用于电气设备的诸如转换开关的开关装置

本发明涉及一种用于电气设备的诸如转换开关之类的断路装置。

该装置包括至少两个叠置的断路块，每个断路块包括至少两对用于与所述设 备的至少两相连接的终端、至少两对与所述终端相连的固定触点和至少两个位于 两个稳定位置上的移动触点，一闭合位置为每个移动触点与同一对的固定触点相 连、以使电流流过，一断开位置为每个移动触点与所述固定触点分离、以防止所 述电流流过，该移动触点安装在一用于移动的连接移动条上；所述装置还包括至 少两个操纵块，每个操纵块用于移动相应断路块的所述移动条；以及一装有一控 制转轴的控制块，该控制转轴可与一手柄相连、并用于同时控制所述操纵块。

这种断路装置一般用于单相、三相或者四相低压电力配置，电流密度的范围 从几十到几百安培。它们用于两个低压电源电路的开关(switching)、电源反向 或者带载切换，以及用于后者的安全断路功能。为了获得一种相当于转换开关的 断路装置，将两个安置在同一方向上的标准开关以一种众所周知的方式叠置在一 起，每个标准开关由一断路块、它的操纵块以及它的控制块组成，这必须要有两 套全部部件。然后，上层开关的控制手柄通过延伸使用一特定转轴延伸段的所述 控制块的控制转轴而与两个操纵块相连、并在控制转轴上改变位于操纵块内的连 杆的连接点。手柄可具有三个稳定位置：一中间“0”位置和位于中间位置的两 侧、例如-65°或者+65°上的“I”和“II”两个位置。这种类型的转换开关只能获 得两种单件式开关组合：在第一组合中，其中一个开关在另一个开关断开时闭 合，在中间位置时，两个开关都断开。在第二组合中，其中一个开关在另一个开 关断开时闭合，并且，在中间位置时，两个开关同时闭合。

为了获得一种当进行维护保养时，主要用于隔离并短路一设备或者一低压电 路的“旁路(by-pass)”开关，将三个标准开关以一种众所周知的方式叠置在同 一方向上，这必须要有三套全部部件。手柄的控制转轴还必须补充一特定的转轴 延伸段。

对于具有六相或六极、或者八相或八极的设备，将两个标准开关以一种众所 周知的方式并排安置在一起，同样，这必须要有两套全部部件。然后，控制手柄 通过一通常由一复合连杆组件所组成的机械连接装置相连，以便可将其中一个手 柄上发生的移动传递至另一个手柄。

这些至今仍使用的装配方法需要大量的标准部件和基准(reference)，这些 部件和基准基本上是不必要的，象双倍或者三倍的控制块，这样会增加成本。同 样，对于建立各种类型的断路装置而言，需要特定的额外基准。这些额外部件增 加了成本、装配时间及额外的空间需求。因而，所有有用的部件表现出并非微不 足道的制造、储存以及管理成本。此外，开关组合的数目也被限制在两个上。

因此，本发明的目的在于通过提供一种诸如转换开关之类的断路装置来克服 上述缺点，其中操纵块和控制块已形成了价值分析的主题，并已被最优化，以便 减少所需部件与基准的数量以便于组装，从而能够简单且低成本地制造“旁路” 型装置或者6至8极装置。此外，使这些块最优化可提供两种以上的开关组合。 因此，获得了一种具有新型功能的更经济有效的断路装置。减少并简化部件与基 准的数量有利于降低该装置的成本，并易于管理。作为一个例子，与标准断路装 置相比，可将部件与基准的数量除以三。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于电气设备的诸如转换开关的断路装 置，该装置包括至少两个叠置的断路块，每个断路块包括至少两对用于与设备的 至少两相连接的终端、至少两对与连接终端相连的固定触点、以及至少两个位于 两个稳定位置上的移动触点，一闭合位置为每个移动触点与同一对的固定触点相 连、以使电流流过，一断开位置为每个移动触点与固定触点分离、以防止电流流 过，该移动触点安装在一用于移动的连接移动条上；该装置还包括至少两个操纵 块，每个操纵块用于移动相应断路块的移动条；以及一装有一控制转轴的控制 块，该控制转轴可与一手柄相连、并用于同时控制操纵块，其特点在于，操纵块 背靠背地叠置在彼此之间倒置的断路块之间，并包括至少一个壳体，每个操纵块 包括至少一在其一端与控制转轴相连的连杆和一小驱动连杆，该小驱动连杆安装 成可围绕着位于盒体上的一固定中心销轴转动，并且在其一端上与连杆的自由端 相连、而在其另一端上与相应断路块的移动条相连，每个操纵块包括一呈弹簧形 式的具有两个自由端的能量储存装置，其中一个自由端与盒体牢固连接，而其另 一个自由端则与小驱动连杆牢固连接，弹簧可迅速转换相应的断路块。

