CN101313381B - 禁用电开关单元的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种禁用电开关单元的装置，所述电开关单元包括一个或多个电力极，每个电力极装配有可从静止触头(3)分离并通过电控致动器在打开位置与闭合位置之间移动的活动触头(2)，以切换电负载。本发明的装置包括与活动触头(2)相互作用的移动机械装置，该移动机械装置用作当接触垫(20、30)的腐蚀程度超过预定阈值时，通过切断其控制电路(50)而禁用所述电开关单元的致动装置。所述控制电路通过例如切断其电路线(5)而断开。本发明还公开了一种设置有所述装置的电开关单元。

Description

禁用电开关单元的装置
技术领域
本发明涉及一种用于诸如接触器、启动器或接触器断路器之类的电开关单元的禁用(neutralization)装置，所述电开关单元装配有一个或多个电力极(power pole)。当电力极触头的腐蚀程度超过预定阈值时启动所述禁用装置。本发明还涉及一种包括这种禁用装置的电开关单元。
背景技术
诸如接触器之类的电开关单元在每个电力极上具有可从固定触头分离的活动触头，该活动触头利用螺线管被移动，以切换所要控制的电负载。设置在触头上的垫根据电流或电压负载随着每次切换而或多或少地腐蚀。在很多次操作后，这种腐蚀可导致电开关单元的失效，其后果可能是严重的，尤其是在安全方面。为防止这种后果，一个解决方案是在一定量的操作后系统地更换接触垫或电开关单元。为了避免过早或过迟更换，电开关单元装配有对用户指示接触垫腐蚀真实程度的系统。用这种方法，在电元件寿命到头的必要时刻，用户收到警告，使得电元件失效和这种失效可能导致的损失得以避免。
在专利申请WO2004/057633、WO2004/057635或US6225807中，电开关单元装配有向用户指示所述单元的接触垫的腐蚀程度的装置。例如，在专利申请WO2004/057635中，接触器的剩余寿命由触头闭合时，活动触头与静止触头接触期间弹簧所施加的接触力的变化而确定。在US6225807中，接触垫的剩余寿命由计算打开触头操作期间接触压力的改变而确定。
在这些文件中所描述的系统只是能够对用户给出指示，而在接触垫已达到高度腐蚀时如果继续使用该单元则不能防止可能的危险。
发明内容
因而本发明的目的是提供一种能确定避免当其接触垫已达到过高程度的腐蚀时由电开关单元导致的所有风险或损害的装置。
该目的通过提供一种禁用电开关单元的装置而实现，所述电开关单元包括一个或多个电力极，每个电力极装配有可从静止触头分离并通过电控致动器在打开位置与闭合位置之间移动的活动触头，以切换电负载，所述装置其特征在于：包括与活动触头相互作用，并能够移动禁用电开关单元的装置的移动机械装置，当接触垫的腐蚀程度超过预定阈值时，所述禁用装置切断控制所述致动器的电路。
根据第一实施例，切断控制所述致动器的电路是通过割断控制电路线而实现的。因此，割断该电路线导致切断通至致动器的电源，从而使得电开关单元不能运转。
根据该第一实施例的第一结构，所述禁用装置包括突变双稳态弹性膜(abruptly transforming bistable elastic membrane)。设置该弹性膜使得在触头的腐蚀变得过高时在移动装置的作用下突然回缩。优选地，所述禁用装置包括附接到所述弹性膜的至少一个切割刀片。当弹性膜突然回缩时，该切割刀片受到足够推动以割断控制电路线。为提高该装置的效率，可使控制电路线对着静止的第二切割刀片。
根据该第一实施例的第二结构，所述禁用装置包括接收所述控制电路线的机构，该机构根据接触垫的腐蚀将其拉伸，直到接触垫的腐蚀程度超过预定阈值时被割断。
