CN101256921B - 故障电流保护开关 - Google Patents

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Abstract

拉力弹簧(20)直接偏心地作用到故障电流保护开关的手柄部件(16)上。由拉力弹簧施加到手柄部件上的转矩一直增大直到断开位置上并且在接通位置的区域中相对地减小。因此，在故障电流保护开关中力的比例关系被优化。

Description

故障电流保护开关
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的故障电流保护开关。这种故障电流保护开关在专业技术领域是已知的。
背景技术
已知的，故障电流保护开关具有可围绕旋转轴线旋转的手柄部件，并且该手柄部件和固定的位置不同可选地具有接通位置和断开位置。与手柄部件以已知的方式形成有效连接的闭锁机构作用在手柄部件的接通位置中，并且通过闭锁机构帮助而移动的触点部件接触到位置固定的触点部件，以使得电路闭合。在手柄部件从接通位置转移到其断开位置中时闭锁机构被解锁，该闭锁机构从而将移动的触点部件与位置固定的触点部件分开，并由此而中断电路。
多个弹簧一方面起到稳定接通位置并且另一方面起到稳定断开位置的作用。当前，所感兴趣的中心是弹簧，该弹簧将手柄部件挤压到其断开位置中。在现有技术中，在此通常使用到扭转弹簧(扭簧)。然而，扭转弹簧是有缺点的，即用于断开位置的弹簧力在这里一直是较小的。为了手柄部件准确的回复到断开位置中，理想的情况是弹簧力将增大。在扭簧中弹簧力通常在接通位置中是过大的，并且其随后要产生逆转矩。在接通位置中过大的弹簧力起到，即用于闭锁机构的作用力过大地设置，从而闭锁机构必须以较大成本地构成。因此，出于多种原因则放弃了扭转弹簧的使用。
Crabtree公司公开了一种故障电流保护开关，在该故障电流保护开关中安装拉力弹簧用于在断开位置中连接手柄部件。拉力弹簧作用于塑料部件上，该塑料部件另一方面安置在手柄部件上。使用塑料部件具有优点，杠杆臂，即弹簧的挂点对于手柄的转矩的间距在弹簧伸展的同时持续地变小。由此，对于接通位置的转矩的上升在此被避免。Crabtree公司的弹簧必须相对大的设置并且具有较大的弹簧力，因为需要一个非常大的弹簧冲程。对此表现出较大的成本，即塑料部件必须作为额外的组件来设置。在塑料部件设置在手柄部件的区域中和拉力弹簧作用到塑料部件上的区域中很容易会发生故障。塑料部件本身也会在持续地使用中出现磨损。
此外，在欧洲专利申请EP 0299 291 A1中公开了一种线路保护开关，其中拉力弹簧将手柄部件与把柄连接，其中拉力弹簧相对于其转轴偏心地直接作用到手柄部件上。US 51 73 676 A也公开了一种电气开关，在该电气开关中，拉力弹簧这样安置在其手柄部件上，即在手柄比肩从断开位置转移到接通位置时拉力弹簧和手柄部件的转轴之间的间距将减小。另外，在欧洲专利申请EP 0140761 B1中公开了一种拉力弹簧在线路保护开关中相同的设置方案。
此外已知的是，作用到手柄部件上的转矩进一步这样运用，即在该手柄部件上形成凸轮，该凸轮在开关过程中作用到故障电流保护开关的其他的功能性部件上(参看DE 693 18 687 T2)。
发明内容
本发明的目的在于，这样来改进根据权利要求1的前序部分所述的故障电流保护开关，即该故障电流保护开关可以克服现有技术中的缺点并且特别是可以紧凑地构成。
该目的通过具有权利要求1的特征的故障电流保护开关来实现。
在此，拉力弹簧相对于转轴偏心地直接作用到手柄部件上。
通过拉力弹簧的运用避免了在现有技术中使用扭转弹簧的问题，并且相比Crabtree公司的故障电流保护开关取消了额外的塑料部件。
