专利名称：用于气体或真空绝缘的开关设备中的开关装置的驱动单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在气体绝缘的开关设备中的开关装置中使用的驱动单元，其包括带有蓄能器和通过蓄能器可移动的杠杆单元的壳体。驱动单元也可以在空气或真空绝缘的开关设备中使用。
背景技术：
通常使用双稳态的电磁驱动单元，用于操纵电流回路断路器和开关装置的接触系统。在低压、中压和高压领域中使用这种驱动单元。目前已知的驱动单元必须满足高要求。它们此外具有大量必须匹配于这些要求的 零件。该驱动单元的各个部件大多集成到相应的装置中并且没有独立的驱动单元。驱动单元尤其必须显示出高的可靠性、抗冲击和过载的高坚固性、在宽的温度范围上的稳定性、不仅在手动模式而且在自动模式中的高运行可靠性、可靠的状态显示和快速的机械响应特性。在已知的驱动单元匹配于这些要求方面，大量零件必须被单独匹配。典型地，为此复杂的、高质量的并且由此昂贵的结构是必需的，其主要以电磁的从属的子系统为基础。尤其在HV GIS(“高压气体绝缘的开关设备，，德语翻译为“Hochspannungs~Gas-IsolierteSchaltanlagen”)领域中使用驱动单元时零件的匹配可能伴随着高成本。—旦考虑到低成本设计驱动单元，目前必须在质量和功率方面做出妥协。
实用新型内容因此本发明的目的在于规定一种极其适合操作的驱动单元，利用它可以毫无问题地操纵大量开关装置，其中驱动单元由尽可能少的零件构成并且驱动单元可以模块化地成本有利地匹配于不同的要求(Anforderungsprofile)。根据本发明，前面的目的通过带有权利要求I的特征的驱动单元实现。对此，开头提到的驱动单元特征在于，设置有接口(Schnittstelle)，外部的机构这样连结到接口处，使得该机构可以通过杠杆单元操纵。根据本发明首先认识到，带有接口的驱动单元已经集成存在的方案。同时提供一个平台，在其基础上可以设计用于高压的气体绝缘的开关。尤其可以提供用于气体绝缘的开关设备的开关，其可靠地提供接地。另外认识到，根据本发明的驱动单元可以匹配于高功率要求，在其中尽可能使用常见的零件。尤其认识到，根据本发明的驱动单元具有可标度的、模块化的结构，在其中可以有意义地替换通常使用的零件。还认识到，可以没有功率损失地减少所使用的零件数量。由此改善驱动单元的价格-功率比。驱动单元具有与位置有关的蓄能器和释放装置。驱动单元的接口使能够将与其连接的机械装置、例如开关装置可靠地从第一限定状态带到第二限定状态。[0015]就此而言规定一种极其适合操作的驱动单元，利用它可以毫无问题地操纵大量开关，其中驱动单元由尽可能少的零件构成并且驱动单元可以模块化地成本有利地匹配于不同的要求。根据本发明的由蓄能器、电动的或手动的用于给蓄能器充电的单元、锁止装置、带有缓冲装置和末端挡块、可能必需的加热装置和位置指示器组成的驱动单元相应地实施为独立的单元，其功能可以与相应的装置无关地进行测试。因此实现开头提到的目的。蓄能器有利地设计为可摆动的弹簧装置，其具有至少一个可拉伸的弹簧。但是根据要用的力也可以使用多个弹簧。驱动单元尤其允许力逐步减小。优选地，力可以以两步至三步减小。此外蓄能器允许在驱动单元结构紧凑的情况下可靠地操纵开关装置。甚至可 能手动地操纵开关装置。驱动单元在零件数目非常少的情况下使用多个减力段。因此驱动单元具有紧凑的结构，其显示出带有较小惯性的限定的动态开关特性。