通过圆柱形凸轮致动灭弧室的相反运动的触头

摘要

为了降低高压或中压断路器的断路能量，灭弧室(10)包括两个设置成在相反方向运动的触头(12，14)，它们通过单独的设备(20，30)致动。由设有与固定的杆(32，42)相协作的槽(26，28)的圆柱形凸轮(22)在相反方向驱动两个触头(12，14)，每个杆连接到相应的一个触头(12，14)：槽(26，28)的轮廓使得不需要任何复杂的设计就可控制第二触头(14)相对于主触头(12)的运动的速率和幅度。

说明书

技术领域

本发明涉及用于高压或中压的断路器，在断路器中通过在相反方向运动的触头来降低驱动能量。

更具体地，本发明涉及通过圆柱形凸轮在相反方向致动断路器灭弧室(interrupting chamber)的触头。

背景技术

用于中压或高压的开关装置包括一对触头，触头设置成相对于彼此在电流可以流通的关闭位置和电流被切断的开启位置之间运动。

触头的分离速度是在切断时保证断路器绝缘性能一个主要参数。为了降低所需的驱动能量，同时提高触头的分离速度，尤其是在通过断路器执行中断时，已有的建议是设计两个动触头，动触头设置成相对于彼此运动，并且通过单独的系统致动。

根据惯例，用语″主触头″用于表示额定电流通过的电触头(及它的防晕帽，anti-corona cap)；用语″动触头″用于表示直接连接到驱动部件的主触头和灭弧触头组件。同样，由主触头和灭弧触头组成的″相反运动触头″通过本身连接到动触头的连杆机构运动。

特别地，文献EP0822565描述了用于高压或中压的断路器，断路器具有带有两个臂的杠杆，一个臂连接到喷嘴，喷嘴固定到第一触头或与第一触头成整体，另一个臂连接到第二触头，杠杆使得第一触头的运动可在相反方向上同时驱动第二触头。

然而，能够看出当电流正被中断并且正在触发电弧时，触头分离的速比起着重要的作用。而不好的是，这种杠杆致动不可能修改速比。

这个问题已有的一个解决方案是使用凸轮机构，如文献EP1211706描述的：固定到第一灭弧触头的或与第一灭弧触头成整体的喷嘴，通过杆连接到通过枢轴安装的凸轮上。在触发的时候，凸轮驱动被连接到第二灭弧触头的第二杆，以使在第一方向运动的第一触头引起第二触头在相反方向上运动。

借助于凸轮引导面的形状，这个解决方案可获得在触头运动时变化的速比。然而，这个系统的构造复杂，并且随着时间变化，与杆在引导面上的引导运动一起发生的凸轮枢转运动可能产生可靠性的问题，尤其是由于各种活动轴的位置的失调而产生。

发明内容

除了其它优点，本发明想要克服上述缺点，并且尤其是可使触头在其中以相反方向移动的灭弧室的可靠性得到改善。

在发明的一个方面，本发明由此提供了使用圆柱形凸轮用于在相反方向移动灭弧室的两个触头：主触头在一个方向上的运动引起圆柱旋转运动，由此使相反运动的第二触头在相反方向上运动；在一个方案中，圆柱本身的致动引起两个触头在相反方向上运动。每个触头通过固定在被安装成在圆柱的相应的槽中滑动的元件上的相应的杆连接。

槽设计成能得到特殊的速比。特别地，用于驱动主触头的槽可以包括相对于轴线倾斜度不同的部分，并且特别地，至少一个纵向端部沿着轴线延伸：当主触头产生起始运动时，只要可滑动安装元件沿着所述端部移动，在旋转运动发生前圆柱就开始等待延迟时间，例如以允许触头在分离发生之前达到某一速率。

在一个优选的方面，本发明提供了用于高压或中压断路器的灭弧室，所述灭弧室包括两个触头，两个触头设置成沿着轴线在相反方向上相对于彼此运动，并且两个触头由优选地关于触头的运动轴线对称的触头支架保持。两个触头通过连接装置连接到驱动圆柱，特别的是，连接装置是杆，每个杆通过其一端固定到相应的触头，驱动圆柱带有槽，固定至杆的另一端的可滑动安装元件可在槽中运动。有益地，绝缘喷嘴固定到主触头，并且作为用于固定至相应连接装置的点。

优选地，用于驱动触头(特别是主触头)的驱动杆成对设置，且每个杆的一端固定到触头，使得杆以直径上对置的方式固定到该触头，并且有益的是杆在它们的其它末端通过与之垂直的棒互相连接，棒被安装成在圆柱的两个对称的槽中滑动。这种结构使限制触头和/或喷嘴上的力成为可能。

