評(píng)估開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械性能的方法及實(shí)施該方法的開(kāi)關(guān)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于評(píng)估開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械性能的方法，開(kāi)關(guān)設(shè)備包括至少一個(gè)極柱。每個(gè)極柱包括:一對(duì)觸頭(12，14);用于第一觸頭(14)的支撐臂(16);驅(qū)動(dòng)支撐臂(16)的機(jī)構(gòu)(22)，包括旋轉(zhuǎn)極柱軸(20)和蓄能裝置，蓄能裝置能夠驅(qū)動(dòng)所述臂移動(dòng)以便將觸頭(12，14)放置到斷開(kāi)位置;所述方法包括:測(cè)量極柱軸(20)在觸頭(12，14)斷開(kāi)期間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度(θ);從測(cè)量結(jié)果中獲取至少一個(gè)具體值;將所述具體值與開(kāi)關(guān)設(shè)備的原始操作說(shuō)明書(shū)相比較;根據(jù)所獲得的具體值和操作說(shuō)明書(shū)的那些值之間的比較情況，判斷驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(22)的機(jī)械磨損性能。
【專利說(shuō)明】評(píng)估開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械性能的方法及實(shí)施該方法的開(kāi)關(guān)設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于評(píng)估包括至少一個(gè)極柱的開(kāi)關(guān)設(shè)備的機(jī)械性能的方法。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施該方法的開(kāi)關(guān)設(shè)備。該設(shè)備包括具有一對(duì)觸頭的至少一個(gè)極柱(Pole)，一對(duì)觸頭可以在斷開(kāi)位置和閉合位置之間相對(duì)彼此移動(dòng)。每個(gè)極柱還包括用于第一觸頭的支撐臂。驅(qū)動(dòng)支撐臂的機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)極柱軸和至少一個(gè)桿，所述桿以樞轉(zhuǎn)方式將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接到支撐臂。蓄能裝置能夠驅(qū)動(dòng)所述臂移動(dòng)，以便將觸頭放置到斷開(kāi)位置。
【背景技術(shù)】
[0002]受控制的電力載荷電源線路通常設(shè)有至少一個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)備。該開(kāi)關(guān)設(shè)備的每個(gè)相位包括可相對(duì)彼此移動(dòng)以切換載荷的觸頭對(duì)。
[0003]動(dòng)觸頭的致動(dòng)可以通過(guò)不同的方式來(lái)執(zhí)行。
[0004]某些大功率開(kāi)關(guān)設(shè)備，特別是用來(lái)切換大于600A等級(jí)的電流且需要高電磁強(qiáng)度的開(kāi)關(guān)設(shè)備，包括由杠桿系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的觸頭，杠桿系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)軸本身由具有兩個(gè)樞轉(zhuǎn)連桿的肘節(jié)機(jī)構(gòu)致動(dòng)。這些開(kāi)關(guān)設(shè)備，特別是文獻(xiàn)EP0222645、EP0789380和EP1347479中描述的開(kāi)關(guān)設(shè)備，用于例如安全方面且被放置在線路的起點(diǎn)處。
[0005]這些大功率開(kāi)關(guān)設(shè)備被提供用來(lái)執(zhí)行一些斷開(kāi)-閉合操作，這些操作是由廠家預(yù)設(shè)和確定的。該斷開(kāi)-閉合循環(huán)可以在卸載時(shí)執(zhí)行，這種情況下，考慮機(jī)械耐久性。該斷開(kāi)-閉合循環(huán)還可以在額定負(fù)載時(shí)執(zhí)行，這種情況下，考慮電學(xué)耐久性。
[0006]斷開(kāi)-閉合操作的多次重復(fù)導(dǎo)致觸片磨損。觸頭磨損的特征在于材料的脫落和/或材料的破碎。觸頭的該磨損對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備的電工性能有影響，特別是會(huì)改變它的電動(dòng)強(qiáng)度和導(dǎo)致溫升。
[0007]已知的是使用直接刻在極柱籠上的指示器來(lái)評(píng)估觸頭的磨損。該指示器使得可以觀察觸指相對(duì)于極柱籠的相對(duì)游隙(relativeplay)。該檢測(cè)法的缺點(diǎn)在于僅僅只能用在設(shè)備的維修操作期間。該維修操作需要關(guān)閉開(kāi)關(guān)設(shè)備，特別是要從開(kāi)關(guān)設(shè)備的外殼上拆下濾波器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明之目的是通過(guò)提出一種判斷和評(píng)估開(kāi)關(guān)設(shè)備的機(jī)械性能、特別是電觸頭磨損性能的方法而克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的方法包括測(cè)量極柱軸在觸頭斷開(kāi)期間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度。