具有可互换操作机构和悬挂式移动触头组件的断路器 |
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| 申请号 | CN200680016445.2 | 申请日 | 2006-05-03 | 公开(公告)号 | CN101176176B | 公开(公告)日 | 2011-10-26 |
| 申请人 | ABB股份公司; | 发明人 | M·库尔尼斯; D·奥利维里; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种优选用于低压系统的单极或多极 开关 。开关(1)包括一 外壳 (2)，其对于每个 电极 包含至少一个固定触头(10)和至少一个移动触头(20)，这些触头可彼此相互地联接/断开。移动触头(20)容纳在设于一移动元件(50)上的合适的座(25)中。本发明的开关(1)设有一控制机构(60、61)，其包括由一结构部件(70)支承的机械装置。该控制机构(60、61)通过第一可卸式连接装置(64)与移动元件(50)连接，并通过第二可卸式连接装置(65)与外壳(2)连接。开关(1)还包括通过第三可卸式连接装置(66)与控制机构(60、61)的结构部件(70)连接的支承移动元件(50)的装置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于低压系统的单极或多极开关(1)，包括： |
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| 说明书全文 | 具有可互换操作机构和悬挂式移动触头组件的断路器技术领域背景技术[0002] 开关这一术语意为设有保护部件的开关装置，其在存在过载、短路或其它电气故障的特定条件下自动断路。 [0003] 已知自动开关和其它开关装置包括一个或多个电极，各自联接有至少一个固定触头和至少一个移动触头，它们可彼此相互地联接/断开。在整个说明书中，开关这一措辞无区别地用于表示自动开关或其它类型的开关装置。 [0004] 开关还包括控制部件，其使移动触头移动，从而与相应的固定触头联接和断开。 [0005] 这些控制部件在移动触头上的动作一般是通过与移动触头可操作地连接的主轴或通过使用所述移动触头从其上直接延伸出的移动元件而进行的。所述控制部件与所述主轴或所述移动元件之间的操作连接通常借助于运动链系执行。 [0006] 不过，已知类型的开关具有各种缺陷。某些缺陷源于这样一个事实，即，控制部件与移动元件或主轴之间的操作连接常需较高数量的连接装置，它们难于接近且因此难于让操作员根据需要更换。实际上，众所周知，在开关的使用期限中，它的各个部件事实上都会有损耗或磨损，这例如缘于因短路造成的开关运动或跳闸过程中自动开关或断路器常遭受的相当大的热应力和机械应力。不过，开关的操作效率取决于其所有部件保存的理想状态。因此，基于有效效率的状态，需要执行困难和费用昂贵的维护操作。 [0007] 尤其是，当前仅可通过负责维护的操作员的正常场地之外的特定工序更换或拆卸开关控制部件。 [0008] 众所周知，开关的性能与各个部件的性能尤其是控制机构的性能密切相关，控制机构例如基于可存储在其存储元件中的电力提高转化为较高的闭合容量和/或分断容量值的动态响应值。在需要不同的工厂工程要求的情况下，比如需要得益于存储控制(即，来自于伺服马达远程控制)和较高的闭合容量或分断容量带来的优点，几乎在当前所有的方案中，需更换整个装置。显然，这一局限性给低压开关的制造和操作总成本带来了负面影响。 [0009] 传统开关的另一个缺陷在于其功能的僵化，也即，它们仅可正确地用于有限的应用范围，特别是关于控制操作结构的类型(直接型或存储型)、闭合容量以及分断容量。尤其是，对于各应用场合，开关必须装配有有效地响应操作条件的特定控制机构。当这些条件改变时，此时不能单独更换控制机构以便操纵开关，而是几乎总是需要更换整个开关。实际上，当前的技术方案并不容许由负责维护的操作员引起的控制机构可互换性，因为工序要求运用工业类型的设备和有关复杂连接、紧固以及调节操作的具体知识。 