CN105826141A - 显示装置和防火开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于用来检测故障电弧的防火开关(1)的显示装置，具有触发装置(20)，触发装置具有出触发线圈(21)以及相对于触发线圈可活动地支承的触发导杆(22)，触发导杆通过对触发线圈的通电而从待触发位置移动到已触发位置。显示装置还具有显示件(10)，显示件在防火开关被触发时从第一位置运动到第二位置。通过处于待触发位置中的触发导杆使显示件固持在其第一位置，而显示件通过触发导杆向其已触发位置的运动而被释放。通过显示件处于第二位置阻止了触发导杆自其已触发位置向其待触发位置的复位。通过显示件的第一位置向用户示出防火开关的待触发位置，通过显示件的第二位置告知防火开关由于预定的故障电流、也即基于故障电弧已完成触发。

Description

显示装置和防火开关

技术领域

本发明涉及一种用于防火开关的显示装置以及用于检测故障电弧的防火开关。

背景技术

在电气设备技术中，“防火开关”这一概念是指用于防止由故障电弧导致的故障电流的保护装置。这种类型的故障电弧保护装置安装在低压电网中，以便保护电气设备免受由故障电弧导致的故障电流及其受热后果(例如电缆起火)所带来的损伤。

故障电弧可以例如出现在电导线的缺陷位置、例如松开的电缆联接终端处，或由于电缆损伤出现。如果故障电弧出现在成组的耗电器中，则在通常情况下不超过正常的工作电流，因为故障电弧被耗电器限制。出于该原因，故障电弧无法通过传统的过载电流保护装置、例如熔断器或线路保护开关被检测到。这尤其对于在较高的工作电流以及较长的工作时间时所出现的故障电弧是有问题的，因为在这些情况下，由于伴随该电弧所出现的高温导致起火的危险。

为了检测是否存在故障电弧，通过防火开关测量基于时间的电压变化(Spannungsverlauf)以及电流变化(Stromverlauf)，并且借助数字信号处理对电压变化和电流变化进行分析处理。尤其电流变化在有故障电弧时具有标志性的高频部分。然而在分析处理时应注意的是，在电流变化中的规律震荡以及在正常运行中出现的谐波或瞬态的电流变化、例如在耗电器的接通过程中所出现的电流变化不会导致防火开关的错误触发。出于该原因，防火开关具有相对较为复杂的算法，用于监控电气设备以及用于探测可能的故障电弧。

在(英语的)专业文献中将这种类型的用于检测故障电弧的装置称为“电弧故障检测装置(ArcFaultDetectionDevice)”(缩写为AFDD)。在北美范围内，在该处实行所谓的UL标准(美国保险商试验所标准，标准上使用110V电网电压)，所述名称被称为“电弧故障断路器(ArcFaultCircuitInterrupter)”缩写为(AFCI)。在美国甚至对电弧保护开关进行强制规定，以便按照预先规定的标准进行检测，在电流回路中是否有可能存在电弧。在该处所使用的电弧保护开关为此具有自有的分离触点，所述分离触点在存在电弧的情况下断开。在所述电弧保护开关中应用的原理例如在美国专利申请文件US5,729,145以及US6,031,699中有所描述。

在绝大多数欧洲国家，其统一规定ICE标准(国际电工委员会标准，标准上使用230V的电网电压)，没有必要强制规定电弧保护开关。在IEC技术中的电流回路迄今至少借助故障保护电流开关以及线路保护开关进行保险。然而预防故障电弧无法借助所谓的保护开关设备实现。

尽管如此，为了有效预防故障电弧，在此处还是越来越多地使用针对故障电弧的保护开关，所谓防火开关。然而与在美国市场上能够购得的模件相比，所述防火开关不具有自有的分离触点，而是至少作为独立的组件、所谓的AFD模块与其他保护装置、例如线路保护开关(所谓的LS开关)或组合式的线路保护/故障电流保护开关(所谓FI/LS开关)组合。两种设备的组合则构成了保护开关设备AFDD。在低压电气设备技术中，这种类型的保护开关设备(也即线路保护开关、故障电流保护开关或多功能设备，诸如FI/LS或AFDD)也被称为“组合结构设备”。这一概念由此是指，在电气设备分配器中，大量的这种组合结构设备通常相邻地布置“成排”。

