CN101142645A - 具有第一及第二接触件的电触点装置 - Google Patents

Abstract

第一接触件(1)及第二接触件(13、13a、13b、13c、13d)构成触点装置。第二接触件(13、13a、13b、13c、13d)在一侧固定并能够可逆地变形。为了提高所述第二接触件(13、13a、13b、13c、13d)作用到第一接触件(1)上的压紧力，设置附加的压紧件(14，15a、15b、15c、15d，22a、22b)。另外规定，由压紧件(15d，22a、22b)产生压紧力，该压紧力通过转向装置(16，20a、20b)作用到所述第二接触件(13c、13d)上。

Description

具有第一及第二接触件的电触点装置

技术领域

本发明涉及一种具有第一接触件及第二弹性接触件的电触点装置，该第二接触件的第一端被夹固并且其第二端弹性地贴靠在该第一接触件上。另外，本发明还涉及一种具有第一及第二接触件的电触点装置，其中第二接触件借助于压紧件被压靠到第一接触件上。

背景技术

已公知，例如插接触点装置由销状接触件和插口状接触件构成。其中插口状接触件例如由一些弹性接触指构成，这些弹性指在插入销状接触件时可弹性变形并确保导电地触点接通。

由于电触点装置的接触件之间的相对运动及同时在接通点处产生的摩擦而发生材料磨损。随着时间的推移由于这种材料磨损而减小了在接触区域内的贴合力。在经过多次触点操作后造成触点装置明显的磨损，导致必须要更换它。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于，将本文开头所述类型的电触点装置构造成，使得该触点装置具有更长的使用寿命。本发明要解决的另一个技术问题在于，将本文开头所述类型的电触点装置构造成，使得形成一种结构小而紧凑的装置。

在具有第一接触件及第二弹性接触件的电触点装置中，其中第二接触件的第一端被夹固以及其第二端弹性地贴靠在所述第一接触件上，按照本发明上述技术问题是这样解决的，即，所述压紧件将所述第二端压靠到第一接触件上。

通过保持对第二弹性接触件的一端夹紧，可以利用该第二弹性接触件的弹性来产生部分用于将该第二接触件压紧到所述第一接触件上的压紧力。另外，通过一侧夹紧可以导电地触点接通第二接触件以连通一个电路。由此减少了一定数目的接触过渡，因此通过该电触点装置限制了电阻增大。另外应用压紧件使得可以对于第二接触件采用那些本身可弹性变形的但是不能施加足够的固有压紧力的材料。通过从具有不同应力剖面(Krfteprofil)的一系列压紧件中选择适合的压紧件可以实现根据该电触点装置的应用领域调整压紧力。另外通过采用压紧件提供了将相对高的压紧力施加到第二接触件上而不需要使该接触件强烈弹性变形的可能性。在迄今的应用中通常要求，将该弹性接触件最大程度地转入到在触点接通后第一接触件所需要的空间内，以便使该第二接触件极大地偏转。基于这种极大的偏转可以产生相应的接触力。第二接触件的这种大的弹性变形导致触点装置相对迅速地老化，因为强烈的变形引起材料疲劳。现在通过采用压紧件不再需要使第二接触件强烈变形。对于该第二接触件所提供的高的压紧力可以选择相应的强力压紧件。通过独立的压紧件提高接触力，而不会提高该弹性接触件的机械弯曲应力。此外在磨损时可以单独地再调整该触点装置。

在本发明的一项有利的扩展设计中，所述压紧件为弹簧元件。

弹簧元件的应用允许以简单的方式影响第二弹性接触件的压紧力。该弹簧元件例如保持在支座内以及顶压到第二弹性接触件上，从而使该第二弹性接触件贴靠在第一接触件上。通过采用弹簧元件作为压紧件使第二弹性接触件的弹性常数与该弹簧元件的弹性常数叠加。由此可以优化这两个耦合构件的力变化曲线。因此例如可以规定，与第二弹性接触件的偏转近似无关地产生几乎恒定的压紧力。

