CN1397081A - 电气开关尤其是低压开关的开关主轴单元 - Google Patents

Abstract

电气开关的开关主轴单元具有一个绝缘的开关主轴本体(1)和一根接触杆(4)，该接触杆支撑在开关主轴本体(1)上，而可克服至少一个弹簧(13)的弹力围绕一根中心支承轴(7)旋转，该弹簧挂在销(2)上，这些销通过一个连接装置(3)连接在接触杆(4)上并延伸通过槽(14)，这些槽在开关主轴本体(1)的圆周面上构成，其特征为，至少一根摇杆(5)在其一端可旋转地支撑在开关主轴本体(1)上和在其另一端这样支撑在开关主轴本体(1)上并可围绕一根偏心旋转轴(P)旋转，在开关主轴本体(1)相对于接触杆(4)旋转时，销(2)通过摇杆(5)在槽(14)内部的一段圆弧上进行导向运动。

Description

电气开关尤其是低压开关的开关主轴单元

本发明涉及权利要求1前序部分所述的电气开关的一个开关主轴单元。本发明尤其涉及一个安装在低压开关内的开关主轴单元。

文献US-7 313 180公开了电气开关的这类开关主轴单元，该开关主轴单元具有一个旋转支承的绝缘的开关主轴本体和一根支撑在其上面的导电接触杆。该开关主轴本体可克服弹簧的弹力而围绕一根支承轴相对于该接触杆旋转。这些弹簧的一端分别挂在一个共同的销上，该销在离该接触杆的支承轴一定的平行距离处延伸并在该开关主轴本体的一个导向槽内滑动，该导向槽朝该接触杆的支承轴的方向延伸。而这些弹簧的另一端则分别挂在另一个共同的销上，该销放在该接触杆的一个滚动面上。就这样弹簧力被施加到该接触杆上，所以该接触杆沿其接通方向被预张紧。当开关接通时，该销在该导向槽内运动并由该导向槽进行导向。

文献DE-198 36 754 A1公开了一个类似的开关主轴单元，它与上述US-7 313 180所述开关主轴单元的主要区别在于，上述弹簧分别在其两端通过销和辊连接在接触杆的滚动面上。

本发明的目的在于提出一种改进的开关主轴单元，其实现了比较容易的和摩擦很小的开关操作。

这个目的是通过独立权利要求中所述的诸多特征的组合来实现的。

本发明的诸多有利改进可从各项从属权利要求中得知。

根据本发明，实现上述目的的一种可能性是，电气开关的开关主轴单元具有一个绝缘的开关主轴本体和一根接触杆，该接触杆支撑在该开关主轴本体上并可克服至少一个弹簧的弹力而可围绕一根中心支承轴旋转，该弹簧悬挂在销上，这些销通过一个连接装置连接在接触杆上并延伸通过在开关主轴本体的圆周面上构成的槽，其中该开关主轴单元具有至少一根摇杆，该摇杆的一端可旋转地支撑在一个销上，而另一端则支撑在开关主轴本体上并可围绕一根偏心旋转轴这样旋转，即在开关主轴本体通过该摇杆相对于接触杆旋转时，该销在一段圆弧上最好是在该槽的内部进行导向运动。

根据本发明的一个有利改进形式，该槽如此之宽，从而该销一般不接触该槽的内壁。

上述结构以有利的方式避免了在现有技术中当开关主轴本体朝接触杆相对旋转时在该销和该导向槽之间产生的摩擦。

根据本发明的另一个有利改进形式，该销配置两根相同的摇杆，它们可旋转地支撑该销的一段并共同具有该旋转轴。所以这两根摇杆相互对置并在一定程度上构成一个具有共同旋转轴的摇杆对。依此方式，该销可稳定地在这两段上进行导向运动。

根据本发明的又一有利改进形式，旋转轴到支承轴的径向距离大于该槽的槽底到支承轴的径向距离。这样就达到了特别有利的运动学状态，即销主要沿开关主轴本体的一个径向方向运动。此外，该槽可由此基本上沿该径向方向延伸，这样就以有利的方式实现了该槽在开关主轴本体上的简单构成。

根据本发明的又一有利改进形式，开关主轴本体用一种热固性塑料尤其是用玻璃纤维增强的聚酯制成。这种材料以有利的方式在支撑旋转的摇杆时只产生很小的磨损。

根据本发明另一个有利改进，开关主轴本体的上述槽的长度如此设计，从而在任何工作状态下该销都不可能与该槽的槽底接触。所以该接触杆总是通过弹簧而预张紧，并由此以有利的方式避免了接触杆相对于开关主轴本体的错误取向，即使是在开关的断开状态中。

