主軸本體11的空隙1a內的相應凸起1b在接通方向內被預張拉到一定的位置。
銷2延伸通過開關主軸本體11的上述導向槽8並由該導向槽進行導向。所以，在開關主軸本體11相對於接觸杆4旋轉時，銷2可在開關主軸本體11的導向槽8內運動。其中導向槽8的長度考慮到S形接觸杆4在開關主軸本體11的空隙1a內的運動間隙最好這樣選擇，即不論低壓開關處於哪個工作狀態，銷2都不可能被拉緊靠到導向槽8的槽底8a上。這樣就確保了接觸杆4總是被彈簧13預張緊。
在圓柱形開關主軸本體11的兩側安裝了(未示出的)形狀配合的絕緣罩。這些罩蓋住彈簧13和銷2。每個罩都在其外側設置了一個(未示出的)軸頸。該軸頸用來把整個開關主軸單元軸向支承在滅弧裝置的外殼的未示出的支承段中。該軸頸的軸線與開關主軸本體11的貫通孔1c同軸地對準，因而也與配合插入該孔中的支承軸7同軸地對準。開關主軸單元這樣布置在該外殼中，使在開關主軸單元兩側軸向延伸的軸頸能夠支承在支承段的帶滑動支承段的相應輪廓中。
為了接通斷開的低壓開關，與棒形銷10連接的操作元件動作，以便開關主軸本體11沿圖1所示反時針方向圍繞該軸頸的(與接觸杆4的支承軸7同軸對準的)軸線旋轉。支撐在開關主軸本體11上的S形接觸杆4同樣圍繞該軸頸的軸線旋轉，所以接觸杆4的接觸面4a到達導電桿6的相應接觸面6a而實現接觸，如圖1所示。這個接觸不容許接觸杆4的繼續旋轉。所以，當該操作元件使開關主軸本體11繼續圍繞該軸頸的軸線旋轉時，開關主軸本體11相對於接觸杆4圍繞該軸頸的軸線沿逆時針方向旋轉。換言之，開關主軸本體11相對於接觸杆4圍繞支承軸7旋轉，因為該支承軸是與該軸頸的軸線同軸對準的。在開關主軸本體11相對於接觸杆4的這種旋轉過程中，銷2按圖1向上運動並通過開關主軸本體11的導向槽8進行導向。此外，接觸杆4的接觸面4a通過彈簧力被緊緊地壓在導電桿6的接觸面6a上。
下面參照圖2來說明本發明開關主軸單元1的一個實施例。在圖2中，凡是沒有標註參考號的部件都相當於圖1所示例子的部件。與現有技術的例子比較，本發明開關主軸單元的開關主軸本體1附加了至少一根搖杆5，該搖杆在其一端與相應的銷2這樣連接，使搖杆5可圍繞銷2的縱軸相對於相應的連杆3旋轉。搖杆5在其另一端支撐在開關主軸本體1上並可圍繞一根偏心旋轉軸P旋轉。搖杆5的旋轉軸P大體平行於支承軸7延伸並距槽14有一相當距離地穿通離開關主軸本體1，所以銷2通過搖杆5在槽14的內部的一段圓弧上進行導向運動。
每根銷2最好分別配置兩根相同的搖杆5，這兩根搖杆分別具有銷2可旋轉支承的一段並共同具有旋轉軸P。所以這兩根搖杆5相互對置並類似於連杆3構成具有共同旋轉軸P的搖杆對。
開關主軸本體1的圖2所示的槽14代替圖1所示的導向槽8並沿直徑對置在開關主軸本體1的圓周面的相同位置上。開關主軸本體1的槽14最好這樣寬，從而在開關主軸本體1相對於接觸杆4進行上述旋轉時，銷2可在槽14內運動，但不接觸槽14的內表面。所以本發明避免了銷2和槽14之間的摩擦，從而實現了比較容易的和摩擦很小的轉換工作。
雖然在圖2中沒有表示出來，但在開關主軸本體1的圓周面附近的槽14的內表面上設置有凸起。這些凸起限制了銷2在一個相對於開關主軸本體1沿徑向向外方向的行程。也可通過這樣的方式來達到相同的效果，即槽14在開關主軸本體1的圓周面的一側全部地或部分地做成封閉的，或在開關主軸本體1上構成一個可擋住搖杆5的相應止擋部。
從而實現了在接觸杆4運動時，銷2在一個相對於開關主軸本體1沿徑向向外方向的行程受到限制。銷2的這種行程限制尤其消除了接觸杆4的一個不對稱的打開位置，當接觸杆4例如由於開關通過一個電動斥力快速打開而引起短路電流的情況下，常常產生這種不對稱的打開位置。