另外可以有利地规定，所述弹簧元件为板簧。

板簧可以用相应的弹簧钢通过冲压工艺大批量地经济地制造。因此在进行相应的造型设计时可以构造不同作用方式的板簧。由此例如可以规定，板簧在两侧夹紧并同时由于板簧的弯曲而引起弹性作用。另外也可以规定，板簧仅在一端支撑而在另一端贴靠到第二弹性接触件上。在此有利的是，板簧沿第二接触件的纵轴线延伸。第二接触件例如可以具有一个或多个接触指，板簧基本上与接触指平行地定向。

在另一项有利的扩展设计中，所述弹簧元件为螺旋弹簧。

螺旋弹簧能够在具有相对较小轴向尺寸时产生大的压紧力。因此第二弹性接触件本身的小偏转可以产生大的第二弹性接触件作用到第一接触件上的压紧力。在此可以规定，螺旋弹簧支撑在固定的底盘上以及压靠到第二弹性接触件上。因此第二弹性接触件在与第一接触件触点接通时的偏转引起螺旋弹簧的压缩。但是另外也可以规定，一根长的螺旋弹簧例如围夹多个成环形相互布设的接触指。在这种情况下就不再需要用于支撑螺旋弹簧的外底盘。确切地说，螺旋弹簧的膨胀导致各接触指径向压缩。弹力直接作用到第二接触件上。但是也可以规定，例如通过传动装置使弹力转向。

另外可以有利地规定，所述第二接触件为郁金香花形接触件。

郁金香花形接触件具有多个围绕轴线设置的弹性接触指。由此形成一种例如销状的、第一接触件可插入其中的凹穴。在插入第一接触件时接触指撑开并由此产生所需要的接触力。其中郁金香花形接触件的各接触指一端被夹固而在另一端被设计成可自由摆动的。因此接触指就其弹性可变形性方面而言效果与一端夹固的板簧相同。

在另一项有利的扩展设计中，所述电触点装置为滑动触点装置。

滑动触点装置是指其中两个接触件持久地相互处于导电接触中的触点装置。但在两个接触件之间可能存在相对运动，同时确保达到持久的导电接触。在此两个接触件的接触区域相互贴合地滑动并且必须要持久地保证电触点接通。通过在滑动触点装置中采用压紧件可以防止由于材料疲劳导致的提前老化。

本发明要解决的另一个技术问题在于，提供一种结构尽可能紧凑的长寿命的几乎无疲劳的电触点装置，所述电触点装置具有第一接触件及第二接触件，所述两个接触件借助于压紧件相互压靠在一起。

在按照本发明的技术方案中，在上述类型的电触点装置中一种结构紧凑的设计方案是这样产生的，即，由压紧件产生的压紧力通过转向装置作用到所述第二接触件上。

借助于转向装置可以更有效地利用例如在电开关旁的结构空间。由此例如可以将压紧件安置在未加以利用的空间内并将压紧力通过转向装置导入到所希望的区域内。通过转向装置提供了选择适合的压紧件并将该压紧件安置在对于其工作方式最优化的位置中的可能性。这样的话，例如能够使用与重力有关的压紧件并与压紧件的安装位置无关地将作用力转向到其他不同方向上。由此例如可以使被地球引力吸引的质量元件通过旋臂或杆件将其作用力朝相反方向作用。

有利地可以规定，所述转向装置将力线转变45°以上，尤其是转变大约90°。

优选在利用直角(90°角)的情况下建立工业设计结构，以便能够利用大量的标准化模块工作。因此将转向装置布设成，优选使力线转变90°。在此转向装置例如可以采用柔性的软轴，由此可以极为柔性地实现力线的迁移和转向。另外还可以规定，采用液压装置作为转向装置以及因此使力线转向或者还实现分配力线。

在本发明的另一项有利的扩展设计中可以规定，所述转向装置具有在推移面上相互接触的第一及第二转向件。

采用在推移面上相互接触的两个转向件可以使转向装置具有在设计上极其简单的结构。另外通过这种布设结构可以在狭窄空间内使大的力偏转。由此例如可以规定，两个转向件中的一个或两个转向件具有楔形的位置相对的推移面，在所述推移面相对运动时力线偏转。为了使力线尽可能均匀分布地偏转，可以将这两个面分别成楔形地相对布设，在此将楔角分别设计成反向的。但是作为替代方案也可以规定，仅是两个转向件中的一个设有楔形的推移面，另一个转向件的任意一个体棱或体面贴靠在该推移面上。这可以使转向装置具有设计简单的结构。