根据第二实施例，切断所述控制电路是通过打开所述控制线路而实现的。根据该第二实施例的显著特征，所述禁用装置包括突变双稳态弹性膜。该弹性膜带有例如能打开所述控制电路的机构。所述弹性膜与在第一实施例的第一结构中起到相同的作用，但不再带有切割刀片，而是一种能够使例如弹性闸刀被推动而打开致动器控制电路的机构。
根据本发明，上述移动机械装置包括例如活动活塞，当触头在闭合位置时根据所述接触垫的腐蚀而在活动触头的作用下平移。
优选地，所述活塞配合在引导装置上。所述引导装置包括例如按压所述活塞并能将活塞保持在其位置上的柔性带。因而所述柔性带形成槽口，所述槽口根据所述接触垫的腐蚀而标记活塞的相继的位置。
根据本发明，用在所述电单元中的所述致动器是例如包括控制线圈的螺线管。在这种情况下，被割断的线可例如是控制线圈的线或该线圈的供电电路的线。
本发明的目标还可通过提供一种电开关单元来实现，所述电开关单元包括一个或多个电力极，每个电力极装配有可从静止触头分离并用电控致动器在打开位置与闭合位置之间移动的活动触头，以切换电负载，所述装置其特征在于所述电开关单元包括如前所述的禁用装置。
根据该电开关单元的一个特征，所述活动触头安装在可平移的桥上，并能在触头处于闭合位置时根据接触垫的腐蚀而平移活塞。
附图说明
本发明的其它特征和优势可从以下对实施例的详细描述中变得显见，所述实施例通过示例给出，并由附图示出，其中：
图1A和1B以简化方式示出根据本发明第一实施例的装置，分别示出了所述接触垫是新的时以及接触垫达到高度腐蚀时；
图2A和2B示出用在根据第一实施例的装置中的活塞的两种可能结构；
图3A和3B分别示出接触垫是新的时以及接触垫达到高度腐蚀时，根据本发明第二实施例的禁用装置的第一结构；
图4A和4B分别示出接触垫是新的时以及接触垫达到高度腐蚀时，根据本发明第二实施例的禁用装置的另一结构；以及
图5A和5B示出能用在根据本发明的装置中的活塞的两种引导装置。
具体实施方式
例如电磁接触器、接触器断路器或启动器这样的电开关单元以已知的方式包括一个或更多电力极，例如三个电力极。
电开关单元包括在供电网络和电力极之间建立电连接的上游电流线(电源线)，以及在电开关单元的电力极与电负载之间建立电连接的下游电流线(负载线)，所述负载通常是需要通过电开关单元控制和/或保护的电机。上游电流线通过电力极触头连接到下游电流线或从其断开。所述电力极可为单断(single break)或双断(double break)。在附图中所述电力极是双断，并包括布置在活动桥2上的活动触头和静止触头3。电控致动器沿主轴(A)移动活动桥2。电控致动器例如可以是：
-电磁型，例如控制螺线管。控制螺线管通常包括静止轭铁、可移动衔铁、返回弹簧以及控制线圈。关闭可移动衔铁的移动通常由激励电流通过控制线圈而产生；
-压电型；
-磁致伸缩型。当施加磁场时，磁致伸缩材料发生感应机械变形。
在说明书剩余部分中，我们将用术语“电致动器”表示电控致动器。
在至少一个电力极的接触垫20、30的腐蚀程度超过预定阈值时，即，当其腐蚀变得过大时，本发明进行电开关单元的禁用。几种解决方案可实现这一结果。
在这些解决方案中，触头闭合时，每个电力极的活动桥2与移动机械装置相互作用。根据电力极的接触垫20、30的腐蚀，活动桥2压向活塞1的第一端。因此活塞1的位置反映接触垫20、30的腐蚀状态。
活塞1由引导装置沿主轴(A)引导平移，所述引导装置包括例如压向活塞1外表面的柔性带40(图5A)，并在即使触头打开时，也将活塞1保持在反映触头腐蚀状态的位置上。
齿形的柔性带41(图5B)可与相关柔性带42相互作用，柔性带42立于活塞1的外表面上，柔性带41、42之间的相互作用生成在其平移期间连续标记活塞1的不同位置的槽口，并在打开触头时将活塞1保持在其位置上。
