CN106206107B - 具有不依赖于操作者的关断装置的开关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种开关设备，具有：操纵机构，其中手动操作通过操纵件(1)能传到配对齿轮(2)上；传递机构，其中配对齿轮(2)的运动能传到驱动轴(3)上，驱动轴耦联到锁扣机构(5)的齿形摆动板(4)处，铰接杆(6)通过锁扣机构加载了操纵杆(21)；以及接触布置(20)，其具有带有触点的固定定位的触点元件(24)，该触点元件与带有触点的能运动的触点元件(22)相对地布置，能运动的触点元件在接触滑块(23)中被引导，其中操纵杆(21)与接触布置(20)作用连接。本发明的特征在于，驱动轴(3)啮合到齿形摆动板(4)的半月形空隙中，其中，在经过空程之后，驱动轴(3)的转动才从确定的旋转角开始带动齿形摆动板(4)。

Description

具有不依赖于操作者的关断装置的开关设备
技术领域
本发明涉及一种开关设备，具有：操纵机构，其中，手动操作通过操纵件能够传递到配对齿轮上；传递机构，其中，配对齿轮的运动能传递到驱动轴上，驱动轴耦联到锁扣机构的齿形摆动板上，铰接杆通过该锁扣机构对操纵杆进行加载；以及接触布置，该接触布置具有带有触点的固定定位的触点元件，该触点元件与带有触点的能运动的触点元件相对地布置，该能运动的触点元件在接触滑块中被引导，其中，操纵杆与接触布置作用连接。
背景技术
此外，开关设备、特别是断路器在短路时起到安全关断的作用并且由此保护耗电设备。此外，电的或机械的开关单元适用于符合运行要求地手动开关耗电器，以及适用于在维修工作时或在设备处有改变时安全地使设备与电网分离。电开关单元通常电磁地运行。
也就是说，这种开关单元是技术上高价值的电开关设备，其具有对于电动机、导线、变压器和发电机的集成保护。其进一步地应用于具有更小的开关频率的功能部位处。这种开关单元除了短路保护之外也适用于过载保护。
在短路的情况下，电开关单元安全地关断电设备。由此，其提供了对过载的安全保护。流经有电流的每个导体或高或低强度地变热。在此，变热取决于电流强度与电流导体横截面的比，即所谓的电流密度。电流密度不得过大，因为否则由于过高的变热而熔化了导体绝缘部，由此可能能够引发火灾。为了防止电设备受到这些损毁性影响，使用开关单元作为过电流保护装置。
断路器具有两个彼此分开地起作用的脱扣机构，用于过载和短路保护。这两个脱扣器串联。在短路时，时间上几乎不延迟地起作用的电磁脱扣器承担保护作用。在短路时，电磁脱扣器不延迟地释放断路器的锁扣机构。在短路电流能达到其最大值之前，开关衔铁分离触点元件。
已知的开关单元具有接触滑块单元，其具有接触滑块和能运动的触点元件。能运动的触点元件还具有电触点。此外，这种开关单元具有对于电线的第一触点。在接通状态中，能运动的触点元件的电触点接触了开关单元的固定触点。在短路情况下，能运动的触点元件的电触点与固定触点脱开，从而中断电流。在此，能运动的触点元件与固定触点脱开。
除了其保护功能之外，如上所述，断路器作为过载和短路脱扣器也实现了电动机的正常接通和关断。为了证明该功能，断路器必须根据产品规格能够接通十倍的电动机额定电流。为了能够确保该极限负载，必要的是，断路器几乎同时并且以阶跃函数闭合三个电流路径的双断点，该电流路径分别具有能运动的电桥的形式，其具有两个能运动的触点位置和两个固定的触点位置。
为了实现该功能，经由手动操纵的机构使接合器从接触滑块和能运动的电桥中释放，该手操纵的机构具有操纵件、锁扣机构和操纵链的形式。释放通过所谓的快速接通来实现。在锁扣机构已经几乎但是还没有完全接通之后，此时才通过机构释放这三个接触系统。现在，在接通时，以触点负载弹簧形式的储能弹簧确定了接触系统的动态。