從這些測(cè)量結(jié)果中獲得至少一個(gè)具體值(specific value)。將所述具體值與開(kāi)關(guān)設(shè)備的具體原始操作說(shuō)明書(shū)中的值相比較。根據(jù)所獲得的具體值和操作說(shuō)明書(shū)的那些值的比較情況，判斷驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械磨損性能。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一擴(kuò)展例，該方法包括確定第一具體值，第一具體值等于到達(dá)極柱軸的旋轉(zhuǎn)角度變化曲線上的第一拐點(diǎn)所需的第一角度。所述拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)于極柱軸到達(dá)最大旋轉(zhuǎn)速度以及電觸頭脫離接觸的時(shí)刻。然后將所述具體值與從開(kāi)關(guān)設(shè)備的具體原始操作說(shuō)明書(shū)中提取的理論參考值相比較。根據(jù)確定的具體值和來(lái)自操作說(shuō)明書(shū)的理論參考值之間的比較情況，判斷電觸頭的磨損。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第二擴(kuò)展例，該方法包括確定第二具體值，第二具體值等于到達(dá)旋轉(zhuǎn)角度變化曲線上的第一拐點(diǎn)所需的第一時(shí)間，所述拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)于極柱軸到達(dá)最大旋轉(zhuǎn)速度的時(shí)刻。確定第三具體值，第三具體值等于到達(dá)旋轉(zhuǎn)角度變化曲線上的第二點(diǎn)所需的第二時(shí)間。所述第二點(diǎn)對(duì)應(yīng)于當(dāng)主動(dòng)觸頭對(duì)處于斷開(kāi)位置時(shí)所達(dá)到的理論最終旋轉(zhuǎn)角度。計(jì)算第一和第二時(shí)間之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間，然后與代表未磨損開(kāi)關(guān)設(shè)備的操作的參考值相比較。最后根據(jù)確定的具體值和操作說(shuō)明書(shū)中的那些值之間的比較情況，判斷電觸頭的磨損。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)設(shè)備包括多個(gè)相同的極柱和為所有極柱共有的極柱軸,極柱軸是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸。
[0013]根據(jù)該設(shè)備的一個(gè)擴(kuò)展例，第一觸頭的支撐臂包括支承第一觸頭的第一部分和第二部分，這兩個(gè)部分相對(duì)彼此滑動(dòng)，使得在這對(duì)觸頭的閉合位置，第二部分可以占據(jù)第一塢接位置(dockingposition)和行進(jìn)位置的第二端，在行進(jìn)位置，第一部分插入第二部分中。
[0014]優(yōu)選地，極柱軸的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括肘節(jié)設(shè)備，肘節(jié)設(shè)備與脫扣鉤和斷開(kāi)彈簧聯(lián)接，以便移動(dòng)動(dòng)觸頭的支撐臂，肘節(jié)設(shè)備包括兩個(gè)連桿。
[0015]有利地，極柱軸的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括復(fù)位設(shè)備，復(fù)位設(shè)備具有帶彈性設(shè)備的蓄能系統(tǒng)，彈性設(shè)備包括至少一個(gè)閉合彈簧以便向閉合位置移動(dòng)動(dòng)觸頭，閉合彈簧的設(shè)定由復(fù)位凸輪操作，復(fù)位凸輪由手動(dòng)杠桿或伺服電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。
[0016]開(kāi)關(guān)設(shè)備包括確定極柱軸旋轉(zhuǎn)角度的裝置，所述裝置包括旋轉(zhuǎn)傳感器，旋轉(zhuǎn)傳感器的一個(gè)部件布置在極柱軸上。
[0017]有利地，旋轉(zhuǎn)傳感器包括布置在旋轉(zhuǎn)軸上的磁性裝置和定位在開(kāi)關(guān)設(shè)備殼體上的檢測(cè)裝置，磁性裝置和檢測(cè)裝置無(wú)接觸地通訊。
[0018]有利地，旋轉(zhuǎn)傳感器包括布置在旋轉(zhuǎn)軸上的齒輪和放置在開(kāi)關(guān)設(shè)備殼體上的檢測(cè)裝置，齒輪和檢測(cè)裝置無(wú)接觸地通訊。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]通過(guò)下文中以指示性而非限制性方式給出的對(duì)附圖中所示特殊實(shí)施例的描述，可以清楚地看到本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征。
[0020]圖1示出實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的開(kāi)關(guān)設(shè)備；
[0021]圖2示出根據(jù)圖1的開(kāi)關(guān)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)透視圖；
[0022]圖3示出根據(jù)圖1的開(kāi)關(guān)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一細(xì)節(jié)透視圖；
[0023]圖4示出根據(jù)圖1的開(kāi)關(guān)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)傳感器70的細(xì)節(jié)透視圖；
