CN103295808B - 开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电气开关设备尤其紧凑型断路器的开关装置，其具有能够在断开位置与闭合装置之间旋转的拥有至少一个接触臂的转子壳体，接触臂则具有可动触头，可动触头朝闭合方向以导电的方式与所述开关装置的固定触头接触；所述开关装置具有开关单元，它拥有能够在接通位置与断开位置之间运动的开关杆以及开关框架，连杆机构与所述开关框架和转子壳体处于作用接触之中，从而通过开关杆运动到所述接通位置中转子壳体能够运动到所述闭合位置中并通过所述开关杆运动到断开位置中转子壳体能够运动到断开位置中，连杆机构具有至少一个止挡，它构造用于在转子壳体处于闭合位置中时阻止开关杆在不依赖于所述转子壳体的运动的情况下运动到断开位置中。

Description

开关装置

技术领域

本发明涉及一种用于电气开关设备尤其紧凑型断路器的开关装置以及一种这样的电气开关设备。

背景技术

用于电气开关设备的开关装置以及这样的电气开关设备原则上为人所知。为了能够接通并且切断电路，这样的开关装置经常具有能够旋转的转子壳体，该转子壳体能够在断开位置与闭合位置之间旋转。在所述闭合位置中触头彼此进行导电的连接，而在断开位置中这些触头则在绝缘的情况下彼此分开。除此以外，对于已知的开关装置来说设置了开关单元，该开关单元通过开关杆至少能够在ON（接通）位置与OFF（切断）位置之间运动。在所述开关单元与所述能够旋转的转子壳体之间经常设置了连杆机构，该连杆机构将ON位置与OFF位置之间的运动转换为所述转子壳体的闭合位置与断开位置之间的运动。换句话说，借助于开关杆可以接通并且切断所述开关装置。已知的开关装置比如用于电网的接通和切断或者电网的监控。因此，这样的开关装置经常设有触发机构，所述触发机构在短路情况中或者在出现由于其它原因而提高的电流时切断电路，也就是说所述转子壳体旋转到所述断开位置中。

对于已知的开关装置来说可能出现这样的情况，即由于很高的短路电流在所述开关装置的内部出现故障。因此在分离触头时比如会产生电弧，所述电弧由于其较高的温度导致触头彼此间的焊接。换句话说，在这个位置上可动触头不能从固定触头上松开，尽管开关杆从ON位置中运动出来。

对于已知的开关装置来说，在也称为TRIP（跳闸）情况的触发情况之后必须重建所述触发机构的功能能力。为此对于已知的开关装置来说，所述开关杆必须通过RESET（复位）位置运动到OFF（切断）位置中。在此比如将弹簧元件张紧，从而在接下来的运行中可以通过储存在所述弹簧元件中的力再度进行触发。但是如果在触发情况之后固定触头与可动触头焊接在一起，则存在着这样的危险，即由于开关杆或者开关单元的从转子壳体上的退耦，所述开关杆仍然运动到所述OFF位置中或者通过RESET位置运动到OFF位置中。尽管所述开关杆定位在所述OFF位置中，也就是看起来所述开关装置转换为无电流的状态，但是在这种情况下由于所述可动触头与所述固定触头焊接在一起这种状况所述开关装置的电路闭合。因而所述开关装置在这样的情况中给出错误的信息，从而存在着这样的危险，即按本发明的开关装置的使用者以所述开关杆的OFF位置的错误信息为出发点在机器上遭受电击。在通过转子壳体的闭合位置接通电路的同时所述开关杆的这种在OFF位置中的定位称为表面Off。这种情况包含较大的风险，因为通过所述处于OFF位置中的开关杆暗示着不存在的保险状况也就是无电流的电路。

发明内容

本发明的任务是，至少部分地消除已知的开关装置的前面所描述的缺点。尤其本发明的任务是，提供一种用于电气开关设备的开关装置以及一种这样的电气开关设备，所述开关装置和电气开关设备以成本低廉的且简单的方式提高按本发明的开关装置的在触发情况之后的安全性。

