低壓限流斷路器的製作方法

2023-05-05 08:45:16

專利名稱：低壓限流斷路器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低壓限流斷路器，包括一個可通過開關鎖閂鎖的觸頭系統，它每一相有至少一個可運動的和一個固定的接觸元件，其運動的接觸元件在例如因發生短路而出現大電流時，受電動力作用克服接觸彈簧的作用被提起，此斷路器具有-一個用於將開關觸頭轉移到接通位置和斷開位置的驅動裝置；-一個設在從驅動裝置到開關觸頭的傳力路線中的閂鎖裝置，當斷開力超過一預定的極限值時，該閂鎖裝置可以從開關觸頭的接通位置出發被一個從開關觸頭出發朝斷開位置的方向作用的斷開力解鎖，其中，該閂鎖裝置被設計為在驅動裝置與可運動的開關觸頭之間的機械式連接機構，並具有至少兩個協同工作的相對於斷開力的方向成一角度設置的工作面和一個作用在工作面上的壓簧。
在低壓限流斷路器中力求極短的即幾毫秒的釋放時間。在斷路器中正常的釋放時間較長，因為在一個動態固定的，亦即通過選擇可分級釋放地工作的斷路器的傳統結構中，觸頭系統本身完全是剛性的。觸頭通常保持閉合，直至它們在另一位置被釋放。為此必須使釋放電磁鐵響應，而這要用比較長的時間以及為此必須釋放全套開關機構，在開關機構中較多數量的零件都必須運動。由此還導致斷路器就電流荷載能力而言必須承受高的負荷同時又不能因過熱而事先受損或破壞。這可以採取下列措施避免，即，利用電動力本身來使觸頭斷開。為此有一系列不同的原理。
其中一種原理是，在開關驅動裝置中的一個普通的機械閂鎖解鎖前，使用於斷開觸頭的作用力在大電流情況下發揮作用。這基於下列事實，即，每一個互相對碰的觸頭基於電流狹徑力(Stromengekrfte)受推斥作用，當觸頭沒有藉助外力接合時會在某個電流強度下被抬起斷開。隨著觸頭斷開，開關機構必然也被置於斷開位置並且觸頭支座必須與開關機構重新聯鎖。按照這種原理，力圖使多極斷路器的某個導致大電流的極在其它極仍保持閉合的情況下，在這種推斥力的作用下而斷開。若發生這種極快的斷開，則會產生開關電弧，與電流傳導路徑的電阻相比，這種電弧的電阻在整個故障位置和該斷路器內非常大，可起到限流作用。因此不會達到最大短路電流。
所述斷開過程可以不同方式實現。在要求不高的情況下，當開關機構設計得特別好，尤其是運動部分質量小時，足以實現開關機構的三極釋放。但如已提及的那樣，更好的是使所涉及的電流傳導路徑的一個單極斷開，因為由此可達到更高的限流係數。
FR-PS 721451介紹了一種直流高速開關，其中電動力通過一個被觸頭系統分開的在電流升高時響應的機電轉換器產生。由AT-PS 250479已知一種限流開關，它可運動的開關杆通過閂鎖裝置固定在接通位置，此閂鎖裝置既可藉助運動的開關杆由電動力引起的運動解鎖，也可藉助電磁式過電流斷路器解鎖。在這裡過電流斷路器的釋放運動向閂鎖位置的傳輸要通過多個中間環節實現。
在DE-PS 1801071中說明了一種低壓斷路器，它有一迴路狀的使觸頭產生彼此推開力的電流傳導路徑，其中，通過在觸頭系統中在過電流特別大時出現的電動力，使開關槓桿克服彈簧力運動。在可運動的觸頭槓桿上設一桿，該杆本身通過一滾輪支承在一閉鎖環節上。通過此本身可克服彈簧力移動的閉鎖環節和一個滾輪移動和釋放一根棘輪杆，由此將開關槓桿置於斷開位置。
