具有使用共用驱动装置的断路器及切断器的开关单元的制作方法
【专利摘要】一种开关单元（A）包括设置在一个平面内并且固定到金属罩（3）的断路器（1）和切断器（2）。共用驱动装置（4，8，80，81，82）包括：单一绝缘驱动杆（4），所述驱动杆适于在一个平面内直线运动，所述平面与断路器和切断器的可移动接触器的直线移动的平面相同；以及安装在金属罩（3）内的至少一个机械组件（80’，80”，80”’，9，90），至少一部分机械组件被单一绝缘驱动杆（4）驱动，同时允许两个可移动接触器非同步直线移动。
【专利说明】具有使用共用驱动装置的断路器及切断器的开关单元
[0001]本申请是2008年11月12日提交的发明名称为“具有使用共用驱动装置的断路器及切断器的开关单元”的N0.200810175408.7号中国发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及开关单元的领域，该开关单元具有设置在一个平面内的断路器以及切断器。
[0003]更具体地，本发明涉及下述类型的开关单元:其中断路器和切断器设置在一个平面内并且同时固定到金属罩，断路器和切断器均包括一对接触器，所述一对接触器由固定接触器以及可在直线运动上进行移动(平移)的接触器所组成，由此这对接触器在开关操作期间彼此分尚。
[0004]实际当中的主要应用在于:断路器和切断器被设置在绝缘外壳中，各绝缘外壳中均填充有被控制的介电气体(例如SF6)气氛。
【背景技术】
[0005]使用由设置在一个平面并且固定到金属罩的两个开关装置所组成的设备(开关单元)是公知的，各个开关装置均具有可以在打开位置和闭合位置之间移动的接触器。两个开关装置中的一个是断路器，该断路器具有连接到网络第一终端的固定接触器、以及相对于第一接触器可以移动的第二接触器，该两个接触器沿着一个轴线设置。第二开关装置是切断器，该切断器具有连接到网络第二终端的固定接触器以及可移动接触器，该两个接触器沿着另一个轴线设置。
[0006]同样公知的是使用联接到电机的驱动装置，使得断路器和切断器的可移动接触器能够被操作，并且如果需要的话使得各可移动接触器遵循着预先设定的打开和闭合次序。
[0007]专利申请EPl 207 601由此提出了，将驱动装置的一部分设置在固定有断路器和切断器的金属罩中，并且断路器和切断器被联接到驱动装置中呈连接杆形式的另一部分，其中连接杆本身设置在垂直的绝缘缸体内部，该缸体的基部安装有电机。这种配置提供了如下优点:由于驱动装置被定位在金属罩的内部，因此能够使得设备紧凑。然而，用于断路器的驱动装置和用于切断器的驱动装置彼此独立。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是由此提出一种上述类型的开关单元，该开关单元是紧凑的、并且具有断路器和切断器共用的驱动装置。
[0009]本发明的另一个目的是提出一种共用驱动装置，其中断路器和切断器的可移动接触器能够相对于时间遵循着它们各自的位移轮廓，并且特别地在断路器的打开和关闭期间使得切断器受到保护。
[0010]特别地，根据本发明的另一个目的，本发明提出了与断路器打开相比切断器的延迟打开，以及在断路器闭合之前切断器的闭合，从而使开关装置返回运行状态。[0011]为了这个目的，本发明由此提出了一种开关单元，包括设置在一个平面内并且固定到金属罩的断路器和切断器，断路器和切断器分别具有一对接触器，所述一对接触器由固定接触器、和可在直线运动中移动以在开关操作时使所述一对接触器相互分开的接触器构成，所述开关单元还包括所述断路器和所述切断器共用的驱动装置，所述驱动装置包括:
[0012]-单一绝缘驱动杆，其适于在与所述可移动接触器可在其中移动的平面相同的平面内直线移动；以及
[0013]-安装在所述金属罩内的机械组件，所述机械组件具有被所述单一绝缘驱动杆驱动并且允许两个可移动接触器非同步直线移动的至少一个部分。
[0014]在发明的第一实施例中，所述机械组件包括:
[0015]-安装成在金属罩中旋转的至少一个凸轮，所述凸轮具有允许与凸轮抵靠接合或在所述凸轮内接合的两个可移动接触器非同步直线移动的外部轮廓和/或内部轮廓；以及
[0016]-设置在金属罩中的返回装置，无论所述凸轮的旋转位置如何，所述返回装置适于保持每个所述可移动接触器与凸轮的外部轮廓抵靠接合和/或在所述凸轮的内部轮廓中接合。
[0017]有利地，所述凸轮的外部轮廓和/或内部轮廓同时允许在切断器的接触器打开之前打开断路器的接触器、以及在断路器的接触器闭合之前闭合切断器的接触器。这样，开关单元在共用驱动装置的帮助下返回维护。
[0018]还有利地，凸轮通过弯曲连接杆联接到驱动杆，该弯曲连接杆适于绕过凸轮轴。
[0019]在改进形式中，至少一个所述可移动接触器包括推杆，所述推杆在位于金属罩内的推杆端部具有肩部，所述返回装置包括与推杆同轴的至少一个压缩弹簧，所述弹簧首先抵靠所述肩部接合并且其次与将金属罩与切断器或断路器分开的金属罩部分接合，所述推杆延伸穿过所述弹簧。
