用於保護開關的觸發器的製作方法

2023-06-18 15:33:41 1

專利名稱：用於保護開關的觸發器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種依據權利要求I前序部分所述的用於保護開關的觸發器。
背景技術：
已公知如下用於保護開關的觸發器，其中在線圈內部能運動地引導銜鐵。如果線圈內部的電流通量超過預先給定的短路電流通量，那麼銜鐵會基於佔支配地位的電磁力由觸發器內加速而出。進一步的結果例如設置，運動的銜鐵解鎖開關鎖。這種觸發器可以基於銜鐵的高的加速，不僅解鎖開關鎖，而且此外還特意加速開關鎖的部件，由此在正確轉換的情況下可以實現相關的保護開關的開關觸點的快速斷開。 這種觸發器不利的是，其只在非常高電流的情況下、例如短路時可靠地動作。在也被稱為過載電流的、短的但過高的電流的情況下，以這種觸發器不能可靠地觸發，尤其在出現了這種過載電流的情況下設置，這種過載電流允許無阻礙地流過通過相關政策所預先給定的持續時間，並且在該持續時間超出之後才應進行保護開關的觸發，該持續時間又依賴於過電流的大小。所公知的保護開關通常具有兩種不同的觸發器，其中，為短路情況所設的觸發器如前面描述的那樣構造有導體環和可運動的銜鐵，並且其中，為過載情況所設的單獨觸發器通常通過所謂的雙金屬觸發器形成。在雙金屬觸發器中，將雙金屬元件直接和/或間接地通過電氣線路的電阻造成的廢熱加熱，並且通過雙金屬元件的彎曲同樣地解鎖開關鎖。因此是電熱的觸發器。如下情況對這種已公知的帶有兩種不同的觸發器的保護開關是不利的，即，必須設置、加工和安裝兩種無關的組件。尤其通過應用雙金屬元件基於所要求的半成品產生巨大的成本。通過使用雙金屬元件，這種保護開關必須一個個地校準。在此，需要將相關的保護開關真實地斷開觸點的條件分別地檢查，並且必要時在開關設備上手動改變設置。在保護開關的情形下首要的是，這種調準只能在消耗很大的條件下實現。此外，這種保護開關基於所應用的雙金屬的或者說附加的間接加熱的需要的高電阻而造成巨大的功耗。此外，這種保護開關具有在很大程度上依賴於環境溫度的過電流觸發行為，所述環境溫度直接影響到雙金屬的彎曲。為了在高環境溫度的國家中、例如在中東和/或在熱帶中使用時阻止不是通過電氣故障所引發的觸發，為這些國家需要專門地調準保護開關。

發明內容
因此本發明的任務是提供一種開頭所述種類的、藉助其能夠避免所述缺點的觸發器，藉助該觸發器不僅在短路情況下而且在過流情況下都能發生觸發，並且藉助該觸發器過電流觸發會發生的更準確並且與溫度無關，並且該觸發器實現了高的開關能力和簡單的自動化加工。依據本發明，所述任務通過權利要求I的特徵實現。
由此，只藉助唯一的觸發器不僅在過載時而且在短路時能可靠地發生依據規定的觸發。由此，在放棄單獨的過電流觸發器的情況下能形成唯一的觸發器，該觸發器能安裝在為了常規的電磁觸發器所設計的保護開關中，而不需要為此在保護開關上進行其他的結構改造。由此，可以放棄為製造這種保護開關的殼體而製造新的工具、如注塑模具。通過放棄雙金屬觸發器能使整個觸發裝置的功耗明顯降低。此外，在此方面未改動的保護開關殼體內部能由此騰出空間應用於另外的組件。因此能裝入例如具有用於提高開關能力的大觸點間隙的觸點裝置和/或大的滅弧室。此外，依據本發明的觸發器具有與環境溫度無關的過電流觸發行為。此外，這種觸發器能簡單自動化地製造，並且無需接下來的個別調準，由此加工過程能明顯地簡化，並且在觸發中存在高的精度。在依據本發明的觸發器中，在觸發情況中總是兩個分銜鐵均運動，由此，在大質量的基礎上可以獲得大的衝量，該衝量可以作用到開關鎖上。由此，藉助於這種觸發器，可以將開關設備內部的斷開過程加速。因此，斷開過程不僅依賴於開關鎖的彈簧力。這種觸發器具有高的開關能力，並且能不只在過零點斷開相關保護開關的開關觸點。
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從屬權利要求涉及本發明的其他有利設計方案。要強調的是，為此參引權利要求的說法，由此，將權利要求在這點上通過參引而接合到說明書中並且被認為是語言上的複述。


本發明將參考附圖進一步說明，在這些附圖中示例性地僅示出優選的實施方式。在此圖I示出在已拿去上部殼體外罩的情況下具有依據本發明的觸發器的優選實施方式的保護開關；圖2以處於第一工作情況中的截面圖的方式示出依據圖I的觸發器；圖3以縮小的視圖示出依據圖2的視圖；圖4以處於第二工作情況中的截面圖示出依據圖2的觸發器；圖5以處於第三工作情況中的截面圖示出依據圖2的觸發器；圖6以處於第四工作情況中的截面圖示出依據圖2的觸發器；圖7以處於第五工作情況中的截面圖示出依據圖2的觸發器。
