專利名稱:輔助裝置的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種輔助裝置,其用于在執(zhí)行指令電信號時將與其相關的低壓電路斷路器的觸點打開。
背景技術:
在此技術中,眾所周知,通用的、低電壓電力操作的磁熱式殘余電流斷路器,亦即,對于電壓達到1KV的,一般均與適當?shù)妮o助裝置相配合;這些裝置被設想為除了那些基本上由電路斷路器實行的功能以外,還能實行特別的保護功能。
典型的輔助裝置的實例由低壓繼電器和分路跳閘繼電器構成。
尤其,低壓繼電器的主要功能是保護與電源供應線路相聯(lián)的負載,如電動機。防備運作中的供電條件未處于最佳狀態(tài)。事實上,低壓繼電器是由與待保護的負載連接到其上的線路之電壓有關系的電位來供電。如果該線路供電電壓值下降到閾值以下,此繼電器則跳閘,致使與此相關的電路斷路器斷開,由此便中斷了對負載的供電;這樣,操作故障乃至對負載的損害就適宜地避免了。
依次,分路跳閘繼電器與電路斷路器相配合,以便例如為了安全的緣故,在操作人員按按鈕操作或在總控制臺發(fā)出的遠距斷開指令下執(zhí)行斷開觸點并中斷電流的流動。
根據(jù)本技術中廣泛運用的解決辦法,這種輔助裝置的建設性的實施例預見了在兩種情況下使用由運動機構構成、可操作地連接到相關的電路斷路器上的一個機械部件,及使用一個起著運動機構的致動裝置作用的電磁部件。
該電磁部件基本上由一塊其上繞著一個線圈的固定磁鐵及一個可電磁連接于其上或與其脫開的移動磁鐵形成。
尤其,就分路跳閘繼電器而論,在正常操作情況下,此線圈不帶電且移動磁鐵與固定磁鐵脫開;當斷開觸點的遠距指令發(fā)出后,線圈則由致使生成磁場的電流脈沖勵磁,移動磁鐵通過該磁場被固定磁鐵吸引。在這個運動過程中,移動磁鐵致動運動機構,它依次把運動傳遞給相關的電路斷路器,由此致使觸點斷開。
就低壓繼電器而論,在正常操作情況下,使線圈帶電,以致生成其強度可以保持移動磁鐵電磁地與固定磁鐵相配合的磁場。如果線路供電電壓下降到預置閾值以下,由此線圈產(chǎn)生的磁場強度就不再足以維持移動磁鐵且與例如由一個拉動移動磁鐵并致使其與固定磁鐵脫開的彈簧施加的力相對立。如前所述,還在這種情況下,移動磁鐵的運動致使運動機構啟動并斷開觸點。
在本技術的目前狀況中,此建設性的解決辦法,盡管它能正確而有效地實行所需的功能,但還呈現(xiàn)出一些缺陷。
更準確地說,電磁部件的存在是使該整個裝置十分笨重且不方便的重大原因之一,并負面地造成了設計的復雜性;此外,運用線圈和磁鐵增加了生產(chǎn)和組裝成本。
最后,還有運動機構,由于通常所使用的杠桿數(shù)量大,故也負面地影響了設計和生產(chǎn)成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服先有技術的缺點,特別欲提供一種輔助裝置,其用于斷開與其相關的電路斷路器的觸點與已知的輔助裝置相比,它具有簡化結構。
在此目的的范圍之內(nèi),本發(fā)明的一個目標旨在提供一種輔助裝置,其用于把與其相關的電路斷路器的觸點斷開,并使設計階段變得容易。
本發(fā)明的另一個目標旨在提供一種輔助裝置,其相對于已知的裝置不那么笨重,與并用于把與其相關的電路斷路器的觸點斷開。
本發(fā)明的另一個目標旨在提供一種輔助裝置,其能降低生產(chǎn)成本并有利于組裝,用于把與其相關的電路斷路器的觸點斷開。
本發(fā)明的另一個目標旨在提供高可靠性、較易于制造且具有競爭性成本的、并用于把與其相關的電路斷路器的觸點斷開的一種輔助裝置。
因此,本發(fā)明涉及一種輔助裝置,其用于在指令電信號作用下把與其相關的電路斷路器的觸斷開,其包括含有下列諸部件的一個絕緣箱體-連接端子;-一個由所述的指令電信號致動的致動裝置;