[0020]在另一个改进形式中，至少一个所述可移动接触器包括推杆，所述推杆在其端部具有位于金属罩内的叉形件，所述返回装置包括至少一个随动销，所述随动销固定在叉形件的一个分支的内侧、并且接合在形成于凸轮的内边缘处的槽中。这样，消除了对用于维持可移动接触器的接合的弹簧的需要，同样消除了当接触器闭合时用于压缩这种弹簧所需的
倉tfi。
[0021]在本发明所述第一实施例的一个有利形式中，单个凸轮被安装成在金属罩中旋转、并且被驱动杆所驱动。由于仅仅使用一个驱动杆和一个凸轮，因此减少了共用驱动所需要的部件数量。
[0022]在另一个实施例中，三个凸轮被安装成在金属罩内在同一凸轮轴上旋转，其中两个凸轮具有相同的外部轮廓，单个凸轮被驱动杆驱动，至少一个可移动接触器包括推杆，所述推杆在其端部具有位于金属罩内的叉形件，所述叉形件的每个分支与具有相同外部轮廓的两个凸轮中的相应一个抵靠接合。使用三个凸轮(其中两个凸轮具有相同的轮廓)能够在接触器的打开和闭合时实现更大程度的旋转。
[0023]优选地，凸轮的外部轮廓包括两个连续曲线，使得当两个可移动接触器共同地接合在两个曲线中的一个曲线上时，仅仅断路器的可移动接触器具有直线移动，以及当凸轮已经到达给定的旋转位置时，两个可移动接触器中的一个可移动接触器接合在两个曲线中的另一个曲线上。
[0024]再次优选地，当凸轮已经到达相对其初始位置超过90°的旋转位置时，断路器的可移动接触器接合在所述曲线中的一个曲线上，而切断器的可移动接触器接合在所述曲线中的另一个曲线上，两个接触器在所述初始位置是闭合的。
[0025]在该实施例的另一个形式中，至少一个可移动接触器包括推杆，所述推杆的端部上安装有随动辊，用于抵靠凸轮的外部轮廓形成滚动接触。这样，由于抵靠凸轮直接接合或者在凸轮内接合的接触器的滑动摩擦被随动辊抵靠凸轮外部轮廓的滚动摩擦所替代，因此通过减小摩擦，使得驱动装置的输出增加。
[0026]在本发明的第二实施例中，所述机械组件包括:
[0027]-四个连杆，所述四个连杆长度相等、并且铰接在一起形成菱形件，所述菱形件的一个枢转点固定到断路器的可移动接触器上；
[0028]-致动杆，所述致动杆的一端固定到绝缘驱动杆上，并且另一端固定到与固定到断路器的可移动接触器的枢转点相对的菱形件的枢转点；
[0029]-联接装置，所述联接装置将切断器的可移动接触器与所述致动杆联接在一起；以及
[0030]-菱形件形状改变装置，其用于在所述菱形件被绝缘驱动杆驱动时引起菱形件的形状改变，所述菱形件、驱动杆以及菱形件形状改变装置相对彼此设置成允许固定到断路器的可移动接触器的菱形件枢转点以及与所述致动杆联接的切断器的可移动接触器的非同步直线移动。
[0031]该第二实施例中的方案使得操作中消耗的能量减到最低。
[0032]在改进形式中，所述联接装置包括与致动杆成固定关系并具有非直线轮廓的联接槽、以及固定到切断器的可移动接触器并接合在致动杆的联接槽中的联接辊，所述联接槽被设置成使得联接辊能够在驱动杆的整个行程期间在联接槽中滑动，但是使得联接辊仅仅在所述行程的一部分期间沿着直线移动。
[0033]为了在切断器的接触器打开之前允许断路器的接触器打开，并且同时在断路器的接触器闭合之前闭合切断器的接触器，铰接的菱形件和致动杆相对彼此设置成使得:
[0034]-在直线移动的第一行程，菱形件与驱动杆在相同方向上移动，同时保持菱形件的形状不变，并且联接辊在联接槽中滑动，而切断器的可移动接触器没有任何直线移动；以及
[0035]-在作为所述第一行程的继续的驱动杆直线移动的第二行程，菱形件固定到断路器的可移动接触器的枢转点保持静止，而菱形件形状改变、并且联接辊在联接槽中滑动，切断器的可移动接触器沿着直线移动。
[0036]在另一个改进形式中，所述联接装置包括:
[0037]-固定在致动杆上的导引销；
[0038]-安装成在金属罩内旋转的联接杆，所述联接杆形成有具有非直线轮廓的槽，固定在致动杆上的导引销被接合在所述槽中；
[0039]-铰接在联接杆和切断器的可移动接触器之间的连接连杆，导引销、联接杆和连接连杆相对彼此设置成使得允许导引销在驱动杆的整个行程期间在槽中滑动，但是允许联接杆仅在所述行程的一部分期间枢转。辊可安装在导引销上，由此提供了滚动联接。
[0040]仍然在另一个形式中，所述菱形件形状改变装置包括:[0041]-两个非直线导引槽，每个导引槽均由直的第一部分和与所述直的第一部分连续的直的第二部分构成，所述导引槽相对彼此设置成使得直的第一部分相互平行、并且直的第二部分相互会聚；以及
[0042]-两个导引辊，每个导引辊被固定在菱形件的另外枢转点，所述另外枢转点本身相对于断路器和切断器的可移动接触器不固定，每个所述导引辊适于被安装在两个非直线导引槽中的相应一个导引槽中，菱形件以及导引槽相对彼此设置成使得:
[0043]?在驱动杆直线移动的第一行程，每个导引辊在对应的导引槽的直的第一部分中滑动，从而保持菱形件的形状不改变；以及
[0044]?在作为所述第一行程的继续的驱动杆直线移动第二行程，每个导引辊在对应的导引槽的直的第二部分中滑动，从而使得菱形件的形状改变。
[0045]在另一个形式中，用于菱形件的菱形件形状改变装置包括:
[0046]-固定到金属罩内的壁；
[0047]-中空棒，其一端固定到断路器的可移动接触器，并且另一端在其外缘形成有开孔，球安装在所述开孔中，所述中空棒的形状适于被所述固定壁围绕；
