CN101128901A - 一种用于开关装置，尤其用于中压开关装置的安全装置 - Google Patents

Abstract

一种用于开关装置的保险丝装置，具有在第一端部上打开的、圆柱形的、由绝缘材料制成的绝缘容器，其中可插入保险丝筒或者保险丝，其第一端部与第一接触装置可导电地连接而其第二端部与第二接触装置可导电地连接。保险丝筒在其第一端部上固定地连接于用于绝缘容器的密闭器件，其具有密封体(41)，和连接于密封体(41)上的密封头(43)。在密封体(41)和密封头(43)之间设有弹簧装置(82，83)。

Description

一种用于开关装置，尤其用于中压开关装置的安全装置

根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种用于开关装置，特别用于中压开关装置的保险丝装置。

这样的保险丝装置在例如文献DE4116058中已公开。该保险丝装置包括圆柱形的、由绝缘材料制成的筒件，其一端密闭且在那里具有接触装置，用于向筒件内插入保险丝筒。在另一开放端设置了筒件盖，其靠在筒件的自由正面放置且在那里固定地拧紧。通过电压设备，在保险丝和连接接触件之间产生导电的连接，该电压设备具有带外圆锥体的内环和带内圆锥体的外环，设计为弹簧垫圈张力元件的形式。保险丝上触发销的运动将通过活塞和控制杠杆传递到打击销上，其被引导在筒件盖内运动且垂直于保险丝的中轴线而伸展。

在文献FR2607330中公开了一种保险丝装置，其中保险丝插入在圆柱形的、一端密闭的容器中；在密闭端设有处于容器内的接触圆柱体，其内表面与保险丝内端连接。该连接容器具有轴颈，其由容器底侧引出，以使在那里可以连接电线。处于其相对位置的、容器的开放端部具有内圆锥形状，其向容器内部逐渐变细，在它内部，外表面与它匹配的、圆锥形的塞子共同作用，其中塞子的外表面被盖子压在圆锥形体的内表面上。在圆柱形容器的自由端区域，内侧设有接触元件，其被向外引出，以使可以从外面连接其它电线。接触圆柱体上还一体地设有相似的电极，以至于存在一共三种连接可能：第一种在开放端，第二种在闭合端，其中这两个垂直于保险丝的中轴线伸展，而第三种在下端沿保险丝的中轴线伸展的方向。

文献EP081653A1也公开了一个相似的实施例。插入保险丝的保险丝容器，一端闭合且在那里具有接触圆柱体，其具有突出部分，沿保险丝纵轴线的方向从容器底部向外突出。另一端用与文献FR2607330中的装置同样的方法通过弹性材料制成的圆锥形塞子密闭，其中未详细说明的是，如何固定塞子。在所有已知的装置中，保险丝的拆卸是不容易的。

文献EP0389029A1公开了一种保险丝装置，其具有由绝缘材料制成的一侧密闭的容器，其中可以插入保险丝；另一端设有把手装置，其使拆卸变得可能。该把手装置具有由绝缘材料制成的轴，其向容器内部引入。在内端，轴具有导电的接触套，其与相邻的、保险丝的接触块可导电地连接。在另一端它具有把手装置，其由平板组成，其上安有两个垂直于其、且固定于其上的壁，两壁间置有机轴，为了操作把手装置而作为轴使用。

本发明的目的在于，改进上文所提类型的保险丝装置，以使保险丝的拆卸和安装变得简单。

根据本发明，该目的通过权利要求1的特征实现。

据此，本发明的特征在于，保险丝筒在其第一端上固定连接有在开关装置的正面、优选地在框架上或者在前壁上所设置的密闭器件，其具有密封体和与密封体相连的密封头，密封体的外表面为沿保险丝方向逐渐变细的外圆锥形，其相应于在绝缘容器的第一端上所匹配的内圆锥形，并且在密封体和密封头之间设置有弹簧装置，其在安装最终位置对密封体施加压力，其将密封体压入绝缘容器的内圆锥形体内，其中密封头设置在绝缘体之外。

在特别有利的方式下设有弹簧装置，其具有非线性的弹性特性曲线。在优选方式下，这样的非线性弹性特性曲线具有带有至少一个盘簧的盘簧装置。

根据本发明的特别有利的实施例，设有由两个盘簧共同组成的至少一个弹簧对，其中每个弹簧对的盘簧在其内边缘彼此相靠而其外边缘靠在密封体或密封头上。

一个优选实施例可以这样形成，密封体至少部分地由柔性的弹性材料制成，例如硅酮橡胶。其中密封体可以或者全部由柔性的弹性材料，或者在它的外圆锥形体上设置柔性的弹性层。当然这样也是可能的，即为了密封在内圆锥形体上设置柔性的弹性层，如同在外圆锥形体上一样。

