CN101595544B - 具有可旋转地支承的触点部件的电气开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将电导体电联接在汇流排上的电气开关，其中电气开关具有一触点部件和一调整装置，其中该调整装置在闭合和打开开关时使触点部件移动，其中所述调整装置至少在触点部件(4，14，24)从汇流排上抬离时使触点部件(4，14，24)绕一轴线、尤其是接触面的面法线或触点部件(4，14，24)的纵轴线旋转或摆动。

Description

具有可旋转地支承的触点部件的电气开关
技术领域
本发明涉及一种所述的电气开关。
背景技术
大量在实践中使用的接触技术以插接技术工作，即，与汇流排的接通通过插头建立，所述插头被移动到汇流排上并且在两侧包围汇流排。这种插接技术需要结构上大的体积用于接通，并且是较为开放的并且难以遮蔽。所产生的干扰性电弧相对容易传播到邻近区域并因此损坏整个开关区或控制单元。
由EP0646938A1已知一种开关，在这种开关中，一触点部件在其两个端部上分别具有一用于于固定设置的连接导体接通的接触面。所述触点部件可绕一轴线摆动地支承，其中，在触点部件摆动时接触面被放置在连接导体的接触面上或从其上抬离。如果出现接触面的焊接，则要求用非常大的力来使焊接断开。
由WO 02/065494同样已知一种可摆动地支承的触点部件，所述触点部件在其功能和运动上大致对应于EP0646938A1的触点部件。
除了插接技术，由EP 1 318 584已知用于开关设备的插件箱，其中电气开关的触点部件设计成弹性的并被向汇流排顶压。
在上述的接通技术中的缺点是，用于调整触点部件的驱动机构的力不足以断开可能出现的焊接。根据焊接的严重程度通常必需手动地通过手持工具断开触点。根据开关区类型这会导致电流导引单元的损坏并且只能断电进行。
在上述的插接技术中只能利用较高的费用实现良好的接通可靠性。如果出现构造上的误差或结构上错误尺寸，在闭合开关时使开关支架发生扭曲。其结果是，触点部件相对于汇流排不再最佳地就位并由此不能完全地与汇流排接触，这也导致误接通直到导致干扰性电弧点火。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种用于将电导体联接到汇流排上的电气开关，其中触点部件在触点部件与汇流排轻微焊接时也可以可靠地由汇流排上抬离。
所述目的通过一种用于将电导体电联接在汇流排上的电气开关来实现，其中该电气开关具有一触点部件和一调整装置，其中该调整装置在闭合和打开开关时使触点部件移动，其中，所述调整装置为了打开和闭合开关使触点部件绕一轴线旋转，并且，所述触点部件支承在一轴上，其中一用于打开和闭合开关的驱动装置将轴置于旋转，其中触点部件具有两个接触面，其中在闭合的开关位置中一个接触面与汇流排接触，而另一个接触面与设置在壳体上的导体接触，其中，所述触点部件沿径向方向可移动地支承在轴上。
按照本发明，这个目的通过还通过一种电气开关来实现，该开关附加地具有一用于使触点部件从汇流排上抬离的调整装置，其中该调整装置使触点部件绕接触面的面法线或触点部件的纵轴线旋转或摆动。
按照本发明的电气开关不以插接技术工作，而是以接触技术工作。汇流排不再被包裹，而只是单侧地接通。由此得到最小的接通容积和简单有效地相对于其它功能空间的分隔。
当电气开关闭合时，有利地使触点部件弹性加载地压到汇流排上，由此补偿可能的加工误差或通过烧蚀(Abbrannt)形成的触点部件缩短。弹性部件有利地这样构成，即，由于洛伦兹力动态地通过磁场增强触点压力，磁场作用在在内部的触点区域中的导电的弹性部件上并且触点部件在短路情况下被牢固地顶压到汇流排上。由此有利地防止接触断开。
