CN102820179B - 用于电开关装置的触发器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有可运动的元件的选择性触发器。所述可运动的元件在此如此支承，从而所述可运动的元件除了围绕其摆动轴的运动之外还借助支架在其运动中进行引导，由此如此支承所述可运动的元件，从而使得堵塞体的运动轨迹基本上在一个平面中延伸，所述平面横向于流动通道的流动方向延伸。

Description

用于电开关装置的触发器

技术领域

本发明涉及低压领域中、也就是说不超过大约1000伏特的电压的限流的开关装置。这种限流的开关装置尤其是构造为在短路情况中或在过流情况中中断电流路径。此外，这种限流的开关装置可以单极地或多极地、尤其是三极地实施。开关装置对于每个开关极可以具有一个或多个开关接触对。尤其是设计电开关装置以断开大于100A、尤其数千安的电流。

背景技术

这样，例如在将限流的开关设备尤其是限流的功率开关例如以MCCB（表示模制箱电路断路器（Molded Case Circuit Breaker））的形式使用在广大的配电系统中时，普遍以相关的开关设备的最小标称电流间隔分级整定。每个支路平面在此可以根据所连接的负载利用相应设计的开关设备来保护以免出现过载和短路。在此，例如最靠近负载设置的并且通常也称作近负载或连接下下游的开关设备的开关设备针对最低的标称电流来设计。现在，如果短路电流不仅流经近负载的开关设备而且流经在配电系统的体系中设置在近负载的开关设备之上的并且通常称作远离负载的或连接在上游的开关设备的开关设备，则仅要断开近负载的开关设备。换言之，在故障情况（短路）下仅仅距事件最近的开关设备要将电流流动中断。

近负载的并且可能也有远离负载的开关设备的开关接触对在打开时拉延电弧，其中在远离负载的开关设备中开关接触对的开合宽度以及电弧能量由于其运动的电流路径包括开关触点在内的惯性力矩更小而更高。在可能仅单极的打开之后必然是近负载的开关设备的全部极的断开。远负载的开关设备不允许断开，从而使其它负载不与配电系统分离。远离负载的开关设备允许通过开关触点短回退而起到辅助作用，即例如通过限流而促成近负载的开关设备的断开。

在配电系统中起分级整定作用的开关设备选择性地动作。为了实现选择性，需要距故障情况最近的开关设备中断所有开关极的电流路径并且保持连接在上游的开关设备在电网中。

例如在文献DE 10 2009 015126 A1中公开了这类的触发器和带有这种触发器的开关装置，其适于这样选择性地中断电流路径。

在文献DE 10 2009 015126 A1中公开了一种用于电开关装置的触发器，其设置在第一电流路径的线路中并且该开关装置具有至少两个设置在壳体中的开关触点，所述开关触点在流经开关触点的电流超过所确定的阈值时通过操纵部件分离，该操纵部件克服复位装置的力而对如下压力进行反应，该压力是通过在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，并且操纵部件对于引起电流路径的自动中断的断开机构进行操纵，其中操纵部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堵塞体，在存在会导致断开的压力时该堵塞体进行预先确定的控制运动。

通常在选择性触发器中必须保证的是，功能能力在多个触头打开之后也保持存在。在触头打开时会出现炭黑、金属冷凝物和金属珠子和塑料的烧蚀产物的形成。这些材料会沉积在选择性触发器的可运动的元件上或在其周边环境中并且由此限制其功能能力。

根据文献DE 10 2009 01526A1的选择性触发器的可运动的元件可以支承在仅仅一个摆动轴中，该摆动轴还可以构造为具有游隙的。由此，在触点打开的情况下由于灭弧气体的压力而引起可运动的元件同样沿着流动方向被挤压并且与壳体部件接触。可运动的元件与壳体部分的接触以及由此伴随而来的在可运动的元件与壳体部分之间的摩擦会导致选择性触发器的故障或会导致选择性触发器的不正确的触发。在可运动的元件与壳体部件之间的摩擦还可能由于通过触点打开形成的污物而增大。

发明内容

从现有技术出发本发明的任务在于，提出一种具有可运动的元件的选择性触发器，所述选择性触发器在功能可靠性方面得到改善。

本发明的任务通过具有本发明特征的触发器来解决。有利的设计方案在本发明中也进行说明。

根据本发明，如此支承可运动的元件，从而使得可运动的元件除了围绕摆动轴的运动之外借助支架在其运动中被引导，由此如此支承可运动的元件，从而使得堵塞体的运动轨迹基本上在一个平面中延伸，该平面横向于流动通道的流动方向延伸。