在防火开关与其他保护开关设备组合的情况下，一方面有必要使这两个设备电连接，以便实现共同的供电。为此，防火开关通常已经具有电连接器件，所述电连接器件从防火开关的壳体中引出，以便与其他保护开关设备的接线柱导电地连接。另一方面，防火开关还具有与其他保护开关设备的机械连接，以便将基于探测到的故障电流所生成的触发信号从防火开关传递到其他保护开关设备。在触发防火开关时，触发信号因此传递给其他保护开关设备(例如线路保护开关或组合式的线路保护/故障电流保护开关)，所述其他保护开关设备则通过断开其开关触点使得监控中的电流回路中断。然而在此要注意的是，其他保护开关设备只有在克服导致触发防火开关的原因之后才能再重新接通，以便有效且持续地避免涉事人员被电击的危险或基于电缆起火所造成的可能的财产损失。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于防火开关的显示装置以及用于检测故障电弧的防火开关，所述显示装置和防火开关的特征在于更好的安全性。

所述技术问题通过一种用于用来检测故障电弧的防火开关的显示装置以及防火开关解决，其中，所述显示装置带有触发装置(亦可称“脱扣装置”)，所述触发装置具有触发线圈(亦可称“脱扣线圈”)以及相对于所述触发线圈可活动地支承的触发导杆(亦可称“脱扣顶杆”)，所述触发导杆能够通过对触发线圈的通电而自待触发位置(亦可称“待脱扣位置”)向已触发位置(亦可称“脱扣位置”)移动；带有显示件，所述显示件能够在防火开关被触发(亦可称“脱扣”)时自第一位置向第二位置运动；其中，所述显示件通过处于待触发位置中的触发导杆固持在所述显示件的第一位置中并且通过触发导杆向触发导杆的已触发位置的移动而被释放，其中，所述触发导杆自其已触发位置向其待触发位置的复位通过位于显示件的第二位置中的显示件而被阻止。

通过显示件的第一位置，向用户显示防火开关的已触发状态，与此相反地，通过处于第二位置的显示件发出基于预先规定的故障状态防火开关已被触发的信号，所述故障状态例如是被探测到的故障电弧。在触发防火开关时，触发导杆从其待触发位置置换到其已触发位置。随后，防火开关这样长时间保持在该已触发状态，直至触发导杆自其已触发位置复位至其待触发位置。然而为了使触发导杆能复位到其待触发位置，必须首先使显示件复位到其第一位置，因为显示件在其第二位置上阻止了触发导杆的复位。然而因为显示件向其第一位置的复位仅能通过用户的手动操作实现，所以确保有效阻止自动的重新接通(例如通过与防火开关耦连的其他保护开关设备)。

通过这种方式还确保了，用户必须首先登陆并且主动取消对防火开关的触发，随后将待监控的电流回路重新接通。错误操作(例如在未消除和进而还存在故障原因的情况下就重新接通防火开关和/或其他保护开关设备)能够被有效避免，由此明显改进了电气设备以及可能处于附近的人员的安全性。

关于在本申请中所使用的概念应该说明的是，针对防火开关以及显示装置使用了“工作状态”这一概念，而针对触发导杆使用了“位置”——待触发位置和已触发位置的概念，针对显示件使用了“位置”——第一位置、第二位置和第三位置的概念。

在所述显示装置的优选的扩展设计中，显示件设计为L状，并且具有沿显示件的运动方向定向的柄部，所述柄部带有横向于所述运动方向定向的底部。借助成形为L状的显示件可以以简单的方式和方法，不仅通过处于待触发位置的触发导杆将显示件锁止在其第一位置上，而且还借助简单且牢固的结构通过处于第二位置的显示件锁止处于已触发位置的触发导杆。

