CN117751420A - 由共用烟火设备致动的双电极断路器 - Google Patents

Abstract

两个电极(1，2)由同一个断路器通过一体的断开机构(6，24，20)进行控制，一体的断开机构由烟火致动器(10)进行控制。电路的断开由该致动器实现，该致动器对于移动触头(5)的大的断开行程而言是快速的，使得能够以良好的状态熄灭电弧。电极(1，2)可以串联地布置在同一个电路上，以减小电极中的每一个电极的端子之间的电势差，从而进一步提高断路器在电弧熄灭方面的效率。

Description

由共用烟火设备致动的双电极断路器

技术领域

本发明的主题是一种由共用烟火设备致动的双电极断路器或双极断路器。

背景技术

电极是电路上的包括至少一个固定电触头和移动电触头的系统，移动电触头具有用于断开电路的位置和用于闭合电路的位置。使移动触头移动的电截断设备(在此被称为断路器)通常由电磁马达致动。这些致动器提供了移动触头的相对小的行程和移动速度，这限制了对在触头分离时出现的电弧进行切断的能力。一些工业断路器包括密封腔室(密封腔室填充有介电气体，并且在密封腔室中布置有触头)或者用于在触头断开时吹出压缩气体的设备，以提高切断电弧的能力。然而，这些附加设备包括一些缺点，例如通常使用的气体(例如SF6)的毒性，或者由于增加气体压缩腔室导致的结构复杂性。

现有技术还包括由烟火设备致动的设备。这些设备通过触头以更大的速度和更大的行程断开而具有即使当电流具有高强度时(例如在短路期间)也能更好地保证电流的切断和电弧的熄灭的优点。

然而，如果烟火致动器在两个或多个电极处同时切断电路，从而将流经每个电极的电流或电压分开，则将更好地确保烟火致动器的效果。本发明涉及能够同时断开所有电极的这种双极烟火断路器或多极烟火断路器。

最接近本发明的文献被认为是EP 3 499 541 A1。该文献描述了一种断路器，该断路器配备有多个烟火火药、用于对移动触头进行致动的指状部、以及将烟火火药连接到指状部的撞击部。撞击部分别包括杆和连杆，杆由火药中的一个火药推回，连杆由杆枢转并且连杆推回相关的指状部。然而，多个连杆安装在共同的旋转轴线上，这使得一旦单个火药被点燃并且单个杆被移动，则所有的指状部都被移动，并且所有的电极都断开。其他火药可以以后通过再次断开所有的电极来用于电路的再次断开。

该设备满足本发明的主要目的，但是由于每个杆和每个指状部具有独立的移动传动，因此该设备的撞击部包括大量的部件。

另一个文献是WO 2020/218977 A1。断路器包括布置在电路的两个支路处并且能够断开两个电极的两个机械致动器和两个烟火火药。然而，该断路器并不寻求获得两个电极的同时断开，而是相反地随着时间的推移分别断开两个电极。该设备还具有为电极中的每一个电极施加致动器以及在此的火药的缺点。文献US2019/0198277 A1描述了一种包括烟火致动器以切断高电流的切断设备。在点火时烟火药筒推动活塞，活塞以足以使止挡部断裂并且使移动触头以一距离移动远离固定触头的能量推回载有移动触头的游标部，该距离远大于通过操控也设置在该断路器上的常规电磁致动器所产生的距离。电磁致动器被用于并且足以在正常情况下断开电路；当电流很大并且产生了更难以熄灭的电弧时，使用烟火致动器。该断路器被限制到由移动触头和一对固定触头构成的单个电极的断开。此外，当使用烟火致动器时，由于部件的断裂发生在断路机构本身，也就是说发生在烟火致动器之外的其他地方：因此需要修理断路器，这是非常不方便的。

发明内容

本发明的一个目的是将烟火设备集成到两极(或多极)断路器中，同时保留具有减小的体积的简单结构，同时通过不在各个移动触头之间分开的机械致动器来改进所引用的第一文献。另一个目的是将在烟火火药点燃后被破坏的或必须更换的部件布置在设备的附件部分中，以便于可选地通过对断路器的组件进行简单拆卸和重新组装来利于部件的更换；同时改进第三文献，第三文献包括防止杆返回到断路器的芯部中的膜，这使得在每次点火之后需要完全拆卸断路器以更换膜。

