CN111326353A - 用于切换电流的装置 - Google Patents

Abstract

具有可分离电触点的用于切换电流的该装置(2)包括切换机构(10)，该机构包括：切换轴(20)，其联接至活动电触点(6)；跳闸钩(40)，其可枢转地安装在机构的固定支撑件上；连接系统(22)，其将切换轴联接至跳闸钩；连接系统(22)包括可枢转地安装在跳闸钩上的第一对(42)连杆和安装成与切换轴的曲柄(24)一起枢转的第二对(44)连杆。第一连杆通过单个铰接轴线(68)与第二连杆连接，铰接轴线(68)在第一连杆和第二连杆之间形成枢轴连接。

Description

用于切换电流的装置

技术领域

本发明涉及一种用于切换电流的装置。

本发明特别地涉及用于中断电流的电气切换装置的领域，比如断路器或开关。

背景技术

具有可分离触点的切换装置包括使用能量累积的切换机构，其功能是例如响应于跳闸装置或用户的动作而在打开状态和闭合状态之间移动装置的电触点。

FR-2985600-B1中描述了这种机构的示例。

举例来说，枢转的移动电触点通过切换轴移动，该切换轴通过连接系统机械地联接至跳闸钩。为了闭合触点，包括弹簧的能量累积器被致动以移动连接系统。

因此，切换机构在触点的每个打开和闭合时都受到许多机械应力。

长期以来，这种机构令人满意。然而，在一些现代应用中，期望能够具有改善耐用性的切换机构，例如以便增加在产品的使用寿命内允许的打开和闭合循环的次数。

因此，需要一种用于切换电流的装置，其中切换机构具有改善的可靠性。

发明内容

为此，本发明的一方面涉及一种用于切换电流的装置，该装置包括可分离的固定电触点和活动电触点以及能够在闭合状态和打开状态之间切换触点的机构，该机构包括：

切换轴，其联接至活动电触点；

跳闸钩，其可枢转地安装在机构的固定支撑件上；

连接系统，其将切换轴联接至跳闸钩；

连接系统包括第一对连杆和第二对连杆，第一连杆可枢转地安装在跳闸钩上，第二连杆安装成与切换轴的曲柄一起枢转，并且第一连杆通过单个铰接轴线与第二连杆连接，铰接轴线在第一连杆和第二连杆之间形成枢轴连接。铰接轴线组合确保枢轴连接和保持成对杆的间隔的功能。

