剩余电流装置的操作

本发明涉及脱扣开关，特别是涉及一种能够用于民用和轻工业的脱扣开 关。

本发明将相对于包括在一个剩余电流装置(RCD)中的一个脱扣开关 的结构和操作进行描述。这种描述仅仅是为了方便起见并且将能够理解该 装置的结构和操作也适合于其它用途。

现在RCD`s是公知技术并且通常设置有：一个第一按钮，利用该按钮触 头的接触被设置、一个识别标记，该识别标记通过改变一个窗口的颜色来 指示触头的状态、和一个第二按钮，该按钮插入或模拟在电路中的一个故 障，以便证明该装置正在工作。第一按钮利用接合一个机构、或利用把电 路接通来使触头闭合、或利用机械和电闭合的一种结合能够设置脱扣开 关。为了减小RCD`s的尺寸已经做了许多努力，但是没有真正研究的一个 领域是按钮的领域。由于两个按钮不能被放置的太近和考虑到人的手指的 大小也不能减小按钮的尺寸，所以需要两个按钮趋向于对整个装置的尺寸 有不利的影响。

根据本发明提供一种按钮剩余电流装置，其中一个单按钮被用于在所述 装置上进行设置和试验操作。

根据本发明的剩余电流装置所具有的优点是：只需要一个按钮来进行在 所述装置上所有必要的操作。因此这个按钮能够比在以前的剩余电流装置 上的两个或多个按钮的尺寸更大些，使它们能够更容易地被使用和能够防 止由于按下错误的按钮或一次按下多个按钮所引起的故障。

下面参照附图以例子的方式来描述本发明的一个特殊的实施例。

图1示出了一个根据本发明的脱扣和开关装置的侧视截面图。

图2示出了用于操作一个试验功能的装置的第一个实施例。

图3示出了用于操作一个试验功能的装置的第二个实施例。

图4示出了用于本发明的装置的一个识别标记机构的实施例。

图5示出了一个根据本发明的锁销机构的另一个实施例。

图6示出了一个图5在不同状态下的实施例。

图7是一个短杆接触装置的顶视截面图。

图8是同一个短杆接触装置的侧视截面图。

图9是短杆接触装置的分解图。

首先来讨论基本设置/复位操作，该操作是：为了使触点复位，一个按钮 将被按下和然后被释放。如果该按钮再次被按下，那么一个脱扣电路的试 验将被进行，但是此后，为了使该触点复位，在再次能够按下按钮之前该 按钮必须被释放。

如在图1中所示，该脱扣装置包括一个相对固定的结构10，该机构装 有整个地或部分地可移动部件11和12，可移动部件11和12彼此相互滑 动并且相对于结构10滑动。一个以按钮形式的手操作部件14具有一个活 杆15，该活杆15延伸穿过在结构10的一个壁17中的开口16。在活杆15 的一端上设置有一个弹簧约束法兰盘18并且一个轻弹簧20被设置在弹簧 约束法兰盘18和可移动部件11的顶部21的外面之间，可移动部件11是 一个倒U-型部件，如在图1中所示的。可移动部件11的顶部21的内表面 形成一个用于强力弹簧24的弹簧座23，该强力弹簧24被设置在弹簧座23 和固定部件25之间，该固定部件25作为结构10的一部分。轻弹簧20和 强力弹簧24一般地是在它们的最松弛的状态下，即在轻微压缩的条件下。

如在图1中所示的一个U-型的部件12被滑动地设置在倒U-型部件11 之中。部件12的凹部件27形成了一个用于弹簧29的弹簧座28，该弹簧 29被设置在弹簧座28和固定部件25的另一侧上，这一侧远离固定部件25 与强力弹簧24接合的一侧。弹簧29没有强力弹簧24的弹力大。在弹簧29 的作用下部件12的移动以一种便利的方式被限制，例如利用一个作为结构 10一部分的阻止部件30。部件12设置有接触载体引，该接触载体31具 有一个或多个设置在其上的触头32。触头32面对着固定触头33，并且这 些触头32-33构成了用于该装置的主要载流触头。

