CN108475593B - 用于断开接触器的断路器设备和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于断开电路的断路器设备(3)，其中，所述电路通过接触器(2)在打开位置与闭合位置之间切换，所述断路器设备(3)使用所述接触器(2)来断开所述电路。所述断路器设备(3)包括用于将所述接触器(2)锁定在所述打开位置的部件(7、8；9、10)，在所述打开位置中，所述接触器(2)的触点处于断开所述电路的第一位置。还提供了一种包括所述断路器设备(3)和接触器(2)的装置(1)。

Description

用于断开接触器的断路器设备和装置

技术领域

本文所公开的技术总体上涉及在电网中使用的接触器和断路器的领域，并且具体涉及一种断路器设备以及包括接触器和用于断开电路的断路器设备的装置。

背景技术

接触器是用于切换具有高电流额定值的电路或者电气设备的电控开关。接触器由控制电路系统进行控制，该控制电路系统具有比由接触器切换的电路或设备低得多的功率水平。接触器包括触点(即，接触器的载流部分)，和用于闭合并断开这些触点的机构(例如电磁体或者线圈)。接触器通常为单稳态远程操作设备，该单稳态远程操作设备例如由提到的控制电路系统进行操作。接触器被构建成用于处理数百万次操作，并且是用于实现该目的的非常可靠且稳健的设备。然而，接触器在处于打开位置(即处于断开电源电路的位置)时缺少用于提供安全断开的部件。这种安全断开是用于确保接触器的触点不会由于错误或者某种故障而闭合的要求，因为例如对于维修由接触器切换的电源电路或者设备的人而言，接触器的触点由于错误或者某种故障而闭合将会危及生命。

用于实现这种安全断开的设备的示例是开关断路器。开关断路器通常是双稳态手动操作设备，其被构建成用于处理少量操作。例如，在紧急情况下，可以手动使用开关断路器来切断电流，并且开关断路器还可以提供电路或者电气设备的安全断开。开关断路器通常缺少针对处理数百万次操作的稳健性和可靠性。

由于两种类型的设备(即，接触器和开关断路器)的不同特征，这两种类型的设备通常被一起用来提供可靠且安全的安装设备(installation)。通常，开关安装设备因此与接触器和开关断路器一起构建。接触器被用于切换正常的负载电流，而开关断路器被用于紧急切换以及安全断开电路或电气设备。

然而，开关断路器很昂贵并且可能难以操作。如果用手操纵开关断路器，则可能例如需要相当大的力量。如果开关断路器设置有用于远程操作的部件(例如以电机驱动器的形式)，则接触器和开关断路器的装置将变得复杂且昂贵。这些已知开关断路器的示例被公开在DE 19538389和EP2797097中。

发明内容

本发明的目的是解决或者至少减轻上文提到的问题。

根据一个方面，该目的由用于断开电路的断路器设备来实现，其中电路通过接触器在打开位置与闭合位置之间切换。断路器设备使用接触器来断开电路。断路器设备包括用于将接触器锁定在打开位置的部件，在该打开位置中，接触器的触点处于断开电路的第一位置。

断路器设备提供了多个优点。例如，断路器提供了具有附加特征的接触器，通过这些附加特征，接触器可以提供完整的功能，从而充当可靠的开关并且设置有安全断开部件。与已知的断路器设备相比，根据本发明的断路器设备提供了更具成本效益的解决方案。进一步地，根据本发明的断路器设备还能够提供接触器和断路器的更小的完整装置。断路器设备可以是要与接触器一起使用的辅助设备，或者其可以是接触器中的内置特征。

在各种实施例中，用于将接触器锁定在打开位置的部件包括机械锁定部件和电气锁定部件中的一者或两者。这种机械和电气锁定部件可以按照不同方式实现。

在实施例中，用于将接触器锁定在打开位置的部件包括用于将接触器机械地锁定在打开位置的第一部件。

在各种实施例中，用于将接触器锁定在打开位置的部件包括用于防止接触器的控制电路系统操作的第二部件。

在各种实施例中，断路器包括在接触器无法占据打开位置的情况下、防止用于将接触器锁定在打开位置的部件充分操作的部件。该实施例的优点是提供了增加的安全性。向维修由接触器切换的电路或电气设备的人员来警示该接触器未被安全断开的事实。

