专利名称：带有一根主动轴和一个防止该主动轴被操作的闭锁机构的电开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电开关，其带有一根可借助一手摇曲柄操作的主动轴和一个防止该主动轴被操作的闭锁机构，其中该手摇曲柄具有一根可沿主动轴移动的、防止被从主动轴上取下的杆和一个轴向固定在此杆上的、与此杆成一角度的曲柄臂。
这样一种电开关例如在美国专利说明书US-4 139 748 A中已公开，在这种公知的开关中，主动轴是该电开关的用于使开关相对于一个插入式框架移动的一个移动机构的一个构件。在这里，主动轴具有一个开有三条缝隙的法兰。根据开关在插入式框架中处于断开位置(开关的主触头和辅助触头均断开)、测试位置(主触头断开、辅助触头闭合)或工作位置(主触头和辅助触头均闭合)，一个止动爪在一个预紧弹簧的弹力作用下啮合在所述其中一个缝隙中，从而防止用手摇曲柄来转动所述主动轴。在这里，止动爪和法兰必须产生一个与由手摇曲柄传输给主动轴的高转矩相当的止锁作用力，因而就对它们的几何尺寸和强度提出了高的要求。为了移动所述开关，即为了操作所述主动轴，必须借助一个经一长孔与销钉的连接而耦合在止动爪上的操作件来使该止动爪克服预紧弹簧的弹力与那当时所啮合的缝隙脱开。在这里，该操作件穿过一个在所述开关的前侧面上的孔。
本发明要解决的技术问题是，将本说明书开始部分所提到的闭锁机构设计成，只需要一个与主动轴的转矩相比小得多的闭锁作用就可防止主动轴被操作。
按照本发明，上述技术问题是这样解决的在开关的前侧面上设有一凹槽，手摇曲柄的曲柄臂通过移动所述杆可防转动地下落到此凹槽中，其中在曲柄臂下落在此凹槽中时起止锁作用的闭锁机构轴向固定所述手摇曲柄的杆。
这种结构防止手摇曲柄从凹槽中拉出，从而防止借助所述手摇曲柄操作主动轴。在这种情况下由闭锁机构施加的反作用力很小，因为其大小相应于由操作人员手动所施加的试图将所述杆从凹槽中拉出的力。尤其是其远小于在拉出手摇曲柄时可传递给主动轴的转矩的作用力。所施加的很小的反作用力不会对闭锁机构的尺寸和强度提出高要求，从而可以采用成本便宜的材料来制造此闭锁机构。
在本发明的扩展结构中规定，闭锁机构在曲柄臂从凹槽中拉出时可起到锁止主动轴的作用。闭锁机构的这种设计允许在开关例如已从其固定位置移动到其断开位置中时使闭锁机构起作用，从而在到达预定位置(例如断开位置)时曲柄臂可下落在凹槽中，然而在其下落后不能再从凹槽中被拉出。一种用于此目的、且结构十分简单的实施方式为闭锁机构具有一条设置在手摇曲柄的杆中的且沿轴向(即沿杆的轴向)被限定的槽、一个用于啮合在该槽中的闭锁件和一个作用在该闭锁件上的操作件；以及该闭锁机构在该操作件转换到一个接通位置中时起作用，其中该闭锁件通过一弹簧机构与该操作件相耦接，且在所述杆作轴向运动时在该杆上滑动直到其啮合到该槽中为止。
在该实施方式的扩展结构中，所述闭锁件具有一滑动面，在曲柄臂沿着凹槽的方向移动时借助此滑动面将该闭锁件从该杆的运动轨道中推压出来。在该实施方式中，与所述闭锁件的位置无关，可以基本上沿该手摇曲柄的杆的整个长度将手摇曲柄从凹槽中拉出。这样一来为操作人员提供了足够的空间，以便于无妨碍地转动所述手摇曲柄臂。
作为一种替换的操作闭锁件的方式，可以优选将一个操作件与一附加操作件相耦接。从而确保，所述闭锁机构至少可通过两个分别作用在这两个操作件之一的装置而起作用，这两个装置也可以彼此独立地起作用。
