包括具有两杠杆的复位装置的具有双动触头的电设备

摘要

本发明提供了一种电装置(10)，电装置(10)包括能够沿装置(10)的主轴线A移动的主可移动触头(14)和副可移动触头(16)，其中，主可移动触头(14)通过复位机构(20)连接至副可移动触头(16)，复位机构将主可移动触头(14)沿一个方向的运动转换为副可移动触头(16)沿相反方向的运动，该装置的特征在于，复位机构(20)包括安装成能够绕相应的平行枢转轴线(B，C)相对于固定框架(12)枢转的两个杠杆(22，24)，每个杠杆(22，24)一方面连接至主可移动触头(14)或连接至副可移动触头(16)并且另一方面连接至另一杠杆(24，22)。

说明书

技术领域

本发明涉及电力线开关装置，比如具有双动触头的高压或中压切断开关或 断路器，电力线开关装置包括主可移动触头和副可移动触头以及连接机构，连 接机构用于将两个可移动触头连接在一起并使副可移动触头能够被主可移动触 头驱动。

本发明更具体地涉及一种断路器或切断开关，对其副可移动触头的驱动进 行优化以便在断开开关装置的阶段期间限制行程并优化副可移动触头的加速 度。

背景技术

具有双动触头的断路器包括在断开或闭合断路器的阶段期间能够相对彼此 并相对固定结构移动的两个触头。

通常，两个可移动触头中的通常称为主可移动触头的一者由驱动机构驱动， 并且该主可移动触头通过曲柄机构驱动通常称为副可移动触头的另一可移动触 头。

曲柄机构通常设计成使得副可移动触头的移动与主可移动触头的移动同时 进行且方向相反。

文献EP-A-1933348和EP-A-0809269各自描述了具有双动触头的切断开 关，所述切断开关具有下述系统：该系统包括两个杆和中央曲柄构件，主可移 动触头通过中央曲柄构件驱动副可移动触头。

在断开切断开关期间，主可移动触头和副可移动触头沿相反方向同时移动。

因此，可移动触头的驱动机构必须能够产生足够大的能量以便同时使两个 可移动触头移动。因此，在断开切断开关的阶段开始时上述能量相对较大。

此外，驱动机构提供使可移动触头能够迅速达到足够大的速度的能量以便 熄灭在两个可移动触头之间形成的电弧。

因此，驱动机构的部件、可移动触头和曲柄机构的尺寸相对较大以便能够 抵抗在断开或闭合切断开关期间所涉及的负荷。

文献EP-B-0992050描述了一种用于将主可移动触头与副可移动触头连接 的连接系统，所述连接系统包括约束于主可移动触头的牵引杆、枢转杠杆以及 紧固至副可移动触头的连接部。

杠杆的一个分支为叉形并能够与由牵引杆承载的销配合。杠杆的另一个分 支承载与连接部中的凹口配合的销。

由牵引杆承载的销与杠杆的叉部配合使副可移动触头在断开阶段的第一时 期保持静止不动，随后在断开阶段的第二时期由主可移动触头驱动。因此，使 可移动触头移动所需要的能量在一定时间范围内分散。

然而，每个可移动触头持续加速，可移动触头的速度最大的位置与触头之 间的电弧需要被熄灭的位置不同。

本发明旨在提供一种比如切断开关的开关装置，其中用于将可移动触头连 接在一起的连接装置使得能够限制可移动触头的驱动力，同时使一个触头相对 于另一个触头的相对速度在可移动触头之间的接触正要被破坏时处于最大。

发明内容

本发明提供一种电力线开关装置，所述电力线开关装置包括主可移动触头 和副可移动触头，主可移动触头和副可移动触头中的每一者能够沿开关装置的 主轴线相对于开关装置的固定外壳在开关装置的闭合位置与开关装置的断开位 置之间移动；

其中，主可移动触头通过曲柄机构连接至副可移动触头，曲柄机构将主可 移动触头的沿一个方向上的移动转换为副可移动触头的沿与主可移动触头的移 动方向相反的方向上的移动；

开关装置的特征在于，曲柄机构包括两个杠杆，两个杠杆安装成绕相应的 平行枢转轴线相对于固定外壳枢转，每个杠杆首先连接至主可移动触头或副可 移动触头并且其次连接至另一杠杆。

