CN106653507A - 热控制的断开构件和设置有断开构件的电量仪表 - Google Patents

Abstract

一种断开构件包括：可变形刀片(6)，其适于采取稳定连接形状和稳定断开形状；以及第一致动器(10a)和第二致动器(10b)，所述第一致动器(10a)和第二致动器(10b)被热控制，并且所述第一致动器(10a)和第二致动器(10b)布置为以相反方式作用使可变形刀片变形，使得第一致动器适于使所述可变形刀片采取所述稳定连接形状并且第二致动器适于使所述可变形刀片采取所述稳定断开形状。一种电量仪表，包括这样的断开构件。

Description

热控制的断开构件和设置有断开构件的电量仪表

技术领域

本发明涉及电能仪表的领域。

背景技术

现代的电能仪表称为"智能"电子仪表，所述电子仪表自然适于测量由分配器经由分配网络供应给电气设施的电能的量，而且所述电子仪表还能够执行各种额外的功能：通过接收订单管理费用、远程读取和编程、客户信息系统等。

这样的仪表有时包括串联地连接在火线中并且在远程控制下使得电气设施能够选择性地连接到分配网络和与分配网络断开的断开构件。

断开构件特别用于通过在经受来自分配网络的意外电压涌流时断开并且通过在意外电压涌流之后在来自分配器的操作者的命令下再次闭合来保护电气设施。断开构件还用于例如电气设施的使用者取消订购或未能支付已经消费的电量的情况下远程地断开和重新连接到电气设施的电力供应，并不必在现场派遣人员。

理想的是断开构件能够干净且迅速地断开和闭合，以便限制削弱并缩短断开构件的寿命并且使电气设施的设备退化的电弧的形成。

还理想的是保护断开构件免受在试图从仪表外部通过使用强力磁铁干扰断开构件的操作的磁性欺骗时的尝试的损害。例如，这样的尝试的欺骗可以在于即使分配器已经命令断开构件在观察到账单仍然未付之后打开也迫使断开构件保持在闭合状态下。这种类型的尝试的欺骗对于分配器来说自然是昂贵的，而且对于分配网络来说，它还可能存在危险。具体地，在由欺骗性的使用者的设施产生的电压涌流的情况下，断开构件可能不能断开以便保护分配网络，这然后冒着受电压涌流的结果损坏（其可能导致分配网络中的失火）的危险。

发明内容

本发明的目的是提供适于以干净且迅速的方式断开和闭合并且不易受磁性欺骗时的尝试所干扰的操作的断开构件。

为了实现该目的，提供了一种用于选择性地连接和断开电路的两个端子的断开构件，所述断开构件包括：

·可变形刀片，其适于采取所述可变形刀片的第一端布置为将所述两个端子连接在一起的稳定连接形状和所述第一端布置为断开所述两个端子的稳定断开形状；以及

·第一致动器和第二致动器，所述第一致动器和第二致动器被热控制，并且所述第一致动器和第二致动器布置为以相反方式作用在所述可变形刀片的第二端上，以便使所述可变形刀片变形，使得所述第一致动器适于使所述可变形刀片采取所述连接稳定形状并且所述第二致动器适于使所述可变形刀片采取所述断开稳定形状。

使用可变形刀片使断开构件能够干净且迅速地断开和闭合成为可能。此外，由于第一致动器和第二致动器被热控制，致动器的操作并且因此本发明的断开构件的操作不会受磁性欺骗时的尝试所干扰。

鉴于本发明的具体的非限制性实施例，可以更好地理解本发明。

附图说明

参照附图且示出了装有本发明的断开构件的电量仪表的其唯一图。

具体实施方式

参考唯一图，在该示例中，本发明在用于测量电能的电量仪表1中使用，所述电能通过位于仪表1上游的分配网络进行供应，并且所述电能由位于仪表1下游的电气设施消耗。电能由仪表1连接到的具有火线和零线的电线传输给电气设施。