因此，特别是借助于连接系统的更好的耐久性，提高了切换机构的可靠性。特别地，通过使用连接轴线，降低了第一连杆和第二连杆之间的枢轴连接的意外断裂的风险。

根据一些有利但非强制性的方面，这种装置可以单独或以任何技术上允许的组合并入以下一个或多个特征：

-铰接轴线的每个端部包括头部，每个头部包括形成用于防止第一连杆和第二连杆彼此分离的保持部的加宽部(overwidth)。

-铰接轴线包括形成在每个头部的底部处的外围凹槽。

-外围凹槽的深度在0.2mm和0.6mm之间，优选地等于0.4mm。

-每个头部的高度小于或等于5mm，优选地在2mm和3mm之间。

-头部的最大宽度在9mm和10mm之间，优选地在9.6mm和9.8mm之间。

-铰接轴线安装在连接系统中，以便对于第一和第二连杆具有小于或等于0.1mm的径向游隙。

-每个第一连杆安装在铰接轴线的具有第一直径的第一区域上，并且每个第二连杆安装在铰接轴线的具有不同于第一直径的第二直径的第二区域上。

-铰接轴线由钢合金制成，例如具有铬和钼的钢合金。

-铰接轴线由一件式部件形成。

-每个第二连杆具有弯曲成弧形的形状。

附图说明

根据仅通过示例方式并参考附图对电气装置的一个实施例的以下描述，将更好地理解本发明，并且其其他优点将变得更加明显，其中：

图1示意性地示出了具有可分离触点的切换装置，其在中间截面平面中示出，包括根据本发明一些实施例的切换机构；

图2以等距透视图示意性地示出了形成图1的切换机构的一部分的连接系统；

图3以由箭头III表示的侧视图示意性地示出了图2的连接系统；

图4以纵向截面图示意性地示出了图2的连接系统的轴线。

具体实施方式

图1示出了用于中断电流的电气切换装置2的一部分，比如断路器或接触器。电流通过可分离的电触点在空气中切换。

根据一些示例，装置2是低压高强度多极断路器。

装置2包括固定电触点4和活动电触点6，在一些示例中，活动电触点6支承与固定触点4相对布置的可枢转地安装的接触指8。触点4和6连接到装置2的相对的电连接端子。

例如，通过相对于装置2的固定框架枢转，活动触点6在分别对应于装置2的电打开状态和电闭合状态的触点的打开位置和闭合位置之间可逆地移动。在当前情况下，活动触点6的旋转轴线由参考标记X6表示。

装置2还包括切换机构10，该机构10适于通过使活动触点6在打开位置和闭合位置之间移动来在打开状态和闭合状态之间切换触点4和6。

例如，机构10可通过装置2的跳闸装置12和/或通过手动控制元件比如杆或按钮来控制。

根据一些实施例，装置2是适于中断多相电流的多极装置。装置2则包括多个极，每个极与一个电相相关并且包括一对触点4和6。作为变型，装置2是单极的。

根据一些实施方式，机构10是使用机械能量累积的切换机构。例如，在FR-2985600-B1中描述了使用该技术的切换机构的工作原理。

机构10特别地包括切换轴20，该切换轴在当前情况下通过枢转连杆联接至活动触点6。轴20相对于装置2的固定框架或固定支撑件绕其纵向轴线可旋转地移动。

如果装置2包括多个极，则轴20对于所有这些极是公共的，并且机械地联接到每个活动触点6。

机构10还包括跳闸钩40和将切换轴联接至跳闸钩的连接系统22。例如，连接系统22通过枢轴连接铰接到由轴20支撑的曲柄臂24，如下文所述。

机构10还包括与螺栓28(也称为“半月”)相关的打开棘爪26。

打开棘爪26安装成相对于框架枢转并且与跳闸钩40配合。弹簧29接合在首先是轴20和其次是与装置2的框架成一体的轴线之间。

闭合螺栓30(也称为“半月”)和中间杆31与由跳闸装置12控制的致动器(比如具有线圈的电磁致动器)和/或与手动控制元件机械配合。在图1中，用杆示意性地示出了跳闸装置和杆31之间的关联，尽管在实践中可以以完全不同的方式产生这种机械配合。

螺栓30还与闭合棘爪32机械地关联，该闭合棘爪32安装成相对于框架枢转。

此外，机构10包括机械能量累积装置34，其包括至少一个弹簧。例如，装置34在弹簧被压缩时存储机械能量，并且通过弹簧的松弛释放该机械能。

在当前情况下包括铰接和/或安装成相对于固定框架枢转的一个或多个连接部件的驱动机构36机械地联接至装置34。驱动机构36作用于连接系统22，以便撞击其并将其推向闭合位置。这样，通过移动，连接系统22又驱动跳闸钩40。

在当前情况下，跳闸钩40安装成相对于框架枢转，并且通过枢轴连接铰接到连接系统22。

为了更容易地理解本说明书，装置2的其他部件既未示出也未详细描述。

在所示的实施例中，机构10的元件的枢转及旋转运动围绕旋转轴线发生，旋转轴线相对于框架固定并且彼此平行延伸，在当前情况下是在垂直于图1中的图像平面并且平行于轴线X6的方向上。

现在将简要描述机构10的操作示例。

在图1所示的稳定打开位置，装置34被装备，也就是说，弹簧被压缩并存储能量。螺栓30将闭合棘爪32保持在第一位置。

为了闭合触点4和6，闭合螺栓30例如通过跳闸装置12或按钮的作用而倾斜，从而释放闭合棘爪32。

闭合棘爪32的运动致动装置34，并且通过弹簧的松弛运动来释放在装置34中累积的能量，并且这借助于驱动机构36来致动连接系统22，例如通过撞击它，以便通过轴20来移动活动触点6，直到活动触点6与固定触点4接触。

连接系统22继续朝其闭合位置移动，直到其在向前方向上经过称为“死点”的预定对准位置，从而将跳闸钩40和打开棘爪26推向停止位置，在该位置，防止连接系统22向后返回。