在本发明的另一有利实施形式中杠杆单元与超越离合器(Freilauf)连接,超越离合器将给加载蓄能器充电的第一驱动段(其一般缓慢地实现)与第二驱动段在释放储存的能量时力传递地相连接并且使驱动段相互分离。超越离合器将第一驱动段与第二驱动段连接，以便建立双稳态的驱动机构。因此在驱动单元中设置有用于双稳态的弹簧机构的集成的超越离合器。此外有利地第一驱动段关联有心轴，通过心轴，能量可以被引入到蓄能器中。用于使驱动单元从一个开关状态转换到另一开关状态的主要的能量可以以两种不同的方式供使用。在第一种方式中使用旋转马达、尤其电磁的或流体的促动器，其旋转心轴。在第二种方式中使用手柄(Handkurbel)，以便执行旋转。两种方式可以被这样中断，即可仅执行相应另一方式。手柄可以在使用适合的机械元件时短暂地连结到心轴处或解开。在该背景下，第一驱动段有利地具有活动的带动件(Mitnehmer)，其与杠杆单元共同作用。设置在杠杆单元处的杠杆可以通过第一驱动段的活动的带动件接触。可以通过旋转马达或手柄操纵活动的带动件。优选地，带动件通过一个或两个驱动状态操纵。在优选的实施形式中，活动的带动件设计为螺栓的螺栓套(Schraubenbuechse),其具有至少一个、而优选地两个用于杠杆的确定力的接触面。接触面优选地由销子提供。螺栓套有利地具有转矩支撑部，当螺栓被旋转时，其防止旋转并且保证直线运动。用于螺栓套的转矩支撑部优选地由金属层制成并且可以提供用于开关、尤其极限开关(Endschalter)的支承和制动功能，以便指示终端位置。为了建立更高的稳定性和强度可以设置金属层，其相互粘合或铆接。螺栓在至少一个端部处、优选地在两个端部处通过优选地固定的支承轴承来支承。有利地，接口关联于第二驱动段。第二驱动段提供至外部的机构的接口，机构应被操纵。外部的机构例如是电气的开关装置。接口由此固定地与弹簧装置相连接，其中弹簧装置保证在两个状态、即两个操作模式之间的双稳态。因此开关装置可以在打开与关闭位置之间进行开关。杠杆单元有利地具有两个从旋转轴线突出的杠杆，它们之间撑开角度范围。因此杠杆可以与运动的带动件共同作用，根据带动件或杠杆在哪个方向上运动，带动件交替地贴靠在杠杆处。位于其间的角度范围示出必需的超越行程。[0026]杠杆固定地与第二驱动段的接口相连接。杠杆撑开与第一驱动段的驱动机构相对应的角度范围。根据例如从“打开”到“关闭”或者从“关闭”到“打开”的运行状态，活动的带动件接触不同的杠杆。优选地杠杆单元包括杠杆和用于蓄能器的连接部。因此杠杆和连接部一体地构造为一个零件。可以考虑该零件由金属层、复合材料制成或者铸造加工。在有利的设计方案中接口布置在杠杆单元处并且构造为轴或轮毂。通过连结到轴或轮毂处可以操纵外部的开关装置。 接口尤其可设计为轴或空心轴。该轴可以单独地至少通过轴承支承。作为轴承可以使用滑动轴承或滚动轴承，以便确保更高的效率。轴承置入驱动单元的壳体中。可以考虑壳体由金属层、复合材料制成或者铸造加工。杠杆单元也可以借助于键槽轴(Keilwelle)-轮毂连接部与接口相连接，以便获得更小的惯性并且节省材料。此外有利地设置有壳体，其具有法兰部位，内部的零件或外部的机构可以法兰连接到法兰部位处。驱动单元容纳在壳体中并因此可以作为独立的装置使用。该驱动单元具有独立的驱动段并且设计为独立的、一体的装置。这使它适合于毫无问题地运输、系列测试和安装。通过轴与轴联接点之间的插拔连接确保容易的调试(Inbetriebnahme)。