CN1653573A - 具有双极开断部分的断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有双极开断部分的断路器，它设置有：一个第一及一个第二接触装置，其中每个接触装置包括一个定触头(26)及一个动触头(23)，其中两个动触头(23)围绕一个共同的摆动轴(24)可摆动地支承在一个承载体(11)上及各由一个触头弹簧(28)预压在其闭合位置上，一个可摆动地支承在承载体(11)上的开关杆(21)，它通过这些动触头(23)的这些触头弹簧(28)被预压向一个开断位置上，在该位置上它使这些动触头(23)保持在它们的打开位置上，一个开关操作件(31)，它可通过一个耦合装置(32，20)与该开关杆(21)相耦合，以使得该开关杆(21)可借助所述开关操作件(31)从其开断位置抵抗所述触头弹簧(28)的力摆动到一个通路位置上，及只要该开关操作件(31)与该开关杆(21)相耦合则可使该开关杆一直保持在该通路位置上，其中该耦合装置包括一个铰接在该开关操作件上的耦合件(32)及一个可摆动地支承在该开关杆(21)上的摇杆(20)，该摇杆视相对该开关杆的位置而定地使该耦合件(32)与它保持配合或释放该耦合件，及一个脱扣器(16)，它在故障状态下这样地作用在该摇杆(20)上，以使该摇杆(20)释放该耦合件(32)。

Description

具有双极开断部分的断路器

本发明涉及具有双极开断部分的断路器，用于保护线路，以防止故障电流、尤其是热过载及短路。

迄今至少在中欧国家通常使用适用于交流电的断路器，该断路器单极地断开电路。因为这种断路器通常在所谓的接中线的电网中使用，即在其中供电企业侧的中性线接地的电网系统中使用，因此在故障状态下家用电气设施不需要中线的断开。

但在全球化的过程中愈来愈难保证零线条件、即全欧洲供电侧中性线接地的前提，以致现在一些欧洲国家中出于安全的原因已要求使用双极开关来保护电路。

由DE 39 15 127 C1公开了一种具有单极断路部分的断路器，它具有带一个定触头及一个动触头的接触装置，它通过一个触头弹簧被预压在闭合位置上。为了接通及关断开关设有一个手动开关，它通过一个耦合装置与一个开关杆相连接，该开关杆被一个开关弹簧预压在其使两个触头分开的位置中。一个可绕与开关杆相同的轴转动的摇杆用于使耦合装置与开关杆保持功能上的配合，使得该开关可手动地打开及关闭。一个过电流脱扣器与摇杆相互作用，以便在故障状态下操作摇杆，以使开关杆释放，由此被开关弹簧摆动到其分开触头的位置上。在此情况下开关杆必需使动触头抵抗触头弹簧的力，运动到其开断的位置上。

如果这种断路器被这样脱扣，即它分断一个线路的两个极，该公知断路器的部件的加倍不能简单地实现，因为双极断路器的功能部件必需安装在迄今单极断路器的结构空间中，由此使相应的开关柜或开关设备无需附加的改变。在此情况下，主要问题是过电流脱扣器，它需要最大的位置及由此不能加倍。因此其困难在于，该过电流脱扣器虽然可施加用于单极断路器脱扣的脱扣力，但不具有用于双极开关所需的双倍的力。

不仅在短路时而且在热过载时引起线路断开的过电流脱扣器例如已由DE 199 42 694 A1及EP 0 917 173 A2公开。

本发明的任务在于，这样地构成一种具有双极分断部分的断路器，以使得用于两个待分开的触头对的脱扣力可由单个脱扣器施加，由此使该断路器的所有功能部件可安装到一个普通单极断路器的结构空间中。