-斷開/閉合所述的觸點的一個運動機構。
本發(fā)明所述的輔助裝置,其特征在于所述的運動機構包括-可操作地與所述致動裝置和所述電路斷路器相聯(lián)的連接裝置;-可操作地與所述的連接機構相聯(lián)的松脫裝置;其特征還在于所述的致動裝置是一種壓電致動裝置。
像這樣設想的裝置,相對于現(xiàn)有技術輔助裝置,具有大大簡化了的結構,同時又使設計容易、組裝簡化,以及降低成本但不會在任何方面影響所需的性能。
從優(yōu)選的但又非專有的如本發(fā)明所述的輔助裝置的實施例的下述詳細說明中,本發(fā)明的進一步的特征和優(yōu)點將變得顯而易見,僅通過附圖中非限制性的實例圖解,其中圖1為本發(fā)明的輔助裝置的第一實施例的示意性側視圖;圖2為本發(fā)明的輔助裝置的第二實施例的示意性側視圖;圖3為本發(fā)明的裝置中所用的松脫杠桿透視圖;圖4為本發(fā)明的裝置中所用的復位和指示杠桿透視圖;圖5為本發(fā)明的裝置中所用的嚙合杠桿透視圖。
具體實施例方式
在下面的說明中,本發(fā)明的輔助裝置將特別在其用作分路跳閘繼電器或低壓繼電器方面被予以述說,但不打算在任何方面限制其可能的應用。
參看圖1和圖2,本發(fā)明的輔助裝置包括含有致動裝置100的絕緣箱體1,一般由參考數(shù)字200標示的運動機構,用于斷開/閉合與此裝置本身相關的電路斷路器的觸點,及與電路連接的連接端子10,圖中未示;特別有4個端子10,其中3個在圖1和圖2中示出。
有利地,本發(fā)明中的致動裝置100是一個壓電致動裝置,最好為雙穩(wěn)態(tài)的壓電裝置。
用“壓電致動裝置”這個術語意味著使用壓電元件的裝置、一個使其電勵磁以便確定其變形的系統(tǒng),還意味著利用壓電元件的變形從而產(chǎn)生可以傳遞到另外的元件的運動的裝置。
如圖1和圖2所示,此壓電致動裝置100包括一結構元件2和至少一層可操作地與其相連接的壓電材料3。特別地,此結構元件2由一個薄的、雙穩(wěn)態(tài)的,大體上長方形薄片構成,例如金屬性質的,而這層壓電材料3包括陶瓷的壓電材料,或一種無機晶體壓電材料,或一種有機聚合物壓電材料。
根據(jù)優(yōu)選實施例,此致動裝置100包括兩層雙壓電晶片結構的壓電陶瓷材料3,例如,鋯酸鈦酸鋇或鉛壓電(PET)化合物,它們在其第一端固定在薄片2的兩個相應的對立面上,把薄片插入其中間。層3藉助于導電裝置5比如電線電連接到連接端子10上;還有與第一端的相對的薄片2的第二端也電連接到端子10上。
此外,根據(jù)特別優(yōu)選的實施例,薄片2有兩個大體上相對的端4和4’,它們在相對參考平面相互偏置位置上可操作地與絕緣箱體1連接。這樣,并以下文中將更詳盡敘述的方式,薄片2從第一個穩(wěn)定平衡位置移動到第二個穩(wěn)定平衡位置藉此來致動運動機構200所需的能量,則有利地減少到最低值。
依次,運動機構200包括連接裝置,其可操作地與致動裝置100和電路斷路器相聯(lián),還包括可操作地與連接裝置相聯(lián)的松脫裝置。
尤其,連接裝置包括觸發(fā)杠桿6、連接杠桿7和傳動杠桿8,其功能和連接狀況在下文敘述。
樞軸連接位于箱體1的點9上的跳閘杠桿6有一個適于連接到相關的電路斷路器上的樞軸12和扇形齒式板13;連接杠桿7的樞軸連接位于箱體1的點11且具有一個可選擇地連接到相關電路斷路器的運動機構的樞軸14和可操作地連接到跳閘杠桿6的扇形齒式板13的扇形齒式板15。最后,根據(jù)特別有利的、建設性的解決辦法,連接杠桿7包括第一具有適于可操作地與薄片2相配合的仿形端的突出臂16,及第二個具有適于與指示和復位裝置相配合的仿形端的第二個臂32,用于下述目的。這樣,運動機構200有一個單體的能實行不同功能的杠桿,在下面的敘述中這樣會顯得更加清楚明白。可選地,也可能用兩個或更多不同的杠桿實行同樣的功能。一個與復原彈簧25’相關的傳動杠桿8的樞軸連接位于箱體1的點17上并可操作地分別與電路斷路器和松脫裝置相連。
