CN102915857B - 墙壁开关 - Google Patents

Abstract

一种墙壁开关，杠杆(16)的翘动经小支架(18)、滑块(17)、连接轴(29)传到主轴(26)上的动触头(25)作开合动作。还可设置包括跳扣(27)和锁扣(28)的自由脱扣装置，配合设在锁扣近旁的各种脱扣器和检测电路而具有漏电、短路、过载等保护功能。操作机构设在开关中心的一侧，使较小的标准家用墙壁开关尺寸下可有足够的负载端的接线空间和散热空间来配置合/分大负载必要的装置，或使用插座作为输出装置，还可以有足够的空间安排包括面板上的测试按钮和内部的测试电路、以及指示灯等位置，既轻巧，又美观，方便。

Description

墙壁开关

技术领域

本发明涉及电器领域中的建筑物内使用的墙壁开关，特别是涉及家用大负载具有过载、短路、和漏电等保护功能的墙壁开关。

背景技术

建筑物内使用的开关，例如墙壁开关，大量属于家用型。

现在市场上十分流行的墙壁开关是一种翘板式的开关，这种开关美观大方，非常符合现代人的家居审美观念。但是目前的这种翘板式的墙壁开关只是一种结构很简单的二稳定位置的翘板开关，它只有接通和分断电路的功能，只可用于较小功率的场合，且不具备自由脱扣和各种保护功能。还有一种称为手柄操作型的开关，合闸操作时，扳动手柄使之旋转一个较大的角度，同时由连杆带动闭锁机构使压块能带动动触头闭合，要求手柄转到一定的位置，其内部的连杆越过死点并自锁，使动触头保持在闭合的位置上。开关分闸时，手动将手柄扳下，回越死点，压块和动触头分别在其反力弹簧的作用下回弹，开关分闸。这种开关主要依靠转动手柄操作，手柄需要转动一个很大的角度，依靠手柄的连续转动使开关的触头系统得到足够的触头开距和超程，并且使连杆机构能越过死点自锁；一般情况下这个角度在100度左右。且这种开关由于外形硕大，操作手柄和整体外形均不美观，不符合现代人的家居审美观念。此外，手柄操作型开关由于结构的问题很难实现翘板式的操作，因为，它在操作时转动的角度很大，而利用翘板操作时的转动角度却只有15度左右。而翘板式开关不能依靠连续的翘板动作来使开关的触头系统得到足够的触头开距和超程。另一方面，此种翘板式墙壁开关也是因为结构的问题很难实现连杆式的操作机构，也就很难实现机构的自由脱扣，没有自由脱扣，也就不能实现各种保护功能。

发明内容

鉴于越来越多的大功率电器进入家庭，大负载更必需要有故障保护，为了有一种既可像普通的墙壁开关一样美观时尚，小巧轻便，又适用于大的功率，还有自由脱扣能力，拥有漏电保护、过电流以及其它保护等功能，本发明提供了一种方案，它是兼备美观大方，能承担大负载而又具有自由脱扣和较高机械、电气性能的翘板式开关。由于它独特结构的操作机构，其翘板偏置，因而在外形尺寸上可以采用标准型面板，而在特性上却实现了能自由脱扣、大电流、小型化、用户接线容易、性能稳定可靠、能分断较大的故障电流、可增加各种保护功能等优点。

本发明墙壁开关的方案是：一种墙壁开关，具有：外壳以及装载在所述外壳内的操作机构系统、动触头组件、带有接线端子的静触头、罩在动静触头外的灭弧室；和输出线接线端子。

其特征是：所述操作机构系统由：杠杆、小支架、滑块、连接轴、主轴、主弹簧等组成。

所述操作机构系统设在开关中心的一侧，所述小支架固定于外壳内操作机构系统所述位置处，小支架为有两平行的竖直板互相连成一体的部件。

杠杆在它长度方向的中间位置处通过一根轴可绕轴自由回转地安装在小支架上部的小孔上，杠杆形成骑架在小支架那两平行板之上的状态，两端可作此升彼降的翘板运动。

小支架的所述竖直板上所述小孔的前端处设有在上下方向上的长形滑槽，所述滑块，其上部的一轴位处以一根轴与所述杠杆前端的一个孔连接，使当杠杆翘动回转时可以带动滑块在小支架的滑槽中上下滑动。