该任务通过根据权利要求1的断路器来解决。本发明的有利构型及进一步的结构描述在从属权利要求中。

根据本发明，一个具有双极开断部分的断路器具有：一个第一及一个第二接触装置，其中每个接触装置包括一个定触头及一个动触头，其中两个动触头围绕一个共同的摆动轴可摆动地支承在一个承载体上及各由一个触头弹簧预压在其闭合位置上；一个可摆动地支承在承载体上的开关杆，它通过动触头的触头弹簧被预压向一个开断位置上，在该位置上它使动触头保持在它们的打开位置上；一个开关操作件，它可通过一个耦合装置与开关杆相耦合，以使得开关杆可借助开关操作件从其开断位置抵抗触头弹簧的力摆动到一个通路位置(Freigabestellung)中，及只要开关操作件与开关杆相耦合则可使该开关杆一直保持在该通路位置上；其中耦合装置包括一个铰接在开关操作件上的耦合件及一个可摆动地支承在开关杆上的摇杆，该摇杆视相对开关杆的位置而定地使耦合件与它保持配合或释放该耦合件；及一个脱扣器，它在故障状态下这样地作用在摇杆上，以使该摇杆释放耦合件。

根据本发明，以适合的方式在每个接触部分上用单个弹簧同时作为开关弹簧，由此对于一个双极开关装置也可满足对足够的接触力、开断力及脱扣力的要求。

根据本发明的一个有利构型，其中提出：这些触头弹簧各用一端支承在动触头上及用它们的另一端支承在开关杆上。

为了使各个部件作到特别合适地适配于所要求的结构空间，提出：开关杆相对一个与它的摆动轴垂直的平面对称地构成；及动触头相对该平面彼此对称地设置在开关杆轴向外表面的区域中，其中开关杆在其对称平面的区域中设有一个与此平行的切口，摇杆可摆动地支承在该切口中。

本发明一个特别符合要求的进一步构型的特征在于：围绕其摆动支承基本为扇形的开关杆具有一个基本上弧形地、部分地围绕其摆动支承延伸的缺口；及动触头的摆动轴相对开关杆的摆动支承以一定距离布置，以使得该摆动轴在开关杆的外轮廓内位于弧形缺口中。

在开关杆的外圆周区域中对于每个动触头设置有一个携动件，以便在故障状态下将这些动触头驱动到它们的打开位置。

在此情况下特别符合要求的是，这些触头弹簧分别用它们的一个端部支承在开关杆的外圆周区域中及用它们的另一端部这样地支承在动触头上，以使得触头弹簧用它们的向着动触头的端部区域分别位于所述携动件之一与动触头摆动轴之间。

由此可作到：在动触头与定触头接触，同时开关杆固定在其通路位置上的情况下触头弹簧的力起闭合力的作用，而同时整个力也作为分断力提供。

为了对于由于故障电流打开的断路器作出显示，在本发明另一有利的进一步构型中提出：在开关杆上设有一个用于开关操作件的携动弹簧，以便在故障状态下脱扣之后将开关操作件带到中间位置上，其中携动弹簧与触头弹簧一体地制成。

为了维持现在18mm组件宽度的很好利用，在本发明的一个特别优选的构型中提出：脱扣器、接触装置及所属灭弧室以及开关杆及所属摇杆被设置在共同的T-形承载体上，并相对它对称地布置。

这样不仅可使断路器的整个机械部分及电部分以传统的组件宽度来实现，而且也可作到整个系统在打开状态下可以无需借助壳盖。

此外通过使用共同的承载体作为所有功能部件的基础，既保证相当大容差，独立的工作方式也保证了大批量制造时全自动生产的有利前提。

以下借助附图通过例子来详细描述本发明。附图为：

图1：根据本发明的一个断路器的简化概要侧视图，其中侧面的壳盖被部分地去掉，以便展示内部的功能部件；

图2：根据本发明的、图1中所示的断路器的俯视图；

图3a至3c：开关及脱扣机构在不同功能位置上的侧视图；及

图4a至4c：用于说明开关功能的、相应于图3a至3c的部分剖切的侧视图。

图5a，5b，6a，6b，7a，7b：用于表示本发明的第二实施例。

在附图的各个图中彼此相同的部件使用相同的标号。

如图1及2中可看到的，一个承载体10及位于其上的功能部件由左边和右边的壳状壳盖11，12封闭。这里承载体10及两个壳盖11，12以未详细表示地方式借助成型的铆钉排彼此相连接。在根据本发明的断路器安装到一个配电箱或一个开关柜中后，其壳体可看到的部分基本上仅由两个壳盖11，12组成。