松脫裝置包括一個樞軸連接也位于箱體1的點9上的松脫杠桿18及本身就在杠桿18上作用的彈簧26;松脫杠桿18可操作地藉助于能在杠桿18上設置的槽20內(nèi)的U形構件19連接到傳動杠桿8和跳閘杠桿6,如圖3所示。而且,如圖3所示,杠桿18設置有其中插有圖中未示的彈簧的支座21;所述的彈簧在斷開操作過程中能配合杠桿18-6的運動,如下所述。
運動機構200可以進一步裝有適于提供電路斷路器的斷開狀態(tài)的局部可視指示的指示和復位裝置;尤其,所述的指示和復位裝置包括復位和指示杠桿22和嚙合杠桿23,分別圖示于圖4和圖5中。
如圖4所示,樞軸連接于箱體1的點17的復位和指示杠桿22有一個適于與杠桿18上提供的樞軸30互相配合的裂口30,第一有彈簧28的第一端在其上作用的高起部分34,及第二個高起部分35,它與嚙合杠桿23的異型壁36相互制約;加之,杠桿22有一異型突起部60,當電路斷路器由于指令電信號斷開時,它就從形成于箱體1中的相應開口突出,由此實現(xiàn)相關電路斷路器的跳閘的局部可視指示。并且,一旦突起部60從箱體1突起來,它就直接提供一個按鈕,操作人員可出于任何需要直接操縱它并使輔助裝置復原,不必非操縱隨之保持斷開的、相關電路斷路器不可。
嚙合杠桿23,如圖5詳示,其樞軸連接于箱體1的點11,也有一個彈簧28的第二端作用于其上的樞軸50。實際上,在圖1中所示的位置上,彈簧28在一邊推斥高起部分34,迫使杠桿22順時針方向轉動,并在另一邊推斥樞軸50,迫使杠桿23逆時針方向轉動。于是,杠桿22和23相互制約地移動,使高起部分35和異型壁36之間便于接觸且保持圖1所示的位置上的嚙合。
最后,如果輔助裝置用作分路跳閘繼電器,它也包括第一固定和第二固定觸點,二者均由參考數(shù)字24來標示,它們電連接到連接端子10和可移動的觸點25,例如適于與其相聯(lián)的薄片型;此外,還提供了由相互配合杠桿40構成的、與移動觸點25相互配合的裝置。杠桿40,自由地裝在箱體1的點29上,具有倚著觸點25的薄片的第一端,及可操作地與杠桿18的突起物27嚙合的第二端。
現(xiàn)在從圖1所示的操作條件來敘述本發(fā)明的輔助裝置的操作,其與相關的電路斷路器閉合的位置響應。
當電路斷路器由于操作人員直接操縱致動旋鈕的手動干預而斷開時,該電路斷路器的運動機構就把運動傳遞給傳動杠桿8,其沿著由箭頭101所指示的方向旋轉,拉動U形元件19。在U形元件19的作用下松脫杠桿18,繞著其自己的樞軸軸線9沿著箭頭102所指示的方向旋轉;同時,杠桿6和7也沿相互相對的方向旋轉,使兩個扇形齒式板13和15咬合。
該機構的其余部件大體上不受此運動的影響。
如果此裝置用作分路跳閘繼電器且存在著相互配合杠桿40,那么,松脫杠桿18的旋轉則致使其突起物27從杠桿40本身的一端脫開;這樣,杠桿40松脫了薄片25,它藉助于其彈性負載使移動觸點25順利地從第一個固定觸點24轉到第二個固定觸點。
如果不是那樣,而是,電路斷路器的觸點斷開是由于例如一個在按鈕或總控制臺操縱的遠距操作人員發(fā)出的指令,或由探測出負載供電電壓低于預置閾值的保護裝置發(fā)出的指令,那么,指令電信號則被提供給壓電材料層3。結果,壓電層3變形,從而就決定雙穩(wěn)態(tài)薄片2從第一個穩(wěn)態(tài)平衡位置,如圖1所示,移位到第二個穩(wěn)態(tài)平衡位置1(未圖示出);在這個轉移過程中,薄片2與連接杠桿7的仿形端16相配合,這樣就把運動傳遞給它。