在DE 1463312 A1中說明了基於電動力使觸頭快速斷開的另一種可能性。在這裡，被所出現的大電流拋甩的支承在一懸臂支點上的觸頭，通過一閂鎖機構被保持在斷開位置，並藉助一槓桿機構操縱通常的蓄力器釋放軸，由此將開關置於其最終的斷路位置。
DE 1513341 A1介紹了此類型的另一個斷路器，其中，在大的短路電流時由於電動力導致兩個接觸元件之間的推斥作用。此時，在觸頭支座帶著可運動的觸頭在閉鎖裝置內迴轉時，觸頭支座與開關機構的鎖閂被解除並使支承杆旋轉。通過另外兩根起雙槓桿作用的槓桿使釋放軸旋轉，它促使開關鎖脫開。
DE 1463311 A1公開了另一種限流斷路的方案。在此結構方式中，運動觸頭鉸接地支承在一可迴轉的槓桿上。在短路的情況下，通過運動觸頭基於機電力的運動使觸頭閉鎖脫開，從而使接觸彈簧卸載，進而使得運動觸頭被拋甩到斷開位置。
DE 2511948 A1介紹了一種開關，其中通過運動觸頭的電動力斷開運動，在觸頭斷開後和在接觸彈簧力增大時，立即操縱一槓桿裝置使開關鎖直接去鎖。為此，運動觸頭可旋轉地支承在一支座上，並在接通位置被一個支承在此支座上的接觸彈簧壓靠在固定觸頭上。支座支承在一位置固定的支點上，在接通狀態被開關鎖剛性地鎖止。使支座去鎖的運動觸頭的斷開運動，通過一槓桿裝置傳給開關鎖和支座的鎖止裝置。
在EP 0398461 A2中公開了一種斷路器，它包括一個驅動裝置和一個用於可運動的開關觸頭的閂鎖裝置，其中，在驅動裝置中插入一非線性的機械構件。此構件就其作用方式而言基本上由互相可伸縮式插套的部件構成。這兩個部件具有互相協同工作的受彈簧加載的斜面。若作用在連接裝置上的力比正常的觸頭壓緊力大某一個量，斜面突然彼此滑開以及受載的觸頭支座衝擊式地運動到斷開位置，以產生限電流的開關電弧。
在DE 19740422 A1中建議，作為可運動的觸頭槓桿支座與開關軸之間的連接裝置，採用一種鉸接杆連接裝置，它由互相鉸接的分連接杆構成，分連接杆由一個彈簧加載，使它們採取一個伸展的位置。在這裡，可運動的觸頭杆支座並不象迄今一般的那樣是剛性的，而是通過一個優選地由一根軸構成的迴轉支承與其支承槓桿連接，所以它可以實施迴轉運動。它有一套筒，用於安裝鉸接杆連接裝置中鉸接在可運動的觸頭槓桿支座上的分連接杆並藉助一耦合栓使之與可運動的觸頭槓桿支座連接，以及有一個由套筒的稜邊構成的止擋面，用於使觸頭槓桿支座通過其迴轉運動作用在其中一根分連接杆上。因此分連接杆從其伸展位置偏轉，並由此使該起初為剛性的鉸接杆支座折起。此外，可運動的觸頭槓桿支座在一般的開關中在穿過它的觸頭槓桿軸的區域內設有凹槽，這些凹槽設計為不因該觸頭槓桿軸而妨礙其迴轉運動。
上述所有開關有一共同的缺點，即，為了實現限電流存在多個要運動的部件，其中部分還只是為了限電流附加需要的構件。其結果是伴隨帶來高的機械及加工技術方面的費用。
此外，必須考慮到顧客不僅需要這類開關，而且還需要一種常規的亦即選擇性斷開的開關，也就是說只是在出現大的電流並經過規定的時間後才斷開。但是這樣做非常麻煩，因為要向顧客提供兩種結構類型完全不同的斷路器，必須提出兩種不同的開關結構。因此兩種類型各只能生產二分之一批量。如今顧客往往進行設備改造並因而需要價廉物美的能通用的斷路器。
