CN101882537B - 用于断路器的信号装置和包括该信号装置的电气设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于断路器的信号装置(100)和包括该信号装置(100)的电气设备。该信号装置(100)包括：电气开关(1)，其构造成产生指示相关联的断路器从第一状态至第二状态的转换的电信号；可动体(3)，其以以围绕第一轴线(101)枢转的方式安装以与致动机构相互作用；以及复位弹簧(14)，其操作性地连接至枢转体(3)并围绕基本平行于所述第一轴线的轴线安装。

Description

用于断路器的信号装置和包括该信号装置的电气设备

技术领域

本发明涉及信号装置的领域，该信号装置待连接至断路器或其它电气开关以便提供指示由该断路器执行的状态转换的电信号。

背景技术

提供指示将断路器从一种状态切换至另一状态的电信号的信号装置也称为“瞬时触头”。

具体参考中压场，常规的信号装置包括在断路器的运动机构的作用下移动的本体。在这种运动的过程中，该本体与微动开关的致动机构相互作用，从而致动该微动开关的致动机构。微动开关构造成提供指示由断路器执行的转换的电信号。构想已知的信号装置以便获得较长的寿命周期并执行数千次的操作。

虽然已知的信号装置以颇令人满意的方式工作，但是仍然存在进一步改进这种装置、特别是在它们的寿命周期方面对其作出进一步改进的空间和需求。

发明内容

根据本发明的实施方式，提供一种适于操作性地联接至断路器的信号装置，该信号装置包括：

电气开关，其构造成产生指示断路器从第一状态至第二状态的转换的电信号；

致动机构，其用于致动电气开关；其特征在于，它还包括：

可动体，其以围绕第一轴线枢转的方式安装以与致动机构相互作用；以及

复位弹簧，其操作性地连接至枢转体，并围绕基本平行于所述第一轴线的轴线安装。

根据优选实施方式，复位弹簧与枢转体以共轴的方式围绕同一轴线安装。

优选地，复位弹簧是扭力盘簧。

附图说明

其它特征和优点将通过下面参照附图以示例的方式给出的优选实施方式及其替代方案的描述而变得更为显而易见，其中：

图1示出根据本发明的实施方式的包括处于静止位置中的枢转体的信号装置的立体图；

图2示出所述信号装置的主视图；

图3示出所述信号装置的侧视图；

图4示出所述信号装置的后视图；

图5示出所述信号装置的立体图，其中该枢转体处于枢转构型中；

图6示出待连接至所述枢转体的第一扭力盘簧的立体图；

图7示出待连接至枢转杆的第二扭力盘簧的立体图；

图8示出包括所述信号装置和断路器的电气设备的一部分。

具体实施方式

图1-5中示出适于操作性地连接至(例如，中压型的)相关联的断路器的信号装置100的实施方式。信号装置100可提供指示联接有该信号装置100的断路器从第一状态切换至第二状态，具体来说，从闭合位置切换至断开位置的电信号，在该闭合位置中，断路器的可动触头和固定触头相互电联接，在该断开位置中，该断路器的可动触头与对应的固定触头分离。这类指示由断路器执行的切换的信号装置也可称为“瞬时触头”。

信号装置100包括电气开关1、致动机构2、可动体3以及复位弹簧14，该致动机构2用于致动该电气开关1，该可动体3以可围绕第一轴线101枢转的方式安装，以便与该致动机构2相互作用(下文称之为“枢转体”)，该复位弹簧14操作性地连接至枢转体3并围绕基本平行于第一轴线101的第二轴线安装。

根据优选实施方式，第一轴线101与第二轴线基本重合，即复位弹簧14以与枢转体3共轴的方式围绕第一轴线101安装。

优选地，该复位弹簧14是一种扭力弹簧，更为优选地是如附图中所示的扭力盘簧。

此外，信号装置100优选地包括适于操作性地联接至断路器的传动机构4。

特别地，上述元件安装在基部11上并由基部11支承，该基部11例如由诸如钢的金属材料制成。

电气开关1例如是已知的微动开关，具体来说是设有可动触头和固定触头(未示出)的低压开关；这种开关1对于本领域技术人员来说是公知的并因此将不在下文进行详细描述。

附图中示出的致动机构2包括成形杆5，例如S形杆，其操作性地连接至微动开关1的可动触头。在所示示例中，杆5具有枢转地连接至连接件40的第一端臂6，该连接件40刚性地固定至电气开关1的外壳；此外，拉簧12作用在该第一端臂6上。S形杆的第二端臂7连接至适于减弱杆5的推动作用的活塞，例如气动活塞8。