本发明总体上涉及一种电截断设备，该电截断设备包括至少一个固定触头、移动触头以及烟火致动器，移动触头能够在闭合状态与断开状态之间移动，在闭合状态，移动触头接触固定触头，在断开状态，移动触头与固定触头分离，烟火致动器用于使移动触头从闭合状态转换到断开状态，其特征在于，该电截断设备包括：用于将移动触头联接的联接部件，所述联接部件通过传动部连接到致动器；止挡部，止挡部由联接部件承载，止挡部在闭合状态远离移动触头并且在断开状态相应地接合在移动触头上，止挡部被布置在联接部件上以同时接合在移动触头上。

这种设备使得能够经由简化的机构(特别地经由对移动触头的所有移动止挡部进行连接的联接杆)通过同一烟火致动器同时断开两个电极，该简化的机构包括用于在由烟火火药的爆炸推动的部件与移动触头之间进行机械传动的单个设备。这种机构也确保了电极的断开的非常好的同时性。

如果联接部件是直线形杆，该设备的设计容易并且该设备具有简单的运动学。

因此，烟火致动器实际上可以包括平行于杆的活塞，该活塞通过提供可靠传动的枢转连接杆连接到杆，烟火致动器的体积被减小。

有利地，烟火致动器包括安装在截断设备的主壳体的外表面上的封壳，截断设备的主壳体容纳电极和联接部件，并且穿过壳体的壁的传动部将联接部件连接到烟火致动器的移动部件。因此，使用后易于更换致动器。此外，截断设备本身的布置不会受到烟火致动器的干扰，烟火致动器被增加在主壳体的外侧，这有助于保持截断设备紧凑。

如果烟火致动器的封壳容纳有防返回设备，防返回设备在烟火致动器的烟火火药已被点燃时防止移动部件返回到初始位置，则该优点将得到加强。

可以增加用于切断电弧的装置。用于切断电弧的装置可以包括永磁体、渐扩的轨部以及位于轨部之间的翅片，渐扩的轨部用于捕获电弧的相对端部，翅片用于将电弧分成多段。所有这些设备是完全静态的，不会极大地使该设备的结构复杂化。与截断设备一样，这些设备可以围绕电极安装在容纳有电极的壳体的壁上，因此这些设备的增加很容易。

根据这种有利布置，电极被容纳在壳体的叠置隔室中，烟火设备被组装到壳体的外侧，并且用于排出气体的开口被制造在壳体的另一侧处以将隔室连接到外部环境。

一种特别有利的布置的特征在于，壳体为大致平行六面体形，并且包括与容纳有电极的隔室对准的控制隔室，固定触头穿过壳体的两个相对的第一侧布置，并且开口被制造成穿过壳体的另外两个相对的侧。

本发明的另一方面是一种直流电路，其特征在于，该直流电路包括根据前述权利要求中任一项所述的截断设备，电极被布置在电路的串联连接的两个部分处。

根据该电路的特别针对的用途，该电路是飞机中的配电电路。

附图说明

现在将通过以下附图来描述本发明的各个方面、特征以及优点，这些附图示出了本发明的完全为了说明目的而给出的具体实施例：

-[图1]是根据本发明的断路器的示意图；

-[图2]更详细地示出了具有致动元件和电极的断路器的内部结构；

-[图3]以外部视图示出了断路器；

-[图4]示出了断路器的与图2垂直的横截面；

-以及[图5]示出了安装有断路器的电路。

具体实施方式

根据图1，断路器主要包括两个电极1和2，每个电极包括一对固定触头3和4以及移动触头5，固定触头作为分离的延伸部，移动触头5能垂直于固定触头3和4的对准方向移动，以对固定触头进行接合和连接(这给出了电路的闭合状态，在电路的闭合状态，电极1或2被安装)，或者相反地以与固定触头分离开(这给出了电路的断开状态)。

