本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有双轨凸轮的电气开关装置。
在断路器装置或断开器装置中，特别是诸如金属封闭的气体绝缘开关设备(gis)或空气绝缘开关设备(ais)的高压装置中，能够连接并且特别地断开电气连接元件，例如设计成插入阴电气连接件或从阴电气连接件移除的阳电气连接件。为此，提供电气开关装置以机械地连接或断开所述连接件。
特别是，在断开状态下，需要在阳连接件与阴连接件之间实现快速且可靠的开断。在这方面，已知的开关装置的示例由图1、图2和图3给出。
图1：处于闭合连接状态的具有单轨凸轮的电气开关装置，
图2：处于中间断开状态的具有单轨凸轮的电气开关装置，
图3：处于最终断开状态的具有单轨凸轮的电气开关装置。
因此，图1示出了一种电气开关装置，包括：
-支承基部(1)，该支承基部(1)包括回转销(2)，其中，凸轮(3)绕该回转销(2)回转，
-第一驱动臂(4)，该第一驱动臂(4)具有联接至凸轮的一个驱动端部以便使所述凸轮相对于基部绕回转销回转，
-第二臂(5)，该第二臂(5)用于通过沿所述臂的轴线的线性驱动来进行电气开关，
-所述第二臂具有：
a)第一端部，该第一端部设置有阳电气连接件(6)，阳电气连接件(6)设计成插入阴电气连接件(7)中或从阴电气连接件(7)中移除，以及
b)第二端部，该第二端部由凸轮的回转借助于滑动联接件来驱动，所述联接件包括第一滑动件(8)，该第一滑动件(8)刚性地连接至第二臂的第二端部并且在凸轮的第一弯曲轨道(9)中滑动，
-凸轮的第一驱动臂的驱动端部由与回转销(2)不同的单个旋转联接装置(3')形成，使得能够在所述端部上施加力矩(mo)，从而使凸轮回转。
在这种情况下，这种具有单轨凸轮的电气开关装置处于闭合连接状态，即阳电气连接件(6)插入阴电气连接件(7)中。换句话说，阴连接件(7)处于最靠近基部(1)的位置。已知该入口导引件联接至凸轮的第一驱动臂(4)的另一端部，单个旋转联接装置(3')远离所述入口导引件或阴连接件(7)定位，相反地，第一滑动件(8)尽可能靠近所述入口导引件或阴连接件(7)定位。因此，阳连接件(6)联接至第二臂(5)，第二臂(5)又联接至第一滑动件(8)，阳连接件(6)尽可能地插入所述入口导引件或阴连接件(7)中。因此，所述第一滑动件(8)处于弯曲轨道(9)的第一端部上的初始位置。
图2示出了与图1相同的具有单轨凸轮的电气开关装置，但是其处于中间断开状态，即当由凸轮(3)的第一驱动臂(4)的驱动端部施加的力矩(mo)处于最大值的范围内，并且因此能够由高的驱动转矩使凸轮回转，并且同时通过使阴连接件(7)缩回成比图1中更远离固定的基部(1)而提供平行于阳连接件的轴线的驱动力(fd)。凸轮(3)上的第一驱动臂(4)的主方向上的合力(fr)为平行于阳连接件的轴线的驱动力(fd)减小了约15％，(fr＝85％×fd)。为了本文献清楚，不考虑摩擦力。此外，在该中间断开状态下，阳连接件(6)与阴连接件(7)断开，从而通过电弧引起击穿，通常通过在断开之后注入惰性气体或sf6而使电弧熄灭。此外，第一滑动件(8)沿轨道(9)滑动，弯钩形或圆“l”形的轨道(9)设计成使滑动件与所述轨道的边缘的摩擦力最小化。
图3示出了与图2相同的具有单轨凸轮的电气开关装置，但是其处于阳连接件和阴连接件(6、7)完全机械和电气分离的最终断开状态。因此，由凸轮(3)的第一驱动臂(4)的驱动端部施加的力矩(mo)返回到最小值的范围。同样地，第一滑动件(8)在弯曲轨道(9)的第二端部处到达轨道的端部位置。
附图1至3以倒序清楚地表明了相反的用于将阳连接件和阴连接件(重新)连接过程。
