开关锁扣机构 |
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| 申请号 | CN200910203976.8 | 申请日 | 2009-03-06 | 公开(公告)号 | CN101556870B | 公开(公告)日 | 2013-08-21 |
| 申请人 | K&N开关发展有限公司; | 发明人 | C·施耐德; | ||||
| 摘要 | 一种电气 开关 锁 扣机构(1)，具有一个主锁扣机构(2)，该主锁扣机构包括一个 驱动轴 (3)和一个耦合在驱动轴上的传动输出装置(4)；传动输出装置(4)与可运动的触头 支架 (5)以机械方式耦合，以便在操动驱动轴(3)时使得一电触头因为触头支架(5)的运动而闭合或者断开。为了能够提高电气开关锁扣机构(1)的工作可靠性，按照本 发明 所述，设有一个辅助锁扣机构(7)，其包括一个操动装置(8)以及一个机械地耦合在该操动装置上的开关轴装置(9)，开关轴装置通过一机械传动装置(10)与主锁扣机构(2)的驱动轴(3)耦合，传动装置具有至少一个牵引套(11)，该牵引套与操动装置(8)和开关轴装置(9)的牵引元件(12a，2b)共同发挥作用，以便将操动装置(8)的运动传递给开关轴装置(9)；机械传动装置(10)借助于至少一个设计成过死点 弹簧 的弹簧元件(13)与运动相反地被预紧，从而将传动装置(10)压迫在其起始 位置 或者终点位置中，并且使得开关轴装置(9)能够独立于操动装置(8)的手动操动运动而运动。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电气开关锁扣机构(1)，具有一个主锁扣机构(2)，该主锁扣机构包括一个驱动轴(3)和一个耦合在驱动轴上的传动输出装置(4)；该传动输出装置(4)与可运动的触头支架(5)以机械方式耦合，以便在操动驱动轴(3)时使得一电触头因为触头支架(5)的运动而闭合或者断开，其特征在于，设有一辅助锁扣机构(7)，该辅助锁扣机构包括一个操动装置(8)以及一个以机械方式耦合在该操动装置上的开关轴装置(9)，该开关轴装置通过一个机械的传动装置(10)与主锁扣机构(2)的驱动轴(3)耦合，该传动装置具有至少一个牵引套(11)，该牵引套与操动装置(8)和开关轴装置(9)的牵引元件(12a，12b)共同发挥作用，以便将操动装置(8)的运动传递给开关轴装置(9)；其中借助于至少一个设计成过死点弹簧的弹簧元件(13)使得机械的传动装置(10)与其运动相反地被预紧，从而将传动装置(10)压迫在其起始位置或者终点位置之中，并且使得开关轴装置(9)能够独立于操动装置(8)的手动操动运动而运动。 |
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| 说明书全文 | 开关锁扣机构技术领域[0001] 本发明涉及一种电气开关锁扣机构，具有一个主锁扣机构，该主锁扣机构包括一个驱动轴和一个耦合在驱动轴上的传动输出装置，传动输出装置与活动的触头支架以机械方式耦合，以便在操动驱动轴时使得一个电触头因为触头支架的运动而闭合或者断开。 [0002] 背景技术 [0003] 此类开关锁扣机构早已为人所知，并且在相关标准中对此有所描述，例如EN60947-1：2004(IEV 441-14-10，IEV 441-14-12)。尤其可将这些锁扣机构用于负荷开关、负荷断路开关或者直流开关。 [0004] 主锁扣机构的驱动轴通常直接与一个手柄相连，该手柄可供使用者操动驱动轴，该驱动轴随后与传动输出装置直接耦合，而该传动输出装置又与一个或多个活动的触头支架直接耦合。因此通过转动手柄就可以断开或者闭合一个或多个触头。 [0005] 传动输出装置这时将朝向两个设计成死点弹簧的弹簧运动，使得弹簧首先反作用于传动输出装置的旋转运动，从而使其难以运动，而在越过死点之后，就会辅助传动输出装置的旋转运动，从而使其容易运动。由于驱动轴与传动输出装置直接耦合，也就是没有机械延迟元件，因此弹簧也会直接作用于传动输出装置。在越过弹簧的死点之后，就会非常迅速地释放锁扣机构，但由于弹簧直接作用于传动输出装置上，使用者也可以阻止释放锁扣机构，或者在相应的感应的情况下任意延迟释放锁扣机构。 [0006] 已征实的缺点是：当这类电气开关锁扣机构合闸时，也就是闭合触头时，在越过弹簧的死点之后，使用者可能会因为感觉到弹簧力反作用，而在闭合的触头与断开的触头之间快速地变换手柄，从而可能导致形成电弧。在已知的这类电气开关锁扣机构中，在闭合过程中同时还存在触头抖动的危险(瞬间意外断开、闭合触头)。根据要接通的负载，因而产生电压峰值，其引起在高频范围内的干扰辐射发射，并且经由接入到线路之中可能干状周围环境中的其它设 备。但是因为触头抖动而产生的分闸飞弧的影响更加严重。飞弧会导致触头材料连续的蒸发，从而磨损或者甚至毁坏。 [0007] 为了避免上述缺点，已知也有独立于手动操作的开关锁扣机构，即在释放之后，也就是在越过死点之后，不再用手延迟或者阻止触头的闭合或断开。 [0008] 当分闸时，也就是当触头断开时，这些已知的电气开关锁扣机构仍然存在缺点：当触头因短路而熔焊时，这些锁扣机构仍然允许几乎完全转动手柄。尽管触头已熔焊且因此而导电，死点弹簧仍然会压迫手柄，直至到达其分闸位置前方约5°之处。换句话说，操作手柄的人通常会因为手柄的位置而无法识别触头是否真的已经断开。实际上这些独立于手动操作的电气开关锁扣机构通常与一个机械安全机构耦合，仅当手柄处在分闸位置中时，该安全装置才会允许断开导电部件，因为这表明触头在这种情况下已经可靠分断。