CN102439678B - 用于电开关装置的触发器 - Google Patents

Abstract

用于电开关装置(1；101；201)的触发器(10；110；210)，该电开关装置设置在第一电流路径(4；104；204)的线路中并且具有至少两个设置在壳体(6；106；206)中的开关触点(2；102；202；3；103；203)，该开关触点在流经该开关触点的电流超过确定的阈值时分离，具有操作元件(125；225)，该操作元件逆着复位装置(134)的力对于通过当开关触点的电动反冲时所拉延的电弧(LB)而在开关触点的由壳体包围的分离区中产生的压力(p)进行反应，并且对于引起电流路径的自动中断的关断机构(9；109；209)进行操作，其中操作元件(125；225)具有可运动的元件(126；226；326；426；526)，该可运动的元件在与分离区连接的流动通道(127；227)中形成拥塞体(128；228；328；428；528)，该拥塞体在有会导致关断的压力(p)时进行预先规定的控制运动。

Description

用于电开关装置的触发器

本发明涉及一种用于电开关装置的触发器，该电开关装置设置在第一电流路径的线路中并且具有至少两个设置在壳体中的开关触点，该开关触点在流经该开关触点的电流超过确定的阈值时分离，具有操作元件，该操作元件逆着复位装置的力对于通过当开关触点的电动反冲时所拉延的电弧而在开关触点的由壳体包围的分离区中产生的压力进行反应，并且对于引起电流路径的自动中断的关断机构进行操作，其中操作元件具有可运动的元件，该可运动的元件在与分离区连接的流动通道中形成拥塞体，该拥塞体在有会导致关断的压力时进行预先规定的控制运动。

此外，本发明涉及一种具有这种触发器的电开关装置。

本发明尤其涉及在低压领域中的限流的开关装置，也就是说直至大约1000伏特的电压。这样的限流的开关装置尤其是被构造用于在短路情况时或者在过流情况时将电流路径中断。此外，这样的限流开关装置可以实施为单极或多极的、尤其是三极的。限流开关装置可以针对每个开关极具有一个或多个开关触点对。尤其是，这些电开关装置设计用于关断大于100A的电流、尤其是关断数千安培的电流。

这样，例如在将限流开关设备、尤其是例如MCCB(代表“模制外壳断路器(MoldedCaseCircuitBreaker)”)形式的限流功率开关使用在广泛分布的电流分配器网络中的情况下，具有相关开关设备的最小标称电流距离的选择性分级整定(Staffelung)是常用的。每个分支面在此可以根据所连接的负载借助于相应地确定了尺寸的开关设备来防止出现过载或短路。在此，例如最靠近负载设置的、并且也通常称作“近负载”或者“设置在下游的开关设备”的开关设备设计用于最低的标称电流。如果现在短路电流不仅流经近负载的开关设备、而且流经在电流分配器网络的层次中设置在近负载的开关设备之上的并且通常也称作“远离负载”或者“设置在上游的开关设备”的开关设备，则现在要将所述近负载的开关设备关断。换言之，在故障情况(短路)中，仅距事件最近的开关设备中断电流流动。近负载的和远离负载的开关设备的开关触点对在打开时拉延(ziehen)一种电弧，其中开关触点对的打开宽度以及电弧能量在近负荷的开关设备中由其包括开关触点在内的运动的电流路径的惯性矩较小而较大。跟随着这种尤其是仅单极的打开，必定出现近负载的开关设备的所有极的关断。远离负载的开关设备不允许关断，以便将其它负载不与电流分配器网络分离。远离负载的开关设备允许通过短时提起开关触点而起辅助性作用，即例如通过限流而有助于近负载的开关设备的关断。在电流分配器网络中分级整定地起作用的开关设备表现为选择性。为了实现该选择性，需要距故障情况最近的开关设备比上级的开关设备更为快速地中断所有开关极的电流路径。

上述类型的触发器和具有这种触发器的开关装置适于如此快速地中断电流路径，该触发器和该开关装置例如在欧洲专利文献EP0455564B1的德语翻译文本DE69110540T2和欧洲专利文献EP0538149B1的德语翻译文本DE69217441T2中公开。