较佳地，每个操纵块包括一具有至少一个底面的盒体，至少两个盒体于底面 处被安置在一起。

较佳地，操纵块包括一单件式连接盒体，该单件式连接盒体具有至少一构成 每个操纵块的底面的中间壁。

小驱动连杆较佳地通过至少一容纳在所述移动条内的一相应凹槽中的销轴 (peg)与该移动条相连，并由两个止动块所限制，该销轴与弹簧的相应自由端牢 固相连。

在该较佳实施例中，小驱动连杆通过至少一第一轴颈(journal)与连杆相 连，该轴颈被引导在一设置在盒体内的第一沟槽之中，该第一沟槽扩展到以该小 驱动连杆的中心销轴为中心的一段圆弧上。

沟槽扩展到略小于180°的角度范围，盒体包括一等同的、直径相对设置的第 二沟槽，该第二沟槽用于引导设置在小驱动连杆上、位于第一轴颈的相对侧上的 第二轴颈。

较有利的是，连杆、小驱动连杆以及弹簧都是可移动的部件，并且它们的配 置是可以改变的，以便在两个断路块之间形成几种开关组合。

在该本发明的较佳实施例中，控制转轴被引导在控制块的壳体内转动，并与 一从该装置的外侧即可接近的手柄相连，该控制转轴在两个不同的铰接点上与两 个操纵块的连杆相连。

控制转轴的进步之处在于，具有两个相互平行并与控制转轴的转动轴线Y垂 直的面对的圆盘，每个圆盘包括至少一个容纳在相应连杆中的一适当凹槽内的枢 轴。

较佳的是，位于安装在控制转轴的枢轴上的连杆的一端内的凹槽呈长椭圆形 (oblong)，以便在转轴与相应的连杆之间提供操作空间。

根据该较佳实施例，至少一个圆盘包括至少两个可容纳所述枢轴的地方、以 便改变位于该控制转轴上的连杆的铰接(swivel)点。

在本发明的另一个实施例中，连杆具有第一限定长度，位于控制转轴上、接 纳该连杆的枢轴相对于通过控制转轴的转动轴线Y的该装置的纵轴线X对称设 置，控制转轴具有三个与手柄的三个位置相对应的稳定位置：一中间“0”位置、 以及位于该中间位置两侧的直角位置上的“I”和“II”两个位置。

在本发明的又一个实施例中，连杆具有短于第一长度的第二限定长度，位于 控制转轴上、接纳连杆的枢轴相对于控制转轴的转动轴线直径相对设置，控制转 轴具有两个与位于手柄的直角位置上的“I”与“II”两个位置相对应的稳定位 置。

