CN1327466C - 辅助装置 - Google Patents

Abstract

一种辅助装置，其用于在指令电信号下把与其相关的电路断路器的触点断开，包括一个绝缘箱体，其包括：连接端子；一个由所述的指令电信号致动的致动装置；断开/闭合所述的触点的运动机构，其特征在于所述的运动机构包括：可操作地与所述的致动装置和所述的电路断路器相联的连接装置；可操作地与所述的连接机构相联的松脱装置；及其特征在于所述的致动装置是压电致动装置。

Description

辅助装置

技术领域

本发明涉及一种辅助装置，其用于在执行指令电信号时将与其相关的低压电路断路器的触点打开。

背景技术

在此技术中，众所周知，通用的、低电压电力操作的磁热式残余电流断路器，亦即，对于电压达到1KV的，一般均与适当的辅助装置相配合；这些装置被设想为除了那些基本上由电路断路器实行的功能以外，还能实行特别的保护功能。

典型的辅助装置的实例由低压继电器和分路跳闸继电器构成。

尤其，低压继电器的主要功能是保护与电源供应线路相联的负载，如电动机。防备运作中的供电条件未处于最佳状态。事实上，低压继电器是由与待保护的负载连接到其上的线路之电压有关系的电位来供电。如果该线路供电电压值下降到阈值以下，此继电器则跳闸，致使与此相关的电路断路器断开，由此便中断了对负载的供电；这样，操作故障乃至对负载的损害就适宜地避免了。

依次，分路跳闸继电器与电路断路器相配合，以便例如为了安全的缘故，在操作人员按按钮操作或在总控制台发出的远距断开指令下执行断开触点并中断电流的流动。

根据本技术中广泛运用的解决办法，这种辅助装置的建设性的实施例预见了在两种情况下使用由运动机构构成、可操作地连接到相关的电路断路器上的一个机械部件，及使用一个起着运动机构的致动装置作用的电磁部件。

该电磁部件基本上由一块其上绕着一个线圈的固定磁铁及一个可电磁连接于其上或与其脱开的移动磁铁形成。

尤其，就分路跳闸继电器而论，在正常操作情况下，此线圈不带电且移动磁铁与固定磁铁脱开，当断开触点的远距指令发出后，线圈则由致使生成磁场的电流脉冲励磁，移动磁铁通过该磁场被固定磁铁吸引。在这个运动过程中，移动磁铁致动运动机构，它依次把运动传递给相关的电路断路器，由此致使触点断开。

就低压继电器而论，在正常操作情况下，使线圈带电，以致生成其强度可以保持移动磁铁电磁地与固定磁铁相配合的磁场。如果线路供电电压下降到预置阈值以下，由此线圈产生的磁场强度就不再足以维持移动磁铁且与例如由一个拉动移动磁铁并致使其与固定磁铁脱开的弹簧施加的力相对立。如前所述，还在这种情况下，移动磁铁的运动致使运动机构启动并断开触点。