前述任务通过一种具有权利要求1所述特征的开关装置并且通过一种具有权利要求10所述特征的电气开关设备得到解决。本发明的其它特征和细节从从属权利要求、说明书和附图中获得。在此结合按本发明的开关装置所描述的特征和细节当然也结合所述按本发明的电气开关设备而适用并且反之亦然，因而关于有关单个的发明方面的专利申请说明书始终相互参照或者可以相互参照。

按本发明的用于电气开关设备尤其紧凑型断路器的开关装置具有能够在断开位置与闭合位置之间旋转的转子壳体。在所述转子壳体上设置了至少一个具有可动触头的接触臂。这个可动触头在所述转子壳体的闭合位置中与所述开关装置的固定触头进行了导电的连接。通常所述接触臂具有至少两个可动触头，这两个可动触头能够相应地与所述开关装置的两个固定触头进行导电的接触。此外，按本发明的开关装置具有一个拥有能够在ON位置与OFF位置之间运动的开关杆的开关单元。也为所述开关单元设置了开关框架，其中连杆机构如此与所述开关框架和转子壳体处于作用接触之中，从而通过所述开关杆的朝ON位置中的运动所述转子壳体能够运动到闭合位置中并且通过所述开关杆的朝OFF位置中的运动所述转子壳体能够运动到断开位置中。换句话说，通过这种方式，以手动的方式实施所述开关装置的切换。如果按本发明的开关装置的使用者期望接通电路，那么他就使所述开关杆运动到所述ON位置中。这种运动通过所述连杆机构来传递给所述转子壳体，使得该转子壳体从所述断开位置旋转到所述闭合位置中并且在此所述开关装置的可动触头运动到与其固定触头进行导电的接触位置中。如果使用者期望以手动的方式切断所述开关装置也就是切断电路，那么他就使所述开关杆运动到OFF位置中。由此通过所述连杆机构来将这种运动传递给所述能够旋转的转子壳体。使这个转子壳体运动到所述断开位置中，使得所述可动触头离开所述固定触头并且由此将电路切断。

按本发明的开关装置的突出之处在于，所述连杆机构具有至少一个止挡。这个止挡构造用于在所述转子壳体处于闭合位置中时防止所述开关杆在不依赖于所述转子壳体的运动的情况下运动到所述OFF位置中。这意味着，在有故障的情况下在将可动触头从固定触头上分开时虽然原则上所述开关杆可以从所述转子壳体的运动上退耦，但是所述开关杆会不完全运动到所述OFF位置中。按本发明，朝OFF位置中的运动不仅直接地得到阻止而且间接地通过RESET位置来得到阻止。这种阻止以机械的方式通过按本发明的止挡来进行。

通过所述开关装置的按本发明的构造可以提高这样的开关装置的安全性。如果所述开关装置处于一种状态中，在该状态中所述可动触头出于不同的原因不能规范地从所述固定触头上分开，那么所述开关杆也无法运动到所述OFF位置中。所述触头的这样的故障的原因一方面可能比如在于一种触发情况，在所述触发情况中在将触发机构触发之后所述开关杆从所述ON位置运动到TRIP位置中。这导致按本发明的开关装置的使用者通过所述触发状态得到关于所述开关杆的定位的信息。但是使用者缺少所述可动触头是否在实际上已经从所述开关装置的固定触头上松开这方面的信息。更确切地说，只能识别到所述开关杆的运动。

因而，对于在触发时产生了电弧并且通过所述电弧和相应的能量所述可动触头已经与所述固定触头焊接在一起这种情况来说，使用者从所述开关装置的外部看不出这一点。

如果按本发明的开关装置的使用者又期望接通所述开关装置，那么他就要实施所述触发机构的复位。为此有必要的是，他将所述开关杆直接置于所述OFF位置中或者通过所述RESET位置将所述开关杆置于这个OFF位置中。可是通过所述按本发明的止挡，在触头无法松开的情况中刚好防止或者禁止这种运动。由此保证，在存在所述可动触头方面的关于固定触头的故障时不可能进行所述触发机构的加载或者所述开关杆的朝OFF位置中的运动。换句话说可以避免在本说明书的导言中所简述的表面Off效应。如果在可动触头与固定触头之间存在着故障，那么尽管从所述转子壳体的运动上退耦也不可能使所述开关杆运动到所述OFF位置中，所述OFF位置而后会错误地暗示切断的电路。通过这种方式来提高按本发明的开关装置的运行可靠性。换句话说，使用者通过所述开关杆的不成功的朝所述OFF位置中的运动的尝试而得到这样的反馈，即在将可动触头从固定触头上分开方面存在着问题。