仪表1包括壳体2和连接在仪表1内部的火线中的断开构件3。断开构件3使得能够选择性地且远侧地将电气设施连接到分配网络和将电气设施与分配网络断开。

将电气设施连接到分配网络和将电气设施与分配网络断开分别在于连接到火线的两个电性端子4连接在一起和在于将连接到火线的两个电性端子4彼此断开。

两个端子4通过使断开构件3的可移动导电触点5与两个端子4同时接触由此闭合包括火线的电路（唯一图中的实线情况）来连接。

相比之下，两个端子4通过移动触点5远离两个端子4由此断开包括火线的电路（唯一图中的虚线情况）来断开。

借助于断开构件3的可变形刀片6使触点5与两个端子4和移动远离两个端子4。在该示例中，可变形刀片6是具有第一端7、第二端8和两个枢转销X和X'的薄且窄的金属刀片

触点5与刀片6的第一端7固定在一起

两个枢转销X和X'平行，并且它们安装在仪表1的壳体2的内表面9上以便自由枢转，并且它们垂直于内表面9延伸。

两个枢转销X和X'之间的距离d小于刀片6的在两个枢转销X和X'之间延伸的纵向部分的长度l，使得所述部分在两个枢转销X和X'之间弹性弯曲。

刀片6因此适于采取两种稳定形状（取决于是曲线位于包含枢转销X和X'的平面的一侧还是另一侧），并且干净且非常快地从一种形状转到另一种形状。在该示例中，这两种形状称为连接形状（唯一图中的实线）和断开形状（唯一图中的虚线）。

当刀片6处于连接形状时，刀片6的第一端7处于靠近两个端子4的高位置，并且触点5与两个端子4同时接触，由此将两个端子4连接在一起。

当刀片6处于断开形状时，刀片6的第一端7处于它与两个端子4分隔开的的低位置，并且触点5与两个端子4间隔开，所述两个端子4因此彼此断开。

为了使刀片6采取连接形状和采取断开形状，断开构件3具有第一致动器10a、第二致动器10b和中间摇臂11。

第一致动器10a、第二致动器10b、中间摇臂11沿相反方向作用在刀片6的第二端8上。

为了使刀片6采取连接形状并且因此使刀片6的第一端7采取高位置，第一致动器10a、第二致动器10b、中间摇臂11布置为以便使刀片6的第二端8采取高位置。

为了使刀片6采取断开形状，并且因此使刀片6的第二端7采取低位置，第一致动器10a、第二致动器10b、中间摇臂11布置为以便使刀片6的第二端8采取低位置。

第一和第二致动器10a和10b中的每一个包括至少部分地填充有适于在加热时膨胀的材料15的密封缸体14、可在缸体14中在当材料15膨胀时由它采取的延伸位置与当材料15收缩时由它采取的缩回位置之间滑动的柱杆16、和适于加热材料15以便使柱杆16采取延伸位置的升温装置。

在该示例中，材料15是天然蜡或合成蜡。

每个致动器10的升温装置包括呈以线材的形式的加热器电阻器18，所述线材沿着缸体14的长度延伸，并且所述线材环绕致动器10的缸体14。当由于将控制电压Vc施加于电阻器18的端子而控制电流在电阻器18中流动时，电阻器18产生加热材料15的热。材料15然后在缸体14内部膨胀，由此使致动器10的柱杆16采取延伸位置。当没有电流在电阻器18中流动时，材料15冷却并收缩，由此使得柱杆16能够朝向其缩回位置返回。使温度升高大约40℃使得柱杆16能够从缩回位置采取延伸位置、。

中间摇臂11包括毂20以及从毂20对称延伸、横向突出的第一和第二凸耳21和22。

毂20的外部形状是围绕平行于刀片6的枢转销X和X'的销Y的圆形截面的圆柱体。销Y紧固到与销X和X'相同的内表面9，它自由枢转，并且它垂直于所述内表面9延伸。第一凸耳21和第二凸耳22在垂直于仪表1的壳体2的内表面9的共同平面中突出远离毂20。第一和第二凸耳21和22中的每一个包括基部23，第一凸耳21的基部23和第二凸耳22的基部23定位在毂20上并且彼此在直径上相对。