[0024]圖5A-5C示出在斷開(kāi)階段中圖2的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
[0025]圖6示出本發(fā)明的特定實(shí)施例中使用的傳感器；
[0026]圖7示出在斷開(kāi)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的觸頭保持器極柱軸的旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)速度的變化曲線；
[0027]圖8示出在不同磨損程度下，在斷開(kāi)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的觸頭保持器極柱軸的旋轉(zhuǎn)角度變化曲線；
[0028]圖9示出作為觸頭磨損的函數(shù)的接觸壓力彈簧的力的變化曲線?！揪唧w實(shí)施方式】
[0029]參照?qǐng)D1，對(duì)于每個(gè)極柱，用于600A以上高強(qiáng)度電流的開(kāi)關(guān)設(shè)備10通常包括一對(duì)電觸頭12、14。每個(gè)電觸頭優(yōu)選地與諸如銀合金的適當(dāng)材料的觸片關(guān)聯(lián)。觸頭之一 14安裝在臂16上，臂16在遠(yuǎn)離靜觸頭12的斷開(kāi)位置和觸頭12、14之間建立起機(jī)械接觸和電接觸的閉合位置之間樞轉(zhuǎn)。極柱還包括滅弧室18和將被安裝在連接區(qū)域上的一對(duì)主端子(未示出)。對(duì)于這些大范圍而言，開(kāi)關(guān)設(shè)備10包括布置在平行平面內(nèi)且垂直于共用極柱軸20的多個(gè)極柱，閉合或斷開(kāi)極柱的命令從極柱軸20通過(guò)中間的杠桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22(圖1和2)被傳送到每個(gè)動(dòng)觸頭14。
[0030]極柱軸20以旋轉(zhuǎn)方式安裝在開(kāi)關(guān)設(shè)備10的殼體上，并由適當(dāng)?shù)难b置致動(dòng)。特別地，對(duì)于具有中間極柱軸20和高電動(dòng)強(qiáng)度的斷開(kāi)開(kāi)關(guān)設(shè)備10來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22是肘節(jié)型的，并具有相對(duì)彼此樞轉(zhuǎn)的兩個(gè)連桿24、26。連桿之一 24可旋轉(zhuǎn)地鉸接在脫扣鉤28上，脫扣鉤28以樞轉(zhuǎn)方式安裝在固定軸上，另一連桿26與極柱軸20的曲柄30機(jī)械聯(lián)接，曲柄30也為所有極柱共有，并另外成為電觸頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22的杠桿之一。
[0031]斷開(kāi)彈簧32錨定在曲柄30和固定的止動(dòng)閂之間，并趨向于使曲柄30返回其斷開(kāi)位置。由繞固定軸樞轉(zhuǎn)的杠桿形成的斷開(kāi)棘爪34由半月形斷開(kāi)螺栓36驅(qū)動(dòng)，斷開(kāi)棘爪34被推向脫扣鉤28，移動(dòng)遠(yuǎn)離半月形螺栓36。斷開(kāi)棘爪34的兩個(gè)端部之間形成有輥?zhàn)?，以便與脫扣鉤28的V形凹槽協(xié)作，輥?zhàn)咏柚鷱椈?未示出)復(fù)位，該彈簧趨向于縮短脫扣鉤28上的肘節(jié)機(jī)構(gòu)24、26的鉸接軸與曲柄30上的肘節(jié)機(jī)構(gòu)的鉸接軸之間的距離。
[0032]在優(yōu)選的實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)設(shè)備10能夠復(fù)位，也就是說(shuō)，該設(shè)備具有協(xié)助閉合功能的蓄能器，例如，文獻(xiàn)EP0222645中描述的“榴彈” (“grenade”)機(jī)構(gòu)。特別地，驅(qū)動(dòng)杠桿40安裝成繞固定軸42樞轉(zhuǎn)，包括至少一個(gè)閉合彈簧44的彈性蓄能設(shè)備以樞轉(zhuǎn)方式裝配在固定點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)杠桿40的觸指上。驅(qū)動(dòng)杠桿40支承輥?zhàn)?2，輥?zhàn)?2用于與設(shè)定凸輪(settingcam)48協(xié)作,設(shè)定凸輪48鍵接在軸50上。棍子52能夠與繞固定軸樞轉(zhuǎn)的閉合棘爪54協(xié)作。能鎖定棘爪54的閉合螺栓56借助彈簧彈性地返回其閉合位置，棘爪54本身借助彈簧返回其鎖定位置。
[0033]極柱軸20由中間的各種元件致動(dòng)，然后驅(qū)動(dòng)動(dòng)觸頭14。為了該目的，對(duì)于每個(gè)極柱，其曲柄30設(shè)有連接桿60，連接桿60將曲柄30連接到動(dòng)觸頭14的支撐臂16。支撐臂16具有相對(duì)彼此滑動(dòng)的兩個(gè)部分，極柱籠62相對(duì)于桿60樞轉(zhuǎn)地安裝，并由桿60直接移動(dòng)。臂16的支承觸片14的部分64在極柱籠62內(nèi)滑動(dòng)，優(yōu)選繞軸66以鉸接的方式滑動(dòng)，彈簧形成裝置67 (例如一個(gè)或多個(gè)接觸壓力彈簧)設(shè)置在支撐件64和極柱籠62之間，將觸片14推至相對(duì)于籠的突出位置。該構(gòu)造允許觸片14相對(duì)于塢接處(docking)有附加行程，因此，在觸頭12、14之間的電流流動(dòng)位置，極柱籠62可以繼續(xù)它的移動(dòng)，而不會(huì)增加觸片12、14上的壓力。所以，臂16借由它的籠62繞第一軸68以樞轉(zhuǎn)的方式安裝在閉合位置和斷開(kāi)位置之間，動(dòng)觸頭14的支撐件64鉸接在籠62的第二軸66上。