致动机构2还包括辊子或旋转套筒9，其安装在第二端臂7上，从而被枢转体3的侧向边缘10接触。侧向边缘10可推动该旋转套筒9以导致杆5的运动，该杆5的运动被传递至活塞8和弹簧12，并由此导致该开关1的致动。

优选地为凸轮形的枢转体3枢转地安装以便围绕第一轴线101旋转；具体来说，枢转体3围绕第一枢轴13活节接合，该第一枢轴13以诸如垂直的横切方式连接于基部11。枢转体3借助于例如第一夹头17的块状元件枢转地连接于该枢轴13。此外，第一枢轴13以可旋转的方式容置在刚性连接至基部11的诸如套筒的空心元件27(图5)中。

所观察到的是，枢转体3可在两个不同的操作构型之间移动。在第一构型中，枢转体3处于静止位置中(如图1和图2中所示)，在该静止位置中，枢转体3并不与微动开关1的致动机构2相互作用。在第二构型中，枢转体3执行运动。实际上，枢转体3首先(例如在图2中由箭头F1表示的逆时针方向上)旋转以便推动致动机构2的旋转套筒9并达到图5中所示的第二位置(下文称之为“最终位置”)。其次，枢转体3在相反的方向上(即与箭头F2对应的顺时针方向)旋转以便从最终位置(图5)移动并再次处于静止位置(图1)。

如将从以下描述中更清楚地得知的那样，枢转体3从静止位置至最终位置的旋转是由断路器的运动机构的作用而造成的。具体来说，如下文将详细描述的那样，运动机构可作用在传动机构4上，该传动机构4又将运动传递至枢转体3；或者作为替代，断路器的运动机构可直接作用在枢转体3上。

优选地，当断路器从闭合状态切换至断开状态时，该断路器使得枢转体3朝最终位置旋转。根据示例，相反的转换，即从断开状态至闭合状态的转换基本上不会产生枢转体3的任何旋转。

第一复位弹簧14设置成且操作性地联接至枢转体3，以使得当枢转体3从静止位置朝最终位置旋转时，第一复位弹簧14受到导致预加载第一复位弹簧14的机械转矩(即力矩)，优选地是扭矩的作用。

如上所述，第一扭力盘簧14(同样在图6中示出)优选地以与枢转体3共轴的方式安装；具体来说，弹簧14围绕第一枢轴13设置，且设有第一端部15和第二端部16，该第一端部15操作性地连接至基部11，该第二端部16操作性地连接至枢转体3。作为示例，枢转体3从静止位置至最终位置的旋转期间，第一盘簧受到机械转矩的作用，该机械转矩导致第二端部16旋转，从而产生第一扭力盘簧14的预载压缩。当枢转体3达到最终位置(图5)时，第一扭力盘簧14通过释放在其加载压缩的过程中积聚的能量而作用在枢转体3上并偏压该枢转体3，从而使得枢转体3从最终位置旋转到静止位置。

根据关于中压场的具体示例，第一扭力盘簧14可包括2.5-5圈(例如3.4圈)，内径D1为15-25mm(例如20mm)并且理论弹簧常数为约2600-4000Nmm/°(例如3640Nmm/°)。簧圈线径例如在1.5mm至3mm之间变动(例如2mm)。第一扭力盘簧14由诸如不锈钢AISI 302或304的任何合适的金属材料制成。

下面参照传动机构4进行说明，该传动机构4允许将断路器的运动机构的运动传递至枢转体3。根据所示示例，传动机构4包括枢转杆18和第二枢轴19，该枢转杆18可围绕该第二枢轴19旋转。具体来说，第二枢轴19栓接至枢转体3且以诸如垂直的横切的方式延伸至该枢转体。

