CN108183041B - 用于电气开关装置的可移除开关元件和包括其的开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于开关电气开关装置的电流的可移除开关元件(6)，其包括：壳体(20)；第一和第二固定电导体(22、24)；移动电导体(30)，其能够在第一位置和第二位置之间移动：在所述第一位置中，所述移动电导体电连接所述第一和第二固定电导体(22、24)；以及在所述第二位置中，所述移动电导体与所述第一和第二固定电导体电隔离。所述壳体包括穿过所述壳体的两个窗口(50、52)，一个窗口定位成面向在移动导体和第一固定电导体之间的第一接触区域，另一个窗口定位成面向在移动导体和第二固定电导体之间的第二接触区域。

Description

用于电气开关装置的可移除开关元件和包括其的开关装置

技术领域

本发明涉及一种用于电气开关装置的可移除开关元件。本发明还涉及一种包括可移除开关元件的用于开关电流的电气开关装置。

背景技术

FR 2 999 790 A1描述了一种电气开关装置，其包括可移除开关元件，所述可移除开关元件旨在被***到装置的对应隔室中。

每个可移除元件连接在电气装置的对应连接焊盘(land)之间，并且适合于中断在这些焊盘之间流动的电流。这种中断通过使移动电导体相对于固定电导体移动而实现，所述固定电导体通过在移动桥上施加机械压力而连接到连接焊盘，所述移动桥例如通过机电致动器刚性地连接到移动导体。

这样的可移除元件的一个优点是它们是可互换的，因此在维护操作期间或在电气装置故障的情况下易于更换。

然而，这些已知的可移除元件对于特定应用而言并不是完全令人满意的，特别是其中可能有移动导体意外焊接到固定导体的风险并且其中电气装置的操作应中断尽可能少的时间的那些。这样的焊接可能由于流过可移除元件的短路而发生。

这些已知的可移除元件不允许操作者容易地将移动电导体与固定电导体分开。因此需要更换可移除元件以使电气装置继续运行，这是不令人满意的，因为其在时间和材料方面是昂贵的。

发明内容

本发明更特别地旨在通过提出一种可移除开关元件来克服这些缺点，所述开关元件允许操作者可视地检查电导体的状态并且能够介入以便使这些导体在意外焊接发生时以更简单的方式彼此分开。

为此，本发明涉及一种用于开关电气开关装置的电流的可移除开关元件，该元件包括：

壳体；

第一固定电导体和第二固定电导体，其彼此隔离；

移动电导体，其能够在第一位置和第二位置之间移动：

在所述第一位置中，移动电导体分别在第一接触区域和第二接触区域处与第一固定电导体和所述第二固定电导体形成电接触；以及

在所述第二位置中，移动电导体与第一固定电导体和第二固定电导体相距一距离，并且与第一固定电导体和第二固定电导体电隔离。

所述壳体包括穿过所述壳体的两个窗口，一个窗口定位成面向在移动导体和第一固定电导体之间的第一接触区域，另一个窗口定位成面向在移动导体和第二固定电导体之间的第二接触区域。

由于本发明，贯通窗口允许操作者直接观察接触区域的状态，而不必打开可移除元件的壳体。此外，贯通窗口允许***工具，诸如螺丝刀或凿子的尖端，以在固定导体和移动导体被意外地焊接到彼此的情况下，将固定导体和移动导体彼此机械地分开。以这种方式，维护操作可以容易地由操作者直接进行，而不需要物理地打开壳体，从而允许可移除元件被重新使用并且在较小程度上被固定不动。

根据本发明的有利的但非必要的方面，这样的可移除元件可以单独地或以任何技术上允许的组合并入以下特征中的一个或多个：

每个窗口布置成暴露对应的接触区域和移动电导体的至少一部分，对应的固定电导体被侧向面遮蔽。

对于每个窗口，窗口的第一边缘与固定电导体的脊对齐，所述脊布置在该固定电导体的朝向移动电导体转向的面的边缘上，所述窗口在移动电导体的方向上并且在移动电导体的移动方向上，从第一边缘朝向相对的第二边缘延伸。