所述动触头组件是由两个动触头分别并排地固定在主轴的两边，所述主轴中部位置可回转地卡于小支架竖直板下部的一个半圆位置处，使两个动触头可平行地绕所述主轴轴线回转，所述两动触头分别通过软连接线电连接于输出线接线端子。

所述滑块还有和该滑动部分成一体但弯折的延伸部分，在这个延伸部分端部和所述连接轴以可回转方式连接，通过所述连接轴将上述杠杆的回转所转化成的移动动作传递到位于下部的可绕支点作回转动作的动触头系统组件之一端，使动触头的触点对静触头做开/合动作。

所述主弹簧固定得使其产生拉动触头向脱离静触头方向的复位力。

本发明方案的一个变型方案的特征是，取代输出线接线端子，使用插座。

本发明的一个进一步方案，其特征是：还包括动触头自由脱扣装置，所述动触头自由脱扣装置包括：跳扣、和锁扣；所述主轴正中间位置安装动触头那个方向的前部设置开有跳扣安装孔的突出部，向相反方向的后部设置开有锁扣安装孔的突出部，所述跳扣是一件长形部件，一端设跳扣回转轴孔，和传递拉力孔，另一端上设扣片突出部；所述跳扣回转轴孔经销轴可回转地与在所述主轴前部的跳扣安装孔连接；所述锁扣是一件长形部件，一端设锁扣回转轴孔，中部设锁扣工作面，另一端设脱扣面“A”(见图6)，所述锁扣回转轴孔经销轴可回转地与所述主轴后部的所述锁扣安装孔连接；所述扣片突出部，供和锁扣工作面作可开合的扣合，在相扣合状态下锁扣、跳扣与主轴部件结成一个统一联动体；一个弹簧向锁扣提供朝跳扣的力。

所述连接轴的下端连到所述跳扣的传递拉力孔。

为保证脱扣后锁扣工作面和扣片突出部保持在再扣合的正确位置，在基座上设置衬套，限定动触头在脱扣后极限位置。

以上方案中的所述外壳可以是由面板、大支架、基座、盖组成；全部机构安装在所述基座内，所述盖和基座扣合；所述大支架是一个连接板，卡接在所述基座的外部，供将开关安装到墙上；所述面板扣在所述盖上面，杠杆或套装在其上的起装饰作用的翘板伸出于面板外供操作。

本发明的方案，利用杠杆和滑块构成的操作机构将传统的机构中心操作力偏置到一侧，这样，就可以顺利地将翘板放置在整个开关面板的一侧，并且在另一侧留有足够的负载端的接线空间，便可以配置合/分大负载必要的装置，有较大的散热空间，较大的接线端子系统，或使用插座作为输出装置时有足够的位置，还可以有足够的空间安排包括面板上的测试按钮3和内部的测试电路、以及指示灯等位置。

小支架与滑块、杠杆等一起配合将来自杠杆的小角度转动改变为较大的有效线性位移，进一步，滑块通过其延伸部分，将来自杠杆的有效位移平移到距离机构中心较近的合适位置，从而实现开关在翘板操作时能有足够的触头超程和开距。

当纳入自由脱扣装置后可以保证开关快速断开。根据脱扣指令的情况设置不同的脱扣器模块或装置，可以实现开关连接电路中漏电、短路、过载、过压、欠压等的自动保护。

附图说明

图1是表示本发明墙壁开关实施例的图，其中：

图1a是其正面的外表面图；

图1b是除去面板和盖后开关内部的结构布置图；

图1c是图1b的右侧视图，但除去了前面的基座的壁。

图2是本发明实施例中操作机构系统结构示意图。

图3是本发明实施例中小支架结构图，其中：

图3a是其正视图；

图3b是左视图。

图4是本发明实施例中主轴及动触头组件结构图，其中：

图4a为正视图；

图4b为左视图。

图5是本发明实施例中跳扣结构图。其中：

图5a为正视图；

图5b为顶视图。

图6是本发明实施例中锁扣结构图。

图7是本发明实施例中滑块的结构图。

图8是本发明实施例中漏电保护模块结构示意图。

图9是本发明实施例中过载和短路保护装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图详细描述本发明的实施例，图中标记所示零部件名称如下：