附图中所示的示例性枢转杆18是L形的，且其角点设有用于第二枢轴19穿过的孔，该枢转杆18借助于第二夹头20(图1)枢转固定于该第二枢轴19。

枢转杆18的第一臂部21以允许与断路器的运动机构的一部分接触的方式设置。枢转杆18的第二臂部22压靠在枢转体3的推动元件上。作为示例，这种推动元件是上述空心体27。

当枢转杆18的第一臂部21被断路器的运动机构推动时，第二臂部22作用在空心体27上并将旋转运动传递至枢转体3。在这种情况下，枢转杆18在逆时针方向上旋转，从而推动枢转体3并由此产生枢转体3从静止位置至最终位置的旋转(图5)。当枢转体3从最终位置返回至静止位置时，枢转体3推动枢转杆18，该枢转杆18在顺时针方向上旋转并返回到图1和图2中所示的位置中。

有利地，传动机构4还包括第二复位弹簧24(图3和图7)，该第二复位弹簧24作用在枢转杆18上以使枢转杆18在中间位置与操作位置之间旋转，该中间位置在断路器的一部分的作用之下所处的位置，该操作位置在枢转体3处于静止位置中时所处的位置。

根据示例，当枢转体3处于静止位置中时，该第二复位弹簧24起作用，并且断路器从上述断开位置切换至闭合位置。在这种转换中，断路器的运动机构接合枢转杆18的第一臂部21，从而产生不包括枢转体3的枢转杆18的顺时针旋转。第二复位弹簧24设置成使枢转杆18在逆时针方向上旋转，以将该杆带到图1中所示的操作位置中。

第二复位弹簧24可以是适于将枢转杆18再次带到枢转杆18接合枢转体3的空心元件27的位置中的任何类型的弹簧。优选地，第二复位弹簧24与第一复位弹簧14类似，并且因此以当枢转杆18从操作位置朝向中间位置旋转时，使第二复位弹簧24受到导致预加载这种弹簧24的力矩的作用的方式设置。

特别地，所述力矩可以是弯矩或扭矩。因此，第二复位弹簧24可以是柔性弹簧(例如悬臂弹簧或片簧)或者更为优选地是扭力弹簧，如附图所示。有利地，图7所示的第二扭力弹簧24就是扭力盘簧。

第二扭力盘簧24围绕第二枢轴19设置并设有操作性地连接至枢转体3的相应的第一端部25和与枢转杆18操作性地相连的第二端部26。作为示例，在由于断路器从断开状态至闭合状态的切换所造成的枢转杆18(在顺时针方向上)的旋转期间，第二盘簧24受到导致预载压缩第二盘簧24的力矩的作用。然后，预加载的第二盘簧24起作用以偏压枢转杆18并产生其复位(逆时针方向的)旋转以达到操作位置。

根据具体示例，第二扭力盘簧24包括约2-3.5圈(例如2.8圈)，内径D2为8-12mm(例如10.4mm)，理论弹簧常数为1.8-2.2Nmm/°(例如0.2Nmm/°)。簧圈线径例如在0.4mm至0.8mm之间变动(例如0.6mm)。

作为替代，第二复位弹簧可以是拉簧(未示出)，其具有连接至枢转杆18的第二臂部22的一端和连接至固定于基部11的销元件(未示出)的另一端。

此外，信号装置100包括第一止挡座28，该第一止挡座28放置成以将枢转体3的行程止挡至最终位置处(图5)。具体来说，止挡座28包括设有第一缓冲器30的支承壁29。支承壁29可以是刚性固定至基部11的板。优选地，作为示例，支承壁29使用成型制造工艺而与基部11制成一体件。

缓冲器30例如可以是橡胶元件，该橡胶元件例如借助于粘合剂固定至支承壁29的内表面，以在枢转体3在逆时针方向上旋转时被该枢转体3的侧边缘10撞击。

根据具体实施方式，信号装置100还设有第二止挡座31(图1和图5)，该第二止挡座31放置成将枢转体3止挡于静止位置。第二止挡座31可与第一止挡座28相似，并包括另一支承壁32和另一缓冲器33。该另一缓冲器33放置成被枢转体3与侧壁10相对的另一侧壁34撞击。

