CN117678044A - 用于引导高连续电流和非常高的短路电流的开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于引导高连续电流和非常高的短路电流的开关装置(1)。本发明的任务在于提供一种开关装置，所述开关装置避免了现有技术中已知的问题，而且尤其可以在未隔离状态下、即在触点接通状态下在没有焊接的情况下引导高连续电流以及还更高的短期电流。按照本发明，该任务通过如下方式来解决：所述开关装置(1)包括至少两个接触部位(9、10)，其中，每个接触部位包括可移动触点(11)和固定触点(12)，每个接触部位(9、10)的触点中的一个触点(12)形成在插口(13)中并且每个接触部位(9、10)的另一个触点(11)形成在可容纳在所述插口(13)中的插销(14)上，而且这两个接触部位(9、10)的可移动触点(11)被设计为共同构件，其中，在所述接触部位(9、10)中的至少一个接触部位处的两个触点中的一个触点(12)具有槽纹(26)，使得在所述接触部位(9、10)处限定多个接触点，所述槽纹被设计为以接触片为形式的独立构件，所述独立构件布置在每个接触部位的相对应的触点处，而且所述接触片被设计为高电流接触带(27)，所述高电流接触带包括：带有两个边缘腹板(28)的弹性承载带(30)；和多个横向于所述边缘腹板(28)地走向的并且与所述边缘腹板(28)连接的接触腹板(29)，其中，接触件(31)被铆接到所述接触腹板(29)上。

Description

用于引导高连续电流和非常高的短路电流的开关装置

技术领域

本发明涉及一种用于引导高连续电流和非常高的短路电流的开关装置。

背景技术

从DE 6608223 U已知一种用于连续电流高达2000A及以上的高连续电流负载的触点装置。该触点装置包括位置固定的接触件和圆柱形的开关销。该位置固定的接触件以可移动的方式布置在接触壳体上并且与如下元件连接，该元件在电流通过该触点装置时被加热并且膨胀或收缩，而且由此使该位置固定的接触件挪动、旋转或倾斜。在该位置固定的接触件的这种移动的情况下，在接触的接触面之间发生滑动，该滑动破坏阻碍电流流过的氧化表皮并且降低接触电阻。

US 4039786示出了一种具有销状或棒状可移动接触臂的超快速开关。该接触臂在管状引导件中以可移动的方式被引导。该接触臂能借助于与继电器连接的驱动杆来被移动，而且可以与固定触点接合。该固定触点呈套筒状，而且在其朝向接触臂的一端具有多个平行的柔性指状件，在这些指状件中可以容纳该接触臂的被倒圆的一端。该管状引导件借助于金属板与外部连接线缆连接，该固定触点与外部夹具连接。

DE 718554A公开了一种通过流动的压力介质来灭弧的气体绝缘开关设备或电气开关。该开关包括设计为插销的可移动触点，该可移动触点可以与固定触点接合。此外，该可移动触点在中间触点中被引导并且被连接到集体触点上。在该开关的闭合位置，该可移动触点延伸穿过该中间触点并且容纳在该固定触点中。如果该开关断开，则该可移动触点被抽回并且仅还在集体触点中被引导。

EP 2525455 A1描述了一种具有总线集成断路开关的气体绝缘开关设备。该总线集成断路开关包括销状的可移动触点，该可移动触点在可移动的侧向接触部分中被引导。该可移动触点可以经由杠杆元件来被移动，并且与固定的侧向接触部分接合。这表示电连接状态或闭合状态。该可移动触点可以再次从固定的侧向接触部分中被抽出，使得该断路开关处于电隔离状态。

US2016/0035501 A1同样公开了一种气体绝缘功率开关装置，该气体绝缘功率开关装置包括：固定电极和可移动电极，该固定电极和该可移动电极彼此对置地布置在填充有绝缘气体的容器中；和棒状的可移动导体，该可移动导体使该固定电极和该可移动电极彼此电连接。该固定电极和该可移动电极具有接触器，电流经过该接触器流到该可移动导体。该固定电极和该可移动电极具有环形滑动元件，其中，这些环形滑动元件布置在该接触器的两侧。