另外在此可以有利地规定，所述转向件中的一个为套筒或至少为套筒的一段。

套筒例如设计为空心圆柱的形式，在此套筒也可以成形为圆锥形的。在圆锥形的造型时提供了这样的可能性，即，可以将该套筒推移到由多个扇形段构成的套筒段上或套筒段内，同时基于这种圆锥形形状实现了将套筒扇形段相互推移开或压缩在一起。

另外可以有利地规定，所述第一接触件为高压断路器的电弧接触件。

高压断路器为历经几十年还必须要保证可靠地开关作业的开关装置。其中对所采用的接触元件提出了更高的要求。尤其是应用于高压断路器上的电弧接触件遭受更重的磨损。因此对应用在那里的电触点装置提出了更高的要求。

在此可以有利地规定，第一接触件为电弧接触件。

该电弧接触件例如可以设计为销状的，同时第二接触件凹穴状地围绕该第一接触件延伸以及接触区域位于销状的第一接触件的外表面上。

在另一项有利的扩展设计中可以规定，所述第一接触件可通过传动装置沿第一轴线移动。

通过第一接触件沿第一轴线的可移动性可以引起高压断路器的主动断开动作或接通动作。利用传动装置可以附加地影响触点断开速度。在此通常有利的是，提高通过传动装置引起的触点断开的速度，从而在高压断路器内迅速产生断点并因此实现无逆弧及无预先击穿地控制该高压断路器。

在此一项有利的扩展设计规定，所述传动装置的传动元件为绝缘材料喷管。

绝缘材料喷管在高压断路器中用于将在开关过程中产生的灭弧气体、亦即通过电弧过度加热的灭弧气体或燃烧产物快速从断路间隔中导出。借助于绝缘材料喷管可以在断路间隔内产生独特的流动，从而能够快速清理断路间隔内的沾染产物。为了不会不利地影响到断路间隔的介电强度，所以该绝缘材料喷管由绝缘材料、例如聚四氟乙烯制成。由于承受高的热负荷该绝缘材料喷管具有相应的壁厚。因此它具有足够高的机械稳定性，以便将其用作所述传动装置的传输元件。

另外可以有利地规定，所述第二接触件为与所述轴线同轴地设置的郁金香花形接触件。

郁金香花形接触件具有多个沿径向围绕轴线均匀分布地设置的接触指。在此这些接触指为一侧固定。从而使其按板簧的形式可在一定程度上弹性变形。

另外可以有利地规定，所述压紧件为螺旋弹簧或板簧。

螺旋弹簧或板簧可以在小的结构空间上产生大的压紧力。同时螺旋弹簧或板簧可以大批量低成本地制造。

另外可以有利地规定，所述第二接触件被具有滑动轴承的套筒环绕，所述第一接触件在该滑动轴承内导引移动。

套筒可以例如是一个封闭套筒的形式，从而使安置在内部的压紧件及接触件免受外部的影响，例如电弧的热作用、流动的灭弧气体等影响。另外该套筒用于导引移动第一接触件。所述滑动轴承例如可以由能导电的结构、例如金属的滚针轴承或者还有绝电的轴套构成。绝电的轴套例如用聚四氟乙烯制造以及装入到所述套筒内。

