CN103515160B - 触发机构 - Google Patents

Abstract

按本发明的用于保护开关设备的触发机构，具有可借助于开关机构锁定的可动触头、推杆以及触发杆。在此推杆不仅用于操作为释放可动触头设置的触发杆，且用于操作可动触头本身。为此推杆具有第一作用面，它构造成在其操作运动的第一阶段中用于作用到触发杆的控制轮廓上，从而使开关机构解锁。此外推杆具有第二作用面，它构造成在其操作运动的第二阶段中用于直接作用到可动触头上。在此可动触头布置在推杆与触发杆的控制轮廓之间。通过在推杆与触发杆的控制轮廓之间机械地布置可动触头，可较狭窄地相互引导可动触头和固定触头，由此实现了可动触头和固定触头的两个基本上平行引导的区段之间较大的洛伦兹力。以这种方式显著改善动态的触头打开的作用。

Description

触发机构

技术领域

本发明涉及一种用于保护开关设备的触发机构，该保护开关设备具有可借助于开关机构锁定的可动触头、推杆以及触发杆。此外，本发明涉及一种带有这种触发机构的机电的保护开关设备。

背景技术

保护开关设备例如断路器或者线路保护开关尤其用作供电网中的开关元件以及安全元件。断路器专门设计用于较高电流。线路保护开关是电气安装设备中的一种过流保护装置并且尤其用在低压网范围内。断路器以及线路保护开关保证在短路时可靠的切断并且保护受到防护的负载以及设备防止过载。其例如保护电线防止由于太高的电流引起太强的热量所带来的损坏，并且构造用于在短路的情况下或者在出现过载时自动切断有待监控的电回路并且由此将其与电网分开。

这种保护开关设备通常具有开关触头，该开关触头带有固定的触头元件-所谓的固定触头-以及可相对其运动的触头元件-所谓的可动触头。为了导通电流，可动触头接触固定触头。为了分开电流，该可动触头从固定触头离开运动。电流的中断在每个保护开关设备中至少暂时地引起固定和可动触头元件之间的电压闪弧，因为该距离在触头元件的分开过程中还不足以引起绝缘。如果两个开关触头之间存在气体，那么该气体在触头元件之间的电压差相应高时通过闪弧进行电离，其中由于气体放电而形成电弧。

由专利文件DE 10 2004 040 288 B4公开了一种保护开关，该保护开关具有用于检测并且切断短路的第一触发装置以及用于检测并且切断过载状态的第二触发装置。此外，保护开关具有开关触头以及触发杆，该开关触头具有固定触头以及可相对其运动的可动触头，所述触发杆如此与第一触发装置以及第二触发装置耦合，从而在触发第一触发装置和/或第二触发装置时操作触发杆并且打开开关触头。

因此，如此构造断路器或者说线路保护开关，从而消除在打开开关触头时形成的电弧并且由此中断电流。为此，所述保护开关设备具有磁性的触发系统，该触发系统带有线圈以及可相对其运动的电枢-推杆-单元，通过该电枢-推杆-单元引导流向开关触头的电流或者仅仅其中一部分电流。在电流快速上升时例如在短路的情况下，线圈吸引电枢，由此所述推杆撞到触发杆上，由此松开保护开关设备的开关机构。因此，触发保护开关设备并且中断通过开关触头对的电流。磁性的触发器或者说磁性的触发系统用在保护开关设备中，从而例如在电流强度更高时防止电流通过的接触面熔化或者确保可靠的断开，如果所形成的电弧会损坏开关设备的话。为此，短暂的触发时间是有利的-尤其因为保护开关设备的使用领域会受到太长触发时间的限制。

为了在出现短路时实现快速的触头打开，一方面利用短路电流的动态力。通过开关触头范围内合适的基本上平行的电流引导，由于平行引导的在相向的方向上由短路电流流过的导体产生这样的洛伦兹力，该洛伦兹力如此进行定向，使得并排平行的导体相互挤压离开。在保护开关设备中该洛伦兹力使得可动触头自特定的短路电流边界开始从固定触头离开运动。该效应称作动态的触头打开并且在短路的情况下有利于缩短保护开关设备的响应特性。

此外，在短路的情况下也借助于磁性的触发系统打开开关触头。在此，用短路电流对磁性的触发系统的线圈进行通电。由此将电枢拉入线圈中。在此，与电枢连接的推杆从静止位置运动到触发位置中。在此，为了打开开关触头，推杆碰到触发杆上，该触发杆由此同样进行运动。通过触发杆的运动松开保护开关设备的开关机构，由此，与开关机构耦合的可动触头从固定触头离开运动。这意味着，在短路的情况下，推杆的运动首先传递到触发杆上，触发杆因此触发开关机构，由此所述可动触头从固定触头离开运动。由此，以这种方式实现由推杆、触发杆以及可动触头构成的触发链。具有这种触发链的触发机构例如由DE 102004 040288 B4公开。