公知的是：开关装置所具有的耐短路电流能力可能不足。在发生短路事件之后，这种装置通常会被破坏，并且因此无法使用而且必须被更换。

发明内容

因而，本发明的任务在于提供一种开关装置，该开关装置避免了现有技术中已知的问题，而且尤其可以在未隔离状态下、即在触点接通状态下在不发生焊接的情况下引导高连续电流以及还更高的短期电流。

该任务通过独立权利要求1的特征来被解决。因此，对于用于引导高连续电流和非常高的短路电流的开关装置，如果该开关装置具有至少两个接触部位，则存在该任务的按照本发明的解决方案，其中，每个接触部位包括可移动触点和固定触点，每个接触部位的触点中的一个触点形成在插口中并且每个接触部位的另一个触点形成在可容纳在该插口中的插销上，而且这两个接触部位的可移动触点被设计为共同构件，其中，在这些接触部位中的至少一个接触部位处的这两个触点中的一个触点具有槽纹，使得在该接触部位处限定多个接触点，该槽纹被设计为以接触片为形式的独立构件，该独立构件布置在每个接触部位的相对应的触点处，而且这些接触片被设计为高电流接触带，该高电流接触带包括：带有两个边缘腹板的弹性承载带；和多个横向于这些边缘腹板地走向的并且与这些边缘腹板连接的接触腹板，其中，接触件被铆接到这些接触腹板上。

通过按照本发明的解决方案，该开关装置可以在触点接通状态下引导高连续电流以及还更高的短期电流，而在这些接触部位处不发生触点的焊接。同时，只需要微小的操纵力。

在当前情况下，高连续电流应被理解为高达1000A的工作电流。高或者还更高的短期电流在高达30kA的范围内。由于这些接触部位被设计为插入式触点，其中，每个接触部位包括插口和可容纳在该插口中的插销，而且因此在插销和容纳该插销的插口的整个周向上都存在接触，可以确保：在高电流的情况下、例如在短路电流的情况下出现的电磁排斥力不会导致这些触点的断开。也避免了出现可能导致这些触点的焊接的颤振效应。提高了该开关装置的耐短路能力，确保了对高连续电流的引导。由于在这些接触部位中的至少一个接触部位处的这两个触点中的一个具有槽纹，降低了接触电阻，而且防止了这些接触部位的焊接，而且能够实现对高达1000A的高连续电流和高达30kA的短路电流的安全引导。在一个简单的设计方案中，这可以通过如下方式来实现：该槽纹被设计为以接触片为形式的独立构件，该独立构件布置在每个接触部位的相对应的触点处。这些接触片优选地被设计为环形带或者套筒，即被设计为高电流接触带，该环形带或该套筒可以简单地被套到插销上或者被插入到插口中。即，由此能够实现简单的结构，在几何上在环形布置的接触片中存在弹力。

优选地，插口和至少一个插销彼此同轴地取向。在一个简单的设计方案中，插口和至少一个插销被设计为圆柱形。由此，能够实现这些触点的容易的彼此插入。但是，只要能够实现这些接触部位的容易的彼此插入和从彼此抽出、即闭合和断开，当然就能够实现插口和插销的其它横截面形状。

本发明的有利的实施方式是从属权利要求的主题。

在本发明的一个优选的实施方式中，可以规定：该至少两个接触部位中的每个接触部位的固定触点形成在各一个插口中，而且该至少两个接触部位的可移动触点形成在共同插销上。即，在切换时，该共同插销被移动到插口中或者从插口中被移出。由此，能够实现简单且稳定的设计方案。

接着，尤其也可能的是：提供至少一个第三接触部位，该第三接触部位包括可移动触点和被设计为插口的固定触点，其中，该第三接触部位的可移动触点同样形成在该共同插销上。由此，能够实现至少三个电路的简单的接线。

按照本发明的另一特别优选的实施方式，可以规定：插销在每个切换位置容纳在这些插口中的至少一个插口中。那么，在断开位置，插销至少容纳在一个插口中，在闭合位置，插销容纳在至少两个插口中。借此，实现了被提高的稳定性。

