CN107068444B - 用于低压电气设施的开关装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于低压电气设施的开关装置，包括：外壳；一个或多个电极，每个电极包括适于被连接或断开的动触头和静触头；与动触头操作连接的动触头组件，动触头组件适于在第一触头位置和第二触头位置之间可逆地运动；用于操作动触头组件的机械控制组件。机械控制组件包括：用于在第一与第二触头位置之间可逆地移动动触头组件的控制机构；与控制机构操作连接的跳闸机构，其包括在第一跳闸位置与第二跳闸位置之间可逆地运动的跳闸轴；与控制机构操作连接的手柄机构，其包括适于在第一手柄位置与第二手柄位置之间可逆地运动的手柄。机械控制组件还包括适于将手柄机构与跳闸机构操作连接的致动机构，以便在开关装置的断开动作期间致动跳闸轴。

Description

用于低压电气设施的开关装置
技术领域
本发明涉及用于低压电气设施的开关装置(例如断路器、接触器、隔离开关等)的领域。
背景技术
出于本申请的目的，术语“低压”(LV)指的是低于1kV AC(交流电)和1.5kV DC(直流电)的工作电压。
众所周知，用于LV电气设施的开关装置包括一个或多个电极，所述电极用于电连接到LV电力线路的导线上。
每个电极包括可以相互连接/断开的一个或多个动触头和静触头。
通常，LV开关装置包括机械控制装置，该机械控制装置适于提供致动力，以便将动触头从与相应静触头的连接位置移动到断开位置，反之亦然。
在许多LV开关装置(如在PCT/EP2009/067995号专利申请中所描述的装置)中，所述机械控制装置包括外手柄，该外手柄旨在由使用者或致动器(例如MOE，即电动机操作的致动器)来执行开关装置的断开或闭合动作。
在传统的开关装置中，断开动作通常需要较长时间(甚至长达若干秒)来完成。
这是开关装置的工作寿命的关键方面，因为这样长的时间来分离电触头有利于巨大和延长的电弧现象的发生，从而导致磨损并缩短电触头本身的有效工作寿命。
容易理解，所有这些缺点导致开关装置的较高操作成本，因为经常需要对电触头进行维护。
因此，在用于LV设施的LV开关装置的领域中，人们颇为强烈地感觉需要新的解决方案，以减少在断开动作期间分离各电触头所需的时间。
另一方面，经验已表明执行该任务如何困难，因为所述机械控制装置通常具有难以装在一起的相当复杂的结构，以确保开关装置的工作寿命所需的所有功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于LV电气设施的开关装置，其使得能够克服上述问题。
更具体地，本发明的目的是提供一种开关装置，其中，在断开动作期间只需要短时间来分离各电触头。
本发明的另一个目的是提供一种开关装置，该开关装置具有简单且紧凑的结构，其易于工业级制造和组装。
本发明的另一个目的是提供一种开关装置，该开关装置可在工业级上以与当前可行的相同类型的开关装置相比具有竞争力的成本来实现。
为了实现这些目标和目的，本发明提供了一种开关装置。
就一般定义而论，根据本发明的开关装置包括：
-一个或多个电极，每个电极包括一个或多个动触头和一个或多个静触头，所述动触头和静触头适于被连接或断开；
-动触头组件，所述动触头组件包括所述动触头，并可在所述动触头与所述静触头连接的第一触头位置和所述动触头与所述静触头断开的第二触头位置之间可逆地运动；
-用于操作所述动触头组件的机械控制组件。
这种机械控制组件包括用于在所述第一与第二触头位置之间可逆地移动所述动触头组件的控制机构、以及与所述控制机构操作地连接的跳闸机构，所述跳闸机构包括可在第一跳闸位置与第二跳闸位置之间可逆地移动的跳闸轴。
所述控制机构适于响应所述跳闸轴从所述第一跳闸位置向所述第二跳闸位置的运动而将所述动触头组件从所述第一触头位置移动到所述第二触头位置。
所述机械控制组件包括与所述控制机构操作连接的手柄机构，手柄机构包括手柄，手柄适于通过使用者或外致动器而在第一手柄位置与第二手柄位置之间可逆地移动，以便执行开关装置的闭合或断开动作。
所述控制机构适于响应所述手柄从所述第一手柄位置向所述第二手柄位置的运动(断开动作)而将所述动触头组件从所述第一触头位置移动到所述第二触头位置，并响应所述手柄从所述第二手柄位置向所述第一手柄位置的运动(闭合动作)而将所述动触头组件从所述第二触头位置移动到所述第一触头位置。
根据本发明，所述机械控制组件包括致动机构，致动机构适于将所述手柄机构与所述跳闸轴操作地连接，以便在开关装置的断开动作期间、在所述手柄由使用者或外致动器操作时致动所述跳闸轴。
特别地，所述致动机构适于将所述手柄机构与所述跳闸轴操作地连接，以便在开关装置的断开动作期间(亦即在所述手柄被使用者或外致动器致动时从所述第一手柄位置朝向所述第二手柄位置的运动期间)将所述跳闸轴从所述第一跳闸位置移动到所述第二跳闸位置。
优选地，所述致动机构适于由所述手柄机构致动并将力传递到所述跳闸轴，以便在开关装置的断开动作期间(特别地，在所述手柄被使用者或外致动器致动时从所述第一手柄位置朝向所述第二手柄位置的运动期间)将所述跳闸轴从所述第一跳闸位置移动到所述第二跳闸位置。
优选地，所述致动机构包括铰接到支撑元件并可相对于所述支撑元件运动的致动杆。
