阅读说明：本技术 用于电流中断的机械开关装置 (Mechanical switching device for current interruption ) 是由 P.G.尼科利奇 S.科斯 C.沙赫雷尔 于 2018-04-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于电流中断的机械开关装置,所述机械开关装置包括至少两个开关触点(4,6),所述开关触点布置为,能够沿着开关路径(8)相对于彼此地平移运动,所述开关路径是开关壳体(10)的组成部分。本发明的特征在于,所述开关壳体(10)设有带有孔的封闭件(12),其中所述孔(14)形成所述开关路径(8)的一部分,并且其中所述封闭件(12)支承在所述开关壳体(10)中,使得所述孔(14)能够旋出所述开关路径(8)。(The invention relates to a mechanical switching device for current interruption, comprising at least two switching contacts (4, 6) which are arranged so as to be movable in translation relative to one another along a switching path (8) which is an integral part of a switch housing (10). The invention is characterized in that the switch housing (10) is provided with a closure (12) with an aperture, wherein the aperture (14) forms part of the switch path (8), and wherein the closure (12) is supported in the switch housing (10) such that the aperture (14) can be screwed out of the switch path (8).)

用于电流中断的机械开关装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的、用于电流中断的机械开关装置以及根据权利要求8的前序部分的、用于运行开关装置的方法。

背景技术

为了中断直流电流，以及针对尤其是在直流电流系统中的限制电流的开关，然而也针对交流电流系统，需要有效且低成本的开关装置，以中断或限制故障电流。

为了中断也被称为DC电流的直流电流，如今在高压中主要使用半导体开关，或者交流电流开关配备有用于产生人工过零点的附加电路或设计措施。原则上，高的直流电流比高的交流电流更难断开。这是因为直流电流没有过零点，并且因此在要分离的触点之间存在持续的电弧。

用于断开直流电流开关中的这种电弧的解决方案在设计上是复杂且成本高的，并且在一定程度上，尤其是对于高的故障电流，在可实现的开关速度方面受到限制。因此，例如在铁路技术中将断路器用于直流电流应用，在断路器中，通过使用灭弧叠片组来提高开关电弧上的电压降，并且因此建立反电压来中断直流电流。由于这种开关原理的相对较慢的响应时间，因此直流系统中的极大的故障电流增长导致必须将开关设计用于很高的故障电流。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于电流中断的机械开关装置以及一种合适的方法，相比于现有技术，该方法保证了更快的开关时间和更高的反电压，并且通过该方法同样可以实现电流限制。

该技术问题的解决方案是具有权利要求1特征的、用于电流中断的机械开关装置和具有权利要求8特征的、用于运行开关装置的方法。

根据本发明的、用于电流中断的开关装置包括至少两个开关触点，其可以沿着开关路径平移地运动。在此，开关路径是开关壳体的一部分，开关触点布置在该开关壳体中。此外，开关装置的特征在于，开关壳体设有带有孔的封闭件，其中孔在基本位置中又形成开关路径的一部分。本发明的特征还在于，封闭件支承在开关壳体中，使得孔可以从基本位置旋出开关路径。在此，术语开关路径理解为设计为细长的三维空腔，在理想情况下，该空腔设计为圆柱形，但实际上在开关装置中采用了明显更复杂的形状，该形状由其他技术要求确定。

通过将孔旋出开关路径来特别快速且有效地中断开关路径。在分离开关触点时，尤其在直流电路中形成的开关电弧通过旋出孔，并且因此通过封锁开关路径来中断。这种转动运动可以特别快速地进行，从而确保了快速的断开过程。此外可能的是，封闭件和孔的转动运动的特性不会导致完全断绝开关电弧，而是仅导致减小孔横截面。在这种情况下，开关电弧仍然存在，但是以收缩的形式存在，由此极大地增加了在孔的该位置处的电压需求，并且因此出现了开关的限制电流的作用。以这种方式和方法，所描述的开关既可以作用为隔离开关，尤其是用于直流电流应用的隔离开关，也可以作用为直流电流和交流电流应用中的限流器。

特别是在高于1000V的范围内，特别是在低压、中压或高压范围内，但也在低压的部分范围内，有利地可以使用所描述的开关装置。

在本发明的另外的设计形式中，可以为每个封闭件设置多个孔，并且因此可以设置多个要分离的开关触点。多个尤其理解为一个、两个或三个孔，从而也可以使用在实际中通常是三极的开关，其具有唯一的具有中央控制的转动运动的封闭件来中断电流。

本发明的另外的组成部分是一种用于运行开关装置的方法，其中开关壳体的开关路径中的两个开关触点彼此相对地平移运动，用以断开电路。该方法的特征在于，设置有封闭件，该封闭件具有孔，该孔在开关过程中从基本位置旋出开关路径。该方法具有与关于根据本发明的设备已经列出的优点相同的优点。除了通断高的直流电流以外，该方法还适用于描述用于直流电流和交流电流的限流作用。

