CN1127742C - 开关装置的远程跳闸机构 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种用于控制电气设备的开关装置。所述开关装置包括本体部件(15)，滑动部件(14)，和由滑动部件控制的接触表面，用于把所述滑动部件(14)闩锁在开关的闭合位置或者断开位置并且从所述位置释放所述滑动部件(14)的装置，弹簧加载板(11)和开关启动器弹簧(10)。本发明通过在滑动部件(14)中形成一个槽(33)来实现，所述滑动部件控制该开关中的第二组可动的接触表面，并且和开关的壳体或本体部件(15)上的互锁装置兼容，所述互锁装置通过局部进入滑动部件中的细长槽(33)来禁止所述滑动部件的运动。此外，弹簧加载板(11)具有凸起(32)，其能够盖住在滑动部件中形成的槽(33)，因而当开关被断开或闭合时，能阻止互锁装置(34)禁止滑动部件的运动。这种开关装置还具有另一组弹簧(31)，用于存储远程控制操作所需的机械能。

Description

开关装置的远程跳闸机构

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的安全的开关装置，所述装置具有一组表面，用于形成由滑动部件引导的电接触，并且所述装置还包括弹簧加载板，用于启动所述弹簧加载板的控制轴，以及用于把弹簧加载板的运动传递给滑动部件并再进一步传递给接触表面的弹簧状元件。

从专利公开FI93502得知一种开关装置，其中控制杠杆随时都能以明确的方式从一个位置运动到另一个位置，并且开关装置的结构排除了使电接触表面处于中间位置的可能性。这种结构阻止由于接触表面过慢地打开或闭合而引起长时间燃烧的电弧的发生，借以保护开关装置免遭电弧的破坏。这种开关装置借助于机械力和弹簧力被闩锁在打开或闭合位置，因而可以确保把开关装置可靠地闩锁在所需的位置。这种开关装置还包括机械力分离装置，用于分离可能将被焊接在一起的接触表面。在触点被焊上因而不能够使各接触表面分开的情况下，开关装置的控制杠杆返回“闭合”位置。因而，开关状态是确定的。

这种开关装置的功能通过在开关壳体中安装至少一个直线运动的滑动部件来实现，滑动部件上具有适用于和开关的固定触点协同操作的触点。通过至少一个弹簧型的元件使滑动部件和适用于与滑动部件平行运动的弹簧加载板相连。弹簧加载板被这样构成，使得在所述弹簧加载板运动期间，弹簧元件使滑动部件相应地运动。这种结构的一个优点在于，弹簧加载板以与操纵者无关的方式并且总是高速地控制开关操作，借以使电触点快速地闭合和打开，并使燃弧时间最小。因而在所有的时间内实际的连接步骤总是在由加载弹簧控制的恒定速度下完成，而和开关控制杠杆的转动速度无关。这种开关使得不会无意中发生误操作。

虽然在专利公开FI93502中披露的开关装置是非常有用的，但是它不能在所有场合都通用，这是因为其中缺少远程控制功能。目前，大量需要具有远程控制功能的开关装置。这种开关装置希望具有上述的现有技术中开关装置的良好手动控制和开关性能，同时又能满足下列要求：

-开关装置的远程跳闸功能不干扰其手动控制功能，这意味着具有远程跳闸功能的开关装置必须能够以和不具有远程跳闸功能的开关装置相同的方式使用。

-开关装置必须是能够远程控制的，例如借助于电磁线圈启动一个位于开关壳体上的杠杆，从其I(闭合)位置转换为代表其中电气开路处于开关I和O(断开)位置之间的中间机械状态的“跳闸”位置。