具體實施例方式圖I至圖7分別示出用於保護開關2的觸發器I的特別優選的實施方式。其中觸發器I具有線圈3，其中，觸發管4以能沿觸發方向5運動的方式至少區域式地支承在線圈3內部，其中，布置在線圈3外部的第一分銜鐵6與觸發管4固定地連接，並且其中，將以能運動的方式受支承的第二分銜鐵7和液體布置在觸發管4內部。由此能只藉助唯一的觸發器I可靠地不僅在過載時而且在短路時實現依據規定的觸發。由此能在放棄單獨的過電流觸發器的情況下形成唯一的觸發器1，該觸發器能安裝在設置用於常規的電磁觸發器的保護開關2中，而不需要為此在保護開關上進行其它結構的改造。由此對於製造這種保護開關2的殼體可以放棄製造新的工具、如注塑模具。通過放棄雙金屬觸發器，整個觸發裝置的功耗能夠明顯下降。此外，在其它方面未改動的保護開關殼體內部的由此騰出的空間能應用於另外的組件。因此可以例如為了提高開關能力裝入具有大觸點間隙的觸點裝置和/或大的滅弧室。此外，依據本發明的觸發器具有與環境溫度無關的過電流觸發行為。此外，這種觸發器I能簡單地自動化地製造，並且無需接下來的個別調準，由此生產過程能明顯地簡化，並且在觸發中存在高精度。在依據本發明的觸發器I中在觸發情況下總是兩個分銜鐵6、7均運動，由此在高的質量的基礎上可以獲得高的衝量，該衝量可以作用到開關鎖24上。由此藉助這種觸發器I可以將開關設備2內部的斷開過程加速。因此斷開過程不僅依賴於開關鎖24的彈簧力。這種觸發器I具有高的開關能力，並且不只能在電流的過零點斷開相關的保護開關的開關觸點18、21。
如開頭已經說明的，在圖I至圖7中所示出的觸發器I涉及特別優選的代表性的發明的實施方式。接下來相對各個特徵將相對依據圖I至圖7的優選實施方式的結構上的備選進行描述。在此，在代表性的發明範疇內的各個所描述的技術特徵的組合是有意的。觸發器I被理解為電子機械的設備，這種設備在出現一定的預先給定的電的條件時引發預先確定的機械過程。通過該機械過程能引發開關設備的開關觸點18、21的機械斷開。相關的預先給定的電的條件尤其涉及到經過觸發器I的電流通量的水平或者說強度，以及電流的持續時間。將能預先給定的機械過程的執行稱為觸發器I的觸發，或者簡稱為觸發。依據本發明的觸發器I設置應用於保護開關2中。保護開關2涉及具有開關觸點
18、21的開關設備，該開關設備是為此設置和構造的，即，在一定的預先給定的電的狀態下斷開開關觸點18、21並且以上述方式阻止通過開關設備的電流通量。特別優選地在所謂的線路保護開關中設置觸發器I。但該觸發器也可以設置給在故障電流保護開關和/或功率保護開關中使用。接下來描述用於在線路保護開關中使用的觸發器I。通常，將觸發器I設計用於一定的運行條件，為了這些一定的運行條件設計和允許了相關的保護開關2。這些涉及的運行條件包括線圈3中的電流的界限值以及在界限值達到和/或超過時的行為。在代表性的情況下，將直至其不應發生觸發的界限稱為非觸發電流。該非觸發電流與當地規定有關，例如是額定電流強度的I. 13倍。此外，定義一超出該界限的範圍，其中，在此範圍內部的電流的情況下不應進行直接觸發，而應在能預先給定的持續時間流逝之後才進行觸發，該持續時間依賴於出現的電流的實際水平。實際出現的電流越高，則在電流出現與觸發之間允許流逝的持續時間越短。在此，基本上模仿由熔斷保險裝置所公知的時間響應。將該範圍中的電流稱為過電流或過載電流，類似地將這種過電流的出現稱為過載情況。在此，過載電流的下界限通過非觸發電流來定義。當出現非常高的電流、所謂的短路電流時，在所謂的短路情況下設置，觸發器基本上立即，因此以最小可能的時間延遲觸發。在常見的家庭安裝布置中，典型的短路電流達到幾千安培的數值。相應的電流強度，以及相應的時間響應在相關的國家內或者說國際的規範中進行了規定，如OV I K IEC中。優選地設置，依據本發明的觸發器I是保護開關2的整體的組成部分。但也可以設置，將觸發器I構造為與保護開關2獨立的組件的部分，該獨立的組件與開關設備功能性地聯接，以便能預先給定地引發相關開關設備的開關觸點18、21的斷開。為此設置有觸發器I的由電流流經的線圈3，所述電流代表的是在電的安裝環境中佔主導地位的電流，所述電的安裝環境應該受或就是受觸發器監控。優選設置，線圈3由實際地出現在相關的安裝環境中的電流流經。在保護開關中優選使用依據本發明的觸發器I的情況下優選設置，將線圈至少間接地與保護開關2的輸入端子22和輸出端子23以電路技術連接，並且線圈以這種方式形成通過保護開關2的電流路徑的一部分。但也可以設置，線圈3在除主電流支路外的並行的旁路電流支路中布置在保護開關2裡面或上面。線圈3由傳導的金屬線、尤其是能預先給定截面積的銅線製成，並具有能預先給定的匝數以及通過這些匝所形成的開口。金屬線的截面積基本上依賴於額定電流強度。