为了使接触系统能够抵抗其压力弹簧而打开，需要相应地设定了尺寸的锁扣机构。该锁扣机构应该总是尽可能快速地且不取决于手动操作地脉冲式地打开接触系统。此外，此时应当总是可靠地实现在最终位置中所需要的分离路程。在手动操作的断开时，除了该可靠的分离路程之外，还应确保关于辅助开关的明确的开关状态显示。因此必要的是，与手动操作的断开速度和断开状况无关地设计触点断开，因为否则会导致缓慢的触点断开并进而导致变小的电流断开能力。因此，在开关设备中总是有借助传递运动件抵抗彼此地工作的两个弹簧系统，断开弹簧抵抗触点负载弹簧。
通常，在断开时，在操作部件和触点操纵部之间产生或多或少的直接耦联。这就是说，手动操作的转动速度最终也确定了触点断开的速度，由此能够导致缓慢的触点断开并进而导致变小的电流断开能力。
发明内容
相应地，本发明的目的在于，实现一种具有不取决于操作者的断开装置的开关设备。
根据本发明，该目的通过一种开关设备实现，其具有操纵机构，其中，手动操作能够通过操纵件传递到配对齿轮上；具有传递机构，其中，配对齿轮的运动能够传递到驱动轴上，该驱动轴耦联到锁扣机构的齿形摆动板(Zahnwippe)处，铰接杆通过锁扣机构对操纵杆进行加载；以及具有接触布置，该接触布置具有带有触点的固定定位的触点元件，该触点元件与带有触点的能运动的触点元件相对地布置，该能运动的触点元件在接触滑块中被引导，其中，操纵杆与接触布置作用连接。在此，本发明的特征在于，驱动轴啮合到齿形摆动板的半月形空隙中，其中，经过一个空程之后，驱动轴的转动才从确定的转动角开始带动齿形摆动板。
在操纵件和锁扣机构之间集成有包括复位弹簧在内的空程。现在，本发明的核心在于，在通过驱动轴的和锁扣机构的齿形摆动板的两个已经存在的、耦联形式地插接在一起的部件的力传递链中实现了空程。两个交错啮合的圆弧具有自由空间，该自由空间在转动时从确定的转动角开始才带动在锁扣机构处的配对件。从经过锁扣机构的释放点开始，运动机构能够转动进入到该自由空间中并且不再通过操纵机构的操纵件制动。
另外的要求在于，操纵件固定保持在释放点处，其中，锁扣机构应当不受阻碍地转动到断开的开关位置部位中。为此，首先经过在驱动轴和锁扣机构的齿形摆动板之间的空程。由此，实现不依赖于操作者的最小触点断开。对于通过所形成的空载的不受阻碍的触点最小断开距离并不足够的情况，能够附加地引入在配对齿轮和驱动轴之间的空程。通过这种附加的空程，总共形成了两个分空载，其产生了所组成的总空载，通过总空载能够扩大不受阻碍的打开路程。
当在释放点之前中断了断开时，操纵件通过复位弹簧再次回转到正确的接通的开关位置部位中。复位弹簧安装在驱动轴处。因此，其仅在来自驱动轴和锁扣机构的齿形摆动板的两个耦联形式的共同起作用的弧形部之间起作用。
在根据本发明的方案的实施方式中，能够提出，在操作操纵件时直接地、不经过空程地形成对配对齿轮的带动。根据本发明，空程构造在驱动轴和锁扣机构的齿形摆动板之间。由此，实现了与操作者无关的断开装置，其与转动操作件的速度无关。
在本发明的特别的设计方案中能够存在另外的方案，即驱动轴通过具有突出的隆起的弧形分部段轮廓啮合到齿形摆动板的半月形空隙中。驱动轴通过弧形分部段轮廓耦联到锁扣机构的齿形摆动板处。
在本发明的特别有利的设计方案中，能够提出，在齿形摆动板中的半月形空隙以具有空程间隙的弧形分部段的形式来构造。弧形分部段轮廓的和弧形分部段的两个交错啮合的弧形具有自由空间，其在转动时从确定的转动角开始才带动在锁扣机构处的配对齿轮。在经过了锁扣机构的释放点之后，闭锁移动机构能够转动进入到该自由空间中并且不再通过要手动操作的操纵机构来制动。