-开关装置必须具有用于指示所述“跳闸”状态的辅助触点。

-开关的结构应当不允许直接控制开关使得从其“跳闸”状态转换为I位置；然而，可以允许手动控制杠杆运动以便实现上述操作，同时使电接触表面必须保持不动。

-开关装置从“跳闸”状态重新进入工作状态必须通过复位操作。如果愿意，O位置也可以用作复位位置。

本发明的目的在于消除上述现有技术的装置中的缺点，提供一种完全新型的能够满足上述要求的开关装置。

本发明的目的是这样实现的：在所述滑动部件中提供一个槽，用于引导开关装置中的第二组接触表面，并且对开关壳体或本体部件配备闩锁部件，该闩锁部件能够禁止滑动部件移动而局部进入滑动部件的槽。此外，对弹簧加载板配备适用于盖住滑动部件的槽的凸起，因而当开关被手动地置于其断开和闭合位置之间时，能禁止闩锁部件中断滑动部件的运动。所述开关装置还具有第二组弹簧，用于存储启动远程跳闸功能所需的机械能。

更具体地说，按照本发明的开关装置的特征在于权利要求1的特征部分所述的特征。

本发明具有重大的优点：按照本发明的开关装置能够提供可靠的、耐久的和安全的操作。按照本发明，在各位置之间的快速转换由机械装置确保，所述开关装置还能够以远程控制的方式被触发。在远程控制跳闸之后的开关装置的手动操作需要强制加载(复位)操作，开关杠杆的被释放的位置总是指示开关装置接触表面的相互配置的实际状态。这减少了使开关装置的状态被不正确地表示的危险。

下面借助于示例的实施例通过参照附图说明本发明，其中：

图1表示本发明涉及的开关装置，其中省略了按照本发明的远程控制的跳闸机构；

图2表示用于图1所示的开关装置的滑动部件的闩锁机构；

图3以局部截面图表示在位置O的按照本发明的远程控制的跳闸机构；

图4表示图3所示的机构，其处于位置O，并且被加载以便跳闸到位置I；

图5表示在图3所示的机构，其处于“跳闸”位置；

图6表示图3所示的机构，其中的滑动部件处于“跳闸”位置，并且控制杠杆转动到位置I；

图7表示处于位置I的图3所示的机构；以及

图8表示图3所示的机构，其处于位置I并被加载以便跳闸到位置O。

参看图1和图2，首先说明可以和本发明的设计原理兼容的开关装置的基本结构。在这个实施例中，开关装置的壳体包括本体部件15和触点桥16，触点桥通过一个斜的滑动表面和下滑动部件14连通。触点桥16通过弹簧27和壳体28相连。通过移动下滑动部件14，这使得通过斜面24使触点桥16的动触点相对于固定触点26移动，从而实现电接触。开关启动器弹簧10适用于被设置在下滑动部件14的中心开口两侧之间的空间内，从而使弹簧的端部被弹簧加载板11的销钉12保持。在弹簧加载板11的上方，安装有上滑动部件8，其通过两个紧固夹20和下滑动部件14相连。开关控制轴4通过下滑动部件14、弹簧加载板11和上滑动部件8的开口。在控制轴4的两侧设置有制动弹簧3，其被设置用于抵靠着轴4上形成的制动凸轮上。控制轴4的下端具有凸轮尖6，并在凸轮尖6和制动凸轮5之间的轴部分上形成有传动齿7和23。本体部件15的安装井由盖2封闭，并且开关装置的手动控制杠杆1被连接于穿过盖2的控制轴4的上端。闩锁肩18被设置在本体部件15的安装井的底部所形成的闩锁槽中。闩锁肩18通过抓住下滑动部件14的弹性指22来阻止下滑动部件14的运动。指22的功能被控制轴4上形成的凸轮尖6控制。弹簧加载板11的中心开口的内表面具有齿13，其间距适应于在控制轴4上形成的传动齿7。上滑动部件8中的开口的轮廓适应于内部力控制的凸轮表面9，其适用于和在穿过开口的控制轴4上所形成的传动齿7的最外部齿23协同操作。