在此有利的是，在主支承位置的特别是含有游隙的设计方案中能够实现选择性触发器的运动轨迹，其在流动方向上铰接地抓住支架。由此，形成一种两点支承部，其中可运动的元件的堵塞体在流动通道中划出运动轨迹，该运动轨迹的理论轴线大致为两个支承点的连接线。双重的支承一方面由于摩擦力的最小化而是有利的，因为通过小的摩擦半径，两个子支承部的摩擦力矩相对于可运动的元件的驱动转矩是小的。另一方面，第二支承部有利地可以定位在屏蔽部之后，从而预期没有严重的污物。

支架可以杆状地构造。支架的第一端部可以固定在壳体上而支架的第二端部可以固定在可运动的元件上。

支架的第一端部可以支承在壳体的一部分上，所述壳体在流动通道的流动方向上位于可运动的元件之后。

根据本发明的触发器可以与带有至少两个布置在壳体中的开关触点的电开关装置一起协作，所述开关触点布置在第一电流路径的线路中，并且当流经开关触点的电流超过确定的阈值时开关触点可以分离。

附图说明

借助以下的附图对本发明以及本发明的有利的实施方式进行详细描述。附图示出：

图1是带有作为压力检测部件的、根据本发明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电开关装置，其具有作为压力检测部件的、根据本发明的触发器，其中可运动的、在与分离区连接的流动通道中形成堵塞体（Staukörper）的元件可围绕平行于流动方向延伸的轴线转动；以及

图10和11示出了作为压力检测部件的、根据本发明的触发器，其中可运动的元件借助支架在其运动方面被引导并且通过支架来如此支承，从而使得其堵塞体的运动轨迹基本上在一个平面中延伸，该平面横向于流动通道的流动方向延伸。

具体实施方式

图1示意性地示出了单个的电开关设备（例如低压功率开关）形式的电开关装置1，其具有两个开关触点2、3以中断第一开关极的第一电流路径4。开关触点的可运动的部分2在此由刚性的触点部件5来支承。电开关设备具有由壳体6限定的第一开关室7以容纳第一电流路径的开关触点2、3。电开关装置的驱动机构8用于打开和闭合开关触点。此外，电开关设备具有布置在驱动机构8上的锁扣机构（Schaltschloss）形式的断开机构9以及压力检测部件形式的触发器10。在第一开关室7中通过在开关触点2、3的电动反冲（Rückstoß）时拉延的电弧LB产生压力p，触发器10（压力检测部件）在该压力的作用下触发断开机构9、即脱开锁扣机构的啮合，以便使驱动机构8运转以打开开关触点2、3。压力检测部件形成能量选择的触发器（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（作为压力检测部件）之外还设置有热触发器11（作为过载检测部件）、电磁触发器12（作为短路检测部件）和手动触发器13，借助所述手动触发器可以使锁扣机构脱开以打开开关触点。也可以设置电子触发器14（作为过载检测部件和/或短路检测部件）、即ETU（electronic trip unit）（电子锁扣单元）。

电开关设备1可以与图1中所示的开关室7并行地具有其它的开关室，其它的开关极的开关触点布置在所述其它的开关室中。

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

根据图3，三个壳体106在此安装到共同的包围壳体（Umgehäuse）122（开关壳体）中，该包围壳体在此仅概略性地示出。

根据图5，示出了在图3中用V-V表示的剖面的截取区段，触发器101包括作为整体利用125表示的操纵部件，该操纵部件对压力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电动反冲时拉延的电弧LB产生。操纵部件125具有双臂杠杆形式的、可运动的元件126，该元件在与分离区连接的流动通道127、在此为示出的电开关设备101的开关极的排气通道中形成堵塞体128，该堵塞体在会导致断开的压力p的作用下进行预先确定的控制运动。

根据图6和图7，示出了图2中利用VI-VI和VIII-VIII表示的剖面的截取区段，可运动的元件的杠杆臂的设有堵塞体128的第一部分115在此通过贯通开口116伸入到流动通道127中，其中堵塞体128（其平面轮廓117）以确定的角度（迎角）相对于流动方向135倾斜地布置。