优选地，所述致动杆可相对于所述支撑元件平移地和旋转地运动。
优选地，所述致动杆适于在所述手柄从所述第一手柄位置朝向所述第二手柄位置运动时由所述手柄机构致动。
优选地，致动杆适于相对于所述支撑元件从第一杆位置平移地运动到第二杆位置，并将力传递到所述跳闸轴，以便在开关装置的断开动作期间(特别地，在所述手柄被使用者或外致动器致动时从所述第一手柄位置朝向所述第二手柄位置的运动期间)响应于由所述手柄机构施加的致动而将所述跳闸轴从所述第一跳闸位置移动到所述第二跳闸位置。
根据本发明的一些实施例，所述支撑元件相对于所述开关装置的外壳固定。
在这种情况下，所述致动杆适于由跳闸轴致动，以便在所述跳闸轴从所述第二跳闸位置向所述第一跳闸位置的运动期间返回第一杆位置。
此外，所述致动杆适于在开关装置的闭合动作期间(特别地，在被所述手柄使用者或外致动器致动时从所述第二手柄位置向所述第一手柄位置的运动期间)由手柄机构致动且相对于所述支撑元件旋转地运动。
根据本发明的其它实施例，所述支撑元件可相对于所述开关装置的外壳移动。
在这些情况下，所述致动杆适于在开关装置的闭合动作期间(特别地，在所述手柄被使用者或外致动器致动时从所述第二手柄位置向所述第一手柄位置的运动期间)由所述支撑元件致动，以便返回所述第一杆位置。
此外，所述致动杆适于在开关装置的闭合动作期间(特别地，在被所述手柄使用者或外致动器致动时从所述第二手柄位置向所述第一手柄位置的运动期间)保持与所述手柄机构断开。
附图说明
本发明的其它特征和优点将从对优选但非排他的实施例的描述而显现，这些实施例的非限制性例子提供于附图中，其中：
-图1-7示出了根据本发明的开关装置的实施例的示意图；
-图8-15示出了根据本发明的开关装置的另一实施例的示意图。
具体实施方式
参考所引用的附图，本发明涉及一种适于安装在LV电气开关柜中、或更一般地安装在LV电力配电网中的开关装置1。
作为示例，开关装置1可以是用于LV应用的自动模制外壳断路器(MCCB)。
优选地，开关装置1包括限定开关装置的内部容积10的外壳2(图1-2、8-9)。
外壳2在许多方面可以根据本领域技术人员已知的解决方案来布置，并且为了简洁起见不再详细描述。
通常，外壳2包括多个成形部分，其具有至少部分地几何共轭或互补的突起和空腔，以限定开关装置的内部容积10并确保适当的相互机械连接。
外壳2可以由电绝缘材料(例如，热固性树脂)制成。
然而，在一些应用中(例如，当开关装置1是空气断路器时)，外壳2或其一些部分可以由导电材料制成。当然，在这些情况下，合适的绝缘元件需要布置在开关装置的电动构件与外壳2之间。
开关装置1包括一个或多个电极3。
每个电极3包括一个或多个动触头31和一个或多个静触头32，所述动触头和静触头适于被连接或断开。
当电触头31、32连接时，开关装置1处于闭合状态，而当电触头31、32断开时，开关装置1处于断开状态或跳闸状态。
在所引用的附图中所示的实施例中，开关装置1是三极型并包括三个电极3，每个电极包括能够被连接或断开的多个静触头32和多个动触头31。
然而，视开关装置1的具体应用而定，其它解决方案也是可能的。
电极3和电触头31、32在许多方面可以根据本领域技术人员已知的解决方案来布置，并且为了简洁起见不再详细描述。
在开关装置的一些实施例中(如图3所示)，每个动触头31可以适于在其相对端部处与相应对的静触头32连接/断开(双断配置)，所述静触头又电连接到电力配电线路。
根据其他实施例(未示出)，每个动触头31可以具有旨在与相应的静触头连接/断开的端部以及电连接到电力配电线路的相对端部。
视开关装置1的具体应用而定，其它解决方案也是可能的。
开关装置1包括动触头组件4，动触头组件4包括动触头31并且至少部分地容纳在开关装置的内部容积10中。
而且，动触头组件4在许多方面可以根据本领域技术人员已知的解决方案来布置，并且为了简洁起见不再详细描述。
通常，动触头组件4包括适于在开关装置的切换操作期间围绕第一旋转轴线400旋转的触头轴41。
优选地，触头轴41具有沿着其旋转轴线400纵向延伸并且至少部分地由绝缘材料(例如，热固性树脂)制成的细长形状的本体(例如圆柱形)。
优选地，触头轴41包括一个或多个触头座(未示出)，其适于至少部分地容纳一个或多个动触头31，使得这些动触头31相对于纵向轴线400垂直地从其主体突出。
以这种方式，在开关装置的切换操作期间，动触头31和触头轴4可以围绕旋转轴线400扎实地旋转。
然而，视开关装置1的具体应用而定，其它解决方案也是可能的。
动触头组件4可在动触头31与静触头32连接的第一触头位置C1和动触头31与静触头32断开的第二触头位置C2之间可逆地运动。
在所引用的附图中，为了简洁起见，仅在图1-7的实施例中示出了动触头组件4。然而，所提到的动触头组件也是图8-15的实施例的主要部分。
开关装置1包括用于操作动触头组件4的机械控制组件5。
机械控制组件5至少部分地容纳在开关装置1的内部容积10中。
机械控制组件5包括用于在第一和第二触头位置C1、C2之间可逆地移动动触头组件4的控制机构6。
而且，控制机构6在许多方面可以根据本领域技术人员已知的解决方案来布置，并且为了简洁起见不再详细描述。