1面板；2翘板；3测试按钮；4大支架；5基座；6盖；7操作机构系统；8脱扣器模块，9动触头组件；10静触头；11灭弧室；12输出线接线端子；13衬套；16杠杆；161轴孔；162长形孔；17滑块；171滑块的滑动部分；172滑块的延伸部分；173与杠杆连接的孔位；174延伸部分上与连接轴29连接的孔位；175用于自锁的孔位；18小支架；181半圆形槽；182竖直板；183与杠杆连接的轴孔；184滑槽；1841滑槽下端的转折；22漏电保护模块的动铁芯；25动触头；251动触头软连接线；26主轴；261主轴中部；263跳扣安装孔；264锁扣安装孔；27跳扣；271扣片突出部；272传递拉力孔；273跳扣回转轴孔；28锁扣；281锁扣工作面；282锁扣回转轴孔；29连接轴；30主弹簧；31双金属片；32瞬时脱扣器的线圈；33瞬时脱扣器的动铁芯。

本发明第一实施例的墙壁开关开关结构如图1a，图1b，图1c，其中图1a开关外表面正视图，图1b为图1a除去面板和盖后的内部布置图，图1c为图1b除去视图前部的基座壁后的右视图。本例中，所述开关由面板1、开关体、大支架4、翘板2一起构成。开关体外层有一个由基座5、盖6组成的外壳；所有的构件均装在其中，正面的最上部是面板1，它的下面是开关体，大支架4固定在开关体的外壳上，供将开关安装于墙上之用，而面板1则扣在所述的大支架4上，使在墙上的开关有漂亮的外表。同样翘板2是为了开关操作的舒适性和美观而安装在开关体的杠杆16之上，本实施例开关的各部件均设置在基座5内。

作为开关的基本功能，是它的接通和断开电路作用，这是由操作机构系统7实现的。该系统7的构成和动作如下述。

参见图1-图7，本例开关的第一实施例中，包括：操作机构系统7；动触头组件9、带输入接线端子的静触头10、和输出线接线端子12。其中操作机构系统7包括：杠杆16、小支架18、滑块17、连接轴29、主轴26、主弹簧30和其他连接部件(如：轴销等)；所述操作机构系统7设在开关的偏离中心线的一侧，例如图1a所示的右侧，所述小支架18(参见图3)，固定于基座5内操作机构系统7的所在位置处，小支架18为有两平行的竖直板182经过下面的一个底面连成横断面呈U形的零件，一个杠杆16在中间位置处的孔161中通过一根轴安装在小支架上部的小孔183上，并且可以绕轴自由回转，杠杆形成骑架在小支架18那两平行板之上的状态；它的前端(图2的右侧)和后端便可以此高彼低或相反地运动。小支架18的所述竖直板182上的前端设有在上下方向上的长形滑槽184，一个滑块17(图7)能够在滑槽184中上下滑动，并通过其中滑块17上面的孔位173处以一根轴与杠杆16前端的一个孔162连接，这样，当杠杆16翘动回转时可以带动滑块17在小支架18的滑槽184中上下滑动，这个结构让操作过程中使来自杠杆的小角度转动被强制地转化成了较大的有效线性位移。从而给开关在使用翘板操作时能够为开关触头提供足够的开距和超程。