根据本发明的又一有利改进形式，上述销通过可旋转支撑在该接触杆上的作为连接装置的连杆对与该接触杆连接。这样就以有利的方式实现了在很小的摩擦的情况下，该销在该接触杆上的连接。

根据本发明的另一个有利改进形式，该开关主轴本体在旋转轴上具有一个孔，在该孔中配合插入一根销，该销又配合插入该摇杆的另一端上的一个孔中。这样就实现了通过标准件而把该摇杆可旋转地支承在开关主轴本体上，从而以有利的方式节省了制造费用。

根据本发明的另一有利改进形式，开关主轴本体在旋转轴上具有一个整体的凸起，该凸起配合插入该摇杆另一端上的一个孔中。这样就实现了不用附加的部件而把该摇杆可旋转地支撑在开关主轴本体上，从而以有利的方式节省了制造费用。

根据本发明的另一有利改进形式，摇杆在其另一端具有一个整体的凸起，该凸起配合插入开关主轴本体上的旋转轴的一个孔中。这样就实现了不用附加的部件而把该摇杆可旋转地支撑在开关主轴本体上，从而以有利的方式节省了制造费用。

根据本发明的再一个有利改进形式，上述销通过嵌在其上的作为连接装置的辊子与该接触杆连接，这些辊子在开关主轴本体相对于该接触杆旋转时可在该接触杆的滚动面上进行滚动。这样就以有利的方式实现了用很少的部件而把该销连接在该接触杆上。

根据本发明的另一有利改进形式，上述销直接紧贴在该接触杆的滚动面上并在该接触杆相对于开关主轴本体旋转时在该滚动面上滚动或滑动。这样通过销本身就完成了连接装置，从而以有利的方式实现只需很少的部件。

根据本发明的又一有利改进形式，该接触杆的支承轴浮动地支承在一个长孔中，该长孔沿一个垂直于该接触杆的接触面的方向延伸。

根据本发明的再一个有利改进形式，该接触杆的支承轴刚性固定在开关主轴本体上，而该接触杆则具有一个长孔，该长孔沿一个垂直于该接触杆的接触面的方向延伸，而且该支承轴配合插入该长孔中，从而实现浮动地支承该接触杆。

通过上述最后两个技术特征可有效地补偿接触面上的烧损。

根据本发明的又一有利改进形式，该销的行程在一个相对于开关主轴本体径向向外的方向上受到限制。这样就可消除该接触杆的不对称的打开位置，特别是当该接触杆由于短路电流而被打开时。

根据本发明的另一有利改进形式，在槽靠近开关主轴本体的圆周面的内壁中设置了一个凸起。

根据本发明的又一有利改进形式，该槽在其开关主轴本体的圆周面的一侧完全或部分封闭。

根据本发明的另一有利改进形式，在开关主轴本体上构成一个止档部，该止挡部限制该摇杆的行程，从而限制该销的行程。

通过上述最后三个技术特征可用很少的部件实现对该销的行程限制。

下面结合一个优选实施例并参照附图来详细说明本发明。

图1表示现有技术的开关主轴单元的一个横断面；和

图2表示本发明实施例的开关主轴单元的一个横断面。

图1所示的现有技术的一个开关主轴单元的例子安装在低压开关的灭弧装置的一个外壳中，但该灭弧装置没有在图1中示出。低压开关的这种灭弧装置还具有(未示出的)灭弧室和两根导电杆6以及别的部件。灭弧装置的外壳安装在低压开关的一个(未示出的)外壳中。