第一凸耳21固定到刀片6的第二端8。

当第一致动器10a的柱杆16由于材料15加热而在第一致动器10a的缸体14中的膨胀材料15的影响下延伸并且到达其延伸位置时，第一致动器10a的柱杆16将力施加在第一凸耳21上并且使中间摇臂11沿逆时针方向转动。刀片6的第二端8然后移动到高位置，并且刀片6采取连接形状。第二凸耳22也沿逆时针方向转动，并且将力施加在第二致动器10b的柱杆16上，第二致动器10b的柱杆16缩回并且移动到缩回位置，这能够通过第二致动器10b的缸体14中的材料15不被加热并且已经收缩的事实而实现。施加于第一致动器10a的升温装置的电阻器18的端子的控制电压Vc因此使得刀片6能够进入连接位置，由此将端子4连接在一起

相比之下，当第二致动器10b的柱杆16由于材料15加热而在第二致动器10b的缸体14中的材料15膨胀的影响下延伸使得柱杆16移动到其延伸位置时，第二致动器10b的柱杆16将力施加在第二凸耳22上，并且使摇臂11沿顺时针方向转动。刀片6的第二端8然后移动到低位置，并且刀片6才取断开形状。第一凸耳21也顺时针转动，并且将压力施加在第一致动器10a的柱杆16上，第一致动器10a的柱杆16朝向其缩回位置移动，这能够通过第一致动器10a的缸体14中的材料15不被加热并且已经收缩的事实来实现。施加于第二致动器10b的升温装置的电阻器18的端子的控制电压Vc因此使得刀片6能够采取其断开位置，由此将端子4彼此断开。

有利地，断开构件3还具有适于吸收第一致动器10a的缸体14中的材料15和第二致动器10b的缸体14中的材料15的体积的同时变化的阻尼器装置，所述体积的同时变化是诸如环境温度的变化的外部状况的变化的结果。

具体地，例如在环境温度升高的情况下，第一致动器10a的缸体14中的材料15和第二致动器10b的缸体14中的材料15的类似量的同时膨胀导致第一致动器10a的柱杆16和第二致动器10b的柱杆16两者同时延伸。这种同时延伸在中间摇臂11上产生力并且作为回应在缸体14的内部上产生力，该力会削弱第一致动器10a、第二致动器10b、中间摇臂11。在此类情况下，阻尼器装置用于限制第一致动器10a的柱杆16和第二致动器10b的柱杆16同时延伸的影响。

在该示例中，阻尼器装置包括第一致动器10a的缸体14和第二致动器10b的缸体14都安装在其上的可移动支承件25、以及具有紧固到仪表1的壳体2的第一端和紧固到可移动支承件25的第二端的弹簧26。因此，当第一致动器10a的柱杆16和第二致动器10b的柱杆16经受同时延伸时，在缸体14上产生的力倾向于向下推动可移动支承件25，这通过弹簧26吸收这种向下推力而成为可能。同样地，当第一致动器10a的柱杆16和第二致动器10b的柱杆16经受同时缩回时，弹簧26倾向于通过朝向中间摇臂11移动可移动支承件25对这种缩回进行补偿，该移动能够通过弹簧26而实现。

而且有利地，第一致动器10a的缸体14与第二致动器10b的缸体14间隔开在1毫米（mm）至15mm范围内的距离D。第一致动器10a的缸体14和第二致动器10b的缸体14由空气分开。在这种构造中，由将控制电压Vc施加于致动器10中的一个的电阻器18的端子引起的材料15的温度升高不以显著的方式加热另一个致动器10的缸体14中的材料15。这种构造还使得能够有效地排出来自材料15不再加热并且变凉（因为控制电压Vc不再施加）的缸体14的热成为可能。

自然地，本发明不限于所描述的实施例，而且覆盖落入由权利要求书界定的本发明的范围内的任何变体。

每个致动器的缸体内部的适于在温度升高的影响下膨胀的材料可以完全是一些其它材料，例如惰性气体（并且因此不可燃）。然后利用由温度的变化引起的气体的压力的变化。

尽管陈述的是升温装置的电阻器呈以缠绕缸体的线材的形式，但是也能使用一些其它形状的电阻器部件并且以一些其它方式进行定位（例如在缸体内部）。

仪表完全可以是多相仪表，在此情况下它应当具有与仪表中存在的相位一样多的与本发明相同的类型的断开构件。

Claims (14)