图8示出包括断路器的电气设备200的一部分，该断路器设有运动机构35和上述信号装置100。运动机构35对于本领域技术人员来说是公知的且包括轴36，该轴36连接至曲轴37并连接至设有齿39的致动凸轮元件38。齿39设置成接合枢转杆18的第一臂部21。

已经观察到的是，图8示出了已将断路器从闭合状态(即对应于相关联的电路的闭合)切换至断开状态(即对应于电路的断开)且齿39如图8中可见的那样相对于枢转杆18处于左侧上的具体情形。

下文将描述设备200的操作，该操作始于断路器处于闭合状态中且(不同于图8所示的情形)齿39放置于枢转杆18的右侧的情形。在这种情况下，枢转体3处于静止位置中且枢转杆18处于操作位置中(图1和图2)。

从这种情形开始，(例如由于故障导致)断路器向断开状态切换且凸轮元件38在顺时针方向上旋转以使齿39推动枢转杆18的第一臂部21。枢转杆18的第二臂部22作用在枢转体3的空心元件27上，该枢转体3在逆时针方向上旋转。已经观察到，断路器的凸轮元件38将相应的动能给予枢转体3。

枢转体3接合元件9，这产生微动开关1的闭合切换，该微动开关1例如向控制单元提供表示断路器朝向断开状态的转换已经发生的电信号。由于枢转体3的该逆时针旋转导致加载第一扭力盘簧14。

在枢转体3的行程期间，枢转体3随后被第一止挡座28止挡在最终位置中，实现该止挡以吸收由枢转体3所产生的高能撞击，并减小针对枢转体3以及信号装置100的整个结构的任何机械应力。

第一扭力盘簧14释放已加载的弹性能，并导致枢转体3以及枢转杆18顺时针旋转，并从第二位置返回至静止位置(图8中所示的情形)。因此，第二或最终位置是用于枢转体3的运动反向位置。

注意，通过使用诸如扭力盘簧14的受到力矩的作用的这类弹簧，能够针对弹簧减小机械应力，并由此通过确保枢转体快速返回到静止位置中来提高弹簧寿命。

然后，枢转体3被第二止挡座31止挡在静止位置中，该第二止挡座31有助于针对枢转体3和信号装置100的整个结构来减小任何机械应力。

当断路器执行相反的切换操作(即从断开位置到闭合位置)时，齿39作用在枢转杆18的第一臂部21上。枢转杆18在顺时针方向上旋转，离开操作位置并到达中间位置。由齿39所导致的该旋转加载第二扭力盘簧24，这随后通过将枢转杆18拉回到操作位置中而释放对应的弹性能。

从上文中可清楚看出，本发明的信号装置100在具有相同功能的已知类型的信号装置的基础上提供了一些改进。具体来说，所设想的特定结构以及第一扭力盘簧14和第二扭力盘簧24的使用允许装置自身具有减小的机械应力和整体上提高了的使用周期。

可对由此设想的信号装置进行多种改变和若干变型，所有这些改变和变型都落入到如由所附权利要求所限定的发明构思的范围内；例如，致动机构的多种部件、或传动机构的多种部件可以以不同的方式成形，或可由不同数量的部件构成，枢转体3可以以不同的方式成形，等等。根据需要和现有技术的状态，装置的部件材料和尺寸可以是任何类型的。

Claims (12)

1.一种适于操作性地联接至断路器的信号装置(100)，包括：

电气开关(1)，所述电气开关(1)构造成产生指示所述断路器从第一状态至第二状态的转换的电信号；

致动机构(2)，所述致动机构(2)用于致动所述电气开关；

其特征在于，所述信号装置(100)进一步包括：

可动体(3)，所述可动体(3)以围绕第一轴线(101)枢转的方式安装以便与所述致动机构相互作用；以及

第一复位弹簧(14)，所述第一复位弹簧(14)操作性地连接至所述可动体(3)，并围绕基本平行于所述第一轴线的轴线安装，

其特征在于，

所述信号装置进一步包括传动机构(4)，所述传动机构(4)适于与所述断路器操作性地相互作用，以便导致所述可动体的与所述断路器从所述第一状态至所述第二状态的转换相对应的旋转，其中，所述传动机构(4)包括：