移动触头5通过杆6彼此连接，杆使得移动触头能够一起移动，以使两个电极1和2的断开状态和闭合状态几乎同时。烟火致动器10使得杆6能够通过传动部11而在杆的延伸方向上移动。移动触头5的移动由烟火致动器10执行。这在短路的情况下发生，在短路的情况下，电流强度可以达到例如常规强度的25倍。烟火致动器10的使用使得能够获得移动触头的更大行程以及触头朝向断开状态的更快分离速度，从而即使在这些困难的情况下，也能够熄灭电弧并且有效地使布置有断路器的电路断开。

移动触头5通过弹簧12悬挂在杆6上，弹簧使得能够在闭合状态下通过压缩弹簧12来以足够的力将移动触头施加到固定触头3和4上，而不会发生机械断裂或永久变形。

参照图2。电极1和2被容纳在壳体13中，更准确地，电极被容纳在壳体的两个叠置隔室14和15中。位于其他隔室上的控制隔室16容纳了杆6的顶部。

烟火致动器10在控制隔室16正下方的隔室14的高度处位于壳体13的外侧。烟火致动器包括封壳17，严格地说，封壳以可拆卸的方式组装到断路器的壳体13上，将封壳的内部容积分成上腔室19和下腔室20的活塞18在封壳中滑动。活塞18的杆从封壳17突出。枢转连接杆20在枢转连接杆的端部处铰接到活塞18的杆的顶部并且铰接到杆6的上部分以对移动触头5进行致动。枢转连接杆围绕设置在控制隔室16中的枢轴21枢转，并且枢转连接杆通过壳体13的壁的槽而穿过壳体的壁。因此，传动部11由连接杆20和枢轴21构成。烟火火药23被布置在封壳17上。

杆6设置有两个止挡部24，这两个止挡部在移动触头5的下方延伸，并且使得在杆6向上移动时能够提升移动触头并且断开电极1和2。

烟火致动器10还包括阻挡设备25和防返回设备26，阻挡设备可以由销组成，并且只要烟火火药保持完整，阻挡设备就防止活塞18的移动，防返回设备可以由弹性叶状部组成，当烟火火药已经被点燃时，防返回设备防止活塞18返回到活塞的初始位置。烟火致动器10通过螺钉27(未完全示出)安装在断路器的壳体13上，从而使得能够容易地更换烟火致动器。

当使用烟火致动器10时，来自烟火火药23的爆炸气体通过上腔室19扩散并且增大上腔室的压力直到阻挡设备25断裂。活塞18在竖直方向上沿着标记为Z^-的向下方向下降，连接杆20枢转，并且杆6沿相反方向Z⁺上升。止挡部24接触移动触头5并且使移动触头上升，同时使电极1和2变为断开状态；止挡部的行程和止挡部的断开速度足以使出现在移动触头5与固定触头3和4之间(因此数量为四个)的四个电弧熄灭。现在将同时使用图3和图4来描述的用于熄灭电弧的设备也有助于电弧的熄灭。

磁体28在电极1和2的高度处被布置在壳体13中。成对的导电轨部29和30与每个电弧和每个固定触头3或4相关联。在成对的导电轨部中的每一对导电轨部中，上轨部29和下轨部30在电极1或2附近彼此接近，并且朝向壳体13的多个侧分开同时形成角度。水平翅片31在该位置处取代壳体13的壁，同时在水平翅片之间留下从壳体13朝向外侧的出口开口。并且喷嘴32(是弯曲的板)在壳体13的外侧在开口的前方延伸，以引导并向上弯曲来自隔室14和15的并且由电弧产生的加压气体流。喷嘴32、翅片31以及轨部29和30在平行六面体的壳体13的两个相对的侧上延伸，而烟火致动器10和磁体28被设置在另外两侧上，固定触头3和4也终止于另外两侧处。

