CN101527227B - 开关装置 - Google Patents

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Abstract

一种开关装置(1)，优选是断路器，具有用于连接电导体的至少一个输入端(2)和至少一个输出端(3)，以及具有第一开关触点(4)和第二开关触点(5)，其中，开关触点(4、5)在闭合位置上闭合输入端(2)与输出端(3)之间的电流通路，其中，设有用于分离第一开关触点(4)和第二开关触点(5)的过流触发装置(6)，以及其中，过流触发装置(6)包括至少一个由电流流过加热的双金属元件(7)，为提高开关装置触发的精确度和可重复度以及调整过流触发装置，提出在双金属元件(7)的固定部(8)的区域内设置至少一个用于减少双金属元件(7)的散热的热绝缘体(9)。

Description

开关装置
技术领域
本发明涉及一种依据权利要求1前序部分所述的开关装置。
背景技术
公知开关装置，其在线路网内过高的电流(其持续经过了一段可预先设定的时间)的情况下，将该线路网与供电网络分离，以防止继续输送电流。由此避免由于过高的电流流过使导体升温增加而可能造成的电缆燃烧等损害。这种开关装置因此具有如包括双金属元件的所谓过流触发装置，该双金属元件在线路网内在电流流过作用下升温，由此使双金属元件弯曲。在双金属元件的与线路网可预先设定的升温成正比的可预先设定的弯曲程度下，双金属元件触发机械触发装置，其分离开关装置的开关触点，并阻止进一步的电流流过。
这种公知开关装置的缺点是，主要是在只有很低的过电流情况下，开关装置的触发的精确度以及开关装置的触发的可重复性非常低。在公知的开关装置中经常出现的问题是-主要是在在较长时间后方可执行开关装置触发的低过流情况下-开关装置触发过迟。这一点对于人身和设备构成危险。
发明内容
本发明的任务因此在于，提供一种开头所述类型的开关装置，利用其可以避免所述的缺点，以及利用其可以改善开关装置触发的精确度和可重复度以及对过流触发装置的调整。
该任务依据本发明通过权利要求1的特征得以实现。
由此可以减少双金属元件通过它的固定部的散热或冷却。双金属元件通过它的固定部的散热或冷却导致双金属元件的弯曲不仅取决于通过开关装置的电流通路中的电流大小或高度，而且同样也取决于其它大小(其不一定与电流高度有关)，其后果是公知开关装置的触发可能不精确且可重复性低。通过权利要求1的特征，可以通过双金属元件提高开关装置的触发的精确度和可重复度。由此可以改善双金属元件或过流触发装置的调整。
与权利要求1同时构成说明书一部分的从属权利要求涉及本发明其它具有优点的构成。
附图说明
现仅在举例示出优选实施例的附图中对本发明进行详细说明。在此：
图1在轴测法分解图中示出依据本发明的开关装置的一种优选实施方式；
图2在局部剖切轴测图中示出由双金属元件和第一开关触点构成的设置的一种优选实施方式；
图3在轴测图中示出依据图2的未剖切的设置；
图4在带有区域式截断的图的侧视图中示出依据图2的设置的细节；
图5示出依据图2具有附加部件的视图；以及
图6示出依据图3具有附加部件的视图。
具体实施方式
图1示出开关装置1，优选是断路器，具有用于连接电导体的至少一个输入端2和至少一个输出端3，以及具有第一开关触点4和第二开关触点，其中，开关触点4在闭合位置上闭合输入端2与输出端3之间的电流通路，其中，设有用于分离第一开关触点4和第二开关触点的过流触发装置6，以及其中，过流触发装置6包括至少一个由电流流过加热的双金属元件7，其中，在双金属元件7的固定部8的区域内设置至少一个用于减少双金属元件7散热的热绝缘体9。
由此可以减少双金属元件7通过它的固定部8的散热或冷却。双金属元件7通过它的固定部8的散热或冷却导致双金属元件7的弯曲不仅取决于通过开关装置1的电流通路中的电流大小或高度，而且同样也取决于其他大小(其不一定与电流高度有关)，其后果是公知开关装置1的触发可能不精确和可重复性低。通过依据本发明的特征，可以通过双金属元件7提高开关装置1的触发的精确度和可重复度。由此可以改善双金属元件7或过流触发装置6的调整。
图1在轴测法分解图中，示出依据本发明的开关装置1的一种优选实施方式的一系列组件。所示的开关装置1的结构具有三个断口或电流通路，其中，可以设置可预先设定的数量的断口或可连接的电流通路。依据本发明的开关装置1，优选设有一个、两个、三个或者四个电流通路。与电流通路的数量相应，分别设有相同数量的输入端2或输出端3。图1到4分别仅示出输入端2或输出端3的壳体固定部分。相关的输入端2或输出端3通常除了所示的部分之外，还分别包括至少一个夹紧螺钉以及优选地分别包括至少一个借助夹紧螺钉可移动的夹紧架。
开关装置1在所示的优选实施方式中包括绝缘材料外壳，其在该优选实施方式中包括下部外壳套15和上部外壳套16。至少一个第一开关触点4在闭合位置上处于至少一个第二开关触点上，该第二开关触点在所示的实施方式中不可见地设置在灭弧室14的组件的内部。
依据本发明设计，双金属元件7固定在开关装置1内部的预先设定的部位上。优选地-如图所示-设计，双金属元件7固定在电流通路的第一导体10上，该导体优选分配给输入端2和/或者输出端3。在该所示的优选实施方式中，双金属元件7直接由电流通过，也就是本身为电流通路的部分，并可直接由电流加热。但也可以设计，双金属元件通过如设置在双金属元件7上电流通过的导体完全或者附加地间接加热。通过将双金属元件7在第一导体10上的固定，该优选的实施方式具有优利地得到支持，因为这导致一种可以特别简单地和低成本地制造的结构。