在本发明的特别的设计方案中，能够存在另外的方案，即在弧形分部段处除了空程间隙之外构造其他的间隙，以用于容纳弹簧件。弹簧件起到复位弹簧的作用并且实现了使开关设备引导到接通位置中。
在根据本发明的该方案的实施方案中能够提出，弹簧件构造成金属线弧形弹簧。这种弹簧形式的特征在于特别的鲁棒性并且能够通过其造型而节省空间地构造。
在本发明的特别的设计方案中，能够有另外的方案，即驱动轴通过弹簧件耦联到齿形摆动板处。因为驱动轴又耦联到配对齿轮处并且配对齿轮耦联到操纵件处，所以开关设备能够通过弹簧件再次复位到接通的开关位置中。
在本发明的特别的设计方案中，能够有另外的方案，即弹簧件构造成复位弹簧。复位弹簧固定在驱动轴处并且伸入到齿形摆动板中的弧形分部段的半月形空隙中。
在本发明的另外的特别的设计方案中，能够提出，在配对齿轮和驱动轴之间构造附加的空程。当通过所形成的空载的不受阻碍的触点最小打开距离不足够时，该附加空程此时能够实现承载。因此，通过由两个分空载组成的总空载能够扩大不受阻碍的打开路程。
此外，根据本发明能够提出，开关设备是断路器。
根据本发明的具有不依赖于操作者的断开装置的开关设备具有操纵机构，其中，手动操纵通过操纵件能够传递到配对齿轮上。操纵机构啮合到传递机构中，其中配对齿轮的移动传递到驱动轴上，驱动轴耦联到锁扣机构的齿形摆动板处，铰接杆通过锁扣机构对操纵杆进行加载。操纵杆与接触布置作用连接，该接触布置剧由固定定位的触点元件，其与具有触点的能运动的触点元件相对地布置，该能运动的触点元件在接触滑块中被引导。
在传递机构中设置，在驱动轴处构造隆起，其优选地具有弧形分部段轮廓的形式，该弧形分部段轮廓啮合到锁扣机构的齿形摆动板的半月形空隙中，其优选地具有弧形分部段的形式。在齿形摆动板中的半月形空隙包括附加的空程间隙，在到达释放点之间必须经过该空程间隙。在空隙的在齿形摆动板处的其他部分区域中，复位弹簧啮合到锁扣机构中。
根据本发明的开关设备的特征在于，断开装置与操作者无关地设计。在此，空程位于在驱动轴和齿形摆动板之间的耦联点处，并且不由于操纵件的快速或缓慢的移动而受到影响。还有利的是，对于该解决方案而言不需要附加的部件，从而该断开装置能够集成到现有的开关器系列中，而不必进行很大的改变。对于要生产成本低廉的其中没有集成这种断开装置的开关设备变体的情况而言，在齿形摆动板处仅仅必须构造传递部件，而没有空隙。
附图说明
下面根据实施例以及附图说明本发明的其他优点和实施方案。
其中示意性示出：
图1以前视图示出了在接通的开关位置状态中的、根据本发明的开关设备的以操纵机构和传递机构形式的部分区域；
图2以前视图示出了在接通的开关位置状态中的、在锁扣机构的根据本发明的齿形摆动板和驱动轴之间的耦联点；
图3以前视图示出了在释放点处的、根据本发明的开关设备的以操纵机构和传递机构形式的部分区域；
图4以前视图示出了在释放点处的、在锁扣机构的根据本发明的齿形摆动板和驱动轴之间的耦联点；
图5以侧视图示出了在释放点处的、在驱动轴和齿形摆动板之间的耦联；
图6以侧视图示出了在释放点处的包括复位弹簧在内的驱动轴；
图7以前视图示出了在断开的开关位置状态中的、根据本发明的开关设备的以操纵机构和传递机构的形式的部分区域；
图8以前视图示出了在断开的开关位置状态中的、在锁扣机构的根据本发明的齿形摆动板和驱动轴之间的耦联点；
图9以侧视图示出了在断开的开关位置状态中的、在驱动轴和齿形摆动板之间的耦联；
图10以侧视图示出了在断开的开关位置状态中的、包括复位弹簧在内的驱动轴；