通常，控制机构6适于采取不同的操作配置，即闭合、跳闸或断开配置，其分别涉及开关装置的相应动作，即闭合、跳闸或断开动作。
当控制机构6采取闭合配置时，动触头组件4在第一触头位置C1运动，开关装置采取闭合状态(开关装置的闭合动作)。
当控制机构采取跳闸配置或断开配置时，动触头组件4在第二触头位置C2运动，开关装置分别采取跳闸状态或断开状态(开关装置的跳闸或断开动作)。
优选地，控制机构6包括可动控制构件61、611(例如，轴、棒、弹簧、杆等)，其操作地布置成能够提供力以便移动触头组件4。
优选地，控制机构6包括固定到外壳2(例如通过螺钉、螺栓或拉杆等)的支撑框架构件62、621(例如成形框架板等)，以便对可动构件61、611提供支撑。
机械控制组件5包括与控制机构6操作地连接的跳闸机构7。
此外，跳闸机构7在许多方面可以根据本领域技术人员已知的解决方案来布置，并且为了简洁起见不再详细描述。
一般来说，跳闸机构7适于响应跳闸事件(开关装置的跳闸动作)使控制机构6跳闸，以使触头组件4从第一触头位置C1自动移动到第二触头位置C2。
以这种方式，可以响应跳闸事件获得电触头的快速分离。
跳闸机构7包括适于在第一与第二跳闸位置T1、T2之间围绕第二旋转轴线700可逆地旋转的跳闸轴70。
优选地，第二旋转轴线700平行于第一旋转轴线400。
跳闸轴70与控制机构6操作地连接，使得控制机构6响应跳闸轴70从第一跳闸位置T1到第二跳闸位置T2的运动将动触头组件4从第一触头位置C1移动到第二触头位置C2。
控制机构6有利地适于从闭合配置(对应于开关装置的闭合状态)转到跳闸配置(对应于开关装置的跳闸状态)，在闭合配置下，动触头组件4处于第一触头位置C1，而在跳闸配置下，动触头组件4响应跳闸轴70从第一跳闸位置T1到第二跳闸位置T2的运动(开关装置的跳闸动作)而处于第二触头位置C2。
类似于现有技术的已知解决方案，跳闸轴70可以通过保护装置(未示出)有利地操作(跳闸事件)，保护装置与开关装置1操作地相关联、并在安装所述开关装置的电网中发生异常(例如，短路事件、过电流事件、故障事件等)的情况下进行干预。
这种保护装置例如可以是热、热磁或电子类型的，并且该保护装置可以根据现有技术的已知解决方案来设计。
机械控制组件5包括与控制机构6操作地连接的手柄机构8。
此外，手柄机构8在许多方面可以根据本领域技术人员已知的解决方案来布置，并且为了简洁起见不再详细描述。
通常，手柄机构8适于由使用者或外致动器(例如，电动机操作的设备)操作，以迫使控制机构6将触头组件4从第一触头位置C1移动到第二触头位置C2(开关装置的断开动作)或从第二触头位置C2到第二第一触头位置C1(开关装置的闭合动作)。
在一些情况下，即当控制机构6由跳闸轴70致动时，手柄机构8由控制机构6致动，作为控制机构6从闭合配置转到跳闸配置(开关装置的跳闸动作)的结果。
手柄机构8包括外部手柄80，所述外部手柄是适于由使用者或外致动器直接操作的机械构件。
优选地，手柄8可绕第三旋转轴线800(仅在图2中示出)旋转。
优选地，第三旋转轴线800平行于第一旋转轴线400和第二旋转轴线700。
手柄机构8包括用于将手柄80与控制机构6连接的合适的连接构件83。
手柄机构8布置成使得手柄80可占据第一手柄位置H1、第二手柄位置H2和在第一和第二手柄位置H1、H2之间的中间部分的第三手柄位置H3。
手柄机构8(特别是手柄80)与控制机构6操作地连接，使得该手柄80在被使用者或者外致动器致动时在第一手柄位置H1与第二手柄位置H2之间可逆地移动，以便执行开关装置的断开或闭合动作。
控制机构6响应手柄80从第一手柄位置H1向第二手柄位置H2的运动(开关装置的断开动作)而从闭合配置转到断开配置。
控制机构6响应手柄80从第二手柄位置H2向第一手柄位置H1的运动(开关装置的闭合动作)而从断开配置转到闭合配置。
手柄机构8(特别是手柄80)与控制机构6操作地连接，使得手柄80在被控制机构6致动时从第一手柄位置H1移动到第三手柄位置H3，此时控制机构6从闭合配置转到跳闸配置(开关装置的跳闸操作)。
因此，手柄80能够响应跳闸轴70从第一跳闸位置T1到第二跳闸位置T2的运动而自动地从第一手柄位置H1转到第三手柄位置H3。
手柄机构8(特别是手柄80)与控制机构6操作地连接，使得手柄80在被使用者或外致动器致动时可从第三手柄位置H3移动到第二手柄位置H2。
控制机构6响应手柄80从第三手柄位置H3到第二手柄位置H2的运动而从跳闸配置转到断开配置。
当控制机构6响应手柄80从第三手柄位置H3到第二手柄位置H2的运动而从跳闸配置转动断开配置时，触头组件4稳定地保持在第二触头位置C2。
手柄机构8(特别是手柄80)与控制机构6操作地连接，使得手柄80在被使用者或外致动器致动时无法从第三手柄位置H3直接移动到第一手柄位置H1，而是必须从第三手柄位置H3移动到第二手柄位置H2，然后从第二手柄位置H2移动到第一手柄位置H1。
因此，控制机构6必须经过断开配置，以便从跳闸配置转到闭合配置。
本发明相对于现有技术的传统开关装置的本质区别特征在于，机械控制组件5包括致动机构9，用于将手柄机构8与跳闸轴70连接，以便在由使用者或外致动器操作的开关装置的断开动作期间致动跳闸轴。