[0048]-棒，其一端固定到致动杆，另一端形成有半球碗形凹腔，并且其形状适于部分地嵌入中空棒中；
`[0049]-朝向彼此会聚的两个直导引槽；以及
[0050]-两个导引辊，每个导引辊被固定到菱形件的另外枢转点，所述另外枢转点本身相对于断路器和切断器的可移动接触器不固定，每个导引辊适于安装在两个导引槽中的一个内，菱形件、固定壁、棒以及导引槽相对彼此设置成使得:
[0051]?在驱动杆直线移动的第一行程期间，借助于首先通过固定壁、以及其次通过半球碗形凹腔的球的侧向阻碍，杆被紧固到一起，从而保持菱形件的形状不改变；以及
[0052]?在作为所述第一行程的继续的驱动杆直线移动的第二行程开始时，通过球在固定壁的侧面上的侧向释放，使得棒彼此松开；
[0053]?以及在所述第二行程结束时，每个导引辊在对应的直的、会聚的导引槽中滑动，由此引起菱形件的形状变化。
【专利附图】
【附图说明】
[0054]通过阅读接下来通过示例以及参考附图的详细描述，本发明的特征和优点可以更
清楚地理解。
[0055]图1为根据本发明第一实施例的开关单元的横截面图。
[0056]图1A是显示金属罩内部的详细视图，其中设置有图1所示的开关单元的驱动装置的一部分。
[0057]图2是显示根据本发明所述第一实施例的开关单元中的驱动装置的一部分的改进形式的详细视图。
[0058]图3A到3D是横截面图，显示了在根据图1的开关单元中的驱动装置的驱动之下、在开关操作的打开次序中所得到的各个位置。
[0059]图4是根据本发明第一实施例的开关单元中的驱动装置的改进形式的示意性透视图。[0060]图5是根据本发明第一实施例的开关单元中的驱动装置的另一个改进形式的横截面图。
[0061]图5A是显示根据图5的开关单元中的驱动装置的一部分的改进形式的详细视图。
[0062]图6是根据本发明第二实施例的开关单元的示意前视图。
[0063]图7A到7D是横截面图，显示了在根据图6的开关单元中的驱动装置的驱动之下、在开关操作的打开次序期间所得到的各个位置。
[0064]图8A和SB是两个详细视图，显示了根据本发明第二实施例的开关单元中的驱动装置的一部分的改进形式的两个不同位置。
[0065]图9A到9C是详细横截面图，显示了根据本发明第二实施例的开关单元中的驱动装置的另一部分的改进形式。
[0066]图10显示了曲线图，该曲线图显示了根据图1到9中所示的本发明任一实施例的开关单元中的切断器和断路器的接触器的分离。
[0067]图11显示了作为如图10所示时间的函数的切断器和断路器的打开运动的行程。【具体实施方式】
[0068]附图显示了根据本发明的开关单元(设备)A，该开关单元完成单刀开关操作。显而易见，接下来描述的开关单元的配置可以被重复用于多刀组合中的每个单刀。
[0069]如图1所示的简化形式，开关单元A包括共面的断路器I和切断器2。断路器I和切断器2固定到金属罩或壳3，在本示例中该罩或壳3中充满空气。断路器I被设置在绝缘缸体10中。切断器2类似地设置在绝缘缸体20中，以及驱动杆4设置在绝缘缸体40中。在所示的两个实施例中，绝缘缸体10、20以及40组成了共用的封闭空间并且充满了具有高介电强度的气体。所有三个缸体内部的气体的性质和压力都是相同的。
[0070]断路器I的绝缘缸体10以如下方式安装到金属罩3上:罩3通过金属盖板51连接到套筒件5，该套筒件5本身通过金属盖板52连接到断路器I的缸体10，该缸体10又连接到网络的第一终端53。
[0071]切断器的绝缘缸体20以类似的方式安装到金属罩上:罩3通过金属盖板61连接到套筒件6，该套筒件6通过金属盖板62连接到切断器2的缸体20，该缸体20本身连接到网络的第二终端63。
[0072]最后，用于绝缘驱动杆4的绝缘缸体40以类似方式固定到罩3上:罩3通过金属盖板71连接到套筒件7，该套筒件7本身通过金属盖板72连接到驱动杆4的缸体40。
[0073]断路器的缸体10的内部具有电流断开腔100。所述断开腔100包括连接到网络终端53的第一固定接触器11，以及可以相对于第一接触器11沿着第一轴线AA’纵向移动的第二接触器12。所述电流断开腔100通过金属罩3串联地电连接到切断器2。
[0074]切断器2还具有位于绝缘缸体20内部的电流断开腔200。断开腔200包括连接到网络终端63的第一固定接触器21，以及相对于第一接触器21沿着第二轴线BB’纵向移动的第二接触器22。
[0075]两个轴线AA’和BB’最好彼此之间形成直角。各个可移动接触器12和22均分别地终止于纵向推杆13、23 (参见图1)。
[0076]推杆13和23是可移动接触器12和22的纵向延伸，并且联接到机械组件8，该机械组件8是驱动装置的一部分。
[0077]该共用驱动装置的机械组件8能够通过绝缘杆4在沿着轴线AA’的直线上的纵向运动而被从罩3的外部操作。驱动杆4沿着轴线AA’的纵向位移被转换为凸轮轴81的旋转。
[0078]为了进一步解释，连接杆82可旋转地联接以便枢转运动，该连接杆首先联接到本身紧固在凸轮轴81上的凸轮80，以及其次联接到驱动杆4。连接杆82的形状为圆形，从而使得它不会与凸轮轴81形成接触，以及它由此确保了杆4的移动轴线与断路器I的接触器11的运动的轴线AA’相对准。