按本发明的开关装置尤其借助于工作指南来运行，所述工作指南规定，在接通所述开关装置之前也就是在所述开关杆运动到所述ON位置之前必须通过RESET位置运动到所述OFF位置中。如果使用者遵循这种工作指南，那么他就在使用按本发明的开关装置时自动地发现，是否或者确实在将可动触头从固定触头上松开时存在故障。

连杆机构与开关框架或者转子壳体之间的作用连接构造为优选能够旋转和/或固定的结构。比如这可以通过一个或者多个轴来进行，使得所述连杆机构也可以称为一个或者多个肘杆关节。因此可以产生相对运动和变化的力杠杆，所述相对运动和变化的力杠杆能够以按本发明的方式传递开关杆与转子壳体之间的运动。

可能有利的是，对于按本发明的开关装置来说，所述连杆机构具有至少两个能够相对于彼此运动的连杆。这些连杆在一个端部上彼此相连接。在相应的连杆的相应另一个端部上，这根相应的连杆与所述开关框架或者转子壳体处于作用连接之中。这意味着，这个连杆机构也可以称为双重的肘杆关节。因此，尽管特别紧凑的结构也可以实现杠杆臂的所期望的放大效果。由此触发机构可以在传递相应的运动时或者在传递相应的力时尤其在触发情况中在所述弹簧元件中产生较大的力。

也有利的是，对于按本发明的开关装置来说所述开关框架具有用于所述连杆机构的止挡的止挡面。这个止挡面如此构成，使得所述止挡在转子壳体处于闭合位置中通过所述连杆机构的与所述开关框架之间的几何上的相互关联来防止所述开关杆在不依赖于所述转子壳体的运动的情况下运动到所述OFF位置中。换句话说，所述止挡止动于所述开关框架上。这意味着，存在着所述止挡的在开关框架上的几何上的闭锁状态或者几何上的锁止状态，从而防止所述开关框架并且防止所述开关单元的与所述开关框架相连接的开关杆的进一步运动。通过这种方式提高了所述按本发明的开关装置的紧凑性。止挡面上的止动优选以线接触或者面接触的方式进行。由此可以支撑较大的力，从而防止通过对所述开关杆的强有力的作用会以不受欢迎的方式通过所述止挡。

可以获得另一个优点，即对于按本发明的开关装置来说所述开关杆能够额外地运动到布置在所述ON位置与所述OFF位置之间的TRIP位置中。这个TRIP位置优选相当于通过触发机构引起的触发情况，也就是说相当于可动触头从固定触头上分开的情况。所述开关杆在所述触发机构触发时在通过所述触发机构驱动的情况下自动地跳到这个TRIP位置中。

也可能有利的是，对于按本发明的开关装置来说所述开关杆能够额外地运动到RESET位置中，该RESET位置相对于所述ON位置布置在所述OFF位置的另一侧上。如果按本发明的开关装置已经触发，那么所述开关杆就优选处于所述TRIP位置中。为了再次向所述触发机构加载力或者将其张紧，使用者使所述开关杆通过所述RESET位置运动到所述OFF位置中并且随后又可以使所述开关杆又运动到所述ON位置中。所述RESET位置因而用于使所述开关杆运动通过所述OFF位置并且由此代表着所述触发机构的加载的开始。所述OFF位置的相对于ON位置的另一侧尤其基于所述开关杆的运动方向。