所述的文献DE69110540T2和DE69217441T2分别尤其示出了带有绝缘材料壳体的功率开关形式的电开关装置，该功率开关对于每个开关极包括两个在功率开关的接通状态中弹性压向彼此的开关触点。在当流经开关触点的电流超过确定的阈值时，开关触点可以通过电动反冲力的作用而分离，以便这样引起对所述电流的限制。功率开关包括过载元件和/或短路检测元件，用于加载在故障时引起功率开关自动关断的关断机构。此外，功率开关包括操作元件，其对于在所述的开关触点的分离区中通过在开关触点的电动反冲时拉延的电弧所引起的超压起反应，以便操作所述功率开关的关断机构。操作元件是气密单元，其仅仅与开关触点的分离区连接，并且包括可运动的元件、例如是带有有限的控制行程的活塞或隔膜。可运动的元件一方面被施加以所述的超压，而另一方面通过回复装置施加以匹配的作用力。可运动的元件的移动就实现了功率开关的所述的关断机构的触发，其中所述的回复装置通过匹配的作用力来测定，使得防止在简单过载时的不希望的触发、或者防止连接在下游的限流功率开关的反应。

所示出的功率开关的关断机构在此于是不仅可通过过载元件和/或短路检测元件、而且可通过独立地作用的与压力有关的操作元件来触发。在拉延电弧时所形成的超压用作触发标准，该超压与电弧能量直接相关。换言之，电弧能量越高，则该压力增加越大。通过分析超压，因此可以能量选择性地关断所述的功率开关，其中能量选择性是尤其使用在低压电网中的、用于在短路情况下关断的选择性，如其也在文献“EnergetischeSelektivitaetinNiederspannungsnetzen(在低压电网中的能量的选择性)”(SchneiderElectric(施耐德电子)，第167号TechnischesHeft(技术手册)，1994年五月出版)中所描述的那样。

其它的所述类型的触发器以及所述类型的开关装置在文献US3,631,369A以及EP1266387B1和DE10013161B4中公开。其分别包括操作元件，用于操作一种关断机构，该操作元件以杠杆为形式，其形成了在气体溢出通道中的拥塞面。在此，操作元件通过气体流来偏转，该气体流在气体溢出通道中由于通过电弧产生的超压而流动。

基于现有技术，本发明的任务是提出一种可替选的触发器。

本发明的任务通过具有权利要求1的特征的触发器来解决。有利的设计方案在从属权利要求中予以说明。

根据本发明，可运动的元件如此进行支承：使得其拥塞体的运动线路在一种横向于流动通道的流动方向延伸的平面中走向。

这样构造的触发器可以除了在电流方向上作用的气流压力的动力学分量(也称作“拥塞压力”)之外，也利用一种横向于流动方向作用的、引起拥塞体抬升的压力差，该压力差是用于调节触发器的(触发标准的)响应点的气体压力的静态分量的压力差。同时，根据本发明的触发器并不是气密单元，如其在文献DE69110540T2和DE69217441T2中所公开的那样。根据本发明的触发器因此对于引导气体的壳体部分的气密性没有提出高要求，于是允许制造时的更高的尺寸公差。即使在多个开关极的情况下，压力转换成可运动元件的控制运动也以开关极方式来实现，使得与在开关极中的哪个开关极里所述开关触点由于短路而分离无关地使相应可运动的元件同时快速地反应，以便操作所述关断机构。横向于开关极走向的、气密的压力管路如其在文献DE69110540T2或DE69217441T2中所公开的那样并不必要。

本发明的优选的实施形式是，可运动的元件沿着横向于流动方向走向的轴线可移动，或者可绕着平行于流动方向走向的轴线转动。

为了对于流动通道的被可运动的元件穿通的壁表面的贯穿孔进行密封，可运动的元件设置有与壁表面对应地弯曲的、与该壁表面对置的罩件，其中该壁表面具有圆弧形地围绕该轴线弯曲的横截面。