控制转轴的进步之处在于，具有至少一个凸轮，该凸轮用于驱动至少一个安 装在所述装置上的辅助触点，控制块的壳体具有至少一个内沟槽，以便接纳该辅 助触点。

较有利的是，控制转轴在其与控制手柄相对的那端上包括一方形部分，该方 形部分用于控制提供在所述装置上的第三断路块。

在下面结合附图所进行的实施例的描述中更详尽地揭示了本发明及其进步 之处，其中：

-图1是本发明四极断路装置的立体图，

-图2是三极断路装置的局部分解图，示出了控制块和被提升的上层断路 块，

-图3是控制轴、两个控制机械装置以及下层断路块的立体图，

-图4是控制转轴以及辅助触点的立体图，

-图5是操纵块的俯视图，

-图6是沿图5中的线VI-VI剖切的剖视图，

-图7是处于开关操作过程中与图5相类似的视图，

-图8a，8b到图12a，12b分别是上层操纵块的俯视图和下操纵块的仰视图， 示出了五种可能的组合及开关可能性。

请参阅图1，本发明的断路装置相当于一转换开关，它包括两个叠置的断路 块10、20，一上层断路块10和一下层断路块20，这两个断路块相互面对面。该 断路装置还包括两个操纵块30、40，每个操纵块用于一个断路块，这两个操纵块 背靠背设置，并一起被组装在一安装在断路块10、20之间的连接盒体50内。最 后，该断路装置包括一控制块60，该控制块通常位于操纵块30、40的右侧，并 具有一能接纳一控制手柄61的控制转轴64。该手柄具有三个稳定位置，一中间 “0”位置和两个“I”及“II”位置，该“I”及“II”位置位于中间位置两侧 的直角位置上，即总操作角度为180°。如众所周知的那样，每个断路块10、20 包括至少两对、在这个例子中为四对连接终端11、21，设计这些连接终端是为了 能与一设备的电线相连，在这个例子中为四极、即三相加一中线。在同样众所周 知的方式中，每个断路块10、20具有与它的连接终端对数一样多的固定触点对 数，以及与它的固定触点对数一样多的移动触点对数。该移动触点安装在一移动 条上，该移动条被设计成可在两个稳定位置之间移动：当移动触点与相应的固定 触点对相连、并形成电连接时的闭合位置，以及当移动触点与相应的固定触点对 分离、并中断电连接时的断开位置。每个断路块10、20的移动条由它的操纵块 30、40来驱动，操纵块由控制块60控制。该控制块60在其上部由一称之为“端 盖”的平板62所封闭，而在其下部敞开。该控制块的高度与上层断路块10和操 纵块30、40的总高度相等。事实上，它不需要高出此高度。断路块10、20以及 操纵块30、40通过配合的轮廓相互嵌装，并由位于上层断路块10的上侧上的、 在图1中可见的固定螺钉12固定在一起。

请参阅图2，图示为本发明断路装置1的局部分解图。图中去除了控制手柄 与下层断路块。端盖62以及上层断路块10被提升，以便示出上层操纵块30的 内部、控制块60的内部以及具有其移动条13的上层断路块10的下侧。在这个 实施例中，操纵块30、40被一起组装在连接盒体50之中，该连接盒体具有侧壁 51和中间壁52，中间壁将该盒体分成两个相等的部分，该中间壁构成了每个操 纵块30、40的底面。从该图中可以看到，连接盒体50与控制块60的壳体63制 成一个部件，这样可以简化制造及组装过程。当然，也可将连接盒体50制成两 个分离的、相同的联锁盒体，每一盒体用于一个操纵块30、40。本实施例的进步 之处在于它可制成具有同一盒体的单件式断路开关。控制块60包括一可在壳体 63内旋转的控制转轴64，该转轴通过一方形连接部分65与控制手柄61相连。 操纵块30、40是相同的，只是彼此之间倒置，它们背靠背地设置在连接盒体50 的中间壁52的两侧上。相同部分用相同标号来表示。每个操纵块30、40包括一 连杆31和一小驱动连杆32，连杆31的第一端与控制转轴64相连，小驱动连杆 32可枢转地环绕着相对于盒体50安装的一中心销轴33安装。该小连杆32的一 端连接在连杆31的第二端上，而另一端连接在相应的断路块10、20的移动条13 上。每个操纵块30、40还包括一呈弹簧34形式的、由扭转弹簧精确制成的、具 有两个自由端35、36的能量存储装置，其中一个自由端35与盒体50牢固连接， 而另一个自由端36与小连杆32牢固连接。由于该扭转弹簧34可以突然地驱动 该机械装置，这样加速了移动条13的转换，因而加速了相应的移动触点的转换， 即从断开位置转换至闭合位置，反之亦然。连杆31与小连杆32之间的连接是围 绕着被引入到呈圆弧形的第一沟槽38内的第一轴颈37而形成的，该第一沟槽位 于盒体50内，并在略小于180°的角度范围内延伸，其中心与小连杆32的中心销 轴33重合在一起。第二轴颈39位于小连杆32之上，与第一轴颈37直径相对设 置，并在等同的、具有同一中心并且对称的第二沟槽41内滑动。小连杆32与相 应的断路块10、20的移动条13之间的连接是通过一销轴42来实现的，该销轴 与小连杆32牢固连接，该销轴容纳在移动条13的凹槽14内。该凹槽被两个止 动块15、16限制着，以使销轴42相对于移动条13移动。该销轴42被弹簧34 加压着，其相应的自由端36容纳在一位于该销轴42内的十字孔43中。当然， 也可设想其它适当的固定装置。将包含着一操纵块30、40的所有部件，即连杆 31、小驱动连杆32以及弹簧34装配在一起，因此极易将它们拆除。这样可以改 变它们在同一操纵块30、40中、以及从一个操纵块到另一个操纵块的各自的位 置。所获得的各种构造可在两个断路块10、20之间实现各种开关组合。例如， 小驱动连杆32可在其具有销轴42的那端上与连杆31相连。同样，小驱动连杆 32可设置在另一个方向上，弹簧的位置也可改变。下文中将详细介绍这些多种结 构。