另一个优点可以通过以下方式来获得，即对于按本发明的开关装置来说设置了用于将所述开关杆的从OFF位置朝ON位置的方向的运动闭锁的闭锁装置。在此所述连杆机构的止挡如此构成，使得所述闭锁装置在转子壳体处于闭合位置中时不能操纵。尤其所述连杆机构的止挡如此构成，从而在所述TRIP位置中或者在所述开关杆从所述TRIP位置朝所述OFF位置运动时所述闭锁装置不能操纵。

所述闭锁装置可以构造为单构件或者多构件的结构。它用于尤其按照用于按本发明的开关装置的工作指南来将所述开关杆固定在所述OFF位置中。如果期望检查机器，那么首先必须将其切断。这比如通过所述开关杆运动到OFF位置中来进行。为了保证在打开或者踏进机器中时不会有第二个人又使所述开关杆运动到所述ON位置中，通过所述闭锁装置来将所述开关杆固定在所述OFF位置中。这种固定只能在所述开关杆完全处于所述OFF位置中进行。因而通过所述按本发明构成的闭锁装置，不仅防止所述开关杆基本运动到OFF位置中，而且除此以外也避免将所述开关杆闭锁到所述OFF位置的附近的位置中，尤其TRIP位置的区域中的位置中。

按本发明的开关装置尤其有利地构成，即所述闭锁装置具有至少一个闭锁开口，通过该闭锁开口可以插入固定机构。插入所述固定机构，用于防止所述开关杆的离开OFF位置的运动。这个固定机构比如可以是长形的元件，尤其固定开口销。所述OFF位置的固定通过所述固定机构的插入来进行，从而阻止所述开关杆朝所述ON位置的方向运动。只有在所述闭锁开口完全或者基本上完全从所述开关杆上释放之后才能将所述固定机构插入到所述闭锁开口中。因此优选如此布置这个闭锁开口，从而只有在所述开关杆完全处于OFF位置中时才完全释放所述闭锁开口。由此在此优选涉及所述闭锁开口与所述开关杆的运动方向之间的几何上的相互关联。

按本发明的开关装置可以如此得到改进，即所述止挡构造为所述连杆机构的栓销尤其构造为所述连杆机构的两侧之间的连接销。这根栓销通过这种方式实现作为止挡并且作为所述连杆机构的两侧的连接件的双重功能。由此它可以特别廉价和紧凑地构造。所述栓销或者所述连接销尤其垂直于或者基本上垂直于所述开关杆的运动方向伸展。

另一个优点是，对于按本发明的开关装置来说所述止挡与指示装置共同作用。所述指示装置指示出，防止所述开关杆在不依赖于处于闭合位置中的转子壳体的运动的情况下运动到所述OFF位置中的情况。如果在所述可动触头比如焊接在所述固定触头上时，尝试使所述开关杆从TRIP位置运动到OFF位置中，那么这就会由于所述止挡而不可能做到。以按本发明的方式，通过这种实施方式额外地借助于所述指示装置比如通过指示元件的朝所述开关装置的壳体中的窗口中的运动来进行指示。由此也存在着光学的反馈，即在将所述可动触头从所述固定触头上分开时出现了可能的故障。

本发明的另一个主题是电气开关设备，所述电气开关设备具有至少一个按本发明的开关装置。相应地，这样的电气开关设备随之带来与详细的参照按本发明的开关装置已经解释的优点相同的优点。