在显示装置的另一种优选的扩展设计中，显示件的底部与待触发位置中的触发导杆构成咬合(Hinterschneidung)，所述咬合阻止了显示件自其第一位置向其第二位置移动。相反在触发导杆处于已触发位置时底部被释放，其中，所述底部在显示件处于第二位置时阻止触发导杆自其已触发位置向其待触发位置的复位。所述显示装置的这两个活动的结构件(触发导杆和显示件)的咬合在此显示为通用的结构设计特征，以便通过简单且牢固的方式和方法实现这两个结构件向其相应位置的交互的锁止或释放。

在显示装置的另一种优选的扩展设计中，显示件利用弹簧件耦连，所述弹簧件将显示件从第一位置挤向第二位置。弹簧件提供了结构简单的可能性，用于将持久作用的力施加在显示件上，所述力将显示件挤向其第二位置。通过这种方式实现了显示装置简单、牢固且成本低廉的设计。

在显示装置的另一种优选的扩展设计中，显示件被设计为用于传导光信号的光导体。通过使用光导体，防火开关的状态不仅可以通过显示件的位置信号化，而且还可以借助有色的信号以光学方式信号化。通过这种方式，防火开关的相应状态还可以通过相应的显色以光学方式且由此更迅速地被检测。通过这种方式，用户还可以更迅速地获知防火开关的已触发状态，由此进一步改进了电气设备的安全性。

在显示装置的另一种优选的扩展设计中，光信号能够借助多色LED或借助多个单个的LED生成，以便防火开关的不同状态以光学方式通过不同的显色来显示。借助多色LED(或作为备选使用多个单个的LED)，能够以简单且成本低廉的方式和方法实现显示件的与防火开关的当前运行状态相关的、状态特异性的显色，所述多色LED(或多个单个的LED)的光信号耦合进被设计为光导体的显示件中。

在显示装置的另一个优选的扩展设计中，显示件能够向第三位置运动，由此促使防火开关向待触发状态的复位，其中，所述显示件的第一位置位于第二位置与第三位置之间。通过对显示件向其第三位置的手动移动，防火开关向其待触发的初始状态复位。所述显示件的这种复位由此相当于重置功能。所述重置功能例如由此实现，即，通过显示件向第三位置的移动而操纵布置在防火开关的壳体内的微开关，由此触发重置功能。通过这种方式，确保无法自动地实施重置，而是必须手动完成。

根据本发明的用于检测预先规定的故障电流的防火开关具有壳体、上述类型的显示装置以及耦连件，所述显示装置被容纳和固定在所述壳体中，所述耦连件构成在所述壳体的侧壁上，被设计用于使防火开关与其他保护开关设备耦连。所述耦连件在此与显示装置的触发导杆耦连，从而能够在触发导杆向其已触发位置运动时借助耦连件将触发信号传递给与所述防火开关耦连的其他保护开关设备。

借助构成在防火开关壳体的侧壁上的耦连件能够将所述防火开关的触发信号传递给与所述防火开关耦连的保护开关设备，所述保护开关设备基于接收到的触发信号中断监控中的电流回路。防火开关由此不需要自有的分离触点来中断监控中的电流回路。利用触发导杆向其已触发位置的运动还允许显示件向其第二位置的运动。当触发导杆已经重新复位至其待触发位置时，才能重新接通与防火开关耦连的其他保护开关设备。然而因为所述复位通过处于其第二位置中的显示件被锁止，首先需要用户的手动操作，用户手动复位显示件并且由此使防火开关重新复位至其待触发的初始状态。通过这种方式有效地避免了不论是防火开关还是与该防火开关耦连的其他保护开关设备的自动的重新接通。由此确保了用户必须首先登录对防火开关的触发，并且主动地通过对显示件的手动复位取消对防火开关的触发，随后才重新闭合监控中的电流回路。由此能够有效地避免错误操作，从而明显改进电气设备的安全性。

