CN111599635A - 用于电开关装置的真空瓶触点的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于相对于电开关装置(100)的至少一个真空瓶(90)的固定触点的可动触点(91)的控制装置(10)。装置(10)包括用于机械能积聚类型的触点的断开和连接主要机构(1、2、3、4)。该装置(10)包括附加断开辅助机构(5、6、7、8)，其布置成：当可动触点(91)朝向连接位置移动时积聚机械能，并且以这样的方式恢复由此积聚的机械能以在可动触点(91)固定在连接位置而不管主要断开力的作用时，施加以冲击的形式的趋于使可动触点(91)从连接位置朝向断开位置移动的附加断开力。该附加断开力尤其可以通过在附加断开弹簧(5)的作用下被带动旋转的撞击臂(6)传递，直到其一端撞击主要机构的杆(41)或连接到此杆(41)的部件。

Description

用于电开关装置的真空瓶触点的控制装置

技术领域

本发明涉及电开关装置领域，特别是用于在真空中切换电流的装置。本发明尤其涉及高压断路器类型的装置。然而，它不限于这种类型的装置，还可以涉及诸如接触器或开关的装置。此外，本发明具有在不同电压领域中的应用，特别是中压或高压，即在超过1000V的电压下操作的装置。在本文件中，表述“电开关装置”无区别地涵盖多个类型电装置，比如开关、断路器、接触器、保险开关、重合器等。

更具体地，本发明涉及一种用于这种电开关装置的真空瓶触点的控制装置。

背景技术

在现有技术中已知一种用于真空瓶的可动触点的控制装置，使得可以通过能量积聚断开机构将可动触点与相应的固定触点分开。

图1和2示出了常规控制装置。该装置的断开机构包括断开弹簧3和接触压力弹簧14，该接触压力弹簧被校准，以根据图1和2所示的顺序在接收到断开命令后将可动触点91与固定触点92分开。图1示出了可动触点91处于断开位置，而图2示出了可动触点91处于连接位置。

在触点91和92在负载下连接时，它们在一定的极端电流和/或电压条件下可以彼此焊接，从而可以证明由断开弹簧3和接触压力弹簧14积聚的能量不足以将它们彼此分开。

本发明的目的是当这些触点彼此焊接并且弹簧中积聚的能量不足以断开它们之间的焊接时允许这些触点断开。

发明内容

为此，本发明的主题是一种用于相对于电开关装置的至少一个真空瓶的固定触点、在可动触点抵靠着固定触点的连接位置和可动触点与固定触点相距一距离的断开位置之间可动的可动触点的控制装置。该装置包括主要断开和连接机构，其布置成：

-当装置接收到连接命令时使可动触点朝向连接位置移动，并且当可动触点朝向连接位置移动时积聚机械能，

-以这样的方式恢复由此积聚的机械能以在装置接收到断开命令时，施加主要断开力，该主要断开力趋于使可动触点从连接位置朝向断开位置移动。

根据本发明，该装置包括附加断开辅助机构，其布置成：

-当可动触点朝向连接位置移动时积聚机械能，

-以这样的方式恢复由此积聚的机械能以在可动触点固定在连接位置而不管主要断开力的作用时，换句话说，当该主要断开力不足以使可动触点从连接位置朝向断开位置移动时，施加附加断开力，该附加断开力趋于使可动触点从连接位置朝向断开位置移动。

因此，附加机构构成第二能量积聚机构，其在由主要断开机构积聚的机械能不足以使触点彼此分开时促进触点之间的焊接断开。

在一实施例中，所述主要机构可以包括：带动构件，可动触点连接至该带动构件；断开弹簧，优选的是压缩弹簧，其能够积聚和恢复主要机构的所述固有机械能，断开弹簧布置为在带动构件上施加所述主要断开力，使得在装置接收到所述断开命令时将可动触点朝向断开位置移动，主要机构还可以包括控制轴和将控制轴连接到带动构件的主要传动系统。根据该实施例，该装置可以配置成：

