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快速脱扣的电路断路器.pdf

摘要
申请专利号:

CN201210581974.4

申请日:

2012.12.28

公开号:

CN103021749B

公开日:

2015.01.07

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01H 71/10申请日:20121228|||公开
IPC分类号: H01H71/10; H01H73/04 主分类号: H01H71/10
申请人: 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂)
发明人: 顾建青; 谢心意; 王铖; 陈红影; 刘洪武
地址: 215500 江苏省苏州市常熟市虞山工业园一区建业路8号
优先权:
专利代理机构: 常熟市常新专利商标事务所 32113 代理人: 朱伟军
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法律状态
申请(专利)号:

CN201210581974.4

授权太阳城集团号:

103021749B||||||

法律状态太阳城集团日:

2015.01.07|||2013.05.01|||2013.04.03

法律状态类型:

太阳城集团授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种快速脱扣的电路断路器,属于低压电器技术领域。包括外壳、容设在外壳内的动触头组件和静触头组件、手柄旋钮组件和中间连杆,手柄旋钮组件枢轴设置在外壳上,中间连杆连接于手柄旋钮组件和动触头组件之间,动触头组件包括枢轴设置在外壳上的动触头支撑件、枢轴设置在动触头支撑件上的锁扣件、枢轴设置在动触头支撑件上的解锁件和枢轴设置在动触头支撑件上或者枢轴设置在外壳上的动触头导杆,锁扣件与解锁件彼此搭扣形成机械连接,特点:在动触头导杆上并且对应于解锁件的部位延伸构成有一与解锁件相配合的用于致动解锁件动作的解锁件致动突缘。优点:不仅脱扣速度快,而且结构简单,有利于制造和装配,具有良好的经济性。

权利要求书

权利要求书一种快速脱扣的电路断路器,包括外壳、容设在外壳内的动触头组件、同样容设在外壳内的与动触头组件配对而实现电路接通或断开的静触头组件、手柄旋钮组件(1)和中间连杆(2),手柄旋钮组件(1)枢轴设置在外壳上,中间连杆(2)连接于手柄旋钮组件(1)和动触头组件之间,动触头组件包括枢轴设置在外壳上的动触头支撑件(3)、枢轴设置在动触头支撑件(3)上的锁扣件(4)、枢轴设置在动触头支撑件(3)上的解锁件(5)和枢轴设置在动触头支撑件(3)上或者枢轴设置在外壳上的动触头导杆(6),其中,所述锁扣件(4)与所述解锁件(5)彼此搭扣形成机械连接,其特征在于:在所述的动触头导杆(6)上并且在对应于所述的解锁件(5)的部位延伸构成有一与解锁件(5)相配合的用于致动解锁件(5)动作的解锁件致动突缘(61)。
根据权利要求1所述的快速脱扣的电路断路器,其特征在于在所述的解锁件(5)上构成有一凹形面(56),该凹形面(56)与所述动触头导杆(6)的运动轨迹相对应,所述的解锁件致动突缘(61)与凹形面(56)相配合。
根据权利要求1所述的快速脱扣的电路断路器,其特征在于在所述的动触头导杆(6)的末端固定有动触点(7),所述静触头组件包括静触头导杆(9)和静触点(8),静触点(8)固定在静触头导杆(9)上,并且与所述动触点(7)相对应,当所述解锁件致动突缘(61)与所述的解锁件(5)接触配合时,自所述静触点(8)至动触点(7)所处位置之间的直线距离≥1㎜。