這樣,杠桿7開始旋轉且其扇形齒式板15與連接杠桿6的扇形齒式板13嚙合;由此,這兩個扇形齒式板13和15相對對方沿著相互相對的方向旋轉并把運動傳遞給相關電路斷路器的運動機構,它可操作地連接到樞軸12或連接到根據(jù)其電極的內(nèi)部定位的樞軸14上。
如果電路斷路器中的電極位置發(fā)生變化,那么,用電路斷路器和該裝置之間的連接的功能度的觀點來看,在兩個相互反轉的扇形齒式板15和13存在的情況下,其運動機構的旋轉方向跟著發(fā)生的變化則變得不相干了。
加之,跳閘杠桿6通過這個旋轉與U形元件19脫開,它變成能自由地在杠桿18的槽20中滑動。有利地,不再由U形元件19鎖定的松脫杠桿18,在彈簧26的作用下,沿著箭頭102所指示的方向旋轉并同時使杠桿6更快地旋轉;如前所示,這同時進行的旋轉是通過裝置在杠桿18的支座21中未示出的彈簧達到的。
因此,以這種方式,由彈簧26先前所集聚的潛能就被利用了;一旦所述的能量被釋放,它就提供需用來保證此機構的瞬發(fā)運動的力并隨之對電路斷路器的觸點斷開進行正確的干預。這就保證了能進一步使致動裝置100的尺寸最佳化,會節(jié)約材料、規(guī)格和成本。
與此同時,杠桿40,如果存在的話,一旦其端頭從突起物27脫開,就松脫移動觸點25,它從第一個固定觸點24移動到第二個觸點;在這種情況下,四端子結構就能藉助于適當?shù)碾娐房梢暤叵蛭挥谶h處的操作人員指出該電路斷路器狀態(tài)的變化;用兩個顏色彼此不同、指示該電路斷路器的斷開或閉合狀態(tài)的燈便可以輕而易舉地實現(xiàn)這種指示。
此外,由于樞軸50上的臂32的作用,杠桿22以杠桿23脫開,且在高起部分32上的彈簧28的作用下圍繞著樞軸軸線11旋轉,為的是異型突起部60通過適當?shù)臄嚅_以箱體1突出來,提供局部可見的指示,電路斷路器的觸點分離了。致動完畢,傳動杠桿8,隨著相關電路斷路器的運動,達到了圖中未示的位置,其中U形元件19與杠桿6和18重新嚙合。
因而,在這種情況下,操作人員僅僅通過使突起物60起作用、毋需使保持斷開的電路斷路器起作用就能使輔助裝置復位;把突起物60向下推,杠桿22確實就旋轉并使高起部分35和作用于所述的杠桿23的高起部分70之上的彈簧28推動的異型壁36能重新嚙合。
此裝置還可以使電路斷路器的控制旋轉起作用復位。在此情況中,運動從電路斷路器傳遞到藉助于U形元件19推動杠桿18的傳動杠桿8;樞軸30,在杠桿18的運動過程中,頂著杠桿22的裂口31的表面起作用并將其向下拉,致使它旋轉。憑借著這一旋轉,高起部分35連接到異型壁36上,如前所述。加之,突起物27與杠桿40的端頭嚙合,它通過圍繞其樞軸軸線旋轉作用到移動觸點25的薄片上并將其返回到固定觸點24上。
實際上,人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn),本發(fā)明的輔助裝置完全達到了預期的目的和目標,與現(xiàn)有技術裝置相比顯示出一些優(yōu)點。事實上,使用與前述的運動機構200相連接的壓電致動裝置100能簡化整個裝置的結構,結果使此裝置不那么笨重,使用也方便多了。此外,設計變得更為方便,并且,由于運動機構所使用的部件也減少了,故生產(chǎn)和組裝成本也降低了。
這樣設想的輔助裝置容許有許多更改和變種,其全部在此發(fā)明概念的范圍之內(nèi);全部細節(jié)也均可以由其它技術上等同的元件替換。
實際上,所使用的材料以及規(guī)格,可以是任何隨要求和目前工藝水平而定的。
權利要求