图11以透视图示出了根据本发明的开关设备的具有操纵机构、传递机构和接触布置的部分区域；
图12以透视的侧视图示出了根据图11的图示；
图13以透视的前视图示出了在接通的开关位置状态中的、根据本发明的开关设备的具有操纵机构、传递机构和接触布置的部分区域；
图14以透视的侧视图示出了根据图13的图示；
图15以透视的侧视图示出了根据本发明的开关设备的具有操纵件、配对齿轮和包括复位弹簧的驱动轴的部分区域；
图16以透视的前视图示出了驱动轴；
图17以透视的前视图示出了由操纵件和配对齿轮构成的操纵机构；
图18以透视的前视图示出了包括对于驱动轴的耦联部在内的操纵机构；
图19以透视的前视图示出了当断开过程中断时，在达到释放点之前的包括对于驱动轴的耦联部在内的操纵机构。
具体实施方式
图1示出了处于开关设备的接通的开关位置状态的根据本发明的开关设备的部分区域，该部分区域具有操纵机构和传递机构的形式。操纵机构能够手动地通过操纵件1来操作，该操作件耦联到配对齿轮2处。操纵机构啮合到传递机构中，其中，配对齿轮2的移动传递到驱动轴3上，其耦联到锁扣机构5的齿形摆动板4处，铰接杆6通过锁扣机构对操纵杆进行加载。在此，配对齿轮2的面法线基本上正交于驱动轴3的转动轴线，或者说配对齿轮2的面基本上平行于驱动轴3的转动轴线地定位。在传递机构中设置，在驱动轴3处构造有隆起，其优选地具有弧形分部段轮廓7，该弧形分部段轮廓啮合到锁扣机构5的齿形摆动板4中的半月形空隙中，其优选地具有弧形分部段8。在齿形摆动板4中的半月形空隙包括附加的空程间隙9，在到达释放点之前必须经过该空程间隙。在空隙的在齿形摆动板4处的其他部分区域中，复位弹簧10啮合到锁扣机构中。
图2中示出了在开关设备的接通的开关位置状态中，在锁扣机构5的齿形摆动板4和驱动轴3之间的耦联点。围绕齿形摆动板4的轴线中点11布置在齿形摆动板4中的半月形空隙，其具有弧形分部段8的形式。齿形摆动板4的半月形空隙包括附加的空程间隙9，其能够由驱动轴3的弧形分部段轮廓7所经过。在弧形分部段轮廓7的端部处构造有隆起12，其在断开过程的情况中扩大了在齿形摆动板的边界轮廓13处的支承面，以便使得对齿形摆动板4的带动更加容易。
在图3中示出了根据本发明的开关设备的在释放点处的部分区域，该部分区域具有操纵机构和传递机构形式。由图3能够看出，操纵件1现在处于在接通的开关位置和断开的开关位置之间的中间位置中。此外，在驱动轴之前完全由齿形摆动板4所覆盖之后，驱动轴3现在已经转动到能观察到的区域中。在释放点处，驱动轴3的弧形分部段轮廓7的隆起12抵靠在齿形摆动板的边界轮廓13处。与接通的开关位置状态相比，在锁扣机构5中，齿形摆动板4没有明显改变其位置。弧形分部段轮廓7仅仅经过了空程间隙9的路程。
图4示出了在释放点处的在锁扣机构5的根据本发明的齿形摆动板4和驱动轴3之间的耦联点。在此，弧形分部段轮廓7的隆起12抵靠在齿形摆动板4的齿形摆动板的边界轮廓13处，而齿形摆动板4没有明显改变其位置。转动移动通过驱动轴3来引起，驱动轴现在能观察到地处于齿形摆动板4的轮廓之后。
图5示出了在释放点处的在驱动轴3和齿形摆动板4之间的耦联点。附加地，从图5能够看到复位弹簧10的位置。复位弹簧10优选地构造成具有U形形状的金属线弧形弹簧，该形状带有两个支腿14，15和连接区域16。在此，支腿14的支腿端部17弯曲并且位于驱动轴3的空隙中。支腿15的支腿端部18耦联到齿形摆动板4处。
图6中示出了包括复位弹簧10在内的在释放点处的驱动轴3。由该图示能够看到复位弹簧10在驱动轴3中的明确位置。