[0079]当凸轮80旋转的时候，它传递推杆13和23的纵向位移，所述推杆分别通过弹簧14和24与凸轮80的外部轮廓保持接触(参见图1A)。
[0080]具有外部凸轮轮廓的凸轮80由此将推覆力施加到推杆13和23，以及由此分别地导致每对接触器11、12以及21、22沿着轴线AA’和BB’闭合。
[0081]至于弹簧14和24，这些弹簧施加推覆力，用于打开每对接触器11、12和21、22，这个推覆力与由凸轮的外部凸轮轮廓所施加的力相反，并且该推覆力呈现为施加到推杆13和23上的拉力的形式，并且始终在相同轴线AA’和BB’上。
[0082]凸轮80与杆13及23之间的运动通过直接接触(即通过摩擦，参见图1和1A)、或者经由安装在杆13端部的辊15的间接接触而被传递(参见图2)。由于摩擦，直接接触在凸轮80上导致了反作用转矩，以及由此在相互接触的两个部件13或23与80中产生了以热量形式耗散的能量损失，并且随动辊15的使用会通过用滚动摩擦替代滑动摩擦来减少摩擦从而使得功率增加。
[0083]凸轮80的内部轮廓Pl和P2 (图5)或者外部轮廓P (图1)决定了杆13和23在纵向直线上的移动，以及它们的上升，以及打开时间(参见图6中的时间表)。
[0084]为了优化断路器I的操作，可移动接触器12的运动最好遵循着如图6所示的时间表。
[0085]在启动用于中断电流的控制过程的初始阶段到时刻t0，绝缘杆4在沿着轴线AA’的直线行程中的驱动导致了凸轮80绕着轴81的轴线的转动，该凸轮轴的轴线与轴线AA’和轴线BB’形成直角。
[0086]凸轮80的转动使推杆13沿着轴线AA’上的直线行程移动，直到断路器I的接触器11和12被完全地打开(参见图3A和3B)。第一旋转部分0引起了接触器11和12到时刻tl期间结束时的分开。在这个旋转期间，连接到切断器的推杆23与凸轮80的轮廓中限定以凸轮轴81的轴线为中心的圆形弧线的一部分接触，由此将切断器置于闭合状态。
[0087]此外，为了不让切断器2经受除了在电力网络正常运转期间施加的力之外的压力，驱动装置4，8，80，81，82通过在切断器2的接触器完全打开与切断器2的运动开始之间留出空闲时间，使得在断路器I被完全打开之后切断器2的接触器21和22被打开。
[0088]经过角度0 I的补充旋转(参见图3C)，使得断路器I被保持打开以及切断器保持闭合，在该旋转转期间，推杆13和23都保持与以凸轮轴81的轴线为中心的凸轮80的弧形轮廓接触。
[0089]通过连续地转动凸轮80经过补充角度0 2 (参见图3D)，使得切断器打开。在这个旋转期间，推杆13保持与以凸轮轴81的轴线为中心的凸轮80的弧形轮廓接触，这使得断路器I处于打开位置，以及推杆23沿着导致切断器逐渐打开的匹配轮廓行进，直到在到时刻t3的期间结束时接触器21和22打开，并且直到当旋转在到时刻t4的期间结束时将其置于打开位置。
[0090]以类似的方式，当配电网络返回到运行状态时，以及由此在接触器11、12以及21、22的闭合期间，驱动杆4沿着与第一方向相反的方向的行程使凸轮80在与第一旋转方向相反的方向上转动。
[0091]凸轮80经过角度0 2的旋转在沿着轴线BB’的直线行程上驱动推杆23，直到切断器2的接触器21和22完全地打开。凸轮80进一步旋转经过角度0 I从而使得切断器2处于其闭合位置以及断路器I处于其打开位置。凸轮80经过角度0的补充旋转确保断路器I的完全闭合。
[0092]在如图1、1A、2和3A到3D所示的本发明第一实施例的改进形式中，单个凸轮80决定了推杆13和23的操作模式，以及由此决定了每对接触器11、12和21、22的操作模式。
[0093]凸轮80由此具有特别的外部轮廓P，在旋转0 °之后通过由弹簧14施加到推杆13上的推覆力允许断路器I的接触器11和12打开，同时推杆23保持静止以及接触器21和22由此保持闭合(参见图3A和3B)。
[0094]随后，凸轮80另外地旋转0 1°，推杆13和23均处于静止，使得断路器的接触器11和12打开以及切断器的接触器21和22闭合(参见图3C)。
[0095]最后，凸轮再一次另外地旋转0 2°，推杆13保持静止，使得断路器的接触器11和12打开，同时切断器的接触器21和22通过由弹簧24施加到推杆23上的力而被打开(参见图 3D)。
[0096]在如图1、1A、2和图3A到3D所示的实施例中，凸轮80旋转经过(0 + 0 1+02)。，由此产生了接触器11和12的打开、以及接触器21和22的打开。
[0097]以类似的方式，凸轮80反向旋转0 2°，使得每对接触器11、12和21、22的闭合被实现，所述凸轮80的外部轮廓向推杆23施加推力，从而压缩弹簧24，并且同时切断器2的接触器21和22闭合，而推杆13保持静止，使得断路器I的接触器11和12打开。
[0098]凸轮80反向旋转01°，推杆13和23保持静止，使得切断器2的接触器21和22闭合以及断路器I的接触器11和12打开。
[0099]最后，凸轮80反向旋转0 °，推杆23保持静止，使得切断器2的接触器21和22闭合，同时凸轮的外部轮廓向推杆13施加推力，从而压缩弹簧14同时闭合断路器I的接触器11和12。