在一种优选的扩展设计中，防火开关具有微按键，所述微按键能够通过显示件向其第三位置的运动被操纵，从而促使防火开关向待触发状态的复位。通过对显示件向其第三位置的手动移动而操纵微按键或微开关，从而使防火开关向其待触发的初始状态复位。所述复位相当于防火开关的重置功能，所述重置功能不能自动启动，而是必须手动完成。因此进一步改进了电气设备的安全性。

在防火开关的另一种优选的扩展设计中，所述耦连件具有弹簧件，所述弹簧件抵制由触发件引发的耦连件的运动。弹簧件将耦连件挤回到其初始位置，所述弹簧件带来了简单且成本低廉的用于实现耦连件复位功能的可能性。

在防火开关的另一种优选的扩展设计中，耦连件作为可转动的掣子支承在防火开关的侧壁上。将耦连件设计为可转动地支承的掣子，这种实施方式尤其在防火开关与其他保护开关设备之间的双向信号传递的情况下带来了简单且成本低廉的用于实现这两个保护开关设备之间的信号传递的可能性。

附图说明

以下结合附图对显示装置以及防火开关的实施例进行详细阐述。在附图中：

图1A和图1B示出处于第一运行状态的显示装置以及防火开关的示意图；

图2A和图2B示出处于第二运行状态的显示装置以及防火开关的示意图；

图3示出处于第三运行状态的显示装置。

在不同附图中，相同的部件始终以相同的附图标记标注。该说明也适用于附图，相应的部件同样在所述附图中示出。

具体实施方式

图1A和图1B示意性示出了处于第一、也即待触发运行状态的根据本发明的显示装置以及根据本发明的防火开关1。在图1A中在此示出了在壳体2闭合时的根据本发明的防火开关1的外部立体式图，而在图1B中示出打开的防火开关壳体2连同布置在该防火开关壳体中的显示装置的细节图。

防火开关1具有壳体2，所述壳体本身具有前侧3、与前侧3对置的固定侧4以及连接所述前侧3和固定侧4的窄侧5和宽侧6。所述固定侧4用于将防火开关1固定在固定轨和安装轨上(未示出)，所述固定轨和安装轨例如为了固定大量成组结构设备而安装在电气设备分配器中。此外，防火开关1具有显示件10，所述显示件布置在壳体2的内部，然而通过构成在壳体2的前侧3中的开孔是可见的，以便在触发情况下显示出防火开关1的触发。所述显示能够不仅通过触发件10的机械运动而且还通过额外的光学标志实现。

图1B示出打开的防火开关壳体2连同布置在所述防火开关壳体内的显示装置，其中，所述防火开关1处于第一待触发的运行状态。防火开关1具有触发装置20，所述触发装置本身具有触发线圈21以及沿第一方向x相对于所述触发线圈活动地支承的触发导杆22。在图1B所示的视图中，触发导杆22处于待触发位置，并且能够通过对触发线圈21的通电而向已触发位置(见图2B)移动。

显示件10原则上沿第二方向y(所述第二方向y横向于、尤其正交于第一方向x定向)相对于壳体2在图1B所示的第一位置与图2B所示的第二位置之间可移动地支承。显示件10主要由纵长的柄部11以及构成在所述柄部11的下端部的底部12构成，所述柄部11沿第二方向y延伸，所述底部12沿第一方向x从柄部11伸出。底部12可以成型在柄部11上，从而一件式地构成显示件10。

此外，防火开关1还具有固定在壳体2内部的微开关40，所述微开关设计为微按键，并且能够通过显示件10向其第三位置(见图3)的运动被操纵。为此，利用手或借助工具逆着第二方向y将显示件10按压到防火开关1的壳体2内一段距离，直至显示件10的底部12或柄部11触及并操纵微开关40。通过对微开关40的操纵能启动防火开关1的重置功能，通过该重置功能使防火开关向其待触发的初始状态复位。