如上所述，所述触点部件至少在从汇流排上抬离时的起动运动中绕接触面旋转，并同时或接着移动离开汇流排。一旦出现触点焊接，则可以有利地由于在利用现有的旋转机构实现旋转运动中的高转矩可靠且无需辅助措施地解除这种触点焊接。在此使旋转运动去耦联。不会发生触点部件连接导线的运动。不必强制地实现旋转。因此在一个有利的实施例中只有当触点粘接时才实现旋转。
可以在一个电流模块单元中设置多个按照本发明的电气开关。在此这些开关特别是彼此并排地这样设置，使得它们例如可以由唯一一个操作部件、尤其通过一共同的轴同时调整。当然同样能够使各单个开关或开关组通过单独的驱动装置驱动。
在一个特别有利的实施例中，所述触点部件具有齿部，所述齿部与一齿条共同作用。所述齿条可以同时操作或旋转不仅一个而且多个电气开关。在打开或闭合时齿条将触点部件置于旋转，其中，由于所述旋转，利用导向面和/或开关滑槽使触点部件沿着其旋转轴线移动，由此使触点部件向着汇流排运动或者但是也可以从汇流排上抬离。这里所述齿部设计成，使齿条可以沿触点部件的轴向在齿形上滑动或者使触点部件可以利用齿部在轴向固定的齿条下面滑动。这意味着，所述齿部的宽度必须与触点部件的开关行程相匹配。不必强制性地并且在触点部件的整个行程运动上通过导向面或导向槽强制控制触点部件在旋转轴线方向上的运动。而是也可以仅由于沿轴向作用在触点部件上的弹性力而实现部分行程。
在一种可能的实施例中，按照本发明的电气开关的触点部件与一触簧共同作用，所述触簧与一待与汇流排连接的电导体刚性连接。在此弹性的触点部件在一个有利的实施例中具有相对于触点部件的旋转轴线倾斜设置的接触面。触点部件本身具有倾斜地截切的端部，该端部与弹性部件的顶压面共同作用。在此触点部件的倾斜端部在角度上这样构成，使弹性部件倾斜设置的顶压面在打开开关部件时贴靠在触点部件的端部上。一旦触点部件从其初始位置(打开的开关)绕其轴线旋转，触点部件以其倾斜的棱边和/或尖端顶压弹性支承部件的倾斜设置的顶压面。因为支承部件由于弹性力本身只能有限的退回，因此触点部件通过绕其轴线的继续旋转而沿朝汇流排的方向上运动，直到它触碰到汇流排上。只有现在才利用触点部件剩余的旋转运动使弹簧张紧到最大弹性力上。由于这样的事实，即，驱动齿条沿触点部件的齿部沿轴向滑动(或相反)，触点部件在闭合的开关位置通过弹性支承部件弹性加载地顶压汇流排。
这样来实现开关触点的打开，即，通过驱动装置利用齿条使触点部件绕其旋转轴线转回，由此使可能的焊接断开。利用导向面或开关滑槽实现触点部件从汇流排上的抬离。
按照本发明的电气开关可以有利地由于其较小的尺寸和较少的部件安装在任何壳体或开关区/配电盘(Schaltfeld)中，而不使它们失去其高的可靠性要求。电气开关可以作为单个部件更换，从而能够快速和成本有利地维修已装配的壳体或开关区。按照本发明的电气开关可以在发电领域、医药技术、基础材料工业、化学工业中使用或也可以在一般的低压和中压领域中使用。
当然可以使触点部件不必只由齿条驱动。同样可以使触点部件直接与驱动装置的小齿轮共同作用，其中该小齿轮此时可以在轴向方向上在触点部件的齿部上滑动。也可以例如通过齿形带或利用其它驱动装置将触点部件置于旋转运动，以便打开或闭合开关部件。
按照本发明的电气开关优选可以形锁合地固定在汇流排保持件或汇流排本身上，其中所述形锁合特别是在触点部件的抬起运动方向上起作用。