在优选方式下，当密封体由柔性的弹性材料组成时，在面向密封头的正面表面上安装有平板，其将弹簧装置的力转移到密封体上。

根据有利的实施例，密封头连接有杠杆装置，密封头可以通过它从弹簧装置的张紧位置向弹簧装置的松弛位置运动，以及返回。

根据本发明的特别有利的实施例，在密封体的、保险丝侧的端部可以安装有保持装置，其具有郁金香形的(tulpenfoermig)、处于圆形圆周上的指形装置，由此保险丝的第一端部机械地固定地连接。指形装置包含有张力元件，通过它指形装置压在和按在保险丝上。

本发明的其它的有利实施例在附属权利要求中给出。

根据附图(其中显示了本发明的实施示例)，本发明、另外的有利实施例和改进以及另外的优点被详细地阐明和描述。

其中：

图1显示了带有保险丝装置的开关装置的正面图，

图2示意性显示了通过插有保险丝的保险丝容器的第一端的截面图，

图3显示了不带保险丝的保险丝容器的另一端的透视截面图，

图4显示了带有密封头的密封体的截面图，

图5显示了杠杆装置的透视图，借助杠杆装置可以拆卸或安装密封头和密封体，而

图6显示了密封头和密封体之间的弹簧装置的作用力-路径长度-特性曲线。

如同例如在并行申请的文献DE(Mp.-Nr.05/525)中所公开的，开关装置具有配电板10，它的上部区域安装有母线11，其上连接有负荷隔离开关12。负荷隔离开关的下端，即每个单独的负荷隔离开关极12，通过导线13、14和15可导电地连接于每个保险丝装置16、17和18。保险丝装置16至18处于负荷隔离开关极的下方，而保险丝装置16至18的下方设有电线连接位置19，20和21，其通过另外的导线22、23、24可导电地连接于保险丝装置16至18。

其中，导线13、14和15连接在绝缘容器的第二端，相对地，引导至电线连接位置19、20和21的导线22、23和24大约在中间区域(其沿所述保险丝装置的纵向度量)与保险丝装置16到18连接。

现在参考图2。

根据本发明的保险丝装置包括圆柱形的绝缘体30，在它的处于图左侧的端部、即第二端部31上，密闭有可导电的盖子32，其中带有筒形壁33的盖子32包围了绝缘体30的外表面。其中，绝缘体30在它的外表面具有凹槽30a，其内插入有环形的固定元件30b，盖子32的筒形壁33固定在该固定元件30b上。在盖子32的内表面32a上，壁33的区域内安有围绕的(umlaufend)沟槽32b，其直接面对绝缘体30的正面边缘的区域内的沟槽30；在由此形成的、围绕的环面形体内，放置有密封件32c，优选地O形环密封件。在内表面32a上还固定有接触装置34，其具有郁金香形接触形状(Tulpenkontaktform)。

在壁32的外表面上设有连接件35，其上意在径向地连接有例如导线13。

保险丝36处在筒形容器或绝缘容器30内，从保险丝36的一个前端突出有接触螺栓37，其可导电地连接于接触装置34。保险丝36的另一端与接触装置接触(见下)，其通过在绝缘体30上、内部伸展的导线38可导电地连接于垂直保险丝36纵轴线伸展的连接件39，连接件39大约处于绝缘体两端的中点，并且其上各自连接有导线22、23、24。