1.一种用于选择性地连接和断开电路的两个端子(4)的断开构件，所述断开构件包括：

·可变形刀片(6)，所述可变形刀片(6)适于采取所述可变形刀片的第一端(7)布置为将所述两个端子连接在一起的稳定连接形状和所述第一端布置为断开所述两个端子的稳定断开形状；以及

·第一致动器(10a)和第二致动器(10b)，所述第一致动器(10a)和第二致动器(10b)被热控制，并且所述第一致动器(10a)和第二致动器(10b)布置为以相反方式作用在所述可变形刀片的第二端(8)上，以便使所述可变形刀片变形，使得所述第一致动器适于使所述可变形刀片采取所述连接稳定形状并且所述第二致动器适于使所述可变形刀片采取所述断开稳定形状。

2.根据权利要求1所述的断开构件，其特征在于，所述可变形刀片具有两个枢转销(X，X')，所述两个枢转销(X，X')固定且彼此平行，所述两个枢转销之间的距离(d)短于所述可变形刀片的在所述两个枢转销之间的长度(l)。

3.根据权利要求1所述的断开构件，其特征在于，选自所述第一致动器和所述第二致动器的每个致动器包括:缸体(14)，所述缸体(14)至少部分地填充有适于在加热时膨胀的材料(15)；柱杆(16)，所述柱杆(16)可在所述缸体中在延伸位置与缩回位置之间滑动，当所述材料膨胀时所述柱杆(16)采取所述延伸位置，且当所述材料收缩时所述柱杆采取所述缩回位置；以及升温装置，所述升温装置适于加热所述材料以便使所述柱杆获得所述延伸位置的升温装置。

4.根据权利要求3所述的断开构件，其特征在于，所述升温装置包括电阻部件(18)，当所述电阻部件经过电流时所述电阻部件加热所述材料。

5.根据权利要求4所述的断开构件，其特征在于，所述电阻部件(18)至少部分地环绕所述缸体(14)。

6.根据权利要求3所述的断开构件，其特征在于，所述材料包括天然蜡或合成蜡。

7.根据权利要求3所述的断开构件，其特征在于，所述材料包括惰性气体。

8.根据权利要求3所述的断开构件，其特征在于，还包括适于吸收所述第一致动器的所述缸体中的所述材料和所述第二致动器的所述缸体中的所述材料的体积的同时变化的阻尼器装置，所述体积的同时变化由诸如环境温度的变化的外部状况的变化导致。

9.根据权利要求8所述的断开构件，其特征在于，所述阻尼器装置包括可移动支承件(25)和弹簧(26)，所述第一致动器的所述缸体和所述第二致动器的所述缸体安装在可移动支承件(25)上，所述弹簧(26)具有固定的第一端和固定到所述可移动支承件的第二端。

10.根据权利要求1所述的断开构件，其特征在于，所述第一致动器和所述第二致动器间隔开在1mm至15mm范围内的距离(D)。

11.根据任一项前述权利要求所述的断开构件，其特征在于，所述第一致动器和所述第二致动器经由中间摇臂(11)作用在所述可变形刀片的所述第二端上。

12.根据权利要求11所述的断开构件，其特征在于，所述第一致动器使所述中间摇臂沿第一方向转动以便使所述可变形刀片采取所述稳定连接形状，并且其中所述第二致动器使所述中间摇臂沿与所述第一方向相反的第二方向转动以便使所述可变形刀片采取所述稳定断开形状。

13.根据权利要求12所述的断开构件，其特征在于，所述中间摇臂包括自由枢转地紧固到与所述可变形刀片(6)的所述两个枢转销(X，X')共同的内表面(9)的枢转销(Y)。

14.一种用于测量经由电线传输的电能的量的电量仪表包括至少一个导体，所述电量仪表包括用于与所述导体串联地安装在一起的根据任一项前述权利要求的断开构件。