确定开关设备剩余使用寿命的方法及相应的装置制造方法及图纸

一种通过在开关设备驱动机构运动时监测挤压量来确定一开关设备的剩余使用寿命的方法，尤其是用于测取和显示该开关设备磨损状态的方法，其中，为监测挤压量，测量至少一个在驱动机构运动的显著事件之间的时间间隔，它包括下述措施：　　　　－利用一个单独的传感器来实现借助监测挤压量一方面测取和显示触头烧损、另一方面测取和显示该开关设备的机械磨损；　　　　－利用该传感器测取至少一个事件，以测算出两事件之间的时间间隔；　　　　－由该时间间隔确定相对的挤压量变化，并由此来确定该开关设备的剩余使用寿命。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过在开关设备驱动机构运动时监测一个置于动触头和弹簧座之间的弹簧的挤压量来确定开关设备剩余使用寿命的方法，尤其是用于测取和显示开关设备磨损状态的方法，其中，为监测挤压量，至少测量一个在驱动机构运动时的两显著事件之间的时间间隔。此外，本专利技术还涉及实现该方法的相应装置。一个开关设备的剩余使用寿命与开关设备运行使用期间的磨损状态有关。在上述关系中，开关设备的磨损状态理解为确定接触器和断路器的触头的烧损和/或开关设备机构的磨损。在开关设备中，视负载种类而定，开关的触头或整个驱动机构会被磨损。对开关设备的磨损起决定作用的确定参数是一个以常规方式存在的弹簧将触头压向闭合状态时所用的压紧力或接触力，因而将提到所谓的挤压量(Durchdruck)或一个为形成该挤压量而设置的挤压弹簧(Durchdruckfeder)。以下的说明以一个真空接触器为例来说明本专利技术的优选应用。挤压弹簧位于一个弹簧座和一个与动触头固定连接的销杆导向装置之间。在闭合过程期间，首先弹簧座、挤压弹簧和销杆导向装置以及动触头一起向着固定触头运动。在动触头与固定触头接触后弹簧座继续向触头方向运动。由此引起的预紧挤压弹簧的压缩最后产生必要的接触力。弹簧座从触头闭合那一时刻的位置到弹簧座到达其最终位置的行程称作挤压量，且对所产生的接触力具有决定作用。该挤压量与接触力通过挤压弹簧的弹性系数相互关联。断开过程以类似方式反向完成。挤压量及接触力在开关设备的使用寿命期间会降低，因为-触头的烧损导致动触头行程加大，因而在弹簧座同样位于最终位置时的挤压量减小了，-由于在开关内部的机械磨损和磨耗，使弹簧座的最终位置向着离开开关触头的位置偏移，从而同样减小了挤压量。如果开关设备的挤压量或接触力在使用寿命期间下降，则从某一定值起就可能出现会引起装置严重损坏的触头熔接或开关失灵。尤其是对于空气接触器，已公知了一种用于对触头烧损识别剩余使用寿命的方法，在此方法中通过测量以线圈电压中的特征峰值为标记的衔铁断开和以出现触头间距电压为标记的触头断开两者之间的时间间隔来测取该触头的烧损，从而得知剩余使用寿命。用于测取挤压量的变化来作为触头烧损的更换标准的方法由欧洲专利说明书EP 0 694 937 B1(德国专利申请公开说明书DE 196 03 310 A1)提出要求保护。专门用于开关设备应用中的方法在欧洲专利说明书EP 0 878 016B1(德国专利申请公开说明书DE 196 03 310 A1)、欧洲专利说明书EP 0878015 B1和EP 1 002 325B1中作了详细描述。在那里完全按照下述进行安排专门在断路过程，即在由电磁驱动机构断开开关触头时测量挤压量的变化，由此专门得到了开关触头处的烧损，并由此计算开关设备的剩余使用寿命。此外，在欧洲专利申请公开说明书EP 0 193 732 A1描述了一种开关设备和开关设备组合的监测装置和接触装置，在那里通过传感器来获知所有实际出现的事件以及开关设备的瞬时状态，且作为信号传送到一个分析逻辑单元。对于真空接触器，实践中常常按照下述方式来测量触头烧损在真空管的销杆导向装置上设置一个用作真空管中触头烧损指示的划线标志。此方法仅仅测取触头烧损，其中未考虑开关机构的磨损。本专利技术要解决的技术问题是提供一种既可以确定由于触头烧损而导致的开关设备磨损，又确定开关机构内部的机械磨损，从而可以及时完成合适的维护措施。这种维修工作既可以更新主触头，也可以更换特别易磨损的部件，直到更换整个开关设备。按照本专利技术，上述技术问题是通过权利要求1的措施来加以解决的。一个相应的装置是权利要求13所要求保护的客体。该方法或相应专用装置的进一步改进是方法从属权利要求和产品从属权利要求的保护客体。从现在起利用本专利技术尤其可以总体上测取该开关设备的磨损状态。在此不仅象现有技术那样得知触头烧损情况，而且也考虑了开关设备运动部件的磨损状态。这尤其在如真空接触器那样的真空开关设备中是很有意义的，因为在那里一方面触头行程比较小，而另一方面用于使开关触头运动的驱动机构通过一个杠杆机构来完成力的换向和放大，从而在开关次数足够多时运动机构部件会出现不再可以忽略不计的磨损。在本专利技术特别优选的改进方案中，还可以区分本身的触头烧损和驱动机构的磨损。从而尤其可以在实践中通过合适的维修来实现明显节省成本。下面借助附图所示实施方式以及结合权利要求对本专利技术的详细情况和优点予以说明。各图分别针对一真空开关的实施例示出。附图说明图1为一个带有附属驱动机构和开关机械部件的真空接触器的示意图；图2示出了采用一固定的活动心线圈和一运动的永久磁铁所进行的挤压量测量；图3示出了用一个压电互感器来测量运动开始的装置；图4示出了在弹簧座上带有一光栅的测量装置；图5示出了采用一个开关所进行的机械测量；图6示出了采用在销杆导向装置处的光栅所进行的运动测量。所有下面所说明的图都是专门针对真空接触器的。近几年来，业已证明真空接触器可作为空气开关的替代件。真空接触器的操作循环可有利地达到好几百万次，从而使这种接触器适于在许多