特别地，致动机构9适于将手柄机构8与跳闸轴70连接，以便在手柄80由使用者或外致动器致动而从第一手柄位置H1朝向第二手柄位置H2移动时将跳闸轴从第一跳闸位置T1移动到第二跳闸位置T2。
因此，致动机构9适于在断开动作(由使用者或外致动器执行)期间致动该跳闸轴70，使得通过控制机构从闭合配置转到跳闸配置来实现电触头31、32的分离。
在实践中，致动机构9能够在开关装置的断开动作期间在采取断开配置之前迫使控制机构6通过跳闸配置。
由于致动机构9，在手柄80被使用者或外致动器致动时从第一手柄位置H1朝向第二手柄位置H2的运动(开关装置的断开动作)变得等同于跳闸事件，这引起跳闸轴70的干预，跳闸轴转而使控制机构6在完成断开动作之前从闭合配置跳转到跳闸配置。
换句话说，致动机构9能够迫使控制机构6执行跳闸动作，以便在完成断开动作之前获得电触头31、32的分离。
这个事实使得能够获得电触头31、32的快速分离，即使手柄80由使用者或外致动器致动。因此，获得了在开关装置的断开动作期间电触头31、32的较短的分离时间。
优选地，致动机构9布置成由手柄机构8致动，以便将力传递到跳闸轴70，从而在开关装置的断开动作期间、当手柄80被使用者或外致动器致动而从第一手柄位置H1朝向第二手柄位置H2移动时将跳闸轴70从第一跳闸位置T1移动到第二跳闸位置T2。
优选地，致动机构9布置成在开关装置的闭合动作期间、在手柄80被使用者或外致动器致动而从第二手柄位置H2移动到第一手柄位置H1时不将力传递到跳闸轴70。
优选地，致动机构9布置成在开关装置的正常跳闸动作期间不将力传递到跳闸轴70，所述开关装置的正常跳闸动作由与开关装置操作地相关联的保护装置引起。
在这种情况下，事实上，跳闸轴70由保护装置致动，并且致动机构9不将力传递到跳闸轴，即使跳闸轴响应手柄80从第一手柄位置H1到第三手柄位置H3的自动运动而被手柄机构8致动。
根据本发明的优选实施例，致动机构9包括铰接到支撑元件611、621的致动杆90。
优选地，致动杆90可相对于支撑元件611、621以可逆的方式移动。
优选地，致动杆90可相对于支撑元件611、621平移地移动。
优选地，致动杆90还可围绕第四旋转轴线900相对于支撑元件611、621旋转地移动。
优选地，旋转轴线900平行于旋转轴线400、700、800。
优选地，致动杆90包括第一连接部分901，在第一连接部分处致动杆可与手柄机构8的致动元件81连接。
有利地，这种致动元件81布置成相对于致动杆90相对移动，以便在手柄80运动时致动所述致动杆90。
优选地，致动杆90包括第二连接部分902，在该第二连接部分处，致动杆可与跳闸轴70连接。
优选地，致动杆90可在第二连接部分902处与跳闸轴70的突出指部70A连接。
优选地，致动机构9布置成使得：
--在开关装置的断开动作期间，即在手柄80被使用者或外致动器致动时从所述第一手柄位置H1朝向所述第二手柄位置H2的运动期间，致动杆90由手柄机构8的致动元件81致动；
--致动杆90相对于支撑元件611、621从第一杆位置P1平移地移动到第二杆位置P2，并且将力传递到跳闸轴70，以便响应手柄机构8施加的致动将跳闸轴从第一跳闸位置T1移动到第二跳闸位置T2。
优选地，从运动学观点看，致动杆90在由与开关装置操作地相关联的保护装置引起的正常跳闸动作期间大体上以相同的方式工作。
然而，在这种情况下，致动杆90不将力传递到跳闸轴70，即使跳闸轴响应手柄80从第一手柄位置H1到第三手柄位置H3的自动运动而被手柄机构8致动。
跳闸轴70实际上由保护装置致动。
根据一些实施例，支撑元件621可以相对于外壳2固定。
在这种情况下，致动机构9布置成使得致动杆90由跳闸轴70致动，以便在跳闸轴70的返回运动期间返回第一杆位置P1。
此外，致动机构9布置成使得致动杆90在开关装置的闭合动作期间(即在手柄80被使用者或外致动器致动而从第二手柄位置H2向第一手柄位置H1的运动期间)由手柄机构8致动并相对于支撑元件621旋转地移动。
根据一些实施例，支撑元件611可以相对于外壳2移动。
在这种情况下，致动机构9布置成使得致动杆90由支撑元件611致动，以在开关装置的闭合动作期间(即在手柄80被使用者或外致动器致动时从第二手柄位置H2向第一手柄位置H1的运动期间)返回第一杆位置P1。
此外，致动机构9布置成使得致动杆90在开关装置的闭合动作期间(即在手柄80被使用者或外致动器致动时从第二手柄位置H2向第一手柄位置H1的运动期间)保持与手柄机构8断开。
优选地，致动机构9包括与致动杆90操作地连接的弹性元件91(例如弹簧)和相对于外壳2固定的连接部位92。
如从以下描述中将更清楚地显现的那样，弹性元件91布置成施加偏置力，以便有利于致动杆90相对于支撑元件611、621的旋转或者抵抗致动杆90相对于支撑元件611、621的旋转。
现在参考图1-7，现在更详细地描述根据本发明的开关装置1的可能实施例。
根据图1-7的实施例，致动机构9包括致动杆90，致动杆90具有细长本体，该本体具有相对的第一端部90A和第二端部90B。
致动杆90在铰接部位93处铰接(例如通过合适的连接销)到支撑元件611。