在這種情況下，銷2當然可能而且會接觸槽14的相應凸起或槽的內壁。
如圖2實施例所示，旋轉軸P到支承軸7的徑向距離最好大於槽14的槽底14a到支承軸7的徑向距離。這樣，銷2基本上沿開關主軸本體1的一個徑向方向運動，所以槽14也以有利的方式沿這個徑向方向延伸。
根據這個實施例，搖杆5旋轉支撐在開關主軸本體1上並最好通過一個銷15來實現，該銷配合插入旋轉軸P處的開關主軸本體1的一個孔中。搖杆5在其另一端具有一個孔，銷15這樣配合插入該孔中，使搖杆5支撐在開關主軸本體1上而又可圍繞其旋轉軸P旋轉。
本發明不受上述實施例的限制。
根據一種未示出的變型實施例，開關主軸本體在旋轉軸P上具有一個整體的凸起，該凸起用一個孔嚙合在搖杆5的另一端上。這樣，不用銷15就實現了搖杆5在開關主軸本體上的可旋轉的支撐。從而以有利的方式節省了製造費用。
根據另一種未示出的變型實施例，搖杆在其另一端上具有一個整體的凸起，該凸起配合插入開關主軸本體1上的旋轉軸P的一個孔中。這樣，不用銷15就實現了該搖杆在開關主軸本體1上的可旋轉支撐，從而以有利的方式節省了製造費用。
根據又一種未示出的變型實施例，通過若干輥子來實現連接裝置，這些輥子裝在銷2上並通過彈簧13的彈力壓到接觸杆的相應滾動面上，所以在開關主軸本體相對於該接觸杆旋轉時，這些輥於在接觸杆的滾動面上滾動。
根據再一種未示出的變型實施例，在開關主軸本體相對於該接觸杆旋轉時，銷2直接在該接觸杆的滾動面上滾動。所以在這種變型結構的情況中，通過這些銷本身就完成了連接裝置。
搖杆的數目不受限制，但銷2的至少一根銷必須通過至少一根搖杆5進行導向。
本發明不但可用於低壓開關，而且可用於接通或開斷電流的任意一種開關。
權利要求
1.用於電氣開關的開關主軸單元，其具有一個絕緣的開關主軸本體(1)和一根接觸杆(4)，該接觸杆支撐在開關主軸本體(1)上，可克服至少一個彈簧(13)的彈力而圍繞一根中心支承軸(7)旋轉，該彈簧掛在銷(2)上，這些銷通過一個連接裝置(3)連接在接觸杆(4)上並延伸通過槽(14)，這些槽在開關主軸本體(1)的圓周面上構成，其特徵為，至少一根搖杆(5)在其一端可旋轉地支撐在一根銷(2)上和在其另一端這樣支撐在開關主軸本體(1)上圍繞一根偏心旋轉軸(P)旋轉，從而在開關主軸本體(1)相對於接觸杆(4)旋轉時，銷(2)通過搖杆(5)最好在槽(14)的內部的一段圓弧上進行導向運動。
2.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，槽(14)如此之寬，從而銷(2)一般不接觸槽(14)的內壁。
3.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，銷(2)配置了兩根相同的搖杆(5)，它們分別可旋轉地支撐銷(2)的一段並共同具有旋轉軸(P)。
4.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，旋轉軸(P)到支承軸(7)的徑向距離大於槽(14)的槽底(14a)到支承軸(7)的徑向距離。
5.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，開關主軸本體(1)用一種熱固性塑料，最好是用一種玻璃纖維增強的聚酯製成。
6.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，槽(14)的長度設計成在任何工作狀態下銷(2)都不可能與槽(14)的槽底(14a)接觸。