还应注意的是，第一轨道(9)的弯曲形状(圆“l”或钩)布置成围绕凸轮(3)的一半以上，并且第一轨道(9)的第一端部(图1中的滑动件位置)比第二端部(图3中的滑动件位置)更远离回转销(2)。这种轨道形状使得在中间断开状态(图2)时，阳连接件(6)能够从阴连接件(7)中加速缩回。这种加速有助于减少击穿或灭弧时间。在这方面，参考隶属于本申请人的公司于2000年11月30日提交的公开专利fr2817389a。首先，该公布的图1至图6和相关说明公开了一种与上述图1至图3中的开关装置类似的开关装置。最后，该公布包括图7，图7包括类似的装置，但是具有两个轨道都弯曲的双轨凸轮，而不是具有单个弯曲轨道的凸轮。
更具体地并且通过参照，本发明的图4中复制了fr2817389a中的图7，并且示出了一种电气开关装置(120)，包括：
-支承基部，该支承基部包括回转销(见十字)，凸轮(184)绕该回转销回转，
-第一驱动臂(186)，该第一驱动臂(186)具有联接至凸轮的一个驱动端部以便使所述凸轮相对于基部绕回转销回转，
-第二臂(80)，该第二臂(80)用于通过沿所述臂的轴线的线性驱动来进行电气开关，
-所述第二臂(80)具有：
a)第一端部，该第一端部设置有阳电气连接件，阳电气连接件设计成插入阴电气连接件中或从阴电气连接件中移除，以及
b)第二端部，通过借助于滑动联接件使凸轮回转来驱动该第二端部，所述联接件包括刚性地连接至第二臂的第二端部并且在凸轮的第一弯曲轨道(192a)中滑动的第一滑动件(190a)，
-凸轮的第一驱动臂(186)的驱动端部形成滑动联接件装置，所述联接件包括刚性地连接至第一臂的所述端部并且在凸轮的第二轨道(192b)中滑动的第二滑动件(190b)。
fr2817389a的第22页的18至31行以及图7描述的这种双轨替代方案可以实现这些与fr2817389a的图1至图5相同的击穿速度(加速度)，并且因此与包括单轨凸轮的本文献中描述的图1至图3相比没有提供动力学优点。根据对滑动件的滑动更精确的研究，滑动件在相应轨道的边缘上的横向力的分布似乎产生不期望的摩擦效应。
本发明的一个目的是提出一种可以实现阳连接件和阴连接件的更快的断开速度的有效的电气开关装置，特别是对于诸如gis金属封闭的断路器或断开器的高压应用。
基于包括诸如图4所示的双轨凸轮的电气开关装置和图1至图3所示的电气开关装置，提出了一种根据权利要求1的特征的电气开关装置。另外，使用所描述的附图提供的有利的示例性实施方式和应用来描述该装置：
图5：处于闭合连接状态的具有双轨凸轮的电气开关装置，
图6：处于中间断开状态的具有双轨凸轮的电气开关装置，
图7：处于最终断开状态的具有双轨凸轮的电气开关装置，
图8：所述装置的臂运动速度的图。
一组从属权利要求也说明了本发明的优点。
因此，图5示出了一种电气开关装置，包括：
-支承基部(1)，该支承基部(1)包括回转销(2)，其中，凸轮(3)绕回转销(2)回转，
-第一驱动臂(4)，该第一驱动臂(4)具有联接至凸轮的一个驱动端部以便使所述凸轮相对于基部绕回转销回转，
-第二臂(5)，该第二臂(5)用于通过沿所述臂的轴线的线性驱动来进行电气开关，
-所述第二臂具有：
a)第一端部，该第一端部设置有阳电气连接件(6)，阳电气连接件(6)设计成插入阴电气连接件(7)中或从阴电气连接件(7)中移除，以及
b)第二端部，该第二端部借助于滑动联接件由凸轮回转来驱动，所述联接件包括第一滑动件(8)，该第一滑动件(8)刚性地连接至第二臂的第二端部并且在凸轮的第一弯曲轨道(9)中滑动，
-凸轮的第一驱动臂的驱动端部形成滑动联接件装置，所述联接件包括第二滑动件(10)，该第二滑动件(10)刚性地连接至第一臂的所述端部并且在凸轮的第二轨道(11)中滑动，
所述装置的特征在于，第二轨道(11)包括线性轨道部，该线性轨道部具有穿过凸轮的回转点(2)的主轴线(12)。