该设备的运行如下。当电极1和2进入断开状态并且电弧在一方面的固定触头3和4与另一方面的移动触头5之间形成时，磁体28使电弧的足部移动到导电轨部29和30的相邻端部上，然后沿着这些轨部朝向壳体13的外侧；电弧通过上轨部29与下轨部30之间的递增的距离而被拉长，失去了电弧的内聚性并且最终被翅片31分成多段。由电弧产生的非常热的气体通过喷嘴32从壳体13排出并且向上喷射。

整个该详细实施例中假定的是，方向Z是竖直的，杆6在该方向上延伸，并且隔室15、14和16以该顺序在方向Z⁺上叠置。本发明在断路器的不同定向和不同布置的情况下也能起作用。

图5示出了本发明的有利用途。断路器具有附图标记33，并且断路器被布置在由直流发电机35供电的电路34上，可选地，直流发电机是双向的。电路34的支路中的一个支路36承载电极1，与前一个支路串联的另一支路37承载另一电极2。消耗电力的负载38被布置在电路34的不同位置，特别地布置在电极1与电极2之间。这些负载可以是飞机内部的由发电机35供电的设施。断路器33当然可以用于其他用途或其他电路。

Claims (10)

1.电截断设备，包括两个电极(1，2)和烟火致动器(10)，所述电极中的每一个电极包括至少一个固定触头(3，4)和移动触头(5)，所述移动触头能够在闭合状态与断开状态之间移动，在所述闭合状态，所述移动触头接触所述固定触头，在所述断开状态，所述移动触头与所述固定触头分离，所述烟火致动器用于使所述移动触头从所述闭合状态转换到所述断开状态，其特征在于，所述电截断设备包括：用于将所述移动触头(5)联接的联接部件(6)，所述联接部件通过传动部(11)连接到所述致动器；止挡部(24)，所述止挡部由所述联接部件承载，所述止挡部在所述闭合状态远离所述移动触头并且在所述断开状态相应地接合在所述移动触头上，所述止挡部被布置在所述联接部件上以同时接合在所述移动触头上。

2.根据权利要求1所述的截断设备，其特征在于，所述联接部件为直线形的杆(6)，所述止挡部(24)在所述杆上向外延伸，所述移动触头(5)沿所述杆的方向对准。

3.根据权利要求2所述的截断设备，其特征在于，所述烟火致动器包括能够平行于所述杆移动的活塞(18)以及将所述活塞(18)连接到所述杆(6)的枢转连接杆(20)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的截断设备，其特征在于，所述烟火致动器包括安装在所述截断设备的主壳体(13)的外表面上的封壳(17)，所述截断设备的主壳体容纳所述电极和所述联接部件，并且穿过所述壳体的壁的传动部(11；20，21)将所述联接部件连接到所述烟火致动器的移动部件(18)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的截断设备，其特征在于，所述截断设备包括用于切断电弧的装置，所述用于切断电弧的装置包括永磁体(28)、渐扩的轨部(29，30)以及位于所述轨部之间的翅片(31)，所述渐扩的轨部用于捕获所述电弧的相对端部，所述翅片用于将所述电弧分成多段。

6.根据权利要求4所述的截断设备，其特征在于，所述烟火致动器的封壳(17)容纳有防返回设备(26)，所述防返回设备在所述烟火致动器的烟火火药已被点燃时防止所述移动部件(18)返回到初始位置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的截断设备，其特征在于，所述电极被容纳在壳体(13)的叠置的隔室(14，15)中，所述烟火设备(10)被组装到所述壳体的外侧，并且用于排出气体的开口被制造成穿过所述壳体的至少另一侧以将所述隔室连接到外部环境。

8.根据权利要求3、5和7所述的截断设备，其特征在于，所述壳体为大致平行六面体形，并且包括与容纳有所述电极的隔室(14，15)对准的控制隔室(16)，所述固定触头(3，4)穿过所述壳体的两个相对的第一侧布置，并且所述开口被制造成穿过所述壳体的另外两个相对的侧。

9.直流电路，其特征在于，所述直流电路包括根据前述权利要求中任一项所述的截断设备(33)，所述电极被布置在所述电路的串联连接的两个部分(36，37)处。

10.根据权利要求9所述的直流电路在飞机的配电电路中的用途。