[0100]凸轮80反向旋转(0 + 0 1+0 2) °，从而产生了接触器11、12和21、22的闭合。
[0101]在本发明第一实施例的另一形式中，如图5和5A所示，可以使用仅仅一个特殊的凸轮80’，该凸轮具有两个内部轮廓PU P2。
[0102]在该形式中，不仅消除了使用弹簧14和24将推杆13和23保持与凸轮80相接合的需要，而且消除了在接触器11、12和21、22闭合期间压缩这些弹簧所需的能量。
[0103]由此，凸轮80’不仅具有用于在每对接触器11、12和21、22的闭合期间施加推力的内部凸轮轮廓P1，而且还具有另外的内部凸轮轮廓P2，该轮廓P2与凸轮轮廓Pl是类似的(指的是被形成为面向着并且处于恒定的间隔距离)，凸轮轮廓P2施加拉力，同时每对接触器11、12和21、22被打开。在该实施例中，推杆13和23由此具有共同的几何特征，即推杆与凸轮80’接触的端部为叉形(参见图5中推杆13上表示叉形件的附图标记13F)，从而能够通过随动销83被联接到凸轮，该随动销83在内部凸轮轮廓Pl与内部凸轮轮廓P2之间被导引。
[0104]在本发明第一实施例的这个形式中(参见图5和5A)，凸轮80’与推杆13及23之间的直线运动由此通过凸轮轮廓Pl与P2之间的随动销83的摩擦接合而获得。这种接合的特性由此成为这个机构性能中最重要的因素。
[0105]在本发明第一实施例的另一个变形形式中，两种类型的凸轮80”和80”’固定到限定它们旋转轴线的共同凸轮轴81上(如图4中示意性所示)，并且用于控制推杆13和23的操作模式。
[0106]第一种类型凸轮80”控制推杆23的操作模式以及由此控制接触器21和22的操作模式，同时第二种类型凸轮80”’控制推杆13的操作模式以及由此控制接触器11和12的操作模式。为此，装配到第一种类型凸轮80”的任一侧上的两个第二种类型凸轮80”’与随动件130接合，该随动件130固定到推杆13上、并且形成叉形件的形式以便沿着轴线AA’直线运动；同时第一种类型凸轮80”与随动件230接合，该随动件230固定到推杆23上以便沿着轴线BB”直线运动。考虑到所需要的力，最好使用两个凸轮80”’用于断路器I的操作，以及凸轮80”用于切断器。
[0107]各个凸轮80”’的凸轮轮廓以如下方式确定:通过使其旋转角度0而使断路器I打开。经过补充旋转被0 2紧随的0 1，断路器I保持在打开位置。
[0108]凸轮80”的轮廓以如下方式确定:在旋转角度0期间将切断器保持在闭合位置，以及随后旋转角度9 1，在旋转补充角度e 2以打开切断器2的接触器21和22。
[0109]两种类型凸轮80”和80”’被装配到同一个凸轮轴81上。在相反方向上的旋转会导致切断器闭合，接下来闭合断路器I。
[0110]下面介绍如图6到9所示的本发明第二实施例。
[0111]为了清楚起见，断路器和切断器以及它们相关联的接触器与第一实施例采用相同的附图标记。
[0112]第二实施例基于使用可变形菱形件9和致动杆90，该致动杆固定到驱动杆4并且联接到切断器2的可移动接触器22。
[0113]这种机械组件(由可变形菱形件9和致动杆90组成)将驱动杆4的运动传递到断路器I。菱形件9由此在打开断路器的整个操作中保持固定的形状(参见图7A和7B)，但是随后它改变形状，从而使得在驱动操作的其它期间，断路器I保持在完全打开位置(参见图7C和7D)，以及由此使得切断器2能够被打开(图7D)。
[0114]首先，机械组件包括菱形件9，该菱形件9由四个连杆92、93、94和95组成，所有连杆都具有相同的长度并且铰接在一起。在枢转点中，枢转点9i联接到推杆13，该推杆13固定到断路器I的可移动接触器12。与枢转点9i相对的枢转点9j联接到致动杆90的一个端部901，致动杆90的另一个端部902直接地联接到驱动杆4。导引辊96和97被安装在菱形件9的其它两个枢转点9k和91。连杆92、93、94和95与菱形件9的枢转点91、9j、9k和91之间的铰接接头能够产生旋转移动。
[0115]机械组件还包括两个相同的导引槽960和970，所述导引槽形成在金属罩(该金属槽没有显示出来，但是与金属罩3类似)的内部。[0116]致动杆90形成有联接槽900，该联接槽900的轮廓不是直线的，而是在沿着驱动杆90在特定高度改变。
[0117]联接辊98安装在杆90的槽900中，联接辊98在槽900中滚动。联接辊98安装在推杆23的端部，该推杆23相对于切断器的可移动接触器22固定。
[0118]在打开操作期间，在第一操作阶段，断路器I和切断器2处于它们的闭合位置(参见图7A)。通过致动单一绝缘驱动杆4，即通过使驱动杆4垂直向下移动，使得致动杆90下降，并且联接辊98保持在槽900的直线部分上，由此使得切断器处于其闭合位置。驱动杆90向下驱动菱形件9 (参见图7B)。
[0119]非直线导引槽960和970相对彼此设置成，使得它们直的部分960d和970d平行。由于这种设置，辊96和97之间的距离是恒定的，并且菱形件9在整个第一操作阶段中都保持不变形(图7A)。换句话说，底部枢转点9j的位移与菱形件9的顶部枢转点9i的位移是相同的。由于未变形菱形件9的刚性结构，断路器I的可移动接触器12的推杆13由此经受了与致动杆90的位移相同的位移。