当拉力弹簧这样作用到手柄部件上，即在从断开位置转移到接通位置中时由拉力弹簧施加到手柄部件上的转矩在任何地方上都没有增大，也就是单调地下降，这是特别有利的。特别优选地是转矩严格地以旋转角度单调下降。
根据本发明在手柄部件上构成有突起部，并且弹簧作用到手柄部件上这样的位置上，即在手柄部件从其断开位置过渡到其接通位置中时，业已到中间位置中弹簧的插入件(其优选是棒形的)靠置在突起部上并且直到接通位置上都保持接触。因此，突起部将弹簧分隔成两个部分，并且为了避免弹簧冲程，弹簧侧向地伸展，也就是垂直于弹簧力本来的作用方向而不是自身进一步地拉伸。避免过大的弹簧冲程具有的优点是，即在弹簧的相同的钢丝直径和相同的线圈数中在持续负载时弹簧断裂的危险被降低。
当然，突起部可以在手柄部件上独特地形成。当突起部是设置用于手柄部件围绕转轴转动的轴承的部分，例如由挂孔(Einhaengebohrung)来提供，通过该挂孔的帮助手柄部件悬挂到配合件上，该配合件典型地是一种栓。
因此，在手柄部件的接通位置中通过拉力弹簧施加到手柄部件上的转矩特别的小，从而闭锁机构可以紧凑地设计。
拉力弹簧在手柄部件上的作用优选这样来进行，即拉力弹簧的棒形的端部衔接到手柄部件的留空部或孔中。这进而取消了任何其他的组件。相对于实施例来说，拉力弹簧的棒形的端部插入到留空部或孔中也是比较稳定的，在该实施例中，在拉力弹簧上形成有扣眼，该扣眼将可能固定到手柄部件的栓上。
在优选的实施例中，在到达断开位置时将额外的使用到相当高的转矩。从而在手柄部件上可以设计有凸轮，该凸轮在手柄部件从接通位置转移到断开位置时将作用到故障电流保护开关的功能性部件上。在此，这会关系到闭锁机构的功能性部件。该功能性部件优选是断开系统的功能性部件。当凸轮移动推杆，该推杆将作用到从属于故障电流保护开关(即从属于其断开系统)的保持磁体中或其之上。因此取消了在现有技术中通过保持磁体的电枢用于推杆复位的复位杆，这目前有助于设备的紧凑的结构。
本发明不仅限于具有断开故障保护电流的唯一功能的故障电流保护开关，并且也适用于所有的、具有多种功能的故障电流保护开关。根据本发明按照故障电流保护开关的概念也提出了一种由故障电流保护开关和线路保护开关构成的组合设备。
附图说明
下面参照附图来说明本发明的优选实施例，附图表示：
图1示出了故障电流保护开关的局部的横截面图，该故障电流保护开关具有在接通的状态中在开关的手柄部件上偏心于其旋转轴线设置的拉力弹簧，
图2示出了图1的局部放大图，
图3示出了在断开状态中图1的故障电流保护开关的相同的示图，
图4示出了图3的局部放大图，
图5示出了在接通状态中根据本发明的故障电流保护开关的对应于图1的示图，
图6、图7示出了对应于图5的放大的局部，其中图6示出了从断开状态转移到接通状态时的手柄部件并且图7和图5一样示出了接通状态中的手柄部件，
图8是在本发明中使用的拉力弹簧的侧视图。
具体实施方式
在图1和3中以横截面示出的、总的以10标识的故障电流保护开关包括壳体12，总的以16标识的手柄部件的柄状件14从该壳体中伸出，该手柄部件可以围绕旋转轴线18旋转，并且即从图1和2中示出的接通位置到图3和4中示出的断开位置或反之亦然，在手柄部件16上可以作用产生转矩的力，由此该手柄部件不仅可以停留在接通位置中，也可以停留在断开位置中。这随后根据图2来详细描述。