开关的工作原理如下。在图2中，开关处于其打开的位置O。在这种状态下，控制轴4的传动齿7使弹簧加载板11向安装井的右侧运动，开关启动器弹簧10向同一侧推动上和下滑动部件8和14。下滑动部件14的第一闩锁指22和闩锁肩18抵接，因而借助于紧固夹20把下滑动部件14以及和其相连的上滑动部件8锁定在静止位置。当控制轴4顺时针转动时，传动齿7向左推动弹簧加载板11，因而使开关驱动器弹簧10被加载。在手动控制杠杆1几乎达到其闭合位置之后，控制轴4的凸轮尖6开始挤压第一闩锁指22，使得指22升高而离开闩锁肩18的槽。滑动部件8和14现在可以在开关驱动器弹簧10施加的力的作用下向着安装井的另一侧运动。在下滑动部件14转换的同时完成电接触，并且开关被锁定在闭合位置(位置I)。当下滑动部件14向着安装井的另一侧运动时，和所述第一闩锁指22相对的另一个闩锁指22锁住上下滑动部件8和14。以类似方式可以从位置I返回位置O。

下面说明适用于和图1及图2所示的开关装置基本结构结合使用的本发明的一种可能的实施例。

图3-8示出了和基本结构的部件相当的开关装置的部件：控制轴4，开关驱动器弹簧10，弹簧加载板11，下滑动部件14和开关本体部件15。在本实施例中和基本结构相比所增加的部件是：跳闸杠杆30，跳闸启动器弹簧31，互锁爪32，闩锁槽33，跳闸制动器34和斜的凸起35。

跳闸杠杆30是一个细长的部件，其穿过开关本体部件15，并且其末端延伸进入被连接以与将开关保持在位置I的闩锁指22(图2)协同操作的开关机构的内部。跳闸杠杆30被这样设置在开关本体中并相对于闩锁指22这样定位，即：使得跳闸杠杆30的转动使闩锁指22弯曲，因而以与借助于手动控制杠杆1使控制轴4转向开关的位置O相类似的方式释放下滑动部件14。为了实现远程控制操作，跳闸杠杆30可以借助于电磁线圈启动。和开关驱动器弹簧10类似不过较小并且刚度较差的跳闸启动器弹簧31被设置在开关壳体的外盖15和弹簧加载板11之间。跳闸启动器弹簧31的功能是在弹簧加载板11上相对于本体部件15施加一个趋于使弹簧加载板11朝向相应于开关位置O的板的位置移动的力。

具有全部功能的开关由以下的组合构成：互锁爪32和在弹簧加载板11的边沿上的斜的凸起35，对下滑动部件14形成的闩锁槽13和被设置在本体部件15中的跳闸制动器34。跳闸制动器34由合适的制动元件和弹簧状的元件构成，该弹簧状元件用于对着下滑动部件14的侧面推动制动元件的尖端。制动元件的尖端和处在下滑动部件14的侧面的闩锁槽33被这样形成并被这样设置，使得：当下滑动部件14基本上处于其行程的中心时，制动元件的尖端可以进入闩锁槽33，因而阻止下滑动部件14(图5)的运动。这个功能的前提是跳闸制动器34的操作不被禁止。

可以借助于互锁爪32或者具有斜面35的凸起来禁止跳闸制动器34进入闩锁槽33，两个互锁元件位于弹簧加载板11的边沿，与跳闸制动器34以及闩锁槽33位于开关壳体的同一侧。互锁爪包括一个平行于弹簧加载板11的边沿被对准的细长的部件，以及用于把所述第一部件连接到弹簧加载板11的第二部件。细长部件的外边缘沿着下滑动部件14的宽度方向被这样设置，即：使得和所述部件14的边沿一致，并且沿着下滑动部件14的厚度方向被这样设置，即：使得细长部件基本上位于跳闸制动器34的尖端的中心。斜的凸起35被相应地设置。部件32和35被这样设置，即：使得当沿着弹簧加载板11的边沿沿着需要使下滑动部件14从位置O移动到位置I(方向I-O)的方向看时，第一项是具有细长部件的互锁爪32的固定点。接着是具有凸起35的斜面，其被设置在比跳闸制动器34的尖端宽度略长的距离处。