图3部分示出了图2所示的装置1，尤其示出了具有其移动条13的下层断路 块20、控制转轴64以及两个没有弹簧或者连接盒体50的操纵块30、40。图中 可以清楚地看到位于控制转轴64上的连杆31的连接。该控制转轴64包括两个 相互平行、并与该转轴的转动轴线Y垂直的圆盘66和67，每个圆盘具有用于各 根连杆31的一个枢轴68、69。这两个枢轴68、69不是直接叠置，而是偏置的。 就象在下文中将要描述的那样，可以改变这两个枢轴在它们的圆盘66、67上的 各自的位置。每一根连杆31的相应端包括一可容纳其枢轴68、69的长椭圆形沟 槽44，该长椭圆形沟槽可使连杆31相对于控制转轴64移动时具有一定数量的空 间，其意义将在下文中进行描述。图3所示为具有相同构造、但是彼此之间有相 对转动的两个操纵块30和40的连杆31和小驱动连杆32。下层操纵块40的小驱 动连杆32的销轴42容纳在下层断路块20的移动条13的凹槽14内。还可看见 用于连接小驱动连杆32与连杆31的轴颈37。

同时参阅图4，控制转轴64从顶部到底部包括：

-一接纳位于端盖62外侧的手柄的空心方形部分65，该空心方形部分由位 于一相应的孔65’内的一销钉固定，

-一引导转轴64在端盖62内转动的圆形部分70，

-彼此之间斜角度方形偏转的肋缘件或者凸轮71，

-具有枢轴68、69、用于连接连杆31、并由一局部圆形的柱状物72连接着 的两个圆盘66、67，

-一引导转轴64在控制块60的壳体63内转动的圆形部分73，以及

-一控制一可能存在的第三操纵块的实心方形部分74。

凸轮71被设计用来根据控制转轴64的位置来控制辅助触点80。一个或者几 个辅助的常开(N/O)或常闭(N/C)触点80通常与每个断路块相关联，以便通过电 连接将涉及这些断路块10、20的位置的信息传送到一个或几个控制或者监视电 路(辅助继电器、PLC可编程逻辑控制器、报警器等)。尤其，该辅助触点向连接 在下游的装置提供了预中断信息，以便在所涉及的断路块切断之前切断这些装 置。这些辅助触点80是标准型的辅助触点，包括一由位于控制转轴64上的凸轮 71直接控制的驱动活塞81。倘若需要的话，可在柱状物72的相对侧上增添补充 的辅助触点82。在这个例子中，这些辅助触点82是由该柱状物72驱动的刀型装 置83所控制的。借助于位于该控制块壳体内的纵向沟槽75和支承件76，可将所 有这些辅助触点80、82通过螺钉固定容纳在控制块60内，如图2所示。