1.一種輔助裝置,其用于在指令電信號下斷開與其相關的電路斷路器的觸點,包括一個絕緣箱體,其包括連接端子;一個由所述的指令電信號致動的致動裝置;斷開/閉合所述的觸點的運動機構,其特征在于所述的運動機構包括可操作地與所述的致動裝置和所述的電路斷路器相聯(lián)的連接裝置;可操作地與所述的連接裝置相聯(lián)的松脫裝置;及其特征在于所述的致動裝置是壓電致動裝置。
2.如權利要求1所述的輔助裝置,其特征在于所述的致動裝置是雙穩(wěn)態(tài)壓電裝置。
3.如權利要求2所述的輔助裝置,其特征在于所述的雙穩(wěn)態(tài)壓電裝置包括一個結構元件和至少一層可操作地與之相配合的壓電材料,所述的這層壓電材料接受所述的指令電信號并變形,從而決定了該結構元件從第一個穩(wěn)態(tài)平衡位置移動到第二個穩(wěn)態(tài)平衡位置,由此致動所述的連接裝置。
4.如權利要求3所述的輔助裝置,其特征在于所述的至少一層電材料包括陶瓷壓電材料,或無機晶體壓電材料,或有機聚合物壓電材料。
5.如權利要求3所述的輔助裝置,其特征在于該結構元件包括一個薄片,在其相對的兩個面上固定著兩層壓電材料,此薄片插入其間。
6.如權利要求5所述的輔助裝置,其特征在于所述的薄片有兩個大體上相對的端,它們相對參考平面相互偏置的位置,可操作地與絕緣箱體連接到一起。
7.如一個或更多的前面的權利要求所述的輔助裝置,其特征在于所述的運動機構進一步包括適于提供在所述的指令電信號下的電路斷路器的斷開狀態(tài)的局部可視指示的指示和復位裝置并分別適于使運動機構復位,所述的指示和復位裝置可操作地與所述的連接裝置相聯(lián)。
8.如一個或更多的前面的權利要求所述的輔助裝置,其特征在于所述的連接裝置包括連接杠桿和跳閘杠桿,具有適于連接到相關的電路斷路器上的樞軸,及扇形齒式板,此兩個扇形齒式板相互嚙合并沿相互相對的方向旋轉。
9.如權利要求8所述的輔助裝置,其特征在于所述的連接杠桿包括具有適于與所述的薄片相配合的仿形端的第一臂。
10.如權利要求8所述的輔助裝置,其特征在于所述的連接杠桿包括具有適于與所述的指示和復位裝置相配合的仿形端的第二臂。
11.如權利要求8所述的輔助裝置,其特征在于所述的連接裝置進一步包括一個傳動杠桿,它可操作地與電路斷路器連接且有一個回動彈簧與之相聯(lián)。
12.如一個或更多的前面的權利要求所述的輔助裝置,其特征在于所述的松脫裝置包括可操作地與所述的跳閘杠桿和所述傳動杠桿相連的松脫杠桿,及與松脫杠桿相聯(lián)并適于為所述電路斷路器之斷開提供相當?shù)哪芰康膹椈伞?br>
13.如一個或更多的前面的權利要求所述的輔助裝置,其特征在于它是一個低壓繼電器。
14.如權利要求1-12之一或更多個的所述的輔助裝置,其特征在于它是一個分路跳閘繼電器。
15.如權利要求14所述的輔助裝置,其特征在于它進一步包括第一固定觸點、第二固定觸點和適于與其相聯(lián)的可移動觸點,及與可操作地連接到所述的松脫裝置上的所述的移動觸點相配合的裝置。
全文摘要
一種輔助裝置,其用于在指令電信號下把與其相關的電路斷路器的觸點斷開,包括一個絕緣箱體,其包括:連接端子;一個由所述的指令電信號致動的致動裝置;斷開/閉合所述的觸點的運動機構,其特征在于所述的運動機構包括:可操作地與所述的致動裝置和所述的電路斷路器相聯(lián)的連接裝置;可操作地與所述的連接機構相聯(lián)的松脫裝置;及其特征在于所述的致動裝置是壓電致動裝置。
文檔編號H01H73/14GK1354489SQ0113934
公開日2002年6月19日 申請日期2001年11月21日 優(yōu)先權日2000年11月21日
發(fā)明者M·皮特羅, M·達維德, B·B·朱塞佩, R·克勞蒂奧 申請人:Abb研究有限公司