下面结合附
图1至6对本发明的一种低压断路器形式的电开关作进一步说明图1表示一个配电单元的正视图，该配电单元带有一个其中安放一低压断路器的插入式框架，该断路器具有一个用于安装一个传动装置的手摇曲柄的凹槽；表示一个作为安装在一个低压断路器上的组件的传动装置；图2表示作为组件的图1所示的低压断路器的传动装置；图3表示图2所示的传动装置，然而未示出其壳体和用于所述手摇曲柄的凹槽，其中该传动装置的一根传动轴处于所属断路器的断开位置；图4与图3相应地描述了所述传动装置的一些主要部件，然而此时该传动装置处于所属断路器的工作位置；
图5和图6为另两幅带有一闭锁机构和带有一控制该闭锁机构的装置的传动装置的示意图。
按照图1在一个开关柜或一开关装置的配电单元100中设置了一个插入式框架101，其中一个低压断路器102以公知的方式可移动地安装在该插入式框架101中。插入到该插入式框架101中(参看图6)的低压断路器102具有一个用于接纳一个开关极性组件(Schaltpolbaugruppe)的壳体103(也参看图6)和一个固定在壳体前侧面上的、构成为该开关的前侧面的操纵台104，借助该操纵台将开关驱动装置和开关的其他部件遮挡起来。在所述操纵台上设置了一个过流释放器105、多个操作元件和指示元件106至110、一个预紧所述开关驱动装置的弹簧储能器的手动拉杆111以及一个用于操作一个传动装置1(参看图2至5)的主动轴3(参看图3和4)且可沉入到一个凹槽14中的手摇曲柄5。
按照图2，所述传动装置1具有一个壳体2，该壳体相宜地可由两个半壳体组装而成，在这两个半壳体之间安装该传动装置的传动件和其它构件。借助手摇曲柄5进行的旋转运动通过主动轴3(参看图3和4)转换成传动轴37的旋转运动(参看图3和4)。为此在该主动轴3上设置一个与一个传动蜗轮4相啮合的蜗杆36(参看图3和4)。该主动轴3的纵轴线与传动轴37的纵轴线彼此成直角。传动轴37未与传动装置1固定连接，而可在所述传动蜗轮4中的一个与该传动轴37的外形相配的成型孔中移动。以这种方式所述传动装置1可用于不同尺寸的断路器，并且不固定连接在沿传动轴37的一个确定位置上。在传动轴37的两端部以公知的方式安装了传动曲柄39(参看图3和4)，这两个传动曲柄39与一些位置固定的构件大约以如在DE 44 20580 C1或DE 44 581 C1中(各图1)所简示出的方式配合作用。同样未表示将传动装置1固定在一个断路器上的方法，因为这对于技术人员来说是熟知的。
如同已提到的那样，一个手摇曲柄5用来转动所述支承在壳体2上的主动轴3，该手摇曲柄与其他公知的传动装置(参看德国专利说明书DE 44 20580 C1或DE 44 20 581 C1)不同，不能从主动轴3上取下，而是该传动装置1的组成部件。该手摇曲柄具有一根中空杆6，该中空杆环抱所述主动轴3的一根六棱杆35(图3和4)，并可沿着箭头19所示的方向在主动轴3上移动。显然，为了建立一个传递旋转运动的可实现一个纵向移动的连接，所述主动轴3和杆件6也可以具有其他的外形轮廓。
所述空心杆6带有一个导向销11，该导向销11嵌入到一个设置在壳体2上的导向槽13中。由于导向槽13与导向销11相适配，空心杆6可沿着导向槽13移动，但是不会发生转动。只有当所述空心杆6向前完全被拉出时，导向槽13在所述壳体2中的某处汇入一个环槽中，该空心杆才会被释放。在此关系中也可以将“环槽”理解为在壳体2中形成的其他不同的，可使杆6的自由旋转的凹槽。