发明内容[0010] 基于这些考虑事项，本发明的主要任务在于提供一种克服上述缺陷的开关。 [0011] 在该任务的范围内，本发明的一个目的是提供一种改善控制机构可互换性的特性的开关。 [0012] 本发明的另一个目的是提供一种开关，控制机构与移动触头或移动元件的主轴之间的操作连接可采用简单可靠的方式产生，无需复杂的连接、紧固以及调节操作。 [0013] 本发明的又一个目的是提供一种部件数量减少且装配和安装较简单的开关。 [0014] 本发明的还一个目的是提供一种组成部件易于检查、无需复杂维护工序的开关。 [0015] 本发明的再一个目的是提供一种生产简单、成本适中的开关。 [0016] 该任务、这些以及其它将在下面显而易见的目的是通过一种低压开关实现的，该低压开关包括： [0017] 一外壳，其对于每个电极包含至少一个固定触头和至少一个移动触头，这些触头可彼此相互地联接/断开； [0018] 一移动元件，其由一成形体限定，该成形体对于开关的每个电极包括至少一个座，所述座适于容纳相对电极的移动触头； [0019] 本发明开关的特征在于，它包括： [0020] 第一可卸式连接装置，其将一控制机构与移动元件连接，所述控制机构包括由一结构部件支承的机械装置； [0021] 第二可卸式连接装置，其将控制机构的结构部件与外壳连接； [0022] 支承所述移动元件的装置，该装置经由第三可卸式连接装置与所述控制机构的所述结构部件连接，所述支承装置经由一铰接连接件与所述移动元件连接。 [0023] 第一、第二以及第三可卸式连接装置使得开关操作部件的连接改善了控制机构可互换性的特性。这些连接装置可位于其操作位置上或从其操作位置去除，而不需要在开关的其它组成部件上采取特定的操作，从实践角度看，这体现了显著的优点。附图说明 [0024] 自本发明开关的结合附图中的非限定性实例示出的非排他性优选实施例的说明中，其它特征和优点将变得显而易见，其中： [0025] 图1示意性地示出了本发明开关的结构； [0026] 图2和3分别示出了本发明开关的控制机构的第一和第二可行实施例的透视图； [0027] 图4和5示出了本发明开关外壳构件的第一透视图； [0028] 图6和7示出了图4和5所示的开关外壳部件的第二透视图； [0029] 图8和9示出了本发明开关的移动元件的可行实施例的透视图； [0030] 图10示出了本发明开关的移动元件与支承装置可行连接的截面图； [0031] 图11示出了本发明开关的所述第一可卸式连接装置的可行实施例的截面图； [0032] 图12和13分别示出了本发明开关的第一实施例的第一和第二分解图； [0033] 图14示出了图12和13所示的开关的透视图； [0034] 图15和16分别示出了本发明开关的第二实施例的第一和第二分解图； [0035] 图17示出了图15和16所示开关的透视图。 具体实施方式[0036] 参照上述附图，本发明的开关1包括外壳2，其含有一个或多个电极，每个电极都由与至少一个移动触头20联接/断开的至少一个固定触头10限定。外壳2还容纳有移动元件50，其由一个由绝缘材料优选是热固化树脂制成的成形体组成，该成形体对于开关1的每个电极包括至少一个座25。 [0037] 开关1的特征在于，它包括第一可卸式装置64，其将控制机构60或61与移动元件50连接，以便容许运动。控制机构60或61主要包括由结构部件70支承的机械装置。其通过第二可卸式连接装置65与开关1的外壳2连接。 [0038] 开关1还包括支承移动元件50的装置，该装置在其可行实施例中通过利用下面所述的铰接连接件同时给所述移动元件提供物理旋转中心。支承装置通过第三连接装置66(也优选是可卸式的)与控制机构60或61连接，尤其是与其结构部件70连接。 [0039] 图1示意性地示出了本发明的开关1。显然，用不同类的第二控制机构61更换第一控制机构60，无需拆卸整个开关1，而是用第一、第二、第三可卸式连接装置64、65、66简单地执行所述操作。下面采用和阐明的技术方案易于接近所有可卸式的连接装置，从而能让操作员容易地通过简单快捷的操作更换控制机构。 [0040] 图2和3示出了将在说明书中用作参照的控制机构的两个可行结构。