根据本发明的触发器的一种优选的设计方案设计为，为了调节作用于拥塞体上的抬升力而根据机翼的方式不对称地构造所述拥塞体。

在根据本发明的触发器的另一种优选的设计方案中，为了调节作用于拥塞体的拥塞压力而在流动通道中设置有成型元件。

可运动的元件可以直接通过至少一个中间元件来操作所述关断机构，其中中间元件可以沿着横向于流动方向走向的轴线可移动。

为了力传递，可运动的元件和/或中间元件可以设置有偏转力的斜面。

此外参照以下的附图描述了本发明以及本发明的有利实施方式。附图示出：

图1示出了具有根据本发明的作为压力检测元件的触发器的电开关装置的示意图，

图2至9示出了限流的低压功率开关形式的根据本发明的第一电开关装置，其具有作为压力检测元件的根据本发明的触发器的第一实施形式，其中在与分离区连接的流动通道中形成拥塞体的可运动的元件可绕着平行于流动方向走向的轴线转动，

图10至12示出了限流的低压功率开关形式的根据本发明的第二电开关装置，其具有作为压力检测元件的根据本发明的触发器的第二实施形式，其中在与分离区连接的流动通道中形成拥塞体的可运动的元件沿着横向于流动方向走向的轴线可移动，以及

图13至15示出了拥塞体的不同的实施形式。

图1示意性地示出了单个电开关设备(例如低压功率开关)形式的电开关装置，其具有两个开关触点2、3用于中断第一开关极(Schaltpol)的第一电流路径4。所述开关触点的一可运动的开关触点2在此由刚性的接触元件5支承。所述电开关设备具有通过壳体6限定边界的第一开关室7，用于容纳第一电流路径的开关触点2、3。电开关设备的驱动机构8用于打开和闭合所述开关触点。此外，电开关设备具有设置在驱动机构8的线路中的开关扣(Schaltschloss)形式的关断机构9和压力检测元件形式的触发器10。在第一开关室7中通过在开关触点2、3的电动反冲时拉延的电弧LB产生压力p，在该压力作用下所述触发器10(压力检测元件)使关断机构9触发(即开关扣的嵌合的触发)，以便使得所述驱动机构8运转以使开关触点2、3打开。压力检测元件形成了能量选择性的触发器(选择性触发器)，因为所产生的压力p基本上与所拉延的电弧LB的能量成比例。

在电开关设备1中除了触发器10(作为压力检测元件)之外，还设置热触发器11(作为过载检测元件)、电磁触发器12(作为短路检测元件)和手动触发器13，借助于它们能够触发开关扣以打开开关触点。也可以设置电子触发器14(作为过载和/或短路检测元件)(即ETU(代表电子触发单元))。

电开关设备1可以平行于在图1中所示出的开关室7地具有另外的开关室，在这些开关室中设置有另外的开关极的开关触点。

这样，图3示出了电开关设备的第一实施形式101，其中设置有三个分别由两个极半壳120、121形成的壳体106(也称作极壳体或极盒)，其根据图5分别形成了开关室107，用于容纳开关极的开关触点102、103。

根据图3，这三个壳体106在此插入到一种共同的包围壳体122(开关壳体)中，其在此只是概略地示出。

图5示出了图3中用V-V表示的剖面的一部分。根据图5，触发器101包括作为整体用125表示的操作元件，该操作元件对于压力p进行响应，该压力在开关触点102、103的分离区中通过在开关触点的电动反冲时拉延的电弧LB产生。操作元件125具有双臂杠杆形式的可运动的元件126，其在与分离区连接的流动通道127(在此为所示的电开关设备101的开关极的吹风通道)中形成拥塞体128，该拥塞体在要引起关断的压力p的情况下进行预先给定的控制运动。

图6和图7示出了图3中用VI-VI和VII-VII表示的剖面的一部分。根据图6和图7，在此所述可运动的元件的杠杆臂的设置有拥塞体128的第一杠杆臂115穿过贯穿孔116伸入到流动通道127中，其中拥塞体128(其平面的轮廓117)相对于流动方向135以确定的角度(迎角(Anstellwinkel))倾斜地设置。

此外，如图6所示，在流动通道中可以设置有成型元件136，用于调节作用于拥塞体128上的拥塞压力。

根据图9，可运动的元件126通过其在预先给定的控制运动中的位置改变，在此以围绕着其摆动轴线129进行预先给定的摆动运动的形式来实现通过操作聚集滑块形式的中间元件130来触发所述的关断机构，可运动的元件126的拥塞体128受压力p冲击，该中间元件根据图3也配置于其余开关极的可运动的元件126。