互锁爪32和凸起35沿弹簧加载板11的纵向的长度和位置被这样确定，即：使得跳闸制动器34的释放只有当弹簧加载板11和下滑动部件14的相互配置符合其在开关位置I的相互配置(图5和图7)良好精度的情况下才有可能。因而，跳闸制动器34的尖端只有当弹簧加载板11基本上位于其相对于下滑动部件14的行程的中心区域时，才可以进入闩锁槽33。

在垂直于弹簧加载板11和互锁爪32之细长部件的纵向方向的平面内，跳闸制动器34的尖端具有一个这样的孔或开口，即：当跳闸制动器34相对于下滑动部件14的运动处于互锁的位置时，互锁爪32的细长尖端可以通过所述的孔进入。这意味着跳闸制动器34的释放将互锁该下滑动部件14的运动，但是不互锁该弹簧加载板11的运动。在开关状态从“跳闸”转换为I的弹簧加载板11的运动期间，互锁爪32的尖端将进入上述的孔或开口中，并且弹簧加载板11相对于下滑动部件14而运动，借以使机械能被存储在开关驱动器弹簧10中(图6)。然而，将不发生开关状态的转换。与此相反，当在开关状态转换方向为由I到O而使弹簧加载板11运动期间，凸起35也将向着跳闸制动器34运动，借以使得在此运动期间凸起35的斜面将抬高跳闸制动器34，使其脱离闩锁槽33，因而释放下滑动部件14。

因而，这种开关装置具有3个位置，即位置I，位置O和位置“跳闸”。下面说明在这些位置之间的状态转换。

图3表示处于位置O因而被开关控制的电路被断开的开关装置。从所述位置O，开关只能转换到位置I。这通过转动手动控制杠杆1借以使弹簧加载板11运动并且使开关启动器弹簧10被加载来实现。弹簧加载板11的互锁爪32向跳闸制动器34前方的位置运动(图4)，此时其抵靠在下滑动部件14的边沿。随着手动控制杠杆1的进一步转动，开关机构将被触发，并且下滑动部件14将朝向位置I运动(图7)。互锁爪32此时禁止跳闸制动器34的操作，下滑动部件14的闩锁槽33运动经过跳闸制动器34的尖端。

图7所示的开关处于位置I。根据触发器的类型，开关可以从这一位置转换到“跳闸”位置或O位置。为了使开关向O位置转换，手动控制杠杆1必须被相应地沿着与上述使开关状态从O转换到I所需的方向相反的方向转动，互锁爪32将禁止跳闸制动器34的操作(图8)。通过操作跳闸杠杆30，释放下滑动部件14的锁定，开关可被转换到“跳闸”位置。此时，随着弹簧31推动弹簧加载板11并通过和其相连的刚性较大的开关启动器弹簧10进一步沿着从I到O的方向推动下滑动部件14，在跳闸启动器弹簧31中存储的能量将被释放。在这一运动期间，开关启动器弹簧10的长度和下滑动部件14以及弹簧加载板的相互配置基本上保持不变。因而，当下滑动部件14的闩锁槽33通过跳闸制动器34时，制动器34的尖端进入闩锁槽33，借以使下滑动部件被锁定在图5所示的“跳闸”位置。

因而，开关的“跳闸”位置是在O位置和I位置之间的一个中间状态，借以使下滑动部件14和手动控制杠杆1位于其O位置和I位置的中间。在这种状态下，当向“跳闸”位置触发时，则开关被打开；然而，如果开关具有单独的触点，则可以向远距离控制系统表示开关的所述“跳闸”状态。“跳闸”状态如图5所示。