附图说明

下面在附图中简略地表示出本发明的具体实施例并对其予以详细阐述。附图中：

图1表示概要结构的高压断路器的剖视图；

图2表示触点装置的第二种设计；

图3表示触点装置的第三种设计；

图4表示触点装置的第四种设计；

图5示出图4的细节；

图6表示触点装置的第五种设计。

具体实施方式

在图1中以剖视图示出的高压断路器具有第一接触件1。该第一接触件1起到销状电弧接触件的作用。该第一接触件1与高压断路器的第一轴线2同心地布设。第一接触件1被第一额定电流接触件3环绕。该第一额定电流接触件3同样与所述第一轴线2同心地布设。沿着第一轴线2位置相对地安置插口状的电弧接触件4。该插口状的电弧接触件4与所述第一轴线2同心地布设。插口状的电弧接触件4被第二额定电流接触件5环绕。第一额定电流接触件3与第二额定电流接触件5可沿第一轴线2相互相对地运动，使得可以将在图1中示出的处于接通状态的高压断路器转换到断开状态。插口状电弧接触件4角刚性地与第二额定电流接触件5相连。插口状的电弧接触件4被绝缘材料喷管6环绕。该绝缘材料喷管6用于导引在断开过程中在高压断路器内部产生的灭弧气体。该灭弧气体例如为被加热的绝缘气体(如六氟化硫、氮气)或者还有通过燃烧金属和绝缘材料产生的等离子雾。在此将额定电流接触件3、5以及第一接触件1和插口状电弧接触件4相互地布设成，使得在断开过程中首先将额定电流接触件3、5相互间断开以及接下来将插口状电弧接触件4与第一接触件1相互断开。由此确保，在插口状电弧接触件4与第一接触件1之间出现的断开电弧燃烧。由此防止额定电流接触件3、5承受热的电弧。在接通过程呈现相反的控制顺序，亦即在接通额定电流接触件3、5之间先完成插口状电弧接触件4与第一接触件1之间的触点接通。由此保证，不会在额定电流接触件3、5上出现可能发生的预先击穿。通过这样的布局使额定电流接触件3、5避免遭受在接通及断开过程中由于触点烧损而引起的开关电弧。

为了使承受直接电弧作用的插口状电弧接触件4和第一接触件1遭受尽可能小的热负荷，而另外附加地驱动该第一接触件1。为此在绝缘材料喷管6上连接一传动杆7。在该传动杆7上固定一个横向于所述第一轴线2方向设置的传动销8。套筒9固定在第一额定电流接触件3上。该套筒9具有滑动轴承10。第一接触件1可沿第一轴线2移动地支承在该滑动轴承10中。滑动轴承10由绝缘材料轴套构成。第一接触件1在其背离开关位置的端部具有长孔，双臂式杆11的第一端部嵌接在该长孔中。双臂式杆11可旋转地支撑在第一额定电流接触件3上。双臂式杆11的第二端部具有叉形孔，传动杆7的传动销8嵌装在该叉形孔中。

从高压断路器在图1中所示的接通状态出发，第二额定电流接触件5及插口状电弧接触件4沿箭头12的方向运动。基于该运动绝缘材料喷管6以及固定在该绝缘材料喷管6上的传动杆7也被带动。通过固定在传动杆7上传动销8而使双臂式杆11顺时针方向旋转，从而使第一接触件1沿逆着箭头12的方向运动。由此导致提高了第一接触件1与插口状电弧接触件4分离的断开速度。

为了导电地触点接通可相对于第一额定电流接触件3运动的电弧接触件1，而设置触点装置。该触点装置大体设置在套筒9的内部。沿径向围绕着第一接触件1设置第二接触件13。该第二接触件13具有多个在第一接触件1的外表面圆周上均匀分布的接触指。这些接触指为接触元件以及因此构成郁金香花形接触件。接触指本身设计为弹性的并且一侧固定在其背离接触区域的端部。在接触指的接触区域这些接触指处于第一接触件1的外表面上。为了支持第二接触件13的可弹性偏转的接触指的压紧力而在套筒9的内部设置弹性件。这些弹性件设计为板簧14。在此板簧14一端保持在第二接触件13的接触指根部区域内并具有如此的造型，即，使得其自由端压靠到第二接触件13的接触指上并且因此提高接触力。作为替代方案也可以采用其他的板簧形式。这样的话，板簧也可以在其自由端处被分别夹紧并具有弓形的弯曲，从而形成弹性拱曲。