根据本发明的断路器被构成为具有两个输入侧的接线端子13及两个输出侧的接线端子14(其中仅各表示出一个)，它们可被构成为螺旋接线端子或构成插接端子。尤其在插接端子的情况下有利的是，如在图1中所示的输出侧接线端子14可从前面进行连接，即在断路器固定在未示出的配电箱或开关柜的支承轨上后，可在安装人员可视的区域中进行连接。为此作为插接端子构成的该接线端子14向后移位，以使得在未示出的配电箱的盖板与接线端子14之间具有足够的空间用于连接。

在承载体10的一个留空15中基本上相对承载体对称地设置了一个脱扣器16，它最好被构成用来在故障状态下的热及磁脱扣。为此脱扣器16具有一个用于热脱扣的双金属盘17及一个用于磁脱扣的线圈18。如从图4a至4c中可特别清楚地看到的，一个脱扣推杆19与一个摇杆20协同作用，该摇杆可摆动地支承在一个开关杆21上。

如在图3a至4c中特别清楚地看到的，开关杆21具有一个基本上扇形的外轮廓，它可摆动地支承在设在承载体10上的支承颈22上及相对一个垂直于其摆动轴延伸的平面对称地构成。该摆动杆在其图1中作为后侧所示的一侧上具有与图1中所示其前侧上相同的部件。此外在图4a至4c中可看到，开关杆21被剖切地表示，它具有一个基本上位于对称面中的切口，摇杆20可摆动地被保持在该切口中，及脱扣器16的脱扣推杆19为了操作摇杆20可伸入到该切口中。

在开关杆21的两侧上，动触头23在承载体10上可摆动地支承在一个摆动销24上。开关杆21具有一个弧状的缺口21’，它这样被设置，以使一个或多个摆动销24位于该缺口21’中，由此使开关杆的摆动运动不受阻碍。

这些动触头23通过绞合线25与相应的接线端子13相连接。动触头23在其闭合位置上位于定触头26上，这些触头中的一个通过线圈18与其接线端子14相连接。在图1中视为承载体10的后侧一侧上的另一定触头直接与所属的接线端子14相连接。

对于由动触头23及定触头26组成的接触装置各配置了一个灭弧室27，在这些灭弧室中仅表示出设置在承载体10的左侧或右侧的一个灭弧室。

专业人员知道，借助图1所述的功能部件用镜像对称(spiegelbildlicher)的形式相应地设置在承载体10的另一侧、即右侧或后侧上。因此以下仅描述图中所示部件的功能及结构。

一个触头弹簧28同时用作开断弹簧，该弹簧用其一端支承在设在开关杆21的外圆周上的一个销29上，及用其另一端支承在动触头23上。为了当开关杆21从其图1所示的通路位置到开断位置-将更详细描述的-运动时使动触头23从定触头26上拉开，设置有一个作为携动件的弧形止挡片30。但该携动件也可具有其它任何适合的形状，它可实现从开关杆21到动触头23的可靠的力传递。

为了可借助用作开关操作件的开关手柄31使开关杆从其开断位置返回运动到其通路位置，一个耦合件32可摆动地铰接在开关手柄31上，该耦合件借助摇杆20与开关杆21耦合连接。

为了使动触头由图3a及4a所示的开断位置运动到其闭合位置，在图3a及4a中开关手柄31在逆时针方向上运动，由此通过借助摇杆20与开关杆21耦合连接的耦合件32使开关杆21顺时针地运动。由于触头弹簧28，动触头23一直被携带运动，直到它接触在定触头26上为止。如图3b及4b所示，当开关杆21继续运动到其锁位的通路位置时，止挡片30从动触头23脱开，由此用其一个端部支承在动触头3上的触头弹簧28用其另一端部通过开关杆21、耦合件32及开关手把31支承在承载体上，由该承载体提供完全的闭合力。