匝的種類和數量以及線圈3的幾何尺寸依賴於其他的參數，在其他的地方會探討這些參數。優選設置，線圈3構造為基本上呈柱體形的線圈3。因此，線圈3的各個層彼此並排地以如下方式進行纏繞，即，以這種方式所形成的開口基本 上具有柱體形的形狀。在此優選設置，線圈3隻具有一層，如其也由圖I至圖7可以見到的那樣。但也能設置不同地構造的線圈3。如已經說明的，線圈3構造有開口。將在開口區域內相對布置的線圈匝之間的區域稱為線圈3的內部區域。優選地，線圈3在基本無磁性的或順磁性的、優選由塑料製成的線圈承載件20上布置或纏繞，或者說這樣的線圈承載件布置在線圈3的內部。依據代表性的發明的優選的構造方式設置，線圈3至少區域式地由軛8圍繞，由此可以有目的地引導磁場線。特別優選設置，將軛8構造為包括鐵磁材料的呈U型彎板件，該彎板件從三面圍繞線圈3。在此可以設置，軛8至少具有一個打通部，以便實現觸發器I的其他組件的通過。對全部的實施方式來說可以確定，軛8不必須是觸發器I的整體的組成部分，而是在本發明的範疇內也可以設置與觸發器I的其他組件本體上獨立地布置方式。例如可以設置，通過相應的金屬件達成軛8的功能，這些金屬件在保護開關2內繞觸發器I周圍地布置，但這些金屬件不作為組件與觸發器I的其他部件連接。觸發器具有所謂的觸發管4。觸發管4設置用於在觸發情況下基於電磁力進行運動，並藉助此運動引發保護開關2的觸發。優選地觸發管4構造為無磁性或順磁性的。尤其地，觸發管4構造成無磁性的金屬管、如黃銅管。優選地，觸發管4的兩端液密地封閉。為了基於電磁力(如其他地方所說明的那樣)進行運動，設置觸發管4與其他構造元件連接。觸發管4區域式地布置在線圈3內部。在此，本說明區域式地涉及觸發管4的縱向區域。因此觸發管4就其長度(其也可稱為觸發管長度)的第一部分布置在線圈3內部，其中，觸發管4的另外的部分布置在線圈3的外部。特別優選設置，在線圈3的兩側，觸發管4的區域伸出或凸出超過線圈3。觸發管4以能運動的方式支承在線圈3內部，其中，至少在觸發方向5上給出可運動性。將如下的方向稱為觸發方向5，在該方向上提供在觸發情況下的觸發管4的運動。在此優選設置，觸發方向5平行於尤其柱體形的線圈3的縱向延伸地延伸。觸發方向上的運動優選為線性運動。在依據圖I至圖7的觸發器I的優選的實施方式中設置，觸發管4在線圈承載件20的略微較大的中心開口中縱向可移動地支承。為了預先給定觸發管4在觸發器I內部的或關於觸發器I的限定的定位，優選設置，觸發管4具有止檔件15。依據帶有軛8的觸發器I的特別優選的實施方式，在改進方案中設置，止檔件15與軛8配合作用，以預先給定第一靜止定位10。由此，可以將整個觸發器I簡單地作為封閉的組件進行加工。如果觸發器I不具有軛，則可以設置，止檔件與線圈承載件20或線圈3配合作用。為此備選地優選設置，為了預先給定觸發管4的限定的定位，與觸發管4固定連接的第一分銜鐵6在將觸發器裝入保護開關中時貼靠在保護開關的殼體部分上。為了觸發保護開關2可以設置，觸發管4撞擊並以這種方式加速開關鎖24的部件，或觸發管4拉動開關鎖24的部件，以便將該開關鎖進行解鎖。為此可以例如設置，將呈勾形的突起與觸發管4連接。這兩種方式在代表性的觸發器I中可以轉換。優選的，並且如這些附圖中所示出的那樣，將觸發管4構造為觸發杵16，該觸發杵在背離第一分銜鐵6的端部上具有觸發突起17，該觸發突起例如通過具有突起的罩形成。由此，存在對保護開關2中存在的間距的簡單調適可能性。
設置第一分銜鐵6與觸發管4固定連接。在此，第一分銜鐵6構造為包括鐵磁材料。第一分銜鐵6至少區域式地布置在線圈3外部，其中，依據優選的實施方式設置，第一分銜鐵基本上布置在線圈3外部。「線圈3外部」的說明標稱的是第一分銜鐵6的如下布置方式和結構設計，在所述布置方式和結構設計中將第一分銜鐵基本完全地或至少區域式地尤其沿線圈3的縱向延伸布置在線圈3外部。在此，但也可以設置側面地在線圈3外部的布置方式。尤其設置，只要在線圈3中流過的電流具有的電流強度小於非觸發電流強度，就將可自行運動的第一分銜鐵6大部分地布置在線圈外部。將如下方式的第一分銜鐵6的構造方式，即，第一分銜鐵在觸發器I觸發時或在觸發過程的時間段中區域式地布置在線圈3內部，但其餘的時間或在其餘的工作情況期間布置在線圈3外部，看做在線圈3外部布置的第一分銜鐵6。優選設置，將第一分銜鐵6通過第一彈簧9朝第一靜止定位10從線圈3離開地加載。由此可以獲得第一分銜鐵6的限定的定位，進而也可以獲得與該第一分銜鐵固定連接的觸發管4的限定的定位。通過預先給定第一彈簧9的彈簧力尤其可以影響短路電流，這裡在短路電流出現時的電流水平應實現短路觸發。可以設置將第一彈簧9構造為壓力彈簧、轉動彈簧或構造為拉力彈簧。