使用手动控制的杠杆1，可以试图使开关由“跳闸”位置向I位置运动。此时，弹簧加载板11将在由控制轴4的传动齿7施加的力作用下沿从O到I的方向运动。开关启动器弹簧10将被加载，并且互锁爪32的尖端将进入跳闸制动器34的尖端所形成的孔或开口中。不过，下滑动部件14由跳闸制动器34保持锁定，并且开关的接触表面保持静止。在这种状态下的开关如图6所示。因而，可以按正常方式向着位置I转动手动控制杠杆1，而不发生开关状态的转换。不过，当这样转动的手动控制杠杆1被释放时，存储在开关启动器弹簧10中的能量被释放，因而手动控制杠杆1返回，以便表示远程触发的“跳闸”状态。因而，可以以明确的方式表示开关状态。

借助于向位置O转动手动控制杠杆1来实现开关从“跳闸”位置(图5)的复位。此时，弹簧加载板11沿着从I转换到O的方向运动，并且在弹簧加载板11上形成的凸起35的斜面抬高跳闸弹簧34，使其脱离闩锁槽33。接着，下滑动部件14将在由开关启动器弹簧10施加的力的作用下跟随弹簧加载板11的运动，因而具有这个接触表面的开关被锁定在位置O。

除去上述的优选实施例之外，本发明还可以用多种不同的方式实现。本发明的应用不仅限于改进图1和图2所示的开关结构，按照本发明的可以远程控制的跳闸机构也可以应用于许多其它类型的具有以往返运动的滑动部件的形式实现的开关机构中。这种开关的应用不必局限于电能的控制。此外，用于实现本发明的技术不限于以上所述。

在上述的实施例中，通过使用跳闸杠杆30控制抵靠在闩锁肩18上的闩锁指22来实现远程控制的跳闸。不过，也可以使用任何类型的启动器机构来实现跳闸，该启动器机构例如为可弯曲的电缆，或者如此设计开关装置，即：使得闩锁指可以直接由电磁线圈启动。在原理上，通过直接控制闩锁肩也可以实现远程控制的跳闸功能，因而本发明的构思可以被进一步应用于具有不同于上述结构的闩锁机构的开关设计。

图3-8所示的开关设计具有两个跳闸弹簧31。在本发明的其它实施例中，弹簧的数量可以在1到4的范围内改变，它们的尺寸、形状和在开关结构中的精确位置可以和上述实施例不同。所述弹簧也可以用其它的能够在需要的瞬时释放足够能量以便进行远程控制跳闸动作的任何装置代替。

此外，所述开关可以被设计用于从位置O转换到位置“跳闸”，以便用于远程控制的跳闸。在这种情况下，所述开关可以以远程控制的方式被闭合(处于位置I)。还可以设计出和上述不同的开关结构，例如，使滑动部件和弹簧加载板沿着圆周路径运动。

Claims (10)

1.一种用于控制电气设备的开关装置，所述开关装置包括：

-开关壳体(28)，其具有用于在其中提供电接触的固定接触表面(26)，

-适用于被安装在所述壳体(28)中的本体部件(15)；

-可动的接触表面(25)，其适用于和所述固定接触表面(26)形成桥式接触，从而形成电接触；

-至少一个滑动部件(14)，其适用于被安装在所述本体部件(15)中，使得可以相对于所述本体部件(15)往复运动，借助于所述滑动部件的运动，提供所述可动接触表面(25)和所述固定接触表面(26)的电接触；

-用于把所述滑动部件(14)闩锁在开关的闭合位置或者断开位置并且从所述位置释放所述滑动部件(14)的装置(6，18，22)，在所述闭合位置形成所述的电接触，在所述断开位置，所述电接触被断开；

-至少一个弹簧加载板(11)，其适用于被安装在所述本体部件(15)中，使得可以和所述滑动部件(14)的运动平行地运动，以及

-至少一个弹性部件(10)，其用于向所述滑动部件(14)传递所述弹簧加载板(11)的所述运动；

其特征在于

-用于把所述滑动部件(14)锁定在所述闭合和所述断开位置之间的第三位置并且从所述第三位置释放所述滑动部件(14)的装置(33，34，35)；

-用于从所述开关的闭合或断开位置释放所述滑动部件(14)的第二装置(30)，该第二装置(30)对用于闩锁所述滑动部件(14)的装置(6，18，22)起作用以释放该滑动部件(14)的运动；以及