随着双金属元件7由于电流流过而提高的升温，该双金属元件越来越弯曲。在双金属元件7的与线路网可预先设定的升温成正比的可预先设定的弯曲程度下，双金属元件7引起过流触发装置6的触发，其或者直接地，或者通过其它与过流触发装置6共同作用的或由该过流触发装置控制的机械触发装置分离开关装置1的开关触点4，并阻止进一步的电流流过。开关装置1所示的优选实施方式为此具有枢转杆18。枢转杆18在此可以直接由双金属元件7控制。优选设计，双金属元件7-如图5和6所示-具有调整螺钉23，以及调整螺钉23在双金属元件7的可预先设定的弯曲下操作触发轴13。借助调整螺钉23也可以预先设定或调整双金属元件7对操作触发轴13所需的弯曲。此外，优选设计，触发轴13也分配给优选另外设置在开关装置1上的短路脱扣器19，以及该短路脱扣器19被构成，用于借助枢转杆18操作触发轴13。在双金属元件7的可预先设定的弯曲程度下，该双金属元件利用调整螺钉23移动触发轴13，其操作锁扣机构5。锁扣机构5用于借助操纵杆17手动打开和闭合开关触点4，以及用于在触发过电流触发装置6或短路脱扣器19的情况下分离开关触点4。
图2到6示出由双金属元件7和第一开关触点4构成的设置的一种优选实施方式的不同视图，其中，在双金属元件7的固定部8的区域内设置至少一个用于减少双金属元件7的散热的热绝缘体9。双金属元件7利用第一末端21固定在第一导体10上，其中，除了所示的借助连接铆钉12的固定外，也可以设计借助螺钉、夹子、焊接或者钎焊的固定。在双金属元件7的与第一末端21对置的第二末端22上设置柔性导体20，其将双金属元件7与第一开关触点4连接。
为减少双金属元件7的散热，可以设计任何类型的热绝缘体9。如在与被间接加热的双金属元件7共同使用的情况下，可以设计包括玻璃和/或者陶瓷的绝缘体。在双金属元件7在直接电流通路上电流流过的所示优选实施方式中，优选设计，热绝缘体9被构成为金属电导体，其中，进一步优选设计，热绝缘体9被构成以用于提高在固定部8的区域内的电阻抗。由此除了减少双金属元件7的通过第一导体10或输入端2或输出端3的散热或冷却外，可以附加地实现双金属元件7通过热绝缘体9附加地升温。因为这种附加升温在第一末端21上，并因此特别地远离第二末端22地进行，所以这种附加升温以加倍弯曲以及能够使双金属元件7加大扭矩的方式产生的机械作用特别高。由此不仅可以提高双金属元件7的机械性能，而且此外通过进一步减少外部物理影响对双金属元件7的升温的影响，还改善了触发精确度。
特别优选并如图1到4所示地设计，热绝缘体9包括设置在第一导体10与双金属元件7之间的板11。通过这种板11或这种片，既可以达到高度的机械稳定性，也可以达到高的热绝缘度。优选设计，板11具有小于350W/(m*K)，特别是小于200W/(m*K)，优选小于85W/(m*K)的热导率。“W”在此是指以瓦为单位的功率，“m”是指以米为单位的线膨胀，“K”是指以开尔文为单位的绝对温度，以及“*”是指乘法的运算符。由此通过板的散热小于与-通常由铜构成的-第一导体10直接接触下的散热。与此相关地可以设计，板11可以包括热导率小于铜的任何材料，其中，依据另一种已经介绍的优选实施方式可以设计，板11此外在技术意义上是一种金属的电导体，如此具有小于0.5Ω*mm2/m，优选小于0.2Ω*mm2/m，但大于铜的单位电阻抗(约0.01724Ω*mm2/m)的单位电阻抗。在依据本发明的开关单元1的优选的实施方式中，因此可以设计，板11被构成，包括至少一种从下列组中选取的材料：铝、黄铜、锌、钢，优选是不锈钢，镍、铁、铂、锡、钽、铅和/或者钛。在这种情况下，特别优选的是包括钢，优选是不锈钢的板11的实施方式，由此可以实现电导率、阻抗和热学绝热的一种特别有利的平衡。此外钢具有良好的机械加可工性和低成本。
如已经介绍的那样，可以设计双金属元件7与第一导体10的任何类型的固定。特别优选并如图1到4所示，双金属元件7借助至少一个连接铆钉12与第一导体10连接。为附加提高热绝缘体9的作用而优选地设计，热绝缘体9包括连接铆钉12。但也可以设计，热绝缘体9仅包括所述至少一个连接铆钉12，而没有双金属元件7与第一导体10之间的板11。
在连接铆钉12的优选构造中优选地设计，该连接铆钉具有小于350W/(m*K)，特别是小于250W/(m*K)，优选小于150W/(m*K)的热导率。“W”在此是指以瓦为单位的功率，“m”是指以米为单位的线膨胀，“K”是指以开尔文为单位的绝对温度，以及“*”是指乘法的运算符。由此通过这样构成的连接铆钉12的散热小于由铜构成的连接铆钉12的散热。与此相关地，可以设计，连接铆钉12可以包括热导率小于铜的任何材料，其中，依据另一种已经介绍的优选实施方式可以设计，此外连接铆钉12在技术意义上是一种金属的电导体，如此具有小于0.5Ω*mm2/m的单位阻抗。除了涉及到电导和热导性能的技术参数外，此外对于用于在连接铆钉12上使用的材料来说，重要的是延展性的机械的可变形可能性。在依据本发明的开关单元1优选的实施方式中因此可以设计，连接铆钉12被构成，包括至少一种从下列组中选取的材料：铝、黄铜、锌、钢，优选是不锈钢，镍、铁、铂、锡、钽、铅和/或者钛。特别优选地设计，连接铆钉12包括黄铜，其中，在这种情况下可以设计任何类型的包括铜和锌的黄铜合金。
其它依据本发明的实施方式仅具有所述特征的一部分，其中，也可以设计特别是所述不同实施方式的任何特征组合。