在此，可以例如在構造時設置為拉力彈簧，該拉力彈簧將第一分銜鐵6與保護開關2的一部分連接。優選設置，將第一彈簧9構造為壓力彈簧。由此實現整個觸發器I沒有敏感的伸出部件的特別簡單和緊湊的構形，該觸發器可以作為整體簡單地自動化地進行加工。優選設置，將壓力彈簧布置在線圈體20的支座(Widerlager)與第一分銜鐵6的突起之間。優選設置，第一分銜鐵6具有垂直於觸發方向5呈板狀延伸的區域11。第一彈簧9可以支撐在該呈板狀的區域11上。特別有利的是第一分銜鐵6的這種呈板狀區域11考慮到了磁場線的聚束。在圖2至圖7中上述的呈板狀區域11可以很良好地辨別。如所示出的那樣優選地設置，將呈板狀區域11與其餘的第一分銜鐵6 —體式構造。在此，呈板狀區域11以垂直於線圈3以及觸發管4的縱向延伸的方式延伸。呈板狀區域11可以在其幾何形狀和/或其底面方面不同地構造。優選設置，將第一分銜鐵6構造為旋轉對稱體，並且因此呈板狀區域11也具有呈圓形的底面。這尤其關於加工消耗是有利的。但也可以設置，呈板狀區域11具有長方形的或正方形的底面。這關於相對呈U狀的軛8的布置方式是特別有利的。優選設置，呈板狀區域11基本上具有軛8的展開度。在此，就展開度而言，在把呈板狀區域11構造成具有圓圈形底面時設置呈板狀區域11的直徑相應於軛8的寬度。在把呈板狀區域11構造成具有長方形底面時優選設置呈板狀區域基本上具有軛8對著呈板狀區域11布置的部分的尺寸。通過將呈板狀區域11的尺寸與軛8的尺寸進行調適，可以在該區域中特別有利地構造磁性關係。在觸發管4內部布置有第二分銜鐵7和液體。在此，將第二分銜鐵7能運動地支承在觸發管4內部。優選設置，觸發管4及其內部空間基本具有呈圓形截面。優選進一步設置，第二分銜鐵7也基本具有呈圓形截面。為此設置，第二分銜鐵7在可預先給定的並且通過線圈3所產生的電磁力作用的影響下在觸發管4內部能運動或被運動。由此，第二分銜鐵7可以到達線圈3的區域中並且局部地影響磁場線的通量。第二分銜鐵7這裡優選構造為包括鐵磁材料。優選設置，第二分銜鐵7具有與空心空間14基本正好相反且相比略微較小的截面。觸發器I的功能和第二分銜鐵7的運動在稍後的地方根據圖2至圖7進行闡釋。
此外，在觸發管4內部布置有液體。優選設置，使觸發管4的整個生成的空心空間14基本完全由液體充滿。在此，將在觸發管4內部的整個未被另外的代表性的構件、尤其未被第二分銜鐵7和尚待描述的第二彈簧12佔據的空間稱為生成的空心空間14。為此設置，液體緩衝但不阻止第二分銜鐵7在觸發管4內部的運動。該液體具有能預先給定的粘度。通過就其粘度選擇液體，可以限定並以預先給定的方式來影響對第二分銜鐵7在觸發管4內部的運動的緩衝。優選設置，液體是液壓流體。關於液體的粘度，這裡例如通過選擇不同的液體可以尤其影響觸發器在過載情況下的特性、特別是時間響應。依據其他未示出的代表性的發明的實施方式設置，通過第二分銜鐵7的造型影響該第二分銜鐵的通過液體產生的緩衝。因此可以通過流體動力學的造型，低地保持對在液體內部的運動的緩衝，並且可以在此外相同的液體性質和電磁結構的情況下通過有稜的造型(如圖所示)獲得高的緩衝。此外可以設置，第二分銜鐵7在側面或者說外殼面具有能預先給定的通道數量，通過這些通道可以進一步影響通過液體所產生的緩衝。在此，緩衝可以通過這些通道而降低。為了獲得關於觸發器I的工作處境的自由度、對於抖動的不敏感性、以及在觸發情況與觸發器重新接通能力之間的短的時間，優選設置，在觸發管4中布置第二彈簧12，該第二彈簧12朝第二靜止定位13加載第二分銜鐵7。在此，該第二彈簧12可以例如構造為拉力彈簧或者壓力彈簧。通過預先給定第二彈簧12的彈簧力可以尤其影響非觸發電流，這裡電流強度的界限從其被超越開始應該實現過載觸發。優選設置，將第二彈簧12構造為壓力彈簧，並布置在觸發管4的配屬給第一分銜鐵6的區域與第二分銜鐵7之間，由此，簡單的結構上的轉換受到支持。由此，可以此外比使用拉力彈簧支持更好的準確的對第二靜止定位的維持。第二分銜鐵在該關聯中優選地並如圖2至圖7所示具有凸緣，螺旋壓力彈簧貼靠在凸緣上。備選於將第一彈簧9以及第二彈簧12構造為金屬彈簧，可以設置各種另外的器件，例如彈性體元件和/或充氣的容器，以便使第一分銜鐵6及第二分銜鐵7朝相應的靜止定位去地受負載。圖2和圖3示出觸發器I的相同視圖，其中，該觸發器處在所謂的第一工作情況，在第一該工作情況中線圈3要麼沒有加載電流，要麼通過線圈的電流通量低於預先給定的過載電流通量。在此，第一分銜鐵6布置在它的第一靜止定位中，並且第二分銜鐵7布置在第二靜止定位中。很容易分辨，在此第二分銜鐵7最大程度地處在線圈3外部。優選設置，線圈長度、觸發管長度及第二分銜鐵7的長度以如下方式構造，即，使得第二分銜鐵7在布置在第二靜止定位13中時基本布置在線圈3外部。