说明书

说明书快速脱扣的电路断路器
技术领域
本发明属于低压电器技术领域,具体涉及一种快速脱扣的电路断路器。
背景技术
低压电路断路器的自动脱扣技术,主要应用于过载或者短路故障发生时能够自动地使断路器脱扣跳闸,从而保护低压配电网络以及与断路器相连的负载。针对过载故障保护的自动脱扣装置一般为热脱扣器,主要元件为热敏感双金属片,而针对短路故障保护的自动脱扣装置一般为磁脱扣器,包括螺管式电磁铁和拍合式电磁铁,另外还有用于定制更为丰富的保护功能的电子式的脱扣装置。
特别地,对于短路大电流故障下的限流式电路断路器,由于应用上述列举的自动脱扣技术,必须经过电流检测、元件致动和操作机构响应动作各个环节,因而脱扣响应动作太阳城集团较往往长,难以满足断路器对短路的高分断能力即快速分断能力的要求,需要一种更快速的自动脱扣技术来满足断路器更高限流能力的要求,限流式断路器能满足这一要求。限流式断路器主要通过动触头受短路大电流下电动斥力作用快速斥开来实现强限流,动触头斥开后,电弧在动静触头之间快速产生并且拉长,电弧快速进入灭弧栅片熄灭。然而,限流式断路器也存在不利因素,具体是:在动触头斥开之后如果脱扣装置响应动作慢,操作机构来不及脱扣动作,则一旦动触头回落与静触头再次接触,会引起二次燃弧的危险从而导致分断失败。因此,动触头斥开动作的同时操作机构能够快速解锁是比较期望的效果。
中国发明专利申请公开号CN101061561A(申请号:200580039350.8)推荐了一种带有活动触点致动的跳闸装置的自动断路器,在动触头斥开后通过机械传动链致动操作机构解锁,从而实现自动脱扣动作。该专利方案的脱扣过程是由动触头与跳闸轴之间的传动杆件(专利称滑杆)将动触头的斥开运动传递给跳闸轴,进而由跳闸轴使操作机构脱扣动作,带动动触头脱扣完成分断操作。应该说,该专利方案弥补了美国专利US5103198及US4644307所存在的欠缺,体现了说明书第3页第12‑16行所述的技术效果,获得快速和精确的断路器响应。
但是,由于上述专利申请方案存在传动环节多和动作稳定性并不能达到令人满意的欠缺,因此,与响应动作太阳城集团和检测电流信号致动的传统方式相比并不具有优势,并且,传动链即传动关系复杂还伴随有一定的太阳城集团延迟,以及,由于使用了传动杆件,从而使制造和装配环节增加,并且对工业化批量生产的成本控制产生一定的影响,毫无疑问,如果省去任何过渡部件而在动触头相对于静触头斥开时直接由动触头致动断路器的操作机构解锁,则前述的欠缺均可消除,然而,在已公开的专利和非专利文献中均未见诸有相应的技术启示,而且也未闻有业界获得成功的报导,对此,本申请人作了积极的尝试,并且被实验证明是十分有效的,下面将要提出的技术方案便是在这种前提下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种快速脱扣的电路断路器,当电路中出现短路大电流时,动触头导杆相对于静触头组件斥开可直接致动操作机构的解锁件解锁而藉以减少传动环节、提高脱扣速度,既有利于避免动触头回落与静触头发生二次接触而引起分断失败,又有助于简化结构,方便制造和装配以体现经济性。
本发明的任务是这样来完成的,一种快速脱扣的电路断路器,包括外壳、容设在外壳内的动触头组件、同样容设在外壳内的与动触头组件配对而实现电路接通或断开的静触头组件、手柄旋钮组件和中间连杆,手柄旋钮组件枢轴设置在外壳上,中间连杆连接于手柄旋钮组件和动触头组件之间,动触头组件包括枢轴设置在外壳上的动触头支撑件、枢轴设置在动触头支撑件上的锁扣件、枢轴设置在动触头支撑件上的解锁件和枢轴设置在动触头支撑件上或者枢轴设置在外壳上的动触头导杆,其中,所述锁扣件与所述解锁件彼此搭扣形成机械连接,其特征在于:在所述的动触头导杆上并且在对应于所述的解锁件的部位延伸构成有一与解锁件相配合的用于致动解锁件动作的解锁件致动突缘。