在图8中完整示出并以20标识的拉力弹簧通过下方的钩子22挂到在壳体12上构成的栓24上。弹簧具有多个线圈25。在最后一个线圈之后向外形成一个棒形的插入件26，并且为了构成L形状垂直于棒形的插入件26向外形成弹簧20的棒形的端部28。该端部28插入到手柄部件16的孔(在附图中看不到)中。该孔偏心于旋转轴线18。孔和弹簧20这样相对地彼此设置，即具有长度a的杠杆臂在手柄部件16的接通位置中是尽可能最短的并且在手柄部件转移到其断开位置中是特别长的，所比较的图2和图4中各自以标记“a”表示杠杆臂的长度。弹簧20起的作用是，使手柄部件16在断开位置中是稳定并且在离开接通位置后在一个预定的旋转角度之后力求达到该断开位置。因此，手柄部件16在接通位置中也是稳定的，通过另一机构施加到手柄部件16上的逆转矩M2与由拉力弹簧20施加的转矩M1相反作用，该逆转矩M2大于M1。该机构在故障电流保护开关中是已知的，并且即弹簧30通过中间物32、肘杆34、鱼尾板36、另一肘杆38和弯形物40将转矩M2作用到手柄部件16上，该弯形物也作用到手柄部件16上。弹簧30的主要目的是这样来连接触点，即移动的触点部件41向位置固定的触点部件42挤压。闭合的电路以已知的方式在故障电流保护开关中由此而中断，即该故障电流产生磁场和相应的磁力并移动设置在推杆46上的衔铁(在附图中未示出)，以此使得故障电流克服保持磁体44的力的作用。
断开系统在根据本发明的故障电流保护开关中基本上起到和现有技术中相同的作用并在此不必赘述。也提供了一种由多种组件构成的闭锁机构48，对于其结构细节在此不用单独说明。具有重大意义的是，在衔接面50的区域中出现闭锁机构的衔接，并且闭锁机构要解锁，由此手柄部件16可以返回到其断开位置中。由此，即手柄部件16可以通过拉力弹簧20复位到其断开位置中并且拉力弹簧20产生的转矩在接通位置中是特别小的，啮合力本身被减小，并且闭锁机构48相比其他的闭锁机构在结构上更简单地构成。闭锁机构可以在使用较少的杠杆部件的情况下使移动的触点部件41从位置固定的触点部件42上分离并且从而产生在图3中示出的情况。
因此，施加到手柄部件16上的转矩在到达断开位置中时特别地大，从而手柄部件16可以用于其他的目的。目前，在手柄部件16上即形成凸轮52。凸轮52在转移到断开位置中时挤压板簧54，并且板簧54挤压推杆46又回到其起始位置中。具有推杆的电枢的复位在现有技术中通过另外的杠杆来实现，该杠杆在故障电流保护开关10中可以通过凸轮52来取消，其中凸轮的使用本身可以通过拉力弹簧20在手柄部件16上的直接作用来实现。
在根据图1到图4的实施例中，弹簧冲程还是相对较大。为了减小弹簧冲程，实施例可以进行变换。根据本发明的故障电流保护开关10′在图5到7中示出。
故障电流保护开关10′基本上具有和故障电流保护开关10相同的组件，从而这些组件也以相同的标识标注。仅仅是手柄部件16′中的孔不同于在手柄部件16中的。在手柄部件16中，例如在图2中看出，当到达接通位置中时，弹簧20的插入件26随之直接完美地接触到手柄部件16上。特别是接触到挂孔56上，其用于使手柄部件16卡到轴承盖螺栓58上，其中挂孔56在旋转中引导手柄部件16。插入件26通过挂孔56在故障电流保护开关10中不受影响。
相对而言，在故障电流保护开关10′中弹簧20的棒形的插入件26业已在图6中示出的手柄部件16′的中间位置中接触到挂孔58上。在接通位置中进一步地旋转起到弹簧20本身被完全弯曲的作用，见图7。具有两个相同的、具有间距d和e的杠杆臂来代替具有间距a的杠杆臂(图6)。弹簧20的侧向的弯曲在图6的情况和图7的情况之间出现在弹簧冲程的位置上：拉力弹簧20基本上不与长度b相同地改变其长度g+e+d直至接通位置中(图7)，该拉力弹簧在中间位置中具有该长度b，该中间位置在图6中示出。因此，在故障电流保护开关10′中，手柄部件16在从断开位置到接通位置进行到旋转角度的从大约三分之二到四分之三之后将停止其他的弹簧冲程。因此，拉力弹簧16可选地具有较小的弹簧力或较小的丝直径。换而言之，该拉力弹簧也可以和在故障电流保护开关10中一样相同地设置(则例如在附图中示出的)，从而相对于持续负载而抵抗力较弱。

Claims (12)