可移动部件11设置有一个电驱动机构，该机构与部件11一起移动并且 包括一个锁销35，当需要使触头闭合时，该锁销35被保持在部件12的臂 12a中的一个槽36中的约束状态。在后面将详细描述用于保持锁销35的电 驱动机构。

上述机构的操作被假设如下：触头32、33一般是打开的并且锁销35 是在它的收缩或松弛状态。弹簧20、24和29都处在它们最松弛的状态和 部件11和12相对于固定部件25都处在它们的延伸位置。利用手操作来压 下按钮14，这个压力首先使轻弹簧20压缩，然后使部件11向下移动，由 此来压缩强力弹簧24。部件12处在它的最下位置并且由弹簧29使其静止 地被保持靠在阻止部件30上。如果控制锁销35的电驱动机构处在它的适 当状态，当部件11向下滑动到适当的位置时，锁销35将被保持在部件12 的槽36中的向外的状态中。这样就把两个可滑动的部件11和12连接在一 起了。

当按钮14被释放时，在使弹簧29压缩并且在使触头32与固定触头33 相接合的强力弹簧24的作用下两个连接的部件11和12一起向上移动。由 于该按钮被释放，这就导致了按钮14在轻弹簧20的作用下返回到它的原 始状态。然而，部件11没有返回到它的原始状态，它由轻微地压缩的强力 弹簧24被保持在一个轻微下压的位置上。

如果一个故障存在，由于强力弹簧24和29的作用和锁销35和槽36的 表面的相对倾斜角的作用，迫使锁销35从槽36中出来。在任何情况下， 在固定部件25和部件12的凹部件之间作用的弹簧29使触头32和33打 开。这也允许部件11和12返回到它们的原始位置。

可以理解的是：如果当利用按钮来下压部件11时正确的状态不存在， 那么当按钮被释放时，锁销35将不能钩住部件12的槽36，并因此部件12 将不能通过强力弹簧24而被升高来使触头32和33闭合。

利用上述装置的变型能够实现在此描述的单个的按钮操作。

例如，利用一个拉簧能够代替压缩弹簧24、29和20来在与上述方向 相同方向上施加一个力。弹簧24和29能够分别地被设置在该结构的顶部 和底部的独立部分上，强力弹簧24向上拉部件11和较弱的弹簧29向下拉 部件12，该操作在与图1中所示的方向相同的方向进行。

此外，轻弹簧20是一个压缩弹簧或它将作用在部件11是没有任何理由 的。按钮作用的重要特征是：相对于结构10在按钮上一般将有一个向上的 力，并且在它的移动范围的较低部分上，它将直接地作用在部件11上，以 致于迫使部件11在这个范围的较低部分上至少移动到按钮机构14、18为 止。因此，该弹簧能够被设置在按钮机构和结构10之间，以便向上推按钮 和向下压结构10。根据所需要的机构利用一个压缩弹簧或张力弹簧能够实 现这个功能。

此外，应该强调的是：虽然弹簧20、24和29在整个描述中是以单个 弹簧描述的，但是能够利用多个弹簧来代替一个或这三个弹簧。在图1中 所示的特殊实施例中利用单个弹簧仅仅是为了简便起见。

到目前为止描述的操作是一个简单推压以便进行设置或复位操作。其意 图是：将利用相同的按钮来进行一个试验功能，以便保证电驱动机构和任 何相关的故障检测器也正在适当地操作。利用该按钮以一种便利的方式来 操作一个试验电路能够实现这个功能。为了保证正确的操作，如在下面将 要详细描述的，在固定的结构10上也设置有一个止动爪40。

止动爪40利用其安装在一个片簧上向内被偏向可滑动支承部件11。止 动爪40的位置是这样的以致于当滑动部件11处于在触头32、33被接触 并且滑动部件11、12由锁销35被互相连接起来的位置上时，当按钮被释 放和在轻弹簧20的作用下上升时，止动爪40能够自己插在部件11的顶部 和法兰盘18的下面之间。在这个位置中，由下压按钮14所引起的法兰盘 18的向下移动被止动爪40所禁止，并因此手的力不能够被施加在滑动部件 11上，不然该滑动部件11可以使触头32、33打开。因此，该按钮14能 够经过一个限定的长度被上下移动并且由此保证一个试验周期。