尤其是，图2涉及电力存储型的控制机构60，其通常用在例如需要高额定电流值、闭合容量值和/或得益于伺服马达远程控制的可能性的场合下。控制机构60的结构部件70包括第一侧71和第二侧72，横向壁74优选置于第一侧71与第二侧72之间。加载杆35位于该横向壁74的侧面，起到使装置36致动以加载运动部件的弹簧的功能。在所示的方案中，第一侧71还包括侧开口77，其定位成容许发出开关1状态信号的元件79通过。 [0041] 而图3示出的是直接型的控制机构61，其通常用在不太复杂的工厂工程方案中。在此情况下，控制杆76置于结构部件70的两侧71、72之间，以通过操作员闭合、断开或重置开关1。正如下面所述的那样，尽管结构不同于电力存储型的控制机构60，直接控制机构 61仍根据具有显著优点的相同装配方法与开关1的其它操作部件连接。 [0042] 图4、5、6、7是示出了本发明开关1外壳2的可行实施例的透视图。外壳2优选由底部3构成，底部3与盖子4联接，以产生其内容纳开关1的实际电部件的容积。外壳2的结构可有利地通过防护罩完成，防护罩施加在盖子4上，且易于由操作员拆卸而接近开关1的内部部件。 [0043] 底部3包括第一联接表面6A，其上显露出一系列突起5A，它们被设计成插入盖子4的第二联接表面6B上所设的空腔7B中。同样，该第二联接表面6B上也显露出一些突起 5B，它们可插入第一联接表面6A上所设的相对的空腔中。实际上，两联接表面6A和6B具有在几何结构上至少部分相应的形状，使得形成壳体2的部件相互贯穿。 [0044] 参照图6，一系列紧固螺钉9也对联接加以约束，这些紧固螺钉9确保外壳2充分地抵抗它在开关1正常操作过程中遭受的应力。如图所示，紧固螺钉9插入形成在底部3和盖子4上的孔13中，作为替换，也可用其它功能相当的装置比如螺栓或系杆替代紧固螺钉。 [0045] 作为替换，外壳可用金属板制成，正如在“断路”式或“ACB”(空气断路器)式开关中常见的情况那样。 [0046] 图12和15(下面将详细描述之)示出了底部3的内侧，其上设有固定触头10，每个固定触头均与电极21电连接。所示的固定触头10各自包括与移动触头20上所设的相对的能动部20A接触的能动部10A。固定触头10和移动触头20二者都可有利地包括电弧隔板11，其的任务在于使电弧偏转以便限制触头能动部的劣化。 [0047] 正如本领域公知的那样，如果使用金属壳的话，就在固定触头与外壳之间夹置绝缘元件。 [0048] 再次参照图7，盖子4可有利地采用绝缘材料制成，以提高形成开关的金属部件之间的电绝缘性。当与底部3联接时，盖子4对于开关的每个电极产生至少一个电弧室200。优选的是，电弧断开元件容纳在每个电弧室200的内部，起到便于熄灭在分开开关1的触头之后产生的电弧的功能。每个电弧室200包括至少一个上部开口203，其形成在电弧形成之后产生的气体的排放路径。盖子4还具有侧开口204，其容许操作员接近移动元件50的内部和/或容许发出状态信号(也即，打开、关闭、跳闸)的轴或杆的通行。 [0049] 图8和9示出了本发明移动元件50的一可行实施例，具体而言，是一个三极开关元件。不过，这并不防碍下面提出的技术方案也用于极数不同的开关。移动元件50是由一个优选整体制造的成形体限定的，其对于开关1的每个电极包括一座25。移动触头20容纳在每个座25中，其可整体制造，或用彼此相邻的多个部件制成，正如图8清楚地示出那样。这些座25制造成相互邻近，尤其定位成让容纳在其内的移动触头20具有公共旋转轴100。 该旋转轴在实体上由横向旋转销(图中未示出)形成，这些横向旋转销布置在制造于各座 25上的适当的容腔23中。 [0050] 在一优选实施例中，座25基本上由前壁26、与前壁26基本上相对的后壁27以及彼此基本上相对的第一侧壁28和第二侧壁29限定的。这些壁相互定位成产生至少第一和第二开口，相对的移动触头20和电连接装置47从中突出来(见图9)。例如由铜编织物形成的电连接装置47将移动触头20与电极22电连接，而电极22又与内装开关1的电网连接。如果开关1根据公知的双断原理操作的话，适于与别的一系列与上述固定触头相同的固定触头联接的其它电触头可有利地自第二开口突伸。 [0051] 移动元件50包括位于两个相邻座25之间的圆形连接部件55A和55B。在图8和9所示的方案中，这些圆形连接部件55相对于由座25占用的空间容积显露其一部分。显然该方案只认为是可行的，而不认为是移动元件50完全排他性的实施例。 [0052] 这些连接部件55中的每一个都包括至少一个径向凹槽，其功能将在下面阐述。更具体地说，图8和9中所示的移动元件50包括第一连接部件55A和第二连接部件55B，其分别包括第一径向凹槽51和第二径向凹槽52。 [0053] 在图8中再次示出的其优选实施例中，支承装置由至少第一支承臂80和第二支承臂81形成，该第一支承臂80和第二支承臂81具有彼此相对置的至少两个端部。尤其是，它们中的每一个包括与移动元件50连接的至少第一操作端部85和与控制机构60和61的结构部件70联接的第二保持端部86。根据一优选实施例，两个支承臂80和81具有三叶片状结构，其包括与所述第二保持端部86相邻的第三保持端部86A。 [0054] 如上所述，支承装置具有相对于外壳2支承移动元件50且同时提供所述元件的旋转中心的双重功能。后者功能是通过铰接连接件产生的，铰接连接件让移动元件50相对于支承臂80和81旋转，一般地说，让移动元件50相对于开关1的固定部件旋转。 [0055] 图8和10示出了该铰接连接件的可行实施例。有利的是，它是在设于移动元件50的连接部件55A和55B内的所述径向凹槽51和52内实现的。 [0056] 尤其参照图8，铰接连接件对于每个支承臂80和81包括旋转销110和111，其插在制造于第一操作端部85上的第一孔84和设于移动元件50上的第二孔中。旋转销110和111优选具有至少第一校准纵向部112，其与制造于相对的支承臂80或81上的第一孔84的内表面联接。每个销还有利地包括第二保持部113，其通过摩擦或螺纹连接而联接在移动元件50的第二孔中。实际上，保持部113容许旋转销相对于移动元件50定位，而校准纵向部112容许移动元件50相对于支承它的支承臂80和81旋转。从装配的角度看，所述方案极其有利，因为每个旋转销的轴向尺寸都有限，这便于定位在径向凹槽51和52处的移动元件50内。图11示出了所述连接件的截面图，从中可观察到该方案的优点。旋转销利用产生于容腔座25侧壁上的间隙114位于其操作位置上。旋转销110和111有限的轴向尺寸还有利地提高了连接件的机械可靠性而无损电绝缘性。 [0057] 再次参照图10，支承臂80、81的操作端部和移动元件50的径向凹槽51、52以极其精确的方式联接以便限制间隙。此外，支承臂80、81的表面和径向凹槽51、52的内表面都彼此兼容以限制摩擦现象。该接触区域实际上充当了轴承，因为它支承移动元件50，同时还容许内装移动元件50的操作结构与非水平面一致地旋转。 [0058] 在图1、8和11中，可观察本发明第一连接装置64的一可行实施例。尤其是，它们包括第一连杆91和第二连杆92，其通过横向驱动销131与移动元件50和控制机构60或61可操作地连接。如图所示，连杆91和92插在产生于移动元件50的座25前壁上的中空部57中，且横穿孔以容纳横向驱动销131。参照图10，移动元件50在其整个长度上横穿孔，以限定让横向驱动销131滑至其操作位置上的通道54。如上所述，外壳2还有利地包括侧开口204，其有利地容许横向驱动销131去除或定位。根据本发明的一优选实施例，在开关的正常操作当中，横向驱动销131被支承臂80、81约束在其正确操作位置上，支承臂80、81各具有突出齿88，突出齿88纵向地令横向驱动销131停止在其端部附近，如图11所示。在该实施例中，销131的去除和定位由此通过改变移动元件50相对于支承臂80、81的相互位置而执行，于是每个突出齿88都不阻挡销的运动，从而允许它沿着通道54滑动。 [0059] 图12是本发明开关1的第一实施例的第一分解图，包括电力存储型控制机构60。尤其是，在该图中，可观察到所述第二可卸式连接装置65和所述第三可卸式连接装置 66(图1所示)的可行实施例。 [0060] 第二可卸式连接装置65优选包括多个轴向系杆62，其将存储型控制机构60与外壳2的底部3连接。