为此，可运动的元件126的杠杆臂的第二杠杆臂118用平行于摆动轴线129地突出的销钉119作用到中间元件130的纵向槽131中。中间元件130(聚集滑块(Sammelschieber))的纵向槽131的端部在此同时形成止挡，其限制所述可运动的元件的运动轨迹(控制轨迹)。

在此，所述可运动的元件126通过平行于流动方向135延伸的摆动轴线129如此进行支承，使得其拥塞体128的运动轨迹分布在平面中，该平面横向于流动通道的流动方向135延伸。由此，可以通过相应选择的拥塞体128的形状及拥塞体在流动通道127中的迎角，除了在流动方向135中作用的气压的动力学分量(其也称作“拥塞压”)之外，也可以利用横向于流动方向127作用的、导致拥塞体128抬升的、气压的静态分量的压力差，用于调节触发器的(触发标准的)响应点。

图4示出了图2中用IV-IV表示的截面的一部分。根据图4，(聚集滑块的)中间元件130沿着横向于流动方向135或横向于摆动轴线129的轴线132可移动并且通过第一斜面133与关断机构的触发轴123有效连接，其中触发轴123具有朝着第一斜面133的第二斜面124。

图4也示出了复位装置(Rückhaltevorrichtung)134，其直接通过聚集滑块130对可运动的元件施加以匹配的弹力(也参见图9)。复位装置134的作用力被如此测定，使得不仅防止后接的限流开关设备的响应，而且还防止在简单过载时关断机构的不希望的触发。

根据图8，可运动的元件126和中间元件130如此地支承在极半壳120、121上及其间，使得不需要附加的固定元件。中间元件130在此由相同地构建的、可插接在一起的区段组成，其数目对应于极的数据。

复位装置134的在单侧作用于中间元件130上的弹性迫使中间元件130和所有可运动的元件126进入到所限定的输出位置中。由于在可运动的元件126与中间元件130之间的耦合部位分别通过销钉119之一啮合到纵向槽131之一中来实现，并且因此设置有与方向有关的飞轮，所以所述开关极之一的可运动的元件126之一的摆动运动并不导致所有其他可运动的元件126的联动(Mitschleppen)。

图8也示出了，可运动的元件设置有对应于壁面137弯曲的、与该壁面对置的罩件138，用于密封被可运动的元件穿通的流动通道壁面137的贯穿孔116，该壁面具有围绕摆动轴线129圆弧形弯曲的横截面。

根据本发明的触发器110利用在关断过程之后在排放通道中流动的气体来推导(Abnahme)可运动的元件126的摆动运动形式的、能量选择性的触发标准，该摆动运动于是通过可平移移动的中间元件130引起(低压功率开关的)电开关装置1的触发/关断。不仅拥塞体的角度(迎角)而且外部构型(尤其是轮廓117)在流体技术上如此进行优化，使得生成尽可能可再现的、等同于流体的偏转。在此，即不仅使拥塞体(尤其是轮廓117)对抗流体的阻力而且由拥塞体的绕流所生成的浮力可变地组合起来。此外，排放通道可以通过成型元件136在几何形状上如此构建，使得气体流最优地作用于拥塞体的平面的轮廓117或最优地环流所述拥塞体。

根据本发明的触发器以在安装技术上简单的方式可以安装至壳体106的极半壳120、121中或其上。

由于第二杠杆臂118长于第一杠杆臂115地构造，所以根据根据本发明的触发器此外还能够实现导出大的控制运动以操作关断机构。

图10和11示出了电开关设备的第二实施形式201，其中分别形成了用于容纳开关极开关触点的开关室的壳体206同样分别由两个极半壳220、221形成，并且装入到这里未示出的共同的环绕壳体中。

根据示出了在图10中用XI-XI表示的截面的图11，触发器201包括一种作为整体用225表示的操作元件，其对压力起反应，该压力在开关触点的分离区中通过在开关触点的电动反冲时拉延的电弧来产生。