必須能交替提供不同功能、常規的、並可按時間選擇性分級的斷路器或限流開關的這一努力因而應儘可能經濟地實現。
因此本發明要解決的技術問題是提供一種低壓限流斷路器，它可以在無需昂貴的結構性和加工技術方面的費用的情況下由一種普通的成批的開關導出，而無需對這些開關進行重大的改變。傳統的開關具有一個帶開關觸頭的運動的開關極和一個開關驅動裝置，在它們之間有一槓桿系列將開關軸與觸頭支座連接起來，因而建議在槓桿系列的過程中插入一個有非線性機械特徵的構件，於是，在通過電流提升力將觸頭支座壓靠在槓桿系列上時，槓桿系列可與開關軸無關地彎曲、壓曲或折起。
由此出發，上述技術問題按照本發明由此來解決，即，對迄今從開關驅動裝置到觸頭支座設計為槓桿系列的傳力裝置進行結構改造，將它設計為一種類型的折曲機構。
按本發明的限流斷路器包括一個可運動的開關觸頭、一個用於將開關觸頭轉移到接通位置和斷開位置的驅動裝置、一個設在從驅動裝置到開關觸頭的傳力線路中的閂鎖裝置，當斷開力超過一預定的極限值時，該閂鎖裝置可以從開關觸頭的接通位置出發被一個從開關觸頭出發朝斷開位置的方向作用的斷開力解鎖，其中，該閂鎖裝置設計為在驅動裝置與可運動的開關觸頭之間的機械式連接機構，並具有至少兩個協同工作的相對於斷開力的方向成一角度設置的工作面和一個作用在工作面上的壓緊彈簧，此斷路器具有下述特徵-該閂鎖裝置具有兩根槓桿，這兩根槓桿藉助由一個鉸鏈栓穿過這兩根槓桿的同心部分相互對齊的通孔所構成的一鉸接頭而互相連接並可繞此鉸接頭彼此相對轉動，這兩根槓桿設計成完全相同；-這兩根槓桿在它們處於鉸接頭所在區域內的同心部分的接觸面上具有起嚙合齒作用的一些斜面，這些斜面同心地圍繞所述用於鉸鏈栓的通孔布置；-這兩根槓桿在它們處於鉸接頭所在區域內的同心部分上受一壓緊彈簧加載，該壓緊彈簧有一個作用在這兩根槓桿接觸面上由所述斜面構成的嚙合齒上的彈簧力；
-這兩根槓桿在閂鎖裝置的靜止狀態下為了產生一個取決於斷開力的相對扭矩，彼此相交一個與伸展位置不同的角度；-這兩根槓桿在其背對鉸接頭的端部分別具有制有通孔以用於與開關觸頭或驅動裝置鉸接的安裝座。
所述鉸鏈栓恰當地在其一端有一個作為壓緊彈簧支座的頭部，以及在其另一端有用於一個螺母的螺紋。起嚙合齒作用的在閂鎖裝置加載時沿槓桿旋轉方向相互相向運動的斜面設計為具有作為卡鎖面(Schnappflchen)的陡峭坡面，而在閂鎖裝置加載時沿槓桿旋轉方向彼此移開的斜面則設計為具有作為滑動面的平緩坡面。
所述壓緊彈簧可有利地設計為圍繞鉸鏈栓並支承在該鉸鏈栓頭部的螺旋壓力彈簧。
連接所述兩根槓桿的鉸接頭的軸線相宜地平行於可運動的開關觸頭的迴轉軸線來布置。
由壓緊彈簧施加在鉸接頭所在區域內的槓桿同心部分上帶有起嚙合齒作用的斜面的槓桿接觸面上的壓緊力，可通過改變鉸鏈栓的有效長度來調整。