图7中示出了处于断开的开关位置状态的根据本发明的开关设备的部分区域，该部分区域具有操纵机构和传递机构形式。在断开的开关位置状态中，齿形摆动板4现在在顺时针方向上继续其转动并且此时带动了锁扣机构5，由此转换了在铰接杆6处的移动。弧形分部段轮廓7现在抵靠在齿形摆动板的边界轮廓19处，该边界轮廓与齿形摆动板的边界轮廓13相对地布置。
图8中示出了在断开的开关位置状态中，在锁扣机构5的根据本发明的齿形摆动板4和驱动轴3之间的耦联点。为了实现断开的开关位置状态，齿形摆动板4已经在顺时针方向上转动了大约20°。驱动轴3的弧形分部段轮廓7的隆起12现在在该位置中抵靠在齿形摆动板的边界轮廓19处。
图9中示出了在断开的开关位置状态中，在驱动轴3和齿形摆动板4之间的耦联点。与图5相比，现在，支腿15的支腿端部18已经从上向下地移动了。支腿端部17继续处于驱动轴3的空隙中。
图10示出了在断开的开关位置状态中，包括复位弹簧10在内的驱动轴3。与其中示出了在释放点处的复位弹簧10的图6相比，由图10能够看出，支腿端部18已经从上向下地移动了。
在图11中示出了，在断开的开关状态中，根据本发明的开关设备的具有操纵机构、传递机构和接触布置20的部分区域。在此，操纵机构包括操纵件1和配对齿轮2，传递机构由驱动轴3、齿形摆动板4和锁扣机构5组成，锁扣机构耦联到铰接杆6处，铰接杆与操纵杆21作用连接。通过操纵杆21来操作接触布置20。接触布置20具有能运动的触点元件22，其在接触滑块23中被引导并且与固定定位的触点元件24相对地布置。在断开的开关位置状态中，触点元件22，24彼此间隔开。
在图12中以侧视图示出了断开的开关位置状态。
图13示出了在接通的开关位置状态中，根据本发明的开关设备的具有操纵机构、传递机构和接触布置20的部分区域。
在这种开关位置状态中，能运动的触点元件22，24彼此叠放。
由图14能够以侧视图看到接通的开关位置状态。
图15示出了根据本发明的开关设备的部分区域，该部分区域具有操纵件1、配对齿轮2、包括复位弹簧10的驱动轴3。由该图示能够看出，优选地柱状成型的驱动轴3朝向齿形摆动板4地过渡到弧形分部段轮廓7中。
图16中示出了具有弧形分部段轮廓7的驱动轴3，该弧形分部段轮廓过渡到隆起12中。附加的，驱动轴3具有臂隆起部25，当断开过程在达到释放点之前被中断时，臂隆起部实现了到接通的开关位置状态中的回转。此外，驱动轴3具有锁齿(Fangzinken)26，其起到了对于止动面(Fangflaeche)的支承面的作用，该止动面优选地构造在配对齿轮处。
图17示出了由操纵件1和配对齿轮构成的操纵机构。在配对齿轮2的在驱动轴3的方向上的下方布置配对轮廓27，其与驱动轴3的臂隆起部25作用连接，并且实现了开关设备到接通的开关位置状态中的回转。此外，在配对齿轮2处布置有销钉28，其啮合到驱动轴3的空隙中并且如此示出了与驱动轴3的作用连接。由图17能够看出，操纵件1在操作时直接带动了配对齿轮2，而不经过空程。为此在配对齿轮2处构造有空隙29，操纵件1的牵引件(Mitnehmer)30啮合到该空隙中。
图18示出了由操纵件1和包括对于驱动轴3的耦联部在内的配对齿轮2构成的操纵机构。由图18能够看出在配对齿轮2处的配对轮廓27在驱动轴3的臂隆起部25处的交错啮合。
图19示出了当断开过程被中断时，在到达释放点之前的、由操纵件1和包括对于驱动轴3的耦联部在内的配对齿轮2构成的操纵机构。在配对齿轮2处的配对轮廓27此时再次与驱动轴3处的臂隆起部25间隔开。