操作元件225具有可运动的元件226，该元件是可平移移动的、优选防扭转的轴的形式，该元件在与分离区相连的流动通道227(在此同样为电开关设备201的所示出的开关极的排放通道)中形成拥塞体228，该拥塞体在要导致关断的压力p的情况下实施预先给定的控制运动。

在此，可运动的元件226在形成流动通道227的极半壳220、221的彼此对置的壁区段240、241中沿着横向于流动方向235延伸的轴线242如此可移动地支承，使得其拥塞体228的运动轨迹也分布在如下平面中：该平面横向于流动通道227的流动方向235延伸。由此，在此处也可以通过所述拥塞体228的相应地选择的形状及其在流动通道中的迎角，除了在流动方向上作用的气压的动力学分量之外，也利用横向于流动方向作用的、气压的静态分量的压力差，用于调节所述触发器210的(触发标准的)响应点。

可运动的元件226设置有用来偏转力的第一斜面243，用于传递力，其作用于所述关断机构的触发轴223的配属的第二斜面244上。

根据示出了所述可运动的元件226的图12，根据一种支承翼或者说机翼(Tragflügel)的类型不对称地构建拥塞体228，用于调节作用于拥塞体上的浮力。图13示出了其他的这种不对称的、然而更长地并且更纤细地构建的拥塞体的实施形式328。

图14和15示出了拥塞体的其他可能的实施形式428和528。

Claims (8)

1.用于电开关装置（1；101；201）的触发器（10；110；210），该电开关装置设置在第一电流路径（4；104；204）的线路中并且具有至少两个设置在壳体（6；106；206）中的开关触点（2；102；202；3；103；203），该开关触点在流经该开关触点的电流超过确定的阈值时分离，

具有操作元件（125；225），该操作元件逆着复位装置（134）的力对于通过当开关触点的电动反冲时所拉延的电弧（LB）而在开关触点的由壳体包围的分离区中产生的压力（p）进行反应，并且该操作元件对于引起电流路径的自动中断的关断机构（9；109；209）进行操作，

其中该操作元件（125；225）具有可运动的元件（126；226；326；426；526），该可运动的元件在与分离区连接的流动通道（127；227）中形成拥塞体（128；228；328；428；528），该拥塞体在有会导致关断的压力（p）时进行预先规定的控制运动，

所述可运动的元件（126；226；326；426；526）如此进行支承：使得其拥塞体（128；228；328；428；528）的运动轨迹在一种平面中延伸，该平面横向于流动通道（127；227）的流动方向（135；235）延伸，可运动的元件（126）能够绕着平行于流动方向（135）延伸的轴线（129）转动。

2.根据权利要求1所述的触发器（110），其特征在于，可运动的元件（126）设置对应于壁面（137）弯曲的、与该壁面对置的罩件（138），用于对于流动通道（127）的由可运动的元件（126）穿通的壁面（137）的贯穿孔(116)进行密封，该壁面具有圆弧形地围绕轴线（129）弯曲的横截面。

3.根据权利要求1或2所述的触发器（210），其特征在于，拥塞体（228；328）根据支承翼的类型不对称地构造，用来对于作用于该拥塞体的浮力进行调节。

4.根据权利要求1或2所述的触发器（110），其特征在于，在流动通道（127）中设置有用于对于作用于拥塞体（128）上的拥塞压力进行调节的成型元件（136）。

5.根据权利要求1或2所述的触发器（110），其特征在于，可运动的元件（126）直接通过至少一个中间元件（130）来操作所述关断机构（109）。

6.根据权利要求5所述的触发器（110），其特征在于，中间元件（130）能够沿着横向于流动方向（135）延伸的轴线（132）移动。

7.根据权利要求1或6所述的触发器（110；210），其特征在于，可运动的元件（226）和/或中间元件（130）设置有用来使力偏转的斜面（133；243），用于传递力。

8.电开关装置（1；101；201），具有：至少两个设置在壳体（6；106；206）中的开关触点（2；102；202，3；103；203），该开关触点设置在第一电流路径（4；104；204）的线路中并且当流经开关触点的电流超过确定的阈值时分离；以及用于中断第一电流路径的触发器（10；110；210），其特征在于，触发器（10；110；210）根据权利要求1至7之一来构造。