[0120]运动持续进行，直到断路器I处于其完全打开状态(参见图7B)。在此刻，各个导引辊96和97均处于相关联导引槽960或970的改变方向的区域内，从而使得它们之间形成了会合角度，该角度基本上在45°的量级。也在同一时刻，联接辊98再一次与槽900的轮廓的下部直的部分接触。
[0121]驱动杆4随后继续向下移动，从而当辊96和97在分别地沿着槽的直的部分960d1、970di的滑动运动中彼此靠近时，由于槽的这些部分倾斜并且由此会聚，因此导致菱形件9变形(形状改变)。倾斜部分960di和970di的倾斜角度a最好是经过计算的，从而使得顶部枢转点9i保持在固定位置，而底部枢转点9j继续向下移动。断路器I的接触器11和12由此保持打开(参见图7C)。
[0122]紧接着在导向辊96和97朝着彼此行进之后(基本上在IOms量级时间上)，联接辊98立即沿着槽900的倾斜直线轮廓900di行进，从而使得切断器2的接触器21和22逐渐打开，而断路器I的接触器11和12不会被移动(参见图7C和7C)。在驱动杆4的运动结束时，切断器2和断路器I都打开(参见图7D)。
[0123]闭合操作的各个步骤以相反顺序进行。切断器首先闭合(参见图7C)，以及随后，当切断器已经闭合时(参见图7B)，驱动杆4完成它的行程，从而闭合断路器(参见图7A)。
[0124]导向槽960和970的方向从垂直位置960d、970d改变到倾斜的、会合的位置960di和970di (基本上相对于部分960d和970d成45° )的变化还能够有利地逐渐获得，从而使得在断路器I的打开运动结束时的位移被充分地抑制。因为这样，由于导引槽960和970的结构，因此方向的改变还包括断路器I的接触器11和12在运动结束时的轻微回弹，这种回弹在几毫米的量级(尽管小于10_)，但是不论涉及电流断开还是介电强度，这种反弹都仍然保持与断路器I的性能相适应。
[0125]在上述描述中，联接辊98直接地连接到切断器的推杆23，以及由此在切断器2的打开和闭合期间完成同样的运动。这种运动的行程长度是由致动杆90的行程与槽900的斜度(也就是说部分900d和倾斜部分900di之间的角度)的组合所决定。
[0126]为了减少打开切断器2所需的运动量，可以并且最好在切断器2的可移动接触器22的推杆23上的固定位置以及形成在致动杆90中的槽900中替换辊98，所述辊98在所述槽900中滑动。
[0127]这种替换包括设置固定到致动杆90的导引销98’、和安装成用于绕着金属罩的固定点30旋转、并且通过连接连杆99”铰接到切断器2的可移动推杆23的联接杆99’，所有这些都在图8中所示。
[0128]可旋转地安装的杆99’具有槽990’，销98’安装在该槽990’中。
[0129]在断路器I打开的整个阶段期间(对应图7A和7B的上部部分)，销98’在垂直定向的槽990’中滑动，从而使得不产生连接连杆99”的任何位移以及由此不会产生切断器2的可移动接触器22的直线运动(参见图8A)。
[0130]在切断器2打开的第二阶段(对应图7C和7D的右手部分)，销98’与槽轮廓变化的区域中的槽形成接合，以及由此导致杆99’靠着旋转点30枢转(参见图SB)。
[0131]由此，通过杆99’的枢转运动使推杆23通过连杆99”在直线运动上进行移动，从而打开切断器2。长度比率L2/L1 (也就是说杆的旋转点30和连杆99”的铰接点间的距离与杆的旋转点和固定到致动杆90的销98’的距离之间的比率)适于使得切断器2的可移动接触器22以杆90的移动量减少的方式移动(参见图8)。
[0132]在通过致动杆90的断路器I的操作期间，所施加的操纵力(例如动力、压力和摩擦力)通过如图7A到7D所示的传递运动的菱形件9转变为由在相关联的导引槽960和970中的导引辊96和97所施加的推覆力。这些推覆力产生了附加的滚动和摩擦力，所述力可能是很大的。
[0133]为了减小所涉及的力，同时仍然使得菱形件的形状能够改变，可以在菱形件9的顶部枢转点9i和底部枢转点9j之间增加联接装置。这个补充联接装置的作用在于在断路器打开的整个阶段都能将推杆13和致动杆90紧固在一起，以及使它们彼此分开从而允许菱形件9在打开切断器2的整个阶段能改变形状。结合这种补充联接装置，也可以缩短导引槽960和970，使得导引辊96和97可以仅仅在导引槽的内部边缘上并且仅仅在切断器2的闭合阶段期间滑动并且施加压力。
[0134]图9A到9C显示了补充联接装置以及缩短的导引槽的改进形式。
[0135]中空棒131设置成其一端1310固定到可移动接触器12的推杆13，而棒的另一端1311在其外缘形成有通孔1312，球1313安装在通孔1312中。孔1312的数目取决于在中空棒131和致动杆90之间传递的力。
[0136]另一个棒90’具有紧固到致动杆90的一个端部900’，以及在其另一端的端部部分901’具有适于被部分地插入在中空棒131中的形状并且形成有半球碗形凹腔9010’。