特別優選設置，第二分銜鐵7在該定位中，以第二分銜鐵7的長度的至少50%、尤其地至少60%、優選地至少70%、最好至少80%地布置在線圈3外部。在此，長度說明總是涉及觸發管的縱向延伸或者說觸發方向。尤其此外設置，以如下方式構造線圈長度、第一分銜鐵6和第二分銜鐵7的長度，即，在第二分銜鐵7以在依據過載電流通量通過線圈3的電流通量下通過線圈3所產生的並作用到第二分銜鐵7上的電磁力與相反作用的第二彈簧的彈簧力大小相等的方式布置在線圈3內部時，將第一分銜鐵6貼靠在第二分銜鐵7上。由此可以達到，在應該引發觸發器I的觸發的最小流過電流時，第二分銜鐵7最晚在如下時間點，即，在該時間點中第二分銜鐵不經受進一步的加速，與第一分銜鐵6實現貼靠並且以這種方式在該點上閉合磁路。
隨後依據圖2至圖7描述代表性的觸發器I的功能。在此，圖2和圖3雖然製圖大小不同但示出相同視圖，而其它的圖4至圖7分別示出不同的工作狀態或工作情況。圖2或圖3示出處在第一工作情況中的觸發器1，在線圈3中要麼沒有電流流過，要麼有預先給定允許的電流流過，所述電流低於非觸發電流且低於預先給定的過載電流通量。這是在其中不應觸發的狀態。第一分銜鐵6在第一靜止定位中與線圈3和軛8間隔地布置。第二分銜鐵7布置在第二靜止定位中，在該第二靜止定位中第二分銜鐵7最大程度地處在線圈3外部。必要時流過線圈3的電流產生電磁力，該電磁力盡力使不僅第一分銜鐵6還有第二分銜鐵7由它們的靜止定位中朝線圈3的方向去地運動。但是在該工作情況下所涉及的電磁力太小不足以引發兩個分銜鐵6、7之一的運動，從而在該工作情況中不發生觸發。作用到第一分銜鐵6上的除了電磁力還有與該電磁力相反的第一彈簧9的彈簧力。作用到第二分銜鐵7上的除了電磁力還有與該電磁力相反的第二彈簧12的彈簧力以及液體內部的流動阻力。基本可以以此出發，S卩，代表性的所觀察的力，至少在作為特別優選的所觀察的實施方式中，都在同一作用線上作用。因此允許將所涉及的力簡單相加和/或相減。在較複雜的機械布置方式中或者說各個力的作用線不再一致時，通過應用公知的力學的、尤其是靜力學的、運動學的和/或動力學的求解方法如矢量計算、在一坐標系中開列平衡條件和/或應用達朗貝爾原理(Satz von d』Alembert),來求解所描述的和隨後所描述的靜態和/或動態條件，被認為屬於一般專業知識的範疇。所給出的力關係涉及其到第一分銜鐵6和/或第二分銜鐵7的作用，這些分銜鐵根據佔主導地位的並且所說明的力關係的不同在一定的狀態下保持靜止或被運動。基於第一分銜鐵6和/或第二分銜鐵7在觸發方向上的優選的運動優選設置，重要的力分別為沿觸發方向作用的力分量。優選設置，將線圈3、軛8、第一彈簧9,第一分銜鐵6、第二彈簧12、液體和第二分銜鐵7如下地構造，S卩，在線圈3中的電流通量小於預先給定的過載電流通量時第二彈簧12作用到第二分銜鐵7上的彈力以及液體內部的流動阻力大於作用到第二分銜鐵7上的電磁力，並且作用到第一分銜鐵6上的電磁力小於第一彈簧9的彈簧力。作用到第一分銜鐵6和/或第二分銜鐵7上的電磁力可以大小不等，雖然追溯到相同的原因。不僅對於第一分銜鐵6而且對於第二分銜鐵7所提及的特徵都涉及如下所提及的狀態，即，線圈3中的電流通量小於預先給定的過載電流通量。隨著線圈3中電流通量的提高通過該線圈所引發的電磁作用也提高，進而作用到第一分銜鐵6和第二分銜鐵7上的電磁力也提高。在此，各個部件的、尤其是第一分銜鐵6和第二分銜鐵7的進一步的行為依賴於線圈中流過的電流的大小，這裡依賴於現在流過的電流是否是過載電流或是短路電流，過載電流無論如何允許流過一定持續時間。圖4至圖6示出處在各個不同的工作情況中的觸發器1，這些工作情況在過電流持續出現時通過觸發器I相繼地採取。由依據圖3的第一工作情況開始，其中，第二分銜鐵7處在第二靜止定位中，線圈3中流過過載電流。由此，相比於第一工作情況所提高的電磁力超過第二彈簧12作用到第二分銜鐵7上的彈簧力以及液體內部的流動阻力，由此第二分銜鐵7由它的第二靜止定位起開始運動，並向線圈3的方向運動。同時，作用到第一分銜鐵6的電磁力還不夠使第一分銜鐵6向線圈3的方向運動。第一彈簧9的彈簧力使第一分銜鐵6繼續停留在它的第一靜止定位中。圖4示出該工作情況的快照。基於觸發管4內部的液·體緩衝，第二分銜鐵7的運動在時間上放慢地進行。如前面說明過，這裡優選設置，將線圈3、軛8、第二彈簧12、液體和第二分銜鐵7如下地構造，即，在線圈3中的電流通量大於預先給定的過載電流通量時第二彈簧12作用到第二分銜鐵7上的彈簧力以及液體內部的流動阻力小於作用到第二分銜鐵7上的電磁力。由此出現了前面說明過的到第二分銜鐵7上的、在持續的作用下導致第二分銜鐵7運動的力作用。圖5示出在第三工作情況中的觸發器I。