此外如图6中所示，可以在流动通道中设置形状元件136以调节作用到堵塞体128上的堵塞压力。

根据图9，可运动的、其堵塞体128被施加了压力p的元件126在预先确定的控制运动、在此为围绕其摆动轴129的预先确定的摆动运动形式的运动中，通过其位置改变、通过操纵汇流滑块（Sammelschieber）形式的中间元件130触发所述断开机构，所述中间元件130根据图3也配备了其余的开关极的可运动的元件126。

对此，可运动的元件126的杠杆臂的第二部分118利用平行于摆动轴129突出的销钉119啮合到中间元件130的纵向槽131中。中间元件130（汇流滑块）的纵向槽131的端部在此同时形成止挡部，所述止挡部限定了可运动的元件的运动轨迹（控制轨迹）。

在此，可运动的元件126通过平行于流动方向135延伸的摆动轴129来支承，使得该可运动的元件的堵塞体128的运动轨迹基本上在一个平面中延伸，该平面横向于流动通道的流动方向135延伸。由此，通过相应地选择堵塞体128的形状及堵塞体在流动通道127中的迎角，除了气体压力、也称作“堵塞压力”的在流动方向上起作用的动态部分之外，也能够使用横向于流动方向127起作用的、引起堵塞体128上升的、空气压力的静态部分的压力差以调节触发器的的响应点（触发器标准）。

根据图4示出了图2中利用IV-IV表示的剖面的截取区段，中间元件130（汇流滑块）可以沿着横向于流动方向135或者说横向于摆动轴129延伸的轴线132移动并且通过第一斜面133与断开机构的触发轴123作用连接，其中所述触发轴123具有配属于第一斜面133的第二斜面124。

图4也示出了复位装置（Rückhaltevorrichtung）134，其直接通过汇流滑块130为可运动的元件施加匹配的弹簧力（也参见图9）。如此测量复位装置134的作用力，从而防止在低于为了达到选择性要求而确定的阈值时断开机构的无意的触发。

根据图8，可运动的元件126和中间元件130支承在极半壳120、121上并且支承在极半壳之间，从而不需要附加的固定元件。中间元件130在此也由相同地构造的、可插接在一起的区段组成，所述区段的数目相当于极的数目。复位装置134的在一侧上作用于中间元件130上的弹簧迫使中间元件130以及所有可运动的元件126进入限定的输出位置。因为在可运动的元件126与中间元件130之间的耦合部位分别通过销钉119其中之一啮合到纵向槽131其中之一中来实现并且因此设有与方向有关的飞轮，所以开关极其中之一的其中一个可运动的元件126的摆动运动并不导致所有其它的可运动的元件126的联动（Mitschleppen）。

同样，触发轴123可以构造为一体的触发滑块123，该触发滑块在没有中间元件130的情况下借助在可运动的元件126与触发滑块123之间的耦合部位分别通过将销钉119其中之一啮合到纵向槽131其中之一中来使各个极的可运动元件126相互连接。

图8也示出了，可运动的元件设有与壁面137相对应地弯曲的、与壁面对置的屏蔽罩138以密封流动通道的被可运动的元件穿透的壁面137的贯通开口116，其中所述壁面具有围绕摆动轴129圆弧形弯曲的横截面。

根据本发明的触发器110使用在断开过程之后在排气通道中流动的气体来减小可运动的元件126的摆动运动形式的、能量选择的触发标准，所述摆动运动于是通过可平移移动的中间元件130导致电开关装置1（低电压功率开关的）触发/断开。不仅堵塞体的角度（迎角）而且堵塞体的外部结构（尤其是轮廓117）在流体技术上被如此优化，从而产生尽可能可再现的等同于流动的偏转。在此，于是不仅可以使堵塞体（尤其是轮廓117）抵抗流动的阻力而且通过堵塞体绕流产生的升力能够可变地组合。此外，排气通道可以通过形状元件136在几何形状上如此构造，从而使得气体流动最优地作用于堵塞体的平面的轮廓117或者说最优地对堵塞体绕流。

根据本发明的触发器可以以安装技术上简单的方式安装在壳体106的极半壳120、121中以及安装在壳体106的极半壳120、121上。

由于第二杠杆臂118构造得比第一杠杆臂115长，根据本发明的触发器还能够减小较大的控制运动以操纵断开机构。

图10和11示出了作为压力检测部件的、根据本发明的触发器10、110，其中可运动的元件126在其运动中借助支架199引导并且通过支架199来支承，从而使得堵塞体128的运动轨迹基本上在一个平面中延伸，该平面横向于流动通道127的流动方向135延伸。