发明内容

本发明的任务是提供一种触发机构以及一种保护开关设备，该触发机构以及保护开关设备的突出之处在于短暂的触发时间并且确保最佳的力导入。

该任务通过根据独立权利要求所述的触发机构以及保护开关设备得到解决。有利的设计方案是从属权利要求的主题。

按本发明的用于保护开关设备的触发机构具有可借助于开关机构锁定的可动触头、推杆以及触发杆。在此，设置推杆不仅用于操作为了释放可动触头而设置的触发杆，而且也用于操作可动触头本身。为此，所述推杆具有第一作用面，所述作用面构造成在其操作运动的第一阶段中用于作用到触发杆的控制轮廓上，从而引起开关机构的解锁。此外，所述推杆具有第二作用面，所述作用面构造成在其操作运动的第二阶段中用于直接作用到可动触头上。在此，所述可动触头布置在推杆以及触发杆的控制轮廓之间。

推杆和触发杆是磁性的触发系统的组成部分，该触发系统在短路的情况下打开保护开关设备的由固定触头和可动触头形成的开关触头，其措施是可动触头从固定触头离开运动。通过在推杆和触发杆的控制轮廓之间机械地布置可动触头，可以较狭窄地相对引导可动触头和固定触头，由此在可动触头和固定触头的两个基本上平行引导的区段之间实现了较大的洛伦兹力。以这种方式显著改善了动态的触头打开的作用。因为还在时间上在相对缓慢的磁性的触发系统之前实现了动态的触头打开，所以可以显著缩短在打开开关触头时在接触位置上出现的电弧的停留时间。以这种方式降低了固定触头与可动触头上的触头烧损，由此显著改善了分断能力，但主要是改善了保护开关设备的使用寿命。

此外，按本发明的触发机构不具有传统意义上的推杆-触发杆-可动触头这个作用链。反而设置推杆用于一方面通过其第一作用面直接作用到触发杆上。然而另一方面，该推杆也通过其第二作用面直接作用到可动触头本身上。在此，确保所述推杆首先碰撞到触发杆上，从而在推杆作用到可动触头本身上以使开关触头直接打开之前，使开关机构解锁并且由此松开可动触头的锁定。

在触发机构的有利的改进方案中，所述可动触头具有开口，用于作用到触发杆的控制轮廓上的推杆部分地穿过该开口。通过在可动触头中构成的开口可以将推杆穿过可动触头，从而用第一作用面作用到触发杆的布置在开口后面的控制轮廓上。以这种方式可以实现触发机构的特别紧凑的构造，这尤其在小型设备中例如在低压并联安装设备中是有利的。

在触发机构的另一有利的改进方案中，所述推杆的第一作用面和第二作用面沿着其操作运动的方向构造在推杆的不同的相互错开的位置上。通过两个作用面的这种错开的布置，用简单的机构实现了推杆在时间上错开地作用到触发杆或者说可动触头上。

在触发机构的另一有利的改进方案中，所述推杆可以电磁地借助于线圈进行运动。在相应的设计中可以借助于线圈提供最佳的操作力用于两个作用过程-一方面作用到触发杆上并且另一方面作用到可动触头上。

在触发机构的另一有利的改进方案中，触发杆连接用于松开与可动触头机械耦合的锁闩。使用在开关触头闭合时支撑在触发杆上的锁闩，通过与可动触头的机械耦合实现了可动触头与固定触头之间足够大的接触力。

在触发机构的另一有利的改进方案中，所述保护开关设备的可动触头与固定触头形成了开关触头，其中可动触头在开关触头的动态的触头打开时如此作用到触发杆上，从而由此实现了开关机构的解锁。以这种方式也在通过可动触头的运动引起的动态的触头打开时由于由短路电流引起的洛伦兹力而使得开关机构直接解锁，也就是说不必等到磁性触发系统的缓慢的推杆的运动用来解锁开关机构。由此进一步改善了保护开关设备的分断能力。