在通過線圈3所產生的電磁力的繼續主導的作用下，第二分銜鐵7 (由圖4開始)進一步向第一分銜鐵6的方向運動，並且依據圖5的視圖處在線圈3內部。在此，線圈3的內部空間基本上由第二分銜鐵7佔據。第二分銜鐵7為了從第二靜置定位運動到線圈3內部定位中需要的持續時間除了與代表性說明的觸發器I的設計外只與線圈3內的電流通量有關，但是該觸發器的設計在觸發器I運行中不可再被改變。電流通量越高，第二分銜鐵7運動得越快。通過第二分銜鐵7的定位改變，觸發器I的磁路也改變。圖5示出觸發器I即將觸發前的快照。通過第二分銜鐵7布置在線圈3內部，出現了磁場線在該區域中通過第一分銜鐵6和第二件銜鐵7的引導。優選設置，在該工作情況下第一分銜鐵6貼靠在第二分銜鐵7上。這裡優選設置，第一分銜鐵6和第二分銜鐵7以如下方式構造，即，使得在這些分銜鐵之間的空隙在代表性的工作情況中能接近零。以上方式的構造尤其涉及關於兩個分銜鐵6、7的長度，以及涉及用於安放經壓縮的第二彈簧12的相應長的空間的設置。第二彈簧12也能例如容納在第二分銜鐵7的內部。在磁路中的已經很小的空隙具有對磁通量的明顯的影響，並且導致磁通量的減少。通過對如下磁系統的調準能支持特別的跳躍式的或者說突然的觸發，在所述磁系統中在兩個分銜鐵6、7之間的空隙消失時力才足夠使觸發管4運動。在依據圖5的狀態中現在作用到第一分銜鐵6上的電磁力超過了第一彈簧9的彈簧力，由此，將第一分銜鐵6且與該第一分銜鐵一起將觸發管4朝線圈3或者說觸發方向5上加速，並且轉換到依據圖6的狀態中。這裡優選設置，將線圈3、軛8、第一分銜鐵6、第二分銜鐵7和第一彈簧9以如下方式構造，即，在線圈3內的電流通量大於預先給定的過載電流通量時，並且在緊接著第一分銜鐵6布置第二分銜鐵7時，作用到第一分銜鐵6上的電磁力大於第一彈簧9的彈簧力。由此能夠形成過電流觸發器，在該過電流觸發器中能簡單地將所要求的觸發時間根據過載電流的水平的不同進行轉換，並且該過電流觸發器在短路情況下能提供高的衝擊衝量。從依據圖3的所謂第一工作情況出發，在短路電流出現時的代表性的觸發器I的行為與在過載電流出現時的不同。一旦線圈3中流過高於預先給定的短路電流的電流，那麼通過線圈3所產生的電磁力足夠克服第一彈簧9的彈簧力，並且足夠使第一分銜鐵6帶著所聯接的觸發管4運動。儘管電磁力在該情況中也盡力使第二分銜鐵7運動，該第二分銜鐵基於液體的緩衝作用和電磁力作用的短的持續時間而基本上停留在第二靜止定位中，該電磁力通過觸發器I的成功觸發和通常與之關聯的穿過線圈3的電流通量的中斷而消失。尤其能基於液體的和第二彈簧的緩衝特性以及第二分銜鐵的慣性達到，在觸發管4突然運動期間使它們停留在它們相對觸發管4的定位中。由此，觸發管4以及兩個分銜鐵6、7的全部質量能有助於產生高的衝擊衝量。由此能夠將強大的作用施加到開關鎖24上。 這裡優選設置，將線圈3、軛8、第一分銜鐵6和第一彈簧9以如下方式構造，即，在線圈3內的電流通量大於預先給定的短路電流通量時，作用到第一分銜鐵6上的電磁力大於第一彈簧9的彈簧力。概括的，在依據本發明的觸發器的唯一作為特別優選被示出的實施方式中優選設置，將線圈3、軛8、第一彈簧9、第一分銜鐵6、第二彈簧12、液體和第二分銜鐵7以如下方式構造，即-在線圈3中的電流通量小於預先給定的過載電流通量時，第二彈簧12作用到第二分銜鐵7上的彈簧力以及在液體內部的流動阻力大於作用到第二分銜鐵7上的電磁力，並且作用到第一分銜鐵6上的電磁力小於第一彈簧9的彈力，並且-在線圈3中的電流通量大於預先給定的過載電流通量時，第二彈簧12作用到第二分銜鐵7上的彈簧力以及在液體內部的流動阻力小於作用到第二分銜鐵7上的電磁力，並且-在線圈3中的電流通量大於預先給定的短路電流通量時，作用到第一分銜鐵6上的電磁力大於第一彈簧9的彈簧力，並且-在線圈3中的電流通量大於預先給定的過載電流通量時，並且在緊接著第一分銜鐵6布置第二分銜鐵7時，作用到第一分銜鐵6上的電磁力大於第一彈簧9的彈簧力。如前面多次說明的那樣，要求將線圈3和/或軛8和/或第一彈簧9和/或第一分銜鐵6和/或第二彈簧12和/或液體和/或第二分銜鐵7相應地構造，以便滿足一定的前面限定的條件。本代表性的實施是技術上的操作指導，該操作指導使本領域技術人員能夠完全地轉換本代表性的發明。儘管由此出發，本領域技術人員清楚應該或者說可以將各個組件的哪些特徵在前面的說明的意義中為了獲得所提及的特徵而進行改變，但是隨後還是要對各個組件進行陳述，該陳述不是對在本代表性的發明轉換的框架內已經證明為特別有利的影響可能性的最終的列舉。線圈3的作用能通過其幾何形狀和首要地通過其匝數改變。
