具有内部紧凑结构的开关的夹持组

技术领域

本发明涉及用于开关(例如转换开关)的夹持组，该夹持组具有改进的内部结构和功能构造以及整体上更紧凑的结构。

更具体地但非排他地，本发明涉及用于电源开关的夹持组，该电源开关适用于涉及大电流的工业应用，特别是在铁路领域。

背景技术

如在该特定技术领域中众所周知的，开关是可以“建立”或“断开”电路内的电气连接的电气部件，以中断电流或将其从一个导体转移到另一个导体。开关在操作时会移除或恢复电路中的导电路径。

一种特定类型的开关是所谓的隔离开关。隔离开关用于确保电路完全断电以进行维修或维护，但是，在正常操作期间，隔离开关必须能够支持正常电流以及为特定应用限定的短路电流，而没有任何间接损害。此类隔离开关经常用于配电和工业应用中，在这些应用中，必须在调节或维修操作期间拆除机械的驱动电源。高压隔离开关尤其用于变电站，以确保设备(例如断路器、变压器和传输线)的隔离，尤其是在其维护期间。隔离开关通常不用于提供对电路的正常控制，而仅用于确保安全隔离并因此用于对安全隔离进行管理。隔离开关可以手动或自动操作。

与负载开关和断路器不同，隔离开关缺少抑制电弧的机构，通常在载有大电流的导体电中断时出现这样的电弧。因此，它们可以被认为是卸载装置，旨在仅在已经通过使用另一控制设备中断了与之连接的导体中流动的电流之后才打开。

在某些已知类型的断路器中，当触头中断时，也可以使用另一个触头与不同的电路建立连接。

这就是所谓的“转换触头”或“转换开关”的情况，其中精确地设置了一组三个电触头，从而允许中断与一个电路的接触，然后与另一个电路建立连接。

一组三个触头通常称为极。转换开关可以有一个或多个极。极中的触头由坚硬且耐燃尽和腐蚀的材料制成，例如经过适当处理的铜和相关合金。

即使它们有用，转换开关通常也很大并且不能经常使用，特别是在那些需要优化空间以在有限的区域内组织尽可能多的电路的那些应用中。

鉴于此，例如为了移动转换开关的活动触头而开发了空间安全内部移动机构。

尽管该移动机构具有无疑的优点，但由于开关本身的一点振动也可能物理地移动这些活动触头之一并在不希望的情况下中断由开关所提供的电气连接，所以不能必然地固定活动触头在转换开关内的位置。

另一方面，已知的用于固定活动触头的位置的锁定机构将新引入与获得开关的紧凑构造有关的问题，并且在某些情况下，甚至不能保证活动触头位置的可靠锁定并由此不能确保开关提供可靠的电气连接。

活动触头和内部锁定机构还用于其它类型的开关中，例如尤其用于工业或铁路应用的隔离开关，或者一般的电源开关。

发明内容

因此，本发明的技术问题在于提供一种用于开关的内部活动触头的内部锁定机构，以确保其紧凑构造，特别是在转换开关的情况下。

本发明的另一个目的是提供一种具有内部锁定机构的开关，该内部锁定机构保证了整个开关的更有效的操作。

本发明的又一个目的是提供一种具有内部结构的开关，该内部结构保证了较高的可靠性和较长的使用寿命。

本发明的另一个目的是提供一种不需要复杂的制造步骤并因此不需要高制造成本的开关内部构造。

最后，本发明的目的是提供一种易于应用于不同类型的电源开关的开关内部构造。

基于本发明的解决方案是使用卡钳状元件的夹持组来夹持开关的活动触头，从而提供具有紧凑构造、强大锁定力并且还适用于不同的活动触头形状的锁定装置。这种卡钳状元件的夹持组在提到的领域中被广泛使用，因此本发明的特殊性涉及一种新的卡钳形状设计，该设计减小了卡钳组以及整个开关的总尺寸。

根据上述解决方案思想，该技术问题通过一种用于开关、转换开关、隔离开关以及通常的电源开关(特别是用于工业或铁路应用的电源开关)的夹持组来解决，该电源开关安装在绝缘本体内并包括提供电气连接的至少一个活动触头，该夹持组配置为夹持电源开关的所述至少一个活动触头。夹持组具有模块化结构，所述模块化结构包括多个卡钳状元件，所述多个卡钳状元件平行地安装在支撑框架上并且还包括各自的端子指状元件，所述端子指状元件能够相对于彼此成角度地移动，对抗于弹性返回装置而相互接近和远离。