除杆6外，手摇曲柄5还包括一个与杆6相连接(或与杆制成一体)的曲柄臂7，一个用于接纳一抓握件8的孔位于该曲柄臂的端部。该抓握件8在所提到的孔中可沿着箭头9的方向平行于杆6移动，并且可以由使用者从按照图2所示的已推入的静止位置转送到一个在图3和图4中所示的拉出的工作位置。
在通常位置或静止位置(参看图1和6)中，手摇曲柄5以齐平下沉方式安置在一个设计为接收盒14的凹槽中。此接收盒14属于设置在断路器102的操纵台104的下边缘处的操纵台附件15(参看图1和2)。在将手摇曲柄5推入到其静止位置时，在杆6的端部的一个端面12(参看图3至5)达到贴靠在一个由一个止挡弹簧33加载(参看图5)的支承环34上。该止挡弹簧33是一个位于在所述主动轴3上的螺旋压缩弹簧。接着使用者推动所述抓握件8通过一个位于曲柄臂7中的孔直到该抓握件处于与曲柄臂7相齐平的位置。该抓握件8的内端部才贴靠在一个止挡10上。
在此已推入的静止位置，使用者本人不可能抓到曲柄臂，因为接收盒14的外形与带有杆6和抓握件8的曲柄臂相适配。然而在需要时要保证能快速拉出。这是通过下述措施来实现的接收盒14的深度在尺寸上比安放上述部件所要求的尺寸大一些。因此，使用者可以在克服止挡弹簧33的弹力的情况下将所述曲柄臂7稍稍压入到该接收盒中。但是抓握件8由于贴靠在固定止挡10上不会一起这样移动，而从曲柄臂7向外伸出同样的一段量。此时使用者可以将抓握件8拉出，并且随后将曲柄臂7连同杆6一起拉出。
除手摇曲柄5外，以与公知的传动装置相类似的方式设置一个指示窗16，在其中可看到一个用于指示在插入式框架中的断路器运行位置的指示件17。众所周知，这些位置(工作位置、测试位置和断开位置)与可运动的主触头和辅助触头的相对位置有关，因而在给定这些触头的结构时与断路器102在所属插入式框架101中的位置有关。由于传动曲柄39嵌接在所述传动轴37的两个端部处的所述插入式框架101的一个位置固定的导向机构中，因此，所述传动蜗轮4的角位构成了一个代表上述位置的可靠的标志。
按照图3和图4，为所述显示装置在所述传动蜗轮4的一个端面上设置了一个控制凸轮22，一个受拉力弹簧23(图4)作用的双臂形指示杆18顶靠在该控制凸轮上。于是可围绕一个支承螺栓20摆动的指示杆18将该控制凸轮22的情况转换成使用者在指示窗16(参见图2)中可看到的指示件17的位置。在此，重要的是使用者在操作所述手摇曲柄5时能很清楚地看出到达到所述位置的情况。为此，所述控制凸轮22设有不同斜度的部段，这些部段被设计成，所述指示元件在刚离开一个上述位置后就进入一个中间位置以及在将到达下一个位置前才指向该位置。通过将指示杆18的支承螺栓20相当靠近地置于控制凸轮22处，则相当小的偏移被转换成在指示窗16中可清楚看到的指示件17的运动。
通过一个由一预紧弹簧30加载的定位滑板28(图3)，可防止所述杆6被意外地推入到壳体2中。该定位滑板28在壳体2前面部分中被导引，且同样与所述杆6的内端部处的端面12配合作用。在将杆6拉出到其工作位置时，该定位滑板28以其两个朝向主动轴3的棱边中一个棱边跳跃到端面12之后，因而阻止继续推入杆6。为释放杆6将其推入，使用者利用了一个操纵凸鼻31(参看图2)，该操纵凸鼻这样设置，使得其伸入到所述接收盒14中，并且因而仅仅在拉出手摇曲柄5时才可触及。