7.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，銷(2)通過一個旋轉支撐在接觸杆(4)上的作為連接裝置的連杆對(3)與接觸杆(4)連接。
8.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，開關主軸本體(1)在旋轉軸(P)位置上具有一個孔，在該孔中配合插入一根銷(15)，該銷又配合插入搖杆(5)另一端上的一個孔中。
9.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，開關主軸本體(1)在旋轉軸(P)位置上具有一個整體的凸起，該凸起配合插入搖杆(5)另一端上的一個孔中。
10.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，搖杆(5)在其另一端具有一個整體的凸起，該凸起配合插入開關主軸本體(1)上的旋轉軸(P)位置處的一個孔中。
11.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，銷(2)通過裝在其上的作為連接裝置的輥子與接觸杆(4)連接，在開關主軸本體(1)相對於接觸杆(4)旋轉時，這些輥子在接觸杆(4)的滾動面上滾動。
12.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，銷(2)作為連接裝置直接緊貼在接觸杆(4)的滾動面上。
13.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，接觸杆(4)的支承軸(7)最好浮動支承在開關主軸本體(1)的一個長孔(1c)中，該長孔沿一個垂直於接觸杆(4)的接觸面(4a)的方向延伸。
14.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，接觸杆(4)的支承軸(7)剛性固定在開關主軸本體(1)上，而接觸杆(4)則最好具有一個長孔，該長孔沿一個垂直於接觸杆(4)的接觸面(4a)的方向延伸，支承軸(7)配合嚙合在該長孔中，以便浮動支承該接觸杆(4)。
15.按權利要求1的開關主軸單元，其特徵為，銷(2)的行程在一個相對於開關主軸本體(1)的徑向向外的方向上受到了限制。
16.按權利要求15的開關主軸單元，其特徵為，在槽(14)靠近開關主軸本體(1)的圓周面的槽內壁上設置了一個凸起。
17.按權利要求15的開關主軸單元，其特徵為，槽(14)在其在開關主軸本體(1)的圓周面的一側是完全或部分封閉的。
18.按權利要求15的開關主軸單元，其特徵為，在開關主軸本體(1)上構成一個止擋部，該止擋部限制搖杆(5)的行程，從而限制銷(2)的行程。
全文摘要
電氣開關的開關主軸單元具有一個絕緣的開關主軸本體(1)和一根接觸杆(4)，該接觸杆支撐在開關主軸本體(1)上，而可克服至少一個彈簧(13)的彈力圍繞一根中心支承軸(7)旋轉，該彈簧掛在銷(2)上，這些銷通過一個連接裝置(3)連接在接觸杆(4)上並延伸通過槽(14)，這些槽在開關主軸本體(1)的圓周面上構成，其特徵為，至少一根搖杆(5)在其一端可旋轉地支撐在開關主軸本體(1)上和在其另一端這樣支撐在開關主軸本體(1)上並可圍繞一根偏心旋轉軸(P)旋轉，在開關主軸本體(1)相對於接觸杆(4)旋轉時，銷(2)通過搖杆(5)在槽(14)內部的一段圓弧上進行導向運動。
文檔編號H01H73/00GK1397081SQ01804438
公開日2003年2月12日 申請日期2001年10月4日 優先權日2000年10月5日
發明者F·德維茲, G·約德爾, R·－D·保爾 申請人:Aeg低壓技術股份有限兩合公司