上述滑块17除在滑槽内滑动的部分171外，还有和该滑动部分成一体的弯折延伸部分172，在这个延伸部分172处有一个孔位174与一根连接轴29连接，将上述杠杆16的回转转化成的线性位移平移到动触头组件9或脱扣装置，后者在下面还要叙述。在一个具体的结构设计中，滑块17设计成“L”状，其“L”形状的一条边的上下两角点上各设有一个小孔，其中一个是前述的孔173，另一个为175，此两个孔各穿过一轴，轴的头部作为滑块的滑动部分安装在滑槽184内，使可沿滑槽184滑动，而包括了作为上述延伸部分172的“L”形状的另一条边在内的整个滑块17本身位于小支架两竖直板之间或板旁的空间内，此延伸部分172向后端伸出，即向杠杆16回转中心方向伸出，可以让从杠杆操作转换过来的位移(直线运动)平移到中间位置处，使整个操作机构系统7在开关中布置得紧凑。位于“L”形状滑块17本身的另一条边，即前述的延伸部分172的端头上设另一个孔174，在本例中，上述轴29呈形，其两个自由端分别作为两个小轴，其中一根穿入所述“L”形滑块所述另一条边端头上那个孔174中，形轴29的第二自由端相当的那根小轴将用于连接动触头组件9或后面将予以描述的自由脱扣装置中跳扣27上的传递拉力孔272中(参见图5)，有关此装置的详细内容将在下面描述。如此，借助于滑块17便可将滑槽184中获得的、由翘板2(杠杆16)的翘动回转转换过来的上下线性位移反向平移至离杠杆16中心孔位较近的合适位置上，一方面将作用力提供给动触头组件或自由脱扣装置中的跳扣；另一方面开关在合闸时，机构能保持在合闸位置上，这种“保持”可以通过适当地设计滑块17、滑槽184的尺寸，使机构越过死点，即使得所述孔174越过由孔183、173组成的线，产生自锁，稳定在合闸位置。但本例则提供了一个滑槽184形状的另一种变形方案来达到此目的，即滑槽184的下端向开关中心线方向弯曲延长构成一个滑槽纵向的转折1841，由滑块17的175孔位的轴到达此处而产生或加强自锁作用，使开关保持在合闸位置上。

参见图4，动触头组件9是包括两个带有软连接线251的动触头25，软连接线分别接到两个输出线接线端子12去；动触头的下方安置静触头10，并视需要在动静触头外罩装灭弧室11。当然，静触头是要连接到输入线接线端子的。两个动触头25固定安装在主轴26的两边，而主轴26中部位置261卡于小支架18竖直板182下部的半圆形位置181内，主轴26可以在该位置内回转。这样开关就形成了一个由两组输入线接线端子、静触头、动触头、软连接线、输出接线端子组成的开关回路；动触头由来自翘板(杠杆)、滑块、形连接轴29的动作而和静触头之间的开合就形成了开关的合闸与分闸。当然这样的回路有两组，使用时可以分别接到电路上的L极(火线)和N极(零线)。

至此开关已经实现了它的最基本的功能，即接通和断开电路；其工作过程是：按压翘板2(杠杆16)的一端，使滑块17沿滑槽184向下滑动，通过形轴29将作用力传递到动触头组件，使动触头绕小支架18下边的半圆形槽181转动；当滑块17下端的轴位175到达滑槽184下端或下端的转折1841后，来自主弹簧30的力使滑块与小支架之间产生自锁，这时主弹簧30的反力将无法使使滑块向上弹起，从而使开关维持合闸。当按压翘板2的另一端时，滑块17将受到一个向上的力，这个力增加到一定的大小时将改变滑块与小支架之间的受力方向，破坏其自锁状态，滑块向上滑动，开关分闸。

由于本方案开关内空间较大，可以用插座替换输出线接线端子作为输出的连接方式，适应有这样需要的用户。

在本实施例一个进一步的改进的方案中，操作机构系统7中设置了自由脱扣装置，即在机构中增加了锁扣28、跳扣27以及相关的小轴等辅助部件。具体的结构和布置描述如下：跳扣27、锁扣28的结构参见图5和6。先参见图4，所述主轴26正中间位置在安装动触头那个方向的前部设置开有跳扣安装孔263的突出部，向相反方向的后部设置开有锁扣安装孔264的突出部。所述跳扣27是一件长形部件，一端设跳扣回转轴孔273，和传递拉力孔272，另一端上设扣片突出部271。所述跳扣回转轴孔273经销轴可回转地与在所述主轴26前部的跳扣安装孔263连接。所述锁扣28是一件长形部件，一端设锁扣回转轴孔282，中部设锁扣工作面281，另一端设脱扣面A(见图6)，所述孔282经销轴可回转地与所述主轴后部的锁扣安装孔264连接。所述扣片突出部271，供和锁扣工作面281作可开合的扣合，在相扣合状态下锁扣、跳扣与主轴部件26结成一个统一联动体；一个弹簧向锁扣提供朝向跳扣的力。通过形轴29将跳扣27前面的传递拉力孔272和滑块17的前面孔174相连接，从而将由杠杆16的动作通过锁扣28和跳扣27传递到动触头，组成一个完整的带自由脱扣装置的操作机构系统7。