通过具有串联安装的两个杠杆的曲柄机构驱动副可移动触头使得能够在断 开开关装置的阶段的期间根据主可移动触头的位置的作用优化副可移动触头的 移动的行程和速度。

优选地，曲柄机构构造成使得当主可移动触头在对应于开关装置的闭合位 置的第一位置与中间位置之间移动时，曲柄机构不将主可移动触头的移动转换 为副可移动触头的移动，以及当主可移动触头在中间位置与对应于开关装置的 断开位置的第三位置之间移动时，曲柄机构将主可移动触头的移动转换为副可 移动触头的移动。

优选地，曲柄机构的第一杠杆包括连接至主可移动触头的第一分支和连接 至曲柄机构的第二杠杆的第二分支，并且所述第二杠杆包括连接至第一杠杆的 第二分支的第一分支和连接至副可移动触头的第二分支。

优选地，第二杠杆的第一分支包括槽，紧固至第一杠杆的第二分支的从动 销能够在第一杠杆的枢转期间在槽中移动。

优选地，槽包括圆弧形的第一部分，当第二杠杆处于开关装置的闭合位置 时，圆弧形的第一部分相对于外壳以第一杠杆的枢转轴线为中心。

优选地，当主可移动触头在第一位置与中间位置之间移动时，从动销在槽 的第一部分中移动。

优选地，槽包括第二部分，当主可移动触头在中间位置与第三位置之间移 动时，从动销在第二部分中移动以驱动第二杠杆绕其枢转轴线转动。

优选地，槽的第二部分的形状限定成使得当主可移动触头从中间位置移动 至第三位置时，第二杠杆的枢转速度逐渐增大。

优选地，槽的第二部分的形状限定成使得当主可移动触头从中间位置移动 至第三位置时，第二杠杆的枢转速度逐渐增大并随后逐渐减小。

优选地，当主可移动触头从中间位置移动至第三位置时，主触头的速度大 于副可移动触头的速度。

优选地，当主可移动触头从中间位置移动至第三位置时，主触头的速度小 于或等于副可移动触头的速度，并随后大于副可移动触头的速度。

附图说明

阅读以下参照附图会更好理解的详细描述，本发明的其他特征和优点将变 得明显，在附图中：

图1为用于根据本发明的教示而制成的开关装置的电弧控制腔室的立体 图；

图2A和图2B示出了图1中所示的曲柄机构的放大比例的细节图；

图3A至图3D为示出了电弧控制腔室在断开开关装置的阶段的期间的相继 状态的主视图；以及

图4示出了在本发明的实施方式中，每个可移动触头在断开开关装置的阶 段的期间相对于开关装置的外壳的移动的曲线图。

具体实施方式

在本发明的描述中，如图1中所示，纵向、竖向和横向定向以非限制性的 方式给出附图标记L、V和T。

图1示出了开关装置10，例如，比如中压或高压电力传输线的断路器的电 弧控制腔室。

电弧控制腔室10包括固定外壳12，固定外壳12具有绕主轴线A(在本实 施方式中纵向定向)大体上呈柱状的形状。

电弧控制腔室10还包括布置在外壳12内部的具有与外壳12相同的轴线的 主可移动触头14和副可移动触头16。主可移动触头和副可移动触头16安装成 通过沿着外壳12的主轴线A轴向滑动而相对于外壳12移动。

在本实施方式中，副可移动触头16由具有轴向端部16a的轴向杆构成，轴 向端部16a适于接纳在主可移动触头14的接触部分18中。

每个可移动触头14、16电连接到电导体并且可移动触头14、16适于在外 壳12中在图1中示出的闭合位置与图3D中示出的断开位置之间轴向移动，在 闭合位置中，可移动触头14、16彼此接触以使电流能够流经电弧控制腔室10， 在断开位置中，可移动触头14、16彼此相距一定距离，从而防止电弧控制腔室 10中的任何电流流动。

可移动触头14、16通过连接到主可移动触头14的驱动装置(未示出)并 且通过将主可移动触头14连接到副可移动触头16的曲柄机构20移动。

曲柄机构20用于将来自驱动装置的驱动力经由主可移动触头14传递至副 可移动触头16。

曲柄机构20还设计成将主可移动触头14沿第一方向的移动转化为副可移 动触头16的沿相对于主可移动触头14相反的方向的移动。

如在图3A至图3D中可以看到的，在断开电弧控制腔室10的阶段期间， 主可移动触头14被驱动以沿第一方向轴向移动，参照附图，也就是说在本实施 方式中向左移动，并且副可移动触头16被驱动以沿相反的第二方向轴向移动， 也就是说在本实施方式中向右移动。