图5到图7更详细地示出了操纵块30、40以及控制块60。图5是上层操纵 块30的俯视图，从图中可以看到控制转轴64、连杆31、其与控制转轴64相连 的用虚线表示的枢轴连接68、小驱动连杆32、其固定中心销轴33、两个位于相 应沟槽38、41内的轴颈37、39、用于驱动移动条13的销轴42以及弹簧34。图 6是图5的截面图，示出了上层操纵块30和下层操纵块40、连接块和控制转轴 64。在图6中可以清楚地看到，包含着每个操纵块30、40的部件以反向方式设 置，以便与同样反向设置的断路块10、20相配合。图7所示为图5的操纵块30、 根据箭头F沿逆时针方向转过45°的控制转轴64。

现在参阅图7来描述操纵块30、40的操作。

为了从一个稳定位置转换至下一个稳定位置，控制转轴64以及手柄61必须 转动90°，即180°旋转，从“I”位置经过中间“0”位置转至“II”位置。由于 控制转轴沿逆时针方向(箭头F)转动90°，上层断路块10联锁在闭合位置中，与 此同时，由于控制转轴沿顺时针方向(箭头G)转动90°，下层断路块20联锁在闭 合位置中。在这些转动中，同时发生了下列运动：

-连杆31的移动，

-小驱动连杆32围绕着它的中心销轴33转动，

-在弹簧34上加压，然后储存能量，一旦经过中心轴线Z，通过沟槽38、 41的中心以及小驱动连杆32的中心销轴33，则所储存的能量的释放，突然驱动 小驱动连杆32，

-由于容纳在移动条13凹槽内的小驱动连杆32的销轴42的缘故，相应的 断路块10、20的移动条移动。

由于位于移动条13上的分隔止动块15、16的空隙的缘故，介于移动条13 与销轴之间的操作空间，以及由于位于连杆31内的长椭圆形沟槽44的缘故，介 于连杆31与控制转轴64之间的操作空间可使移动条13突然驱动。该突然驱动 可使断路块10、20在极短的时间内联锁并中断，而与手柄61的操作速度无关。 该位于连杆31上的长椭圆形沟槽44还可确保相应的操纵块在其它操纵块运行的 同时瞬间断开。

为了在相反方向上转换该断路块10、20，控制转轴64、即手柄61可在相反 方向上进行简单操作，使得连杆31、小驱动连杆32以及弹簧34反向移动。

图8到图12所示为操纵块30、40各种可能的结构，以及由此所获得的用于 本发明装置的每一种结构的各种开关组合。标有符号A的附图表示上层操纵块30 的俯视图，标有符号B的附图表示下层操纵块40的仰视图。为了简化下面的说 明，断路块10、20的开关位置用符号表示为：“1”表示闭合位置，“0”表示 断开位置。同样，手柄61或者控制转轴64的位置用符号表示为：“0”表示中 间位置，“I”表示相对于“0”沿逆时针方向(箭头F)转动90°的位置，“II”表 示相对于“0”沿顺时针方向(箭头G)转动90°的位置。

如上所述，可以改变连杆31、小驱动连杆32以及弹簧34各自的位置。同样， 也可改变枢轴68、69的位置。要特别指出的是，当根据客户的特定需要安装该 装置时，在工厂里进行这些改动。在图8到图10中，所有部件从一种结构到另 一种结构是相同的，枢轴68、69相对于纵轴线X对称设置。在这些附图中，图 所示的操纵块30、40的结构与手柄61的中间位置“0”相对应。

在图8A和图8B中，连杆31、小驱动连杆32以及弹簧34与以上图中设置的 一样。每一块操纵块30、40的连杆31和小驱动连杆32之间的连接形成于容纳 在第一沟槽38内的第一轴颈37上，并且弹簧34位于中心轴线Z上。获得的开 关组合为： 上层断路块10 手柄(角度) 下层断路块20 1 I(-90°) 0 0 0(0) 0 0 II(+90°) 1

这种组合可以获得一种具有三个稳定位置的转换开关，在中间位置时，两个 断路块10、20均处于断开位置。

在图9A和图9B中，每一块操纵块30、40的连杆31和小驱动连杆32之间 的连接形成于容纳在第二沟槽41内的第二轴颈39上，并且弹簧34相对于中心 轴线Z偏置。获得的开关组合为： 上层断路块10 手柄(角度) 下层断路块20 1 I(-90°) 0 1 0(0) 1 0 II(+90°) 1