[0137]在断路器的闭合位置(图9A)，棒90’的端部部分901’被安装在中空棒131中，并且与形成在棒90’的端部部分的肩部9011’接合。
[0138]壁31固定到金属罩的内部，这种设置使得，首先壁31在驱动杆4的一部分行程上遮盖所述孔1312，以及球1313由此首先通过固定壁31以及其次通过半球凹腔9010’而被阻止侧向移动(参见图9A)。棒131和棒90’由此在向下的直线运动中固定到一起，以及菱形件被锁定从而使得它的形状保持不变。
[0139]壁31形成有凹部310，该凹部310以如下方式限定了间隙:在断路器I的打开操作结束时，球1313被定位成面向凹部310，以及由半球凹腔9010’施加的推覆力推动球朝向凹腔，如图9B中的箭头所示。棒90’以及由此致动杆90因此从推杆13上松开，尽管它们通过菱形件9保持联接在一起，这使切断器2的操作可以继续进行，而同时保持断路器I不能移动(参见图9C)。在切断器2的操作期间，导引辊进入到短的、倾斜槽中并且随后在该槽中滑动，会聚的所述槽使得所述导引辊更靠近在一起，从而使得菱形件9的形状相应地改变。
[0140]图10和11显示了如上所述的本发明的两个实施例中的开关单元的切断器和断路器的接触器所遵循的打开和闭合次序。
[0141]在图10中，时刻t0表示向连接到驱动杆4的断路器的控制装置给出打开指令。在时刻t0结束时(基本上是17到30ms的量级)，断路器的接触器11和12被分开。
[0142]断路器I的完全打开发生在时刻tl结束时(对应第一实施例中的旋转经过角度0 )。在给定时间(t2-tl)期间，断路器I和切断器2保持不动(这对应第一实施例中的旋转经过角度0 1)。
[0143]在时刻t2结束时(对应第一实施例中的旋转经过角度0 I结束时)，切断器2开始它的打开运动。
[0144]在时刻t3结束时，切断器2的接触器21和22打开，并且切断器在时刻t4结束时到达了它的完全打开位置(对应第一实施例中的凸轮旋转经过补充角度e 2)。
[0145]在图11中，断路器I的可移动接触器12的整个打开行程(由连续曲线表示)被显示成大于切断器2的可移动接触器22的整个打开行程(由断开曲线表示)，成大于I的比例，基本上等于80mm/60mm。
[0146]然而在本发明的范围内，根据第一实施例可以改进凸轮的外部轮廓P和/或内部轮廓Pl和P2，或者根据第二实施例可以改进菱形件的尺寸以及它与致动杆、联接装置以及用于改变菱形件形状的装置的设置，以下述方式获得:
[0147]-首先，用于断路器I的可移动接触器12的整个打开时间与切断器2的可移动接触器22的整个打开时间不同；以及
[0148]-其次，用于断路器I的可移动接触器12的整个行程长度在比率上不同于切断器2的可移动接触器22的整个行程长度。
[0149]在第二实施例中，并且根据使用通过棒的联接的形式，所示的棒131固定到推杆13，而棒90’固定到致动杆90。然而在本发明范围内还可以使得棒131和推杆13形成为一体件。类似地，还可以使得棒90’和致动杆90形成为一体件。
[0150]在附图中所示的两个实施例中，本发明可以具有在同一个开关单元中相互成90°设置的断路器I和切断器2共用的驱动装置。根据本发明，共用的驱动装置在接触器直线运动轴线的交叉点并且在同一金属罩内的设置使得开关单元尺寸紧凑。
[0151]在本发明范围内，还可以提供切断器与断路器处于彼此之间不成90°的设置。共用的驱动装置仍然设置在接触器移动所沿着的轴线的交叉点并且设置在共用金属罩内部。
【权利要求】
1.一种开关单元(A)，包括串联地设置在一个平面内并且固定到金属罩(3)的断路器(1)和切断器(2)，断路器(I)和切断器(2)分别具有一对接触器(11，12;21，22)，所述一对接触器由固定接触器(11 ；21)和能够以直线运动移动以在开关操作时使所述一对接触器相互分开的接触器(12 ;22)构成，所述开关单元(A)还包括所述断路器(I)和所述切断器(2)共用的驱动装置(4，9，90)，所述驱动装置包括: -单一绝缘驱动杆(4)，其适于在与所述可移动接触器(12 ;22)可在其中移动的平面相同的平面内直线移动；以及 -安装在所述金属罩(3)内的机械组件(9，90)，所述机械组件具有被所述单一绝缘驱动杆(4)驱动并且允许两个可移动接触器(12 ;22)非同步直线移动的至少一个部分，所述机械组件包括四个连杆(92，93，94，`95)，所述四个连杆长度相等、并且铰接在一起形成菱形件(9)，所述菱形件的枢转点中的一个(9i)固定到断路器(I)的可移动接触器(12)上。
2.如权利要求1所述的开关单元(A)，其特征在于，所述机械组件还包括: -致动杆(90)，所述致动杆的一端(902)固定到绝缘驱动杆(4)上，并且另一端(901)固定到与固定到断路器的可移动接触器的枢转点(9i)相对的菱形件的枢转点(9j)； -联接装置(98，900，98’，99’，990’，99”)，所述联接装置将切断器(12)的可移动接触器(22)与所述致动杆(90)联接在一起；以及 -菱形件形状改变装置(91，96，97，960，970)，其用于在所述菱形件被绝缘驱动杆(4)驱动时引起菱形件(9)的形状改变，所述菱形件、驱动杆以及菱形件形状改变装置相对彼此设置成允许固定到断路器的可移动接触器(12)的菱形件枢转点(9i)以及与所述致动杆(90)联接的切断器的可移动接触器(22)的非同步直线移动。