有利地，夹持组的这种结构形状允许包括它们的开关的非常紧凑的整体结构，同时在机械稳定性和正确电气连接方面保证有效的操作。

此外，有利地，模块化构造是针对不同尺寸的开关的优化设计。

优选地，夹持组的每个卡钳状元件由两个端子指状元件形成，并且相对于同一夹持组的其它卡钳状元件可独立地移动。此外，卡钳状元件的端子指状元件相对于同一夹持组的其它卡钳状元件的端子指状元件可独立地移动。

有利地，这种独立的运动允许夹持组能够适用于不同的活动触头形状，当夹持活动触头时就像手一样。

根据本发明的一个特定方面，卡钳状元件的每个端子指状元件在其两个相对端部附近包括至少两个孔。

优选地，根据本发明的夹持组包括用于卡钳状元件的端子指状元件的每个孔的销。

这种结构保证了夹持组的包装构造，从而保证了夹持组的空间安全整体结构。

此外，根据特定方面的夹持组的支撑框架包括位于夹持组的端部处的至少两个支撑元件，以便固定包装构造。

优选地，支撑元件包括与端子指状元件的每个孔相对应的用于销的孔眼，至少两个孔眼相对于这种销提供间隙。

有利地，由于这种特定的构造，可以使每个夹持组的卡钳状元件正确运动。

此外，根据本发明的又一个方面的夹持组的支撑框架还包括互连梁，支撑元件安装在该互连梁上。

有利地，该构造在结构上易于制造并且操作可靠。

根据本发明的另一方面，夹持组还包括与端子指状元件的每个孔相对应并且在夹持组的卡钳状元件之间的衬套。

此外，优选地为弹簧形式的弹性返回装置交替地位于夹持组的卡钳状元件之间。

该特定方面允许每个夹持组的每个卡钳状元件正确且独立地运动。

根据本发明的一个特定方面，夹持组还包括用于每个销的锁定垫圈，该锁定垫圈相对于卡钳状元件在另一侧上位于支撑元件的孔眼上，以确保维持夹持组的卡钳状元件的包装构造。

根据本发明的另一方面，每个卡钳状元件的端子指状元件在一端具有倒圆的尖端，对应于相应的卡钳状元件的夹持部分。

此外，优选地，每个卡钳状元件的端子指状元件的面对的轮廓形成会聚-扩散空间。

端子指状元件的这种特定形状有利于夹持阶段，同时允许正确夹持活动触头。

最后，必须注意的是，夹持组适用于任何电源开关，无论电流水平如何，因为可以安装不同(增大或减小)数量的卡钳状元件，以符合要求的电流率。

显然，就生产时间和成本评估而言，将相同的部件应用于不同型号的开关的可能性是一个显著的优势。

本发明的开关的进一步的特征和优点将从以下参考附图以非限制性示例的方式给出的描述中变得更加明显。

附图说明

-图1示出了根据本发明实现的包括夹持组的开关的透视图；

-图2示出了根据本发明的夹持组的透视图；

-图3示出了图2的夹持组的分解图；

-图4示出了图2的夹持组的卡钳状元件的前视图；

-图5示出了图2的夹持组的侧视图；

-图6示出了图2的夹持组的俯视图。

具体实施方式

参考附图，附图标记1整体地、示意性地示出了根据本发明实现的开关，特别是转换开关。

示出的开关1是专门为工业或铁路应用而提供的，其中为了进行高频开关动作，必须接通和断开高DC电流。

开关1包括绝缘的开关本体2，该绝缘的开关本体又包括开关自身的所有运动部分，这将在下文中公开。

在图1所示的特定实施例中，具体公开了一种转换开关，但是相同的工作机构可以应用于隔离开关中，或者通常应用于电源开关中。

在图1的所描述的示例性实施例中，开关本体2具有大致平行六面体的形状，其深度远小于其它两个维度。

此外，具体地，图1示出了开关1，该开关的前表面被移除以便示出容纳在开关本体2中的所有元件。

开关本体2包括基部3，该基部适于通过两个凹口4连接在电气系统内，或者简单地用作开关1的支撑件。

开关1在内部可以分为两个主要部分，靠近基部3的下部部分5和立在所述下部部分5之上的上部部分7，移动机构6容纳在下部部分中，电气连接组8容纳在上部部分中。这些空间参考涉及在竖直位置延伸的开关的安装，特别是根据图中所示的局部参考系统的Y轴。