在本技术的目前状况中，此建设性的解决办法，尽管它能正确而有效地实行所需的功能，但还呈现出一些缺陷。

更准确地说，电磁部件的存在是使该整个装置十分笨重且不方便的重大原因之一，并负面地造成了设计的复杂性；此外，运用线圈和磁铁增加了生产和组装成本。

最后，还有运动机构，由于通常所使用的杠杆数量大，故也负面地影响了设计和生产成本。

发明内容

本发明的目的旨在克服先有技术的缺点，特别欲提供一种辅助装置，其用于断开与其相关的电路断路器的触点与已知的辅助装置相比，它具有简化结构。

在此目的的范围之内，本发明的一个目标旨在提供一种辅助装置，其用于把与其相关的电路断路器的触点断开，并使设计阶段变得容易。

本发明的另一个目标旨在提供一种辅助装置，其相对于已知的装置不那么笨重，与并用于把与其相关的电路断路器的触点断开。

本发明的另一个目标旨在提供一种辅助装置，其能降低生产成本并有利于组装，用于把与其相关的电路断路器的触点断开。

本发明的另一个目标旨在提供高可靠性、较易于制造且具有竞争性成本的、并用于把与其相关的电路断路器的触点断开的一种辅助装置。

因此，本发明涉及一种辅助装置，其用于在指令电信号作用下把与其相关的电路断路器的触断开，其包括含有下列诸部件的一个绝缘箱体：

-连接端子；

-一个由所述的指令电信号致动的致动装置；

-断开/闭合所述的触点的一个运动机构。

本发明所述的辅助装置，其特征在于所述的运动机构包括：

-可操作地与所述致动装置和所述电路断路器相联的连接装置；

-可操作地与所述的连接机构相联的松脱装置；其特征还在于所述的致动装置是一种压电致动装置。

像这样设想的装置，相对于现有技术辅助装置，具有大大简化了的结构，同时又使设计容易、组装简化，以及降低成本但不会在任何方面影响所需的性能。

附图说明

从优选的但又非专有的如本发明所述的辅助装置的实施例的下述详细说明中，本发明的进一步的特征和优点将变得显而易见，仅通过附图中非限制性的实例图解，其中：

图1为本发明的辅助装置的第一实施例的示意性侧视图；

图2为本发明的辅助装置的第二实施例的示意性侧视图；

图3为本发明的装置中所用的松脱杠杆透视图；

图4为本发明的装置中所用的复位和指示杠杆透视图；

图5为本发明的装置中所用的啮合杠杆透视图。

具体实施方式

在下面的说明中，本发明的辅助装置将特别在其用作分路跳闸继电器或低压继电器方面被予以述说，但不打算在任何方面限制其可能的应用。

参看图1和图2，本发明的辅助装置包括含有致动装置100的绝缘箱体1，一般由参考数字200标示的运动机构，用于断开/闭合与此装置本身相关的电路断路器的触点，及与电路连接的连接端子10，图中未示；特别有4个端子10，其中3个在图1和图2中示出。

有利地，本发明中的致动装置100是一个压电致动装置，最好为双稳态的压电装置。

用“压电致动装置”这个术语意味着使用压电元件的装置、一个使其电励磁以便确定其变形的系统，还意味着利用压电元件的变形从而产生可以传递到另外的元件的运动的装置。

如图1和图2所示，此压电致动装置100包括一结构元件2和至少一层可操作地与其相连接的压电材料3。特别地，此结构元件2由一个薄的、双稳态的，大体上长方形薄片构成，例如金属性质的，而这层压电材料3包括陶瓷的压电材料，或一种无机晶体压电材料，或一种有机聚合物压电材料。

根据优选实施例，此致动装置100包括两层双压电晶片结构的压电陶瓷材料3，例如，锆酸钛酸钡或铅压电(PET)化合物，它们在其第一端固定在薄片2的两个相应的对立面上，把薄片插入其中间。层3藉助于导电装置5比如电线电连接到连接端子10上；还有与第一端的相对的薄片2的第二端也电连接到端子10上。

此外，根据特别优选的实施例，薄片2有两个大体上相对的端4和4’，它们在相对参考平面相互偏置位置上可操作地与绝缘箱体1连接。这样，并以下文中将更详尽叙述的方式，薄片2从第一个稳定平衡位置移动到第二个稳定平衡位置藉此来致动运动机构200所需的能量，则有利地减少到最低值。

依次，运动机构200包括连接装置，其可操作地与致动装置100和电路断路器相联，还包括可操作地与连接装置相联的松脱装置。

尤其，连接装置包括触发杠杆6，连接杠杆7和传动杠杆8，其功能和连接状况在下文叙述。

枢轴连接位于箱体1的点9上的跳闸杠杆6有一个适于连接到相关的电路断路器上的枢轴12和扇形齿式板13；连接杠杆7的枢轴连接位于箱体1的点11且具有一个可选择地连接到相关电路断路器的运动机构的枢轴14和可操作地连接到跳闸杠杆6的扇形齿式板13的扇形齿式板15。最后，根据特别有利的、建设性的解决办法，连接杠杆7包括第一具有适于可操作地与薄片2相配合的仿形端的突出臂16，及第二个具有适于与指示和复位装置相配合的仿形端的第二个臂32，用于下述目的。这样，运动机构200有一个单体的能实行不同功能的杠杆，在下面的叙述中这样会显得更加清楚明白。可选地，也可能用两个或更多不同的杠杆实行同样的功能。一个与复原弹簧25’相关的传动杠杆8的枢轴连接位于箱体1的点17上并可操作地分别与电路断路器和松脱装置相连。

松脱装置包括一个枢轴连接也位于箱体1的点9上的松脱杠杆18及本身就在杠杆18上作用的弹簧26；松脱杠杆18可操作地藉助于能在杠杆18上设置的槽20内的U形构件19连接到传动杠杆8和跳闸杠杆6，如图3所示。而且，如图3所示，杠杆18设置有其中插有图中未示的弹簧的支座21；所述的弹簧在断开操作过程中能配合杠杆18-6的运动，如下所述。

运动机构200可以进一步装有适于提供电路断路器的断开状态的局部可视指示的指示和复位装置；尤其，所述的指示和复位装置包括复位和指示杠杆22和啮合杠杆23，分别图示于图4和图5中。