按本发明的保护开关设备具有开头所描述类型的按本发明的触发机构。在按本发明的保护开关设备的优点方面参照按本发明的触发机构的优点。

本发明的其它有利的实施方式以及优选的改进方案在附图说明以及从属权利要求中进行描述。

附图说明

下面参照附图详细解释触发机构以及保护开关设备的实施例。附图示出：

图1A和1B是按现有技术的触发机构以及保护开关设备的示意图；

图2A和2B是按本发明的触发机构以及按本发明的保护开关设备的示意图。

在附图的不同的图示中相同的部件始终设有相同的附图标记。描述适用于所有其中相应部件同样可以识别的附图。

附图标记列表

1 保护开关设备

2 接线柱

3 操作元件

4 固定触头

5 可动触头

6 触发杆

7 控制轮廓

8 开口

9 锁闩

10 触发机构

11 线圈

12 推杆

13 电枢

14 电枢弹簧

15 芯

16 磁轭

17 第一作用面

18 第二作用面

21 托架

22 双金属元件

D 旋转轴线

L 纵向延伸方向。

具体实施方式

在图1A和1B中示意性地示出了按现有技术公开的触发机构（图1B）以及相应的保护开关设备1（图1A）。该保护开关设备1具有电开关触头，其由固定触头4以及可相对其运动的可动触头5构成。通过可旋转地得到支承的可动触头5的旋转运动使得该可动触头沿着逆时针方向远离固定触头4运动，从而打开开关触头。所述保护开关设备1具有操作元件3，该操作元件通过托架21与保护开关设备1的开关机构进行机械耦合。在图1A的附图中示出了操作元件3处于其接通位置中-在此闭合开关触头。可动触头5也与开关机构机械地耦合，从而能够借助于操作元件3通过可动触头5相应的运动实现开关触头的可手动引发的打开与闭合。通过两个接线柱2可以将保护开关设备1与有待监控的电导线（没有示出）进行电接触。

为了检测以及切断短路电流，所述保护开关设备1具有磁性的触发机构10，该触发机构本身具有线圈11以及可相对于该线圈运动的推杆12。在此，所述固定触头4通过磁轭16与线圈11进行导电连接。所述推杆12与电枢13形成了所谓的电枢-推杆-组件，该电枢-推杆-组件可运动地支承在线圈体11内部并且在线圈11通电时可由于作用到电枢13上的电磁力而沿着线圈11的纵向延伸方向L运动。在短路的情况下该电枢13沿着纵向延伸方向L拉到线圈体11中。在此，与电枢13连接的推杆12碰到可旋转运动地得到支承的触发杆6，该触发杆由此围绕其旋转轴线D沿着逆时针方向旋转。由此，一方面松开开关机构的借助于锁闩实现的闩锁，原本通过这种闩锁使得可动触头5锁定。由于触发杆6的运动所述锁闩可以不再支撑，通过弹簧驱动，开关机构叠合。由于所述运动机械耦合到可动触头5上而拉开开关触头。此外，所述操作元件2通过托架21运动到其断开位置中。此外，通过推杆12碰撞的触发杆6也直接碰到可动触头5，使得其从固定触头4离开运动。因为通过磁性的触发系统以及开关机构，也就是通过推杆-触发杆-开关机构这个作用链，来操作可动触头5反应得比较缓慢，所以在时间上在通过开关机构作用之前直接将推杆12作用到可动触头5上。

图1B示出了磁性触发机构10的详细的剖面（图1A中的D-D）。在圆柱形的线圈体11中可以沿纵向延伸方向L移动地布置与电枢13共同形成电枢-推杆-组件的推杆12。为了增强线圈的磁性作用，在线圈体11中位置固定地布置磁芯15。如果给线圈11通电，那么电枢-推杆-组件线性地沿着纵向延伸方向L运动。在此，所述推杆12碰到触发杆6的控制轮廓7。该控制轮廓由此同样沿着纵向延伸方向L运动并且在此碰到可动触头5，该可动触头由此同样沿着纵向延伸方向L-并且因此远离固定触头4地-运动。为了将电枢-推杆-组件复位到其初始位置中，也就是逆着纵向延伸方向L，设置了电枢弹簧14，该电枢弹簧位置固定地得到支撑并且将电枢13并且由此将电枢-推杆-组件挤回到初始位置中。根据图1B的视图可见，所述推杆12首先碰到触发杆6，该触发杆再操作可动触头5。由此产生公差链，该公差链还引起所述作用链的缓慢的反应。在这种布置中不能实现动态的解锁，因为触发杆6不能由可动触头5控制。