在图10中示出了选择性触发器的可运动的元件126。可运动的元件126围绕其摆动轴129支承在主支承位置上。该支承可以是有游隙的。通常摆动轴129的主支承部通过未在图10中示出的在两个极半壳120、121中的凹部形成。可运动的元件126除了围绕其摆动轴129的运动之外还借助支架199在其运动中被引导。通过支架199的附加的引导实现了可运动的元件126的堵塞体128的运动轨迹在一个平面中延伸，该平面横向于流动通道127延伸。

在触点开口打开的情况下，由于灭弧气体（Schaltgas）的压力引起按照流动方向135的流动。流动方向135同样在图7中示出。在可运动的元件126在其摆动轴129中的一个有游隙的支承中，可运动的元件126例如压靠到贯通开口116的如下部分上，该部分在流动方向135上位于下游并且在图7中用116'表示。由于可运动的元件126与极半壳120、121例如在贯通开口116的一部分上的机械接触，所以并不保证选择性触发器的功能性。支架199防止这种机械接触。

在图11中以侧视图示出了触发器。图11示出了可运动的元件126，其具有堵塞体128并且所述可运动的元件围绕其摆动轴129可转动地支承。气体沿着流动方向135的流动在选择性触发器的触发情况下将可运动的元件126压靠到贯通开口116的在流动方向上位于下游的部分116'上。支架199防止可运动的元件126与极半壳120、121的机械接触。

支架199可以杆状地构造。此外，支架199的第一端部可以固定在壳体6、106上，并且支架199的第二端部可以固定在可运动的元件126上。支架199的第一端部尤其可以固定在极半壳120、121其中之一上。支架199的第一端部可以支承在壳体6、106的一部分上，其中该部分在流动通道127的流动方向135上位于可运动的元件126之后。由此保证了支架199拦住可运动的元件126在力方向上的运动。

根据本发明的触发器10、110可以是电开关装置1、101的一部分。电开关装置1、101可以包括至少两个布置在壳体6、106中的开关触点2；102，3；103，所述开关触点布置在第一电流路径4、104之间，并且当流经开关触点的电流超过所确定的阈值时，所述开关触点分离。

Claims (5)

1.用于电开关装置（1；101）的触发器（10；110），所述电开关装置布置在第一电流路径（4、104）之间并且具有至少两个布置在壳体（6；106）中的开关触点（2；102，3；103），当流经所述开关触点的电流超过确定的阈值时，所述开关触点分离，

所述电开关装置具有操纵部件（125），所述操纵部件克服复位装置（134）的力对压力（p）进行响应，所述压力是通过在开关触点的电动反冲时拉延的电弧（LB）在开关触点的、由壳体包围的分离区中产生的，并且所述操纵部件对自动地引起电流路径的中断的断开机构（9；109）进行操纵，

其中所述操纵部件（125）具有带有摆动轴（129）的可运动的元件（126），所述可运动的元件在与所述分离区连接的流动通道（127）中形成堵塞体（128），所述堵塞体对于会导致断开的压力（p）来说实施预先确定的控制运动，

其特征在于，所述可运动的元件（126）除了围绕其摆动轴（129）的运动之外还借助支架（199）在其运动中进行引导，由此所述可运动的元件（126）如此支承，从而使得堵塞体（128）的运动轨迹基本上在一个平面中延伸，所述平面横向于流动通道（127）的流动方向（135）延伸。

2.根据权利要求1所述的用于电开关装置（1；101）的触发器（10；110），其中所述支架（199）构造成杆状。

3.根据权利要求1或2所述的用于电开关装置（1；101）的触发器（10；110），其中所述支架（199）的第一端部固定在所述壳体（6；106）上，并且所述支架（199）的第二端部固定在所述可运动的元件（126）上。

4.根据权利要求3所述的用于电开关装置（1；101）的触发器（10；110），所述支架（199）的第一端部支承在壳体（6；106）的一部分上，所述这部分在流动通道（127）的流动方向（135）上位于所述可运动的元件（126）之后。

5.电开关装置（1；101），其具有至少两个布置在壳体（6；106）中的开关触点（2；102，3；103），所述开关触点布置在第一电流路径（4；104）之间，并且当流经开关触点的电流超过确定的阈值时，所述开关触点分离，并且所述电开关装置具有用于中断第一电流路径的触发器（10；110），其中所述触发器根据权利要求1至4中任一项来构造。