如在图2A和图2B中更详细地看到的，曲柄机构20包括两个杠杆22、24， 所述两个杠杆22、24彼此串联连接并且安装成绕相关联的平行横向轴线B、C 相对于外壳12枢转，并且曲柄机构20还包括两个杆26、28，所述两个杆26、 28将杠杆22、24连接到可移动触头14、16。

第一杆26将主可移动触头14连接到第一杠杆22，并且第二杆28将第二 杠杆24连接到副可移动触头16。

第一杠杆22由在第一杠杆22的枢转轴线B处彼此连接的两个分支30、32 构成。第一杠杆22因而包括：第一分支30，第一分支30具有通过第一杆26 连接到主可移动触头的自由端部30a；和第二分支32，第二分支32具有连接到 第二杠杆24的自由端部32a。

第二杠杆24同样由在第二杠杆24的枢转轴线C处彼此连接的两个分支34、 36构成。第二杠杆24因而包括：第一分支34，第一分支34连接到第一杠杆 22的第二分支32；和第二分支36，第二分支36具有通过第二杆28连接到副 可移动触头16的自由端部36a。

第二杠杆24的第一分支34包括槽28，槽28可动地接纳由第一杠杆22的 第二分支32承载的从动销40。

槽38的形状限定成使得在断开电弧腔室10的阶段期间，在所述断开阶段 的第一时期中，主可移动触头14沿着纵向主轴线A移动并且副可移动触头16 保持静止不动，然后，在所述断开阶段的第二和第三时期中，主可移动触头14 将副可移动触头16驱动成沿着纵向主轴线A移动。

而且，槽38的形状限定成使得主可移动触头14在主可移动触头14位于其 腔室断开位置与中间位置之间时驱动副可移动触头16，其中中间位置位于电弧 控制腔室10的断开位置与闭合位置之间。

当主可移动触头14处于该中间位置时，两个可移动触头14、16可以电连 接到一起或可以不电连接到一起。

因而，在断开电弧控制腔室10的阶段中的该第一时期中，仅主可移动触头 14移动，使所述单个可移动触头14移动所需要的能量因此小于使两个可移动 触头14、16移动所需要的能量。而且，由于副可移动触头16的行程受到限制， 电弧控制腔室10的外壳12的总体尺寸得到限制。

为此，槽38包括呈圆弧形的第一部分42，该圆弧形在第二杠杆24处于其 开关装置闭合位置中时以第一杠杆22的枢转轴线B为中心。槽38的该第一部 分42为槽38的相对于第二杠杆24的枢转轴线C的径向外部。

如例如在图2A中可以看到的，当从动销40在槽38的第一部分42中移动 并且副可移动触头16处于其电弧控制腔室10断开的初始位置时，从动销40 不压靠槽38的壁，第二杠杆24因而不被第一杠杆22驱动而枢转。

槽38包括第二部分44，第二部分44使第一部分42延伸，并且第二部分 44的形状被限定成使得当从动销40在槽38的该第二部分44中移动时，从动 销40压靠槽38的壁中的一个壁。

第二杠杆24因而被第一杠杆22驱动而枢转，并因此第二杠杆24驱动副可 移动触头14相对于外壳12移动。

在本实施方式中，如在图2B中可以看到的，槽38的第二部分44呈大致 直线状并且相对于第二杠杆的枢转轴线C径向延伸。应当理解的是，对于第二 部分44而言本发明不限于这种形状，第二部分44也可以弯曲的，并没有超出 本发明的范围。

图3A至图3D示出了，本发明的电弧控制腔室10在断开电弧控制腔室10 的阶段期间的各个连贯致动位置。

在图3A中，电弧控制腔室10示出成位于其初始闭合位置，其中可移动触 头14、16电连接到一起，并且其中可移动触头14、16中的每一个处于初始闭 合位置，从而使电流能够流经电弧控制腔室10。

在断开阶段期间，主可移动触头14从其图3A中示出的初始闭合位置开始 以连续方式被驱动装置驱动成沿着电弧控制腔室的主轴线A进行轴向移动(在 本实施方式中朝向左侧)，直到主可移动触头14到达其最终位置，其中电弧控 制腔室断开，如图3D中所示。