为保证脱扣后锁扣工作面281和扣片突出部271保持在再扣合的正确位置，在基座上设置衬套13，限定动触头在脱扣后极限位置。

带有这种操作机构系统的开关在合闸时与前述实施例相似，在合闸前，由于杠杆16的位置受到小支架上槽184的限位，主轴受到衬套13的限位，跳扣的扣片突出部271位于锁扣的锁扣工作面281的下方，合闸操作时，来自杠杆的力将上述扣片突出部271往上与锁扣工作面281扣合，使之与主轴成一个统一联动体，这样，将原本作用在主轴26上的力变成经由锁扣28和跳扣27传递到主轴。在分闸时，不但可以象前述实施例一样用手工操作将其分闸，还可以通过外力作用在锁扣上，例如锁扣的脱扣面“A”上，使扣合的锁扣28与跳扣27解扣，直接破坏其自锁机制，使主轴26在主弹簧30的作用下弹起，开关分闸。同时，由于杠杆弹起，和主轴被衬套限位，锁扣和跳扣自动回到合闸前位置，使开关准备好再次合闸。

在上述第一实施例中开关已经具备自由脱扣功能，那么在这个基础上我们可以增加一些脱扣模块，使开关具有各种保护功能。

其一，在开关电路中增加漏电保护装置，当电路发生漏电故障时，漏电保护装置将推动操作机构系统7中的锁扣28，例如锁扣脱扣面“A”上，使锁扣28与跳扣27解扣，开关分闸。在这样的实施例方案中，可以设置一个漏电脱扣器模块(图8)，并将它安装在锁扣28旁边(可以参见图1b)，这是一个电磁铁，当电路发生漏电故障时，漏电脱扣器模块的动铁心22推动操作机构系统7中的锁扣28，使锁扣28与跳扣27解扣，开关分闸。其二，如果在这个漏电保护电路中增加欠电压和过电压的保护器模块，那么开关就同时具备漏电、过电压和欠电压等保护功能。当然，如果单要其中的某一项功能也是成立的。这种漏电保护和过、欠压保护器的方案已经大量用于各种场合，这里不必细述。

在第一实施例的基础上，本发明的第二实施例在开关电路中增加过载和短路保护装置，当电路发生过载或短路时，过载或短路保护装置将推动操作机构系统7中的锁扣28，使锁扣28与跳扣27解扣，开关分闸。在本实施例中，是通过在以上实施例方案中动触头25与输出线接线端子12之间串接一块双金属片31和/或瞬时脱扣器的线圈32(如图9)，这样当电路发生过载或短路时，利用双金属片31的弯曲或瞬时脱扣器的动铁心33去推动操作机构系统7中的锁扣28，使锁扣28与跳扣27解扣，开关分闸。这种动作结构也是大量使用在各种断路器中，不必细述。当然，开关中只取其中一种保护功能也是成立的。

Claims (9)

1.一种墙壁开关，具有：外壳以及装载在所述外壳内的操作机构系统(7)、动触头组件(9)、带有接线端子的静触头(10)、罩在动静触头外的灭弧室(11)；和输出线接线端子(12)；

其特征是：所述操作机构系统(7)由：杠杆(16)、小支架(18)、滑块(17)、连接轴(29)、主轴(26)、主弹簧(30)等组成；

所述操作机构系统(7)设在开关中心的一侧，所述小支架(18)固定于外壳内操作机构系统的相应位置处，小支架为有两平行的竖直板(182)互相连成一体的部件；

杠杆(16)在它长度方向的中间位置处通过一根轴可绕轴自由回转地安装在小支架上部的小孔(183)上，杠杆形成骑架在小支架那两平行板之上的状态，两端可作此升彼降的翘板运动；