同样可以将一触点部件设置在一可旋转的轴上，其中触点部件本身可移动地支承在轴中或上。由此可以在轴上支承多个并排设置的开关的多个触点部件。为了使触点部件在抬离时绕汇流排接触面的面法线旋转，轴或固定在其上的轴承件具有导向槽或顶靠面，所述导向槽或顶靠面在轴旋转时起到使触点部件旋转或倾翻，由此使可能粘接的触点部件绕面法线倾翻或旋转并由此可靠地解除粘接。此后可以使触点部件可靠地打开到打开的开关位置。
附图说明
下面借助于附图详细解释按照本发明的电气开关的几个不同的实施例。
附图中：
图1a至1e以闭合和打开的开关位置示出按照本发明的电气开关的可能的第一实施例；
图2a至2b以闭合和打开的开关位置示出电气开关的可能的第二实施例；
图3a至3c示出按照本发明的电气开关的可能的第三实施例；
图4和5示出电气开关的壳体半部的一种可能的设计方案，具有设置在其中的导向面，用于由于旋转使开关部件强制抬离；
图6a和6b以闭合和打开的开关位置示出电流模块单元借助于槽在汇流排固定体上的形锁合的固定；
图7，7a和8以透视图示出可能的第四实施例，具有设置在触点部件与导体段之间的过渡导体；
图9，9a和10示出按照图7的开关的闭合的开关位置；
图11和11a示出按照图7的开关的打开的开关位置；
图12示出按照图7的开关的触点部件；
图13a和13b以两个不同的视图示出桥接件；
图14a至14c以透视图示出可能的第五实施例，具有可以围绕一垂直于汇流排接触面的面法线的轴线旋转的触点部件，该触点部件设置在导体段与汇流排之间；
图15a和15b示出按照图14a至14c的开关的侧视图；
图16以透视图示出按照第五实施例的多个能够由一共同的轴摆动的电气开关；
图17a)至d)示出触点部件的不同视图，它可摆动和倾翻地支承在操作轴的设计成支承件的区域中。
具体实施方式
图1a至1e示出电气开关可能的第一实施例，其中没有示出上部的壳体半部、电气开关的驱动装置和待连接的电导体以及汇流排。待连接的电导体固定在电气开关1的触点部件2上，其中例如一个螺纹夹紧连接件可以穿过孔2a。弹簧弹性的支承部件3利用螺纹连接3a(未示出螺栓)刚性地设置在触点部件2上。该支承部件3具有导体带形式的上导体和下导体，所述上导体和下导体U形地弯曲，其中在闭合的开关状态(图1c至1e)各侧边对3b和3e以及3c和3d相互平行取向，由此由于被反向流动通过的侧边3c，3d或3b，3e而产生的洛伦茨力对支承部件的弹性力提供助力并且作用于触点部件4倾斜构成的端部4b的尖端4t上，由此在闭合的开关位置中使触点部件4的接触面5向未示出的汇流排加载压力。
所述触点部件具有齿部4a，该齿部以约180度或更大的角度范围围绕触点部件的部分圆周构成。这里，该齿部的圆周范围根据要求的行程或与支承部件3共同作用的端部4b的相应地设计的导向面或斜面确定。
图1a和1b示出打开的开关位置中的电气开关，其中触点部件4以其接触面5完全移入到壳体1中。触点部件端部4b的倾斜面4s贴靠在通过支承部件3的自由侧边3b构成的顶压面上。触点部件4的尖端4t不与支承部件3接触。触点部件4利用支承面4c，4d可旋转和轴向移动地支承在电气开关的壳体1中。一旦通过齿部4a将触点部件4置于旋转，则倾斜面4s或其棱边4k沿着支承部件3的顶压面3b滑动，直到最终尖端4t触碰在侧边3b上并由此使触点部件4向右沿未示出的汇流排的方向上轴向移动。
在支承面4c与4d之间形成销状的凸起4st，该凸起与壳体1的导向槽1c共同作用。该导向槽防止，触点部件没有旋转地沿汇流排的方向上移动。在最后的角度范围中，销4st与导向面或导向槽脱离啮合，由此使触点部件可以由于支承部件3的所建立的弹性力以最大的力顶压汇流排(图1c至1e)。