有益地，至少一些可滑动安装元件与承座相结合，承座也安装成在被设置在灭弧室的触头支架上的导向槽中滑动。所述槽平行于旋转轴线，以便使连接装置只平移并且由此使触头只平移。

在另一个方面，本发明涉及设置有灭弧室的高压或中压断路器，在灭弧室中，通过圆柱形凸轮驱动触头。

附图说明

通过阅读以下的说明书和附图，可以更好地理解本发明的特征和优点，附图仅仅作为非限定的示意图，其中：

图1A和1B分别示出在闭合位置和开启位置的灭弧室的示意图，灭弧室设置有由本发明的一个实施例的驱动设备驱动的相反运动的触头；和

图2A更确切地示出本发明的驱动系统的一个优选的实施例，并且图2B示出相关的连接装置；和

图3A和3B是本发明的驱动圆柱的一个实施例的视图。

具体实施方式

高压或中压断路器包括灭弧室10，灭弧室可以充满六氟化硫(SF6)类型的绝缘气体。灭弧室10包括第一触头12和第二触头14；运动的第一触头12由灭弧触头12a和主触头(没有示出)组成，相反运动的第二触头14同样由灭弧触头14a和主触头14b组成。通常，第一触头12具有可插入的套管状的部分，第二触头具有圆柱状的部分，该部分可以插入可插入的套管中：这两个元件在允许电流在它们之间通过的闭合位置(图1A)和它们互相分离开的切断位置(图1B)之间协作。

在中断过程中，两个触头12，14沿相反的方向运动；主触头14b分离，然后灭弧触头12a，14a分离，如果有由相互接合的长度产生的延迟周期的话，在延迟周期之后，形成电弧，电弧随着触头12，14被远移开而熄灭。为了改善灭弧，主触头(在这例子中是第一触头12)(尽管这样，尤其是在权利要求中，它也可以是第二触头14)通常固定到喷嘴16，喷嘴由绝缘材料制成，并且朝着第二触头14的方向延伸可插入套管12，其本身扩大了气体压缩容积；所述绝缘体喷嘴16形成作为吹喷喷嘴(blast nozzle)的颈部，用于朝着电弧的方向吹喷来自压缩容积的气体，并且能够例如在电弧存在时发生去气并且参与吹喷电弧。

本发明还可以提供其它系统，例如气体吹喷(gas blasting)和压缩室。

沿着断路器灭弧室10的主轴线AA，在固定的触头支架18内引导两个触头12，14和喷嘴16。优选地，灭弧室10、喷嘴16、第一和第二触头12，14环绕轴线AA对称；触头支架18可以采用各种常见的形式，特别地，它们可以是两个直径上对置的轨道的形式或间隔90度的四个轨道的形式，或圆柱形壳的形式。

通过单独的致动系统致动每个触头12，14使它们离开或朝着另一个触头的方向运动，该致动系统包括驱动部件(没有示出)和驱动装置20。通常，在断路器触发的时候，被驱动部件移动的主触头12驱动驱动装置20，驱动装置20移动第二触头14；一个方案是使驱动部件致动驱动装置20，引起触头12，14在相反方向运动。

根据本发明，驱动装置20包括关于室10的轴线AA圆周对称的圆柱形元件22，有利地是，驱动装置20位于触头支架18中与第二触头14相同的一侧，即沿着轴线AA，元件按以下顺序布置：主触头12、喷嘴16、第二触头14和圆柱22。优选地驱动圆柱22只有一个自由度，即绕轴线AA旋转运动；例如，两个锁定系统24(例如是滚动轴承或其它种类的轴承)沿着轴线AA布置在圆柱22的每一侧(参见图2A)。

圆柱22按凸轮方式动作；它设有驱动槽26，28，驱动槽穿过它具有预定外形的壁，每个槽的至少一部分具有相对于轴线AA方向的倾斜度(即旋绕轴线AA)以形成基本上成螺旋状的形状。

在相反方向驱动两个触头12，14，触头12，14通过连接装置30固定到槽中。用于驱动第一触头12的第一槽26具有这样的倾斜部分，即它的角度轨迹与用于驱动第二触头14的第二槽28的倾斜度的角度轨迹相反。

此外，为了避免在运动时具有槽26，28的每个触头12，14的连接装置30之间的任何作用，为了便于组装，也为了避免不必要地弱化圆柱22，每个触头12，14的驱动槽26，28最好是完全在圆柱22的特定部分形成。在优选的实施例中，圆柱与第二触头14在相同一侧，为了弥补连接装置30长度上的不同，结构的一个例子包括第一槽26，在第一触头12致动时第一槽26用作具有基本上螺旋状的部分，该螺旋状的部分例如以顺时针方向旋绕过圆柱22的靠近触头12，14的第一端部，而在圆柱22的沿着轴线AA远离触头12，14的第二端部设有第二槽28，第二槽具有基本上螺旋状的部分，该部分以逆时针旋绕。