如图5所示的具有双轨凸轮的电气开关装置在此情况下处于与图1类似的闭合的连接状态，即阳电气连接件(6)插入阴电气连接件(7)中。第二滑动件(10)位于第二轨道(11)的离枢转点(2)最远的端部处。第一滑动件(8)也位于第一轨道(9)的离枢转点(2)最远的端部处。
在随后的图6和图7所示的随后的断开状态(中间，然后最终)中，第一轨道具有弯曲(然后线性)的滑动几何形状，以便对于与第二滑动件在第二轨道中的位置范围相结合的第一滑动件在该形状上的位置范围而言，第二臂的线性驱动被加快，从而还在这种情况下产生图8所示的显著优点。
图6示出了图5中的电气开关装置，但是其与图2中的中间断开状态类似处于中间断开状态。阳连接件(6)与阴连接件(7)断开，从而通过电弧引起击穿，通常通过在断开之后注入惰性气体或sf6而使电弧熄灭。
在这种情况下，第二滑动件(10)位于第二轨道(11)的最靠近枢转点(2)的另一端部处。然后，第一滑动件(8)已经沿着第一轨道(9)向第一轨道(9)的最靠近枢转点(2)的另一端部行进了超过30％。
通过将阴连接件(7)缩回成比图5中更远离固定的基部(1)来提供平行于阳连接件(6)的轴线的驱动力(fd)。在这种情况下，凸轮(3)上的第一驱动臂(4)的主方向上的合力(fr)也有利地平行于阳连接件的轴线，因此合力(fr)等于100％的平行于阳连接件的轴线的驱动力(fd)。因此，第一臂联接至用于使所述臂沿与所述第一臂的轴线方向相同的线性方向运动的机构，机构相对于支承基部自由旋转。第一长线性臂和第二长线性臂对于其相应的滑动件位于凸轮的一个轨道中的所有位置均形成沿其轴线的平行运动。虽然该“平行”力传递布局通过实现所述力的完全传递而是最佳的，但是可以容许第一臂的旋转。
为了本文献清楚，也不考虑摩擦力。此外，第一滑动件(8)沿轨道(9)滑动，轨道(9)的弯钩形或圆“l”形设计成使滑动件与所述轨道的边缘的摩擦力最小化。
在最简单的形式中，根据本发明的装置的第二轨道是线性的椭圆形开口。应当注意，第一轨道和第二轨道描述了一种问号形状(？)，但是问号形状的点或第二轨道是椭圆形的。因此，轨道的这种形状确保了第一滑动件(8)的加速度，以使阳连接件(6)从阴连接件(7)的入口导引件中加速缩回。
最后，由第一臂(4)和凸轮驱动的管状入口导引件(7')在断开状态下能够使阳连接件(6)穿过所述管而从阴连接件(7)中滑出，所述管(7')可相对于支承基部(1)运动。
图7示出了图5或图6中的电气开关装置，但是其与图3中的最终断开状态类似处于最终断开状态。因此，阳连接件(6)与阴连接件(7)完全断开。
在这种情况下，第二滑动件(10)再次位于第二轨道(11)的离枢转点(2)最远的起始端部处。然后，第一滑动件(8)已经沿着第一轨道(9)向第一轨道(9)的最靠近枢转点(2)的另一端部行进了全程。
图8示出了所述装置的第一臂和第二臂的运动速度的示例，以便说明上述有利的加速效应。
所示曲线是作为0与1之间的时间单位(tu)的函数的运动(di)值(％)。因此，第一曲线(ds)示出了第一臂(4)的恒定的缩回速度(在从入口导引件7中缩回期间)。第二曲线(sc)示出了根据图1至图3(或4)中的一个的装置的阳连接件(6)的驱动速度。可以看出，在[0.2；0.7]时段内，第二臂或阳连接件(6)的所述缩回速度与第一臂(4)的缩回速度相等(并且相反)。最后，第三曲线(dc)示出了根据图5至图7中的一个的装置的阳连接件(6)的驱动速度。可以看出，在[0.31；0.46]时段(hs)内，第二臂或阳连接件(6)的所述缩回速度比第一臂(4)的缩回速度(sc)大(并且相反)。在该高速时段(hs)，确实存在1.5倍的加速度，这清楚地说明了根据本发明的装置的期望效果，以便更快速地断开，从而更有效地灭弧。