为了使触点部件从汇流排上脱开，使触点部件4向回旋转，其中在一定的旋转角度后导向销4st与壳体的导向槽1c接触并且使触点部件向左移动。触点部件端部区域4b的倾斜面4s以及与其共同作用的支承部件3相应地构成，由此能够进行向回运动。
图2a至2e示出电气开关的可选择的第二实施例，其中仅支承部件13与在按照图1a至1e的实施例中的情况不同地构成。类似地选择不同实施例的相同或功能相同的部件的标记符号。
所述支承部件13一体地构成，其中在这里侧边13c和13d在电气开关闭合时相互平行地设置，由此洛伦兹力在闭合的开关位置最大。自由侧边13c在其端部上具有一体形成的倾斜面13b，它与触点部件14的倾斜面14s以及其尖端14t以与按照图1a至1e的第一实施例相同的方式共同作用。
图3a至3c示出按照本发明的电气开关可能的第三实施例，其中支承部件V形地构成，其中在这里附加于支承部件23的弹性力只有较小的洛伦兹力作用在触点部件24上。代替两个第一实施方案的销4st或14st所述触点部件24具有倾斜的导向面24f，它与壳体21的导向面21f共同作用并且使触点部件从闭合的位置向打开的位置复位。
当然在所有实施例中，触点部件也可以一体或多件式地构成。有利地使触点部件具有导电的、尤其由铜制成的芯体，它由不导电材料制成的套包围，该套可以形成导向面或齿部。套与芯体例如可以利用螺栓或销固定以防止相互间的旋转和轴向移动。
图4和5示出电气开关壳体半部的可能结构。
图4示出用于容纳图3a至3c的触点部件的下面的壳体半部21。触销24在这里大面积地支承在支承面21l和21o上。21c形成驱动套24a的接纳部。21w限制触销24的行程。通道21a构成用于容纳螺纹连接件23a。导向面21f与对应面24f负责将触销24导回并且同时也防止没有相应旋转运动地从打开的位置前移。
图5示出用于容纳图1和2的触点部件的下面的壳体半部31。触销4，14在这里通过两个支承面31l支承。31c形成驱动套(4a，14a)的接纳部。通道31a构成为用于容纳螺纹连接件(3a，13a)和支承部件(3，13)。导向槽31f通过导向销栓(4st，14st)负责将触销(4，14)导回并同时还防止从打开的位置没有相应的旋转运动地前移。
图6a和7b示出与汇流排保持件(H)的形锁合。通过将电气开关推入到导向槽(N)使开关固定地与汇流排单元连接。产生的弹性力可以与开关区中的误差无关地作用于触点5上。在系统中截获推力。在支架中优选可以集成一开闭器(shutter)(SH)，它同样可以通过此时存在的旋转机构打开或闭合。
图7至13示出按照本发明的开关可能的第四实施例的图示。在这个解决方案中在壳体中内置附加的桥接件40。该桥接件40在壳体31中设置成可在触点部件34的纵向上在设计成弹簧的导体段33与触点部件34之间移动。一防旋转固定件防止桥接件
Figure GSB00000598009800081
40可能由于触点部件34的力作用而旋转。触点部件34以其端侧区域34s位于一端侧的开口
Figure GSB00000598009800082
中，该开口可以通过一孔实现。开口
Figure GSB00000598009800083