因此在接通状态中电流从端子13通过柔性绞合线23到由动触头23与定触头26组成的接触装置及再通过脱扣器16的线圈18到端子7。在故障状态下，位于脱扣器16中的双金属盘18或者磁衔铁将作出响应及使图1中的推杆19向下运动或在图3a至4c中向右运动。因此使摇杆20在逆时针方向上绕其转动点20’转动，由此释放耦合件32。因此开关杆21在其通路位置中的锁定被释放，使得触头弹簧28现在用作开断弹簧，该弹簧通过动触头23、其支承销24及定触头26一直支承在承载体10上，以便提供拉开力，直到止挡片30撞到动触头23及使其与定触头26断开为止。因此开关杆21及由此动触头23通过在脱扣时用作开断弹簧的触头弹簧28运动到图3c及4c所示的位置上，直到开关杆21及摇杆20接触在承载体10(图3a至4c中未示出)的止挡10a及10b上。

支承在开关杆21上的销29上的并与开关手柄31上的一个突起部分34协同作用的携动弹簧33使开关手柄31转动到一个中间位置上，通过该位置显示：该断路器由于故障使电路中断。

在短路的情况下，即在大的励磁电流的情况下，脱扣器16的脱扣推杆19通过磁衔铁如此强地被驱动，使得不仅如上所述地执行脱扣，而且通过一个连接片35-摇杆20被脱扣推杆19压在该连接片上-将推力传递到开关杆21上及由此传递到动触头23上。由此在短路情况下产生了动触头23附加的加速度。

为了再接通，首先必需使开关手柄31顺时针方向转动，以便使耦合件32拉到摇杆20与开关杆21之间，直到它与摇杆20锁定，如图3a及4a中所示。接着则可如上所述地进行重新接通。

通过使用市场上通用的部件、例如脱扣器及灭弧室，及通过它们在共同的承载体10上的布置及与开关杆、与摇杆和端子的组合便得到用于系列制造的、可运输的单元。因为对于断路器的不同额定电流强度仅需要不同的电磁线圈，其它的部件则相同，这对于库存及制造带来很大的优点。

脱扣器16与装有摇杆的开关杆及其它功能部件相结合的组合体现了独立的结构的相当大的容差，该结构对于工作方式不需要任何的调整过程。

由于双极的断路器相对单极的装置具有相同尺寸，易于作到，当系统改变时在现有的开关箱或配电箱中用本发明的双极断路器来取代单极的自动装置，而无需在开关箱或配电箱上的其它改变。

以下将借助图5a，5b，6a，6b及7a，7b来详细描述本发明的第二实施例。这里对于与第一实施例相同的部件将不再重新描述。

为了使在本发明的第二实施例的断路器上的动触头23运动到它的开断位置(见图6b及7b)，对止挡片30变换地或附加地设置了一个冲击杆40，它如图5a及5b所示地具有两个冲击片42及两个导向侧板43及一个形成在其中间的接收空间44，用于接收一个构成在承载体10上的导向壁。在其一端上带有导向侧板43的冲击杆40的中间区段45在其另一端上具有一个延长部分或凸耳46，它与中间区段45形成一个肩或阶台47。冲击杆40的凸耳46如摇杆20那样被导入在开关杆21的切口中。

如从图6a及7a中可看到的，冲击杆40被这样支承在开关杆21、承载体10及动触头23之间，即它用其中间区段45及延长的凸耳46部分地围绕动触头23的支承销24延伸，而冲击片42接触在动触头23的一个突出部分23’上。

如果脱扣器16的脱扣推杆19从图6a及7a所示的位置向右移动到图7b中所示的位置，则摇杆20首先摆动-如结合第一实施例所描述的，由此使耦合件32释放。同时，摇杆20撞击在冲击杆40上及使其这样移动，即冲击杆40的运动-该运动借助冲击片42传递到这些动触头23上-使动触头运动到开断位置，如从图7b中特别清楚地看到的。为了当动触头23摆动时保证冲击杆40的冲击片42与动触头23的这些止挡23’保持配合，一个被接收在冲击杆40的导向侧板43之间的导向壁具有相应的导向面或凸轮面。

在脱扣推杆19和冲击杆40使动触头23导入打开运动后，也使开关杆21运动到其开断位置，其中在冲击杆40的中间区域45中，冲击杆40在摇杆20的一侧碰在其上，及当断开运动结束后通过冲击杆确保动触头23处于其开断位置上。