第一触头12和驱动设备20之间的连接是通过一端固定在第一触头12上(或优选地固定在喷嘴16上)的杆32有益地实现的。通过例如栓接到喷嘴16，杆32能够只平行于轴线AA平移。杆32在它的第二端处固定到与第一槽26协作的可滑动安装元件34上：做平移的第一触头12和喷嘴16，通过例如已知的驱动部件，引起杆32沿着轴线AA平移，并使可滑动安装元件34在槽26内运动，由此引起圆柱22的旋转运动。

为了避免任何附加的运动，特别是为了避免元件34随着杆32的扭转而产生任何旋转运动，优选地，在固定触头支架18中的槽36中引导可滑动安装的元件34，例如通过延伸它的承座38引导；槽36平行于触头12运动的方向，即平行于轴线AA(图2A)。承座38可以设置成各种结构，但理想的是它以更大或更小的长度被锁定在槽36中；例如在形成槽36的触头支架18的壁上，所述槽36设有内部加宽的部分，并且承座38设有被容纳在所述槽中的突起。有益地，杆32被置于圆柱22内，通过更大的直径(以具有更大的展开面)，以便在设计槽26，28的形状时有更大的自由度；有益地，圆柱22的外径尺寸接近于触头支架18的内径或接近于触头或喷嘴12，14，16的外径。

此外，为了平衡喷嘴16和触头12上的力，有益的是具有两个连接杆32，32′，连接杆以直径上对置的方式固定并且与两个具有相同形状并在圆柱22上偏移180度(图2和3)的第一槽26，26′协作。在这种情况下，优选的是，为了进一步提高对称性和刚性，通过穿过圆柱22的棒40将两个杆32，32′和可滑动安装的元件34，34′相互连接，杆32，32′还在致动端保持间隔开。棒40然后垂直固定到杆32，32′，并因此垂直于轴线AA，并且棒包括两个可滑动安装的元件34，34′，且优选地包括与两个在触头支架18上直径相对地设置的导轨36，36′相协作的两个承座38，38′。

关于第二触头14，有益地是使用相同的驱动和连接结构，带有两个第二杆42，42′，第二杆42，42′在一端以固定的方式结合到第二触头14，并在另一端固定到元件44，44′，元件44，44′被安装成在圆柱22的两个第二槽28，28′中滑动。垂直于杆42，42′的第二棒50使杆42，42′间隔开，并且在每一端处通过两个承座48，48′与触头支架18上的两个导轨46，46′中的相应的一个协作。

优选地，为了使圆柱形凸轮22的刚性最佳，两个保持棒40，50互相垂直。

然而，即使第一触头12驱动两个第一杆32，32′，触头14有可能只通过单独的第二杆42驱动。其它配置也是可能的，如总体尺寸的功能，存在的力等等。

第一和第二槽26，28的轮廓使控制两个触头12，14相对于彼此的行程成为可能；更确切地说，它们可相对于主触头12的行程优化第二触头14的行程。圆柱22旋转运动的速率和幅度取决于断路器触发时主触头12的速率和(每个)第一槽26的轮廓。圆柱22的旋转运动和(每个)第二槽28的轮廓使限定第二运动触头14运动的幅度和速率成为可能。

例如，理想的是两个触头12，14的速率的总和在触头分离之后具有其最大值，以便优化切断能量。适合于槽26，28的槽的轮廓在图3中示出，在图中可以注意到每个第一槽26在任何一端处具有平行于轴线AA的第一部分：在致动开始时，特别是当主触头12停留在闭合位置时逐渐加速，并且圆柱形凸轮22不必要旋转运动；一旦达到某个速率，就驱动第二触头14以便在分离和电弧放电时得到最高速度，并且，两个槽26，28在几乎彼此相反的角度延伸。

各种几何形状都是可以的。

通过使用易于制造的部件，和通过使保证在所需的方向发生活动成为可能的各种装置来提高耐受性，可以很容易实现本发明的致动，各种装置是例如轨道35，46、承座38，48、棒40，50等等。本发明的方案使限定优化的触头12，14的触头运动轮廓成为可能，即，使得不使用复杂的结构计算，而尽可能控制相对于主触头12相反运动的第二触头14运动的行程和速率成为可能，并且本发明所述的方法使组装很容易。

此外，灭弧室10可以保持相同的外部轴向尺寸，这对于SF6断路器是特别有益的。