-当装置接收到所述断开命令时，释放控制轴的旋转，

-当装置接收到所述连接命令时，带动控制轴沿连接方向旋转，控制轴的这种旋转通过带动构件使可动触点朝向连接位置移动，使得断开弹簧积聚所述机械能，

-当可动触点处于连接位置时，使控制轴的旋转停止。

优选地，带动构件可以包括极轴，带动构件形成与极轴一体旋转的第一杆，并且控制轴可以设置有与控制轴一体旋转的第二杆，所述主要传动系统包括连接至第一杆和第二杆的连接连杆。

在一实施例中，附加断开辅助机构包括附加断开弹簧，优选的是拉伸弹簧，该附加断开弹簧能够积聚和恢复附加机构的所述固有机械能。根据该实施例，该附加机构还可以包括可绕固定轴旋转运动的撞击臂，附加断开弹簧布置成在撞击臂上施加所述附加断开力，从而当装置接收到所述断开命令时带动其绕所述固定轴旋转，撞击臂布置成当可动触点固定在连接位置而不管主要断开力的作用时以冲击的形式将附加断开力传递给所述带动构件。

这种附加机构的实施相对简单，并且通过撞击臂的运动的作用，可以施加附加断开力，在这种情况下为撞击，其性质是使触点之间的焊接断开。

此外，固定轴与撞击臂的这样执行撞击即将附加断开力传递给带动构件的部分之间的距离构成杆臂，其使得可以使用相对低刚度的附加断开弹簧，特别是相对于主要断开弹簧的刚度。

当主要断开力足以打开触点时，这使得可以将附加机构与主要机构脱开，即在这种情况下，防止附加断开力传递给带动构件。

在一实施例中，附加机构可以包括附加传动系统，该附加传动系统包括将连接连杆连接到第二杆的释放连杆以及将撞击臂连接到第二杆的断开连杆，从而将控制轴和撞击臂旋转连接。根据该实施例，附加机构优选地布置成使得当装置接收到断开命令并且可动触点固定在连接位置而不管主要断开力的作用时：

-通过附加断开弹簧的作用，连接连杆和释放连杆相对彼此旋转运动，从而减小连接至第一杆的连接连杆的一端与连接至第二杆的释放连杆的一端之间的距离，

-通过附加断开弹簧的作用，带动撞击臂绕所述固定轴旋转，直到其一端撞击第一杆或与之连接的部件，该撞击将所述附加断开力传递给带动构件。

在一实施例中，附加机构可以包括扭转弹簧，其布置成使得相对于连接连杆定向释放连杆的旋转方向。

优选地，撞击臂的固定轴可以平行于极轴和控制轴的旋转轴线。

这样的布置通常使得可以减小装置的紧凑性并简化其功能。

本发明还涉及一种电开关装置，其包括一个或多个真空瓶，每个真空瓶包括可动触点和固定触点，该装置包括如上定义的装置。

该电开关装置可以包括高压断路器。

通过阅读以下非限制性的详细描述，本发明的其他优点和特征将变得显而易见。

附图说明

下面的详细描述参考附图，其中：

图1是现有技术的电开关装置的真空瓶的可动触点的控制装置的示意图，处于可动触点的断开位置；

图2是图1的控制装置处于可动触点的连接位置的示意图；

图3是根据本发明的电开关装置的局部透视示意图，示出了用于该装置的真空瓶的可动触点的控制装置；

图4是图3的装置的控制装置处于可动触点的连接位置的示意图；

图5是图3的装置的控制装置处于可动触点的断开位置的示意图；

图6是图3的装置的控制装置处于中间位置的示意图，装置的附加机构在该中间位置起作用；

图7是图3的装置的控制装置处于用于释放可动触点的撞击位置的示意图；

图8是图3的装置的控制装置处于图7的位置的放大，以该装置的撞击机构的释放系统为中心。

具体实施方式

图3示出了高压断路器类型的电开关装置100的一部分，其配备有真空瓶90。该装置100通常可以包括多个真空瓶(未示出具有多个瓶的构造)。

更具体地，本发明涉及一种用于真空瓶90的可动触点91相对于该瓶90的固定触点的控制装置10。从下面的描述中可以得出，当装置100配备有多个真空瓶90时，该控制装置10能够同时命令多个可动触点91的断开。