枢转杆(18)，所述枢转杆(18)设有第一臂部(21)和第二臂部(22)，所述第一臂部(21)由所述断路器的一部分(39)推动，并且所述第二臂部(22)压靠在所述可动体(3)的致动推动元件(27)上以便导致枢转构型；

第一枢轴(19)，所述第一枢轴(19)固定在所述可动体上，所述枢转杆能够围绕所述第一枢轴(19)旋转；

第二复位弹簧(24)，所述第二复位弹簧(24)作用在所述枢转杆上以使所述枢转杆在中间位置与操作位置之间旋转，所述中间位置是所述枢转杆在所述断路器的所述部分的作用之下所处的位置，所述操作位置是所述枢转杆在所述可动体处于静止位置中时所处的位置；

其中，所述可动体(3)适于处于所述静止位置和所述枢转构型，在所述枢转构型中，所述可动体(3)旋转以便与所述致动机构相互作用，达到最终位置并返回至所述静止位置，并且所述第一复位弹簧(14)操作性地连接至所述可动体(3)，以使得当所述可动体(3)朝向所述最终位置旋转时，所述第一复位弹簧受到预加载所述第一复位弹簧的力矩的作用，所述第一复位弹簧随后将所述可动体从所述最终位置偏压至所述静止位置。

2.根据权利要求1所述的信号装置(100)，其中，所述第一复位弹簧以与所述可动体(3)共轴的方式围绕所述第一轴线(101)安装。

3.根据权利要求1所述的信号装置(100)，其中，所述第一复位弹簧是扭力盘簧(14)。

4.根据权利要求3所述的信号装置(100)，进一步包括：

基部(11)，所述基部(11)至少支承所述可动体和所述第一复位弹簧；

第二枢轴(13)，所述第二枢轴(13)以横向于所述可动体的枢转面的方式固定在所述基部上；

所述扭力盘簧(14)围绕所述第二枢轴设置，并且所述可动体(3)枢转地连接至所述第二枢轴。

5.根据权利要求4所述的信号装置(100)，其中，所述扭力盘簧设有第一端部(15)和第二端(16)，所述第一端部(15)与所述基部(11)相互作用，所述第二端(16)与所述可动体相互作用以使从所述静止位置至所述最终位置的运动导致加载所述扭力盘簧。

6.根据权利要求1所述的信号装置(100)，进一步包括第一止挡座(28)，所述第一止挡座(28)放置成将所述可动体(3)止挡于所述最终位置。

7.根据权利要求6所述的信号装置(100)，其中，所述第一止挡座(28)包括第一支承壁(29)，所述第一支承壁(29)设有第一缓冲器(30)以便与所述可动体(3)的第一侧壁(10)接触。

8.根据权利要求7所述的信号装置(100)，其中，所述第二复位弹簧(24)设置成以致当所述枢转杆(18)从所述操作位置旋转至所述中间位置时，所述第二复位弹簧受到力矩的作用。

9.根据权利要求8所述的信号装置(100)，其中，所述第二复位弹簧是扭力盘簧，所述扭力盘簧围绕所述第一枢轴安装且具有作用在所述枢转杆上的相应的端部(26)。

10.根据权利要求9所述的信号装置(100)，其中，所述信号装置(100)包括第二止挡座(31)，所述第二止挡座(31)放置成将所述可动体(3)止挡于所述静止位置，所述第二止挡座(31)包括设有第二缓冲器(33)的第二支承壁(32)，所述第二缓冲器(33)放置成接触所述可动体(3)的第二侧壁(34)。

11.根据权利要求1所述的信号装置(100)，其中，所述可动体是凸轮形的。

12.一种电气设备(200)，包括：

断路器，所述断路器设有运动机构(35)；

信号装置(100)，所述信号装置(100)操作性地联接至所述运动机构(35)，以至少产生指示所述断路器已执行从第一状态至第二状态的转换的电信号；

其中，所述信号装置是根据权利要求1所述的信号装置。