图2A和2B示意性地示出了按本发明的触发机构（图2B）以及按本发明的保护开关设备1（图2A）。该保护开关设备1又具有两个接线柱2，其通过它们可以与有待监控的电导线（没有示出）进行电接触。在此，电流从左边示出的接线柱2通过磁性触发机构10的线圈11以及磁轭16通向固定触头4。在开关触头闭合时，电流又通过可动触头5以及双金属元件22流向右边示出的接线柱2，其中双金属元件是过载触发装置的一部分。

图2B示出了按本发明的磁性的触发机构10的详细的剖面（图2A中的C-C）。在此明显的是，所述触发杆6的控制轮廓7不再像现有技术一样布置在固定触头4和可动触头5之间，而是沿着纵向延伸方向L布置在可动触头5后面。这种布置实现了固定触头4与可动触头5的空间上狭窄的布置，从而在电流流过的状态下实现了在可动触头以及固定触头的两个基本上平行引导的区段之间更高的洛伦兹力。通过在开关触头范围内基本上平行的电流引导，由于平行导引的在相向的方向上被短路电流流过的导体产生这样的洛伦兹力，该洛伦兹力如此进行定向，使得并排平行的导体相互挤压离开。在短路的情况下，也就是自预先定义的短路电流边界开始，由于作用在导体区段之间的洛伦兹力使得可动触头5从固定触头4推开。这种称作动态的触头打开的作用通过开关触头范围内狭窄的电流引导，也就是说通过固定触头4与可动触头5的按本发明直接相邻的布置-没有布置在其之间的触发杆6，得到明显改善。以这种方式可以实现保护开关设备1的改善的响应特性。

为了在技术上实现这种布置，所述可动触头5具有开口8，推杆12以其远离电枢13的端部在短路触发的情况下穿过所述开口。在推杆12的远离电枢13的端部的端面上构造了第一作用面17，所述作用面构造成在短路触发的情况下与触发杆6的控制轮廓7共同作用，从而通过触发杆6的操作引发保护开关设备1的开关机构的解锁。所述推杆略微与第一作用面17错开地具有平台形式的第二作用面18。通过该第二作用面18，该推杆12在短路触发的情况下直接作用到可动触头5上。在此，所述区段18直接撞击到可动触头5上，从而在短路情况下防止固定触头4与可动触头5的焊接。不仅由于通过磁性触发机构10的推杆12传递到可动触头5上的冲量，而且通过由于动态的触头打开的洛伦兹力，使得可动触头5沿着纵向延伸方向L置于运动之中。在此，该可动触头碰到布置在其后的触发杆6，由此同样引起保护开关设备的开关机构的解锁。也就是说，在动态的触头打开的情况下，已经通过可动触头5从固定触头4的动态提升引入开关机构的解锁，而不需要为此相应地运动磁性触发机构10的缓慢的推杆12。由此明显改善了分断能力。

Claims (7)

1.用于保护开关设备（1）的触发机构（10），

-具有可借助于开关机构锁定的可动触头（5）、推杆（12）以及触发杆（6），

-其中设置推杆（12）不仅用于操作为了释放可动触头（5）而设置的触发杆（6）而且用于操作可动触头（5）本身，

-其中推杆（12）具有第一作用面（17），所述作用面构造成在其操作运动的第一阶段中用于作用到触发杆（6）的控制轮廓（7）上，从而使得开关机构解锁，

-其中所述推杆（12）具有第二作用面（18），所述作用面构造成在其操作运动的第二阶段中用于直接作用到可动触头（5）上，并且

-其中可动触头（6）布置在推杆（12）和触发杆（6）的控制轮廓（7）之间。

2.按权利要求1所述的触发机构（10），其中所述可动触头（5）具有开口（8），推杆（12）为了作用到触发杆（6）的控制轮廓（7）上部分地穿过该开口。

3.按上述权利要求中任一项所述的触发机构（10），其中，所述推杆（12）的第一作用面（17）和第二作用面（18）沿着其操作运动的方向构造在推杆（12）的不同的相互错开的位置上。

4.按上述权利要求中任一项所述的触发机构（10），其中，所述推杆（12）能够电磁地借助于线圈（11）进行运动。

5.按上述权利要求中任一项所述的触发机构（10），其中，所述触发杆（6）连接用于松开与可动触头（5）机械耦合的锁闩（9）。

6.按上述权利要求中任一项所述的触发机构（10），其中，所述可动触头（5）连同所述保护开关设备（1）的固定触头（4）形成了开关触头，其中可动触头（5）在开关触头的动态的触头打开的情况下如此作用到触发杆（6）上，从而由此使得开关机构解锁。

7.机电的保护开关设备（1），该保护开关设备具有按权利要求1到6中任一项所述的触发机构（10）。