参照图3和4，控制装置10包括极轴1，其可以绕轴线A1相对于装置100的支撑元件101旋转运动。

极轴1为每个真空瓶90承载轴承11，该轴承通过杆12连接到该瓶90的可动触点91，杆12的一端固定在轴承11上，而另一端固定在可动触点91上。

当极轴1绕轴线A1旋转运动时，该装置10使得可以沿方向D1平移地使杆12和可动触点91相对于相应的固定触点92运动。特别地，当极轴1在第一旋转方向S11上绕轴线A1旋转运动时，可动触点91在对应于触点91和92的连接方向的第一平移方向S13上沿方向D1运动(参见图4)。当极轴1在第二旋转方向S12上绕轴线A1旋转运动时，可动触点91在对应于触点91和92的断开方向的第二平移方向S14上沿方向D1运动。

因此，当装置100包括多个瓶90(未示出构造)时，极轴1的旋转使得可以同时断开或连接每个瓶90的触点91和92。

主要断开和连接机构

对于每个真空瓶90，控制装置10包括断开弹簧3，其在该示例中以压缩方式工作。弹簧3围绕杆12延伸，并且一方面抵靠在轴承11(在图3中可见)的支承表面上，另一方面抵靠在相应支承元件13(在图4中可见)的面对表面上。该支承元件13相对于相应瓶90的固定触点92并且相对于装置100的支撑元件101固定。

为了保持触点91和92之间的压力，对于每个真空瓶90，装置10包括接触压力弹簧14，其在该示例中以压缩方式工作。弹簧14也围绕杆12延伸，并且一方面抵靠在轴承11的所述支承表面上，另一方面抵靠在相应支承元件15(在图4中可见)的面对表面上。该支承元件15在方向D1上与杆12一体平移。

极轴1设置有第一杆41，其绕轴线A1与极轴1一体旋转，使得这些元件中的一个绕轴线A1的旋转带动这些元件中的另一个沿共同的旋转方向(S11或S12)绕轴线A1旋转。第一杆41形成用于极轴1的带动构件。

控制装置10还包括控制轴2，其能够被控制机构(未示出)带动而绕平行于极轴1的旋转轴线A1的旋转轴线A2旋转。

控制轴2设置有第二杆42，其绕轴线A2与控制轴2一体旋转，使得这些元件中的一个绕轴线A2的旋转带动这些元件中的另一个沿共同的旋转方向(S21或S22，参见下文)绕轴线A2旋转。

第一杆41和第二杆42通过双连杆相互连接，该双连杆由连接连杆43和所谓的“释放”连杆7形成，这将在下文中更详细地描述，其部分地涉及附加机构。连接连杆43在其一端与第一杆41铰接，而在其另一端与释放连杆7铰接。释放连杆7在其一端与连接连杆43铰接，而在其另一端与第二杆42铰接。

该双连杆以及第二杆42形成主要传动系统，其将控制轴2连接至极轴1的带动构件41。

刚刚描述的装置10的各个部件形成主要断开和连接机构，该主要断开和连接机构使得可动触点91能够在其抵靠着固定触点92的连接位置和其与固定触点92相距一距离的断开位置之间移动。

连接位置如图4所示，断开位置如图5所示。

在连接位置，断开弹簧3和接触压力弹簧14被压缩并因此存储机械能，从而对轴承11的支承表面施加主要断开力，该力趋于带动极轴1和第一杆41沿所述第二旋转方向S12绕轴线A1旋转(参见图4)。在装置10未接收到断开命令的同时，控制轴2的旋转被固定，使得可动触点91通过断开弹簧3和接触压力弹簧14以及防止第一杆41和极轴1沿所述第二旋转方向S12旋转的连杆43和7的作用而保持在连接位置。实际上，在该位置，连杆43和7被对准，使得一方面连杆43与第一杆41的铰接和另一方面连杆7与第二杆42的铰接之间的距离不能增加。