根据图1-7的实施例，支撑元件611可相对于外壳2移动。
优选地，支撑元件611是控制机构6的控制杆，所述控制杆在控制机构6从上述闭合配置转到上述跳闸配置(开关装置的跳闸动作)时从第一控制位置S1移动到第二控制位置S2，并且在控制机构6从上述断开配置转到上述闭合配置(开关装置的闭合动作)时从第二控制位置S2移动到第一控制位置S1。
作为示例，支撑元件611可以是控制机构6的所谓的“焊接接触杆”。
致动杆90可在铰接部位93处相对于支撑元件611移动。
致动杆90被配置成相对于支撑元件611以平移方式可逆地移动。
为此目的，致动杆90包括槽94，当致动杆90相对于支撑元件611平移地移动时，铰接部位93沿着槽94滑动。
如图1-7所示，槽94有利地在致动杆90的第一端部90A处。
致动杆90配置成可在铰接部位93处围绕第三旋转轴线900相对于支撑元件611旋转地移动。
致动杆90包括第一连接部分901，在第一连接部分处致动杆90可与手柄机构8的致动元件81连接。
如图1-7所示，第一连接部分901有利地位于致动杆90的第一端部90A处。
有利地，致动杆90可与手柄机构8的致动元件81连接于第一连接部分901处，当手柄80运动时致动元件可相对于致动杆90相对地移动。
如图1-7所示，致动元件81可以是大体上平行于旋转轴线900布置并从手柄机构8的连接构件83中的一个突出的致动销。
致动杆90包括第二连接部分902，当跳闸轴70处于第一跳闸位置T1时，致动杆90可与跳闸轴70在该第二连接部分处连接。
优选地，在第二连接部分902处，致动杆90可与跳闸轴70的突出指部70A连接。
如图1-7所示，第二连接部分902有利地位于致动杆90的第二端部90B处。
根据图1-7的实施例，致动机构9包括与致动杆90操作地连接的弹簧91和相对于外壳2固定的连接部位92。
有利地，弹簧91与致动杆90连接于相对于致动杆90的第一端部90A的远侧位置处，亦即连接于第二端部90B处。
以这种方式，弹簧91可施加偏置力，以便有利于致动杆90绕旋转轴线900相对于支撑元件611的旋转或抵抗致动杆90绕旋转轴线900相对于支撑元件611的旋转。
现在更详细地公开图1-7的实施例中的开关装置1的操作。
最初假设开关装置1处于闭合状态。
在这种情况下(图3)：
-电触头31、32被连接，动触头组件4处于第一触头位置C1，跳闸轴70处于第一跳闸位置T1，致动杆处于第一杆位置P1，支撑元件611处于第一控制位置S1，并且手柄80处于第一手柄位置H1；
-致动元件81不与致动杆90连接，并且致动杆90与跳闸轴70连接而不在跳闸轴70上施加任何力；
-弹簧91有利地偏置致动杆90的端部90B，以保持端部90B相对于跳闸轴70适当地就位，从而防止致动杆90的过度旋转。
为了执行开关装置的断开动作，使用者或外致动器按旋转方向D1(图4)将手柄80从第一手柄位置H1朝向第二手柄位置H2移动。
响应于手柄80的运动，致动元件81在第一连接部分901处与致动杆90连接。
致动元件80将力施力在致动杆90上，致动杆90转而按方向L1从第一杆位置P1向第二杆位置P2相对于支撑元件611平移地移动。
在这种平移运动期间，致动杆90将力施加在跳闸轴70上。
响应于致动杆90的致动，跳闸轴70按旋转方向D3从第一跳闸位置T1向第二跳闸位置T2旋转地运动。
响应于跳闸轴70的运动，控制机构6从闭合配置转到跳闸配置(开关装置的跳闸动作)并按旋转方向D5将动触头组件4从第一触头位置C1移动到第二触头位置C2，从而导致电触头31、32的分离。
所表明的是，借助于致动杆9在跳闸轴70上的动作，如何电触头31、32如何在进行中的断开动作完成之前(即，正好在手柄80被使用者或外致动器致动后到达手柄位置H2之前)被分离。
控制机构6从闭合配置转到跳闸配置引起手柄80向第三手柄位置H3的自动运动以及支撑元件611向第二控制位置S2的运动。
支撑元件611的运动导致致动杆90与致动元件81以及与跳闸轴70分离。
由于弹簧91的偏压作用，致动杆90相对于支撑元件611本身执行旋转平移运动，并相对于跳闸轴70到达断开位置。
开关装置1现在是跳闸状态。
所表明的是，与传统的开关装置不同，即使断开动作正在进行，开关装置1的这种跳闸状态也被实现。
在这种情况下(图5)：
-电触头31、32分离，动触头组件4处于第二触头位置C2，跳闸轴70处于第二跳闸位置T2，致动杆处于第二杆位置P2，支撑元件611处于第二控制位置S2，并且手柄80处于第三手柄位置H3；
-致动杆90与跳闸轴70断开；
-弹簧91有利地偏压端部90B，以防止致动杆90的过度旋转。
在运动到第一跳闸位置T1之后，在被跳闸机构7的致动构件(例如与跳闸轴70操作地连接的跳闸轴弹簧(未示出))致动后，跳闸轴70自动地返回第一跳闸位置T1。
跳闸轴70的这种自动返回运动可以根据开关装置的具体应用而在达到第二跳闸位置T2之后立即发生或在随后的时刻(例如，在随后的闭合动作时)发生。
为了完成开关装置1的断开动作，使用者或外致动器按旋转方向D1将手柄80从第三手柄位置H3朝向第二手柄位置H2移动。
在手柄80的这种运动期间，支撑元件611保持在第二控制位置S2。