开关主轴单元主要由一个圆柱形的开关主轴本体11组成。该开关主轴本体用一种不导电的材料制成或涂敷一层不导电的材料，但最好用热固性塑料尤其是最好用玻璃纤维增强的聚酯制成。一根S形的导电接触杆4通过一个安装在该接触杆4上的支承轴7可旋转地支撑在开关主轴本体11上，该支承轴配合插入开关主轴本体11的一个贯通孔1c并可旋转。整个开关主轴单元可旋转地支承在外壳的一个(未示出的)支承段上，其中旋转轴与贯通孔1c同轴地并由此也同轴地对准配合插入其中的支承轴7。开关主轴单元用来实现两根导电杆6之间的电接通或断开，为此，整个开关主轴单元与接触杆4一起在外壳内围绕(与支承轴7同轴的)旋转轴旋转。从而实现接触杆4的接触面4a与导电杆6的相应接触面6a的啮合或脱开。为了补偿接触杆4的接触面4a和导电杆6的接触面6a上的可能的烧损，开关主轴本体11的贯通孔1c最好是一个长孔，该长孔垂直于导电杆6的接触面6a延伸并由此把接触杆4浮动支承在开关主轴本体11中。在开关主轴本体11上的接触杆4的这种浮动支承也可通过一种变型的结构来实现，此时支承轴7刚性固定在开关主轴本体11上，而接触杆4则具有该长孔1c。这样象上述结构那样，同样可达到在开关主轴本体11上的接触杆4的浮动支承的相同效果。

开关主轴单元可用一个(未示出的)操作元件进行操作，以便达到低压开关的图1所示的接触状态或一个(未示出的)断开状态。

虽然在图1中没有详细表示，但开关主轴本体11是旋转对称的并大致呈圆柱形。贯通的孔1c和支承轴7同轴对准圆柱形开关主轴本体11的轴线，接触杆4通过该支承轴支承而可旋转。接触杆4中断在一个空隙1a中。该空隙1a沿直径贯穿开关主轴本体11的轴向中心段，所以空隙1a在开关主轴本体11内构成一个空间。在开关主轴本体11的圆周面上，在开关主轴本体11的轴向上构成了两个沿直径对置的导向槽8，这两个槽用作销2的导向。这些销2的功能尚待下面详细说明。

两上沿直径对置的通孔9平行于通也1c延伸并贯穿开关主轴本体，其中至少一个通孔9支承一个棒形的销10。操作开关主轴单元用的操作元件与棒形销10连接。

如图1所示，在接触杆4的一个前侧面上设置了两根连杆3。每根连杆3在其一端支撑在接触杆4的侧面上并可围绕一根平行于支承轴7的旋转轴旋转。这两根连杆3的两根旋转轴相对于支承轴7对称布置。虽然在图1中没有明显表示出来，但最好以相似的方式把另外两根与上述连杆相同的并与之直接对置的连杆3设置在接触杆4的后侧面上。这样，在接触杆4的前侧面上的每根连杆3与在接触杆4的后侧面上的相对应的连杆3构成一个连杆对，该连杆对支撑在接触杆4上并可围绕一根共同的旋转轴旋转。如图1所示，每个连杆对在连杆3的另一端具有一个支撑段12，一个平行于支承轴7延伸的销2支撑在该支撑段上。所以在这个实施例中，连杆3作为一个连接装置用来把销2连接在接触杆4上。

在开关主轴本体11的每个端面上，在上述销上挂上弹簧13。弹簧13在这两个销2上作用一个拉力，所以销2被压入连杆对的相应支承段12中。因此在开关主轴单元的上述结构中，弹簧13的拉力通过销2和连杆3的连杆对传递到接触杆4上。在低压开关的断开状态中，接触杆4通过作用到销2上的拉力朝开关主轴本体11的空隙1a内的相应凸起1b在接通方向内被预张拉到一定的位置。

销2延伸通过开关主轴本体11的上述导向槽8并由该导向槽进行导向。所以，在开关主轴本体11相对于接触杆4旋转时，销2可在开关主轴本体11的导向槽8内运动。其中导向槽8的长度考虑到S形接触杆4在开关主轴本体11的空隙1a内的运动间隙最好这样选择，即不论低压开关处于哪个工作状态，销2都不可能被拉紧靠到导向槽8的槽底8a上。这样就确保了接触杆4总是被弹簧13预张紧。

在圆柱形开关主轴本体11的两侧安装了(未示出的)形状配合的绝缘罩。这些罩盖住弹簧13和销2。每个罩都在其外侧设置了一个(未示出的)轴颈。该轴颈用来把整个开关主轴单元轴向支承在灭弧装置的外壳的未示出的支承段中。该轴颈的轴线与开关主轴本体11的贯通孔1c同轴地对准，因而也与配合插入该孔中的支承轴7同轴地对准。开关主轴单元这样布置在该外壳中，使在开关主轴单元两侧轴向延伸的轴颈能够支承在支承段的带滑动支承段的相应轮廓中。