通过主要机构断开

为了从连接位置(图4)到达断开位置(图5)，装置10配置成在发出断开命令时释放控制轴2的旋转。

因此，该断开命令使得由断开弹簧3和接触压力弹簧14施加的所述主要断开力能够沿第二旋转方向S12带动极轴1和第一杆41绕轴线A1旋转。该旋转带动可动触点91沿断开方向S14平移。该旋转同时通过连杆43和7带动第二杆42和控制轴2沿断开方向S22旋转。

自然地，接触压力弹簧14的尺寸被确定为使得其自由长度使得在断开位置，可动触点91与固定触点92相距一距离(参见图5)。

通过主要机构连接

为了从断开位置(图5)到达连接位置(图4)，装置10配置成当发出连接命令时带动控制轴2沿连接方向S21旋转。

控制轴2的这种旋转通过连杆43和7以及第二杆42带动第一杆41和极轴1沿第一旋转方向S11旋转，从而使可动触点91沿断开方向S13平移运动。

在触点91和92的这种连接时以及在通过主要机构断开时(在没有附加机构的帮助下；参见下文)，由连杆43和7形成的双连杆的作用类似于单个连杆。

在触点91和92连接时，即极轴1在图5的配置与图4的配置之间旋转时，断开弹簧3积聚机械能。

通过主要机构积聚能量的原理

断开和连接原理机构的变型可以与刚刚描述的特定实施例不同。例如，在未示出的实施例中，断开弹簧可以是拉伸弹簧。

更一般地，主要机构布置成使得当发出连接命令时使可动触点91朝向连接位置移动，并且当其朝向连接位置移动时积聚机械能。该主要机构还布置成以这样的方式恢复由此积聚的机械能，即当装置10接收到断开命令时，施加主要断开力，该主要断开力趋于使可动触点91从连接位置朝向断开位置移动。

附加断开辅助机构

根据本发明，装置10包括附加断开辅助机构，其设置成当主要机构本身不能使在它们之间的焊接断开时断开触点91和92之间的焊接。

参照图3和4，附加机构包括可绕固定轴61旋转运动的撞击臂6。

该固定轴61分别平行于极轴1和控制轴2的旋转轴线A1和A2。

附加机构包括断开连杆8，其将撞击臂6连接至第二杆42，从而将控制轴2与撞击臂6旋转连接。为此，断开连杆8在其一端铰接至撞击臂6于臂6的位于固定轴61和该臂6的撞击端之间的点处；断开连杆8在其另一端铰接至第二杆42。因此，第二杆42在断开方向S22上的旋转带动撞击臂6沿撞击方向S32旋转，并且往复地，第二杆42在连接方向S21上的旋转带动撞击臂6沿装备方向S31旋转，并且往复地(参见图4)。

在该示例中，附加机构包括附加断开拉伸弹簧5。该弹簧5一方面连接到装置10的固定部分，即相对于装置100的支撑元件101固定，并且另一方面在撞击臂6的相对于固定轴61的与其撞击端相对的一端。

在图4所示的连接位置，附加断开弹簧5伸展且因此存储机械能，其将力施加在撞击臂6上，该力趋于带动后者沿撞击方向S32绕固定轴61旋转。只要装置10没有接收到断开命令，控制轴2的旋转就被固定，使得在存在断开连杆8的情况下，撞击臂6不能沿撞击方向S32转动。

断开连杆8以及释放连杆7形成附加传动系统，其布置成当可动触点91固定在连接位置而不管控制轴2的旋转释放时，即当主要断开力不足以打开或断开触点91和92之间的焊接时，通过臂6在带动构件41上带动撞击。