壳体包括两个相对的侧向面，一个窗口定位在侧向面中的一个上，另一个窗口定位在另一个侧向面上；

壳体包括组装在一起的两个半壳，每个半壳包括设置有所述贯通窗口中的一个的侧向面，所述半壳彼此相似，并且相对于位于电气单元的中心位置的对称点关于彼此对称地布置。

窗口的形状为长条形(oblong)，例如，矩形或椭圆形；

窗口各自具有与由移动导体支承的对应的接触垫(pad)的轮廓适合的尺寸。

根据另一方面，本发明涉及一种用于开关电流的电气开关装置，其包括：

基座，其包括由分隔壁限定的隔室；

用于开关电流的至少一个可移除开关元件，其用于被容纳在基座的隔室中的一个中，使得可移除元件的连接端子电连接到装置的电连接焊盘。

至少一个可移除开关元件是根据本发明的。

根据本发明的有利的但非必要的方面，这样的电气开关装置可以单独地或以任何技术上允许的组合并入以下特征中的一个或多个：

分隔壁由电绝缘材料制成；

分隔壁包括肋，可移除开关元件的侧向面设置有突起，所述突起的形状与凹槽的形状互补，以便当可移除开关元件***隔室中时引导可移除开关元件。

附图说明

根据仅以示例的方式提供的可移除开关元件的一个实施例的以下描述并参照附图，将会更好地理解本发明，并且本发明的其它优点将变得更加显而易见，在所述附图中：

-图1是包括根据本发明的可移除开关元件的电气开关装置的透视示意图；

-图2是根据图1的本发明的可移除开关元件的外观示意图；

-图3是图2的可移除开关元件的分解视图示意图；

-图4是在使用工具使电导体分开的操作期间图2的可移除开关元件的局部剖切视图示意图；

-图5是根据本发明的包括贯通窗口的图2的可移除开关元件的侧视图示意图。

具体实施方式

图1示出了用于开关电流的电气开关装置2，其也被称为断路器单元。电气装置2旨在使得有可能选择性地中断流过一个或多个电流线路的电流，例如多相电流。

作为说明性示例，电气装置2连接到为电动机供电的供电线路。

电气装置2在该例子中包括基座4和一个或多个电气开关元件6。每个元件6适合于独立于装置2的其他元件6而中断电流。

在这个示例中，电气装置2是适合于中断包括三个电气相的三相电流，因此适合于容纳三个元件6，每个元件6与这些电气相中的一个相关联。

在这个示例中，元件6彼此相同。为了简化图1，仅示出了元件6的一个示例。

基座4包括隔室8、8'和8”，其在该例子中数量为三个，并且彼此相同，每个隔室适合于容纳可移除元件6。隔室8、8'和8”在该例子中形状与元件6互补。

隔室8、8'和8”通过分隔壁10两两分开。壁10由电绝缘材料制成，例如塑料材料，例如聚酰胺PA66。

分隔壁10的功能是在相邻元件6被容纳在隔室8、8'和8”内时两两电绝缘所述相邻元件6，以防止在相邻元件操作期间在两个邻近元件6之间出现电弧。

有利的是，分隔壁10设置有肋12，其作用在下面更详细地解释。

如图2至图5所示，元件6包括壳体20，固定电导体22和24容置在所述壳体20的内部，固定电导体22和24分别由连接端子26和28延伸。例如，壳体20由诸如聚酰胺PA66的塑料材料制成。

当元件6容纳在相应的隔室8、8'、8”中时，端子26和28用于电连接到装置2的相应的连接焊盘。

在该例子中，导体22和24通过诸如螺钉的紧固元件25被没有自由度地刚性地紧固到元件6的固定部分。

例如，导体22和24是由诸如铜的金属材料制成的棒。固定导体22和24在该例子中彼此相同。

在该例子中，固定导体22、24彼此分开一距离并且因此通过环境空气彼此电隔离。

元件6另外包括移动电导体30，该移动电导体30相对于固定导体22和24，在不同的第一位置和第二位置之间可移动。

例如，导体30是由诸如铜的金属材料制成的棒。

在该例子中，导体30刚性地安装在移动触头支持件32上。X32表示与移动触头支持件32的移动方向对应的几何轴线。因此，导体30沿着轴线X32可平移移动。电导体30的移动因此对应于移动触头支持件32的移动。

在第一位置中，导体30电联接固定导体22和24，从而允许电流从一个固定导体传递到另一个固定导体。然后，元件6允许电流流动。

在第二位置中，导体30与固定导体22和24相距一距离，以便防止电流通过元件6。

在第一位置中，固定导体22和移动导体30之间的电接触在第一接触区域处进行。类似地，固定导体24和移动导体30之间的电接触在第二接触区域处进行。

固定导体22和24中的每一个包括定位在对应接触区域处的电接触垫34。类似地，移动导体30包括两个接触垫36，每个接触垫36面对对应的接触垫34定位在对应的接触区域处。

例如，接触垫34和36由诸如铜或银的导电材料制成。

当移动导体30处于其第一位置时，固定导体22、24与移动导体30之间的电接触经由接触垫34和36进行。

移动触头支持件32包括致动设备38，致动设备38可从壳体20的外部触及，以便选择性地使移动触头支持件32和移动导体30在第一位置和第二位置之间移动。例如，设备38包括螺钉，该螺钉的头部相对于元件6的前表面突出。