手柄80从第三手柄位置H3朝向第二手柄位置H2的运动大体上不影响致动杆90，致动杆90在相对于跳闸轴70断开的位置中相对于跳闸轴70保持静止。
响应于手柄80从第三手柄位置H3朝向第二手柄位置H2的运动，致动机构6从跳闸配置转到断开配置，从而完成开关装置的断开动作。
然而，控制机构6的这种运动对触头组件4没有影响，触头组件4保持在触头位置C2中。
开关装置1现在处于断开状态。
在这种情况下(图6)：
-电触头31、32分离，动触头组件4处于第二触头位置C2，致动杆90处于第二杆位置P2，支撑元件611处于第二控制位置S2，并且手柄80处于第二手柄位置H2；
-致动杆90与跳闸轴70断开；
-弹簧91有利地偏压端部90B，以便将致动杆90保持在相对于跳闸轴70的适当位置，从而防止致动杆90的过度旋转。
为了执行开关装置1的闭合动作，使用者或外致动器按与旋转方向D1相反的旋转方向D2将手柄80从第二手柄位置H2朝向第一手柄位置H1移动(图7)。
响应于手柄80的运动，控制机构6从断开配置转到闭合配置(开关装置的闭合动作)并按与方向D5相反的旋转方向D6将动触头组件4从第二触头位置C2移动到第一触头位置C1，从而引起电触头31、32的连接。
控制机构6从断开配置转到闭合配置导致支撑元件611向第一控制位置S1的运动。
响应于支撑元件611的运动，借助于弹簧91的偏压作用，致动杆90相对于支撑元件611本身旋转地平移移动，并返回第一杆位置P1，在第一杆位置P1处致动杆90与跳闸轴70连接而不施加任何力来移动跳闸轴70。
开关装置1现在返回到闭合状态。
所表明的是，在由与开关装置操作地相关联的保护装置所引起的开关装置的正常跳闸动作期间，致动杆90的运动学行为大体上相同。
然而，在这种情况下，致动杆90不将力传递到跳闸轴70，即使致动杆90响应手柄80从第一手柄位置H1到第三手柄位置H3的自动运动而被致动销81致动。
跳闸轴70实际上由保护装置致动。
现在参考图8-15，现在更详细地描述根据本发明的开关装置1的另一可能的实施例。
根据图8-15的实施例，致动机构9包括致动杆90，致动杆90具有细长本体，该本体具有相对的第一和第二端部90A、90B。
致动杆90在铰接部位93处铰接(例如通过合适的连接销)到支撑元件621。
根据图8-15的实施例，支撑元件621相对于外壳2固定。
作为示例，支撑元件621可以是固定到外壳2的控制机构6的支撑框架构件。
致动杆90可以在铰接部位93处相对于支撑元件621移动。
致动杆90被配置成相对于支撑元件621以平移方式可逆地移动。
为此目的，致动杆90包括槽94，当致动杆90相对于支撑元件611平移地移动时，铰接部位93沿着槽94滑动。
如图8-15所示，槽94有利地位于致动杆90的第一端部90A与第二端部90B之间的中间位置。
致动杆90配置成可在铰接部位93处围绕第三旋转轴线900相对于支撑元件621旋转地移动。
致动杆90包括第一连接部分901，在第一连接部分901处，,致动杆90可与致动元件81连接。
如图8-15所示，第一连接部分901有利地位于致动杆90的第一端部90A处。
有利地，致动杆90可与手柄机构8的致动元件81连接于第一连接部分901处，当手柄80移动时致动元件81可相对于致动杆90相对移动。
如图8-15所示，致动元件81可以是大体上平行于旋转轴线900布置并从手柄机构8的连接构件83中的一个突出的致动销。
有利地，致动销81布置成当其与手柄80一起移动时沿着槽621A滑动，该槽形成在支撑构件621中。
致动杆90包括第二连接部分902，在该第二连接部分902处致动杆90与跳闸轴70连接。
优选地，在第二连接部分902处，致动杆90可与跳闸轴70的突出指部70A连接。
如在下面的描述中将更好地示出的那样，致动杆90布置成在第二连接部分902处与跳闸轴70永久地连接。
如图8-15所示，第二连接部分902有利地位于致动杆90的第二端部90B处。
根据图8-15的实施例，致动机构9包括与致动杆90操作地连接的弹簧91和相对于外壳2固定的连接部位92。
有利地，弹簧91与致动杆90连接于相对于致动杆90的第一端部90A的远侧位置处，亦即连接于第二端部90B处。
以这种方式，弹簧91可施加偏压力，以便有利于致动杆90在铰接部位93处绕旋转轴线900相对于支撑元件611的旋转，或者抵抗致动杆90在铰接部位93处绕旋转轴线900相对于支撑元件611的旋转。
现在更详细地公开图8-15的实施例中的开关装置1的操作。
最初假设开关装置1处于闭合状态。
在这种情况下(图10)：
-电触头31、32被连接，动触头组件4处于第一触头位置C1，跳闸轴70处于第一跳闸位置T1，致动杆处于第一杆位置P1，并且手柄80处于第一手柄位置H1；
-致动元件81与致动杆90连接，而不将任何力施加在致动杆90上；
-致动杆90与跳闸轴70连接，而不将任何力施加在跳闸轴70上；
-弹簧91有利地偏压致动杆90的端部90B，以保持致动杆90相对于跳闸轴70适当地就位，从而防止致动杆90的过度旋转。
为了执行开关装置1的断开动作，使用者或外致动器按旋转方向D1(图11)将手柄80从第一手柄位置H1朝向第二手柄位置H2移动。