的内壁以及区域34s具有倾斜的和/或弯曲的导向槽或导向面，它们保证在触点部件34与由导电材料制成的桥接件之间良好的电接触。它们同样还用于将力从桥接件传递到触点部件上，从而在闭合的开关位置可靠地利用导体33的弹性力将触点部件向未示出的汇流排顶压。桥接件40在其面对导体33的一侧上倒圆并且扁平地贴靠在导体33上。因此导体和桥接件40彼此间不进行相对旋转运动，因此只产生微小的磨损。由于导体33u形的构型，电流通过反向被流动通过的段33b产生洛伦兹力，该力通过过渡导体40作用于触点部件34并可靠地将其向汇流排顶压。通过设置桥接件40实现紧凑的结构形式，其中可使用设计简单的弹簧33。
壳体31由两个壳体半部31’和31”构成。壳体本身形成用于在触点部件34上形成的销状凸起34st的导向槽。触点部件与上述实施例一样具有齿部34a。一未示出的齿条嵌入到壳体31的开口31z中并与触点部件34的齿部34a共同作用。通过齿条的移动将触点部件34置于旋转。由于导向槽31f与凸起34st共同作用地使触点部件沿着其纵轴线移动。在打开的开关位置(图7，8和11)，触点部件34的接触面35被拉回到外壳31或其开口31o中。在向闭合的开关位置中运动(图7a，9和10)时，触点部件的旋转利用齿条和导向槽31f与凸起34st的共同作用使触点部件34沿朝汇流排的方向移动。同时通过导向槽34f和40f强制在桥接件40与触点部件34之间产生相对运动，由此桥接件40被沿导体或弹簧33的方向移动或顶压。由此在开关闭合时触点部件34的接触面35与过渡导体40的接触面40s之间的距离加大。由此实现一种优选在结构高度上紧凑的结构形式，因为位于闭合的开关位置的开关尺寸较小。
图14a至14c示出按照本发明的电气开关可能的第五实施例，其中触点部件44可以绕垂直于汇流排接触面SK的面法线SN设置的轴D摆动。在壳体41中设置导体43，该导体的自由端由弹簧43b构成。图14a示出处于打开位置的开关。这里，触点部件44的触点45和46位于壳体41内部。在图14b中示出闭合过程，在该过程中触点部件绕其轴线D摆动。触点部件44与汇流排S之间或触点部件44与导体43b之间的距离设计成首先使接触面45与汇流排S接触。此外，在开关打开时导体43b与汇流排的距离小于触点部件44的纵向长度。在开关闭合时触点部件首先与汇流排接触。触点部件44相对于其纵向长度可径向移动地支承在轴D上，并且由汇流排S在导体43b方向上顶压，其中触点部件还继续摆动到其按照图14c的最终的位置。
任选地可以设有销47，该销在打开时使触点部件44首先绕其纵向轴线旋转，由此还通过旋转开而可靠地解除牢固粘接或焊接的触点。为此在触点部件44中在销和窗口式的开口44f上设有相应的导向槽。在绕纵向长度的轴线旋转期间，触点部件还没有绕轴D的轴线旋转。这种旋转在销47使触点部件以旋转最大25°之后才进行。
图15a，15b，16和17示出第五实施例的略微变化。用于使触点部件44绕其纵轴线旋转的旋转机构在导向体48内部通过贴靠面(51，51’)构成。导向体48可以是轴D的组成部分或者与该轴一体地构成。轴D和/或导向体48必需由绝缘的材料制成。导向体48具有连续的缺口50，50’，它分布在区域48a和48b中。缺口50，50’具有倾斜的贴靠面51，51’以及平行于轴线构成的贴靠面52，53。贴靠面52，53在轴D旋转时对触点部件44加载压力，使其从打开的开关位置进入闭合的开关位置。触点部件44在贴靠面52，53上的可靠贴靠通过由接触面45，46连同汇流排S或导体43产生的摩擦力来保证。