在各种实施例中，用于将接触器锁定在打开位置的部件包括被插入接触器的外壳中的第二轴，该第二轴机械地防止接触器的触点占据闭合位置。

在各种实施例中，断路器设备包括第一轴，该第一轴被布置以操作：第一部件，以将接触器机械地锁定在打开位置，以及第二部件，以防止接触器的控制电路进行操作。

在上述实施例的变型中，第一轴被布置成在单次移动中操作第一部件和第二部件。该实施例提供了易于操作的断路器设备。

在各种实施例中，用于将接触器锁定在打开位置的部件包括由第一轴操作的齿轮，其中该齿轮在操作时使第二轴移动至接触器的外壳内的锁定位置，在该位置中接触器被锁定在打开位置。

在上述实施例的变型中，如果接触器无法占据打开位置则防止第一轴充分操作，并且由此防止第二轴占据锁定位置。

在各种实施例中，用于将接触器锁定在打开位置的部件包括被电连接至接触器的控制电路系统的开关，该开关在操作时使接触器的控制电路系统断电。

根据一个方面，该目的由用于断开电路的装置来实现，其中电路通过接触器在打开位置与闭合位置之间切换，断路器设备既不涉及电路的切换也不涉及电路的隔离。该装置包括：接触器，该接触器被布置成使电路在打开位置与闭合位置之间切换，以及根据本发明的上述实施例中任一个的断路器设备，该断路器设备被布置成断开电路。

本教导的实施例的其它特征和优点将在阅读以下说明和附图之后变得显而易见。

附图说明

图1图示了根据本发明的用于安全断开电路的装置。

图2以横截面图图示了根据本发明的装置。

图3以从上方的横截面图图示了处于闭合位置的根据本发明的断路器。

图4以从上方的横截面图图示了处于打开位置的根据本发明的断路器。

具体实施方式

在以下说明中，出于说明而非限制之目的，阐述了具体细节(诸如特定架构、界面、技术等)以便提供彻底的理解。在其它实例中，省略了对已知设备、电路和方法的详细说明，以避免不必要的细节模糊本说明书。贯穿本说明书，相同的附图标记指代相同或者相似的元件。

图1图示了根据本发明的用于安全断开电路的装置。装置1包括接触器设备2(在下文中也表示成接触器2)和断路器设备3(在下文中也表示成断路器3)。如图1所图示，断路器3可以被安装在接触器2的一侧上，即被安装至接触器2的外壳5。电气布线可以设置在接触器2的控制电路(图1中未图示)与在断路器3中提供的开关9之间，由此可以通过断路器3的开关来向接触器2的控制电路供电。根据本发明的各种实施例，由此可以将这种开关(单独地或者与机械部件一起)用作将接触器2锁定在打开位置的部件。

简言之，根据本发明的断路器3包括用于将接触器2锁定在断开(非导通)位置的部件。这些部件可以包括机械锁定部件和电气锁定部件(例如如上文提到的开关)中的一者或两者。在实施例中，断路器3包括用于(例如，通过第一轴4)将接触器2机械地锁定在打开位置的第一部件。用于将接触器2机械地锁定在打开位置的这种第一部件可以例如包括(稍后更详细地描述的)齿轮7和第二轴8。在该实施例中，断路器3还包括用于电气地防止接触器2的控制电路系统操作的第二部件。

图2以横截面图图示了根据本发明的装置1。

如提到的那样，接触器2是用于切换例如高电流的电控开关设备，并且其能够产生、导通或者切断电流。为了使接触器2产生或者切断电接触，并且由此将电气设备或者电路切入或者切出(或者等效地导通或者关断)，接触器2包括多个触点，例如在三相应用的情况下有三个触点，即每相一个触点。在该上下文中，应该注意，接触器2正在切换电路，而不是断路器3。可以存在用于切换电路的其它切换部件，但断路器3不被涉及在这种切换中。这是使得根据本发明的断路器3能够被保持为简单、小型且低维护的设备，从而使其具有成本效益并且易于处理和使用的一个方面。断路器3使用接触器2来提供电路的电隔离。