图2a、2b、2c和2d示出了一种方法，在该方法中能够利用这个上下 移动来启动在按钮的下降时的试验功能和在按钮被释放时终止试验功能。

如在图2a、2b、2c和2d的每一个中所示的，法兰盘18设置有一个 斜凸块61。设置这个斜凸块61是用来与一个弹簧(sprung)部件62相接合。 该弹簧部件62设置有一个实际上与法兰盘18的允许移动方向相同的方向 的轴线，并且它具有较低的固定端，而它的上端在包含法兰盘允许移动方 向和斜凸块61的倾斜方向的平面中被设置成围绕着它的低端是可弯曲的。 在法兰盘的静止状态中，斜凸块61位于所述弹簧部件62上端的上方，如 在图2a所示。当按钮被下压时，法兰盘18和斜凸块61向下移动，所述斜 凸块与弹簧部件接合。由于该斜凸块被形成角度，所以一个水平分量的力 被施加在弹簧部件62上，由此弹簧部件62的上端在斜凸块向上倾斜的方 向上水平地移动。一个触点60被设置用于与弹簧部件接合以便限制该弹簧 部件的移动，同时仍然允许弹簧部件的上端的移动。这允许在弹簧部件和 触点60之间具有电接触，由此完成一个故障模拟电路1。此外，在法兰盘 的向下移动中，斜凸块61的上端经过弹簧部件62的上端使其释放并返回 到它的未变形位置和断开模拟电路1。因而，法兰盘18将继续向下直到由 止动爪40禁止为止。在按钮被释放时，斜凸块61从下面与弹簧部件62接 合。因此，斜凸块61的斜角设置使一个水平分量的力被施加在与向下行程 的方向相反的方向上，以致于弹簧部件62不机械地影响任何其它分量。在 按钮被完全释放之前，斜凸块移动超过了弹簧部件62的上端，因此弹簧部 件62与斜凸块61分离并且返回到它的不受力状态。换句话说，按钮的移 动和法兰盘在直线上的上下移动使触点62被推向一个固定的触点60、然 后使其被释放以便使固定的触点60返回到它的原始状态、接着使其被推远 离所述固定触点60，并且最后被释放返回到它的原始状态。

图3示出了另一种方法，在该方法中能够利用这个上下移动来产生在按 钮的下降时的试验功能和在按钮被释放时终止试验功能。

如在图3中所示，法兰盘18设置有两个斜凸块51a、51b，它们如图 所示地被设置以便形成一个倒V-型，该倒V-型没有顶点。因此，设置该被 隔开的斜凸块51a、51b是为了在它们之间接收试验电路的两个接触部件 52a、52b的顶端53a、53b。该接触部件52a、52b可以是导电的弹性 材料和可以形成有弹性接触部件54a、54b。该接触部件54a、54b通常 利用部件52被隔开一定的距离被分开。当按钮被下压时，法兰盘18向下 移动，如在图3b中所示。利用斜凸块51的向内倾斜表面接触部件52的顶 端53a、53b被接合并且由于斜凸块51a、51b的凸轮作用使顶端53a、 53b相互靠压。其尺寸是这样的以致于接触部件54a、54b将相互接合以 便接通该试验电路，但是法兰盘18将能够在箭头的方向上移动直到斜凸块 51a、51b与顶端53a、53b分开为止，此后接触部件52a、52b分开使 试验电路断开。此外法兰盘18将继续下降直到由止动爪40禁止为止。

在按钮释放时，法兰盘18向上移动，并且在这时，斜凸块51a、51b 的外侧倾斜表面进入与接触部件52a、52b的顶端53a、53b接合，接触 部件52a、52b处于它们的正常打开状态。然后由于法兰盘18继续向下移 动直到顶端53a、53b与斜凸块51a、51b的外侧倾斜表面分离为止，所 以利用斜凸块51a、51b的凸轮作用迫使接触部件52a、52b分开，此后 它们返回到它们原始的正常打开位置上并且按钮也回到它的原始位置。换 句话说，按钮的移动和法兰盘在直线上的上下移动使接触部件52a、52b 被推向相互靠压、然后使它们被释放以便返回到它们的原始状态、接着使 它们被推相互远离并且最后被释放返回到它门的原始状态。

