帶自動抓鉤可防止跳開接觸臂回彈的斷路器的製作方法

2023-12-02 19:14:06 3

專利名稱：帶自動抓鉤可防止跳開接觸臂回彈的斷路器的製作方法
技術領域：
本發明涉及那些斷路器，其接觸臂能響應短路而快速跳開，並在被彈簧驅動的操作機構能響應之前就跳開。更具體地說涉及一種抓鉤機構，它能將接觸臂閂鎖在跳開位置上並在操作機構對過量電流狀態作出響應時自動予以釋放。
斷路器具有成組的分開觸點，其中包括一個固定觸面和一個裝在可動接觸臂上的可動觸面。可動接觸臂可在兩個位置之間被一操作機構轉動，一個位置是可動觸面與固定觸面接合的閉合位置，另一個位置是觸面都被隔開以便阻斷電流的斷開位置。典型的做法是操作機構以彈簧為動力能響應過載狀態快速地將觸面斷開。
典型的被彈簧驅動的操作機構的響應是比較慢的。已知可提供這樣一種具有跳開特性的斷路器，它能利用例如伴隨短路發生的非常大的過載電流產生強磁場來迅速斷開觸面，其速率比操作機構的響應時間還要快。通常，在這種具有跳開特性的斷路器中，載有固定觸面的固定導體被設置在可動接觸臂的鄰近，在觸面閉合時能通過一個方向與可動接觸臂內通過的電流相反的電流。這樣就可產生趨向使觸面斷開的磁排斥力。在正常的電流狀態和適度過量電流的狀態下，觸面被接觸彈簧保持在閉合位置。但短路電流產生的排斥力高到能克服接觸彈簧力，因而能快速地使觸面斷開。
引入跳開特性的斷路器例如美國專利5,341,191號。在該斷路器中，可動接觸臂被一兩件的樞軸組合件安裝著。樞軸組合件包括一個主託臂，可被操作機構繞樞轉動以便使觸面斷開和閉合。可動接觸臂被裝在第二託臂上，而第二託臂則可繞樞轉動地裝在第一託臂即主託臂上。正常情況下，操作機構轉動載有第二託臂和主接觸臂的主託臂來斷開和閉合分開的觸面。在響應短路電流時，第二託臂由於錯誤電流所產生的非常高的磁排斥力相對於主託臂而被轉動。接觸壁跳開所需電流由一彈簧加載的凸輪組合件確定，該組合件包括設在第二託臂上的凸輪面和裝在主託臂上的靠彈簧復位的凸輪從動件。
雖然專利5,341,191號的跳開式斷路器能有效地迅速響應短路電流,但伴隨短路電流而產生的極大的排斥力會將很多的動能帶給可動接觸臂，使它在碰到跳開位置的擋止塊時向固定觸面回彈。這樣能在觸面之間重新打出電弧，需要再一次將電弧熄滅，該電弧會給觸面帶來重大耗損。一個解決辦法是在蓋內安裝固定的橡膠擋止塊供可動接觸臂碰撞而吸收掉其動能，但通常能量不能以這樣的方式被吸收。
1996.09.03立案的美國專利申請序號08/806,030提出這個問題的解決辦法是設置一個閂鎖將接觸臂閂鎖在跳開位置上。在該發明的一個較優實施例中，這個閂鎖的形式為一形成卡爪的懸臂葉片彈簧，隨著可動接觸臂的跳開，該葉片彈簧被第二託臂接合。當操作機構終於響應短路而將主託臂轉動到斷開位置時，第二託臂便與葉片彈簧脫離接合。在這個專利申請中說明的該發明的第二實施例中，在主託臂和第二託臂之間設有一個凸輪及其從動件裝置，閂鎖裝置為凸輪上的一個缺口，該缺口被一靠彈簧返回的凸輪從動件接合就可將可動接觸臂閂鎖在跳開位置上。在這個實施例中，在操作機構響應短路電流時，它必須克服凸輪從動件的彈簧返回力才能使閂鎖脫離接合。而且在美國專利申請序號08/806,030中所說明的閂鎖機構並不能適用於所有帶跳開接觸臂的斷路器。
因此需要有一改進的閂鎖以便用來將斷路器的可動接觸臂閂鎖在跳開位置上。
還需要有一裝有這種改進閂鎖的斷路器。
另外需要有這樣一種斷路器，其閂鎖不僅能將接觸臂可靠地機械地閂鎖在跳開位置上，而且當操作機構對短路作出響應時能自動予以釋放。
另外這種斷路器的閂鎖機構還需要不幹涉斷路器的正常操作，在正常操作時可動接觸臂並不跳開，只是被操作機構轉動來斷開電流。
提供一種可釋放地將斷路器的可動接觸臂閂鎖在跳開位置上以防回彈的閂鎖。這個閂鎖包括一個可繞樞旋轉地安裝在接觸臂上並具有一個形成兩個顎的開口槽的閂鎖鉤。有一固定的擋止件設在斷路器的一個位置上，接觸臂在轉向跳開位置時就朝向這個擋止件。設有裝置可通過旋轉使閂鎖鉤定位到一個豎起位置，使其兩顎對準以便與擋止件接合。當接觸臂到達跳開位置時，閂鎖鉤從豎起位置轉到閂鎖位置，在該位置兩個顎與擋止件接合，從而可防止接觸臂從跳開位置上回彈。另有保持裝置將閂鎖鉤保持在閂鎖位置上一直到斷路器操作機構對引起跳開的過量電流狀態作出響應為止。最好，使閂鎖鉤定位到豎起位置上的裝置具有復位裝置，並且最好這個復位裝置為一扭力彈簧，其一臂支承在可動接觸臂上，其另一臂與閂鎖接合。同樣最好，保持裝置具有一個閂鎖件和使閂鎖件定位的裝置，以便當接觸臂轉動到跳開位置時接合併將閂鎖鉤轉動到閂鎖位置。當斷路器操作機構對過量電流作出響應並轉動可動接觸支承組合件以便使接觸臂轉到跳開位置時，閂鎖件被重新定位以便與閂鎖鉤脫離接合。最好，閂鎖件為一安裝在接觸臂託臂上的葉片彈簧，在該託臂上可繞樞旋轉地安裝著接觸臂，而接觸臂託臂本身又可繞樞旋轉地安裝著以便被操作機構轉動。
本發明包括一個裝有新閂鎖的斷路器。
結合附圖閱讀下面關於較優實施例的說明後當可對本發明有充分的了解。