移动机构6包括机动装置9。机动装置9例如是电磁线圈。然而，没有任何东西可以阻止使用诸如电动马达之类的其它机动装置9。移动机构6优选是旋转运动机构。

机动装置9由竖直隔板10和水平隔板11覆盖，以保护机动装置9并划分下部部分5和上部部分7。

机动装置9也可操作地连接到齿轮系统12，该齿轮系统包括主齿轮13和副齿轮14。

轴15连接在主齿轮13的平面表面16上。在图1所示的示例性实施例中，轴15具有三个凸耳形状，但是没有任何使用限制，例如笔直的轴15。

杆17在其端部18上连接到轴15的一个凸耳19。以此方式，主齿轮13的旋转引起轴15的旋转，并且因此导致杆17的平移运动。

换句话说，轴13和杆17用作活塞杆/曲轴机构。

杆17还在下部部分5和上部部分7之间提供连接。

杆17在其相对端部20上沿开关本体2的深度方向具有U形截面，即相对端部20沿图中所示的局部参考系统的Z轴呈U形。

U形相对端部20的腔与支撑滑动元件21互补。

支撑滑动元件21包括平行设置的前板22和后板23，大致在前板22和后板23的平均尺寸处，该前板和后板在开关本体2的深度方向上通过连接部分24横向连接。换言之，支撑滑动元件21在开关本体2的深度方向上是H形的。

前板22具有矩形截面，其中在下侧上具有面向杆17的凹部25。凹部25插入在杆17的U形相对端部20的腔中，并且优选地由横向销固定。

后板23在开关本体2的后表面26上。

优选地，沿着开关本体2的中心轴线在后板23和后表面26之间插置有引导件27。在所描述的实施例中，引导件27具有Ω形轮廓，并且后板23具有带凹槽28的相对应且互补的形状，以在Ω形引导件27上滑动。

没有限制使用支撑滑动元件21可以在其上滑动的其它类型的引导件27。

活动触头29放置在连接部分24的上侧30上，并且例如通过螺钉或螺栓进行固定。活动触头29是相对于引导件27横向延伸的板条或板杆。

以这种方式，支撑滑动元件21的滑动引起活动触头29的平移运动。

在开关本体2的侧向侧44上设有开口33。

端子触头34通过该开口33伸出。

端子触头34与接触条35相关联，该接触条从侧向侧44上的开口33在周边延伸到开关本体2的相对侧37的上端部36处。

在活动触头29的两个末端位置处，设置有与开口33平行的另外两个开口38和39。

在图1所示的实施例中，两个对应的端子触头40和41从开口38和39伸出。在隔离开关中，将仅提供从开口38伸出的端子触头40。显然，总是存在端子触头34。

两个对应的连接元件42和43设置在开口38和39的相对侧37处，与接触条35接触。当活动触头29处于其相应的末端位置时，连接元件42、43允许接触条35与活动触头29连接并且分别连接到对应的端子触头40、41。

换言之，取决于活动触头29沿着接触条35的位置，相应地在端子触头34与端子触头40、41之间提供两种可供选择的连接构造。

在隔离开关的情况下，将仅设置一个连接元件42。

开关1的另一个特征是在开关本体2的外部存在与开关1的后侧相关联的电子板(未示出)。

具体地，该电子板设置成用以调节对机动装置9的电力供应。更具体地，根据本示例性但非限制性的实施例，电子板被构造为在预定的计划时间内向线圈提供正确的电压和电流值。

这些正确的电压和电流值的提供与主电源的可能偏差无关，并且在-40℃至+75℃之间的操作温度变量范围内提供。

通过安装在电子板上的散热元件和电路恢复装置，可以确保电子板的高可靠性工作条件。

此外，根据更严格的铁路要求，电子板设置有适当的抵抗辐射和传导干扰的能力。

对于装置的整个低压设备，还提供了至少1500V(在50Hz下，在60s内)相对于地面的进一步特定绝缘。

适当地，在支撑滑动触头21和活动触头29的下部位置处，至少设置了夹持组31，以能够确保电气连接和锁定作用。优选地，在板条活动触头29的相对端部处设置有两个夹持组31。这些夹持组31向上取向，具有从下方延伸直到板条活动触头29的相应夹持部分。