系杆62插在产生于底部3的通孔33中且随后旋紧在螺纹空腔34的内部，螺纹空腔34设在控制机构60的结构部件70合适的紧固突起78(还参见图2和3)上。当然，轴向系杆62也可由其它功能相当的装置替代，且易于在需要时拆卸，以更换控制机构。 [0061] 如上所述，第三连接装置66是替代设置的，以起到以可卸方式将支承装置与控制机构60的结构部件70连接的目的。在图12所示的方案中，支承臂80、81优选采用可卸式螺钉73或其它功能相当的元件与各侧面71、72外侧上的控制机构60连接。 [0062] 基于上述说明，可清楚地理解本发明开关1的通用性，开关1上可安装具有不同特性、操作结构以及闭合和分断容量的控制机构。 [0063] 图13是图12所示开关的第二分解图，从中可观察到其装配的方法。在初始步骤中，支承臂80、81安装在径向凹槽51、52中，随后，将移动触头20定位在座25中并将径向凹槽51、52中的两支承臂80、81连接。在该步骤中，移动触头20优选已经通过专门的电连接装置47与相对的电极22连接。之后，移动元件50置于外壳2内，这是通过联接底部3和盖子4以随后与控制机构60连接而产生的。尤其是，连杆91、92利用横向驱动销131紧固在移动元件50上其空部57的水平位置上。其后，支承臂80、81采用设于所述臂上的保持端部86、86A处的可卸式紧固装置73紧固在控制机构60的结构部件70的侧面71、72上。控制机构60随后采用将其稳定连接在底部3上的轴向系杆62置于正确操作位置上。控制机构60的侧面71、72与盖子的后壁相对应地成形，盖子实际上充当了所述控制机构60与底部3之间的间隔件。由绝缘材料制成的盖子4的存在还有助于提高控制机构相对于电子部件的绝缘性。 [0064] 在外壳由金属片材制成的情况下，例如像在ACB的典型结构中那样，控制结构的侧面可与所述外壳底部直接对应地成形。 [0065] 图14示出了上述主要装配步骤结束时的开关1。尤其是，可观察到其中一个产生于盖子4侧面31上的侧开口204，其容许接近盖子的内部，从而允许定位或去除将控制机构60与移动元件50连接的横向驱动销131。就该图示而言，可观察所有上述连接装置怎样易于让操作员接近而无需拆卸外壳的情况。由于与众不同的控制机构可互换性的显著特性，开关1由此适用于易于根据不同类型的应用场合预调。 [0066] 图15和16分别是包括直接型控制机构61的本发明开关1的第二实施例的第一和第二分解图。在图15中，可观察到上述实例中所采用的第一、第二以及第三连接装置怎样亦可用于定位直接型控制机构的情况。同样，图16示出了两控制结构类型不同的开关装配步骤完全相同的情况。 [0067] 因此，实际上，直接型控制机构61可容易地用电力存储型的控制机构60更换之，反之亦然，即，采用简单的操作尤其是将支承臂80、81与控制机构60的侧面70、71分开、通过去除系杆62而去除横向驱动销131并将控制机构60与外壳2的底部3分开。 [0068] 参照第一连接装置64，必须注意到，控制机构的可互换性还由多个中空部57的存在得以确保，中空部57特别有利，因为它能让连杆91、92根据使用的控制机构的类型以不同的距离定位。作为中空部57的替换措施，也可提供穿孔的径向突起，以供横向驱动销131插入。 [0069] 不过，所述横向驱动销131必须相对于由铰接连接件提供的移动元件50的旋转轴布置在偏心位置上。按此方式，在横向驱动销131移动之后，就产生使移动元件50乃至使移动触头20旋转的力矩。 [0070] 本发明开关采纳的技术方案由此完全实现了设定的任务和目的。开关具有易于装配的且由有限数量部件组成的紧凑内部结构。支承装置的使用可限制摩擦面积，从而提高了开关的机械效率。开关操作部件之间的可卸式连接装置的使用易于控制机构的可互换性，从而允许在不同的应用场合下使用开关。 [0071] 由此构思的开关可存在多种改型和变型，它们全都落在本发明原理的范围内；此外，所有零件都可由其它技术上相当的零件形成。实际上，所采用的材料、尺寸以及伴随的形状可根据需要和技术领域的状态任意选择。 |
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