按照本发明的另一特别优选的实施方式，可以规定：承载带由弹簧钢形成，并且接触件由铜制成。由弹簧钢、优选地不锈钢弹簧钢制成的承载带具有高机械强度和最佳的抗松弛能力，并且这样产生机械强度和接触力。由高导电性铜制成的接触件确保了高载流能力。

按照又一实施方式，可以规定：在这些接触部位中的至少一个接触部位处的这两个触点中的一个沿插口和插销的纵向方向具有两个并排布置的槽纹。通过这种并联、即多个开槽区域并排的布置，可以进一步提高该开关装置的载流能力。

为了提高该开关装置的稳定性，可以规定：插销具有沿插销的纵向方向走向的中央孔，该中央孔与定心螺栓接合。

通过将这些插口中的每个插口都容纳在实心块中，可以实现该开关装置的稳定性的进一步提高。

按照又一实施方式，可以规定：实心块中的每个实心块都与接线柱导电连接。由此，能够实现简单的连接。

为了能够实现对至少一个可移动插销的安全且稳定的引导，可以规定：插销能借助于至少一个气缸(Zylinder)、优选地借助于两个气缸来被移动。

为了能够实现广泛的使用范围，可以规定：该开关装置被设计为常闭接点或者常开接点或者转换接点。这能够通过切换轴的不同的实施方案来实现。

按照本发明的另一特别优选的实施方式，规定：该开关装置被设计为手动断路开关。优选地，该开关装置被设计为用于在电池供电的列车中的维护情况下将电池/电压源与耗电器安全地电流隔离的手动断路开关。该手动断路开关可以在工作状态下、即在闭合状态下引导所有出现的电流、即高达1000A的工作电流和为30kA的短期电流。

附图说明

在下文，依据附图更详尽地阐述本发明的实施例。其中：

图1以分解图示出了按照本发明的开关装置；

图2以透视图示出了图1中的在触点接通状态下的按照本发明的开关装置；

图3以透视图示出了图1中的在隔离状态下的按照本发明的开关装置；

图4以分解图示出了图1中的按照本发明的开关装置的固定触点；以及

图5以分解图示出了图1中的按照本发明的开关装置的可移动触点。

对于下文的阐述适用：相同的部件通过相同的附图标记来表示。如果附图中包含在相关附图描述中未更详尽探讨的附图标记，则参考先前的或后续的附图。

具体实施方式

图1以分解图示出了按照本发明的开关装置1。开关装置1包括壳体2，该壳体具有：两个侧壁3、4；两个端壁5、6；底板7；和盖8。在壳体2中形成两个接触部位9、10。这两个接触部位9、10中的每个接触部位包括可移动触点11和固定触点12。在图1中示出的实施例中，两个固定触点12被设计为各一个插口13或者形成在各一个插口中。插口13是圆柱形的。插口13中的每个插口容纳在实心块15中。这些块15分别与接线柱16导电连接。在图1中的后侧壁3中形成开口17，这些接线柱16中的一个接线柱通过开口被引导至外部。同样，在盖8中形成另一开口18，这些接线柱16中的第二接线柱通过该另一开口被引导至外部。

可移动触点12形成在可容纳在插口13中的插销14上。插销14同样是圆柱形的，并且被设计为使得该插销可以被插入到插口13中以及从这些插口中被抽出。即，插口13和插销14彼此同轴地布置。为了可以使插销14相对于插口13移动——并且因此使接触部位9、10断开和闭合，插销14利用两个气缸19以可移动的方式来被引导，这两个气缸滑动地安置在开关装置1的端壁5之一上。这两个气缸19与切换机构21连接。经由该切换机构21，使气缸19移动，并且将该切换移动传递到在其上形成有可移动触点11的可移动插销14上。

在开关装置1的另一端侧6，固定有定心螺栓20。定心螺栓20同样与插口13和插销14同轴。插销14具有中心纵向孔，定心螺栓20容纳在该中心纵向孔中，并且因此有助于插销14的安全引导。