为此，接触器2包括致动机构12a、12b，以用于将触点移动至电路被闭合的闭合位置，并且相反地用于将触点移动至电路被断开的打开位置。致动机构12a、12b的移动由控制电路系统(未图示)来控制。致动机构12a、12b的细节对于本发明并不重要，并且致动机构12a、12b可以以任何已知的方式移动。例如，接触器2可以是电磁操作的接触器。在这种情况下，触点被机械连接至致动机构12a、12b，该致动机构12a、12b又包括电磁电路的一部分。在第一端位置处，致动机构12a、12b被断开并且电流路径被随后断开，并且在第二端位置处，致动机构被闭合并且接触器2被随后闭合，由此提供电气路径。通过使电磁电路的线圈通电来完成致动机构12a、12b的移动，其中线圈通常被缠绕在电磁电路的一部分周围。

如提到的那样，接触器2包括控制电路系统，并且致动机构12在接收到用于断开电路或设备的控制信号时被移动至打开位置(第一端位置)。因此，致动机构12a、12b在接收到闭合的控制信号时被移动至闭合位置(第二端位置)。应该注意，控制电路系统可以包括各种组件，例如电气和/或磁性构件，诸如控制电路、磁体、线圈等。

在一些实施例中，接触器2可以是可在市场上购得的接触器设备。即，可以在没有任何更改的情况下使用现有接触器设备。在其它实施例中，可能需要一些更改。例如，如果现有接触器2的外壳5包括孔(例如用于紧固至壁)，这种孔可以被用来应用第一部件7、8，该第一部件7、8用于机械地锁定根据本发明的断路器3。在这种情况下，接触器2不需要更改或者仅需要较小更改。例如，可能需要对外壳5进行更改(例如孔可能需要被放大和/或移动)，而可以在没有任何更改的情况下保持接触器2的内部设计。

如提到的那样，断路器3包括用于将接触器2锁定在打开位置的部件。这些部件可以包括用于(例如，通过第一轴4)将接触器2机械地锁定在断开(非导通)位置的第一部件7、8。这种第一部件7、8可以例如包括齿轮7，例如具有形成在外表面上的齿的外部齿轮。第一轴4可以包括手柄14，该手柄在转动时操作齿轮7。即，通过手柄14的这种移动，第一轴4使齿轮7旋转。在该实施例中，如图2所图示，还设置了第二轴8。第二轴8被容置在断路器3内并且相对于第一轴4成大约90度。然后，可以将齿轮7的齿或者嵌齿布置成随着齿轮7的旋转而移动第二轴8，并且具体地将第二轴8移动通过接触器外壳5中的孔11并且移动到接触器2中，以由此将接触器2锁定在打开位置。例如，第二轴8可以以这种方式进入孔11：使得第二轴防止致动机构12a、12b中的下部12b移动，并且因此还防止上部12a移动。在打开位置中，接触器2的触点被机械地防止闭合接触器2被布置成切换的电路。

在其它实施例中，为了实现相同目的，可以布置两个或者更多个齿轮(未图示)。

在又一实施例中，用于将接触器2机械地锁定在打开位置的第一部件可以包括第一轴4，该第一轴被简单地布置成在没有齿轮的情况下将第二轴8移动到接触器2的外壳中，并且由此将接触器锁定在打开位置。即，在该实施例中，不使用齿轮7。第一轴7可以例如替代地被布置成以倾斜移动的方式(如箭头A₁所图示)移动，并且对于断路器3被安装至接触器2的一侧的情况，离开接触器2的倾斜移动A₁随后将第二轴8推入接触器2和机械锁定位置中。