[0034]而且，在所示實(shí)施例中，連接到偏移(offset)極柱軸20的肘節(jié)系統(tǒng)24、26允許減少移動(dòng)。特別地，由設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)固定和確定的極柱軸20總行程或最終角度或最終旋轉(zhuǎn)角度Θ最終在50到55°的范圍內(nèi)。
[0035]如圖5A所示,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22的起點(diǎn)是其處于閉合狀態(tài)的位置。在該狀態(tài)下,動(dòng)觸頭14壓靠在靜觸頭12上，接觸壓力彈簧67受壓，從而提供傳導(dǎo)電流所需的接觸壓力。
[0036]接觸壓力通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22，經(jīng)由極柱籠62、連接桿60、曲柄30和連桿26、24傳遞，連桿26、24被保持為抵靠連接到鉤28的輥?zhàn)印C(jī)械力還被下部桿24和鉤28之間的樞轉(zhuǎn)連接部接受。
[0037]通過(guò)接受整個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的力，機(jī)械接觸壓力具有使鉤28繞其旋轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)的自然趨勢(shì)，從而斷開(kāi)所述機(jī)構(gòu)。為了保證驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22保持在閉合位置，連接到杠桿34的輥?zhàn)臃乐蛊滢D(zhuǎn)動(dòng)。杠桿34本身借助半月形元件36保持在其位置上，半月形元件由未示出的致動(dòng)器致動(dòng)。
[0038]在斷開(kāi)階段期間，未示出的電磁或機(jī)械致動(dòng)器使半月形元件36樞轉(zhuǎn)。半月形元件36的旋轉(zhuǎn)消除了對(duì)杠桿34的壓迫，杠桿34在鉤28的作用力下繞其旋轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)。杠桿34的旋轉(zhuǎn)移去了對(duì)鉤28的支撐。由于不再被保持，鉤28可以在接觸壓力67和回位彈簧32的作用下繞其旋轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)。如圖5B所示，鉤28的旋轉(zhuǎn)使得可斷開(kāi)(beakup)桿組件24、26，從而釋放機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步確保它的斷開(kāi)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明，傳感器70測(cè)量極柱軸20在其移動(dòng)起點(diǎn)和其行程終點(diǎn)之間的旋轉(zhuǎn)量。極柱軸20的行程終點(diǎn)對(duì)應(yīng)于電觸頭12、14的斷開(kāi)位置。傳感器70還測(cè)量在動(dòng)觸頭和靜觸頭12、14處于閉合位置的時(shí)刻以及所述觸頭處于斷開(kāi)位置的時(shí)刻之間極柱軸20的旋轉(zhuǎn)量
θ O
[0040]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22在斷開(kāi)期間的行為特性與以下事實(shí)有關(guān):彈簧32的返回力與所有接觸壓力彈簧67的蓄積力相比很微小。
[0041]如圖7所示，評(píng)估開(kāi)關(guān)設(shè)備在斷開(kāi)期間的機(jī)械性能的方法基于辨別與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的極柱軸20的三個(gè)角位置對(duì)應(yīng)的三個(gè)狀態(tài)。
[0042]在閉合狀態(tài)和電觸頭12、14分離時(shí)刻之間，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22受到接觸壓力彈簧67的力，并受到彈簧32的返回力。如圖7所示，電觸頭12、14的分離時(shí)刻由極柱軸20的旋轉(zhuǎn)角度變化曲線S Θ上的第一拐點(diǎn)A表示。所述曲線取決于所有移動(dòng)部件，即觸指、籠、極柱軸和連接桿的慣量。各部件的組件被迫加速，極柱軸的旋轉(zhuǎn)角度變化曲線呈現(xiàn)出由二次方程定義的曲線。
[0043]在電觸頭12、14分離之后(超過(guò)第一拐點(diǎn)A)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22僅僅受到彈簧32的返回力，該返回力的值很小。所述機(jī)構(gòu)不再受到外力，比如接觸壓力彈簧67的力。如所示，然后，極柱軸20的旋轉(zhuǎn)角度變化曲線呈現(xiàn)出由一級(jí)方程式定義的形狀。因此，移動(dòng)部件的組件勻速移動(dòng)。
[0044]當(dāng)極柱軸20到達(dá)由極柱軸20旋轉(zhuǎn)角度變化曲線S Θ中的第二拐點(diǎn)B代表的角位置時(shí)，開(kāi)關(guān)設(shè)備處于斷開(kāi)狀態(tài)。然后驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22接觸到止動(dòng)件。在當(dāng)前的判斷情況下，其暫時(shí)是與所述止擋件第一次接觸的時(shí)刻，在與止動(dòng)件的該第一次接觸之后，機(jī)構(gòu)回彈。
[0045]判斷方案以對(duì)觸頭12、14的分離時(shí)刻的辨別為基礎(chǔ)，即分辨驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22在斷開(kāi)期間的兩種運(yùn)行模式。