在其轴向移动中，主可移动触头14用于通过第一杆26驱动第一杠杆22 绕其枢转轴线B枢转。

从动销40因而划出以第一杠杆22的枢转轴线B为中心的圆弧形轨迹。

在断开电弧控制腔室10的阶段期间的第一时期中(与从图3A中示出的状 态转变到图3B中示出的状态相对应)，主可移动触头14沿着特定行程移动。

在该第一时期期间，从动销40在槽38的第一部分42中移动。第二杠杆处 于与副可移动触头16的初始闭合位置相对应的位置中。因而，由槽38的第一 部分42形成的圆弧以第一杠杆22的枢转轴线B为中心。

因而，如上所述，在断开阶段的该第一时期期间，第二杠杆24不被第一杠 杆22驱动成绕其枢转轴线C枢转，因此副可移动触头16在其初始腔室闭合位 置中保持静止不动。因此，在断开阶段的所述第一时期期间，仅主可移动触头 14轴向移动。

在断开阶段的第一时期的末尾，在主可移动触头14的图3B中示出的中间 位置中，仅主可移动触头14相对于其初始位置(其中电弧控制腔室10闭合) 轴向偏移，而副可移动触头16仍处于其初始闭合位置。

在断开阶段的第二时期中(与从图3B中示出的状态转变到图3C中示出的 状态相对应)，主可移动触头14继续其轴向移动，从而越过上述中间位置。主 可移动触头14因而驱动第一杠杆22并因此还驱动从动销40绕第一杠杆的枢转 轴线B枢转。

在所述第二时期期间，从动销40在槽38的第二部分44中移动。

槽38的第二部分44的形状和从动销40的圆弧形轨迹导致从动销40压在 槽38的第二部分44的壁上，从而驱动第二杠杆24沿与第一杠杆22绕其轴线 B枢转的旋转方向相反的方向绕其轴线C枢转。在本实施方式中，第二杠杆24 因此沿顺时针方向枢转。

在枢转的同时，第二杠杆24驱动副可移动触头16沿与主可移动触头14 的滑动方向相反的方向相对于外壳12滑动，即，当在附图中观察时在本实施方 式中朝向右侧滑动。

杠杆22、24的枢转轴线B、C相对于外壳12的布置以及杠杆22、24的分 支的定向和尺寸限定成使得在断开阶段的所述第二时期期间，从动销40逐渐靠 近第二杠杆24的枢转轴线C移动。

由于变得更靠近于第二杠杆24的枢转轴线C，从动销40的轨迹与第二杠 杆24的第一分支34之间的倾斜角度增大。

因此，通过杠杆臂的系统，第二杠杆24的枢转速度在断开阶段的所述第二 时期期间逐渐增大。

因而，副可移动触头16移动的速度在断开阶段的第二时期期间也逐渐增 大。

在断开阶段的所述第二时期期间，两个可移动触头14、16同时地并且沿相 反方向移动。而且，至少副可移动触头16的移动速度逐渐增大。

此外，可移动触头14、16的行程限定成使得触头14、16之间的电连接在 可移动触头14、16之间的相对速度位于其最大值时、或在副可移动触头16的 加速阶段之前或期间的任何其它位置处被破坏。

优选地，在断开阶段的第二时期的末尾，可移动触头分离并且从动销40 位于杠杆的两个枢转轴线B、C之间。从动销40处于其最靠近于第二杠杆24 的枢转轴线C的位置。

在这个时刻，可移动触头14、16之间的相对速度最大，从而促进电弧的熄 灭。

然后，在断开电弧控制腔室10的阶段的第三时期(与从图3C中示出的状 态转变到图3D中示出的状态相对应)，可移动触头继续其沿相反方向的移动。

从动销40在槽38中移动并且进一步逐渐移动远离第二杠杆的枢转轴线C， 并且第二杠杆24的枢转速度因而逐渐减小。

因此，在断开状态的第三时期期间，副可移动触头16相对于其最大移动速 度逐渐减慢。

在断开阶段的第三时期末尾(也是断开阶段的末尾)，主可移动触头14的 驱动装置停止，并且因此主可移动触头14停止，副可移动触头16同样停止。

由于副可移动触头14在断开阶段的所述第三时期期间逐渐减慢，其动能减 小，并且使副可移动触头16停止所需要的能量因此也减小。

因而，通过双杠杆曲柄机构20和槽38的特定形状，当主可移动触头14 处于位于灭弧控制腔室10的断开位置与图3B中示出的中间位置之间的轴向位 置时，主可移动触头14驱动副可移动触头16。而且，当主可移动触头14处于 位于灭弧控制腔室10的闭合位置与图3B中示出的中间位置之间的轴向位置 时，主可移动触头14不驱动副可移动触头16。