第二接触件13以及板簧14在套筒的内部受到良好的保护而免遭热及机械影响。

在图2中示出了触点装置的第二种设计方案。第一接触件1仍在安装在套筒9上的滑动轴承10a内导引移动。第二接触件13a仍由多个围绕第一接触件1的外表面分布的接触指构成。为了提高第二接触件13a的可弹性变形的接触指的接触力在本方案中采用螺旋弹簧15a、15b。在此多个螺旋弹簧沿径向朝第一轴线2定向地在圆周上分布地设置，从而将第二接触件13的接触指沿径向压靠到第一接触件1的外表面上。在此可以有利地规定，与每个接触指对应地配设一个独立的压紧件。

图3示出具有第一接触件1及第二接触件13b的触点装置的第三种设计方案。第二接触件13b又设计为郁金香花形触头形式，其中各接触指在外周面上的其接触面区域内具有凹槽。在该凹槽内安装一个唯一的螺旋弹簧15c。螺旋弹簧15c具有成圆形弯曲的匝圈中心线，其与第一轴线2同轴地定向。因此由螺旋弹簧15c构成一个弹性环，该弹性环将第二接触件13的接触指就第一轴线2而言沿径向压靠到第一接触件1的外表面上。该结构所具有的优点是，不需要在套筒9b上的附加支承。

图4示出触点装置的另一种特别紧凑的设计方案。第二接触件13c也设置在套筒9c内部，其中第二接触件13c也具有多个在第一接触件1的圆周上分布的接触指。第二接触件13c与第一轴线2同轴地被套筒9c围绕。在该套筒9c与接触指之间安装有螺旋弹簧15d。在此将套筒9c的尺寸设计成，使得螺旋弹簧15d按间隙配合的方式在套筒9c的内壁与第二接触件13c的外表面之间导引移动。在此螺旋弹簧15d的压紧力沿第一轴线2的方向作用。为了使螺旋弹簧15d的压紧力沿径向偏转，设有转向装置16。该转向装置16具有第一转向件17和第二转向件18。第一转向件17构造成套筒的形式，其填充在套筒9c与第二接触件13c之间的空间内。该套筒与第一轴线2同轴地设置。在其面朝第二转向件18的套筒口内其内直径向外成锥形扩大。由此形成锥形的推移面。第二转向件由三个套筒扇形段构成(见图5)，这些套筒扇形段与第一轴线2同轴地布设。这些套筒扇形段在其面朝第一转向件17的侧面具有成锥形收缩的逐渐变小的圆周。通过这种锥形的收缩构成楔形推移面。第二转向件18以其背离第一转向件17的侧面顶靠到套筒9c的凸肩上。

螺旋弹簧15d支承在第二接触件13c的根部上并将第一转向件17朝第二接触件13c的接触指自由端方向挤压。基于第一转向件17和第二转向件18锥形推移面的相对运动的构造以及第二转向件18的扇形段构造而将第二转向件18的扇形段沿径向挤压到第二接触件13c的接触指上。由此提高该触点装置的接触力。除了在图4中示出的对第二接触件13c的单侧夹紧外，还可以采用在螺旋弹簧15d的两侧设置转向件17、18。由此可以构成“浮动式的”第二接触件13c，该第二接触件13c的自由端在套筒内部通过转向件沿径向压靠到第一接触件1上。

这类设计结构例如可通过使在图中示出的装置沿轴线19镜像对称形成。在这种情况下螺旋弹簧15d夹紧在两个分别位于螺旋弹簧15d的两端并在那里贴靠在套筒9c的凸肩上的转向装置之间。