根据上面的描述将能够理解：该试验周期能够被完成而没有机械地影响 其它设置装置的操作。也能够理解：在最初下压按钮时，利用主触头32、 33在它们的打开状态和所有弹簧被松弛，首先被试验的事情是试验电路， 然后在继续向下移动时，如果没有检测出故障状态，那么触头32、33被 接合，随后按钮被释放。此后，通过再次下压按钮14来进行试验过程，该 按钮14将使触头32、33打开，并且通过该触头32、33的打开，可移动 部件11从它的闭锁位置向上移动到它的原始位置，这个位置使止动爪40 被迫使向外移动，如在图中所示。当按钮被再次下压时，根据试验功能正 在适当地进行，这些触头能够被复位。

现在来讨论直观表示触头32、33的状态，如在图4中所示的，建议一 个板件70被设置以便随着部件12一起相对于另一个板件71移动，该板件 71最好被固定到结构10的外部但可随部件11一起移动。图4a、4b示出 了板件70和71在两个相对位置中的视图，这两个板件70和71被设置来 适用这两个相对位置。图4c示出了一种能够被用在板件71上的图形。这 个图形的相关特征将从下列描述的指示装置的操作中变得更明显。

板件70设置有多个槽72，通过这些槽72能够看到板件71的预定区域 75，以致于在这些板件的一个相对位置中一个第一可见指示被产生，而在 这些板件的一个第二相对位置中一个第二可见指示被产生。例如，在一种 位置中时，这两个板件的所有底色是黑，而当这两个板件在它们的第二种 相对位置中时，用一种红的状态来表示。另一方面或另外，当触头32、33 被接合时，板件实际上能够用红色显示字“ON”。当它们分开时，这些 板件可以显示这“OFF”或简单地保留空白。

在这个机构的另一个实施例中，所述第二板件70是透明的并且具有一 个蚀刻的表面，该表面具有折射性，以致于在这些板件的一种相对位置中 产生一个第一种可见状态，而在这些板件一个第二种相对位置中产生一个 第二种可见状态，如在上述实施例中所示的。

虽然在上面已经对向上和向下移动进行了说明，应该理解的是这不过是 相对于图的说明并且这不代表该装置的实际操作的取向。

现在来描述控制锁销35的机构。在图1中示出了这种机构的一个优选 实施例。如在图1中所能够看到的，该锁销35在一个臂40的一端上形成， 该臂40以这样的一种方法被架在可移动部件11上以便形成一个向着由可 移动部件11的倒U-型形成的内空间偏移的片簧。该优选的机构是：锁销 35将在臂40正常不受力的状态下穿过在U-型部件11的一个臂中的开口 41。该臂40也设置有一对操纵杆42，该操纵杆42在与锁销35的方向相 反的方向上延伸并且包围着线圈45的铁芯。该线圈45在与主机构中弹簧 的作用线的方向平行的方向上延伸。该线圈45的一端设置有一个由磁性材 料构成的极靴47。一个也为磁性材料的基本上是L-型的保持部件50被设 置在线圈45的外部，其中L-型保持部件50的短臂覆盖在线圈45的另一端 上，而L-型保持部件50的长臂在线圈45的长度方向上向下延伸直到它的 自由端与极靴47相邻为止。保持部件50的长臂和/或操纵杆42这样被构成 以致于该操纵杆42与保持部件50相接触。操纵杆42是由非磁性材料构成 的。应该指出的是：L-型保持部件50的短臂在线圈45的端上是可移动的， 但是也可以由一个弹簧(没有示出)使其保持在这个位置上。

当没有给线圈提供电流时，L-型保持部件使它的自由端稍微地与极靴 47隔开并且锁销35穿过槽41。该机构是这样的以致于当线圈45没有被激 励时锁销35自由地移动到左侧，如在图中所示的。该锁销35设置有一个 表面35a，该表面35a相对于它的移动方向是倾斜的，因此利用被激励的 线圈45，由弹簧29施加在可移动部件12上的弹力足够使锁销35从槽41 中移出以便允许可移动部件12上下的自由移动。然而，当线圈45被激励 时，L-型保持部件被吸引到极靴47上并且被保持在那里。除了由臂40施 加的自然弹力之外，由于操纵杆42接触L-型保持部件50并且趋于随着L- 型保持部件50移动，这就导致了一个力被施加到锁销35上。