壳体可以由金属层或者通过铸造工艺制造。壳体提供所有内部的和外部的机械的接口点。因此所有零件可以毫无问题地装配在其关联的位置处。此外壳体可以专用地以其整体法兰连接。集成的缓冲装置引起整个驱动单元和利用驱动单元运行的机构的改善的动态特性。可能减少终端位置处的冲击负荷。因此可以延长驱动单元的使用寿命。缓冲装置也用于所驱动的机构的限定的终端位置，使得在所驱动的机构中无需其它确定位置的部件。当双稳态的弹簧机构通过杠杆达到其两个终端位置中的至少一个中时，缓冲装置被接触。杠杆具有至接口的固定连接，使得联合驱动的开关装置同样可以被缓冲。在优选的实施例中缓冲装置接触杠杆(其可以构造为超越离合器的杠杆段)和/或与弹簧装置的连接部。显示装置固定地关联于接口处的第二驱动段。由此运行状态能够可靠地显示。可选地在螺栓处设置有两端自由的行程范围，以便避免传动系由于机械的器件在终端位置中的过载。附加地可设置有极限开关、尤其是电气开关，其防止在电动操作中在终端位置处的过载。在借助于手柄的操作中滑动离合器(Rutschkupplung)防止机械过载。独立的双稳态弹簧机构允许可靠的且封闭的装配。此外可以在不拆卸预紧的弹簧装置的情况下进行维护操作。可以独立于整个通断系统执行驱动单元的调试准备、尤其二级电气装置的测试以及驱动单元的功能。驱动单元的结构可以模块化地标度。通过在弹簧装置处建造(verbauen)不同的组合件(Satz)，可以调整弹簧装置所储存的能量。通过在由金属层制成的杠杆处建造不同的组合件，同样可以调整开关行程(Schaltweg)和响应时间。[0043]在带有桩轮廓(Pfahlprofil)的输入接口处空心杆的应用在最小惯性下提供高转矩。对于所有重要的支承优选地使用滚动轴承。假如需要机械的分散(Streuung)和摩擦和伴随的机械反应时间，也可以使用滑动轴承。这些滑动轴承导致在制造驱动单元时更低的材料成本。对于壳体和其它基础零件可以使用由多个相互连接的金属层制成的材料。也可以使用裁开的或铸造的材料。各种材料的使用取决于年生产率。为了制造壳体的板可以使用金属层，其中整个几何形状可以由不同的金属层制造。用于壳体左边的板或右边的板的部件可以是相同的，其中它们仅仅以不同的次序堆叠。金属层同样允许驱动单元的结构根据其各个要求的标度(Skalierung)。对于驱动单元的负荷越大，则必须选择越多数量的相互连接的金属层和/或越厚的用于壳体的板。优选地设置有中间的集成的缓冲装置。在关于动态运动的要求较低时尤其在绝缘的气体室中分散的缓冲装置可以被替换。这导致更好的、即更稳定的、电绝缘的使用可能性。因此可以避免由于缓冲装置的磨损引起的典型的污染源。在关于动态运动的要求较高时通过降低个体的缓冲要求，支持分散的缓冲装置。在这里所描述的驱动单元可以用于所有的气体、空气或真空绝缘的开关设备。带有相同的所使用的零件的驱动单元的不同的构造是可能的。弹簧装置与轴的位置的分离是可能的。更容易地装配弹簧装置、更安全地维护和更容易地更换是可能的。GIS或者保证接地的开关的拆卸同样变容易。
图I示出在第一运行状态中的带有弹簧装置的驱动单元，图2示出根据图I的驱动单元的后视图，图3示出根据图I的驱动单元的视图，其中弹簧装置被板遮盖，图4示出在第二运行状态中的根据图I的驱动单元，在该状态中点A、B和C处于一行，以及图5示出在第三运行状态中的根据图I的驱动单元。附图标记清单I 壳体2 蓄能器3 杠杆单元4 接口5 弹簧轴线6 超越离合器7 心轴8 第一齿轮9 第二齿轮10 带动件[0067]11销子12下杠杆13上杠杆14角度范围15连接部16缓冲装置17转矩支撑部18极限开关19支架座20装配板21轴颈22显示装置23显示装置24显示装置25显示装置26联接部位27断路器单元28马达单元29板30法兰部位