但是实践已证明：在上述因短路而发生触头熔焊的示例中，尽管采取了机械安全措施，也有可能断开，因为只有在快要到分闸位置前方时才将手柄锁定。 发明内容[0009] 因此本发明的目的在于提供一种电气开关锁扣机构，能够防止上述缺点，并且可施加高的闭合力用来闭合触头，以及在发生触头熔焊或者出现触头抖动的情况下提高工作可靠性。 [0010] 本发明的另一个目的在于，对现有电气开关锁扣机构进行适当匹配，使其能够实现上述目的，且不必替换或者改装现有部件。 [0011] 按本发明，该目的通过具有以下技术特征的电气开关锁扣机构实现，该电气开关锁扣机构具有一个主锁扣机构，该主锁扣机构包括一个驱动轴和一个耦合在驱动轴上的传动输出装置，该传动输出装置与运动的触头支架以机械方式耦合，以便在操动驱动轴时使得一个电触头因为触头支架的运动而闭合或者断开；按照以下方式对本发明所述的这种开关锁扣机构进行处理，设置一个辅助锁扣机构，其包括一个操动装置以及一个以机械方式耦合在该操动装置上的开关轴装置，开关轴装置通过一个机械传动装置与主锁扣机构的驱动轴耦合，传动装置具有至少一个牵引套，该牵引套与操动装置和开关轴装置的牵引元件共同发挥作用，以便将操动装置的运动传递到开关轴装置上；利用至少一个设计成过死点弹簧的弹簧元件使得所述机械传动装置朝向其运动方向预紧，从而将传动装置压迫在其初始位置或者终点位置之中，并且使得开关轴装置能够独立 于操动装置的手动的运动而运动。 [0012] 这样就可以将操动装置与开关轴装置间接耦合，使得开关轴装置的延时旋转运动也能作为对操动装置旋转运动的响应。同时主锁扣机构的特性与辅助锁扣机构的特性还可相互叠加。 [0013] 使用机械传动装置是可靠的、成本低廉的，并且在标准安全要求方面也不是关键的。 [0014] 由于牵引套既容纳操动装置的牵引元件，也容纳开关轴装置的牵引元件，因此可以按照需要间接耦合操动装置和开关轴装置。 [0015] 为了使得传动装置能够可靠固定在其初始位置或终点位置之中，或者使得开关轴装置的运动独立于操动装置的手动操动运动，在本发明的另一种构造中设定，利用至少一个弹簧元件将传动装置朝向其运动方向预紧，并且所述至少一个弹簧元件设计成过死点弹簧，并且将传动装置压迫在其初始位置或者终点位置中。 [0016] 最好将这两个开关锁扣机构设计成这样的型式：当闭合电触头时，通过耦合这两个开关锁扣机构将其合闸力矩相加；而当断开电触头时，则存在很小的分闸力矩。 [0017] 按照本发明的一种特别优选的实施例，牵引套的形状与牵引元件的运动导轨的至少一个部段相应，且牵引套的长度(沿着牵引元件的运动方向观察)与牵引元件的尺寸相互协调，使得当操动装置运动时，既可以使得操动装置相对于传动装置手动独立的运动，或者传动装置相对于开关轴装置手动独立的运动，也可以直接耦合运动，这时操动装置会牵动传动装置，或者传动装置由于操动装置的运动而牵动开关轴装置。 [0018] 这样操动装置就可以旋转经过一个预先设定的旋转角度，而不会转动传动装置和/或者开关轴装置，或者尽管使用者没有转动或锁定操动装置，传动装置以及开关轴装置随后也可以执行旋转运动。 [0019] 按照本发明的另一种实施例设定，牵引套设计成圆弧形状，且牵引元件构成一个圆柱壳的一部分，并且伸入到牵引套之中。 [0020] 由于牵引套以及牵引元件的这种实施型式，本发明所述的开关锁扣机构特别简单的结构是可能的，因为可以将操动装置的旋转运动直接用于牵引过程。 [0021] 将传动装置布置在操动装置与开关轴装置之间，以及传动装置、操动装置 和开关轴装置可以围绕一个共同点轴线旋转的结构，就可得到本发明的一种特别节约空间的实施型式。 [0022] 按照本发明的另一种在加工技术上特别有利的实施例设定，所述至少一个牵引套设计成位于传动装置内的通孔，且操动装置与开关轴装置的所述至少一个牵引元件各自从传动装置的相对侧伸入到牵引套之中。 [0023] 为了能够可靠操动电气开关锁扣机构，尤其为了实现很小的分闸力矩，在本发明的一种优选实施例设定，利用至少一个主弹簧元件将主锁扣机构的传动输出装置朝向其运动方向预紧。 [0024] 在此，所述至少一个主弹簧元件设计成过死点弹簧，该过死点弹簧将传动输出装置压迫在其初始位置或者终点位置中。在转动传动输出装置越过死点之后，就会使其自动进入其初始位置或者终点位置。 [0025] 尽管驱动轴也能够以间接方式或者通过各种不同的传动装置与传动输出装置耦合，因此在本发明的优选的为了节约构件的实施例中设定，将驱动轴与传动输出装置直接耦合。 [0026] 在本发明的另一种优选实施例设定，在操动装置的分闸位置中，牵引套可以使得操动装置的所述至少一个牵引元件朝向仅仅一个方向运动。以这种方式明确规定必须朝向哪一个方向执行操动装置的分闸运动。 [0027] 为了能够延时牵动开关轴装置的同样也是伸入到牵引套中的牵引元件，从而能够利用所述至少一个弹簧元件使由操动装置的牵引元件旋转的传动装置进行预紧，在本发明的一种优选实施例设定，在操动装置的分闸位置中，牵引套具有一个位于操动装置的牵引元件的运动轨迹中的第一空程段，使第一空程段使得操动装置能够相对于传动装置进行独立的第一运动。 [0028] 通过第一空程段在35°和45°之间，能以足够大的力将传动装置预紧，该传动装置在越过所述至少一个弹簧元件的死点之后，就会自动输送传动装置并由此输送开关轴装置进入其合闸位置中。 [0029] 对传动装置以及开关轴装置进行预紧并且在越过至少一个弹簧元件的死点之后自动迅速推动传动装置以及开关轴装置进入其合闸位置中导致，在操动装置的合闸运动过程中阻止产生危害触头支架接触元件的电弧。 [0030] 通过按照本发明的一种优选实施例，在操动装置的分闸位置中，将开关轴装置的牵引元件设置在牵引套的后端分界壁上(相对于牵引元件的朝向合闸位 置导引的第一运动方向进行观察)，只要操动装置的所述至少一个牵引元件使传动装置旋转运动，就会强制开关轴装置进行运动。 [0031] 通过按照本发明的另一种优选实施例，在操动装置的合闸位置中，操动装置的牵引元件设置在牵引套的前端分界壁上(相对于牵引元件的朝向分闸位置导引的第二运动方向进行观察)，在操动装置朝向分闸位置运动的情况下，实现传动装置立即、也就是毫不延迟的牵动。 [0032] 为了也能在操动装置的分闸运动过程中对铰接在传动装置上的至少一个弹簧元件进行预紧，其在随后在耗费小的力的情况下就能完全地推动传动装置以及开关轴装置进入其分闸位置之中，在本发明的另一个优选实施例中设定，在操动装置的合闸位置中，在开关轴装置的牵引元件与牵引套的后端分界壁(相对于牵引元件的朝向分闸位置导引的第二运动方向观察)之间设置一个第二空程段。第二空程段优选在35°和45°之间。 [0033] 在本发明的一种特别优选的实施例中设定，在操动装置的合闸位置中，开关轴装置的牵引元件设置在牵引套的前端分界壁上(相对于牵引元件的朝向分闸位置导引的第二运动方向观察)。 [0034] 对传动装置和开关轴装置进行预紧并且在越过所述至少一个弹簧元件的死点之后自动迅速推动传动装置以及开关轴装置进入其分闸位置之中导致，可在操动装置的分闸运动过程中阻止产生危害触头支架接触元件的电弧。附图说明 [0035] 现在将根据一个实施例对本发明进行详细阐述。其中： [0036] 图1主锁扣机构包括耦合在主锁扣机构上的开关模块的斜视图， [0037] 图2设有一个辅助锁扣机构的本发明的电气开关锁扣机构的斜视图， [0038] 图3本发明所述电气开关锁扣机构按照图2中的观察方向34的侧视图， [0039] 图4本发明所述电气开关锁扣机构按照图2中的观察方向35的正视图， [0040] 图5图3所示本发明所述电气开关锁扣机构的俯视图， [0041] 图6沿着图5中剖切线C-C剖开的本发明所述电气开关锁扣机构的剖面图， [0042] 图7沿着图5中剖切线D-D剖开的本发明所述电气开关锁扣机构的剖面图(主锁扣机构的垂直剖视图)， [0043] 图8沿着图5中剖切线E-E剖开的本发明所述电气开关锁扣机构的剖面 图(其中一个开关模块的垂直剖视图)， [0044] 图9开关轴装置的伸入到传动装置的牵引套中、处在分闸位置的牵引元件按照图3中所示辅助锁扣机构水平剖开的局部剖视图， [0045] 图10操动装置的伸入到传动装置的牵引套之中、处在分闸位置的牵引元件按照图3中所示辅助锁扣机构水平剖开的局部剖视图， [0046] 图11开关轴装置的伸入到传动装置的牵引套之中、处在合闸位置的牵引元件按照图3中所示辅助锁扣机构水平剖开的局部剖视图， [0047] 图12操动装置的伸入到传动装置的牵引套之中、处在合闸位置的牵引元件按照图3中所示辅助锁扣机构水平剖开的局部剖视图， [0048] 图13本发明所述电气开关锁扣机构在合闸运动过程中的扭曲曲线， [0049] 图14本发明所述电气开关锁扣机构在分闸运动过程中的扭曲曲线。 具体实施方式 [0050] 图1示出一电气开关锁扣机构1，其具有一个主锁扣机构2，在该主锁扣机构的基本上呈长方体形状的外壳16中可旋转地支承一个驱动轴3。在主锁扣机构2两侧设置任意数量的开关模块6。在本实施例中，主锁扣机构2的左侧与右侧各有三个开关模块6，其具有基本上呈长方体形状的外壳17，这些模块分别通过耦合装置21与相邻的开关模块6耦合。 [0051] 如图8中这样一种开关模块6的垂直剖视图所示，在开关模块6的每一个外壳17中设置一个可围绕旋转轴线28转动支承的且基本上呈圆柱形的触头支架5。在例如用塑料制成的触头支架5中设置有两个用一种导电材料制成的第一接触段24。两个第一接触段24分别设置在触头支架5的周围区域中，并且利用一个穿过触头支架5的连接段26相互导电地连接。 [0052] 每一个开关模块6均设有两个进线孔18，未示出的导线可以插入这些进线孔之中，并且可以利用螺丝元件23将导线固定在开关模块外壳17内部的接线端子22上。刚性地固定在开关模块外壳17内的接线端子22各自具有一个指向触头支架5的第二接触段25，并且可以接触到接触支架5的第一接触段24。 [0053] 在按图8的开关模块6的示图中，接触支架5的第一接触段24接触到接线端子22的第二接触段25，从而在两个固定于接触端子22上的导线之间形成导电接触(触头支架5的合闸位置)。 [0054] 同样在图8中可以看出，接触支架5的相对于连接段26弯曲大约90°的第 一接触段24借助于一个调整弹簧27设置，这些调整弹簧朝向对应的接线端子22的第二接触段25施加弹簧力。即使存在工作磨损或者接触段24、25在相面对端面上存在材料磨耗，但有这种调整弹簧27的配置在触头支架5的合闸位置中也能保证第一和第二接触段24、25之间有可靠的电接触。 [0055] 顺时针转动图8中所示的触头支架5，就会脱开第一接触段24和第二接触段25之间的电接触，并且将触头支架5从其合闸位置推送到图中未示出的分闸位置中，这时固定在接线端子22内的电导线相互之间不再导电地连接。 [0056] 通过可旋转地操作设置在主锁扣机构2中的驱动轴3，触头支架5就会朝向其合闸位置或者分闸位置转动。按照以下所述的方式操动驱动轴3可使得耦合在驱动轴3上的传动输出装置4啮合到与主锁扣机构2相邻的开关模块6的耦合装置21中，并且使得触头支架5旋转。在本实施例中，耦合装置21与触头支架5构成整体，或者构成触头支架5的穿过开关模块外壳17的突出部分(参见图1)。 [0057] 图7所示为沿图5中所示电气开关锁扣机构1的俯视图剖切线D-D剖开的剖视图，可见的传动输出装置4具有一个基本上呈圆盘形的耦合段29，该耦合段穿过主锁扣机构2的外壳16，并且可以围绕与触头支架5旋转轴线28对齐的轴线(为了简单起见，以下同样也称作旋转轴线28)可转动地支承。 [0058] 在本实施例中，由于主锁扣机构2或者安装于其中的传动输出装置4操动设置在主锁扣机构2两侧的两排开关模块6，因此传动输出装置4具有两个相互对置的耦合段29，这些耦合段分别穿过主锁扣机构2的外壳16，并且可以与相应相邻开关模块6的耦合装置21进行耦合。 [0059] 为了将传动输出装置4的耦合段29与开关模块6的耦合装置21进行耦合，传动输出装置4的耦合段29在背向驱动轴3或者朝向相邻开关模块6的一侧具有一个(图中未示出的)阳轮廓，该阳轮廓啮合在开关模块6的耦合装置21的(在图1中可见，但在本图中却是背向主锁扣机构2的)阴轮廓21a中。 [0060] 传动输出装置4的耦合段29还在朝向驱动轴3的一侧具有一个在图7中看见局部的啮合齿30，在驱动轴3上设置的对应啮合齿以小齿轮形式啮合在该啮合齿中。以这种方式将驱动轴3围绕主轴线14的旋转运动转变为传动输出装置4或者两个耦合段29围绕与主轴线14垂直的旋转轴线28的旋转运动。 [0061] 从图7还可看出，利用两个设计成过死点弹簧的用来释放主锁扣机构2的 主弹簧元件15，与传动输出装置4的运动相反地预紧主锁扣机构2的传动输出装置4。为了铰接主弹簧元件15，传动输出装置4设有两个设置在耦合段29周边区域内的第一固定元件31，而两个相配的其它固定元件32则设置在主锁扣机构2的外壳16内侧上。主弹簧元件15的纵轴线基本上与传动输出装置4的耦合段29的圆周相切地延伸。 [0062] 图6所示为沿着图5所示电气开关锁扣机构1俯视图中的剖切线C-C剖开的剖视图。从中可以看出，彼此相邻的开关模块6或者安装于其中的触头支架5利用其耦合装置21同时相互耦合，从而支承在主锁扣机构2内的传动输出装置4的旋转运动可使得开关模块6的所有触头支架5均同步旋转。通过操动或者转动驱动轴3，驱动轴3就会操动或者转动主锁扣机构2的传动输出装置4，从而可以使得任意数量的开关模块6同时合闸、分闸，或者可以推动保持在开关模块6中的触头支架5进入合闸或分闸位置中。 [0063] 按照本发明，设有一个按图2所示的套装在图1所示的主锁扣机构2上的辅助锁扣机构，用于操动主锁扣机构2的驱动轴3。 [0064] 在图3和4中以沿图2中的观察方向34和35的侧视图示出的、安装于主锁扣机构2上的辅助锁扣机构7包括一个操动装置8和一个以机械方式耦合在该操动装置上的开关轴装置9，该开关轴装置以机械方式与主锁扣机构2的驱动轴3直接耦合，按照本发明所述，辅助锁扣机构7能够使得开关轴装置9的运动独立于操动装置8的手动操动运动。操动装置8和开关轴装置9的运动又为围绕主轴线14的旋转运动。 [0065] 在一种特殊的实施例中，主锁扣机构2的驱动轴3与辅助锁扣机构7的开关轴装置9也可以构成整体的。 [0066] 从图6与图7所示的剖视图中可以看出，通过一个机械的传动装置10将操动装置8与开关轴装置9进行耦合。 [0067] 在图9～12中可看出传动装置10的细节详图。在此图9和10示出水平穿过图3所示辅助锁扣机构7的剖视图，其中传动装置10处在分闸位置。传动装置10的分闸位置随着固定于开关模块6中的触头支架5的上述分闸位置，或者固定于主锁扣机构2中的与触头支架5啮合的传动输出装置4的分闸位置出现。 [0068] 相反，图11和12示出水平穿过图3所示辅助锁扣机构7的剖视图，其中传动装置10处在合闸位置。传动装置10的合闸装置随着固定于开关模块6中 的触头支架5的上述合闸位置，或者固定于主锁扣机构2中的传动输出装置4的合闸位置出现。 [0069] 如图9所示，设置在辅助锁扣机构7外壳36之内的传动装置10具有一个基本上呈圆柱形的主体，该主体可以围绕主轴线14克服两个弹簧元件13的预紧力而旋转。 [0070] 弹簧元件13在这里设计成过死点弹簧，并且将传动装置10压迫在其初始位置或终点位置、或者在其合闸位置或分闸位置中。为了铰接主弹簧元件13，操动装置8设有两个设置在传动装置10周边区域内的第一铰接元件37，而另外两个相配的铰接元件38则设置在辅助锁扣机构7的外壳36内侧上。弹簧元件13的纵轴线在这里基本上与传动装置10的圆周相切。 [0071] 在辅助锁扣机构7的外壳36中设置第一和第二止挡元件39、40，传动装置10的第一和第二接触段41、42可以接触这些止挡元件。按照本实施例，设置两个第一止挡元件39和两个第二止挡元件40以及两个第一接触段41和两个第二接触段42，其中第一和第二止挡元件39、40或者两个接触段41、42分别相对于主轴线14错开大约180°。 [0072] 在图9和10所示的传动装置10分闸位置中，两个第一止挡元件39被传动装置10的两个第一接触段41接触，而在传动装置10的图11和12所示的合闸位置中，两个第二止挡元件40被传动装置10的第二接触段42接触。在传动装置10的分闸位置中，弹簧元件13朝向辅助锁扣机构外壳36的相配的第一止挡段39压迫传动装置10的两个第一接触段 41，从而将传动装置10固定在分闸位置之中；而在传动装置10的合闸位置中，弹簧元件13则朝向主锁扣机构外壳36的相配的第二止挡段40压迫传动装置10的两个第二接触段42，从而将传动装置10固定在合闸位置之中。 [0073] 在本实施例中，传动装置10的接触段41、42设置在一个从传动装置10圆周向外突出的基本上呈三角形的凸缘构件上，两个相互对置基本上与传动装置10圆周相切的三角形凸缘构件侧面作为第一以及第二接触段41、42。用来固定弹簧元件13的第一铰接元件37分别定中铰接在三角形凸缘构件上，也就是在两个接触段41、42之间。 [0074] 同样如图9～12所示，传动装置10具有两个相互对置的牵引套11，这些牵引套在传动装置10中构成基本上平行于主轴线14延伸的通孔。所述牵引套11 构成与主轴线 14同轴的圆弧形槽，这些槽在本实施例中分别延伸过75°角度范围。每一个牵引套11均具有一个第一末端11a和一个第二末端11b，这些末端构成基本上相对于主轴线14径向延伸的分界壁。 [0075] 上述的操动装置8具有一个从图10和12所示的剖视图可以看出设置在辅助锁扣机构7外壳36内的旋转元件43以及一个以刚性方式与旋转元件43相连的、从辅助锁扣机构外壳36沿背向主锁扣机构的方向伸出的轴段8a(参见图6)。操动装置8的在图2中可见的圆柱形轴段8a沿着电气开关锁扣机构1的主轴线14延伸，并且设有能够一种以形锁合方式与图中并未绘出的手柄(例如弯手柄)连接的成型轮廓。 [0076] 在本实施例中，电气开关锁扣机构1设有一个遮盖元件33，它能够用来将电气开关锁扣机构1固定在未示出的配电箱门上。用螺丝紧固设置在操动装置8上的遮盖元件33之后，只有操动装置8的轴段8a或者套装在轴段8a上的手柄通过配电箱门的朝向使用者的前侧向外伸出。 [0077] 操动装置8的可以围绕主轴线14转动的旋转元件43基本上呈十字形状，并且具有两个相互对置的、基本上相对于主轴线14径向延伸的第一横臂43a，在这些横臂的末端区域分别设置一个伸入到相配的牵引套11中的牵引元件12a。在本实施例中，操动装置8的牵引元件12a各自与旋转元件43或者与其第一横臂43a构成整体的，并且与横臂43a成90°角度地竖立。 [0078] 前述的与主锁扣机构2的驱动轴3直接耦合的开关轴装置9，可转动地支承在辅助锁扣机构外壳36的朝向主锁扣机构2的一部分中。辅助锁扣机构外壳36在此设有图6和图7中所示的孔53，开关轴装置9和/或最好与开关轴装置9刚性耦合的驱动轴3穿过该孔。 [0079] 开关轴装置9也设有两个牵引元件12b，但这些牵引元件从与操动装置8的牵引元件12a相对的一侧或者从图3所示的下侧伸入到牵引套11之中(如图9和11剖视图所示)。操动装置8的牵引元件12a和开关轴装置9的牵引元件12a分别伸入到一个共同的牵引套11之中，并且相互面对，但是并不与相对置的牵引元件12a、12b的运动轨迹相交。 [0080] 可以看出，图9～12所示的剖视图均为局部剖视图。这里分别以俯视图示出设置在辅助锁扣机构7外壳36中的传动装置10、弹簧元件13以及止挡元件和接触段39～42，即没有用剖面示出；只有操动装置8的啮合到传动装置10 中的旋转元件43以及开关轴装置9或者这些部件的牵引元件12a、12b用剖面图表示，即阴影部分示出。为了更好地理解这些局部剖切方向，在图3中绘出了两条剖切线A-A和B-B。按照剖切线A-A水平剖开辅助锁扣机构7得到操动装置8的旋转元件43及其相应牵引元件12a的剖视图，如图10和12所示。按照剖切线A-A下方的剖切线B-B水平剖开辅助锁扣机构7得到开关轴装置9的牵引元件12b的剖视图，如图9和11所示。 [0081] 对应于牵引套11的圆弧形状，操动装置8或者开关轴装置9的牵引元件12a、12b构成圆柱壳的一部分，并且在基本上平行于主轴线14的延伸方向上伸入到传动装置10的牵引套11中。牵引套11的相对于主轴线14径向测量的宽度大于牵引元件12a、12b的同样也相对于主轴线14径向测量的宽度。 [0082] 从牵引套11的几何外形可以看出：牵引套11的形状至少与牵引元件12a、12b的一段运动轨迹相符，且牵引套11的长度(在牵引元件12a、12b的运动方向观察)以及牵引元件12a、12b的尺寸相互协调，使得当操动装置8运动时，既可以使操动装置相对于传动装置独立运动，或者使传动装置10相对于开关轴装置9独立运动，也可以直接耦合运动，这时操动装置8会牵动传动装置10，或者传动装置10由于操动装置8的运动而牵动开关轴装置9，从而使得总体上开关轴装置9的运动可以独立于操动装置的手动操动而运动。 [0083] 牵引套11的两个所述的与第一或第二末段11a、11b相配的分界壁(取决于牵引元件12b的当前运动方向)称作前端或者后端分界壁。就此而言，可作为前端分界壁的始终是牵引套11内的牵引元件12a、12b当前向其运动的那一个分界壁或者末段11a、11b，而作为后端分界壁的则是牵引套11内的牵引元件12a、12b当前运动离开的那一个分界壁或者末段11a、11b。 [0084] 可以看出，操动装置8的牵引元件12a所接触的牵引套11的末段11a、11b或者分界壁构造型式(以下将对接触方式进行详细描述，但并非一定要采用所描述的方式，如图9～12所示，由于牵引套11的构造为简单的通孔)必须与开关轴装置9的牵引元件12b所接触的牵引套11的末段11a、11b或者分界壁构造型式相一致。相反，在牵引套11的另一种型式中可能的是，即操动装置8的牵引元件12a和开关轴装置9的牵引元件12b分别配设各自的分界壁。 [0085] 此外，操动装置8的旋转元件43具有与第一横臂43a错开大约90°的另外两个第二横臂43b。第二横臂43b同样也是基本上相对于主轴线14径向延伸， 并且在本实施例中具有渐开线齿的形状。 [0086] 每一个第二横臂43b这时均具有布置于顶点46两侧的两个渐开线形的滑动面47、48，在操动装置8的旋转过程中，接触臂44的圆形末段44a就会接触这些滑动面。接触臂 44在辅助锁扣机构7的外壳36之内铰接在一个轴承元件49上，并且利用铰接在接触臂44末段44a上的张紧弹簧45相反于旋转元件43的其中一个第一横臂43a对其进行压迫，以便能够沿操动装置8的合闸或者分闸位置方向克服操动运动预紧旋转元件43。 [0087] 在图10所示的操动装置8或者旋转元件4的起始位置或分闸位置中，牵引元件 12a设置在牵引套11的第二末段11b区域内，也就是在牵引套11的后端分界壁上(相对于牵引元件12b的第一运动方向50观察)。在操动装置8的分闸位置中，牵引套11允许操动装置8的牵引元件12a沿仅仅一个方向运动，也就是朝向操动装置8合闸位置运动导向的第一运动方向50运动。 [0088] 从图10还可看出，操动装置8的牵引元件12a的沿着第一运动方向50测量的纵向延伸长度小于牵引套11的同样也是沿着第一运动方向50测量的纵向延伸长度，从而使得牵引套11具有一个位于操动装置8的牵引元件12a运动轨迹中的空程段11c。该空程段11c最好能够延伸过35°～45°的角度范围，使得处在分闸位置中的操动装置8能够相对于传动装置10独立运动。 [0089] 当利用沿第一运动方向50的操动运动使得操作装置8或者旋转元件43从图10所示的起始位置或者分闸位置进入旋转运动时，就会首先使旋转元件43进行空转，在此过程中尚未使传动装置10进入旋转运动，或者尚未被旋转元件43的牵引元件12a牵动。只有在按照图10所示的实施例的经过相当于空程段11c的30°角度范围的空转之后，牵引套11的后端分界壁(相当于第一末段11a，相对于朝向合闸位置的第一运动方向50观察)才会被旋转元件43的牵引元件12a所接触，且随后传动装置10沿着第一运动方向50被牵引元件12a牵动经过45°角度范围，直至铰接在两个接触段42上的弹簧元件13自动继续推动传动装置10，接触段42最终在辅助锁扣机构36的第二止挡元件40止挡，使得传动装置 10现在位于图12所示的其终点位置或者合闸位置中。这样就使得操动装置8或者旋转元件43围绕沿第一运动方向50的主轴线14转动了总计75°，从而可利用弹簧元件13独立于操动装置8的运动自动地推动传动装置10从其起始位置或者分闸位置进入其终点位置或者合闸位置中(传动装置10这时已转动了 90°)。 [0090] 在传动装置10的运动过程中，铰接在传动装置10上的弹簧元件13首先被逐渐压紧，并且在第一铰接元件37通过辅助锁扣机构外壳36的纵轴线52后(参见图10)，也就是在越过死点之后，能够在朝向辅助锁扣机构外壳36的第二止挡元件40的方向重新伸展，结果使得弹簧元件13迅速转入图12所示的位置中，从而释放锁扣机构。在沿第一运动方向50开始执行操动运动时，必须克服弹簧元件13反作用于操动运动的阻力，在操动装置8沿着第一运动方向50完全转动75°角之后(这相当于第一铰接元件37通过外壳纵轴线52)，就会以弹簧力支持传动装置10，从而使其自动进入其终点位置或者合闸位置之中。在“突然释放(Umschnappens)”之后，还可以将操动装置8或者旋转元件43继续沿着第一运动方向50转动15°角度，当然不需要为此耗费手动的力。图12所示处在其合闸位置中的旋转元件43或者操动装置8以及图中没有示出的手柄均已相对于图19中所示的分闸位置总计转动90°。 [0091] 在操动装置8的合闸位置中，操动装置8的牵引元件12a位于牵引套11的第二未段11b上，或者位于牵引套11的前端分界壁上(相对于牵引元件12b朝向分闸位置的第二运动方向51进行观察)。 [0092] 所述的利用张紧弹簧45张紧的接触臂44用于使得操动装置8在其空转过程中(也就是在通过旋转元件43的牵引元件12a接触牵引套11的第一未段11a之前)克服一定的阻力，以此防止操动装置8在操动过程中发生“抖动”。 [0093] 接触臂44的末段44a在沿第一运动方向50开始操动运动时首先沿着旋转元件43第二横臂43b的图10中所示顺时针方向运动的第二滑动面48滑动(这使得旋转元件43克服与第一运动方向50相反的阻力)，而接触臂44的末段44a在通过旋转元件43第二横臂43b的顶点46之后沿着旋转元件43第二横臂43b的第一滑动面47滑动(这支持沿着第一运动方向50的操动运动，或者对旋转元件43施加扭矩)。无论在传动装置10的起始位置或者分闸位置中，还是在终点位置或者合闸位置中，接触臂44的凸面末段44a均处在旋转元件43的在第一横臂43a和第二横臂43b之间的凹腔中。 [0094] 从图10和12中可以看出，两个接触臂44中只有一个配有张紧弹簧45。但在传动装置10的一种优选实施例中，两个接触臂44都配有一个张紧弹簧45，从而图10和12中所示的右侧接触臂44处在相对于左侧所示的接触臂44左右 相反的位置中。 [0095] 如前所述，因为开关轴装置9的牵引元件12b也伸入到牵引套11之中，开关轴装置9也随着操动装置8或者传动装置10的上述操动循环运动，从而操动与开关轴9耦合的、支承在主锁扣机构2中的驱动轴3。 [0096] 当然开关轴装置9的牵引元件12b也没有延迟地被传动装置10的利用操动装置8的牵引元件12a进入旋转运动的牵引套11牵动。可通过下述方式实现不延迟地牵动开关轴装置9的牵引元件12b：即将其在操动装置8的分闸位置中设置在牵引套11的第二未段11b上，或者设置在牵引套11的后端分界壁上(相对于牵引元件12b的第一运动方向50观察)。 [0097] 如借助于图9可看出，由于通过第二末段12b或者牵引套11的后端分界壁形成接触，沿着第一运动方向50继续推动开关轴装置9的牵引元件12b，直至到达图11所示的合闸位置。与操动装置8的牵引元件12a一样，在合闸位置中，开关轴装置9的牵引元件12b也设置在牵引套11的第二末段11b区域内，或者设置在牵引套11的前端分界壁上(现在相对于牵引元件12b的使得操动装置8重新进入合闸位置中的第二运动方向51观察)。 [0098] 由于操动开关轴装置9也会操动支承在主锁扣机构2中的驱动轴3，并且通过该驱动轴随后操动可以围绕旋转轴线28旋转的传动输出装置4，从而操动支承在开关模块6中的触头支架5，或者将其从分闸位置推移到合闸位置之中(如之前对此已有详细描述)。 [0099] 推动操动装置8或者开关轴装置9从图11和12所示合闸位置返回到图9和10所示分闸位置之中，从而随后推动传动输出装置4以及支承在开关模块6中的触头支架5进入其分闸位置之中，这如下地进行： [0100] 由于操动装置8的牵引元件12a以及开关轴装置9的牵引元件12b在合闸位置中均处在牵引套11的第二末段11b区域内(或者换句话说，牵引元件12a和12b处在牵引套11的前端分界壁上-相对于牵引套11的使得操动装置8重新进入其合闸位置中的第二运动方向51观察)，因此操动装置8沿着第二运动方向51的转动导致传动装置10被操动装置8的牵引元件12a直接、亦即没有延迟地牵动。传动装置10或者操动装置8的旋转运动又会反作用于前述弹簧元件13。 [0101] 由于开关轴装置9的牵引元件12b设置在牵引套11的前端分界壁上或者设置在第二末段11b区域内，且由于开关轴装置9的牵引元件12b的按照以上所述 选定的尺寸(其沿着第二运动方向51测量的纵向延伸长度小于牵引套11的纵向延伸长度)，产生了图11所示的第二空程段11d，因此只有在操动装置8转动相当于第二空程段11d的角度的40°之后，传动装置10才会牵动开关轴装置9的牵引元件12b。在第二空程段11d由于传动装置10沿着第二运动方向51之一的转动减小到零之后，才会通过第一末段11a或牵引套11的后端分界壁(相对于第二运动方向51观察)接触开关轴装置9的牵引元件12b。 [0102] 如果开关轴装置9的牵引元件12b在越过空程段11d后被传动装置10接触，操动装置8和开关轴装置9在优选5°的进一步角度范围上沿着第二运动方向51进行同步运动，直至最终(操动装置8在这时刻已从合闸位置朝向分闸位置转动了45°)弹簧元件13再次出现“突然释放”，或者自动推动操动装置8和开关轴装置9进入图9和10所示的分闸位置。 [0103] 铰接在传动装置10上的弹簧元件13在传动装置10沿着第二运动方向51运动的过程中首先被逐渐压缩，并且在第一铰接元件37通过辅助锁扣机构外壳36的纵轴线52之后，也就是在越过死点之后，重新沿着朝向辅助锁扣机构外壳39的第一止挡元件39的方向伸展，直至传动装置10的第一接触段41在辅助锁扣机构36的第一止挡元件39上止挡。 [0104] 为了更好地理解本发明所述电气开关锁扣机构1的功能机理，在图13和14示出操动装置8在操动过程中的扭矩曲线。在推动过程中使得操动装置8以及图中没有绘出的设置在操动装置8轴段8a上的手柄从分闸位置转动到合闸位置之中，并且反过来转动90°开关角。图13和14中标注有″A″的曲线表示辅助锁扣机构7中的部件的阻力所引起的扭矩走向，而标注有″B″的曲线则表示设置在主锁扣机构2中或者与其相关的部件的阻力所引起的扭矩走向。曲线″A+B″表示将两个曲线″A″和″B″或者将这些曲线所表示的(阻力)扭矩走向叠加或相加。 [0105] 从图13所示的推动操动装置8从其分闸位置进入合闸位置中的从左到右看的开关过程中可以看出：首先(由于配置有上述的空程段11c)使得操动装置8空转经过30°角度范围，在此过程中仅需克服由设置在辅助锁扣机构7中的接触臂44或者由其张紧弹簧45所引起的阻力。只有从30°开关行程开始(牵引套11的第一末段11a在这时刻被操动装置8的牵引元件12a所接触)，才会对设置在辅助锁扣机构7中的弹簧元件13进行预紧，或者必须克服由弹簧元件13反作用于操动装置8旋转运动的阻力。由弹簧元件13引起的阻力或者用于克服该 阻力而施加的扭矩Md呈线性增大至达到75°开关角度(参见曲线″A″表示的扭矩走向)。 [0106] 但从30°开关角度开始，也会时设置在主锁扣机构2中的铰接在传动输出装置4上的主弹簧元件15进行预紧，因为开关轴装置9的牵引元件12b现在已被传动装置10所牵动。由主弹簧元件15引起的这种阻力或者由于克服该阻力而施加的扭矩Md呈线性增大至达到75°开关角度(参见曲线″B″表示的扭矩走向)，使得弹簧元件13与主弹簧元件15被同步预紧，并且将其与用来形成预紧力而施加的扭矩Md相加(参见曲线″A+B″表示的扭矩走向)。 [0107] 当开关角为75°时，设置在辅助锁扣机构7中的弹簧元件13以及设置在主锁扣机构2中的主弹簧元件15均突然释放，从而用于在之前已形成的、现在重新按照曲线″A″、″B″或″A+B″变平的预紧力自动地推动操动装置8和开关轴装置9进入其合闸位置之中。在合闸位置中，操动装置8或者手柄已经沿着第一运动方向50转动了90°。 [0108] 在图14所示的重新推动操动装置8从其合闸位置进入分闸位置中的从右向左看的开关过程中可以看出：当操动装置8沿第二运动方向51开始转动时，设置在辅助锁扣机构7中的弹簧元件13的预紧力就立即呈线性增大，因为操动装置8的牵引元件12a立即牵动传动装置10(参见图14中曲线″A″的右半部分)。 [0109] 由于牵引套11的配置有之前所描述的第二空程段11d，只有当操动装置8在第二运动方向51旋转40°角度之后(相当于对应于分闸位置的50°开关角)，传动装置10才会牵动开关轴装置9的牵引元件12b，从而也会预紧设置在主锁扣机构2中的主弹簧元件15(参见图14中呈线性上升的曲线″B″)。 [0110] 从操动装置8沿第二运动方向51实施旋转40°开始，或者从对应于分闸位置的50°开关角度开始，通过设置在辅助锁扣机构7中的弹簧元件13以及设置在主锁扣机构2中的主弹簧元件15所引起的扭矩变化就会相加(参见点划线表示其曲线″A+B″)。 [0111] 操动装置8和开关轴装置9现在同步沿着第二运动方向51运动经过5°角度范围，也就是直至到达时应于分闸位置的45°开关角度。当操动装置8在第二运动方向51经过45°角度范围的时刻(这相当于相对于分闸位置的45°绝对开关角度)，设置在辅助锁扣机构7中的弹簧元件13就会再次突然释放，从而在之前所形成的、现在重新按照曲线″A ″变平的预紧力自动推动操动装置8进入其分 闸位置。 [0112] 如借助于图14可以看出，在操动装置8到达相对于分闸位置的45°绝对开关角度之后，设置在主锁扣机构2中的主弹簧元件15的预紧力再次形成。但主弹簧元件15的再次形成的预紧力反作用于当前松弛的或者突然释放的弹簧元件13。换句话说，现在辅助锁扣机构7的突然释放的弹簧元件13实现预紧主锁扣机构2的主弹簧元件15。 [0113] 当相对于分闸位置的绝对角度为50°开始的、沿第二运动方向51在45°角度范围上使得主弹簧元件15的预紧力的形成，直至在相对于分闸位置的绝对开关角度为5°时才结束预紧力的形成，因为只有在这时，开关轴装置9才会使得设置在主锁扣机构2中的驱动轴3进入使得主弹簧元件15突然释放从而释放的位置中。因为由利用弹簧元件13加载的传动装置10使得开关轴装置9进入旋转运动，在到达相对于分闸位置的45°绝对开关角度的时刻，弹簧力储存在被压缩的弹簧元件13中，该弹簧力随后使得主弹簧元件15自动预紧和突然释放。 [0114] 如果触头支架5的电触头发生短路，或者触头支架5的在图8中所示的第一接触段24与开关模块6接线端子22的对应的第二接触段25与运行有关地熔焊在一起，当操动装置8沿第二运动方向51旋转大约50°之后，就已锁定操动装置8，从而相对于分闸位置尚且留有大约40°敞开的开关角度。 [0115] 当电触头发生短路时，在转动40°之后(也就是从传动装置10开始牵动开关轴装置9的时刻)并不锁定操动装置8，原因在于：支承在触头支架5中的(在合闸位置中被压缩的)调整弹簧27在触头支架6开始转动时将会松弛，因此调整弹簧27将会朝向配设于接线端子22的第二接触段25方向压迫设置在触头支架5中的第一接触段24，并且与其继续保持接触(参见图8)。设置在触头支架5中的第一接触段24和固定地设置在开关模块6外壳17中的第二接触段25之间的接触仅仅保持到调整弹簧27完全松弛时为止，在触头支架从其在图8所示的合闸位置沿分闸位置方向转动大约5°～10°之后，就是这种情况。 [0116] 就独立于手动操作的传统型电气开关锁扣机构而言，当触头因短路而发生熔焊时，出于安全方面的考虑，操动装置8或者其手柄可以紧急、几乎完全转动到分闸位置之中；而按照本发明所述的电气开关锁扣机构1，可提前许多时间停止操动装置8朝向分闸位置的旋转运动，且在所述开关模块6之一中所发生的短路变得显而易见，或者可以阻止导电部件的断开。 [0117] 附图标记清单 [0118] 1 电气开关锁扣机构 [0119] 2 主锁扣机构 [0120] 3 驱动轴 [0121] 4 传动输出装置 [0122] 5 触头支架 [0123] 6 开关模块 [0124] 7 辅助锁扣机构 [0125] 8 操动装置 [0126] 8a 轴段 [0127] 9 开关轴装置 [0128] 10 传动装置 [0129] 11 牵引套 [0130] 11a 牵引套11的第一末段 [0131] 11b 牵引套11的第二末段 [0132] 11c 牵引套11的第一空程段 [0133] 11d 牵引套11的第二空程段 [0134] 12a 操动装置8的牵引元件 [0135] 12b 开关轴装置9的牵引元件 [0136] 13 弹簧元件 [0137] 14 轴线 [0138] 15 传动输出装置4上的主弹簧元件 [0139] 16 主锁扣机构2的外壳 [0140] 17 开关模块6的外壳 [0141] 18 进线孔 [0142] 19 固定孔 [0143] 20 支承元件 [0144] 21 耦合装置 [0145] 22 接线端子 [0146] 23 螺丝元件 [0147] 24 第一接触段(在触头支架5上) [0148] 25 第二接触段(在接线端子22上) [0149] 26 连接段 [0150] 27 调整弹簧 [0151] 28 (触头支架5的)旋转轴线 [0152] 29 传动输出装置4的耦合段 [0153] 30 啮合齿 [0154] 31 第一固定元件 [0155] 32 其余固定元件 [0156] 33 遮盖元件 [0157] 34 第一观察方向 [0158] 35 第二观察方向 [0159] 36 辅助锁扣机构7的外壳 [0160] 37 第一铰接元件(在传动输出装置4上) [0161] 38 第二铰接元件(在辅助锁扣机构外壳36上) [0162] 39 第一止挡元件 [0163] 40 第二止挡元件 [0164] 41 第一接触段 [0165] 42 第二接触段 [0166] 43 (操动装置8的)旋转元件 [0167] 43a 第一横臂 [0168] 43b 第二横臂 [0169] 44 接触臂 [0170] 45 张紧弹簧 [0171] 46 顶点 [0172] 47 第一滑动面 [0173] 48 第二滑动面 [0174] 49 轴承元件 [0175] 50 第一运动方向(从分闸位置进入合闸位置) [0176] 51 第二运动方向(从合闸位置进入分闸位置) [0177] 52 辅助锁扣机构36的纵轴线 [0178] 53 辅助锁扣机构外壳36中的孔 [0179] A 辅助锁扣机构-扭矩曲线 [0180] B 主锁扣机构-扭曲线 |
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