要认识到，还存在用于将接触器机械地锁定在打开位置的多个其它部件。

断路器3还包括用于电气地防止接触器2的控制电路系统操作的第二部件9、10。这种第二部件9、10可以包括(例如通过关于图1提到的电气布线)被电连接至接触器2的控制电路系统的电气开关9。开关9可以被布置为使得第一轴4在齿轮7上操作的同时，切换开关9并且防止接触器2的控制电路系统操作。通过切换开关9，切断接触器2的电源。

接着参照图3和图4更详细地描述第一部件7、8和第二部件9、10及其操作。

图3以从上方的横截面图图示了处于ON位置的根据本发明的断路器。就此而言，ON位置与接触器2可以在闭合位置与打开位置之间操作的情况相对应。因此，在ON位置中，接触器2可以被操作到闭合位置，即，其中可以闭合接触器2的触点以将电流引导至接触器被布置成切换的电路或者电气设备。齿轮7可以包括与被布置在第二轴8上的齿相啮合的齿。当被布置在第一轴4上的手柄14转动到ON位置(如图3所图示)、并且接触器处于“开”且在使用中时，则随后可以利用远程控制使接触器控制电路系统通电和断电。这种远程控制可以例如包括控制单元，该控制单元被布置成接收与接触器2切换的设备有关的参数，并据此将控制信号发送至接触器2的控制电路系统。控制电路系统也可以是手动可控制的。接触器致动机构12a、12b也可以自由地操作接触器2的触点。

断路器3也具有OFF位置(如图4所图示)，该OFF位置与接触器2处于“关”(即断开电路)的情况相对应。

在图3中还更为详细地示出了断路器3的用于机械地锁定接触器2的第一部件。在图示的实施例中，第一轴4被布置成与齿轮7的中心点机械接触。压缩弹簧装置13在其第一端被紧固至齿轮7，并且在其第二端被枢转地紧固至断路器3的外壳。压缩弹簧装置13可以例如包括两个套筒和一个压缩弹簧，其目的是将齿轮7保持在其两个相应的端位置处。当使手柄14在其OFF位置与ON位置之间移动时，第一轴4使齿轮7旋转，齿轮7又使压缩弹簧装置13在压缩弹簧装置13所产生的枢转移动的两个端点之间移动。随着压缩弹簧装置13被移动，第二轴8插入接触器2中或者从接触器2缩回：在压缩弹簧装置13的其中一个端位置中，第二轴8处于将接触器2机械地锁定在打开位置(断开)的位置，并且在另一个端位置中，第二轴8被完全缩回断路器3内。在图3中图示了后一种情况。

作为附加特征，如果由于任何原因，接触器2无法打开(即，如果由接触器2切换的电路或者电气设备未被安全断开)，则可以防止手柄14被完全转动到OFF位置。由此，向操作者(例如维修由接触器2切换的电源电路或者设备的人员)警示接触器2未被安全断开的事实。例如，接触器2的外壳5中的开口11可以被放置为使得如果接触器2的触点不完全处于其打开位置，而是例如仅处于中途，则第二轴8无法进入开口11，这是由于例如触点或者致动机构12a、12b防止这样的进入。

断路器3的开关9也可以被布置成通过手柄14操作。如图2所图示，开关9可以通过例如带10、线等被机械连接至第二轴。继续参照图3，当移动压缩弹簧装置13、并且由此移动第二轴8时，带10也移动。带10从接触器2的控制电路通过开关9供电的位置移动至这种供电被切断的位置。由此，当手柄14转动时，断路器3的第一(机械)部件7、8及其第二(电气)部件9、10基本上同时操作。在其它实施例中，第二部件包括被手动操作的简单的通断开关。

图4以从上方的横截面图图示了处于OFF位置的根据本发明的断路器3。就此而言，OFF位置意味着接触器2被锁定在其打开位置，即接触器2的触点不会将电流引导至接触器被布置成切换的电路或者电气设备。当手柄被转动到OFF位置时，操作断路器3的第一部件7、8和第二部件9、10。第二部件9、10确保了接触器控制电路系统被打开，并且不管任何控制信号接触器2将断电，并且接触器将打开。第一部件7、8确保了第二轴8进入接触器2中，以便机械地锁定接触器2的触点。因此，当手柄处于其OFF位置时，接触器2不仅被电气阻断，而且还被机械锁定。