通过附加机构断开辅助

当触点91和92彼此焊接时，主要机构可证明不足以打开触点91和92。在这种情况下，可动触点91固定在图4所示的连接位置，而不管控制轴2能够通过断开弹簧3和接触压力弹簧14的作用绕轴线A2转动(参见上文)。

其结果是，由于抵抗断开弹簧3的作用的触点91和92之间的焊接，第一杆41仅能够沿第二旋转方向S12绕轴线A1转动与接触压力弹簧14的压缩相对应的角度。

然而，附加断开弹簧5在撞击臂6上的作用趋于通过断开连杆8带动第二杆42沿断开方向S22绕轴线A2旋转。

在存在释放连杆7的情况下，第二杆42和撞击臂6可分别沿断开方向S22绕轴线A2以及沿撞击方向S32绕固定轴61旋转。实际上，释放连杆7和连接连杆43能够通过附加断开弹簧5的作用而相对于彼此枢转，从而根据图6所示的配置，减小一方面连杆43与第一杆41的铰接和另一方面连杆7与第二杆42的铰接之间的距离。因此，释放连杆7使得可以释放附加机构，使得其借助于其执行的撞击而有助于断开触点91和92。

为了使释放连杆7相对于连接连杆43的旋转方向定向，可以在这些连杆7和43之间安装扭转弹簧71。该定向功能可以通过任何其他方式提供，例如借助于棘轮，其安装在这些连杆之一上以使得防止其沿与装置10(未示出)的功能不兼容的方向相对旋转。

然后在图6的配置中，通过附加断开弹簧5的作用，带动撞击臂6沿撞击方向S32绕固定轴61旋转，该旋转带动第二杆42和控制轴2沿断开方向S22绕轴线A2旋转。

撞击臂6继续旋转，直到其撞击端撞击第一杆41或与之连接的部件(参见图7)。这样的撞击使得可以以冲击的形式将附加断开力传递给第一杆41，该附加断开力能够断开触点91和92之间的焊接。

当触点91和92之间的焊接由于该撞击的作用而断开时，极轴1和第一杆41然后通过断开弹簧3的作用而被带动沿第二旋转方向S12绕轴线A1旋转，带动可动触点91沿断开方向S14平移。因此，装置10从图7的配置到达图5的配置。

自然地，当主要机构能够在不需要附加机构的帮助下打开触点91和92时，从连接位置(图4)到达断开位置(图5)仍然反映撞击臂6沿撞击方向S32绕固定轴61旋转，因为由于控制轴2因断开命令而能够旋转，所以附加断开弹簧5恢复其在连接时积聚的机械能。然而，给定装置10的各个部件的几何形状和布置，撞击臂6在这种情况下不与带动构件41结合。

通过附加机构积聚能量的原理

在触点91和92闭合时，即在极轴1从图5的配置旋转到图4的配置时，附加断开弹簧5积聚机械能。

自然地，附加断开辅助机构的变型可以与刚刚描述的特定实施例不同。例如，在未示出的实施例中，附加断开弹簧可以是压缩弹簧。

更一般地，附加机构布置成在可动触点91朝向连接位置移动时积聚机械能，并且以这样的方式恢复由此积聚的机械能以在可动触点91固定在连接位置而不管主要断开力的作用时，施加附加断开力，该附加断开力趋于使可动触点91从连接位置朝向断开位置移动。

Claims (9)

1.一种用于可动触点(91)的控制装置(10)，所述可动触点(91)相对于电开关装置(100)的至少一个真空瓶(90)的固定触点(92)、在可动触点(91)抵靠着固定触点(92)的连接位置和可动触点(91)与固定触点(92)保持一距离的断开位置之间可动，该装置(10)包括主要断开和连接机构(1、2、3、4)，其布置成：