此外，防火开关1还具有LED30，所述LED在壳体2中布置在显示件10的柄部11的下方。如果显示件10被设计为用于传导光信号的光导体，除了显示件10的位置改变之外还能够借助该LED30生成光学信号，所述光学信号向用户显示，防火开关1基于其检测到的故障电流而被触发。如果LED30此外还被设计为多色LED，则还能够通过相应不同的显色示出防火开关1的多个不同的运行状态。

为了将触发信号传递给与防火开关1耦连的其他保护开关设备、例如线路保护开关(LS开关)或组合式的线路保护/故障电路保护开关(LS/FI开关)，防火开关1具有耦连件50，所述耦连件可转动地支承在壳体2的宽侧6中。所述耦连件50具有与触发导杆22的作用连接，从而在防火开关被触发的情况下通过触发导杆22促使耦连件50发生转动。所述转动被传递至并作用于与防火开关1耦连的其他保护开关设备，从而使所述其他保护开关设备也被触发，由此使监控中的电路断开。为了使耦连件50复位至其初始位置而设置了复位弹簧51，所述复位弹簧被设计为转动弹簧，其作用在耦连件50上并且支承在壳体2中。

在图1B的视图中，显示件10占据第一位置，在此位置时，显示件10的底部12与触发装置20的触发导杆22构成咬合。通过这种方式，在图1B所示的防火开关1的待触发的运行状态中，阻止了显示件10从图1B所示的第一位置向其在图2B中所示的第二位置的运动。如果触发导杆22一直处于其待触发位置，显示件10向其第二位置的运动由于触发导杆22的右端部与显示件10的底部12的咬合而被有效阻止，所示第二位置显示用户已完成对防火开关1的触发。

图2A和图2B示意性示出处于第二运行状态中的根据本发明的显示装置以及根据本发明的防火开关1，其中，防火开关1基于所探测到的故障电流已经被触发。显示件10在此处于其第二位置，并且以其上端部从防火开关壳体2的前侧3的外部轮廓中突出。图2A在此也示出了在壳体2闭合时已触发的防火开关1的外部立体视图，而在图2B中示出了打开的防火开关壳体2连同布置在所述防火开关壳体中的显示装置的相关的细节图，其中，防火开关1处于第二、也即已触发的运行状态。通过基于检测到的故障电流所发出的触发信号已经使触发线圈21被通电，由此触发导杆22借助沿第一方向x的运动转移至第二、也即已触发位置。

通过触发导杆22向其已触发位置的运动，触发导杆22的右端部与显示件10的底部12的咬合被解除。由此不再锁止显示件10的运动。由于通过弹簧件15施加在显示件10上的弹簧力，显示件10向其(在图2B中所示的)第二位置运动并且被固持在该处。在该第二位置中，显示件10的底部12处于触发导杆22的高度，由此锁止了触发导杆22自其已触发位置向其待触发位置的复位。这种状态一直持续，直至显示件10被手动或借助工具重新复位到其图1B所示的第一位置中。一旦显示件重新处于其第一位置，触发导杆22不再被锁止，并且能够例如借助自有的复位弹簧重新复位到其待触发位置。

如果显示件10处于其第二位置，则由此不仅阻止了触发导杆22向其待触发位置的复位，而且还阻止了耦连件50的复位，由此避免了与防火开关1耦连的其他保护开关设备的重新接通。因此，为了重新接通其他保护开关设备，必须首先通过对显示件10的手动操纵使防火开关复位到其待触发的工作状态，之后才通过接通其他保护开关设备重新闭合待监控的电流回路。通过这种方式确保用户必须首先登陆和主动取消对防火开关1的触发。由此有效地避免通过闭合待监控的电流回路所造成的自动的重新接通。