小支架(18)的所述竖直板上所述小孔(183)的前端处设有在上下方向上的长形滑槽(184)，所述滑块(17)，其上部的一轴位处以一根轴与杠杆(16)前端的一个孔(162)连接，使当杠杆(16)翘动回转时可以带动滑块(17)在小支架(18)的所述长形滑槽(184)中上下滑动；

所述动触头组件(9)是由两个动触头(25)分别并排地固定在主轴(26)的两边，所述主轴(26)中部位置(261)可回转地卡于小支架18竖直板(182)下部的一个半圆位置(181)处，使所述两个动触头(25)可平行地绕所述主轴轴线回转，所述两个动触头(25)分别通过软连接线电连接于输出线接线端子(12)；

所述滑块(17)还有和该滑动部分成一体但弯折的延伸部分，在这个延伸部分端部和所述连接轴(29)以可回转方式连接，通过所述连接轴(29)将上述杠杆(16)的回转所转化成的移动动作传递到位于下部的可绕支点作回转动作的动触头系统组件(9)之一端，使动触头的触点对静触头(10)做开/合动作；

所述主弹簧固定得使其产生拉动触头向脱离静触头方向的复位力。

2.根据权利要求1所述的墙壁开关，其特征是：所述长形滑槽(184)下端弯折延伸设置转折槽(1841)。

3.根据权利要求1或2所述的墙壁开关，其特征是：还设置有动触头自由脱扣装置，所述动触头自由脱扣装置包括：

跳扣(27)、和锁扣(28)；

所述主轴(26)正中间位置安装动触头方向的前部设置开有跳扣安装孔(263)的突出部，向相反方向的后部设置开有锁扣安装孔(264)的突出部；

所述跳扣(27)是一件长形部件，一端设跳扣回转轴孔(273)，和传递拉力孔(272)，另一端上设扣片突出部(271)；所述跳扣回转轴孔(273)经销轴可回转地与在所述主轴(26)前部的跳扣安装孔(263)连接；

所述锁扣(28)是一件长形部件，一端设锁扣回转轴孔(282)，中部设锁扣工作面(281)，另一端设脱扣面(“A”)，所述锁扣回转轴孔(282)经销轴可回转地与所述主轴后部的锁扣安装孔(264)连接；所述扣片突出部(271)，供和锁扣工作面(281)作可开合的扣合，在相扣合状态下锁扣(28)、跳扣(27)与主轴(26)结成一个统一联动体；一个弹簧向锁扣提供朝跳扣方向的力；

所述连接轴(29)的下端连到所述跳扣的传递拉力孔(272)。

4.根据权利要求3所述的墙壁开关，其特征是：在基座上设置衬套(13)，限定动触头在脱扣后极限位置。

5.根据权利要求4所述的墙壁开关，其特征是：设置有漏电脱扣器模块(8)，并将它安装在所述锁扣(28)旁边，由漏电检测电路提供信号，所述脱扣器模块的动铁心(22)推动所述锁扣(28)的所述脱扣面，使锁扣(28)与跳扣(27)解扣，开关分闸。

6.根据权利要求4所述的墙壁开关，其特征是：在所述动触头(25)与所述输出线接线端子(12)之间串接一块双金属片(31)和/或瞬时脱扣器的线圈(32)，所述双金属片和所述瞬时脱扣器的动铁心(33)安装在所述锁扣上或旁，当过载或短路发生时，所述双金属片的弯曲或瞬时脱扣器的动铁心(33)推动所述锁扣(28)，使锁扣(28)与跳扣(27)解扣，开关分闸。

7.根据权利要求5所述的墙壁开关，其特征是：在所述动触头(25)与所述输出线接线端子(12)之间串接一块双金属片(31)和/或瞬时脱扣器的线圈(32)，所述双金属片和所述瞬时脱扣器的动铁心(33)安装在所述锁扣上或旁，当过载或短路发生时，所述双金属片的弯曲或瞬时脱扣器的动铁心(33)推动所述锁扣(28)，使锁扣(28)与跳扣(27)解扣，开关分闸。

8.根据权利要求4所述的墙壁开关，其特征是：使用插座来取代输出线接线端子(12)作为输出端。

9.根据权利要求7所述的墙壁开关，其特征是：使用插座来取代输出线接线端子(12)作为输出端。