[0046]辨別該時(shí)刻的一種方法可以通過(guò)分析極柱軸20在斷開(kāi)移動(dòng)期間的角速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。極柱軸20的角速度由圖7中的曲線Sv表示。在觸頭12、14分離的時(shí)候(極柱軸20旋轉(zhuǎn)角度變化曲線S Θ的第一拐點(diǎn)A)，如圖7所示，極柱軸的速度分布圖Sv顯現(xiàn)出可以用合適的運(yùn)算法則過(guò)濾掉的第一突變Svl。[0047]判斷觸頭12、14磨損的第一方法包括確定在觸頭12、14分離時(shí)，極柱軸20的旋轉(zhuǎn)角度Q1的值。所述旋轉(zhuǎn)角度Q1的值被稱為斷開(kāi)角度，隨著觸頭12、14的磨損而變小。
[0048]判斷電觸頭12、14磨損的第二方法包括測(cè)量觸頭12、14斷開(kāi)的時(shí)刻Tl和極柱軸20到達(dá)最終旋轉(zhuǎn)角度Θ 的時(shí)刻T2之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間。最終旋轉(zhuǎn)角度Θ 對(duì)應(yīng)于當(dāng)主動(dòng)觸頭對(duì)12、14處于斷開(kāi)位置時(shí)極柱軸達(dá)到的角度。
[0049]隨著觸頭的磨損越多，在觸斷器處于閉合位置時(shí)，接觸壓力彈簧67內(nèi)儲(chǔ)存的機(jī)械能就越趨向于減少。
[0050]圖9示出接觸壓力彈簧67的力P1、P2的變化直線Se，其是所述接觸壓力彈簧67的長(zhǎng)度的函數(shù)。如圖1所示，所述接觸壓力彈簧67放置在極柱籠62和觸指64之間。
[0051]接觸壓力彈簧67在開(kāi)關(guān)設(shè)備的斷開(kāi)位置LI和閉合位置L2之間的長(zhǎng)度差異使得其可以用作表征觸頭12、14磨損的指標(biāo)。該指標(biāo)通常被稱為接觸游隙L1-L2。接觸游隙L1-L2可以用毫米表示。接觸壓力彈簧67內(nèi)儲(chǔ)存的機(jī)械能由包含在接觸壓力變化直線下的梯形灰色區(qū)域表示。
[0052]圖9中分別標(biāo)注為L(zhǎng)2a和L2b的閉合位置對(duì)應(yīng)于電觸頭12、14的不同磨損階段。隨著觸頭磨損，處于閉合位置的接觸游隙趨向于減少，即從值Ll-L2a變化到值Ll-L2b。因此，如圖9所示，隨著電觸點(diǎn)磨損增加，代表儲(chǔ)存的機(jī)械能的梯形面積趨向減小。
[0053]在原始運(yùn)行狀態(tài)，也就是說(shuō)當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)備未磨損時(shí)，由接觸壓力彈簧67儲(chǔ)存的機(jī)械能對(duì)應(yīng)于由以下四個(gè)頂點(diǎn)Ll、Pl、P2a和L2a限定出的梯形面積。如圖9所示，所述梯形面積由以下公式表示:
[0054]1/2(Pl+P2a)X (L1-L2)
[0055]當(dāng)觸頭磨損時(shí)，由接觸壓力彈簧67儲(chǔ)存的機(jī)械能對(duì)應(yīng)于由以下四個(gè)頂點(diǎn)L1、PUP2b和L2b限定的新的梯形面積，如圖9所示，所述梯形面積由以下公式表示:
[0056]1/2(Pl+P2b)X (Ll_L2b)
[0057]已知P2 < P2b 且(Ll-L2b) < (L1-L2)，梯形 LlPlP2bL2b 的面積小于梯形L1P1P2L2的面積。
[0058]因此，隨著所述觸頭的磨損，由接觸壓力彈簧67儲(chǔ)存的機(jī)械能趨向減少。
[0059]在所述觸斷器斷開(kāi)期間，接觸壓力彈簧67的勢(shì)能被轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。該能量轉(zhuǎn)換導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22移動(dòng)并且加速直到觸頭分離為止。
[0060]當(dāng)由于觸頭12、14磨損以及接觸游隙L1-L2減少而導(dǎo)致勢(shì)能減小時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22的增速(加速)放緩。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22的動(dòng)能的減少導(dǎo)致行進(jìn)觸頭12、14的閉合位置和斷開(kāi)位置之間的距離所需的時(shí)間延長(zhǎng)。
[0061]圖8通過(guò)顯示在觸頭12、14不同磨損程度下，在斷開(kāi)期間驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的極柱軸20的旋轉(zhuǎn)角度變化曲線而圖示了該現(xiàn)象。虛線表示的旋轉(zhuǎn)角度Θ變化曲線Sl0表示觸頭12、14未磨損的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。實(shí)線表示的旋轉(zhuǎn)角度Θ變化曲線320表示觸頭12、14已磨損的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22。
[0062]評(píng)估開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械性能的方法、特別是用于判斷所述設(shè)備的電觸頭12、14的磨損的方法包括以下連續(xù)步驟:
[0063]第一步，測(cè)量極柱軸20在借助驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22斷開(kāi)觸頭12、14的整個(gè)過(guò)程內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度Θ。[0064]第二步，從前一步驟所進(jìn)行的測(cè)量中獲取至少一個(gè)具體值。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，第一方法包括確定第一具體值，其等于到達(dá)極柱軸20的旋轉(zhuǎn)角度Θ變化曲線30的第一拐點(diǎn)A所需的第一角度θ1()如圖7所示，所述拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)于極柱軸20達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)速度時(shí)的時(shí)刻以及已經(jīng)轉(zhuǎn)過(guò)第一角度Θ I的時(shí)刻。如圖5Α所示，拐點(diǎn)A還對(duì)應(yīng)于電觸頭12、14脫離接觸的時(shí)刻。