然后，机构10处于稳定闭合位置。

为了重新打开装置2，例如通过借助于致动器12或者直接在螺栓28上的手动动作移动杆31来破坏打开棘爪26和螺栓28之间的锁定。打开棘爪26枢转，从而释放跳闸钩40的挡块。

然后，连接系统22不再由钩40保持邻接，并且可以在由弹簧29施加的恢复力的作用下返回到其初始位置。一旦连接系统22已经返回到死点位置之后，则触点6被推向其打开位置。机构10返回到稳定打开位置。

图2和图3示出了符合本发明一些实施例的连接系统22的示例。

连接系统22包括彼此铰接的第一对连杆42和第二对连杆44，在其上形成有用于铰接到跳闸钩40和轴20的枢轴连接。

在所示的示例中，跳闸钩40还具有孔46，孔46用于接收至框架的枢轴连接和挡块48，挡块48在当前情况下在跳闸钩40的两侧突出。例如，跳闸钩40具有基本平坦形状。

根据一些示例，在如上所述的机构10的闭合位置，挡块48阻挡第一对连杆42，从而阻挡连接系统22的位置。在打开运动期间，挡块48迫使第一对连杆42在弹簧29的作用下分离，以使连接系统22返回到打开位置。

第一对连杆42包括彼此平行布置的两个相似或相同的连杆50和52。根据一些示例，连杆50和52具有平面形状。

每个连杆50和52的第一端部(在当前情况下为下端部)可枢转地安装在跳闸钩40上，更具体地在跳闸钩40的远端部54上。

在当前情况下，该枢轴连接由刚性轴线56(比如轴颈)形成，该刚性轴线56垂直于连杆50和52延伸。附图标记X56表示与该枢轴连接相关的旋转轴线。在当前情况下，轴线X56平行于轴线X6。

根据一些示例，连接系统22还可以包括环58，其安装在间隔件59上的连杆50和52之间，间隔件59将连杆50和52彼此固定。在当前情况下，间隔件59平行于轴线X56延伸。

例如，当通过装置34释放能量时，间隔件59和环58被驱动机构36撞击。

在上述的机构10的示例中，连接系统22的死点位置对应于成对连杆42和44沿着同一直线彼此对准的位置。与处于其他位置的成对连杆44相比，成对连杆42弯曲。

第二对连杆44包括彼此平行相对布置的两个相似或相同的连杆60和62。根据一些示例，连杆60和62具有平面形状。

根据一些可选但仍有利的实施例，每个第二连杆60和62具有弯曲成弧形的形状，这改善了机械应力的分布并增加了系统22的机械耐久性。

连杆60和62的第一端部(在当前情况下为上端部)适于可枢转地安装在轴20上，更具体地在曲柄24的臂上，在当前情况下在形成于曲柄24的该臂中的孔中。

该枢轴连接由刚性轴线64形成，刚性轴线64垂直于连杆60和62延伸，优选地通过相对于连杆60和62的外侧面突出。附图标记X64表示与该枢轴连接相关的旋转轴线。在当前情况下，轴线X64平行于轴线X56。刚性轴线64放置在连杆60和62的所述第一端部上。

根据一些示例，刚性轴线64永久地固定到连杆60和62。换句话说，刚性轴线64相对于连杆60和62保持不动。

形成第二对连杆44的连杆60和62在方向X64上彼此保持一定距离，以允许跳闸钩40的一端部66在连杆60和62之间通过。

该端部66形成突出的钩部，该钩部例如通过在闭合位置抵靠着打开棘爪26而与打开棘爪26配合。

连杆50和52通过单个铰接轴线68连接到连杆60和62，单个铰接轴线68在第一对42的连杆50和52与第二对44的连杆60和62之间形成枢轴连接。附图标记X68表示提供与该枢轴连接相关的旋转轴线的直线。

铰接轴线68沿着该轴线X68延伸，该轴线在下面被称为“方向X68”，以避免与铰接轴线68的任何混淆。

根据一些示例，连杆60和62布置在连杆50和52的两侧，并且在其长度的一部分上与连杆50和52接触。连杆50与连杆60相邻，连杆52与连杆62相邻。

由铰接轴线68形成的枢轴连接形成在每个连杆50、52、60和62的另一端部上，也就是说形成在连杆50和52的第二端部上以及在连杆60和62的第二端部上。实际上，每个连杆的第二端部与所述连杆的第一端部相对。