鉸鏈栓有效長度的改變按簡單的方式可以這樣來實現，即，將螺母旋擰在鉸鏈栓上更多一些或較少一些。採用按本發明的閂鎖裝置，創造了一種用於開關軸槓桿與開關觸頭或者說觸頭支座傳力連接的新型組件。它設計為受力後可曲折的構件，這種構件可以在出現短路電流時使各個開關單元彼此獨立地並與開關軸的接通位置無關地斷開。閂鎖裝置的兩根槓桿有完全相同的結構。因此只需加工製造出一種零件。槓桿同心部分上設計為嚙合齒的斜面處於一個壓緊彈簧的彈簧壓力作用下，該壓緊彈簧的尺寸確定為，使得能在不壓曲的情況下傳遞一個規定的力，用於接通和用於提供接觸壓強。在這裡，壓緊彈簧的彈簧力可以無級調整，從而同樣可以無級調整閂鎖裝置期望的壓曲力。按本發明的閂鎖裝置不是如在已知的設計中那樣互相伸縮式插套，而是進行一種旋轉曲拐的運動。當電磁式快速脫扣器的斷開過程繼續進行到最終斷開斷路器時，通過旋轉的開關軸及開關軸槓桿使閂鎖裝置重新處於其靜止位置。由此使斷路器重新準備好可接通。
為了更好地理解，下面藉助一種優選的但不限制本發明保護範圍的實施方式進一步說明本發明。


圖1在剖面圖中示意表示一種帶有按照本發明的閂鎖裝置的處於斷開狀態的低壓斷路器。
圖2在剖面圖中示意表示一種帶有按照本發明的閂鎖裝置的處於接通狀態的低壓斷路器。
圖3在剖面圖中示意表示一種帶有按照本發明的閂鎖裝置的處於釋放狀態的低壓斷路器。
圖4在側視圖中表示按照本發明的閂鎖裝置的一種優選的實施形式。
圖5是對於圖4所示的按照本發明的閂鎖裝置的單根槓桿的俯視圖。
圖6表示已部分裝配好的圖1所示的按照本發明的閂鎖裝置。
圖1至3在剖面圖中示意表示一種低壓斷路器1，用於說明按照本發明的閂鎖裝置13的安裝裝置。上連接母線3和下連接母線4穿過低壓斷路器1的後壁2。在上連接母線3上有位置固定的開關觸頭5，而所述位於一觸頭支座7上的可運動的開關觸頭8通過柔性連接裝置6連接在下連接線4上。在固定的開關觸頭5和可運動的開關觸頭8上方設有消弧室9。在開關驅動裝置10中設有帶有開關軸槓桿12的開關軸11，在開關軸槓桿12上固定著按照本發明的閂鎖裝置13，它作為與觸頭支座7連接用的連接件。
在圖1中低壓斷路器1處於斷開狀態，在閂鎖裝置13的靜止狀態，為了產生一個取決於斷開力的相對扭矩，所述兩根槓桿14；15與它們的伸直狀態不同而相交成一定角度，其中，將這兩根槓桿14；15連接起來的鉸接頭16的軸線平行於所述可運動的開關觸頭8的一個圖中未示出的迴轉軸線布置。圖2表示相同的布置狀況，但低壓斷路器處於接通位置，而圖3表示具有閂鎖裝置13的低壓斷路器1處於釋放狀態，在此狀態下閂鎖裝置13折起並完成可運動觸頭8的斷開。
圖4在側視圖中表示按照本發明的閂鎖裝置13的一種優選的實施形式。它具有兩根設計成完全相同的槓桿14；15，它們通過一鉸接頭16互相連接並可繞該鉸接頭16彼此相對轉動。槓桿14；15的接觸面含有設計為斜面17；18的工作面，它們設計成位於槓桿14；15同心部分19；20上的嚙合齒的形式。其中斜面17設計為陡峭的卡鎖面(Schnappflche)，而斜面18則設計為平緩的滑動面。