在以下所述实施例中，“控制电路线”或控制电致动器的电路的线，指的是将电致动器与其电流源连接的线，电致动器本身的线，例如致动器为螺线管时的控制线圈的线，或者电致动器的控制电路的电源线。
在以下所述实施例中，电致动器是例如包括由电流源通过电控制电路(以下用“控制电路”指代)供电的控制线圈的常规的螺线管。
根据本发明的第一实施例(图1A到2B)，电开关单元的禁用在第一结构中通过切断控制电路的电线5而产生，或在第二结构中通过切断提供警告电路的电线而产生。
在第一结构中，控制电路线5的一部分被在垂直于主轴(A)的方向上拉伸。活塞1包括槽10或开口11，控制电路线5插入到槽10中(图2A)或者控制电路线5经过开口11(图2B)。为了在控制电路线5的区域集中活塞1的力，活塞1可以越过位于控制电路线5下方的支撑件12平移。
因此，根据接触垫20、30的腐蚀，活塞1压向控制电路线5(图1B)。当接触垫20、30的腐蚀程度较高而超过预定的阈值时，线5中的张力过高而断裂。于是电致动器的控制电路被切断，电开关单元因而被禁用。
在第二结构中，取代完全禁用电开关单元，可简单地警告用户电开关单元的接触垫20、30的腐蚀状态。在该结构中，切割控制电路线5由切割提供警告电路的线代替。只要该线路不被切断，警告就不会作用。当该线路通过活塞1的切割而断开时，如第一结构所示，用户例如可视(发出指示光)地收到一条信息，该信息指示接触垫20、30被磨坏，以及应当更换电开关单元。
根据第二实施例，活塞1的第二端开始压向禁用装置，包括，例如可在高位置与低位置之间移动的突变双稳态弹性膜6。当触头闭合时，活塞1在活动桥2与高位置上的弹性膜6之间移动。
为了在即使触头打开时也将活塞1保持在与接触垫20、30的真实腐蚀相应的位置，引导装置的柔性带40、41、42与由弹性膜6施加的返回约束相反。
弹性膜6的回缩出现在活塞1的平移方向上。当活塞1达到与接触垫20、30大于预定阈值的腐蚀程度相应的位置时，弹性膜6达到临界位置而突然回缩，产生强烈而不可逆的机械移动。
在该第二实施例的第一结构中(图3A和3B)，控制电路线5的一部分在与主轴(A)垂直的方向上被拉伸，并位于弹性膜6的范围内。
弹性膜6带有例如切割刀片60，所述切割刀片60根据接触垫20、30的腐蚀而平移抽出。当接触垫20、30是新的时，弹性膜6位于高位(图3A)。当接触垫20、30的腐蚀程度大于预定阈值时，被活塞1推动的弹性膜6达到其临界位置而回缩，迅速平移地抽出切割刀片60直到它切开控制电路线5(图3B)。为了保证控制电路线5的切割，起到剪刀作用的静止第二刀片61可位于控制电路线5下方，相对切割刀片60略微偏移。
在第二实施例的第二结构(未示出)中，代替电开关单元的禁用，可警告用户电开关单元的接触垫20、30的腐蚀状态。在该结构中，切割控制电路线5由切割提供警告电路的线代替。只要该电路线不被切断，警告就不作用。当通过由切割刀片60的切割而使该电路线被切断时，用户例如可视(发出指示光)地收到一条信息，该信息指示接触垫20、30被磨坏，以及应当更换电开关单元。
在第二实施例的第三结构中，突变二稳态弹性膜6具有销62，销62设计为打开电致动器的控制电路50。电致动器的控制电路50是例如通过弹性闸刀51闭合。当触头闭合并且接触垫20、30是新的时，活塞1在高位，弹性膜6也在高位(图4A)。当接触垫20、30受到腐蚀而达到超过预定阈值的高度腐蚀时，已达到其临界位置的弹性膜6回缩。被弹性膜6带动的销62则压向弹性闸刀51以将其移开，从而打开电致动器的控制电路50(图4B)。