Claims (16)

1.开关装置（1），具有用于连接电导体的至少一个输入端（2）和至少一个输出端（3），以及具有第一开关触点（4）和第二开关触点，其中，所述开关触点（4）在闭合位置上闭合所述输入端（2）与所述输出端（3）之间的电流通路，其中，设有用于分离所述第一开关触点（4）和所述第二开关触点的过流触发装置（6），其中，所述过流触发装置（6）包括至少一个双金属元件（7），所述双金属元件（7）由电流流过加热，其中，在所述双金属元件（7）的固定部（8）的区域内设置至少一个用于减少所述双金属元件（7）的散热的热绝缘体（9），以及其中，所述双金属元件（7）固定在所述电流通路的第一导体（10）上，其特征在于，所述双金属元件（7）借助至少一个连接铆钉（12）与所述第一导体（10）连接，并且所述热绝缘体（9）包括所述连接铆钉（12）。
2.按权利要求1所述的开关装置（1），其特征在于，所述电流通路的第一导体（10）分配给所述输入端（2）和/或者所述输出端（3）。
3.按权利要求1所述的开关装置（1），其特征在于，所述热绝缘体（9）被构成为金属电导体。
4.按权利要求1所述的开关装置（1），其特征在于，所述热绝缘体（9）被构成以用于提高所述固定部（8）的区域内的电阻抗。
5.按权利要求2所述的开关装置（1），其特征在于，所述热绝缘体（9）包括板（11），所述板（11）设置在所述第一导体（10）与所述双金属元件（7）之间。
6.按权利要求5所述的开关装置（1），其特征在于，所述板（11）具有小于350W/（m*K）的热导率。
7.按权利要求6所述的开关装置（1），其特征在于，所述板（11）具有小于200W/（m*K）的热导率。
8.按权利要求6所述的开关装置（1），其特征在于，所述板（11）具有小于85W/（m*K）的热导率。
9.按权利要求5或6所述的开关装置（1），其特征在于，所述板（11）被构成，包括至少一种从下列组中选取的材料：铝、黄铜、锌、钢、镍、铁、铂、锡、钽、铅和/或者钛。
10.按权利要求9所述的开关装置（1），其特征在于，所述钢是不锈钢。
11.按权利要求1所述的开关装置（1），其特征在于，所述连接铆钉（12）具有小于350W/（m*K）的热导率。
12.按权利要求11所述的开关装置（1），其特征在于，所述连接铆钉（12）具有小于250W/（m*K）的热导率。
13.按权利要求11所述的开关装置（1），其特征在于，所述连接铆钉（12）具有小于150W/（m*K）的热导率。
14.按权利要求1或11所述的开关装置（1），其特征在于，所述连接铆钉（12）被构成，包括至少一种从下列组中选取的材料：铝、黄铜、锌、钢、镍、铁、铂、锡、钽、铅和/或者钛。
15.按权利要求14所述的开关装置（1），其特征在于，所述钢是不锈钢。
16.按权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述装置被构成为断路器。
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