附图说明

下面借助于附图对本发明的实施例进行详细解释。附图示意性地示出如下：

图1是按本发明的开关装置的一种实施方式连同处于OFF位置中的开关杆；

图2是图1的实施方式连同处于ON位置中的开关杆；并且

图3是图1和2的实施方式连同处于相应的位置中的开关杆，在所述相应的位置中朝所述OFF位置中的运动被锁止。

附图标记列表：

10 开关装置

12 固定触头

20 转子壳体

22 接触臂

24 可动触头

30 开关单元

32 开关杆

34 开关框架

35 止挡面

40 连杆机构

40a 第一连杆

40b 第二连杆

42 止挡

50 闭锁装置

52 闭锁开口

O 断开位置

S 闭合位置

OFF OFF（切断）位置

ON ON（接通）位置

TRIP TRIP（跳闸）位置

RESET RESET（复位）位置。

具体实施方式

图1到3示出了按本发明的开关装置10的一种实施方式。该实施方式的原则上的组件全部相同。因此该开关装置10具有转子壳体20，该转子壳体设有两条接触臂22。这些接触臂布置在所述转子壳体22的对置的侧面上并且分别具有可动触头24。在图1中也就是在所述开关杆32的OFF位置中，所述可动触头24从与其对置的固定触头12上分开，因而所述转子壳体处于断开位置O中。在图2中所述转子壳体20进行了旋转，使得所述可动触头24以与所述固定触头12进行导电接触的方式来布置并且所述转子壳体20由此处于所述闭合位置S中。

除此以外，所述按本发明的开关装置10具有开关单元30。该开关单元30作为主要组件而具有开关杆32，该开关杆从所述开关装置10的壳体中的开口中穿过。所述开关单元30的另一个主要的组件是开关框架34，该开关框架能够与所述开关杆32一起运动并且尤其可以在图3中清楚地看出。

为了在所述开关单元30与所述转子壳体20之间进行作用连接，设置了连杆机构40。该连杆机构在这种实施方式中构造为双重的肘杆关节并且相应地具有第一连杆40a和第二连杆40b。所述连杆40a和40b彼此间通过栓销来连接。一方面与所述转子壳体20之间以及另一方面与开关单元30尤其开关框架34之间的连接通过栓销来完成。此外，所述第二连杆40b额外地具有构造为栓销的形式的止挡42，该止挡如接下来所描述的一样以按本发明的方式起作用。

如果按本发明的开关装置处于标准运行中，那么使用情况仅仅在图1与图2之间转换。图1是所述开关杆32的切断位置OFF，在该切断位置OFF中所述转子壳体20处于断开位置O中。如果期望接通电路，那就使所述开关杆32运动到所述接通位置ON中，由此自动地将所述转子壳体20旋转到所述闭合位置S中。运动传递在此仅仅通过所述连杆机构40来进行。在所述开关杆32的位置ON与OFF之间是所述跳闸位置TRIP，该跳闸位置TRIP相当于所述开关装置10的触发状态。在运动通过所述切断位置OFF之后，所述开关杆32可以到达复位位置RESET。

如果对于按本发明的开关装置10来说通过触发机构来触发，那么所述开关杆32就从接通位置ON比如运动到所述跳闸位置TRIP中。但是可能出现这样的情况，即所述可动触头24比如通过电弧的出现而与所述固定触头12焊接在一起。因此，尽管所述开关杆32从所述接通位置ON中运动出来，所述可动触头24也不会从所述固定触头12上松开。这种情况在图3中示出。所述开关杆32已经离开所述接通位置ON，但是所述可动触头24还总是与所述固定触头12处于接触之中。也可以看出，现在所述第二连杆40b的止挡42与所述开关框架34的止挡面35进行了线接触或者进行了面接触。这阻止所述开关杆32会进一步运动。尤其通过这种方式来防止所述开关杆32到达所述切断位置OFF和/或所述复位位置RESET。

同样可以从图1到3中看出一个闭锁装置50。该闭锁装置设有闭锁开口52。这个闭锁开口52比如按照图1在所述开关杆32的切断位置OFF中得到释放，因而在这种情况中固定机构比如固定开口销可以从所述闭锁开口52中穿过。在这个穿过去的位置中，所述固定开口销会将所述开关杆32固定在所述切断位置OFF中，使得所述开关杆32不会朝所述接通位置ON的方向运动。但是只有在所述闭锁装置50的闭锁开口52得到释放的情况下才能进行这种固定。但是如果如图3示出的一样所述止挡42以按本发明的方式在所述开关框架34上处于啮合之中，则不可能做到这一点。在这里，所述开关杆32的横截面与所述闭锁开口52的自由的开口横截面重叠，因而所述闭锁开口52未得到释放以放入固定机构。因此所述开关杆32在这个位置中防止该开关杆32的闭锁，因为该开关杆没有以足够的方式到达所述切断位置OFF处。