由于实际上L-型保持部件围绕着与极靴47相对的线圈45的另一端延伸 的端没有与线圈45机械地固定在一起，也不易遭受与另一端相同的磁力从 而自由地移动一个小的范围，所以一个弹回系数被设置。甚至当线圈被激 励时允许锁销35被推向线圈45，以便在复位操作期间允许在部件11和12 之间的相对移动。

最后，应该指出的是：锁销操作机构被安装在一个室内，该室被固定到 可移动部件11上，但是可移动部件11和线圈作为在结构10之中的一个整 体滑动。

在这个锁销机构的另一个实施例中，如在图5中所示，可移动部件11 和12在图5的意义上不得不垂直移动。利用由螺旋弹簧29施加的一个力 F1使部件12在图5的意义上向下偏移。利用由螺旋弹簧24施加的一个力 F2使部件11在图5的意义上向上偏移。

片簧80也与部件11固定，在该片簧80的较低端上具有一个止动爪82。 片簧80被形成以便在图5的意义上使止动爪82向右偏移。在此也设置有 一个压力陶瓷马蹄形组件81。该组件81在其左端被安装在部件11的另一 部分上，它的右端固定到止动爪82上。因此，片簧80和组件81把水平力 施加到止动爪82上。

在图5中所示的装置是在它的闭锁状态，也就是，利用止动爪82与在 部件12中的凹槽83接合。在这种状态下，由于表面82a和83a在这种接 合中具有角度，由弹簧24和29施加的力F1将在止动爪82上施加一个在 图5的意义上向左的力F2。如果由片簧80和组件81向右施加给止动爪82 的合力F3比力F2更大，那么部件12将被维持在图5所示的位置上。然而， 如果力F3减小到比力F2更小，那么止动爪82将在图5的意义上向左偏移 并且部件12将被释放到在图6中所示的位置。

此外，该装置包括一个调节部件84，如在图5中的横截面所示，该调 节部件84是可移动的，以致于它既可以与片簧80接触，如在图5中所示， 也可以不与片簧80接触。这个移动能够被用来提供用于如在下面详细描述 的装置的两种操作方式。该调节部件84可以以任何适合的形式被设置，例 如一个销、尖臂或安装在部件11上的凸轮。在第一种操作方式中，调节部 件84不与片簧80接触并且在该机构的操作中不起作用，因此它被假设在 图5中不存在。压力陶瓷组件81这样被设置以致于当它被驱动时它向右侧 施加一个比当它没有被驱动时的力更大的力。该片簧80被设计具有这样的 一个硬度以致于当压力陶瓷组件81没有被驱动时，向右作用在止动爪82 上的合力F3比向左作用在止动爪82上的力F2更小。然而，当组件81被 驱动时，向右作用在止动爪82上的合力F3比向左作用在止动爪82上的力 F2更大。因此如果部件11位于在图5中所示的位置中并且部件81被驱动， 那么部件12将被保持在这个位置中。然而如果部件81接着变为退出被驱 动，那么将允许部件12移动到在图6中所示的位置。同样地在组件81没 有被驱动时，它将不可能使该装置复位以便使部件12保持在图5中所示的 位置上。如果本发明的装置被装在一个开关机构中并且部件12导致了它在 图6的位置中的连接开口，那么在这种方式中的装置将是“具有自动防止 故障”。也就是，如果该装置的驱动不存在，那么该装置将关断，如果该 装置的驱动存在，那么它将不能接通，如果它是关断的，那么它将关断直 到像组件81被再次驱动这样的时间为止。

在第二种操作方式中，调节部件84位于在图5中所示的位置中。它的 作用是：它使片簧80的有效长度缩短了以致于片簧80的硬度被增加了。 由于均匀部件的悬臂梁的弯度与对于任何给定负载的长度的三次方成比 例，所以获得了这个增加。利用这个增加的硬度，由片簧80向右施加在止 动爪82上的力加上由组件81在没有驱动中向右施加的力比F2更大，因 此，当组件81没有被驱动时部件12将被保持在它在图1中的位置。在这 个方式中，当组件81被驱动时它在止动爪82上施加一个向左的力，由此 使合力F3减小到比力F2更低并且释放部件12。因而，这是一个与第一种 操作方式相反的操作方式。