为了接通断开的低压开关，与棒形销10连接的操作元件动作，以便开关主轴本体11沿图1所示反时针方向围绕该轴颈的(与接触杆4的支承轴7同轴对准的)轴线旋转。支撑在开关主轴本体11上的S形接触杆4同样围绕该轴颈的轴线旋转，所以接触杆4的接触面4a到达导电杆6的相应接触面6a而实现接触，如图1所示。这个接触不容许接触杆4的继续旋转。所以，当该操作元件使开关主轴本体11继续围绕该轴颈的轴线旋转时，开关主轴本体11相对于接触杆4围绕该轴颈的轴线沿逆时针方向旋转。换言之，开关主轴本体11相对于接触杆4围绕支承轴7旋转，因为该支承轴是与该轴颈的轴线同轴对准的。在开关主轴本体11相对于接触杆4的这种旋转过程中，销2按图1向上运动并通过开关主轴本体11的导向槽8进行导向。此外，接触杆4的接触面4a通过弹簧力被紧紧地压在导电杆6的接触面6a上。

下面参照图2来说明本发明开关主轴单元1的一个实施例。在图2中，凡是没有标注参考号的部件都相当于图1所示例子的部件。与现有技术的例子比较，本发明开关主轴单元的开关主轴本体1附加了至少一根摇杆5，该摇杆在其一端与相应的销2这样连接，使摇杆5可围绕销2的纵轴相对于相应的连杆3旋转。摇杆5在其另一端支撑在开关主轴本体1上并可围绕一根偏心旋转轴P旋转。摇杆5的旋转轴P大体平行于支承轴7延伸并距槽14有一相当距离地穿通离开关主轴本体1，所以销2通过摇杆5在槽14的内部的一段圆弧上进行导向运动。

每根销2最好分别配置两根相同的摇杆5，这两根摇杆分别具有销2可旋转支承的一段并共同具有旋转轴P。所以这两根摇杆5相互对置并类似于连杆3构成具有共同旋转轴P的摇杆对。

开关主轴本体1的图2所示的槽14代替图1所示的导向槽8并沿直径对置在开关主轴本体1的圆周面的相同位置上。开关主轴本体1的槽14最好这样宽，从而在开关主轴本体1相对于接触杆4进行上述旋转时，销2可在槽14内运动，但不接触槽14的内表面。所以本发明避免了销2和槽14之间的摩擦，从而实现了比较容易的和摩擦很小的转换工作。

虽然在图2中没有表示出来，但在开关主轴本体1的圆周面附近的槽14的内表面上设置有凸起。这些凸起限制了销2在一个相对于开关主轴本体1沿径向向外方向的行程。也可通过这样的方式来达到相同的效果，即：槽14在开关主轴本体1的圆周面的一侧全部地或部分地做成封闭的，或在开关主轴本体1上构成一个可挡住摇杆5的相应止挡部。

从而实现了在接触杆4运动时，销2在一个相对于开关主轴本体1沿径向向外方向的行程受到限制。销2的这种行程限制尤其消除了接触杆4的一个不对称的打开位置，当接触杆4例如由于开关通过一个电动斥力快速打开而引起短路电流的情况下，常常产生这种不对称的打开位置。

在这种情况下，销2当然可能而且会接触槽14的相应凸起或槽的内壁。

如图2实施例所示，旋转轴P到支承轴7的径向距离最好大于槽14的槽底14a到支承轴7的径向距离。这样，销2基本上沿开关主轴本体1的一个径向方向运动，所以槽14也以有利的方式沿这个径向方向延伸。

根据这个实施例，摇杆5旋转支撑在开关主轴本体1上并最好通过一个销15来实现，该销配合插入旋转轴P处的开关主轴本体1的一个孔中。摇杆5在其另一端具有一个孔，销15这样配合插入该孔中，使摇杆5支撑在开关主轴本体1上而又可围绕其旋转轴P旋转。

本发明不受上述实施例的限制。

根据一种未示出的变型实施例，开关主轴本体在旋转轴P上具有一个整体的凸起，该凸起用一个孔啮合在摇杆5的另一端上。这样，不用销15就实现了摇杆5在开关主轴本体上的可旋转的支撑。从而以有利的方式节省了制造费用。

根据另一种未示出的变型实施例，摇杆在其另一端上具有一个整体的凸起，该凸起配合插入开关主轴本体1上的旋转轴P的一个孔中。这样，不用销15就实现了该摇杆在开关主轴本体1上的可旋转支撑，从而以有利的方式节省了制造费用。