具体实施方式
图I示出在气体绝缘的开关装置中使用的驱动单元，其包括壳体1，壳体I带有蓄能器2和通过蓄能器2可移动的杠杆单元3。设置有接口 4，外部的机构这样连结到接口 4处，使得该机构可通过杠杆单元3操纵。蓄能器2设计为可摆动的弹簧装置，其具有至少一个可拉伸的弹簧。弹簧设计和引导为螺旋弹簧。但是也可以设置有两个弹簧。蓄能器2可以围绕弹簧轴线5在点C处摆动。杠杆单元3在点B处可摆动地铰接在蓄能器2处。杠杆单元3与超越离合器6连接，超越离合器6将第一驱动段与第二驱动段力传递地连接并且使驱动段相互分离。杠杆单元3与超越离合器6连接，第一驱动段通过超越离合器6可力传递地连结到第二驱动段处。超越离合器6此外这样使第一驱动段与第二驱动段分离，即蓄能器2和杠杆单元3作为第二驱动段的部件可独立于第一驱动段摆动。第一驱动段关联有心轴7，通过心轴7可以将能量引入到蓄能器2中。心轴7可以通过旋转马达借助于第一齿轮8和第二齿轮9来操纵。第一驱动段此外具有活动的带动件10，其与杠杆单元3共同作用。心轴7使带动件10运动，带动件10关联有销子11。销子11贴靠在杠杆单元3处。即通过移动杠杆单元3和拉紧蓄能器2弹簧，能量可以被引入到蓄能器2中。接口 4关联于第二驱动段。第二驱动段主要包括蓄能器2和杠杆单元3。[0094]杠杆单元3具有两个从旋转轴线突出的杠杆12、13，它们之间撑开角度范围14。杠杆单元3包括杠杆12、13和至蓄能器2的连接部15。连接部15在点B处可摆动地铰接到蓄能器2处。接口 4布 置在杠杆单元3处并且构造为轴。接口 4具有齿形表面，其可以与外部的、可法兰连接的开关装置接合。设置有壳体1，其具有法兰部位30，内部的零件或外部的机构可以法兰连接到法兰部位30处。图I具体地示出运行状态，在该状态下杠杆12在点F贴靠在缓冲装置16处。连接部15利用其倒圆的边缘在点G贴靠在另一缓冲装置16处。上杠杆13在点D利用其下侧贴靠在销子11处。通过销子11向上的运动，上杠杆13可以被带动并且弹簧被拉紧。心轴7关联有转矩支撑部17。当心轴7被旋转时，转矩支撑部17防止带动件10的旋转并且保证带动件10的直线运动。在转矩支撑17处布置有极限开关18，其与带动件10的终端位置中的点W和V相对应。心轴7关联有支架座19，其容纳用于心轴7的支承轴承。支架座19与壳体I固定地连接。在壳体I处构造有装配板20，其允许驱动单元作为独立的装置法兰连接到系统处。图2示出根据图I的驱动单元的后视图。在那里示出轴颈21，其可以传递力到外部的机构。第二驱动段关联有显示装置22、23、24、25，其显示驱动单元的运行状态。显示装置24、25与联接部位26相连接。图2此外示出电磁的断路器单元27。用于使驱动单元从一个开关状态转换到另一开关状态的主要能量可以以两种不同的方式供使用。在第一种方式中使用马达单元28、尤其旋转马达，其旋转心轴7。在第二种方式中使用手柄，以便执行旋转。两种方式可以这样中断，即可以仅执行相应另一种方式。对于手柄可以设置有机械的联接部位。图3示出根据图I的驱动单元，其中弹簧装置被板29遮盖。接口 4关联于法兰部位30。心轴7在两个点之间运动。