軛8的作用能通過其幾何形狀和材料選擇受影響。第一彈簧9和第二彈簧12的作用能通過彈簧常數和匝數受影響。第一分銜鐵6的作用能通過造型、尤其通過側向於線圈縱向延伸取向的呈板狀區域的展開度，以及通過材料的磁性特性受影響。液體的作用能通過關於液體粘度地選擇液體而受影響，其中，可以考慮其他的方面，例如重要特徵的長時間穩定性、以及不同溫度下的液體特性、抗凍性或高的蒸汽壓。第二分銜鐵7的作用能除了關於磁性特性地選擇材料之外，首要地通過幾何形狀的造型受影響。通過流體動力學的造型，能影響例如對第二分銜鐵7在液體中的運動的緩衝作用。此外，第一分銜鐵6和第二分銜鐵7的結構上如下方式的設計方案 能被證實為有利的，即，使兩個分銜鐵如圖5和圖6所示那樣基本上直接彼此貼靠成為可能。另外，如在圖I中所示那樣，本代表性的發明包括帶有代表性的觸發器I的保護開關2。為了在保護開關中簡化地布置觸發器I可以設置，在觸發器I處進一步布置保護開關2的觸點裝置的至少一個部件。在圖I至圖7中所示的觸發器I上固定有稱為固定觸點承載件19的金屬帶(Metallstreifen),該金屬帶承載了與殼體固定的電的開關觸點18,並且該金屬帶在本代表性的實施中能識別地通過固定觸點承載件19的所希望的造型形成了所謂的電弧通過段(Lichtbogenlaufstrecke)。在此設置，(如在圖2至圖7的截面圖中未示出的那樣)線圈3與固定觸點承載件19電傳導地連接。圖I示出作為保護開關2的示例性的或者說優選的實施方式的線路保護開關。在此，開關觸點18、21在已斷開位置中，其中另外能很好地識別開關鎖24，該開關鎖相對觸發杵16布置。在此，觸發器I以如下方式布置在保護開關2中，S卩，觸發管4在沿觸發方向5運動時觸發開關鎖24。另外，相關的保護開關2不具有其他的觸發器。尤其的，保護開關2不具有單獨構建的過電流觸發器，首要地不具有雙金屬元件。保護開關的開關鎖24以如下方式構造，即，為了斷開開關觸點該開關鎖執行一定的運動。在本發明的改進方案中設置，觸發器在依據圖I的保護開關2的情況下相對保護開關2的開關鎖24以如下方式布置，即，在觸發情況下觸發管4撞向開關鎖24的部件，並且以該方式將開關鎖24的部件沿支持開關觸點斷開的方向加速。由此，可以將斷路過程或者說開關觸點的分離過程加速。由此，與公知的零點滅弧器(Nullpunktloschern)相反，能夠不依賴於各個佔主導地位的電流幅度地、強制進行開關觸點的分離。隨後，描述依據本發明的觸發器的兩個其它的實施方式，但是這兩個實施方式未在圖中示出。依據觸發器I的特別簡單的實施方式設置，觸發器既沒有第一彈簧9也沒有第二彈簧12。這種觸發器I只設置使用於如下一定的工作處境，其中，第二分銜鐵7指向地面或指向引力中心地布置。備選的，也可以設置使用在帶有預先給定的離心加速裝置、例如離心機或自轉動的空間站的環境中，其中，將第二分銜鐵7在所述情況下通過離心加速裝置保持在其位直中。設置將觸發管4通過箔或紙在觸發器I內部保持在其位置中。在此，箔能例如在觸發突起17處包圍觸發管。在此，箔以如下方式構造，即，該箔足夠強，能夠將觸發管在不應該發生觸發的情況下(見相關的前面的闡釋)固定保持在觸發器I中，並且該箔在觸發情況下能由觸發管4擊穿。備選地也可以設置，將第一分銜鐵藉助撕裂繩(Abrei β faden)確保在其位置中。在此，撕裂繩能例如固定在開關設備的殼體部件上。由此，能提供特別簡單的各個用於過載觸發以及短路觸發的觸發器1，該觸發器具有對工作處境的輕微的限制，只能執行唯一一次觸發。這在如下的電氣設備保護方面尤其有利，在這些電氣設備中應該阻止例如通過外行的人重新開始運行。帶有這種觸發器I的開關設備適於作為熔斷保險裝置的替代，並且相對熔斷保險裝置具有明顯較精確的觸發和少的老化的優點，因為觸發特性在重複出現輕微的、但不導致觸發的過電流之後不被改變。此外，這種開關設備具有提高的操作安全性，因為這種開關設備不能象常規的熔斷保險裝置那樣那麼容易地由外行的人「修補」。依據其他的實施方式設置，在觸發管4內部布置有第二彈簧12，該第二彈簧也能稱為觸發管內彈簧。由此，觸發器I能應用在不同的工作處境中，並且關於非觸發電流的定義存在更大的自由度。其他的實施方式只具有所描述特徵的一部分，其中，尤其也由各種已描述的實施 方式能夠設置每種特徵組合。
權利要求
1.用於保護開關(2)的觸發器(1)，其中，所述觸發器(I)具有線圈(3)，其中，觸發管(4)以能沿觸發方向(5)運動的方式區域式地支承在所述線圈(3)內部，其特徵在於，至少區域式地布置在所述線圈(3 )外部的第一分銜鐵(6 )與所述觸發管(4 )固定地連接，並且在所述觸發管(4)內部布置有以能運動的方式受支承的第二分銜鐵(7)和液體。
2.根據權利要求I所述觸發器(1)，其特徵在於，所述線圈(3)至少區域式地由軛(8)圍繞。