在图3中示意性示出处于第三运行状态的显示装置，其中，显示件10占据其第三位置。为了将显示件10转换至其第三位置，通过手或借助工具逆着第二方向y将显示件按进防火开关1的壳体2中一段距离，直至显示器10的底部12或柄部11触及并且操纵微开关40。这不仅可以自显示件10的第二位置还可以自显示件10的第一位置开始进行。通过对微开关40的操纵则启动重置功能，所述重置功能是防火开关1复位至其待触发的初始状态。

附图标记清单

1防火开关

2壳体

3前侧

4固定侧

5窄侧

6宽侧

10显示件

11柄部

12底部

15弹簧件

20触发装置

21触发线圈

22触发导杆

30LED

40微按键/微开关

50耦连件

51复位弹簧

x第一方向

y第二方向

Claims (11)

1.一种用于检测故障电弧用的防火开关(1)的显示装置，其

-具有触发装置(20)，所述触发装置具有触发线圈(21)以及相对于所述触发线圈可活动地支承的触发导杆(22)，所述触发导杆能够通过对触发线圈(21)的通电而自待触发位置向已触发位置移动，

-具有显示件(10)，所述显示件能够在防火开关(1)被触发时自第一位置向第二位置运动，

-其中，所述显示件(10)通过处于待触发位置中的触发导杆(22)固持在所述显示件的第一位置中并且通过将触发导杆(22)置于其已触发位置而被释放，

-其中，所述触发导杆(22)自其已触发位置向其待触发位置的复位通过显示件(10)处于其第二位置而被锁止。

2.根据权利要求1所述的显示装置，

-其中，所述显示件(10)设计为L状，并且具有沿显示件(10)的运动方向定向的柄部(11)，所述柄部带有横向于所述运动方向定向的底部(12)。

3.根据权利要求2所述的显示装置，

-其中，在所述待触发位置中，所述底部(12)与所述触发导杆(22)构成咬合，所述咬合阻止显示件(10)自其第一位置向其第二位置的运动，

-其中，所述底部(12)在触发导杆(22)处于已触发位置时被释放，并且

-其中，所述底部(12)在显示件(10)处于第二位置时阻止了触发导杆(22)自其已触发位置向其待触发位置的复位。

4.根据上述权利要求中任一项所述的显示装置，其中，所述显示件(10)与弹簧件(15)耦连，所述弹簧件将显示件(10)自其第一位置挤向其第二位置。

5.根据上述权利要求中任一项所述的显示装置，其中，所述显示件(10)构成为用于传递光信号的光导体。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述光信号借助多色LED(30)或多个单独的LED形成，以便以光学方式显示防火开关(1)的不同的状态。

7.根据上述权利要求中任一项所述的显示装置，其中，所述显示件(10)能够向第三位置运动，由此促使防火开关(1)向待触发状态的复位，其中，所述第一位置位于所述第二位置与第三位置之间。

8.一种用于检测预先规定的故障电流的防火开关(1)，其

-具有壳体(2)，

-具有根据上述权利要求中任一项所述的显示装置，所述显示装置被容纳并且固持在所述壳体(2)中，

-具有耦连件(50)，所述耦连件设置在所述壳体(2)的侧壁(6)中，并且设计用于将防火开关(1)与其他保护开关设备耦连，

-其中，所述耦连件(50)与所述显示装置的触发导杆(22)耦连，从而在触发导杆(22)向触发导杆的已触发位置运动时能够借助耦连件(50)将触发信号传递给与所述防火开关(1)耦连的其他保护开关设备。

9.根据权利要求8所述的防火开关(1)，其中，所述防火开关(1)具有微按键(40)，所述微按键能够通过显示件(10)运动到其第三位置来操纵，由此促使防火开关(1)向待触发状态的复位。

10.根据权利要求8或9所述的防火开关(1)，其中，所述耦连件(50)具有弹簧件(15)，所述弹簧件抵制通过触发装置(20)引起的耦连件(50)的运动。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的防火开关(1)，其中，所述耦连件(50)作为可转动地支承的掣子支承在所述防火开关(1)的侧壁(6)上。