根据驱动方向，带动件10在确定的点接触杠杆12、13中的一个杠杆并且迫使杠杆单元3和由此第二驱动段旋转。同时压缩弹簧装置并且储存势倉泛。图4示出根据图I的驱动单元的一个运行状态，在其中大多数势能储存在蓄能器2中。即当点A、B、C共线时,大多数能量在所谓的奇点(Singularitaetspunkt)中被得到。只要第二驱动段由第一驱动段在奇点这边碰撞，那么两个驱动段的超越离合器6分离。现在通过弹簧装置的所储存的势能操纵第二驱动段、即尤其杠杆单元3。这允许利用限定的动态参数在第二稳定点的方向上开关。第一驱动段保持其典型地比第二驱动段更慢的运动直到到达带动件10在心轴7上的终点/起点位置。因此图I示出第一稳定点，图4示出奇点，而图5示出第二稳定点。
权利要求1.一种在气体绝缘的或真空绝缘的开关设备的开关装置中使用的驱动单元，其包括带有蓄能器(2)和通过所述蓄能器(2)能够移动的杠杆单元(3)的壳体(I)，其特征在于，设置有接口(4)，外部的机构这样连结到所述接口(4)处，使得该机构能够通过所述杠杆单元(3)进行操纵。
2.根据权利要求I所述的驱动单元，其特征在于，所述蓄能器(2)设计为可摆动的弹簧装置，其具有至少一个可拉伸的弹簧。
3.根据权利要求I或2所述的驱动单元，其特征在于，所述杠杆单元(3)与超越离合器(6)连接，所述超越离合器(6)将第一驱动段与第二驱动段力传递地相连接并且使所述驱动段相互分离。
4.根据权利要求3所述的驱动单元，其特征在于，所述第一驱动段关联有心轴(7)，通过所述心轴(7)能量能够引入到所述蓄能器(2)中。
5.根据权利要求3所述的驱动单元，其特征在于，所述第一驱动段具有活动的带动件(10)，其与所述杠杆单元(3)共同作用。
6.根据权利要求3所述的驱动单元，其特征在于，所述接口(4)关联于所述第二驱动段。
7.根据权利要求I或2所述的驱动单元，其特征在于，所述杠杆单元(3)具有两个从旋转轴线突出的杠杆(12，13)，它们之间撑开角度范围(14)。
8.根据权利要求7所述的驱动单元，其特征在于，所述杠杆单元(3)包括杠杆(12，13)和用于所述蓄能器⑵的连接部(15)。
9.根据权利要求I或2所述的驱动单元，其特征在于，所述接口(4)布置在所述杠杆单元(3)处并且构造为轴或轮毂。
10.根据权利要求I或2所述的驱动单元，其特征在于具有法兰部位(30)的壳体(1)，内部的零件或外部的机构能够法兰连接到所述壳体(I)处。
专利摘要本实用新型涉及一种在气体绝缘的或真空绝缘的开关设备的开关装置中使用的驱动单元，其包括带有蓄能器(2)和通过蓄能器(2)可移动的杠杆单元(3)的壳体(1)，其目的是规定一种极其适合操作的驱动单元，利用该驱动单元能够毫无问题地操纵大量开关，其中驱动单元由尽可能少的零件构成并且驱动单元能够模块化地成本有利地匹配于不同的要求，其特征在于，设置有接口(4)，外部的机构可这样连结到接口(4)处，使得该机构可以通过杠杆单元(3)操纵。
文档编号H01H33/42GK202502936SQ201120386319
公开日2012年10月24日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年8月12日
发明者F-J·克贝尔, G·施滕格尔, P·波利卡波, S·布雷施, S·泽特比尔, T·尚贝尔格, T·布劳恩, T·席勒, T·施塔尔, T·维托尔, W·瓦尔迪 申请人:Abb技术有限公司