如图所示，连杆60和62在其第二端部仅通过轴线68互连。换句话说，为了在成对连杆40和42之间保持恒定的间隔，不必添加连接连杆60和62的第二端部的固定轴线。

因此，在所示的示例中，由铰接轴线68形成的枢轴连接位于连杆60和62的下端部以及连杆50和52的上端部。在这些示例中，铰接因此基本上形成在连接系统22的中间。

如图4所示，铰接轴线68包括细长优选圆柱形状的主体。在当前情况下，铰接轴线68具有围绕方向X68的旋转对称性。然而，其他形状也是可能的。

实际上，连杆50、52、60和62的相应端部包括通孔，其允许铰接轴线68的主体通过。

优选地，铰接轴线68的每个端部包括与铰接轴线68的主体一体形成的头部70和72。

在所示的示例中，头部70从连杆60的外面侧伸出，而头部72从连杆62的外面侧伸出。

优选但仍可选地，垂直于头部从其伸出的连杆60或62的面测量的每个头部70和72的高度(由“h”表示)小于或等于5mm，优选地在2mm和3mm之间。

每个头部70和72包括形成保持部的加宽部，以防止第一对42的连杆50和52与第二对的连杆60和62彼此分离，即沿方向X68分离。

换句话说，每个头部70、72比铰接轴线68的主体更宽。

例如，如果铰接轴线68是圆柱形的，则每个头部70、72的直径大于铰接轴线68的主体的直径，例如至少是铰接轴线68的主体的直径的1.1倍。

铰接轴线68允许即使在连接系统22移动的同时在连杆50和52之间以及在连杆60和62之间保持恒定的间隔。

作为说明性示例，相对于在铰接轴线68处的其他连杆，连杆在方向X68上的侧向扭力的阻力大于或等于800daN，该阻力由这种扭力所需的最小力表示。

根据一些示例，在当前情况下垂直于方向X68测量的头部70、72的最大宽度在9mm和10mm之间，优选地在9.6mm和9.8mm之间。

例如，半径R1在4.5mm和5mm之间，半径R2在3mm和5mm之间。

例如，每个头部70和72具有圆锥形状，其底部与铰接轴线68的主体接触，底部的半径R2严格小于在头部70、72的顶部测量的半径R1。

然而，其他形状也是可能的，例如恒定直径的圆柱形状，但是该直径大于轴线68的主体的直径。

优选地，头部70和72是相同的。

根据一些示例，每个连杆50和52安装在具有第一直径D1的铰接轴线68的第一区域上，每个连杆60和62安装在具有与第一直径D1不同的第二直径D2的铰接轴线68的第二区域上。例如，直径D1大于直径D2。因此，在当前情况下，铰接轴线68的主体包括至少两个直径为D1的区域和至少两个直径为D2的区域。例如，直径D1等于9.5mm，直径D2等于9mm。

这些不同尺寸的区域形成连杆的接收区域，其防止连杆在连接系统22的运动过程中沿铰接轴线68滑动。例如，第二区域和第一区域之间的直径的变宽防止连杆60和62朝着铰接轴线68的中心滑动。这有助于连接系统22的稳定性并增加了抗扭力的能力。

铰接轴线68优选地可以相对于连杆50、52、60和62绕方向X68自由转动。

例如，铰接轴线68安装在连接系统22中，以便与连杆50、52、60和62具有小于或等于0.1mm且大于0mm的径向游隙。

在这种情况下，垂直于方向X68测量径向游隙。

特别地，基于相应连杆50、52、60和62的通孔的直径，在每个接收区域中选择径向游隙。例如，同一对的连杆42、44中的连杆具有这样的通孔，即该通孔具有同一个直径。

在许多实施例中，铰接轴线68由一件式部件形成。

根据一些示例，铰接轴线68由金属制成。优选地，铰接轴线68由钢合金制成，并且更优选地由具有铬和钼的钢合金制成。优选地，该钢合金已经预先整体进行热处理，以在维氏刻度HV30上获得340至400之间的硬度。