元件6还包括弹性返回构件，该弹性返回构件例如机械地连接到移动触头支持件32，并且被布置为通过施加返回力带动导体30到其第一位置中。因此，第一位置对应于移动导体30的静止位置，并且第二位置对应于移动导体30的激励位置。

例如，移动触头支持件32包括可弹性变形的刀片，所述可弹性变形的刀片机械地联接到移动导体30并且联接到元件6的固定部分，以形成弹性返回构件。作为变型，弹性返回构件可以例如通过压缩弹簧而不同地制造。

因此，通过在设备38上施加机械压力，以便将移动触头支持件32朝向元件6的后部推，移动导体30从第一位置移动到第二位置。

例如，当元件6容纳在对应的隔室的内部时，使用安装在装置2的前面上的可控的机电致动器来实现该移动，该致动器被布置成与致动设备38相互作用。

作为变型，取决于固定导体22和24相对于移动导体30的相对布置，与移动触头支持件32相关联的弹性返回构件可以被不同地配置，例如使得静止位置对应于第二位置，并且激励位置对应于第一位置。

如图3所示，在该例子中，壳体20包括两个半壳44、46，它们被组装在一起以形成壳体20。每个半壳44、46包括壳体20的一个侧向面48。

作为变型，壳体20可以不同地制造。在任何情形下，壳体20都包括两个相对的侧向面48。

壳体20包括两个贯通窗口50和52。窗口50面向固定导体22和移动导体30之间的接触区域定位。窗口52面向固定导体24和移动导体30之间的接触区域定位。

因此，窗口50和52允许从元件6的外部观察固定导体22、24和移动导体30之间的接触区域的状态而不必物理地打开壳体20或拆卸元件6。元件6以及因此装置2的维护变得更容易。

窗口50、52在侧向面48的一个或多个中形成。

在该例子中，窗口50和52在壳体20的相应的相对的侧向面48中形成。窗口50因此在由半壳46支承的侧向面48中形成，而窗口52在由半壳44支承的侧向面48中形成。

作为变型，窗口50和52可以在壳体20的一个且相同侧上的一个且相同的侧向面48中形成。

优选地，窗口50和52的形状为长条形，例如，矩形或椭圆形。有利的是，如下所述，窗口50、52的尺寸与由移动导体支承的接触垫36的轮廓适合。

窗口50和52在该情况下是相同的，因此下面仅详细描述窗口50。

有利的是，半壳46和48彼此相同，并且相对于位于电气单元6的中心位置中的对称点关于彼此对称地布置。以此方式，由于使用两个相同的半壳44和46组装壳体20，所以减少了制造元件6所需的不同机械部件的数量。

然而，作为变型，半壳46和48可以是不同。

可选地，壳体20包括排气通道54，所述排气通道54使壳体20的外部与壳体20的内部流体连通。通道54用于在固定导体22、24与移动导体30分离期间形成电弧的情况下，允许淬火气体(quenching gas)被从元件6移除。

在该示例中，侧向面48包括突出或突起56，其在形状和数量上与形成在装置2的分隔壁10中的肋12互补。

当元件6相对于装置2移动，特别是其***对应的隔室8、8'、8”中时，突起56和凹槽12允许元件6被引导。

另外，窗口50被尺寸设置成使得在第一接触区域处意外焊接的情况下，可以使用工具60将固定电导体22与移动触头30分开。这样的意外焊接例如由接触垫34、36由于流过其的短路电流导致的部分熔融而引起。

优选地，窗口50的形状被选择为允许***工具60的尖端62。工具60例如是螺丝刀或凿子或具有长条形刚性刀片的任何其他类似工具。

如图4所示，这样的分开有利地通过将尖端62通过窗口50***并且通过在移动导体30上施加机械冲击来实现，以便通过在移动方向X32上移动其而使其与固定导体22分离。也可以通过将尖端62支承在窗口的边缘上并且通过例如在箭头F1的方向上枢转工具60来施加机械扭矩，以便在箭头F2所示的移动方向上使移动导体30移动。

优选地，窗口50布置成暴露第一接触区域以及移动电导体30的一部分。固定电触头22被侧向面48遮蔽，以限制其从壳体外部的可触及性20。

例如，窗口50的第一边缘与固定导体22的脊对齐，该脊布置在固定导体22的朝向移动导体30转向的面的边缘上。窗口50从该窗口50的第一边缘延伸到相对的第二边缘，在移动导体30的方向上并在移动方向X32上延伸。

在该示例中，第一边缘是窗口50的上边缘，并且第二边缘是窗口50的下边缘。在该例子中，固定导体22的朝向移动导体30转向的面是固定导体22的下部面。窗口的第一边缘和固定导体22的所述脊面向彼此定位。