根据又一种未示出的变型实施例，通过若干辊子来实现连接装置，这些辊子装在销2上并通过弹簧13的弹力压到接触杆的相应滚动面上，所以在开关主轴本体相对于该接触杆旋转时，这些辊于在接触杆的滚动面上滚动。

根据再一种未示出的变型实施例，在开关主轴本体相对于该接触杆旋转时，销2直接在该接触杆的滚动面上滚动。所以在这种变型结构的情况中，通过这些销本身就完成了连接装置。

摇杆的数目不受限制，但销2的至少一根销必须通过至少一根摇杆5进行导向。

本发明不但可用于低压开关，而且可用于接通或开断电流的任意一种开关。

Claims (18)

1.用于电气开关的开关主轴单元，其具有一个绝缘的开关主轴本体(1)和一根接触杆(4)，该接触杆支撑在开关主轴本体(1)上，可克服至少一个弹簧(13)的弹力而围绕一根中心支承轴(7)旋转，该弹簧挂在销(2)上，这些销通过一个连接装置(3)连接在接触杆(4)上并延伸通过槽(14)，这些槽在开关主轴本体(1)的圆周面上构成，

其特征为，

至少一根摇杆(5)在其一端可旋转地支撑在一根销(2)上和在其另一端这样支撑在开关主轴本体(1)上围绕一根偏心旋转轴(P)旋转，从而在开关主轴本体(1)相对于接触杆(4)旋转时，销(2)通过摇杆(5)最好在槽(14)的内部的一段圆弧上进行导向运动。

2.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

槽(14)如此之宽，从而销(2)一般不接触槽(14)的内壁。

3.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

销(2)配置了两根相同的摇杆(5)，它们分别可旋转地支撑销(2)的一段并共同具有旋转轴(P)。

4.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

旋转轴(P)到支承轴(7)的径向距离大于槽(14)的槽底(14a)到支承轴(7)的径向距离。

5.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

开关主轴本体(1)用一种热固性塑料，最好是用一种玻璃纤维增强的聚酯制成。

6.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

槽(14)的长度设计成在任何工作状态下销(2)都不可能与槽(14)的槽底(14a)接触。

7.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

销(2)通过一个旋转支撑在接触杆(4)上的作为连接装置的连杆对(3)与接触杆(4)连接。

8.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

开关主轴本体(1)在旋转轴(P)位置上具有一个孔，在该孔中配合插入一根销(15)，该销又配合插入摇杆(5)另一端上的一个孔中。

9.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

开关主轴本体(1)在旋转轴(P)位置上具有一个整体的凸起，该凸起配合插入摇杆(5)另一端上的一个孔中。

10.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

摇杆(5)在其另一端具有一个整体的凸起，该凸起配合插入开关主轴本体(1)上的旋转轴(P)位置处的一个孔中。

11.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

销(2)通过装在其上的作为连接装置的辊子与接触杆(4)连接，在开关主轴本体(1)相对于接触杆(4)旋转时，这些辊子在接触杆(4)的滚动面上滚动。

12.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

销(2)作为连接装置直接紧贴在接触杆(4)的滚动面上。

13.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

接触杆(4)的支承轴(7)最好浮动支承在开关主轴本体(1)的一个长孔(1c)中，该长孔沿一个垂直于接触杆(4)的接触面(4a)的方向延伸。

14.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

接触杆(4)的支承轴(7)刚性固定在开关主轴本体(1)上，而接触杆(4)则最好具有一个长孔，该长孔沿一个垂直于接触杆(4)的接触面(4a)的方向延伸，支承轴(7)配合啮合在该长孔中，以便浮动支承该接触杆(4)。

15.按权利要求1的开关主轴单元，

其特征为，

销(2)的行程在一个相对于开关主轴本体(1)的径向向外的方向上受到了限制。

16.按权利要求15的开关主轴单元，

其特征为，

在槽(14)靠近开关主轴本体(1)的圆周面的槽内壁上设置了一个凸起。

17.按权利要求15的开关主轴单元，

其特征为，

槽(14)在其在开关主轴本体(1)的圆周面的一侧是完全或部分封闭的。

18.按权利要求15的开关主轴单元，

其特征为，

在开关主轴本体(1)上构成一个止挡部，该止挡部限制摇杆(5)的行程，从而限制销(2)的行程。

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