现在参考图3和图4。

绝缘容器30在第一端部31a上(带有金属盖子32的第二端部与它相对，见图3)，内表面上具有圆锥形表面40，其向绝缘容器的内部逐渐变细而向外逐渐变宽。在该圆锥形表面40内插有密封体41，其由弹性材料例如硅制成，它的外表面42具有圆锥形状，其向容器30内部逐渐变细而与内圆锥形表面40配合。密封体41连接有密封头43，其中密封头43可以相对于密封体41稍微移动。密封体41内引有绝缘管44，其在面向保险丝的，处于图4左侧的端部，具有外螺纹45，管44通过外螺纹45在连接环46内与内螺纹拧紧。在逐渐变细的端部，密封体41具有碗式的凹口47，靠在它的内表面48上置有导电材料制成的承重环49，其与内表面48的轮廓相配合，并且在保险丝工作时处在高电压电势上。承重环49也紧贴在内表面48上。承重环49具有钟形形状，其中钟形的开放端沿向绝缘容器内部的方向打开。密封体41包括钟形的外表面48；该钟形这样选择，以使当密封体41被压缩的时候，它在它的整个外表面42上沿外表面42的方向被支撑。在L形环46和承载元件49之间，固定地保持有固定元件52、53的，向内弯曲的板片50、51，其长的翼部52a、53a垂直于保险丝纵向延伸的方向而伸展。在图4中只有两个固定元件52、53可见；然而设置的则有多个，其一起组成一种似郁金香件(Tulpe)，被张力装置54从外包围，以使固定元件52、53的内直径可以不一样。保险丝36的第一端部(这里用虚线部分地表示)，通过突起36a插在固定元件52、53之间，并且通过张力装置54固定地保持在固定元件52、53之间，张力装置54从外包围固定元件52，53且可以是管形张力套，在突起36a的外表面上挤压该固定元件52、54，以使保险丝36与密封头41固定地连接。

在固定元件52、53上(也作为接触指形件使用)，安装有接触弹簧131，其被弹性的张力环132径向地向外压，以至于，当密封体41与保险丝36一起插入在容器30内时，该接触元件131压在接触元件133上，其对应于导线38。由此电流流过保险丝36，流向固定元件52和53，以及由此流向接触元件131，并且通过内导线133、38流向连接位置39。内导线38可以由多个长的导体部分组成，其安置在绝缘容器30的内表面上。

保险丝(未显示)包含有传输元件55，其上连接有触发杆56，其通过管44的内部可移动的导入并且在图4所示的位置并不突出超过密封头43。如果保险丝有反应，触发杆36沿箭头方向P通过弹簧运动，由此触发重要的功率开关。

在管44的内侧、螺纹区域内，一体地设置有用于触发杆56的引导元件57，其设计为环行的，且通过围绕的圆锥形的板条58连接于管44的内壁。圆锥形的板条58向螺纹45打开。在引导元件57与螺纹45远离的一侧设有围绕的沟槽59，其内插有密封件60。引导元件57具有贯穿开口134，通过它触发杆26被贯穿地引导。

管44的另一端从密封体41向外突出，到阶梯形的、与其相连接的扩展部61为止，扩展部61的外直径大于管44的外直径。碗体64的围绕边缘63靠在通过扩展部61形成的阶梯62上，碗体64的底部65设有用于触发杆56的引导通道66。沟槽67处在底部66的外侧上，密封件68安装在沟槽67内。

承载元件57和底部65之间有两个近似管形的距离元件69和70，其在相对设置的端部通过法兰边缘71和72被导入在管44内，且通过它们的相邻端彼此相靠。法兰边缘71、72的外直径匹配于管44的内直径。该距离元件69和70通过法兰边缘71和72用于减缓可能出现的压力，其可能在密封体压缩时也向内起作用。空间135处于法兰边缘71和72之间、管44之内，填充有绝缘油，绝缘油可以通过至少处于距离元件39的径向开口136，流入在距离元件69、70和触发杆56之间的中间空间。

碗体64在它的自由端部区域，即围绕边缘63的区域，具有径向地向外突出的隆起137，且在扩展部63的内表面上一体地设置有围绕的、向内突出的鼻形件138；当碗体64被向管44内部挤压的时候，隆起137突出到围绕的鼻形件138的后面，以使碗体64在那里固定。另外，在碗体底部、它的外表面(即它的朝向空间135的表面)上有围绕的沟槽139，密封件140处于其内。密封件60、68和140用于密封内部空间135，以使处于那里的绝缘油不能从空间135向外流出，且避免泄漏。

密封头43(扩展部61处于其内)，具有贯穿开口73，其沿向着密封体41的方向具有阶梯74，与管的阶梯62相互作用，其中两个所示位置之间存在距离。

由绝缘材料制成的管44，在它外表面上具有圆锥形体，其向着保险丝逐渐变细。

在密封体43的远离保险丝的端部有承载平板80，且在承载平板80与该相对而置的表面81之间有两个盘簧82和83，其在图4所示位置承受机械的张力(即被张紧)，且迎向箭头方向P向绝缘容器30的内圆锥体40内挤压密封体41。