定位滑板28在传动装置1处于中间位置(测试位置)时具有一个附加功能。这个位置对使用者来说与工作位置和断开位置不同，不是通过由于到达末端止挡而作用在所述手摇曲柄上的一个可感觉的阻力表现出来的。因为所述定位滑板28设有一个在壳体2的侧面凸出来的凸舌，因此，在操纵所述操纵凸鼻31时并且一个设置在所述指示杆18中的窗形孔与所述凸舌相对时，使用者仍然只能够在准确到达测试位置时才能推移所述手摇曲柄5。
公知开关的传动装置已具有一个在断路器接通时阻止进行操作的装置(德国专利说明书DE 44 20 580 C1)。为此通过一个保护机构来闭锁所述主动轴。此外，在本发明的传动装置中，还禁止使用者去操作所述手摇曲柄5，其中在曲柄臂下落在所述凹槽14中时一个主动阻止所述主动轴被操作的第一闭锁机构轴向固定所述手摇曲柄5的杆6。这是通过一个设计成闭锁杆24(参看图2和6)的第一闭锁件以及一个设置在手摇曲柄的杆6上沿开关的轴向被限定的闭锁槽26(图2)来实现。此闭锁杆24按照其意义与一个设计成闭锁棒的第一操作件相连接，如在德国专利说明书DE 44 20 580 C1中描。述的那样。如果存在着所述传动装置1可无危险地被操作的前提条件，则闭锁杆24通过操作件27相应于图1中所示的箭头被提起，其中该闭锁杆24的闭锁凸鼻25从杆6的闭锁槽26中被拉出。与此相反，仅在手摇曲柄5再次被推移到其静止位置进入凹槽14中以及因而闭锁杆24上的闭锁凸鼻25再次进入到闭锁槽26中时，才可能将断路器102接通。
按照图5，该新型开关的传动装置具有一个用于阻止所述主动轴3被操作的第二闭锁机构。该第二闭锁机构用于借助一个圆柱形锁41(图5)、42(图6)和/或在打开配电单元100的门42时(参见图1)阻止移动此插入式框架中的开关。当该第二闭锁机构起闭锁作用且手摇曲柄的曲柄臂7下落在凹槽14中时，该第二闭锁机构也将所述手摇曲柄5的杆6固定在其轴向19上。这是通过一个设计成止动爪44的第二闭锁件以及一个设置在手摇曲柄的杆6上、同样沿所述杆6的轴向被限定的第二闭锁槽45来实现的。该止动爪44设计为金属冲压件，且在传动装置的止挡面上可沿着箭头47所示垂直于杆6的方向作导向移动。除了一个成形于朝向杆6的侧面上的闭锁凸块48外，该止动爪还具有一个窗形的开口49，从其一内壁成形了一个平行于止动爪的移动方向47延伸的用于一个预紧弹簧51的固定销50。一个可沿止动爪的移动方向47移动的、固定在传动装置1上的第二操作件54的第一臂53伸入到止动爪44的窗形开口59内。该操作件54的垂直于移动方向47延伸的内壁上的一个圆柱形销钉55用于将第二操作件54固定在传动装置1上，且该传动装置的与该内壁相对的固定连接板在相应通孔的区域内穿过。为了轴向固定此插入的销钉，该销钉具有一个供所述操作件54的一个弹性凸起56嵌合其中的收缩段46。为拆卸该操作件54，可以借助一个改锥或一个相当窄的工具将该凸起56从该销钉55的收缩段中拨出，从而释放此销钉将其拔出。