根据本发明的第二实施例，设置有一个冲击杆40作为开关机构的一个附加的专门部件，通过它使脱扣器16的脱扣推杆19作用在动触头23上。以此方式可实现动触头的快速打开，使得在短路或类似情况下保证断路器的及时及可靠的关断。为了同时地冲击两个动触头，冲击杆40相对断路器的中心平面对称地构成。

Claims (10)

1.具有双极开断部分的断路器，设置有：

-一个第一及一个第二接触装置，其中每个接触装置包括一个定触头(26)及一个动触头(23)，其中两个动触头(23)围绕一个共同的摆动轴(24)可摆动地支承在一个承载体(11)上及各由一个触头弹簧(28)预压在其闭合位置上，

-一个可摆动地支承在承载体(11)上的开关杆(21)，它通过这些动触头(23)的这些触头弹簧(28)被预压向一个开断位置上，在该位置上它使这些动触头(23)保持在它们的打开位置上，

-一个开关操作件(31)，它可通过一个耦合装置(32，20)与该开关杆(21)相耦合，以使得该开关杆(21)可借助所述开关操作件(31)从其开断位置抵抗所述触头弹簧(28)的力摆动到一个通路位置上，及只要该开关操作件(31)与该开关杆(21)相耦合则可使该开关杆一直保持在该通路位置上，

其中该耦合装置包括一个铰接在该开关操作件上的耦合件(32)及一个可摆动地支承在该开关杆(21)上的摇杆(20)，该摇杆视相对该开关杆的位置而定地使该耦合件(32)与它保持配合或释放该耦合件，及

-一个脱扣器(16)，它在故障状态下这样地作用在该摇杆(20)上，以使该摇杆(20)释放该耦合件(32)。

2.根据权利要求1的断路器，其特征在于：这些触头弹簧(28)分别用一端支承在所述动触头(23)上及用它们的另一端支承在该开关杆(21)上。

3.根据权利要求1或2的断路器，其特征在于：该开关杆(21)相对一个与它的摆动轴垂直的平面对称地构成；及这些动触头(23)相对该平面彼此对称地被设置在该开关杆(21)轴向外表面的区域中。

4.根据权利要求3的断路器，其特征在于：该开关杆(21)在其对称平面的区域中具有一个与此平行的切口，该摇杆(20)可摆动地支承在该切口中。

5.根据权利要求1至4中一项的断路器，其特征在于：围绕其摆动支承(22)基本为扇形的开关杆(21)具有一个基本上弧形地、部分地围绕其摆动支承延伸的缺口(21′)；及所述动触头(23)的摆动轴(24)相对该开关杆(21)的摆动支承(22)以一定距离布置，以使得该摆动轴在该开关杆(21)的外轮廓内位于所述弧形缺口(21′)中。

6.根据权利要求5的断路器，其特征在于：在该开关杆(21)的外圆周区域中对于每个动触头设置有一个携动件(30)，以便在故障状态下将这些动触头(23)驱动到它们的打开位置。

7.根据权利要求6的断路器，其特征在于：这些触头弹簧(28)分别用它们的一个端部支承在该开关杆(21)的外圆周区域中及用它们的另一端部这样地支承在所述动触头(23)上，以使得这些触头弹簧(28)用它们的向着所述动触头的端部区域分别位于所述携动件(30)之一与所述动触头(23)的摆动轴(24)之间。

8.根据以上权利要求中一项的断路器，其特征在于：在该开关杆(21)上设置有一个用于该开关操作件(31)的携动弹簧(33)，以便在故障状态下脱扣后将该开关操作件(31)带到中间位置上。

9.根据权利要求6的断路器，其特征在于：该携动弹簧(33)与一个触头弹簧(28)一体地制成。

10.根据以上权利要求中一项的断路器，其特征在于：该脱扣器(16)、这些接触装置(23，26)及所属灭弧室(27)以及该开关杆(21)及所属摇杆(20)被设置在所述共同的T-形承载体(10)上，并相对它对称地布置。

Images