中使用。图1示出一种带有所属驱动机构的真空接触器的典型结构。产生挤压量的结构件/结构组件是换向杆、弹簧座和可运动的管形销杆，诸如导电带连接端、杆座、开关位置指示器那样的附属部件以及所配固定部件。在那些用字母A至G表示的位置会出现磨损或塑性变形，这些磨损或塑性变形不是起到增大挤压量就是起到减小挤压量的作用。下面首先描述带有所属电磁驱动机构和与此相连接的、用于接通单极或多极电网的接触器机构的真空接触器。仅仅观察三相电力网的一相和一单个真空开关管。按照图1，一个真空接触器1的最后部分包括一个真空开关管10、接触器机构20、30、40和驱动装置100。具体说来，真空开关管10固定在一个带有托架4的支座3上。托架4支承着真空管10，为此该开关管10的一个固定的接触销杆15被夹紧在该托架4中。真空开关管10由空心圆柱形构件11至13构成，其中，空心圆柱体11和13通过一线性弹性的金属制波纹膜片12被布置成可彼此作轴向移动。构件11和13彼此电绝缘，为此该构件之一例如可由陶瓷材料制成。在真空开关管10中，两开关触头17和18在真空条件下彼此作轴向运动，其中作为固定触头的开关触头17与固定销杆15相连接，作为动触头的开关触头18与一沿轴向运动的销杆16相连接。真空开关管10的开关触头17和18借助电磁驱动机构100来操作，为此设有一个由磁轭铁101、磁衔铁102和用于产生电磁激励的附属线圈105、105′组成的结构。磁轭铁101支承在一支架110上。磁衔铁102具有一个凹口103，该凹口内安放供一触头支承件30用的固定件35。通过电磁驱动机构100可将衔铁102送到两个不同的垂直位置，其中下面的位置相应于真空接触器10的“闭合”位置，而上面的位置相应于真空接触器10的“断开”位置。对此，在图1中必须将该垂直移动转换成水平移动，为此要有一个换向装置20。具体说来，图1中动触头销杆16克服一弹簧21的压力支承在开关管10外面，其中该弹簧21支承在一弹簧座22上。设有一个L形换向杆25，其以拐点处为轴26。该换向杆25的短臂以其第一端件27抵靠在弹簧座22上，而长臂以第二端件28进入到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种通过在开关设备驱动机构运动时监测挤压量来确定一开关设备的剩余使用寿命的方法，尤其是用于测取和显示该开关设备磨损状态的方法，其中，为监测挤压量，测量至少一个在驱动机构运动的显著事件之间的时间间隔，它包括下述措施-利用一个单独的传感器来实现借助监测挤压量一方面测取和显示触头烧损、另一方面测取和显示该开关设备的机械磨损；-利用该传感器测取至少一个事件，以测算出两事件之间的时间间隔；-由该时间间隔确定相对的挤压量变化，并由此来确定该开关设备的剩余使用寿命。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于在所述开关设备的断开过程期间进行测量。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于在所述开关设备的接通过程期间进行测量。4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于该方法应用于真空开关设备中，尤其是应用于真空接触器中。5.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于该方法应用于空气开关设备中。6.按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于对所述开关设备的一极或同时多极，尤其同时对其三极完成所述时间间隔的测量。7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于在三极开关设备中对每一极单独完成对所述开关触头烧损的测量和显示。8.按照权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于用电气手段来探测用于时间间隔测量的事件。9.按照权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于用光学手段来探测用于时间间隔测量的事件。10.按照权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于用机械手段来探测用于时间间隔测量的事件。11.按照权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于区分触头烧损和开关设备的机械磨损。12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于将所测取的挤压量变化划分成一个可属于触头烧损的部分和一个可属于所述机械磨损的部分，并分别进行显示。13.一种实现按照权利要求1至12中任一项所述方法的装置，它包括触头件，其中之一为固定触头，另一个为动触头，其中，该动触头经一开关设备机构与一个为实施触头的行程运动而操作该开关设备驱动机构的驱动装置相连接，其特征在于为所述驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：诺伯特·埃尔斯纳，彼得·海德，德克·赫茨，莱因哈德·梅尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：