相反，在支撑滑动触头21和活动触头29的上部位置处，至少可以提供相对的夹持组32。优选地，当需要两次断开或转换时，在板条活动触头29的相对端部处设置有两个夹持组32。

夹持组32具有面向夹持组31的夹持部分的相应夹持部分，从而是向下取向的。

要强调的是，对于每个活动触头29位置，包括两个卡钳组31和两个相对的夹持组32的构造是优选的，因为该构造保证了更好的结构平衡。

在隔离开关中，仅提供两个端子触头，因此可以仅使用一对夹持组31，但是对于断开位置也并不限制使用另一对夹持组，从而在前一个电路的连续性中断时允许在不同的电路中实现连续性。

如图2至5中具体示出的，夹持组31和相对的夹持组32包括合适的小型卡钳状元件60，其适于将活动触头29分别在两个末端位置中可释放地锁定就位。如将在下文中阐明的，由于小型化卡钳状元件60，这些夹持组31、32充当活动触头29上的手。

更具体地，夹持组31、32包括多个卡钳状元件60，其平行地、模块化地安装在公共支撑框架46上。每个卡钳状元件60又包括一对端子指状元件45，该末端指状元件可相对于彼此成角度地移动，对抗于弹性返回装置47而相互接近和远离。弹性返回装置47可以是连接到端子指状元件45的弹簧的形式。这种工作机构允许包括卡钳状元件60的夹持组31、32用作手，端子指状元件45确保与活动触头29的夹持力并允许正确地建立电气连接。

具体地，有利的是根据本发明，卡钳状元件60的端子指状元件45可独立于同一夹持组31、32的其它卡钳状元件60的端子指状元件45移动。

此外，每个卡钳状元件60可相对于夹持组31、32的其它卡钳状元件60独立地移动。

支撑框架46包括位于夹持组31或32的端部处的至少两个支撑元件48，以固定包装构造。以此方式，夹持组31、32的卡钳状元件60被适当地包含并牢固地包装在支撑框架46的支撑元件48之间。

支撑框架46还包括互连梁49，支撑元件48安装在互连梁上。互连梁49位于端子指状元件45的与卡钳状元件60的夹持部分50相对的端部处，大致形成其基部。

具体地，互连梁49相对于夹持组31、32的夹持方向横向地设置。

两个镜面支撑元件48是H形的，一条腿比另一条腿长，并且平行于夹持组31、32的卡钳状元件60。在支撑元件48的较长的腿上，在互连梁49的方向上的突出板部分51附着地连接到互连梁49。因此，突出板51通过螺栓、螺钉或类似装置连接到互连梁49。

每个端子指状元件45在其两个相对端部附近包括至少两个孔52。每个孔52容纳销53，该销适于以“包装构造”固定夹持组31、32。

在相应夹持组31、32的卡钳状元件60之间，在端子指状元件45中的每个孔52处设有衬套54。

此外，在本文所述的优选示例性实施例中，弹性返回装置47包括弹簧，所述弹簧交替地设置在夹持组31、32的卡钳状元件60之间。

这些弹簧47相对于端子指状元件45垂直地设置，并且通过弹簧47的端部上的销钉61保持就位，这些销钉61装配在端子指状元件45的外表面上的对应迹线54中。

优选地，衬套54在组合的一对钳形元件60的还存在弹簧47的内部处较厚，而在一对钳形元件的不存在弹簧47的外部处较薄。

这种精巧性可以使整个夹持组的尺寸最小化，但是显然也可以采用具有相同尺寸的衬套54，例如以简化整个夹持组的生产。

支撑元件48包括用于每个销53的孔眼55，其对应于端子指状元件45的每个孔52。夹持部分50处的孔眼55相对于销53提供间隙H，以允许夹持组31、32的打开运动。