因此，改善了铰接轴线68的机械性能，这增加了连接系统22的耐久性并降低了过早断裂的风险，同时为铰接轴线68提供了足够的刚度，从而不会在成对连杆42、44中引起意外的变形。

可选地但仍有利地，铰接轴线68包括形成在每个头部70和72的底部处的外围凹槽74，其优选地与方向X68同心地布置并且与头部70或72从其伸出的连杆60、62的面齐平。

凹槽74使得更容易获得具有期望值的在铰接轴线68与连杆50、52、60和62之间的方向X68上的轴向游隙。

例如，垂直于方向X68测量的凹槽74的深度在0.2mm和0.6mm之间，优选地等于0.4mm。

由于本发明的实施例，切换机构10的可靠性增加，特别是由于连接系统22的更好的耐用性。特别地，由于使用了铰接轴线68，降低了连杆50、52、60和62之间的枢轴连接的意外断裂的风险，同时允许成对连杆42相对于成对连杆44的枢转运动，这对于机构10的操作是必需的。

特别地，铰接轴线68立即组合提供枢轴连接和保持成对连杆42、44之间的间隔的功能。

另一方面，铰接轴线68的使用允许连接系统22具有使其与现有的切换机构兼容的形状，从而使其能够在许多范围的电气切换装置中使用，而无需完全修改这些装置的切换机构的架构。

因此，更好的机械性能允许机构10获得更高水平的耐久性。因此，装置2能够在其使用寿命内承受更多数量的机械打开和闭合循环。

因此，装置2可以有利地用于需要高水平可靠性的关键应用，其中可能经常需要使用该装置，比如数据中心或可再生能源生产系统。

可以将以上设想的实施例和变体组合以产生新的实施例。

Claims (11)

1.一种用于切换电流的装置(2)，该装置包括可分离的固定电触点(4)和活动电触点(6)以及能够在闭合状态和打开状态之间切换触点的机构(10)，该机构包括：

切换轴(20)，其联接至活动电触点(6)；

跳闸钩(40)，其可枢转地安装在机构的固定支撑件上；

连接系统(22)，其将切换轴联接至跳闸钩；

其特征在于，所述连接系统(22)包括第一对(42)连杆(50、52)和第二对(44)连杆(60、62)，第一连杆可枢转地安装在跳闸钩(40)上，第二连杆安装成与切换轴(20)的曲柄(24)一起枢转，并且第一连杆通过单个铰接轴线(68)与第二连杆连接，铰接轴线(68)在第一连杆和第二连杆之间形成枢轴连接，并且铰接轴线(68)组合了确保枢轴连接和保持成对杆(42、44)的间隔的功能。

2.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于，所述铰接轴线(68)的每个端部包括头部(70、72)，每个头部包括加宽部，其形成用于防止第一连杆(50、52)和第二连杆(60、62)彼此分离的保持部。

3.根据权利要求2所述的切换装置，其特征在于，所述铰接轴线(68)包括形成在每个头部(70、72)的底部处的外围凹槽(74)。

4.根据权利要求3所述的切换装置，其特征在于，所述外围凹槽(74)的深度在0.2mm和0.6mm之间，优选地等于0.4mm。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的切换装置，其特征在于，每个头部(70、72)的高度小于或等于5mm，优选地在2mm和3mm之间。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的切换装置，其特征在于，所述头部(70、72)的最大宽度在9mm和10mm之间，优选地在9.6mm和9.8mm之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的切换装置，其特征在于，所述铰接轴线(68)安装在连接系统中，以便对于第一和第二连杆具有小于或等于0.1mm的径向游隙。

8.根据前述权利要求中任一项所述的切换装置，其特征在于：

每个第一连杆(50、52)安装在铰接轴线(68)的具有第一直径(D1)的第一区域上，并且

每个第二连杆(60、62)安装在铰接轴线(68)的具有不同于第一直径的第二直径(D2)的第二区域上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的切换装置，其特征在于，所述铰接轴线(68)由钢合金制成，例如具有铬和钼的钢合金。

10.根据前述权利要求中任一项所述的切换装置，其特征在于，所述铰接轴线(68)由一件式部件形成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的切换装置，其特征在于，每个第二连杆(60、62)具有弯曲成弧形的形状。

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