3.根據權利要求I或2所述觸發器(1)，其特徵在於，所述第一分銜鐵(6)通過第一彈簧(9 )朝第一靜止定位(10 )從所述線圈(3 )離開地受加載。
4.根據權利要求I至3之一所述觸發器(I)，其特徵在於，在所述觸發管(4)中布置有第二彈簧(12)，所述第二彈簧將所述第二分銜鐵(7)朝第二靜止定位(13)加載，所述第二靜止定位(13)相對所述第一分銜鐵(6)布置。
5.根據權利要求3或4所述觸發器(I)，其特徵在於，所述第一彈簧(9)構造為壓力彈簧。
6.根據權利要求I至5之一所述觸發器(1)，其特徵在於，所述第一分銜鐵(6)具有垂直於觸發方向呈板狀延伸的區域(11)。
7.根據權利要求5所述觸發器(I)，其特徵在於，所述呈板狀區域(11)基本上具有所述軛(8)的展開度。
8.根據權利要求4至7之一所述觸發器(I)，其特徵在於，所述第二彈簧(12)構造為壓力彈簧，並且所述第二彈簧布置在所述觸發管(4)的配屬給所述第一分銜鐵(6)的區域與所述第二分銜鐵(7)之間。
9.根據權利要求I至8所述觸發器(I)，其特徵在於，所述觸發管(4)的生成的空心空間(14)基本上完全地由液體充滿。
10.根據權利要求I至9之一所述觸發器(I)，其特徵在於，所述觸發管(4)具有止檔件(15)。
11.根據權利要求10所述觸發器(1)，其特徵在於，所述止檔件(15)與所述軛(8)配合作用，以預先給定所述第一靜止定位(10)。
12.根據權利要求I至11之一所述觸發器(1)，其特徵在於，所述觸發管(4)構造為觸發杵(16)，所述觸發杵在背離所述第一分銜鐵(6)的端部上具有觸發突起(17)。
13.根據權利要求I至12之一所述觸發器(1)，其特徵在於，線圈長度、觸發管長度和所述第二分銜鐵(7)的長度以如下方式構造，即，使得所述第二分銜鐵(7)在布置在所述第二靜止定位(13)中時，以所述第二分銜鐵(7)的長度的至少50%、尤其至少60%、優選至少70%、最好至少80%布置在所述線圈(3)的外部。
14.根據權利要求4至13之一所述觸發器(1)，其特徵在於，所述線圈(3)、所述軛(8)、所述第一彈簧(9)、所述第一分銜鐵(6)、所述第二彈簧(12)、所述液體和所述第二分銜鐵(7)以如下方式構造，S卩，在所述線圈(3)中的電流通量小於預先給定的過載電流通量時，所述第二彈簧(12)作用到所述第二分銜鐵(7)上的彈簧力以及在所述液體內部的流動阻力大於作用到所述第二分銜鐵(7)上的電磁力，並且作用到所述第一分銜鐵(6)上的電磁力小於所述第一彈簧(9)的彈簧力。
15.根據權利要求4至14之一所述觸發器(1)，其特徵在於，所述線圈(3)、所述軛(8)、所述第二彈簧(12)、所述液體和所述第二分銜鐵(7)以如下方式構造，即，在所述線圈(3)中的電流通量大於預先給定的過載電流通量時，所述第二彈簧(12)作用到所述第二分銜鐵(7)上的彈簧力以及在所述液體內部的流動阻力小於作用到所述第二分銜鐵(7)上的電磁力。
16.根據權利要求4至15之一所述觸發器(1)，其特徵在於，所述線圈(3)、所述軛(8)、所述第一分銜鐵(6)和所述第一彈簧(9)以如下方式構造，即，在所述線圈(3)內的電流通量大於預先給定的短路電流通量時，作用到所述第一分銜鐵(6)上的電磁力大於所述第一彈黃(9)的彈黃力。
17.根據權利要求4至16之一所述觸發器(1)，其特徵在於，所述線圈(3)、所述軛(8)、所述第一分銜鐵(6)、所述第二分銜鐵(7)和所述第一彈簧(9)以如下方式構造，S卩，在所述線圈3中的電流通量大於預先給定的過載電流通量時，並且在第二分銜鐵(7)緊接著所述第一分銜鐵(6 )布置時,作用到所述第一分銜鐵(6 )上的電磁力大於所述第一彈簧(9 )的彈簧力。
18.保護開關(2)、尤其是線路保護開關，帶有根據權利要求I至17之一所述的觸發器(I)。
19.根據權利要求18所述保護開關(2)，其特徵在於，所述觸發器和所述保護開關的開關鎖以如下方式布置，即，在觸發情況下所述觸發管(4)撞擊所述開關鎖的部件，並且以這種方式沿支持開關觸點斷開的方向加速所述開關鎖的部件。
全文摘要
本發明涉及一種用於保護開關的觸發器。在這種用於保護開關(2)的觸發器(1)中，觸發器(1)具有線圈(3)，其中，觸發管(4)以能沿觸發方向(5)運動的方式區域式地支承在線圈(3)內部，在此建議至少區域式地布置在線圈(3)外部的第一分銜鐵(6)與觸發管(4)固定地連接，並且在觸發管(4)內部布置有以能運動的方式受支承的第二分銜鐵(7)和液體。
文檔編號H01H71/34GK102956411SQ201210229148
公開日2013年3月6日 申請日期2012年7月3日 優先權日2011年8月12日
發明者恩斯特·哈默邁爾, 西格弗裡德·辛德曼 申請人:伊頓產業(奧地利)有限公司