替代这样的盘簧，当然也可以设置螺旋弹簧装置。重要的是，弹簧装置具有非线性的特性曲线，如图6所示。水平轴线表示弹簧被压缩的路径长度，而竖直轴线表示挤压弹簧的作用力。弹簧装置的特性曲线K，如所期望，具有随路径长度的增加而变缓的上升。这样导致，在特性曲线K的上升的区域，当路径长度差μs变小的时候，相应的作用力差μp根据路径长度差μs也变小。在该方式下达到，待平衡的误差对作用力的影响相对地小(为了挤压密封体于密封圆锥体内，作用力是必需的)，以避免其内部可以形成放电的空穴。

试验表明，为了当前的目标，由内边缘彼此相靠的两个盘簧所形成的盘簧对具有优化的效果。

图3显示了插在绝缘容器30内的密封体41。密封头43具有垂直于保险丝纵向延伸方向伸展的、长的形状，以使密封头43和密封体41在安装的情况下形成T形形状。

在密封头43的相对的端部一体地设置有轴颈84、85，通过其密封头43和密封体41之间的距离可以改变。由此两个盘簧的弹簧装置松弛，且密封体和绝缘容器之间的张力也消失，以使密封头及密封体共同和保险丝(内置且与密封体固定连接)一起可以被取出。

现在参考图5。

开关装置10的正面上固定有平板100，其具有三个开口101至103，开口的内直径与密封头41的外直径配合。

每个开口101至103的两侧各自竖直地设有柱式的支架104、105；106、107以及108和109，支架各自由两个同样的支架元件104a和104b共同组成，其之间有距离。支架105至109，如同带有两个支架元件104a和104b的支架104，以同样的方式形成。

每个支架的支架元件之间各接合有把手装置112的臂110和111，这里仅仅描述了用于开口101的把手装置112；用于开口102和103的把手装置同样地设计。两个臂110和111彼此近似平行地伸展，且与两个斜着设置的弯曲件113和114共同形成U形；弯曲件113和114在它们彼此指向的端部设有另外的弯曲件(不可见)，其平行于臂110和111，且垂直于柱104和105的连接线伸展，其中这两个弯曲件作为延长部被由绝缘材料制成的把手115包围。把手的长度具有这样的尺寸，即把手115平行于平板伸展的每个位置，处于在被侧壁限制的区域内，以使把手的运动不被壁的分段所阻碍。

臂110和111通过扭转轴颈116和117铰链式地连接于柱104和105，以使把手装置112可以从臂平行于平板100伸展的位置，转动到臂垂直于平板伸展的位置，如同把手115。当然，把手也可以安装在相对于图5所示位置转动了180°的位置，以使把手115沿如图5所示的相反方向突出。

臂110和111各具有凹口118和119；柱104、105的端部叉状地带有叉形开口120和121开槽。

密封头43的轴颈84和85接合在凹口118内且穿过它，并且同样接合在叉形开口120、121内。

根据图5所示的位置，把手通过凹口118、119把轴颈84、85压向绝缘容器内部内，由此盘簧83、82以一定的力张紧，以使密封体41同样被以一定的力压入内圆锥形表面绝缘体上，由此电的密封性在两个圆锥形表面之间产生。

当把手115被从一个终点位置带到其另一个终点位置时，轴颈84、85滑入凹口118、119中，因为它们在其位置上通过叉形开口120及121固定，且因为凹口118和119的弧形使得轴颈84、85以及进而密封头43沿箭头方向P(见图4)远离平板100，由此弹簧装置松弛，以使密封体上的压力减少或消失，以至于保险丝可以以简单的方式拆卸。

向绝缘容器内部植入保险丝后，把手的运动相反。

上文描述了，密封体41总体上由柔性的弹性材料制成。也存在这样的可能，即密封体由刚性材料制造而仅仅在外圆锥形表面用柔性的弹性材料附层。以同样的方式还存在这样的可能，即密封体由刚性材料制造而绝缘容器的内圆锥形表面以这种材料附层。

在两种情况下自然需要考虑，如根据图4的实施例，内、外圆锥形的接触表面在整个轴线长度和整个径向圆周上密封，以使在那里不存在可以产生放电的空间，而放电可能损害或者毁坏密封体以及进而整个保险丝装置。

Claims (16)