图2以透视图示出了在触点接通状态下的开关装置1的俯视图。切换机构21处于缩回位置。这意味着：气缸19最大程度地缩回到开关装置1的壳体2中，而且已经使可移动插销14或者两个在其上形成的可移动触点11与形成固定触点12的两个插口13发生接合。即，可移动插销14与两个插口13接合，两个接触部位9、10闭合，并且开关装置1处于工作状态。通过接触部位9、10的在下文还更详细描述的设计方案，可以引导所有出现的电流，即高达1000A的工作电流以及高达30kA的短期电流。

图3以透视图示出了在隔离状态下的开关装置1的俯视图。在隔离状态下，切换机构21处于最大伸出位置。这意味着：气缸19最大程度地从开关装置1的壳体2中伸出。即，可移动插销14从在图3左侧示出的插口13之一中被抽出。借此，接触部位10断开。在另一接触部位9，可移动插销14仍与插口13接合。现在，在图3中还能看到定心螺栓20，在该定心螺栓上引导可移动插销14。

图4示出了图1中的开关装置1的细节的分解图，即开关装置1中的固定触点12的设计或布置。固定触点12在两个接触部位9、10处的布置被设计得相同，但是在开关装置1中相对于彼此旋转90°。这些固定触点12中的每个固定触点的紧固包括实心块15，在该实心块中形成中心孔22。在中心孔22中分别容纳这些插口13中的一个。通过接线柱16和支撑板23，插口13防丢失地保持在实心块15中。优选地，通过诸如在图4中示出的螺丝24那样的紧固装置来实现实心块15、支撑板23和接线柱16彼此间的连接。

这些插口13中的每个插口在其内侧25、即与可移动插销14发生接触并且在其上形成相应的固定触点12的一侧具有槽纹26。通过该槽纹，在这些接触部位9、10中的每个接触部位处形成多个所限定的接触点。因此，所要传输的电流分布到多个接触点上，使得在每个接触点上只须将总电流的一部分传输到对应触点上。由此，降低了接触电阻。

在图4中示出的情况下，在插口13中布置套筒状的高电流接触带27，该高电流接触带形成槽纹26。高电流接触带27包括弹性承载带30，该弹性承载带具有：两个边缘腹板28；和多个垂直于这些边缘腹板28走向的接触腹板29。接触件31被铆接到这些接触腹板29中的每个接触腹板上。承载带30优选地由弹簧钢、尤其是不锈钢弹簧钢制成，接触件31由铜制成。由铜制成的接触件31具有高吸热能力，由此，实现了非常高的短路电流承载能力。在这些接触部位处所需的弹力在几何上存在于环形地、即径向上均匀分布地布置的高电流接触带中。

还能够将该槽纹设计为接触片。此外，还可设想的是：在可移动触点处、即在可移动插销上形成该槽纹。在这种情况下，在该插销上可能会施加如上所述的由高电流接触带制成的套筒，其中，这些接触腹板以及因此还有这些接触件形成在套筒的外侧。此外，还可设想的是：在每个接触部位处形成两个或更多个在插销或插口的纵轴线的方向上彼此平行布置的槽纹。这可以通过如下方式来实现：这些套筒状的高电流接触带中的两个或更多个彼此平行地在插销或插口的纵轴线L的方向上并排布置。

图5示出了图1中的开关装置1的进一步细节的分解图，即带有与之连接的气缸19的可移动插销14。气缸19经由支撑板32与可移动插销14连接。优选地，同样通过螺纹拧紧来实现气缸19、支撑板32与可移动插销14之间的连接。可移动插销14具有中央孔33，该中央孔沿插销14的纵向方向L并且因此也沿插口13的纵向方向L延伸。定心螺栓20(参见图3)可以容纳在中央孔33中。在插销14上形成可移动触点11。

优选地，开关装置1被设计为用于在电池供电的列车中的维护情况下将电池/电压源与耗电器安全地电流隔离的手动断路开关，当该断路开关闭合时，该短路开关可以在工作状态下引导所有出现的电流、即高达1000A的工作电流和为30kA的短期电流。