这种组合可以获得一种具有三个稳定位置的重叠触点转换开关，在中间位置 时，两个断路块10、20均处于闭合位置。

在图10A和图10B中，上层操纵块30的连杆31和小驱动连杆32之间的连 接形成于容纳在第二沟槽41内的第二轴颈39上，并且弹簧34相对于中心轴线Z 偏置。下层操纵块40的连杆31和小驱动连杆32之间的连接形成于容纳在第一 沟槽38内的第一轴颈37上，并且弹簧34位于中心轴线Z上。获得的开关组合 为： 上层断路块10 手柄(角度) 下层断路块20 1 I(-90°) 0 1 0(0) 0 0 II(+90°) 1

这种组合可以获得一种具有三个稳定位置的重叠转换开关，在“II”位置时， 两个断路块10、20重叠在闭合位置内。

在图11和图12中，连杆31略小于以上图中所使用的连杆，并且位于控制 转轴64上的枢轴68、69是沿直径方形设置的。枢轴68的位置与改变的上层操 纵块30相对应。在这个例子中，手柄61的中间位置“0”已不复存在，两个“I” 及“II”位置是通过转动90°所获得的。

在图11A和图11B中，上层操纵块30的连杆31和小驱动连杆32之间的连 接形成于容纳在第二沟槽41内的第二轴颈39上，并且弹簧34位于中心轴线Z 上。下层操纵块40的连杆31和小驱动连杆32之间的连接形成于容纳在第一沟 槽38内的第一轴颈37上，并且弹簧34也位于中心轴线Z上。获得的开关组合 为： 上层断路块10 手柄(角度) 下层断路块20 0 I(0) 0 1 II(+90°) 1

这种组合可以获得一种具有两个稳定位置的单件式断路开关，在“I”位置 时，两个断路块10、20处于断开位置，在“II”位置时，这两个断路块10、20 处于闭合位置。

在图12A和图12B中，上层操纵块30的连杆31和小驱动连杆32之间的连 接形成于容纳在第二沟槽41内的第二轴颈39上，并且弹簧34位于中心轴线Z 上。下层操纵块40的连杆31和小驱动连杆32之间的连接形成于容纳在第二沟 槽4 1内的第二轴颈39上，并且弹簧34相对于中心轴线Z偏置。获得的开关组 合为： 上层断路块10 手柄(角度) 下层断路块20 1 I(0) 0 0 II(+90°) 1

这种组合可以获得一种具有两个稳定位置的转换开关。

除上述的多种开关组合之外，操纵块30、40以及控制块60的设计可在应用 中产生很好的通用性。

为了获得一种三极或四极单件式断路开关，所要作的是配备一个与断路块相 对应的操纵块的盒体50。

为了制造一种六极或八极开关，如上所述将上述的二极或四极单件式断路开 关并置即可。在这个例子中，一不同且特定的连杆用于同时控制两个并置的断路 块，并且控制转轴的枢轴的位置也要改变。

为了制造一种与一转换开关相组合的“旁路”型断路装置，可在本发明装置 的下层断路块的下面增加一个单件式断路开关。在这个例子中，控制块60的控 制转轴64的方形端74直接容纳在该开关的控制转轴的上端。

为了制造一种包含着三相与一中线的四极装置，如图1所示，尽管在断路块 10、20的长度上有所区别，但不必对包含着操纵块30、40的连接盒体50作任何 修改就可使用。可在两个断路块10、20之间插入一单件式“隔层”盒体55，作 为连接盒体50的延伸段。在下列条件下，该“隔层”盒体不包括任何驱动机械 装置，即：与每个断路块10、20的中间位置相对应的移动触点安装在活动条上， 并如上所述，该活动条是由所述操纵块30、40驱动的。

当然，还可设想这些多种装置的所有组合。显而易见的是，本发明装置实现 了上述所有目的。当然，本发明不受上述实施例的限制，并且本发明包括任何对 于本技术领域中的专家而言显而易见的修改与变化。