在所述的解锁件上构成有一凹形面,该凹形面与所述动触头导杆的运动轨迹相对应,所述的解锁件致动突缘与凹形面相配合。
在所述的动触头导杆的末端固定有动触点,所述静触头组件包括静触头导杆和静触点,静触点固定在静触头导杆上,并且与所述动触点相对应,当所述解锁件致动突缘与所述的解锁件接触配合时,自所述静触点至动触点所处位置之间的直线距离≥1㎜。
本发明提供的技术方案由于在动触头导杆上并且在对应于解锁件的部位延伸了与解锁件相配合的用于致动解锁件动作的解锁件致动突缘,因而当动触头导杆相对于静触头组件斥开时,由解锁件致动突缘直接致动解锁件,使解锁件与锁扣件之间的机械连接断开,不仅脱扣速度快,而且结构简单,有利于制造和装配,具有良好的经济性。
附图说明
图1为本发明电路断路器接通状态示意图。
图2为本发明电路断路器触头斥开致动解锁示意图。
图3为本发明电路断路器脱扣状态示意图。
图4为本发明电路断路器打开状态示意图。
图5为图1的剖视图。
图6为图2的剖视图。
图7为解锁件的结构示意图。
图8为图7的侧示图。
图9为本发明电路断路器的动触头组件的结构示意图。
图10为本发明电路断路器的分解示意图。
具体实施方式
请见图1至图10。本发明的快速脱扣的电路断路器包括:外壳、容设在外壳内的动触头组件和同样容设在外壳内的与动触头组件配对实现电路接通或者断开的静触头组件(静触头组件包括静触点8和静触头导杆9),并且还包括手柄旋钮组件1、中间连杆2以及热磁脱扣单元等。手柄旋钮组件1枢轴设置在外壳上,即枢轴设置在由图10所示的第一沉孔103中,中间连杆2连接于手柄旋钮组件1和动触头组件之间。所述的手柄旋钮组件1与外壳之间设置有图中未示出的为公知的回复弹簧,由回复弹簧为手柄旋钮组件1提供自动指示分断位置的驱动力。
动触头组件包括动触头支撑件3、锁扣件4、解锁件5、动触头导杆6和动触点7,其中锁扣件4和解锁件5分别枢置在动触头支撑件3上,动触头支撑件3通过轴36枢置即转动地设置(以下同)在外壳上的第二沉孔102中(图10示),动触头支撑件3与外壳之间设置有分断主弹簧31,在分断操作时分断主弹簧释放能量使动触头组件快速分断;动触头导杆6通过第三轴35枢置在外壳的第三沉孔101中(图10示),动触头导杆6与动触头支撑件3之间设置有触头弹簧65,由触头弹簧65提供在闭合状态时的动触点7与静触点8之间稳定的接触力,动触头导杆6具有第一接触面64,在触头弹簧65预紧力作用下,该第一接触面64与动触头支撑件3的止挡面37接触限止。前述的静触头组件包括静触头导杆9和固定在静触头导杆9上的静触点8,静触点8与动触点7相对应。
动触头支撑件3以及动触头导杆6并不局限于上述枢转方式,动触头支撑件3和动触头导杆6两者可通过同一根轴枢设在壳体上;另外,也可将动触头导杆6枢设在动触头支撑件3上,再将已经枢设有动触头导杆6的动触头支撑件3通过另外的轴枢设到壳体上。
所述的锁扣件4具有第四沉孔42、第五沉孔43以及第一搭扣部41,锁扣件4通过第四沉孔42与动触头支撑件3上设置的第一轴32之间的铰接配合而枢置在动触头支撑件3上;所述的解锁件5具有第一、第二、第三作用端58、53、54、第六沉孔55、第二搭扣部57、凹形面56、定位轴52和定位孔51,解锁件5通过定位轴52与动触头支撑件3的第七沉孔34配合以及定位孔51与动触头支撑件3的第二轴33配合(构成解锁件5的回转中心)而枢置在动触头支撑件3上。并且,前述的中间连杆2连接于手柄旋钮组件1和动触头组件之间,中间连杆2的一端与手柄旋钮组件1枢接,中间连杆2的另一端容置于动触头组件中枢置于动触头支撑件3的锁扣件4的第五沉孔43中配合枢接。