[0066]在電觸頭12、14脫離接觸的時(shí)刻，極柱軸20的旋轉(zhuǎn)角度Θ值的變化提供了對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備磨損的指示。實(shí)際上，不管觸片是靜觸片12還是動(dòng)觸片14，設(shè)備卸載操作或負(fù)載操作都會(huì)引起觸片的磨損。觸片的磨損會(huì)導(dǎo)致材料脫落和/或破碎。而且，該材料的脫落和/或破碎趨向于縮短極柱分離的時(shí)間，并可以引起第一旋轉(zhuǎn)角度Θ 1值減小。
[0067]第一方法的第二步包括將所述具體值與從開(kāi)關(guān)設(shè)備的原始操作說(shuō)明書(shū)中提取的理論參考值相比較。所述參考值被認(rèn)為是開(kāi)關(guān)設(shè)備的“機(jī)械”構(gòu)造的函數(shù)。該“機(jī)械”構(gòu)造特別地取決于極柱數(shù)量和榴彈的彈簧44的類型。根據(jù)開(kāi)關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，所述構(gòu)造被記錄下來(lái)以便使用和比較。參考值優(yōu)選地是與開(kāi)關(guān)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品特征。因此該特征由廠家提供。當(dāng)設(shè)備是新的時(shí)，還可以在實(shí)施測(cè)量程序之后估算參考值。根據(jù)本發(fā)明的方法，參考值被記錄下來(lái)以便隨后使用。
[0068]評(píng)估保護(hù)設(shè)備的機(jī)械性能的最后一步包括根據(jù)確定的具體值和來(lái)自操作說(shuō)明書(shū)的理論參考值之間的對(duì)比情況判斷電觸頭12、14的磨損。
[0069]根據(jù)方法的特定實(shí)施例，通過(guò)軸在觸頭脫離接觸時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度Θ I和時(shí)間T1來(lái)估算接觸游隙。
[0070]根據(jù)本發(fā)明 的第二優(yōu)選實(shí)施例,第二方法包括確定第二具體值和第三具體值,第二具體值等于到達(dá)第一拐點(diǎn)A所需的第一時(shí)間T1，第三具體值等于到達(dá)旋轉(zhuǎn)角度Θ變化曲線Se上第二點(diǎn)B所需的第二時(shí)間Τ2。所述第二點(diǎn)B對(duì)應(yīng)于主動(dòng)觸頭對(duì)12、14在斷開(kāi)位置時(shí)達(dá)到的理論最終旋轉(zhuǎn)角度Θ
[0071]理論最終旋轉(zhuǎn)角度Θ ?_是與開(kāi)關(guān)設(shè)備的特性有關(guān)的理論值。因此該旋轉(zhuǎn)角度值由廠家提供。當(dāng)裝置是新的時(shí)，可以在實(shí)施測(cè)量程序之后估算所述旋轉(zhuǎn)角度值。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述旋轉(zhuǎn)角度值被記錄下來(lái)以便隨后使用。
[0072]第二方法的第二步包括將所述第二和第三具體值與從開(kāi)關(guān)設(shè)備的原始操作說(shuō)明書(shū)中提取的理論參考值相比較。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，該方法包括計(jì)算第一和第二時(shí)間?\、τ2之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間AT。然后，將第一和第二時(shí)間！\、T2之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間AT與代表未磨損開(kāi)關(guān)設(shè)備的操作的參考值相比較。這些理論參考值是根據(jù)開(kāi)關(guān)設(shè)備的機(jī)械構(gòu)造而確立的。該機(jī)械構(gòu)造特別地取決于極柱數(shù)量和榴彈的彈簧類型。根據(jù)開(kāi)關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，所述構(gòu)造被記錄下以方便使用和比較。這些理論參考值優(yōu)選地是與開(kāi)關(guān)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品特性。因此所述值由廠家提供。當(dāng)裝置是新的時(shí)，還可以在實(shí)施測(cè)量程序之后估算參考值。根據(jù)本發(fā)明的方法，參考值被記錄下來(lái)以便隨后使用。
[0073]評(píng)估保護(hù)設(shè)備的機(jī)械性能的最后一步包括根據(jù)確定的具體值和來(lái)自操作說(shuō)明書(shū)的參考值的比較情況，判斷電觸頭12、14的磨損。
[0074]換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的這兩種方法的最后步驟提供了主觸頭12、14的磨損信息。
[0075]根據(jù)特定的擴(kuò)展例，傳感器70優(yōu)選地位于極柱軸20上，位于在觸頭斷開(kāi)期間可能受到碎屑污染的區(qū)域之外，并遠(yuǎn)離可能被熱氣噴射的區(qū)域。開(kāi)關(guān)設(shè)備10具有高電動(dòng)強(qiáng)度，其壽命可能長(zhǎng)達(dá)三十年，有利地，傳感器70是非接觸型的，以限制傳感器70內(nèi)由磨損或摩擦導(dǎo)致的任何偏置。