在最后一个结构中，取代通过打开控制电路而禁用电开关单元，如该第二实施例中的第二结构，用户只是简单地收到电开关单元的接触垫20、30的腐蚀状态的警告。在该最后结构中，控制电路50被销62打开仅由利用同样的销62实现的打开警告电路而代替。当打开该警告电路时，用户例如可视(发出指示光)地收到一条信息，该信息指示接触垫20、30被磨坏，以及应当更换电开关单元。根据一个变形实施例，打开该警告电路完全可用闭合一警告电路来替代实现。在这种情况下，销62压向弹性刀片51不是使其移开，而是使其更接近该电路直到警告电路被完全闭合。
应理解可在细节上作各种变化和改进，甚至采用可预见的等效装置，而不会背离本发明的范围。

Claims (14)

1.一种禁用电开关单元的装置，所述电开关单元包括一个或多个电力极，每个电力极装配有可从静止触头(3)分离并通过电控致动器在打开位置与闭合位置之间移动的活动触头(2)，以切换电负载，所述装置特征在于：所述装置包括
与活动触头(2)相互作用的机械致动装置；
禁用装置，当接触垫(20、30)的腐蚀程度超过预定阈值时，所述禁用装置通过切断控制所述致动器的电路(50)来禁用电开关单元，所述禁用装置可被所述机械致动装置移动，
其中，所述禁用装置包括突变双稳态弹性膜(6)。
2.根据权利要求1所述的禁用电开关单元的装置，其特征在于，切断控制所述致动器的电路是通过割断控制电路线(5)而实现的。
3.根据权利要求2所述的禁用电开关单元的装置，其特征在于，所述禁用装置包括附接到所述弹性膜(6)的至少一个第一切割刀片(60)。
4.根据权利要求3所述的禁用电开关单元的装置，其特征在于，所述禁用装置包括静止的第二切割刀片(61)，并且使所述控制电路线(5)与其相对。
5.根据权利要求2所述的禁用电开关单元的装置，其特征在于，所述禁用装置包括接收所述控制电路线(5)的机构(10、11)，该机构根据接触垫(20、30)的腐蚀将所述控制电路线拉伸，直到所述接触垫(20、30)的腐蚀程度超过预定阈值时所述控制电路线被割断。
6.根据权利要求1所述的禁用电开关单元的装置，其特征在于，切断控制所述致动器的电路是通过控制所述致动器的电路中的打开装置(51)而作用的。
7.根据权利要求6所述的禁用电开关单元的装置，其特征在于，所述弹性膜(6)带有能打开所述打开装置(51)的机构(62)。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的禁用电开关单元的装置，其特征在于，所述机械致动装置包括活动活塞(1)，当所述触头处在闭合位置时，该活动活塞根据所述接触垫(20、30)的腐蚀而在所述活动触头(2)的作用下平移。
9.根据权利要求8所述的禁用电开关单元的装置，其特征在于，所述活塞(1)配合在一引导装置上。
10.根据权利要求9所述的禁用电开关单元的装置，其特征在于，所述引导装置包括按压所述活塞(1)并能将活塞保持在其位置上的柔性带(40、41、42)。
11.根据权利要求10所述的禁用电开关单元的装置，其特征在于，所述柔性带(41、42)形成槽口，所述槽口根据所述接触垫(20、30)的腐蚀而标记所述活塞(1)的相继的位置。
12.根据权利要求1所述的禁用电开关单元的装置，其特征在于，所述致动器是包括控制线圈的螺线管。
13.一种电开关单元，包括一个或多个电力极，每个电力极装配有可从静止触头(3)分离并通过电控致动器在打开位置与闭合位置之间移动的活动触头(2)，以切换电负载，其特征在于：所述电开关单元包括如前述任一权利要求所述的禁用电开关单元的装置。
14.根据权利要求13所述的电开关单元，其特征在于，所述机械致动装置包括活动活塞(1)，所述活塞(1)配合在一引导装置上，所述活动触头安装在可平移的桥(2)上，并能在触头处于闭合位置时根据接触垫(20、30)的腐蚀而平移活塞(1)。
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