可以理解的是：在这个实施例中，一个简单的机械移动在该装置的电特 性中产生了一个变化并且不需要改变任何其它机械部件。

如果这个装置被装在一个具有相关电路的开关装置中，例如被安装在一 个印刷电路板上，那么能够设置调节部件84的移动对电路产生电的变化， 以致于它也操作在两种方式中。利用在电路板上的一个微小开关的操作， 它可以是更简单的。在具有类似开关机构的两个类似装置正在被制造的情 况下，这个装置具有特殊的制造优点。利用一个简单的产生线来制造该开 关机构和通过设置调节部件84的位置来选择该装置的实际特性。

此外，该装置可以这样的被设置，以致于该装置的使用者根据适当的说 明能够在它的两种方式之间改变该装置的操作。

现在来描述用于使触头32和33接合的机构。在本发明的一些实施例 中，在两对杆上开关接合的顺序是重要的。在剩余电流装置中，中线必须 首先被接通和最后被断开经常是很重要的，因此需要给组件施加正的偏 移。下面将描述一个利用非常少的元件来实现这个偏移的装置的实施例。

在图7-9中所示的一个短杆接触装置包括两个主要部件，即一个驱动杆 91和一个载体架92，该载体架92在与它的纵向轴平行的方向B上可滑动 地移动。一个平台31与驱动杆91的一端坚固地连接，该平台载有轴向短 杆32a、32b。这些杆相对于平台15是可移动的。

驱动杆91的另一端形成有一个凹槽95，在凹槽95的每一侧上产生了 一对相对的前唇94，每个前唇94具有一个向下表面96，载体架92具有 一对台阶97，当该装置被组装时驱动杆91的向下表面96支在台阶97上。 驱动杆91与载体架92连接的地方具有一个台阶105，该台阶105位于与 在载体架92上的一个类似的台阶106相邻，以致于当它们被组装时，这两 个台阶实际上形成了共面。在驱动杆91任何一侧中的凹槽95是这样的以 致于驱动杆91能够相对于载体架92在一个与所示的轴A平行的轴上转 动，它与轴向短杆32a、32b的轴向平面平行。

载体架92内设置有一个弹簧108，该弹簧108的尺寸是这样的以致于 它的螺旋圈罩住在驱动杆91的上表面110上的台阶105和在载体架92的 下表面112上的台阶106。由于弹簧108的自由端被压缩，例如顶着一个 外壳引起的弹簧108的压缩使驱动杆91偏移到一个未转动的位置中并且进 一步使载体架92和驱动杆91偏移到产生不接触的位置(例如在图7所示 的右侧)。

一对固定短触头33a、33b与每个短杆32a、32b相关。固定短触头 33a、33b被设置在限制在一个方向B上的移动和其余位置或组件之间， 以致于在驱动周期期间短杆32a、32b与固定短触头33a、33b相遇。一 组触头33b比另一组触头33a更远离平台31的非接触产生位置，以致于在 起动杆32a和触头33a之间首先产生接触。

当接合机构(没有示出)被驱动时，它在B方向上拉载体架92并且在 载体架92的台阶97和驱动杆91的前唇94之间的相互作用使驱动杆91在 方向B上移动直到短杆32a首先与它的固定短触头33a接触为止。然后， 该固定短触头33a防止驱动杆91进一步在方向B上移动。然而利用接合机 构进一步拉载体架92导致了驱动杆91围绕着第一个固定短触头33a的接 触轴转动(如在图8中所示的反时针)直到第二个短杆32b与它的相关固 定短触头33b接合为止。

当接合机构释放时，由驱动杆91的转动引起的弹簧108在驱动杆91的 上表面110上的台阶105上的额外压力使这一侧转动离开，以保证在弹簧 108的作用下该组件的纵向移动导致在第一固定短触头33a上的接触被断 开之前，在这侧固定短触头33b上的接触被断开。