[0076]如圖3和4所示，旋轉(zhuǎn)傳感器70包括布置在極柱軸20上的齒輪112或一部分齒輪。在另一個(gè)未顯示的實(shí)施例中，齒輪由一系列磁極組成。檢測(cè)裝置114(例如使用感應(yīng)式的、霍耳效應(yīng)電池或磁阻電池的敏感元件的微電子學(xué)設(shè)備)定位在開(kāi)關(guān)設(shè)備10的殼體上，與齒輪或磁極相對(duì)。齒輪112和檢測(cè)裝置114無(wú)接觸地通訊。優(yōu)選地，檢測(cè)裝置114結(jié)合了處理模擬信號(hào)(由經(jīng)過(guò)的齒輪齒或經(jīng)過(guò)的磁極產(chǎn)生)的數(shù)字方法，以便以由四分之一周期偏置的方波信號(hào)形式實(shí)現(xiàn)它們的數(shù)字轉(zhuǎn)錄。在某些類型的實(shí)施例中，檢測(cè)裝置可以結(jié)合模擬信號(hào)的內(nèi)插功能(functions of interpolation)。
[0077]根據(jù)未顯示的第二特定擴(kuò)展例，小體積的傳感器70優(yōu)選地位于軸20的端部，例如位于靠近開(kāi)關(guān)設(shè)備10殼體的端部。特別地，不具有滑動(dòng)接觸的磁傳感器，特別是磁陣列型旋轉(zhuǎn)傳感器是特別合適的，這是因?yàn)樗鼪](méi)有易于迅速分解(degrade)的部分。如圖6所示，這類傳感器70包括磁裝置72，特別是磁體，其可以穩(wěn)固地附接到用于確定旋轉(zhuǎn)的元件上，特別地，磁體72可以通過(guò)粘合到其端部或通過(guò)任何其它機(jī)械方式而直接聯(lián)接到極柱軸20。此外，傳感器70包括檢測(cè)裝置74，特別是具有約4_側(cè)向尺寸的印刷電路板類型的檢測(cè)器，檢測(cè)器74定位成與磁裝置72相地，例如聯(lián)接到開(kāi)關(guān)設(shè)備10的殼體，特別是放置在適合的外殼中。檢測(cè)器74以常規(guī)方式連接到處理數(shù)據(jù)和顯示結(jié)果的裝置上，例如，開(kāi)關(guān)設(shè)備10上已有的增加新功能的電子模塊。有利地，傳感器70是諸如文獻(xiàn)EP1830162或EP1921423中所描述的，角分辨率級(jí)別為0.2到0.5°。
[0078]雖然本發(fā)明是參照具有高電動(dòng)強(qiáng)度的開(kāi)關(guān)設(shè)備10的觸頭12、14來(lái)進(jìn)行描述的，其中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22包括極柱軸20角位置的大變化，而過(guò)度壓碎形程的變化小，但是不局限于此，其可以涉及其它類型的開(kāi)關(guān)設(shè)備、接觸器和/或斷路器。根據(jù)觸頭是否磨損，如果借助雙連桿和肘節(jié)進(jìn)行移動(dòng)解耦放大了角度差，則根據(jù)觸頭的行程和根據(jù)檢測(cè)裝置70的精度，可將本發(fā)明的裝置應(yīng)用于其它包括旋轉(zhuǎn)部分的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0079]根據(jù)未顯示的不同實(shí)施例，傳感器測(cè)量極柱籠62在極柱軸20的移動(dòng)起點(diǎn)和所述軸20的行進(jìn)終點(diǎn)之間的旋轉(zhuǎn)量。極柱軸20的行進(jìn)終點(diǎn)對(duì)應(yīng)于電觸頭的斷開(kāi)位置。
【權(quán)利要求】
1.一種用于評(píng)估開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械性能的方法，所述開(kāi)關(guān)設(shè)備包括至少一個(gè)極柱，每個(gè)極柱包括: 一對(duì)觸頭(12，14)，在斷開(kāi)位置和閉合位置之間相對(duì)彼此移動(dòng)； 用于第一觸頭(14)的支撐臂(16); 驅(qū)動(dòng)支撐臂(16)的機(jī)構(gòu)(22)，包括: 旋轉(zhuǎn)極柱軸(20)和至少一個(gè)桿(60)，所述桿(60)以樞轉(zhuǎn)方式將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(22)聯(lián)接到支撐臂(16)， 蓄能裝置(67，32)，能夠驅(qū)動(dòng)所述臂移動(dòng)以便將觸頭(12，14)放置到斷開(kāi)位置； 其特征在于，所述方法包括: 測(cè)量所述極柱軸(20)在所述觸頭(12，14)斷開(kāi)期間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度(Θ ); 從測(cè)量結(jié)果中獲取至少一個(gè)具體值，所述具體值取決于所述極柱軸(20)的旋轉(zhuǎn)角度(Θ)變化曲線(Se)上的第一拐點(diǎn)，所述拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)于所述極柱軸(20)到達(dá)最大旋轉(zhuǎn)速度以及電觸頭(12，14)脫離接觸的時(shí)刻； 將所述具體值與開(kāi)關(guān)設(shè)備的原始操作說(shuō)明書(shū)中的值相比較； 根據(jù)所獲得的具體值和操作說(shuō)明書(shū)的那些值之間的比較情況，判斷驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(22)的機(jī)械磨損性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估方法，其特征在于，所述方法包括: 確定第一具體值，所述第一具體值等于到達(dá)第一拐點(diǎn)(A)所需的第一角度θ1; 將所述具體值與從開(kāi)關(guān)設(shè)備的原始操作說(shuō)明書(shū)中提取的理論參考值相比較； 根據(jù)確定的具體值和操作說(shuō)明書(shū)中的理論參考值的比較情況，判斷電觸頭(12，14)的磨損。