根据本发明的开关设备的特征在于，断开装置与操作者无关地设计。在此，空程位于在驱动轴和齿形摆动板之间的耦联点处，并且不由于操纵件的快速或缓慢的移动而受到影响。还有利的是，对于该解决方案而言不需要附加的部件，从而该断开装置能够集成到现有的开关器系列中，而不必进行很大的改变。对于要生产成本低廉的其中没有集成这种断开装置的开关设备变体的情况而言，在齿形摆动板处仅仅必须构造传递部件，而没有空隙。
参考标号列表
1 操纵件
2 配对齿轮
3 驱动轴
4 齿形摆动板
5 锁扣机构
6 铰接杆
7 弧形分部段轮廓
8 弧形分部段
9 空程间隙
10 复位弹簧
11 轴线中点
12 隆起
13 齿形摆动板的边界轮廓
14 支腿
15 支腿
16 连接区域
17 支腿端部
18 支腿端部
19 齿形摆动板的边界轮廓
20 接触布置
21 操纵杆
22 能运动的触点元件
23 接触滑块
24 固定定位的触点元件
25 臂隆起
26 锁齿
27 配对轮廓
28 销钉
29 空隙
30 牵引件。

Claims (14)

1.一种开关设备，具有：操纵机构，其中，手动操作能够通过操纵件(1)传递到配对齿轮(2)上；传递机构，其中，所述配对齿轮(2)的运动能够传递到驱动轴(3)上，该驱动轴耦联到锁扣机构(5)的齿形摆动板(4)上，铰接杆(6)通过所述锁扣机构对操纵杆(21)进行加载；以及接触布置(20)，该接触布置具有带有触点的固定定位的触点元件(24)，该触点元件与具有触点的能运动的触点元件(22)相对地布置，所述能运动的触点元件在接触滑块(23)中被引导，其中，所述操纵杆(21)与所述接触布置(20)作用连接，
其特征在于，所述驱动轴(3)啮合到所述齿形摆动板(4)的半月形空隙中，其中，在经过了空程之后，所述驱动轴(3)的转动才从确定的转动角开始带动所述齿形摆动板(4)。
2.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，在操纵所述操纵件(1)时直接地、不经过空程地形成对所述配对齿轮(2)的带动。
3.根据权利要求1或2所述的开关设备，其特征在于，所述驱动轴(3)通过具有突出的隆起(12)的弧形分部段轮廓(7)啮合到所述齿形摆动板(4)的所述半月形空隙中。
4.根据权利要求1或2所述的开关设备，其特征在于，在所述齿形摆动板(4)中的所述半月形空隙构造成具有空程间隙(9)的弧形分部段(8)的形式。
5.根据权利要求3所述的开关设备，其特征在于，在所述齿形摆动板(4)中的所述半月形空隙构造成具有空程间隙(9)的弧形分部段(8)的形式。
6.根据权利要求5所述的开关设备，其特征在于，在所述弧形分部段(8)处除了所述空程间隙(9)之外还构造有用于容纳弹簧件的另外的空隙。
7.根据权利要求6所述的开关设备，其特征在于，所述弹簧件构造成金属线弧形弹簧。
8.根据权利要求6所述的开关设备，其特征在于，所述驱动轴(3)通过所述弹簧件耦联至所述齿形摆动板(4)处。
9.根据权利要求7所述的开关设备，其特征在于，所述驱动轴(3)通过所述弹簧件耦联至所述齿形摆动板(4)处。
10.根据权利要求6所述的开关设备，其特征在于，所述弹簧件构造成复位弹簧(10)。
11.根据权利要求9所述的开关设备，其特征在于，所述弹簧件构造成复位弹簧(10)。
12.根据权利要求1或2所述的开关设备，其特征在于，在所述配对齿轮(2)和所述驱动轴(3)之间构造附加的空程。
13.根据权利要求11所述的开关设备，其特征在于，在所述配对齿轮(2)和所述驱动轴(3)之间构造附加的空程。
14.根据权利要求1或2所述的开关设备，其特征在于，所述开关设备是断路器。
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