如图4所示，枢轴连接于箱体1的点17的复位和指示杠杆22有一个适于与杠杆18上提供的枢轴30互相配合的裂口30，第一有弹簧28的第一端在其上作用的高起部分34，及第二个高起部分35，它与啮合杠杆23的异型壁36相互制约；加之，杠杆22有一异型突起部60，当电路断路器由于指令电信号断开时，它就从形成于箱体1中的相应开口突出，由此实现相关电路断路器的跳闸的局部可视指示。并且，一旦突起部60从箱体1突起来，它就直接提供一个按钮，操作人员可出于任何需要直接操纵它并使辅助装置复原，不必非操纵随之保持断开的、相关电路断路器不可。

啮合杠杆23，如图5详示，其枢轴连接于箱体1的点11，也有一个弹簧28的第二端作用于其上的枢轴50。实际上，在图1中所示的位置上，弹簧28在一边推斥高起部分34，迫使杠杆22顺时针方向转动，并在另一边推斥枢轴50，迫使杠杆23逆时针方向转动。于是，杠杆22和23相互制约地移动，使高起部分35和异型壁36之间便于接触且保持图1所示的位置上的啮合。

最后，如果辅助装置用作分路跳闸继电器，它也包括第一固定和第二固定触点，二者均由参考数字24来标示，它们电连接到连接端子10和可移动的触点25，例如适于与其相联的薄片型，此外，还提供了由相互配合杠杆40构成的、与移动触点25相互配合的装置。杠杆40，自由地装在箱体1的点29上，具有倚着触点25的薄片的第一端，及可操作地与杠杆18的突起物27啮合的第二端。

现在从图1所示的操作条件来叙述本发明的辅助装置的操作，其与相关的电路断路器闭合的位置响应。

当电路断路器由于操作人员直接操纵致动旋钮的手动干预而断开时，该电路断路器的运动机构就把运动传递给传动杠杆8，其沿着由箭头101所指示的方向旋转，拉动U形元件19。在U形元件19的作用下松脱杠杆18，绕着其自己的枢轴轴线9沿着箭头102所指示的方向旋转；同时，杠杆6和7也沿相互相对的方向旋转，使两个扇形齿式板13和15咬合。

该机构的其余部件大体上不受此运动的影响。

如果此装置用作分路跳闸继电器且存在着相互配合杠杆40，那么，松脱杠杆18的旋转则致使其突起物27从杠杆40本身的一端脱开；这样，杠杆40松脱了薄片25，它藉助于其弹性负载使移动触点25顺利地从第一个固定触点24转到第二个固定触点。

如果不是那样，而是，电路断路器的触点断开是由于例如一个在按钮或总控制台操纵的远距操作人员发出的指令，或由探测出负载供电电压低于预置阈值的保护装置发出的指令，那么，指令电信号则被提供给压电材料层3。结果，压电层3变形，从而就决定双稳态薄片2从第一个稳态平衡位置，如图1所示，移位到第二个稳态平衡位置1(未图示出)；在这个转移过程中，薄片2与连接杠杆7的仿形端16相配合，这样就把运动传递给它。

这样，杠杆7开始旋转且其扇形齿式板15与连接杠杆6的扇形齿式板13啮合；由此，这两个扇形齿式板13和15相对对方沿着相互相对的方向旋转并把运动传递给相关电路断路器的运动机构，它可操作地连接到枢轴12或连接到根据其电极的内部定位的枢轴14上。

如果电路断路器中的电极位置发生变化，那么，用电路断路器和该装置之间的连接的功能度的观点来看，在两个相互反转的扇形齿式板15和13存在的情况下，其运动机构的旋转方向跟着发生的变化则变得不相干了。

加之，跳闸杠杆6通过这个旋转与U形元件19脱开，它变成能自由地在杠杆18的槽20中滑动。有利地，不再由U形元件19锁定的松脱杠杆18，在弹簧26的作用下，沿着箭头102所指示的方向旋转并同时使杠杆6更快地旋转；如前所示，这同时进行的旋转是通过装置在杠杆18的支座21中未示出的弹簧达到的。

因此，以这种方式，由弹簧26先前所集聚的潜能就被利用了；一旦所述的能量被释放，它就提供需用来保证此机构的瞬发运动的力并随之对电路断路器的触点断开进行正确的干预。这就保证了能进一步使致动装置100的尺寸最佳化，会节约材料、规格和成本。

与此同时，杠杆40，如果存在的话，一旦其端头从突起物27脱开，就松脱移动触点25，它从第一个固定触点24移动到第二个触点，在这种情况下，四端子结构就能藉助于适当的电路可视地向位于远处的操作人员指出该电路断路器状态的变化，用两个颜色彼此不同、指示该电路断路器的断开或闭合状态的灯便可以轻而易举地实现这种指示。