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估方法，其特征在于，所述方法包括: 確定第二具體值，所述第二具體值等于到達(dá)第一拐點(diǎn)(A)所需的第一時(shí)間(T1); 確定第三具體值，所述第三具體值等于到達(dá)旋轉(zhuǎn)角度(Θ )變化曲線(S Θ )上的第二點(diǎn)(B)所需的第二時(shí)間(T2),所述第二點(diǎn)對(duì)應(yīng)于當(dāng)主動(dòng)觸頭對(duì)(12，14)處于斷開(kāi)位置時(shí)的理論最終旋轉(zhuǎn)角度(Θ *終); 計(jì)算第一和第二時(shí)間(T1, T2)之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間； 將第一和第二時(shí)間(T1, T2)之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間與代表未磨損開(kāi)關(guān)設(shè)備的操作的參考值相比較； 根據(jù)所確定的具體值和操作說(shuō)明書(shū)中的參考值之間的比較情況，判斷電觸頭(12，14)的磨損。
4.實(shí)施根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法的開(kāi)關(guān)設(shè)備，包括: 一對(duì)觸頭(12，14)，在斷開(kāi)位置和閉合位置之間相對(duì)彼此移動(dòng)； 用于第一觸頭(14)的支撐臂(16); 驅(qū)動(dòng)支撐臂(16)的機(jī)構(gòu)(22)，包括: 旋轉(zhuǎn)極柱軸(20)和至少一個(gè)桿(60)，所述桿(60)以樞轉(zhuǎn)方式將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(22)聯(lián)接到支撐臂(16)， 蓄能裝置(67，32)，能夠驅(qū)動(dòng)所述臂(16)移動(dòng)以便將觸頭(12，14)放置到斷開(kāi)位置； 其特征在于，所述開(kāi)關(guān)設(shè)備包括多個(gè)相同的極柱和所有極柱共用的極柱軸(20)，極柱軸(20)是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(22)的旋轉(zhuǎn)軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開(kāi)關(guān)設(shè)備，其特征在于，第一觸頭(14)的支撐臂(16)包括支承第一觸頭(14)的第一部分(64)和第二部分(62)，兩個(gè)部分相對(duì)彼此滑動(dòng)，使得在這對(duì)觸頭(12，14)的閉合位置，第二部分(62)可以占據(jù)第一塢接位置和行進(jìn)位置的第二端，在行進(jìn)位置，第一部分(64)插入第二部分(62)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的開(kāi)關(guān)設(shè)備，其特征在于，極柱軸(20)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(22)包括肘節(jié)設(shè)備(26，24)，所述肘節(jié)設(shè)備與脫扣鉤(28)和斷開(kāi)彈簧(32)聯(lián)接，以移動(dòng)動(dòng)觸頭(14)的支撐臂(16)，所述肘節(jié)設(shè)備包括兩個(gè)桿(26，24)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6任一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)設(shè)備，其特征在于，極柱軸(20)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(22)包括復(fù)位裝置(44)，復(fù)位裝置(44)具有帶彈性設(shè)備(44)的蓄能系統(tǒng)，彈性設(shè)備(44)包括至少一個(gè)閉合彈簧以向閉合位置移動(dòng)動(dòng)觸頭，閉合彈簧的設(shè)定由復(fù)位凸輪(48)操作，復(fù)位凸輪(48)由手動(dòng)杠桿或伺服電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7任一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)設(shè)備包括確定極柱軸(20)的旋轉(zhuǎn)角度的裝置(70)，所述裝置包括旋轉(zhuǎn)傳感器，旋轉(zhuǎn)傳感器的一個(gè)部件布置在極柱軸(20)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開(kāi)關(guān)設(shè)備，其特征在于，旋轉(zhuǎn)傳感器(70)包括布置在旋轉(zhuǎn)軸(20)上的磁性裝置(72)和定位在開(kāi)關(guān)設(shè)備(10)的殼體上的檢測(cè)裝置(74)，磁性裝置(72)和檢測(cè)裝置(74)無(wú)接觸地通訊。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所 述的開(kāi)關(guān)設(shè)備，其特征在于，旋轉(zhuǎn)傳感器(70)包括布置在旋轉(zhuǎn)軸(20)上的齒輪(112)和放置在開(kāi)關(guān)設(shè)備(10)的殼體上的檢測(cè)裝置(114)，齒輪(112)和檢測(cè)裝置(114)無(wú)接觸地通訊。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK103674508SQ201310408222
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月10日
【發(fā)明者】F.卡扎爾斯 申請(qǐng)人:施耐德電器工業(yè)公司