根据切换轴的实施方案，该开关装置也可以被设计为常闭接点或者转换接点。因而，也可能的是：该开关装置包括三个或更多个接触部位。在这种情况下，能够实现多个电路的连接。接着，优选地，多个插口一个接一个地布置在该开关装置的壳体中。插口彼此同轴地取向并且形成固定触点。可移动触点全部形成在共同的可移动插销上。可移动插销同样与插口同轴地取向，而且可以使多个或所有插口彼此接线。

优选地，该开关装置不需要切换功率，而且被用于无负载切换。

附图标记列表

1 开关装置

2 壳体

3 侧壁

4 侧壁

5 端壁

6 端壁

7 底板

8 盖

9 接触部位

10 接触部位

11 可移动触点

12 固定触点

13 插口

14 插销

15 实心块

16 接线柱

17 开口

18 开口

19 气缸

20 定心螺栓

21 切换机构

22 中心孔

23 支撑板

24 螺丝

25 内侧插口

26 槽纹

27 高电流接触带

28 边缘腹板

29 接触腹板

30 承载带

31 接触件

32 支撑板

33 孔

L 纵向方向

Claims (12)

1.一种用于引导高连续电流和非常高的短路电流的开关装置(1)，所述开关装置具有至少两个接触部位(9、10)，其中，每个接触部位(9、10)包括可移动触点(11)和固定触点(12)，每个接触部位(9、10)的触点中的一个触点(12)形成在插口(13)中并且每个接触部位(9、10)的另一个触点(11)形成在可容纳在所述插口(13)中的插销(14)上，这两个接触部位(9、10)的可移动触点(11)被设计为共同构件，其中，在所述接触部位(9、10)中的至少一个接触部位处的两个触点中的一个触点(12)具有槽纹(26)，使得在该接触部位(9、10)处限定多个接触点，所述槽纹被设计为以接触片为形式的独立构件，所述独立构件布置在每个接触部位的相对应的触点处，而且所述接触片被设计为高电流接触带(27)，所述高电流接触带包括：带有两个边缘腹板(28)的弹性承载带(30)；和多个横向于所述边缘腹板(28)地走向的并且与所述边缘腹板(28)连接的接触腹板(29)，其中，接触件(31)被铆接到所述接触腹板(49)上。

2.根据权利要求1所述的开关装置(1)，其特征在于，所述至少两个接触部位(9、10)中的每个接触部位的固定触点(12)形成在各一个插口(13)中，而且所述至少两个接触部位(9、10)的可移动触点(11)形成在共同插销(14)上。

3.根据权利要求2所述的开关装置，其特征在于，提供至少一个第三接触部位，所述第三接触部位包括可移动触点和被设计为插口的固定触点，其中，所述第三接触部位的可移动触点同样形成在所述共同插销上。

4.根据上述权利要求中的至少一项所述的开关装置(1)，其特征在于，所述插销(14)在每个切换位置容纳在所述插口(13)中的至少一个插口中。

5.根据权利要求1所述的开关装置(1)，其特征在于，所述承载带(30)由弹簧钢形成，并且所述接触件(31)由铜制成。

6.根据权利要求1至5中的至少一项所述的开关装置，其特征在于，在所述接触部位中的至少一个接触部位处的这两个触点中的一个沿所述插口和所述插销的纵向方向具有两个并排布置的槽纹。

7.根据上述权利要求中的至少一项所述的开关装置(1)，其特征在于，所述插销(14)具有沿所述插销(14)的纵向方向走向的中央孔(33)，所述中央孔与定心螺栓(20)接合。

8.根据权利要求2至7中的至少一项所述的开关装置(1)，其特征在于，所述插口(13)中的每个插口容纳在实心块(15)中。

9.根据权利要求8所述的开关装置(1)，其特征在于，所述实心块(15)中的每个实心块都与接线柱(16)导电连接。

10.根据权利要求2至9中的至少一项所述的开关装置(1)，其特征在于，所述插销(14)能借助于至少一个气缸(19)、优选地借助于两个气缸来被移动。

11.根据上述权利要求中的至少一项所述的开关装置(1)，其中，所述开关装置被设计为常闭接点或者常开接点或者转换接点。

12.根据上述权利要求中的至少一项所述的开关装置(1)，其中，所述开关装置被设计为手动断路开关。