連接兩根槓桿14；15的鉸接頭16由一個鉸鏈栓23穿過這兩根槓桿14；15相互對齊的通孔21；22來構成，該鉸鏈栓同時構成設計為螺旋壓力彈簧的壓緊彈簧24的導引和支撐件，壓緊彈簧24圍繞著鉸鏈栓23，並在鉸鏈栓23端部受鉸鏈栓23的一個盤狀頭部25支承。在鉸鏈栓23與頭部25相對的一端制有安裝螺母27用的螺紋26，藉助螺母可改變裝在鉸鏈栓23上的壓緊彈簧24的緊度。因此兩根槓桿14；15處於壓緊彈簧24可改變的彈簧壓力作用之下。槓桿14；15分別在與鉸鏈16相對的那一側具有各制有一個通孔28；29的安裝座30；31，以用於與開關軸槓桿12或觸頭支座7連接。
圖5用俯視圖表示圖4所示按照本發明的閂鎖裝置的一單根槓桿。由於所述兩根槓桿14；15設計成完全一致，所以只表示了槓桿15。槓桿15上設計為斜面17；18的一些工作面同心地圍繞鉸鏈栓23用的通孔22設置在同心部分20上。在槓桿15的另一相對端設置制有通孔29的安裝座31，以用於與開關軸槓桿12或觸頭支座7連接。
圖6表示部分裝配好的圖4所示按照本發明的閂鎖裝置13，其中略去了螺母27。在此圖中可以清楚地看出斜面17；18設計成同心部分19；20上的嚙合齒，在閂鎖裝置13裝配好的狀態下，同心部分19；20處於安裝在鉸鏈栓23上的壓緊彈簧24的彈簧壓力作用下，圖6中與圖1對應的相同部分採用同樣的附圖標記來標識。
按照本發明的閂鎖裝置13作用如下當例如在短路的情況下通過電動力和電流狹徑力(Stromengekrfte)施加在觸頭系統上的斷開力超過一預定值而使彎折力變得這麼大，使得在互相貼靠的設計為卡鎖面的斜面17上產生的提升力超過壓緊彈簧24調整好的彈簧力時，這些斜面就會彼此滑開而失去卡鎖。閂鎖裝置13由此彎折並釋放可運動的開關觸頭8。若作為卡鎖面的斜面17彼此滑開，則作為沿運動方向下降的滑動面的斜面18不再成為對抗閂鎖裝置13彎折的阻力。
在可運動的開關觸頭8正在斷開這一斷開過程不穩定的階段中，在開關觸頭8與固定不動的開關觸頭5之間形成的斷路電弧，在斷開過程繼續進行使電磁式快速脫扣器響應並最終將斷路器切斷之前，會通過其電阻限制流動的短路電流。
當電磁式快速脫扣器在隨後的斷開過程中將斷路器最終切斷時，通過本身旋轉的開關軸11及開關軸槓桿12可將閂鎖裝置13重新置於其靜止位置。由此，此斷路器重新作好接通的準備。
壓緊彈簧24的彈簧力可通過將螺母27更多或較少地旋擰在鉸鏈栓23上來改變鉸鏈栓23的有效長度而方便地得以調整，並由此可調整閂鎖裝置13的工作力。
按照本發明的裝置的機械結構非常簡單，但同時仍具有能方便調整工作力的優點。所述兩根槓桿14；15設計成完全相同，並因此只需生產製造一種零件。
權利要求
1.一種可限流地斷開一可運動的開關觸頭的斷路器，其具有-一個用於將開關觸頭轉換到一個接通位置和一個斷開位置的驅動裝置；-一個設在從驅動裝置到開關觸頭的傳力路線中的閂鎖裝置，當斷開力超過一預定的極限值時，該閂鎖裝置可從開關觸頭的接通位置出發被一個從開關觸頭出發朝斷開位置的方向作用的斷開力解鎖，其中-該閂鎖裝置設計為在驅動裝置與可運動的開關觸頭之間的機械式連接機構，並具有至少兩個協同工作的相對於斷開力的方向成一角度設置的工作面和一個作用在工作面上的壓緊彈簧，其特徵在於-該閂鎖裝置(13)具有兩根槓桿(14；15)，這兩根槓桿(14；15)藉助由一個鉸鏈栓(23)穿過這兩根槓桿(14；15)的同心部分(19；20)相互對齊的通孔(21；22)所構成的一鉸接頭(16)而互相連接並可繞