此外，为每个销53提供锁定垫圈56，垫圈相对于卡钳状元件60在另一侧上位于孔眼55上。以这种方式，避免了销53从其座中的不期望的拔出。

在本文所述的示例性实施例中，端子指状元件45还在相应的夹持部分50处具有倒圆的尖端T。

此外，在本实施例中，端子指状元件45的面对的轮廓57在端子指状元件45自身之间形成会聚-扩散空间。

夹持组31、32的这种特殊构造既允许在卡钳状元件60与活动触头29之间的快速联接，又允许在振动情况下活动触头29的稳定位置，以便仅在操作条件下确保电气连接和断开。

夹持组31、32可以在任何电源开关中实现，特别是用于工业或铁路应用。

下面将描述根据本发明的夹持组31、32的操作。

机动装置9的致动使齿轮系统12旋转。齿轮系统12的旋转引起杆17的平移运动，杆的一端连接到轴15的一端。杆17的平移运动因此在支撑滑动元件21上并且因此在活动触头29上引起推拉动作。

在支撑滑动元件21和活动触头29的末端位置处，设置至少一个、优选两个卡钳组31和32，以便将活动触头21保持就位。

具体地，当活动触头29对应于夹持组31、32到达时，相应的夹持部分50的形状促使活动触头29插入到该夹持组31、32的卡钳状元件60的端子指状元件45之间的空间中。活动触头29插入在这些端子指状元件45之间的空间的会聚部分中，引起端子指状元件45本身的运动，相互移开，每个卡钳状元件60相对于彼此独立地移动。活动触头29在端子指状元件45之间的空间的扩散部分内的相继运动导致这些端子指状元件45彼此接近返回就位并且可靠地将活动触头29锁定就位。

相反，当希望移动活动触头29时，施加比弹性返回装置47的力大的力，以引起活动触头29通过夹持组31、32的卡钳状元件60的端子指状元件45之间的相反运动。

一旦活动触头29就位，它就与以下部件形成电路经：端子触头40或41；在开关本体2的相对侧上的连接元件42或43；与该连接元件接触并且沿周边延伸到端子触头34的接触条35。

所描述的机构在活动触头29上生成了预先计算的压力，以允许开关能够支持额定电流率以及短路电流，而不会损坏设备。活动触头29上的压力能够保证适当的接触电阻以在额定条件下减少功耗，并在短路条件下承受由异常电流产生的电动强度。

在其中仅设置有两个端子触头34、40的隔离开关中，仅活动触头29在操作位置和分离位置之间的运动被预见到。

有利地，根据本发明，这样获得的开关由于其内部构造而具有紧凑的结构，这归功于夹持组31、32包括卡钳状元件60，该卡钳状元件又设置有端子指状元件45，以便能够确保活动触头29的机械夹持到位，进而提供所需的电接触。

此外，有利地，本解决方案既可以应用于隔离开关，也可以应用于其它转换开关。

仍然有利地，本发明的夹持组和卡钳状元件具有简单但同时非常有效的操作。

另一个优点是，夹持组提供了更高的可靠性以及快速而廉价的维护。

本发明适用于需要大电流开关的大多数应用。

本发明的另一个优点是，它不需要特定的制造，这对于明显打算大量生产的部件来说是重要的。

最后，根据本发明的夹持组和开关也可以用于高交流电流应用中的开关。

在前面的描述中，方向性术语如：“向前”、“向后”、“前”、“后”、“上”、“下”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”、“垂直”和“横向”，以及任何其它类似的方向性术语，仅涉及附图中所示的装置，并不涉及该装置的可能使用。因此，这些方向性术语在用于描述在水平表面上处于竖立竖直位置的接触器时，其含义仅为相对于装置的另一部分来标识装置的一部分，如图中所示。

如本文所用，术语“包括”及其派生词是开放式术语，其指定存在所述特征、元件、部件、组、整数和/或步骤，但不排除其它未声明的特征、元件、部件、组、整数和/或步骤的存在。该概念也适用于具有类似含义的单词，例如，术语“具有”、“包含”及其派生词。

此外，当以单数形式使用时，术语“构件”、“部段”、“部分”，“部”和“元件”可以具有单个部分或多个部分的双重含义。