响应于手柄80的运动，致动元件80将力施加在致动杆90上，致动杆90转而按方向L1从第一杆位置P1向第二杆位置P2相对于支撑元件611平移地移动。
在这种平移运动期间，致动杆90将力施加在跳闸轴70上。
响应于由致动杆90施加的致动，跳闸轴70按旋转方向D3从第一跳闸位置T1向第二跳闸位置T2旋转地运动。
响应于跳闸轴70的运动，控制机构6从闭合配置转到跳闸配置(开关装置的跳闸动作)并将动触头组件4从第一触头位置C1移动到第二触头位置C2，从而导致电触头31、32的分离。
再次，正好在进行中的断开动作完成之前(亦即正好在手柄80被使用者或外致动器致动后到达手柄位置H2之前)，电触头31、32被分离。
控制机构6从闭合配置转到跳闸配置导致手柄80向第三手柄位置H3的自动运动。
手柄80的这种运动导致致动元件81与致动杆90断开。
开关装置1现在是跳闸状态。
再次，即使在断开动作正在进行中，开关装置1的这种跳闸状态也被实现。
在这种情况下(图12)：
-电触头31、32分离，动触头组件4处于第二触头位置C2，跳闸轴70处于第二跳闸位置T2，并且手柄80处于第三手柄位置H3；
-致动杆90与跳闸轴70连接；
-弹簧91有利地偏压端部90B，以防止致动杆90的过度旋转。
在运动到第二跳闸位置T2之后，在被跳闸机构7的致动构件(例如与跳闸轴70操作地连接的跳闸轴弹簧(未示出))致动后，跳闸轴70自动返回第一跳闸位置T1。
跳闸轴70的这种自动返回运动可以在到达第二跳闸位置T2之后立即发生，如从图10-12可以看到的那样。
然而，视开关装置的具体应用而定，其它解决方案也是可能的。
当致动杆90在第二连接部分902处与跳闸轴70恒定地连接时，在这种自动运动期间，跳闸轴70施力于致动杆90，所述致动杆90返回(以相对于支撑件621与运动L1相反的平移运动)第一杆位置P1(图13)。
致动杆90的这种自动平移返回运动因以下事实而变得有可能：随着手柄80自动移动到第三手柄位置H3，致动元件81不再与致动杆90连接。
为了完成开关装置1的断开动作，使用者或外致动器按旋转方向D1将手柄80从第三手柄位置H3朝向第二手柄位置H2移动。
随着致动元件81与致动杆90断开，手柄80从第三手柄位置H3朝向第二手柄位置H2的运动对于相对于跳闸轴70保持静止的致动杆90大体上没有影响。
响应于手柄80从第三手柄位置H3朝向第二手柄位置H2的运动，致动机构6从跳闸配置转到断开配置，从而完成开关装置的断开动作。
然而，控制机构6的这种运动对触头组件4没有影响，所述触头组件4保持在触头位置C2中。
开关装置1现在处于断开状态。
在这种情况下(图13)：
-电触头31、32分离，动触头组件4处于第二触头位置C2，致动杠杠90处于第一杆位置P1，并且手柄80处于第二手柄位置H2；
-弹簧91有利地偏压端部90B，以便将致动杆90保持在相对于跳闸轴70的适当位置，从而防止致动杆90的过度旋转。
为了执行开关装置1的闭合动作，使用者或外致动器按与旋转方向D1相反的旋转方向D2将手柄80从第二手柄位置H2朝向第一手柄位置H1移动(图14)。
在手柄80朝向第一手柄位置H1的运动期间，致动元件81再次与致动杆90(其已经返回第一杆位置P1)接触并且将力施加在致动杆90上。
由于致动杆90可相对于支撑元件621旋转地运动，由致动元件81施加的力引起致动杆90按旋转方向R1围绕旋转轴线900旋转。
致动杆90的这种运动通过由弹簧91在第二端90B处施加在致动杆90上的偏压力来对抗。
一旦手柄80到达第一手柄位置H1，并且致动元件81返回其初始位置(开关装置1处于闭合状态)，则致动杆90再次返回(以相对于支撑件621与运动R1相反的旋转运动)第一杆位置P1。
致动杆的这种返回运动通过弹簧91在致动杆90的第二端部90B上的偏压作用而成为可能。
响应于手柄80的运动，控制机构6从断开配置转到闭合配置(开关装置的闭合动作)并将动触头组件4从第二触头位置C2移动到第一触头位置C1，从而引起电触头31、32的连接。
开关装置1现在返回到闭合状态。
所表明的是，在由与开关装置操作地相关联的保护装置引起的开关装置的正常跳闸动作期间，致动杆90的运动学行为大体上相同。
然而，在这种情况下，致动杆90不将力传递到跳闸轴70，即使致动杆90响应手柄80从第一手柄位置H1到第三手柄位置H3的自动运动而被致动销81致动。
跳闸轴70实际上由保护装置致动。
根据本发明的开关装置1使得能够实现预期的目标和目的。
在开关装置1中，借助于致动机构9的布置，电触头31、32的分离大体上由跳闸机构7(特别是跳闸轴70)的干预引起，即使断开动作通过操作手柄机构8(特别是手柄80)来执行。
因此，在由使用者在外致动器上执行的断开动作期间，分离电触头需要非常短的时间，该时间被计算为比在传统开关装置中的时间短大约50％。
这一事实为开关装置的工作寿命带来相关的优点，因为其使得能够显著地减少在电触头处的磨损现象的增加，从而减少对维护干预的需要。
因此，根据本发明的开关装置的特征在于相对于传统类型的当前可用的开关装置具有较低的总体操作成本。
致动机构9具有容易与机械控制组件5的其他机构集成的显著优点。
因此，开关装置1显示出易于工业级制造和组装的紧凑结构。