3.如权利要求2所述的开关单元(A)，其特征在于，所述联接装置包括与致动杆(90)成固定关系并具有非直线轮廓的联接槽(900)、以及固定到切断器(2)的可移动接触器(22)并接合在致动杆的联接槽(900 )中的联接辊(98 )，所述联接槽被设置成使得联接辊能够在绝缘驱动杆(4)的整个行程期间在联接槽中滑动，但是使得联接辊仅仅在所述行程的一部分期间沿着直线移动。
4.如权利要求3所述的开关单元(A)，其特征在于，为了在切断器(2)的接触器(21，22)打开之前允许断路器(I)的接触器(11，12)打开，并且同时在断路器(I)的接触器(11，12)闭合之前闭合切断器(2)的接触器(21，22)，铰接的菱形件和致动杆相对彼此设置成使得: -在绝缘驱动杆的直线移动的第一行程，菱形件(9)与绝缘驱动杆在相同方向上移动，同时保持菱形件的形状不变，并且联接辊(98)在联接槽(900)中滑动，而切断器的可移动接触器没有任何直线移动；以及 -在作为所述第一行程的继续的绝缘驱动杆直线移动的第二行程，菱形件(9)固定到断路器的可移动接触器的枢转点(9i)保持静止，而菱形件形状改变、并且联接辊(98)在联接槽(900)中滑动，切断器的可移动接触器(22)沿着直线移动。
5.如权利要求2所述的开关单元(A)，其特征在于，所述联接装置包括: -固定在致动杆(90)上的导引销(98’)； -安装成在金属罩内旋转的联接杆(99’)，所述联接杆形成有具有非直线轮廓的槽(990 ’)，固定在致动杆上的导引销被接合在所述槽中；-铰接在联接杆(99’)和切断器的可移动接触器(22)之间的连接连杆(99”)，导引销、联接杆和连接连杆相对彼此设置成使得允许导引销(98’)在驱动杆的整个行程期间在槽(990’ )中滑动，但是允许联接杆(99’ )仅在所述行程的一部分期间枢转。
6.如权利要求5所述的开关单元(A)，其特征在于，辊被安装在固定到致动杆(90)上的导引销(98’)上，由此提供了滚动联接。
7.如权利要求2到6任一所述的开关单元(A)，其特征在于，所述菱形件形状改变装置包括: -两个非直线导引槽(960，970)，每个导引槽均由直的第一部分(960d，970d)和与所述直的第一部分连续的直的第二部分(960di，970di)构成，所述导引槽相对彼此设置成使得直的第一部分(960d，970d)相互平行、并且直的第二部分(960di，970di )相互会聚；以及 -两个导引辊(96，97)，每个导引辊被固定在菱形件(9)的另外枢转点(9k，91)，所述另外枢转点本身相对于断路器和切断器的可移动接触器(12，22)不固定，每个所述导引辊适于被安装在两个非直线导引槽(960，970)中的相应一个导引槽中，菱形件以及导引槽相对彼此设置成使得: ?在驱动杆直线移动的第一行程，每个导引辊(96，97)在对应的导引槽的直的第一部分(960d，970d)中滑动，从而保持菱形件的形状不改变；以及 ?在作为所述第一行程的继续的驱动杆直线移动第二行程，每个导引辊(96，97)在对应的导引槽(960，970 )的直的第二部分(960di，970di )中滑动，从而使得菱形件的形状改变。
8.如权利要求2到6任一所述的开关单元(A)，其特征在于，所述用于菱形件(9)的菱形件形状改变装置包括: -固定到金属罩(3)内的固定壁(31)； -中空棒(131)，其一端(1310)固定到断路器的可移动接触器(12)，并且另一端(1311)在其外缘形成有开孔(1312)，球(1313)安装在所述开孔中，所述中空棒的形状适于被所述固定壁(31)围绕； -棒(90’)，其一端(900’)固定到致动杆(90)，另一端(901’)形成有半球碗形凹腔(9010’)，并且其形状适于部分地嵌入中空棒(131)中； -朝向彼此会聚的两个直导引槽；以及 -两个导引辊，每个导引辊被固定到菱形件的另外枢转点，所述另外枢转点本身相对于断路器和切断器的可移动接触器不固定，每个导引辊适于安装在两个导引槽中的一个内，菱形件、固定壁(31)、棒(131，90’)以及导引槽相对彼此设置成使得: ?在驱动杆直线移动的第一行程期间，借助于首先通过固定壁(31)、以及其次通过半球碗形凹腔(9010’)的球(1313)的侧向阻碍，棒(131，90’)被紧固到一起，从而保持菱形件(9)的形状不改变；以及 ?在作为所述第一行程的继续的驱动杆直线移动的第二行程开始时，通过球(1313)在固定壁(31)的侧面(310 )上的侧向释放，使得棒(131，90 ’)彼此松开； ?以及在所述第二行程结束时，每个导引辊在对应的直的、会聚的导引槽中滑动，由此引起菱形件(9)的形状变化。
【文档编号】H01H33/42GK103489695SQ201310317721
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2008年11月12日 优先权日:2007年11月13日
【发明者】A·吉罗代, C·林德那, I·德普雷, O·勒格朗 申请人:阿尔斯通技术有限公司