此鉸接頭(16)彼此相對轉動，這兩根槓桿(14；15)設計成完全相同；-這兩根槓桿(14；15)在它們處於鉸接頭(16)所在區域內的同心部分(19；20)的接觸面上具有起嚙合齒作用的一些斜面(17；18)，這些斜面同心地圍繞所述用於鉸鏈栓(23)的通孔(21；22)布置；-這兩根槓桿(14；15)在它們處於鉸接頭(16)所在區域內的同心部分(19；20)上受一壓緊彈簧(24)加載，該壓緊彈簧有一個作用在這兩根槓桿接觸面上由所述斜面(17；18)構成的嚙合齒上的彈簧力；-這兩根槓桿(14；15)在閂鎖裝置(13)的靜止狀態下為了產生一個取決於斷開力的相對扭矩，彼此相交一個與伸展位置不同的角度；-這兩根槓桿(14；15)在其背對鉸接頭(16)的端部分別具有制有通孔(28；29)以用於與開關觸頭或驅動裝置鉸接的安裝座(30；31)。
2.按照權利要求1所述的斷路器，其特徵為所述鉸鏈栓(23)在其一端有一個作為壓緊彈簧的支座的頭部(25)，而在其另一端則制有供一個螺母(27)用的螺紋(26)。
3.按照權利要求1所述的斷路器，其特徵為所述起嚙合齒作用的在閂鎖裝置(13)被加載時沿槓桿(14；15)旋轉方向相互相向運動的斜面(17)是設計為卡鎖面的陡峭坡面。
4.按照權利要求1所述的斷路器，其特徵為所述起嚙合齒作用的在閂鎖裝置(13)被加載時沿槓桿(14；15)旋轉方向彼此移開的斜面(18)是設計為滑動面的平緩坡面。
5.按照權利要求1所述的斷路器，其特徵為所述壓緊彈簧(24)設計為圍繞鉸鏈栓(23)並支承在鉸鏈栓頭部(25)上的螺旋壓力彈簧。
6.按照權利要求1或2所述的斷路器，其特徵為所述連接兩根槓桿(14；15)的鉸接頭(16)的軸線平行於可運動的開關觸頭的迴轉軸線布置。
7.按照權利要求2、3或4所述的斷路器，其特徵為由所述壓緊彈簧(24)施加在所述兩根槓桿處於鉸接頭(16)所在區域內的同心部分(19；20)上的、具有起嚙合齒作用的斜面(17；18)的槓桿(14；15)接觸面上的壓緊力，可通過改變鉸鏈栓(23)的有效長度來調整。
全文摘要
本發明涉及一種可限流地斷開可運動的開關觸頭(8)的低壓斷路器。在開關軸槓桿(12)與可運動的開關觸頭(8)或觸頭支承(7)之間有一個起傳力連接作用的閂鎖裝置(13)，該閂鎖裝置具有兩根完全相同的槓桿(14；15)，這兩根槓桿藉助由一個鉸鏈栓(23)穿過這兩根槓桿(14；15)同心部分(19；20)相互對齊的通孔(21；22)所構成的一鉸接頭(16)而互相連接並可繞此鉸接頭(16)彼此相對轉動，這兩根槓桿在其接觸面上具有起嚙合齒作用的斜面(17；18)。這兩根槓桿(14；15)在鉸接頭(16)所在區域內被一壓緊彈簧(24)施加一個可調節的、作用在嚙合齒上的彈簧力。
文檔編號H01H71/52GK1476623SQ01819408
公開日2004年2月18日 申請日期2001年7月23日 優先權日2000年10月27日
發明者麥可·巴赫, 麥可·西貝科, 岡特·塞德勒－斯塔爾, 德特萊夫·施米特, 英戈·蒂德, 塞蔡·圖爾克曼, 西貝科, 圖爾克曼, 塞德勒-斯塔爾, 夫 施米特, 蒂德, 麥可 巴赫 申請人:西門子公司