1.一种故障电流保护开关(10′)，具有可围绕旋转轴线(18)旋转的手柄部件(16′)，所述手柄部件二者择一地占据接通位置和断开位置，其中，在所述手柄部件(16′)的接通位置中，与所述手柄部件(16′)形成有效连接的闭锁机构(48)闭锁并且可借助于所述闭锁机构(48)移动的触点部件(41)接触到位置固定的触点部件(42)，以便于接通电路，并且其中在所述手柄部件(16′)从接通位置转移到其断开位置中时，所述闭锁机构(48)被解锁并且所述闭锁机构进而使所述可移动的触点部件(41)与所述位置固定的触点部件(42)分开，以便断开电路，所述故障电流保护开关还具有拉力弹簧(20)，该拉力弹簧偏心于旋转轴线(18)地直接作用到所述手柄部件(16′)上，其特征在于，在所述手柄部件(16′)上形成有突起部(56)，其中，所述弹簧(20)作用到所述手柄部件(16′)中的这样的位置上，即在所述手柄部件(16′)从其断开位置过渡到其接通位置中时，在中间位置中由所述弹簧(20)的末端形成的插入件(26)抵靠在突起部(56)上并且直到接通位置一直保持抵靠在突起部(56)上。
2.根据权利要求1所述的故障电流保护开关(10、10′)，其特征在于，所述拉力弹簧(20)这样地作用到所述手柄部件(16、16′)上，即在所述手柄部件(16、16′)从断开位置到接通位置中的转变中由所述拉力弹簧(20)施加到所述手柄部件(16、16′)上的转矩在任何地方都没有增大。
3.根据权利要求1或2所述的故障电流保护开关(10、10′)，其特征在于，为了构成L形状垂直于插入件(26)向外形成所述拉力弹簧(20)的棒形的端部(28)，所述棒形的端部(28)接合到所述手柄部件(16、16′)中的留空部或孔中。
4.根据权利要求1或2所述的故障电流保护开关(10、10′)，其特征在于，在所述手柄部件(16、16′)上形成有凸轮(52)，所述凸轮在所述手柄部件(16、16′)从断开位置到接通位置的转变中作用到所述故障电流保护开关(10、10′)的推杆(46)上。
5.根据权利要求3所述的故障电流保护开关(10、10′)，其特征在于，在所述手柄部件(16、16′)上形成有凸轮(52)，所述凸轮在所述手柄部件(16、16′)从断开位置到接通位置的转变中作用到所述故障电流保护开关(10、10′)的推杆(46)上。
6.根据权利要求4所述的故障电流保护开关(10、10′)，其特征在于，所述凸轮(52)移动所述推杆(46)，所述推杆接合到属于所述故障电流保护开关(10、10′)的保持磁体(44)中或接合到所述保持磁体上。
7.根据权利要求5所述的故障电流保护开关(10、10′)，其特征在于，所述凸轮(52)移动所述推杆(46)，所述推杆接合到属于所述故障电流保护开关(10、10′)的保持磁体(44)中或接合到所述保持磁体上。
8.根据权利要求1或2所述的故障电流保护开关(10′)，其特征在于，所述突起部(56)是轴承的一部分，所述轴承用于使所述手柄部件(16′)围绕旋转轴线转动。
9.根据权利要求3所述的故障电流保护开关(10′)，其特征在于，所述突起部(56)是轴承的一部分，所述轴承用于使所述手柄部件(16′)围绕旋转轴线转动。
10.根据权利要求4所述的故障电流保护开关(10′)，其特征在于，所述突起部(56)是轴承的一部分，所述轴承用于使所述手柄部件(16′)围绕旋转轴线转动。
11.根据权利要求6所述的故障电流保护开关(10′)，其特征在于，所述突起部(56)是轴承的一部分，所述轴承用于使所述手柄部件(16′)围绕旋转轴线转动。
12.根据权利要求7所述的故障电流保护开关(10′)，其特征在于，所述突起部(56)是轴承的一部分，所述轴承用于使所述手柄部件(16′)围绕旋转轴线转动。
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