-适用于被安装在所述本体部件(15)中以使得能够存储/释放能量的装置(31)，以便使所述滑动部件(14)从所述闭合/断开位置转换到所述第三位置。

2.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，还包括用于有条件地互锁所述装置(33，34，35)的功能的装置，所述装置(33，34，35)用于使所述滑动部件转换到所述第三位置。

3.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，使所述滑动部件(14)转换到所述第三位置的所述装置包括：

-在所述滑动部件(14)上的与其运动方向平行的一侧上形成的闩锁槽(33)；

-适用于被安装在所述壳体部件(15)中的可以向着所述滑动部件的所述侧移动的制动部件(34)，所述制动部件具有适用于进入所述闩锁槽(33)的尖端，以及

-弹性元件，例如弹簧，其适用于被安装在所述制动部件(34)和所述本体部件(15)的内部之间剩余的空间中，所述弹性元件用于把所述制动部件(34)的尖端推入所述闩锁槽(33)中，以便在所述制动部件(34)的尖端和所述闩锁槽(33)重合一致并且对于所述制动部件(34)的运动没有机械互锁(32)的条件下闩锁所述滑动部件。

4.如权利要求2或3所述的开关装置，其特征在于，所述用于有条件地对进入所述闩锁槽(33)的所述制动部件(34)进行互锁的装置包括被连接在所述弹簧加载板(11)的面向所述制动部件(34)的那一侧上的互锁爪(32)，借以使所述互锁爪具有平行于所述板之所述侧对准的细长部分和距所述板的所述侧远远超过所述细长部分的另一个部分。

5.如权利要求4所述的开关装置，其特征在于，

-所述制动部件(34)的尖端具有开口，所述开口平行于所述弹簧加载板(11)的最靠近于所述制动部件(34)的那一侧对准；以及

所述互锁爪(32)的所述细长部分能够进入所述开口。

6.如权利要求3所述的开关装置，其特征在于，

用于抬高所述制动部件(34)使其离开所述闩锁槽(33)并释放所述滑动部件(14)的装置包括形成在面向所述制动部件(34)的所述弹簧加载板(11)的那一侧上的凸起(35)，并且还包括被如此形成在所述凸起(35)上的斜的表面，即：使得开始与所述弹簧加载板(11)的所述侧齐平并倾斜地延伸，直到和所述滑动部件(14)的所述侧齐平，或者稍微超过所述滑动部件的所述侧，所述倾斜表面在所述弹簧加载板(11)适当运动所施加的力作用下抬高所述制动部件(34)，使其脱离对所述滑动部件(14)的运动进行闩锁的位置。

7.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述用于从开关的闭合/断开位置释放所述滑动部件(14)的所述第二组装置包括细长的跳闸杠杆(30)，其局部地位于所述开关本体部件(15)的外部和内部，并且适用于影响所述用于对滑动部件(14)的运动进行闩锁的装置(18，22)，以便释放所述滑动部件(14)的运动。

8.如权利要求7所述的开关装置，其特征在于，所述跳闸杠杆(30)适用于借助电磁线圈进行电磁启动。

9.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，

-所述适用于存储/释放能量以便使所述滑动部件(14)从所述闭合/断开位置转换到所述第三位置的装置包括被安装在所述本体部件(15)和所述弹簧加载板(11)之间的至少一个弹簧(31)，

-所述至少一个弹簧(31)的每一个可以借助于所述弹簧加载板(11)的运动被加载，以及

-由所述至少一个弹簧(31)存储的能量可以以引起所述弹簧加载板(11)运动的方式被释放。

10.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于具有与用于将所述滑动部件(14)锁定在所述第三位置的所述装置(33，34，35)相连的触点，所述触点用于根据所述闩锁装置(34)的位置来指示所述滑动部件被闩锁在所述第三位置的闩锁状态。

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