图5以分解图示出第一转向件17及第二转向件18。可以看到转向件17、18的各自相对设置的成锥形的推移面以及第二转向件18的扇形段式的结构。

图6示出另一种触点装置，其利用转向装置来使基于压紧件的力线转向。第二接触件13d也设置在套筒9d内部。第二接触件13d具有多个在一侧被夹紧的接触元件。为了将起接触指作用的接触元件的自由端压紧到第一接触件1的外表面上具有多个在一侧被夹紧的接触元件。为了将起接触指作用的接触元件的自由端压紧到第一接触件1的外表面上，设置转向装置20a、20b。在此将这些转向装置构造成，使得它们分别对应单个的接触指或一组接触指地设置。转向装置分别具有连杆21a、21b。这些连杆设有在其上支撑螺旋弹簧22a、22b的止挡。螺旋弹簧22a、22b一侧支撑在连杆21a、21b的止挡上。螺旋弹簧22a、22b另一侧支撑在第二接触件13d的固定点上。基于这种布局结构，连杆21a、21b在被施加弹力的情况下基本上平行于第一轴线2地移动。分别通过第三个转向元件23a、23b使基于螺旋弹簧22a、22b的力线转变了90°的方向。通过肘形节杆23a、23b将第二接触件13d的接触指自由端压紧到第一接触件1的外表面上。

上述在附图中所示出的触点装置在其结构设计方面可以相互组合，确切地说，不同类型结构的滑动轴承10或者例如还有不同类型结构的套筒9、9a、9b、9c、9d以及不同设计结构的第二接触件13、13a、13b、13c、13d等可以相互交换，从而可以由在图1至图6中所示出的触点装置的组合形成不同的实施方式。

Claims (17)

1.一种具有第一接触件(1)及第二弹性接触件(13、13a、13b、13c、13d)的电触点装置，所述第二接触件的第一端被夹固以及其第二端弹性地贴靠在所述第一接触件(1)上，其特征在于，压紧件(14，15a、15b、15c、15d，22a、22b)将所述第二端压靠到第一接触件(1)上。

2.如权利要求1所述的电触点装置，其特征在于，所述压紧件为弹簧元件(14，15a、15b、15c、15d，22a、22b)。

3.如权利要求2所述的电触点装置，其特征在于，所述弹簧元件为板簧(14)。

4.如权利要求2所述的电触点装置，其特征在于，所述弹簧元件为螺旋弹簧(15a、15b、15c、15d，22a、22b)。

5.如权利要求1至4中任一项所述的电触点装置，其特征在于，所述第二接触件(13、13a、13b、13c、13d)为郁金香花形接触件。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电触点装置，其特征在于，所述电触点装置为滑动触点装置。

7.一种具有第一接触件(1)及第二接触件(13c、13d)的电触点装置，所述第二接触件借助于压紧件(15d，22a、22b)压靠到所述第一接触件(1)上，其特征在于，由该压紧件(15d，22a、22b)产生的压紧力通过转向装置(16，20a、20b)作用到所述第二接触件(13c、13d)上。

8.如权利要求7所述的电触点装置，其特征在于，所述转向装置(16，20a、20b)将力线转变45°以上的方向，尤其转变大约90°的方向。

9.如权利要求7或8所述的电触点装置，其特征在于，所述转向装置(16)具有在推移面上相互接触的第一及第二转向件(17，18)。

10.如权利要求9所述的电触点装置，其特征在于，所述转向件(17，18)中的一个为套筒或套筒的一段。

11.如权利要求1至10中任一项所述的电触点装置，其特征在于，所述第一接触件(1)为高压断路器的电弧接触件。

12.如权利要求1至11中任一项所述的电触点装置，其特征在于，所述第一接触件(1)可通过传动装置沿第一轴线(2)移动。

13.如权利要求12所述的电触点装置，其特征在于，所述传动装置的传动元件为绝缘材料喷管(6)。

14.如权利要求12或13所述的电触点装置，其特征在于，所述第二接触件(13a、1 3b、13c、13d)为与所述第一轴线(2)同轴地设置的郁金香花形接触件。

15.如权利要求5至14中任一项所述的电触点装置，其特征在于，所述压紧件为弹簧元件(14，15a、15b、15c、15d，22a、22b)。

16.如权利要求15所述的电触点装置，其特征在于，所述弹簧元件为板簧(14)和/或螺旋弹簧(15a、15b、15c、15d，22a、22b)。

17.如权利要求1至16中任一项所述的电触点装置，其特征在于，所述第二接触件(13、13a、13b、13c、13d)被套筒(9，9a，9b，9c，9d)环绕，该套筒具有滑动轴承(10)，所述第一接触件(1)在该滑动轴承内导引移动。

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