附图说明

根据下面的附图更详细地描述本发明的其他设计形式和其他特征。在此，这些是纯示例性的并不限制保护范围的设计形式。在此，具有相同含义和相同名称、但是在不同的设计形式中存在的特征具有相同的附图标记。

附图中：

图1示出了具有分离的开关触点的开关装置和在两个触点之间的断开的开关路径中的开关电弧的示意性绘制的图示，

图2示出了与图1相同的开关装置，其具有转动的封闭件，封闭件引起开关路径横截面的减小，并且因此引起开关电弧的收缩，

图3示出了如图1中所示的开关装置，其具有接通的开关路径和分离的开关触点，

图4同样在通过开关装置的横截面中示出了相对于图1至图3中的横截面转动了90°的俯视图，在该情况下，开关装置具有三个开关，并且因此将三极的电流线断开。

具体实施方式

图1至3分别示出了开关装置2的示意图，以不同的开关状态描绘了开关装置。在此，根据图1的开关装置具有示意性示出的开关壳体10，在开关壳体中布置有开关路径8。在此，在该图示中理想地再现并且以圆柱形状描绘开关路径。原则上，将开关路径8视为一个体积，在该体积中，开关触点(在此通过开关触点4和6表示)彼此相对地平移运动。在许多开关设备中固定地布置一个开关触点，而另外的开关触点可以相对于该开关触点平移运动。在这些示例中，两个开关触点4和6沿圆柱轴线18可彼此相对地平移运动地支承。

如果两个开关触点4和6相互分离，并且相对于彼此位于图1所示的位置，则尤其是在通断直流电流(DC)的情况下形成开关电弧22。由于直流电流回路没有电压的过零点，因此如果没有其他措施来熄灭开关电弧，则该开关电弧将存在很长时间或连续存在。为此，在开关壳体10中布置了带有孔14的封闭件12。孔14在根据图1的基本位置1中是开关路径8的一部分。两个触点4和6在其在此未示出的接通位置中引导穿过孔14。在两个开关触点4和6的图1所示的断开位置中，孔14中没有开关触点4和6。

现在，图2示出了在箭头16的方向上可转动支承的封闭件12的另外的位置，使得通过封闭件12的轻微旋转减小了孔横截面20，并且因此收缩故障电弧20。图3示出了封闭件12的下一个位置(封闭位置7)，在该位置中开关路径被中断。在此，孔14相对于图1转动了90°，并且在触点4和6之间存在障碍物。原则上，对于有效的中断，相对于基本位置小于90°的封闭件转动是有利的。在该区域中，封闭件12优选具有电绝缘的、耐温度和辐射的高电阻材料。为此，耐高温和辐射的高电阻材料，特别是聚四氟乙烯(PTFE)或陶瓷，例如氧化铝陶瓷或氧化锆陶瓷或基于石墨的材料是合适的。

此外，还要再次讨论图2中的封闭件12的位置。在孔横截面20最小设计的位置(限制位置9)中，开关电弧22被收缩。在这种收缩的约束位置，为了维持，开关电弧22需要比在根据图1的开关电弧22的情况下明显更高的电压。另一方面，该更高的电压需求导致对电流的限制，因此，封闭件12根据图2的有针对性的设置也可以不仅在直流电流中，而且也在交流电路中实现作为限流器的应用。所描述的开关装置因此一方面是用于直流电路和交流电路的开关，其中在直流电路领域中存在特别的优选。另一方面，该布置特别好地适合于用作尤其是用于交流电路的限流器。

在图4中选择了不同于图1至图3的图示，区别在于，将图1至3中的开关装置2的横截面或者视图转动90°。因此，这同样是穿过开关装置2的横截面，其中这是俯视图。在图4中示出了，开关装置2除了在图1至3中描述的开关触点4和6之外还可以包含多个开关触点对。在这种情况下，这是开关装置2的三极的设计方案，其中通过封闭件12可以使所有三对开关触点4和6、4`和6`以及4``和6``彼此分离。在此，闭封件12具有三个孔14、14`和14``，通过这些孔，可以通过闭封件12的转动运动16来中断开关路径8、8`和8``。也就是说，通过唯一的在此未示出的驱动器能够运动闭封件12，使得三极开关的所有三个极能够共同分离。在此，同样可以使用已经在图1至3中说明的所有开关位置。

在此，本发明可以实现通过建立反电压来直接机械中断直流电流以及直流电流和交流电流系统中的限制电流的开关。电弧的反电压或电压需求可以通过旋转障碍物的转动角度来设置。这直至能够通过障碍物24完全中断开关线路，该障碍物通过转动的孔14或封闭件12形成。通过该孔的旋转或者由此形成的障碍物24，极大地降低了用于封闭件12的旋转运动的驱动能量的需求。这相对于现有技术可以实现更短的开关时间。本发明可以用于高压、中压和低压中的电流中断和限制电流的通断，并且因此提供用了于这种开关设备的可灵活使用且可扩展的技术方案。