前述的解锁件5的第一作用端58用于承受磁脱扣单元的致动使断路器脱扣;第二作用端53用于承受热脱扣单元双金属片发热元件的致动使断路器脱扣;第三作用端54用于断路器外部的脱扣动作测试,操作人员通过致动脱扣测试按钮(未示出)驱动第三作用端54使解锁件5绕其回转中心枢转使断路器脱扣;第六沉孔55用于断路器多极联动件的安装定位,联动多极断路器每极的解锁件5,使多极断路器脱扣动作同步进行;第二搭扣部57用于与锁扣件4上的第一搭扣部41搭扣闭锁,形成稳定的机械连接。
结合图1和图4对电路断路器在电路常态下的正常合、分操作过程进行阐述,所述的锁扣件4和解锁件5分别枢置在动触头支撑件3上的不同位置,当锁扣件4的第一搭扣部41和解锁件5的第二搭扣部57搭扣时构成机械连接。由此,手柄旋钮组件1、中间连杆2以及动触头组件构成四连杆机构。通过对手柄旋钮组件1的驱动,进而通过中间连杆2致动动触头组件的动触头支撑件3,再由动触头支撑件3带动动触头导杆6与动触点7,则可以完成电路常态下的接通与分断操作。
结合图1、图3和图4对过载或短路故障时电路断路器的工作过程进行阐述,断路器接通状态,电路出现过载或者短路故障,由热或者磁脱扣单元检测并判断故障电流,发出动作信号,致动动触头组件的解锁件5动作(热脱扣单元致动解锁件5的第一作用端58;磁脱扣单元致动解锁件5的第二作用端53),解锁件5绕其回转中心沿图示逆时针方向旋转,则第二搭扣部57对第一搭扣部41的搭扣止挡断开,锁扣件4与解锁件5的搭扣闭锁状态被破坏,先前的机械连接断开,动触头支撑件3在分断主弹簧31和触头弹簧65的作用下绕其枢轴36沿图示逆时针方向快速转动,进而,动触头支撑件3通过其止挡面37对动触头导杆6的第一接触面64的接触作用,驱动动触头导杆6及动触点7动作。在机械连接断开瞬间,动触头组件受弹簧能量作用快速反应,而手柄旋钮组件1及中间连杆2在动触头组件快速动作之后,由手柄旋钮组件1的复位弹簧(图中未示出)作用下开始复位动作到达断开指示位置,由于手柄复位弹簧的能量较分断主弹簧31及触头弹簧65的能量小很多,因此手柄旋钮组件1的复位动作往往迟于动触头组件而到达分断位置(如图3所示),中间连杆2进一步带动锁扣件4复位到达分断位置。这里,由于锁扣件4通过第四沉孔42与动触头支撑件3上的第一轴32配合枢接,并且,通过第五沉孔43与中间连杆2配合枢接,因此,脱扣分闸动作时,锁扣件4一方面受动触头支撑件3带动快速分闸动作,另一方面受中间连杆2的阻碍作用会有一个运动迟滞,由此,当锁扣件4与解锁件5的搭扣闭锁状态被破坏(第二搭扣部57对第一搭扣部41的搭扣止挡断开),锁扣件4随动触头支撑件3一起同步转动的同时,锁扣件4还伴有相对动触头支撑件3的转动(绕其在动触头支撑件3上的第一轴32)。如图3所示,在锁扣件4复位之前,解锁件5受锁扣件4的卡挡而无法复位。如图4所示,断路器分闸状态,动触头组件处于打开位置,手柄旋钮组件1在其复位弹簧(未示出)作用下指示分闸打开位置,带动中间连杆2及锁扣件4复位,锁扣件4复位后,解锁件5在其复位弹簧(未示出)作用下复位,锁扣件4的第一搭扣部41与解锁件5的第二搭扣部57重新到达搭扣闭锁位置,构成机械连接,断路器复位。此时,如对操作手柄旋钮组件1沿图示顺时针方向转动即可进行合闸操作。
作为本发明提供的技术方案的技术要点,在动触头导杆6上凸设有解锁件致动突缘61,解锁件致动突缘61在动触头导杆6上的位置对应于前述的解锁件5,更确切的讲对应于前述的凹形面56,因为构成于解锁件5上的凹形面56与动触头导杆6的运动轨迹是相对应的。