在打开开关时由于上述的摩擦力和可能存在的触点部件44与汇流排S之间的焊接使触点部件44首先固化在其位置上。通过倾斜于所述轴的轴线构成的贴靠面51，51’使触点部件首先以其右侧(见图16和17b)触碰在贴靠面51，51’上并被绕其纵轴线强制倾翻，由此通过旋转无需花费大的力气即可可靠地解除可能的粘接或焊接。在解除焊接以后或者最迟在触点部件以其侧壁完全挡靠在贴靠面51，51’上时-这是在约15°的倾翻运动以后实现的，使触点部件44连同轴一起绕轴的轴线朝打开的开关位置的方向(图15b)摆动。如果不存在焊接，也可以由于相应存在的摩擦力使得，在完全挡靠在接触面51，51’上之前，触点部件44由轴D绕其轴线带动摆动。
图16示出八个开关的并联结构，其触点部件44由一共同的轴D驱动。在轴D上形成或固定一齿轮49，该齿轮与未示出的机械或机电的驱动装置共同作用。这个实施方案在结构高度和结构宽度上实现了比前面的实施变形更紧凑的结构形式。
图17a)至d)示出最后要说明的实施例的各种不同的视图。如图17d)中所示，触点部件44具有一宽的区域44a和一窄的区域44b。区域44a以其位于支承件48以外的自后端侧形成接触面45，该接触面与未示出的汇流排S共同作用。区域44b以其端面形成接触面46，该接触面在闭合的开关位置中与导体43共同作用。导向体48的缺口50，50’的区域48a和48b设计成通过形锁合防止触点部件44在向下(图17d)从导向体48中脱落。通过这中设计方案确保了，触点部件44在接触面45，46之间的连线的方向上可移动支承在导向体48中，由此可以通过汇流排S和导体43的顶压力对触点部件进行定位。

Claims (7)

1.一种用于将电导体电联接在汇流排上的电气开关，其中该电气开关具有一触点部件和一调整装置，其中该调整装置在闭合和打开开关时调整所述触点部件，其中，所述调整装置为了打开和闭合开关使触点部件(44)绕一轴线旋转，并且，所述触点部件(44)支承在一轴(D)上，其中一用于打开和闭合开关的驱动装置将所述轴(D)置于旋转，其中触点部件具有两个接触面(45，46)，其中在闭合的开关位置中一个接触面(45)与汇流排(S)接触，而另一个接触面(46)与设置在壳体(41)上的导体(43)接触，其特征在于，所述触点部件(44)沿径向方向可移动地支承在所述轴(D)上；所述触点部件(44)在一导向件(48)中能够绕该触点部件的纵轴线倾翻地并能够在该触点部件的纵轴线的方向上移动地支承，该触点部件的纵轴线由所述触点部件的接触面(45，46)的连线限定；并且，所述导向件(48)具有贴靠面(51，51’)，所述贴靠面倾斜于所述轴(D)的轴线构成，其中通过贴靠面(51，51’)所述触点部件(44)在打开开关时首先绕该触点部件的纵轴线摆动。
2.如权利要求1所述的电气开关，其特征在于，所述轴(D)垂直于汇流排(S)的接触面(SK)的面法线(SN)设置。
3.如权利要求2所述的电气开关，其特征在于，所述轴(D)和/或导向件(48)由不导电的材料制成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电气开关，其特征在于，将多个用于并排设置的开关的导向件(48)设置在一共同的轴上。
5.一种使用多个并排设置的如上述权利要求1至4中任一项所述的电气开关的开关设备，其特征在于，能够利用一个操作部件使一个触点部件、所有触点部件或分别使一组触点部件同时旋转。
6.如权利要求5所述的开关设备，其特征在于，所述操作部件能够由一驱动装置调整或能够手动地调整，以使所述或各所述触点部件旋转。
7.如权利要求6所述的开关设备，其特征在于，所述操作部件是轴(D)或齿条。
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