所述实施例的前面的解释仅仅在实施例的范围内描述了本发明。因此单个的所描述的特征只要在技术上有意义都可以自由地彼此相组合，而不离开本发明的范围。

Claims (13)

1.用于电气开关设备的开关装置（10），具有能够在断开位置（O）与闭合位置（S）之间旋转的、拥有至少一个接触臂（22）的转子壳体（20），所述接触臂具有可动触头（24），所述可动触头在闭合位置（S）中以导电的方式与所述开关装置（10）的固定触头（12）接触；此外，所述开关装置（10）具有开关单元（30），该开关单元（30）拥有能够在接通位置（ON）与切断位置（OFF）之间运动的开关杆（32）以及具有止挡面的开关框架（34），其中连杆机构（40）如此与所述开关框架（34）和转子壳体（20）处于作用接触之中，从而通过所述开关杆（32）运动到所述接通位置（ON）中所述转子壳体（20）能够运动到所述闭合位置（S）中并且通过所述开关杆（32）运动到切断位置（OFF）中所述转子壳体（20）能够运动所述断开位置（O）中，

其特征在于，所述连杆机构（40）具有至少一个止挡（42），该止挡构造成与所述开关框架（34）的止挡面线接触或者面接触，以便用于在转子壳体（20）处于闭合位置（S）中时阻止所述开关杆（32）在不依赖于所述转子壳体（20）的运动的情况下运动到所述切断位置（OFF）中。

2.按权利要求1所述的开关装置（10），其特征在于，所述电气开关设备是紧凑型断路器。

3.按权利要求1所述的开关装置（10），

其特征在于，

所述连杆机构（40）具有至少两个能够相对于彼此运动的连杆（40a、40b），所述连杆在一个端部上彼此处于作用连接之中并且在相应另一个端部上与所述开关框架（34）或者所述转子壳体（20）处于作用连接之中。

4.按前述权利要求中任一项所述的开关装置（10），

其特征在于，

所述止挡（42）在转子壳体（20）处于闭合位置（S）中时通过所述连杆机构（40）与所述开关框架（34）的几何上的相互关联来防止所述开关杆（32）在不依赖于所述转子壳体（20）的运动的情况下运动到所述切断位置（OFF）中。

5.按权利要求1所述的开关装置（10），

其特征在于，

所述开关杆（32）能够额外地运动到布置在所述接通位置（ON）与所述切断位置（OFF）之间的跳闸位置（TRIP）中。

6.按权利要求1所述的开关装置（10），

其特征在于，

所述开关杆（32）能够额外地运动到复位位置（RESET）中，该复位位置相对于所述接通位置（ON）布置在所述切断位置（OFF）的另一侧上。

7.按权利要求1所述的开关装置（10），

其特征在于，

设置了用于将所述开关杆（32）的从切断位置（OFF）朝接通位置（ON）的方向的运动闭锁的闭锁装置（50），其中所述连杆机构（40）的止挡（42）如此构成，使得所述闭锁装置（50）在转子壳体（20）处于闭合位置（S）中时不能操纵。

8.按权利要求7所述的开关装置（10），

其特征在于，

所述闭锁装置（50）具有至少一个闭锁开口（52），通过该闭锁开口可以插入固定机构，用于防止所述开关杆（32）的离开切断位置（OFF）的运动。

9.按权利要求1所述的开关装置（10），

其特征在于，

所述止挡（42）构造为所述连杆机构（40）的栓销。

10.按权利要求9所述的开关装置（10），其特征在于，所述栓销是所述连杆机构（40）的两侧之间的连接销。

11.按权利要求1所述的开关装置（10），

其特征在于，

所述止挡（42）与指示装置共同作用，该指示装置指示出防止所述开关杆（32）在不依赖于处于闭合位置（S）中的转子壳体（20）的运动的情况下运动到所述切断位置（OFF）中的情况。

12.电气开关设备，其具有至少一个拥有权利要求1到11中任一项所述特征的开关装置（10）。

13.按权利要求12所述的电气开关设备，其特征在于，所述电气开关设备是紧凑型断路器。