为了进一步提高安全性，手柄14可以设置有用于锁定在其OFF位置的部件。这些部件可以例如包括内置锁定特征。在其它实施例中，可以通过例如挂锁而将手柄14锁定在其OFF位置。在这种实施例中，手柄14可以设置有用于以防止手柄14转动的方式进入挂锁的部件。

参照图3和图4描述的上述实施例包括线性移动的第二轴8，该第二轴被耦合至第一轴4，该第一轴4在手柄14被转动时进行旋转，然而并且如已经指示的，可以设想出多种其它设计选项。

还提供有包括如已经描述的接触器2和断路器3的装置1。即，断路器3是在共同构成装置1的改进型接触器中的内置特征。

本文已经主要参照几个实施例描述了本发明。然而，如本领域的技术人员所理解的，除了本文所公开的特定实施例之外的其他实施例，在如由所附专利权利要求书所定义的本发明的范围内同样是可能的。

Claims (8)

1.一种用于断开电路的断路器设备(3)，其中所述电路通过接触器(2)在打开位置与闭合位置之间切换，其特征在于，所述断路器设备(3)使用所述接触器(2)来断开所述电路，所述断路器设备(3)包括：

-用于将所述接触器(2)机械地锁定在所述打开位置的第一部件(7、8)，在所述打开位置中，所述接触器(2)的触点处于断开所述电路的第一位置，以及

-用于电气地防止所述接触器(2)的控制电路系统操作的第二部件(9、10)，所述第二部件(9、10)被电连接至所述接触器的所述控制电路系统，

-第一轴(4)，所述第一轴(4)被布置成操作：

-第一部件(7、8)，以将所述接触器(2)机械地锁定在所述打开位置，以及

-第二部件(9、10)，以防止所述接触器(2)的所述控制电路系统操作。

2.根据权利要求1所述的断路器设备(3)，包括在所述接触器(2)无法占据所述打开位置的情况下、防止用于将所述接触器(2)锁定在所述打开位置的所述第一部件(7、8)充分操作的部件(4)。

3.根据权利要求1或2所述的断路器设备(3)，其中用于将所述接触器(2)锁定在所述打开位置的所述第一部件(7、8)包括：被插入所述接触器(2)的外壳(5)中的第二轴(8)，所述第二轴(8)机械地防止所述接触器(2)的所述触点占据所述闭合位置。

4.根据权利要求1所述的断路器设备(3)，其中所述第一轴(4)被布置成在单次移动中操作所述第一部件(7、8)和所述第二部件(9、10)。

5.根据权利要求1或2所述的断路器设备(3)，其中用于将所述接触器(2)锁定在打开位置的所述第一部件(7、8)包括：由第一轴(4)操作的齿轮(7)，其中所述齿轮(7)在操作时使第二轴(8)移动至所述接触器(2)的外壳(5)内的锁定位置，在所述锁定位置中，所述接触器(2)被锁定在所述打开位置。

6.根据权利要求5所述的断路器设备(3)，其中在所述接触器(2)无法占据所述打开位置的情况下防止所述第一轴(4)充分操作，并且由此防止所述第二轴(8)占据所述锁定位置。

7.根据权利要求1或2所述的断路器设备(3)，其中所述第二部件包括：被电连接至所述接触器(2)的控制电路系统的开关(9)，所述开关(9)在操作时使所述接触器(2)的所述控制电路系统断电。

8.一种用于断开电路的装置(1)，其中所述电路通过接触器(2)在打开位置与闭合位置之间切换，断路器设备(3)使用所述接触器(2)来断开所述电路，所述装置(1)包括：

-接触器(2)，所述接触器(2)被布置成使电路在打开位置与闭合位置之间切换，以及

-根据权利要求1至7中的任一项所述的断路器设备(3)，所述断路器设备(3)被布置成断开所述电路。

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