在短路大电流作用条件下的极限分断过程,如图2、图3、图5和图6所示,短路电流I路径如图的箭头示意,动触头导杆6与静触头导杆9正对设置,动触头组件承受电动斥力作用而被斥开,形成动触头导杆6受电动斥力作用远离静触头组件的第一分离运动。动触点7和静触点8分离的过程电弧10产生并且随着两者距离的增加电弧10逐渐拉长,电弧10的存在使得短路电流维持存在,电动斥力的持续作用使得动触头导杆6继续被斥开。动触头导杆6斥开一定的距离d之后(图6示),动触头导杆6的解锁件致动突缘61与解锁件5的凹形面56接触并给予解锁件5一个碰撞冲击,于是解锁件5绕其回转中心(由定位轴52与第七沉孔34、第二轴33与定位孔51构成)逆时针方向转动,当解锁件5的第二搭扣部57对锁扣件4的第一搭扣部41的搭扣止挡断开,则解锁件5与锁扣件4之间的稳定搭扣闭锁被破坏,机械连接断开,动触头支撑件3在分断主弹簧31和触头弹簧65的作用下沿图示逆时针方向转动,进而,动触头支撑件3通过其止挡面37对动触头导杆6的第一接触面64的接触作用,带动动触头导杆6及动触点7动作,形成动触头导杆6受动触头支撑件3驱动的远离静触头组件的第二分离运动,完成脱扣分断操作,手柄旋钮组件1与中间连杆2则在手柄旋钮组件1的回复弹簧的作用下向分断指示位置动作(具体脱扣动作过程各零组件的动作细节见前述脱扣分断操作过程的描述)。这种快速脱扣方式可以有效防止电弧10转移熄灭之后动触头组件回落与静触头组件二次接触重新燃弧造成分断失败。具体来说,动触头支撑件3带动锁扣件4和解锁件5在其分断主弹簧作用下绕其枢轴36沿图示逆时针方向旋转,在动触头组件的动触头导杆6回落之前驱动其形成远离静触头组件的第二分离运动,完成短路大电流作用下的脱扣分断操作。
如图7至图9所示,动触头导杆6上的解锁件致动突缘61为凸台形成。解锁件5上的凹形面56位于动触头导杆6的运动轨迹上,在本实施例中解锁件5的中间位置形成一个凹形容腔,用于连接解锁件5的两个部分,该两个部分上各有定位轴52或者定位孔51分别与动触头支撑件3上的第七沉孔34或者第二轴33容配且铰接连接(构成解锁件5在动触头支撑件3上的回转中心),从而保证解锁件5与动触头支撑件3稳定连接,凹形容腔的表面即构成有凹形面56。动触头导杆6受电动斥力作用斥开,远离静触头组件的第一打开运动过程,解锁件致动突缘61进入凹形容腔并且与凹形容腔底部曲面也就是凹形面56接触,驱动解锁件5绕其在动触头支撑件3上的回转中心转动,使得解锁件5与锁扣件4之间的搭扣闭锁被破坏,机械连接断开,实现断路器脱扣分闸动作,从而形成动触头支撑件3带动动触头导杆6的远离静触头组件的第二分离运动。
在断路器一定的结构特征下,解锁件致动突缘61与凹形面56临界接触时,动、静触点7、8之间的最短距离d对应一个短路电流阀值,当短路电流大于这个阀值,动触头导杆6可以进一步动作并且致动解锁件5绕其回转中心枢转,锁扣件4与解锁件5的搭扣闭锁被破坏,机械连接断开,断路器脱扣动作分断电路。在本实施例中,上述的动触点7和静触点8之间的最短的距离d优选≥1mm,更进一步讲,必须大于断路器正常接通操作时动触点7的最大反弹位移量,由此可以避免断路器正常接通操作时动触头导杆6的弹跳引起解锁件致动突缘误触发凹形面56,使解锁件5与锁扣件4之间的搭扣闭锁断开造成断路器脱扣动作,而这种情况下的误动作是特别不期望的。
综上所述,本发明的快速脱扣的电路断路器在短路大电流作用下,通过采用动触头导杆6受电动斥力作用快速斥开从而直接与解锁件5接触致动快速脱扣动作,减少了传动环节,减少了零件数量,明显的缩短了触发响应太阳城集团,自动脱扣响应速度快,断路器在动触头斥开之后可以第一太阳城集团实现脱扣分断动作,大大降低了动触头导杆6回落与静触头发生二次接触进而引起分断失败的风险。

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快速 电路 断路器
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