此外，由于枢轴50上的臂32的作用，杠杆22以杠杆23脱开，且在高起部分32上的弹簧28的作用下围绕着枢轴轴线11旋转，为的是异型突起部60通过适当的断开以箱体1突出来，提供局部可见的指示，电路断路器的触点分离了。致动完毕，传动杠杆8，随着相关电路断路器的运动，达到了图中未示的位置，其中U形元件19与杠杆6和18重新啮合。

因而，在这种情况下，操作人员仅仅通过使突起物60起作用、毋需使保持断开的电路断路器起作用就能使辅助装置复位；把突起物60向下推，杠杆22确实就旋转并使高起部分35和作用于所述的杠杆23的高起部分70之上的弹簧28推动的异型壁36能重新啮合。

此装置还可以使电路断路器的控制旋转起作用复位。在此情况中，运动从电路断路器传递到藉助于U形元件19椎动杠杆18的传动杠杆8；枢轴30，在杠杆18的运动过程中，顶着杠杆22的裂口31的表面起作用并将其向下拉，致使它旋转。凭借着这一旋转，高起部分35连接到异型壁36上，如前所述。加之，突起物27与杠杆40的端头啮合，它通过围绕其枢轴轴线旋转作用到移动触点25的薄片上并将其返回到固定触点24上。

实际上，人们已经发现，本发明的辅助装置完全达到了预期的目的和目标，与现有技术装置相比显示出一些优点。事实上，使用与前述的运动机构200相连接的压电致动装置100能简化整个装置的结构，结果使此装置不那么笨重，使用也方便多了。此外，设计变得更为方便，并且，由于运动机构所使用的部件也减少了，故生产和组装成本也降低了。

这样设想的辅助装置容许有许多更改和变种，其全部在此发明概念的范围之内；全部细节也均可以由其它技术上等同的元件替换。

实际上，所使用的材料以及规格，可以是任何随要求和目前工艺水平而定的。

Claims (12)

1.一种辅助装置，其用于在指令电信号下断开与其相关的电路断路器的触点，包括一个绝缘箱体，其包括：

连接端子；

一个由所述的指令电信号致动的致动装置；

断开/闭合所述的触点的运动机构，所述的运动机构包括：

可操作地与所述的致动装置和所述的电路断路器相联的连接装置；

可操作地与所述的连接装置相联的松脱装置；

其特征在于：

所述致动装置是压电致动装置，所述压电致动装置直接与所述连接装置相互作用，把运动直接传递到所述连接装置。

2.如权利要求1所述的辅助装置，其特征在于：所述的致动装置是双稳态压电装置。

3.如权利要求2所述的辅助装置，其特征在于：所述的双稳态压电装置包括一个结构元件和至少一层可操作地与之相配合的压电材料，所述的这层压电材料接受所述的指令电信号并变形，从而决定了该结构元件从第一个稳态平衡位置移动到第二个稳态平衡位置，由此致动所述的连接装置。

4.如权利要求3所述的辅助装置，其特征在于：所述的至少一层压电材料包括陶瓷压电材料，或无机晶体压电材料，或有机聚合物压电材料。

5.如权利要求3所述的辅助装置，其特征在于：该结构元件包括一个薄片，在其相对的两个面上固定着两层压电材料，此薄片插入其间。

6.如权利要求5所述的辅助装置，其特征在于：所述的薄片有两个相对的端，它们在相对参考平面相互偏置的位置上可操作地与绝缘箱体连接到一起。

7.如前面任一项权利要求所述的辅助装置，其特征在于：所述的运动机构进一步包括适于提供在所述的指令电信号下的电路断路器的断开状态的局部可视指示的指示和复位装置并分别适于使运动机构复位，所述的指示和复位装置可操作地与所述的连接装置相联。

8.如权利要求7所述的辅助装置，其特征在于：所述的连接装置包括连接杠杆和跳闸杠杆，具有适于连接到相关的电路断路器上的枢轴，及扇形齿式板，此两个扇形齿式板相互啮合并沿相互相对的方向旋转。

9.如权利要求8所述的辅助装置，其特征在于：所述的连接杠杆包括具有适于与所述的薄片相配合的仿形端的第一臂。

10.如权利要求8所述的辅助装置，其特征在于：所述的连接杠杆包括具有适于与所述的指示和复位装置相配合的仿形端的第二臂。

11.如权利要求8所述的辅助装置，其特征在于：所述的连接装置进一步包括一个传动杠杆，它可操作地与电路断路器连接且有一个回动弹簧与之相联。

12.如权利要求7所述的辅助装置，其特征在于：所述的松脱装置包括可操作地与所述的跳闸杠杆和所述传动杠杆相连的松脱杠杆，及与松脱杠杆相联并适于为所述电路断路器之断开提供相当的能量的弹簧。

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