相对于机械控制组件5的其他机构而言，致动机构9可以以模块化方式容易地安装。在这种情况下，致动机构9可以在需要时容易地移除或替换。
因为电触头31-32的分离(在通过操作手柄机构8而执行的断开动作期间)大体上是由于跳闸机构7的干预，所以开关装置1大体上显示出相对于当前可用的开关装置不同的操作行为。
这个事实有利于开发和实施用于管理该开关装置1集成在其中的电气设施的工作寿命的不同的和改进的策略。

Claims (9)

1.一种用于低压电气设施的开关装置(1)，包括：
-一个或多个电极(3)，每个电极包括适于被连接或断开的一个或多个动触头(31)和一个或多个静触头(32)；
-动触头组件(4)，所述动触头组件包括所述动触头并能够在所述动触头与所述静触头连接的第一触头位置(C1)和所述动触头与所述静触头断开的第二触头位置(C2)之间可逆地运动；
-用于操作所述动触头组件的机械控制组件(5)，所述机械控制组件包括：
-控制机构(6)，所述控制机构用于在所述第一触头位置(C1)与第二触头位置(C2)之间可逆地移动所述动触头组件；
-与所述控制机构操作地连接的跳闸机构(7)，所述跳闸机构包括能够在第一跳闸位置(T1)与第二跳闸位置(T2)之间可逆地运动的跳闸轴(70)，所述控制机构适于响应所述跳闸轴从所述第一跳闸位置(T1)向所述第二跳闸位置(T2)的运动而将所述动触头组件从所述第一触头位置(C1)移动到所述第二触头位置(C2)；
-与所述控制机构操作地连接的手柄机构(8)，所述手柄机构包括适于在第一手柄位置(H1)与第二手柄位置(H2)之间被使用者或外致动器可逆地移动的手柄(80)，所述控制机构适于响应所述手柄从所述第一手柄位置(H1)向所述第二手柄位置(H2)的运动而将所述动触头组件从所述第一触头位置(C1)移动到所述第二触头位置(C2)、并响应所述手柄(80)从所述第二手柄位置(H2)向所述第一手柄位置(H1)的运动而将所述动触头组件从所述第二触头位置(C2)移动到所述第一触头位置(C1)；
其特征在于，所述机械控制组件包括适于将所述手柄机构与所述跳闸机构操作地连接的致动机构(9)，以便在所述开关装置的断开动作期间致动所述跳闸轴；并且
所述致动机构(9)适于响应所述手柄在被使用者或外致动器致动时从所述第一手柄位置(H1)朝向所述第二手柄位置(H2)的运动而将所述跳闸轴从所述第一跳闸位置(T1)移动到所述第二跳闸位置(T2)；
其中，所述致动机构(9)包括致动杆(90)，所述致动杆铰接到支撑元件(611、621)并能够相对于所述支撑元件运动；
其中，所述致动杆(90)能够相对于所述支撑元件(611、621)平移和旋转地运动；并且
其中，所述致动杆在所述手柄(80)被使用者或外致动器致动时从所述第一手柄位置(H1)向所述第二手柄位置(H2)的运动期间被所述手柄机构致动，所述致动杆相对于所述支撑元件(611、621)从第一杆位置(P1)向第二杆位置(P2)平移地运动并将力传递到所述跳闸轴，以便响应由所述手柄机构施加的致动而将所述跳闸轴(70)从所述第一跳闸位置(T1)移动到所述第二跳闸位置(T2)。
2.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述致动机构(9)适于被所述手柄机构(8)致动并将力传递到所述跳闸轴，以便响应所述手柄在被使用者或外致动器致动时从所述第一手柄位置(H1)朝向所述第二手柄位置(H2)的运动而将所述跳闸轴从所述第一跳闸位置(T1)移动到所述第二跳闸位置(T2)。
3.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于，所述致动机构包括与所述致动杆操作地连接的弹性元件(91)和相对于所述开关装置的外壳(2)固定的连接部位(92)。
4.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于，所述支撑元件相对于所述开关装置的外壳(2)固定。
5.如权利要求4所述的开关装置，其特征在于，所述致动杆适于在所述跳闸轴从所述第二跳闸位置(T2)向所述第一跳闸位置(T1)的运动期间由所述跳闸轴(70)致动，以便返回所述第一杆位置(P1)。
6.如权利要求4所述的开关装置，其特征在于，所述致动杆适于在所述手柄(80)从所述第二手柄位置(H2)向所述第一手柄位置(H1)的运动期间由所述手柄机构(8)致动并相对于所述支撑元件旋转地运动。
7.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于，所述支撑元件(611)能够相对于所述开关装置的外壳(2)运动。
8.如权利要求7所述的开关装置，其特征在于，所述致动杆适于在所述手柄(80)从所述第二手柄位置(H2)向所述第一手柄位置(H1)的运动期间由所述支撑元件致动，以便返回所述第一杆位置(P1)。
9.如权利要求7所述的开关装置，其特征在于，所述致动杆适于在所述手柄(80)从所述第二手柄位置(H2)向所述第一手柄位置(H1)的运动期间保持与所述手柄机构(8)断开。
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