图4为示出了本发明的实施方式的在断开阶段期间每个可移动触头14、16 相对于外壳12的移动或行程的曲线图。

曲线图中的第一曲线50是线性的并且示出了主可移动触头14相对于外壳 的行程。非线性的第二曲线52示出了副可移动触头16相对于外壳12的行程。

第三曲线66示出了两个可移动触头14、16之间的相对距离。

每个曲线50、52包括与相关联的可移动触头14、16在断开阶段的第一时 期期间的移动(即直到可移动触头14、16到达时刻T1)相对应的第一部分54、 56。

如上所述，在该第一时期期间，仅主可移动触头14移动，副可移动触头 16保持静止不动。

这就是与副可移动触头16相关联的曲线52的第一部分56为线性并且与横 坐标轴重合的原因。

每个曲线50、52还包括与相关联的可移动触头14、16在断开阶段的第二 时期期间的移动(即从时刻T1开始直到可移动触头14、16到达时刻T2)相对 应的第一部分58、60。

在断开阶段的所述第二时期期间，主可移动触头14驱动副可移动触头16， 并且副可移动触头16的移动速度逐渐增大。

这就是与副可移动触头16相关联的曲线52的第二部分60使其凹侧面向上 方凹入的原因。

如在第三曲线66中可以看到的，两个可移动触头14、16在所述第二时期 期间在曲线66与横坐标轴相交的时刻T3处彼此失去接触。

在时刻T2，即在断开阶段的第二时期的末尾，副可移动触头16的速度最 大。

在所述时刻T2之后，即在断开阶段的第三时期期间，副可移动触头16的 速度逐渐减小。

每个曲线50、52因而包括与相关联的可移动触头14、16在断开阶段的第 三时期期间的移动(即从时刻T2开始直到可移动触头14、16到达时刻T4)相 对应的第三部分62、64。

与副可移动触头16相关联的曲线52的第三部分64在与时刻T2相对应的 时间点处包括拐点。

在本发明的另一方面中，杠杆22、24的尺寸限定成使得主触头14的速度 在断开阶段的第二时期期间以及在断开阶段的第三时期期间大于副可移动触头 16的速度。

在本发明的该另一方面的变型中，杠杆22、24的尺寸限定成使得主触头 14的速度在断开阶段的第二时期期间小于或等于副可移动触头16的速度，并 且使得主可移动触头14的速度在断开阶段的第三时期期间大于副可移动触头 16的速度。

电弧控制腔室10的闭合通过与上述移动相反的移动发生，即通过从图3D 中示出的状态转变到图3A中示出的状态发生。

一开始，对应于从图3D中示出的状态转变到图3B中示出的状态并且经过 图3C中示出的状态，驱动装置驱动主可移动触头14沿着外壳12的轴线A进 行移动，使得主可移动触头14更靠近于副可移动触头16移动。

副可移动触头16通过曲柄机构20被主可移动触头14驱动，以沿与主可移 动触头14相反的方向移动，即可运触头14、16彼此更靠近地移动，然后产生 电接触。

电弧控制腔室10由此闭合。

可移动触头14、16移动超过该接触位置，直到可移动触头14、16到达与 图3B中示出的状态相对应的相对位置，其中副可移动触头16处于其电弧控制 腔室10的闭合位置。

在这种状态下，第二杠杆124处于其相对于其枢转轴线C的角位置，其中 由槽38的第一部分42形成的圆弧以第一杠杆22的枢转轴线B为中心。而且， 在这种状态下，从动销40到达槽38的第一部分42。

然后，在电弧控制腔室10闭合的阶段的第二时期中，可移动触头继续其移 动，从而驱动第一杠杆22，并因此还驱动从动销40。

从动销40在槽38的第一部分42中移动，第二杠杆24因而不被第一杠杆 22驱动而进行枢转。

副可移动触头16因此保持静止不动。

在所述第二时期的末尾(也是闭合阶段的末尾)，电弧控制腔室10处于图 3A中示出的状态并且主可移动触头14的驱动装置停止。