1.一种用于开关装置，特别用于中压开关装置的保险丝装置，包括在第一端部上打开的、由绝缘材料制成的圆柱形绝缘容器，其中可插入保险丝筒或者保险丝，其第一端部与第一接触装置在绝缘容器的第一开放端部上可导电地连接而其第二端部与第二接触装置在绝缘容器的第一端部的区域内可导电地连接，其特征在于，所述保险丝筒在其第一端部上固定连接有在开关装置的正面、优选地在框架或者前壁上设置的、用于绝缘容器的密闭器件，所述密闭器件具有密封体(41)和连接于密封体(41)的密封头(43)，所述密封体(41)的外表面(42)具有外圆锥形状，其沿保险丝方向逐渐变细，并对应于在绝缘容器(30)第一端部处的、配合的内圆锥形状(40)，并且在密封体(41)和密封头(43)之间设置有弹簧装置(82，83)，即设置弹簧装置(82，83)，其在安装位置在密封体上施加把它压入绝缘容器(30)的内圆锥形的压力，其中密封头设置在绝缘体之外。

2.根据权利要求1所述的保险丝装置，其特征在于，所述弹簧装置具有非线性的弹性特性曲线。

3.根据权利要求1或2所述的保险丝装置，其特征在于，所述弹簧装置是盘簧装置，且具有至少一个盘簧(82，83)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的保险丝装置，其特征在于，设有包括两个盘簧(82，83)的至少一个弹簧对，其中每个弹簧对的盘簧在其内边缘上彼此靠接，且其外边缘靠接在密封体或密封头上。

5.根据前面任一项权利要求所述的保险丝装置，其特征在于，所述密封体(41)至少部分地由柔性的弹性材料，例如硅酮橡胶组成。

6.根据权利要求6所述的保险丝装置，其特征在于，在内圆锥形体和/或外圆锥形体上设有用于密封的柔性的弹性附层。

7.根据前面任一项权利要求所述的保险丝装置，其特征在于，所述密封头和所述密封体为了弹簧装置的张紧和松弛能够稍微相对彼此运动，其中运动通过阶梯形的一体件在密封头上或在连接于密封体的保持元件上被限制。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的保险丝装置，其特征在于，至少对于由柔性的弹性材料制成的密封体，在面向密封头的正面表面上安装有板件，所述板件传递弹簧装置的力到密封体上。

9.根据前面任一项权利要求所述的保险丝装置，其特征在于，所述密封头(43)联接有杠杆装置，且密封头可以从弹簧装置张紧的位置被带向弹簧装置松弛的位置，以及返回。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的保险丝装置，其特征在于，在所述密封体的保险丝侧的端部安装有保持装置，所述保持装置具有郁金香形的、处于圆形圆周上的指形装置，由此保险丝的第一端部机械地固定连接。

11.根据权利要求10所述的保险丝装置，其特征在于，所述指形装置的内直径可以通过张力元件变小，以使所述保险丝在其第一端部上可以在所述指形装置内固定保持。

12.根据前面任一项权利要求所述的保险丝装置，其特征在于，所述密封头具有沿相反方向突出的两个螺栓轴颈，其与所述杠杆装置共同起作用。

13.根据前面任一项权利要求所述的保险丝装置，其特征在于，所述密封体内部一体地设置有管装置(44)，其与所述密封头(43)接合且在那里具有扩展部，其与所述密封头(43)上相应的扩展部接合，以至于当所述密封头移开所述密封体时，所述密封头通过该阶梯式的扩展部带走所述管以及进而所述密封体。

14.根据前面任一项权利要求所述的保险丝装置，其特征在于，所述杠杆装置具有带有两个平行于彼此伸展的臂的U形形状以用于每个保险丝极，所述臂的板条部分彼此连接且设置有把手，杠杆装置的臂处于两个支撑件之间，其可转动地安装在用于保险丝的平板内的贯穿开口的两侧，并且所述臂具有凹口，所述凹口形成为凸轮曲线，并且密封头上的轴颈与其接合并在其内被引导。

15.根据权利要求1至13中任一项所述的保险丝装置，其特征在于，所述杠杆装置具有带有两个平行于彼此伸展的臂的U形形状和相对于臂横向伸展的板条，以用于每个保险丝极，杠杆装置的臂处于两个支撑件之间，其可转动地安装在用于保险丝的平板内的贯穿开口的两侧，并且所述臂具有凹口，所述凹口形成为凸轮曲线，并且密封头上的轴颈与其接合内并在其内被引导，而所述板条作为把手使用。

16.根据权利要求14和15中任一项所述的保险丝装置，其特征在于，所述臂的长度设计为这样的尺寸，即杠杆装置可以旋转180°，而其运动并不会被开关装置的部分所阻碍。

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