在第二操作件54的第一臂53上成形一个用于预紧弹簧51的第二固定销57。该操作件54的第二臂58在一个复位弹簧59的弹力作用下贴靠在两个半壳体之一的一个第二支承面62上，所述复位弹簧支承在传动装置的此半壳体的一个第一支承面61上。为了对复位弹簧59进行导引，在其中第一支承面61和操作件54上各设有一个固定销63、64。一个简略示出的第一圆柱形锁41用来控制操作件54。在闭锁该第一圆柱形锁41时，一个未示出的凸块沿着箭头65的方向作用在该第二臂58上，并且推动所述操作件54，以及使得通过预紧弹簧51耦合在操作件54上的止动爪44克服复位弹簧59的弹力沿着手摇曲柄的杆6的方向从一个断开位置(AUS-Stellung)(参看图5)到达一个接通位置(EIN-Stellung)。在杆6被完全推入时，即在曲柄臂7下落在其凹槽中时，杆6的第二闭锁槽45与止动爪44的闭锁凸块48相对置，从而闭锁凸块48能插入到此闭锁槽45中。在试图将曲柄7从凹槽14中拉出时，闭锁槽45的一个侧面与闭锁凸块48的一个止挡面66贴合，从而向操作人员发出信号告知该传动装置处于闭锁状态。在此，一个小的阻力足以发出传动装置处于闭锁的信号。不同于第一闭锁机构的第一操作件27，该第二操作件54在曲柄臂7未下落或尚未完全下落在所述凹槽14中时就可从其断开位置移动到接通位置。在完全拉出杆6时，在提升操作件54时同时将止动爪抬起，从而止动爪伸入到杆6的运动轨道中。此时若将杆推入，则杆6的端面12在止动爪的闭锁凸块48的滑动面67上滑动，且推压止动爪44在克服预紧弹簧51的弹力的情况下使其脱离所述杆的运动轨道。然后，闭锁凸块48在所述杆的平整外表面部段上滑动直到其卡入到所述闭锁槽45中。
在另一种操作所述止动爪44的方式中，所述第二操作件与一个设计成双臂形杆70的第三操作件相耦接。为了耦接，该第二操作杆54在其第一臂53的自由端具有一个供所述双臂形杆70的第一臂72嵌入其中的U形槽71。此双臂形杆可围绕一个未示出的位置固定的、穿过此杆70的一个孔74的螺栓转动。此杆70的第二杆臂75可借助一个圆柱形锁42(参见图6)的锁舌73沿着箭头方向77被操作。
按照图6，一个具有一个带有一个斜面81的滑移件80的装置用来控制所述操作件54的运动，从而控制所述第二闭锁机构。所述滑移件80设计为金属的冲压/弯曲件，且除了与开关的行进方向垂直地倾斜的斜面81外，还具有一个用于贴靠在配电单元100的门42的内侧84(参见图1)上的带折弯角的支承臂79、一个用于接纳一复位弹簧86的窗形开口85以及一个成为该复位弹簧一端支座的孔87。所述支承臂的折弯端83是这样弯曲的，使得其成点状地、从而小摩擦地贴靠在所述门的内侧面上。所述窗形开口85沿着复位弹簧的作用方向91并且以一个与开关的移动方向成大约45°倾斜角α地延伸。在开关的移动方向和复位弹簧的作用方向之间的角度α应当优选界于30°至60°之间。
所述复位弹簧86的另一端的支座是由开关的插入式框架中的一个孔88构成的。此外，在所述插入式框架中设计有三条平行于复位弹簧86的作用方向91的、构成为用于所述滑移件的一个三点支承的导向槽(在图6中仅能见到其中一条导向槽89)，这些槽分别由一个铆接在所述滑移件上的导向销穿过，其中所述导向销的自由端设有一个直径大于导向槽宽度的凸缘。这些导向槽的一端分别加宽成，使带有凸缘的导向销可方便地进入到这些槽中。而导向槽的另一端分别形成一个止挡90，在打开门时所述滑移件在复位弹簧的弹力作用下保持在此止挡处。