-当装置(10)接收到连接命令时使可动触点(91)朝向连接位置移动，并且当可动触点(91)朝向连接位置移动时积聚机械能，

-以这样的方式恢复由此积聚的机械能以在装置(10)接收到断开命令时施加趋于使可动触点(91)从连接位置朝向断开位置移动的主要断开力，

该装置的特征在于，它包括附加断开辅助机构(5、6、7、8)，其布置成：

-当可动触点(91)朝向连接位置移动时积聚机械能，

-以这样的方式恢复由此积聚的机械能以在可动触点(91)固定在连接位置而不管主要断开力的作用时，施加趋于使可动触点(91)从连接位置朝向断开位置移动的附加断开力。

2.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述主要机构包括：带动构件(41)，所述可动触点(91)连接至带动构件；断开弹簧(3)，优选的是压缩弹簧，其能够积聚和恢复主要机构的所述固有机械能，断开弹簧(3)布置为在带动构件(41)上施加所述主要断开力，使得在装置(10)接收到所述断开命令时将可动触点(91)朝向断开位置移动，主要机构还包括控制轴(2)和将控制轴(2)连接到带动构件(41)的主要传动系统(42、43)，该装置(10)配置成：

-当装置(10)接收到所述断开命令时，释放控制轴(2)的旋转，

-当装置(10)接收到所述连接命令时，带动控制轴(2)沿连接方向(S21)旋转，控制轴(2)的这种旋转通过带动构件(41)使可动触点(91)朝向连接位置移动，使得断开弹簧(3)积聚所述机械能，

-当可动触点(91)处于连接位置时，使控制轴(2)的旋转停止。

3.根据权利要求2所述的装置(10)，其中，所述带动构件包括极轴(1)，带动构件(41)形成与极轴(1)一体旋转的第一杆(41)，并且其中，所述控制轴(2)设置有与控制轴(2)一体旋转的第二杆(42)，所述主要传动系统包括连接至第一杆(41)和第二杆(42)的连接连杆(43)。

4.根据权利要求2或3所述的装置(10)，其中，所述附加断开辅助机构包括附加断开弹簧(5)，优选的是拉伸弹簧，该附加断开弹簧(5)能够积聚和恢复附加机构的所述固有机械能，该附加机构还包括可绕固定轴(61)旋转运动的撞击臂(6)，附加断开弹簧(5)布置成在撞击臂(6)上施加所述附加断开力，从而当装置(10)接收到所述断开命令时带动其绕所述固定轴(61)旋转，撞击臂(6)布置成当可动触点(91)固定在连接位置而不管主要断开力的作用时以冲击的形式将附加断开力传递给所述带动构件(41)。

5.根据权利要求3的权利要求4所述的装置(10)，其中，所述附加机构包括附加传动系统(7、8)，该附加传动系统包括将连接连杆(43)连接到第二杆(42)的释放连杆(7)以及将撞击臂(6)连接到第二杆(42)的断开连杆(8)，从而将控制轴(2)和撞击臂(6)旋转连接，所述附加机构布置成使得当装置(10)接收到断开命令并且可动触点(91)固定在连接位置而不管主要断开力的作用时：

-通过附加断开弹簧(5)的作用，连接连杆(43)和释放连杆(7)相对彼此旋转运动，从而减小连接至第一杆(41)的连接连杆(43)的一端与连接至第二杆(42)的释放连杆(7)的一端之间的距离，

-通过附加断开弹簧(5)的作用，带动撞击臂(6)绕所述固定轴(61)旋转，直到其一端撞击第一杆(41)或与之连接的部件，该撞击将所述附加断开力传递给带动构件(41)。

6.根据权利要求5所述的装置(10)，其中，所述附加机构包括扭转弹簧(71)，其布置成使得相对于连接连杆(43)定向释放连杆(7)的旋转方向。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的装置(10)，其中，所述撞击臂(6)的固定轴(61)平行于极轴(1)和控制轴(2)的旋转轴线。

8.一种电开关装置(100)，包括一个或多个真空瓶(90)，每个真空瓶包括可动触点(91)和固定触点(92)，其特征在于，它包括根据权利要求1至7中任一项所述的装置(10)。

9.根据权利要求8所述的电开关装置(100)，其特征在于，它包括高压断路器。

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