每个窗口50、52的尺寸与由移动导体支承的对应的接触垫36的轮廓适合。例如，对于100A的额定值，接触垫36具有10mm宽×2mm高的轮廓。对应的窗口的尺寸大于或等于这些尺寸，并且允许使用具有尖端62的工具，所述尖端62的端部的尺寸例如为5mm宽×1mm高。例如，术语“接触垫36的轮廓”是指其面向对应的窗口50、52的侧部的侧向面的尺寸。

举例来说，在该例子中，导体22的下部面和所述脊属于诸如图5所示的几何平面P。

窗口50相对于固定导体22的这种布置的功能是防止用户在将导体22和30分开的操作期间用工具60在导体22上施加力。由于窗口50从固定导体22的下边缘并且在可动导体30的方向上延伸，所以其防止了使用者将工具60定位成支承在固定导体22上，并且同时允许使用者将工具60定位成支承在移动导体30上。这防止了固定导体22被意外损坏，所述固定导体22不意于相对于元件6的固定部分移动。

对于面向固定电导体24和第二接触区域的窗口52也是如此。

以上考虑的实施例和变型可以彼此组合以便创建新的实施例。

Claims (10)

1.一种可移除开关元件（6），用于开关电气开关装置（2）的电流，该元件包括：

壳体（20）；

第一固定电导体（22）和第二固定电导体（24），其彼此隔离；

移动电导体（30），其能够在第一位置和第二位置之间移动：

在所述第一位置中，所述移动电导体（30）分别在第一接触区域和第二接触区域处与所述第一固定电导体（22）和所述第二固定电导体（24）形成电接触；以及

在所述第二位置中，所述移动电导体（30）与所述第一固定电导体（22）和所述第二固定电导体（24）相距一距离，并且与所述第一固定电导体（22）和所述第二固定电导体（24）电隔离；

其特征在于，所述壳体（20）包括穿过所述壳体（20）的两个窗口（50、52），一个窗口定位成面向移动电导体（30）和第一固定电导体（22）之间的所述第一接触区域，另一个窗口定位成面向移动电导体（30）和第二固定电导体（24）之间的所述第二接触区域，

其中对于每个窗口（50、52），所述窗口的第一边缘与所述固定电导体（22、24）的脊对齐，所述脊布置在该固定电导体的面的边缘上，所述面朝向所述移动电导体（30）转向，所述窗口在所述移动电导体（30）的方向上并且在所述移动电导体（30）的移动方向（X32）上从所述第一边缘朝向相对的第二边缘延伸。

2.根据权利要求1所述的可移除开关元件，其特征在于，每个窗口（50、52）布置成暴露对应的接触区域和至少一部分的所述移动电导体（30），对应的固定电导体（22、24）被侧向面（48）遮蔽。

3.根据权利要求1所述的可移除开关元件，其特征在于，所述壳体（20）包括两个相对的侧向面（48），所述窗口（50）中的一个定位在所述侧向面（48）中的一个上，另一个窗口（50）定位在另一个侧向面（48）上。

4.根据权利要求3所述的可移除开关元件，其特征在于，所述壳体（20）包括组装在一起的两个半壳（44、46），每个半壳（44、46）包括设置有所述窗口（50、52）中的一个的侧向面（48）中的一个，所述半壳彼此相似，并且所述半壳相对于位于可移除开关元件（6）的中心位置的对称点关于彼此对称地布置。

5.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的可移除开关元件，其特征在于，所述窗口（50、52）的形状为长条形。

6.根据权利要求5所述的可移除开关元件，其特征在于，长条形为矩形或椭圆形。

7.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的可移除开关元件，其特征在于，所述窗口（50、52）各自具有适于由移动电导体（30）支承的对应的接触垫（36）的轮廓的尺寸。

8.一种用于开关电流的电气开关装置（2），包括：

基座（4），其包括由分隔壁（10）限定的隔室（8、8'、8''）；

用于开关电流的可移除开关元件（6），其用于被容纳在所述基座的所述隔室中的一个内，使得可移除开关元件的连接端子（26、28）电连接到电气开关装置的电气连接焊盘，

其特征在于，所述可移除开关元件（6）为根据前述权利要求中的任一项。

9.根据权利要求8所述的电气开关装置，其特征在于，所述分隔壁（10）由电绝缘材料制成。

10.根据权利要求8或9所述的电气开关装置，其特征在于，所述分隔壁包括肋（12），所述可移除开关元件的侧向面设置有突起（56），所述突起的形状与凹槽（12）的形状互补，以便当所述可移除开关元件（6）***所述隔室（8、8'、8''）中时引导所述可移除开关元件（6）。

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