在滑移件位于该止档位置上时，一个与所述斜面的上端相连接的工作面93与所述第二操作件54的一个倒圆的自由端92相对置，这样一来该第二操作件54就进入其接通位置中，从而所述第二闭锁机构处于其闭锁位置中。在门关闭时，门42的内侧面84到达与所述滑移件的支承臂79的折弯端83相贴靠，并且滑移件80在克服复位弹簧86的弹力的情况下倾斜于开关的移动方向82地移动，从而滑移件的斜面81在第二操作件的自由端处作侧向滑动直到该斜面的下端与该自由端相对置(参见图6)。通过此，将该第二操作件释放，并且在复位弹簧59的弹力作用下处于其断开位置，这样一来所述第二闭锁机构就转换到其释放位置中。
作为该装置的实施方式的一种替换方式，该斜面还可以设计在开关的插入式框架上，其中在斜面上滑动的滑移件作用在所述第二操作件上。
权利要求
1.一种电开关，其具有一根可借助一手摇曲柄(5)操作的主动轴(3)和一个用于防止该主动轴被操作的闭锁机构，其中该手摇曲柄(5)具有一根可沿该主动轴(3)移动的、防止从该主动轴上取下的杆(6)和一根轴向固定在该杆上、与此杆成一角度的曲柄臂(7)，其特征在于在所述开关的前侧面(104)上设有一凹槽(14)，所述曲柄臂(7)通过所述杆(6)的移动可防转动地下落到该凹槽中，其中在该曲柄臂(7)下落在该凹槽(14)中时所述起闭锁作用的闭锁机构轴向固定所述杆(6)。
2.按照权利要求1所述的电开关，其特征在于所述闭锁机构在所述曲柄臂(7)从所述凹槽(14)中被拉出时可起到锁止所述主动轴(3)的作用。
3.按照权利要求2所述的电开关，其特征在于所述闭锁机构具有一个设置在所述手摇曲柄(5)的杆(6)中的、且在轴向被限定的槽(45)、一个用于嵌入到该槽(45)中的闭锁件(44)和一个作用在该闭锁件(44)上的操作件(54)，以及所述闭锁机构在所述操作件(54)转换到一个接通位置中时起作用，其中所述闭锁件(44)通过一弹簧机构(51)与该操作件(54)相耦接，且在所述杆(6)作轴向运动时在该杆上滑动直到其啮合到所述槽(45)中。
4.按照权利要求3所述的电开关，其特征在于所述闭锁件(44)具有一滑动面(67)，在所述曲柄臂(7)向所述凹槽(14)的方向移动时，该闭锁件(44)借助此滑动面从所述杆(6)的运动轨道中被推压出来。
5.按照权利要求3或4所述的电开关，其特征在于在另一种操作所述闭锁件(44)的方式中，所述操作件(54)与一个附加操作件(70)相耦接。
全文摘要
本发明涉及一种电开关(102)，其具有一根可借助一手摇曲柄(5)操作的主动轴(3)和一个用于防止该主动轴被操作的闭锁机构，其中该手摇曲柄(5)具有一根可沿该主动轴(3)移动的、防止被从该主动轴上取下的杆(6)和一根轴向固定在该杆上的与该杆成一角度的曲柄臂(7)。为了设计一种为防止主动轴(3)被操作只需要一个与主动轴的转矩相比小得多的闭锁力的闭锁机构，在所述开关(102)的前侧面(104)上设有一凹槽(14)，所述曲柄臂(7)通过所述杆(6)的移动可防转动地下落到该凹槽中，其中在该曲柄臂(7)下落在该凹槽(14)中时起闭锁作用的闭锁机构轴向固定所述杆(6)。
文档编号H02B11/00GK1505859SQ02808758
公开日2004年6月16日 申请日期2002年3月26日 优先权日2001年4月23日
发明者埃哈德·戴伊利兹, 斯蒂芬·洛希, 洛希, 埃哈德 戴伊利兹 申请人:西门子公司