圖1為通過採用本發明的斷路器的外面一極的部分剖視圖。
圖2為圖1中沿2-2線切開的橫向剖視圖。
圖3為圖2中沿3-3線切開的部分剖視圖。
圖4為圖1中一部分的放大圖，該圖示出按照本發明的閂鎖在斷路器斷開位置上的情況。
圖5為與圖4類似的圖，示出斷路器在跳開位置，閂鎖被接合的情況。
圖6為與圖4類似的圖，示出斷路器在斷開或脫扣位置時的情況。
本發明將以被應用到一個模塑殼體的斷路器上的情況進行說明，該斷路器的形式如美國專利4,887,057號所述，該專利在這裡被參考引用。參閱圖1-3，斷路器1包括一個模塑的殼體3，在該殼體上為斷路器的每一個極7制有一個隔間5。作為示例的斷路器具有並排裝在殼體3內的三個極7a、7b和7c。
每一極7具有一組分開的觸面9，其中包括一個固定的主觸面11和一個可動的主觸面13以及多個分別為固定的和可動的弧形觸面15和17。固定主觸面被固定在一根供電側導線19上，而該導線19本身又被連接到通過殼體3的底部而突起的供電線柱21上，以便用來連接到配電板(未示出)內的一根導線上。固定弧形觸面15被固定到一個裝在供電側導線19上的隔片23上。而可動主觸面13和可動弧形觸面17則被一可動接觸支承組合件25承載。這個組合件包括有一個接觸臂27。
接觸臂27具有多個主觸面用的薄片29m和弧形觸面用的薄片29a，它們都被一個銷釘31可繞樞旋轉地裝在一個面向下方的U形支架內。可動主觸面13被固定在薄片29m的第一自由端35m的附近，而可動弧形觸面17類似地被固定在薄片29a的端頭35a上。如從圖3可最好地看到，可動主觸面13被一主接觸彈簧37m環繞樞軸銷31抵壓在固定主觸面11上。與此類似，弧形接觸彈簧37a將接觸壓力施加在弧形觸面15和17上。每一薄片29都被柔性分路41在電路上連接到一個固定的導體薄片39上。該固定導體薄片39通過螺栓被固緊在負載側導線43上，後者又被固定到負載側線柱(未示出)上，該線柱以與供電線柱21類似的方式通過殼體的底部而突起。
可動接觸支承組合件25還包括託臂45。外側兩個極的接觸支承組合件25a、25c用的託臂45a和45c各有一個由電絕緣樹脂模塑而成的本體47。有一對向下間隔開並向前伸出的突緣49與本體47模塑成為一體。在這兩個突緣之間被一銷釘51可繞樞旋轉地連接著的接觸臂27延伸通過U形支架33的兩腿。有一根在本例中為正方形橫截面的橫槓53延伸通過並牢固地把所有的極連接起來。
如從圖2可見，中央極的接觸支承組合件25b的託臂45b不是由樹脂模塑而成的，而是由金屬板46製成的，該板從橫槓伸出(到圖3的平面內)並可繞樞旋轉地被連接到一個操作機構59的下肘杆57上。如所周知，操作機構59能夠手動或自動(利用一個未示出的脫扣機構)操作使下肘杆57升起並轉動託臂45b。這樣橫槓53也被轉動，而該橫槓作為軸頸被支承在殼體3內的極間位置61，從而可同時轉動外側兩個極內的託臂45a和45c。如從圖1可知，託臂45a在順時針向上的旋轉可轉動接觸臂27使分開的觸面9斷開。接觸臂27被一凸輪組合件63連結到託臂45上，因此能與託臂45一起旋轉。如圖4可最好地看到，凸輪組合件63包括設在U形支架33的後緣上的凸輪面65，和一個凸輪滾動銷67，該滾動銷67在託臂45端上的突緣49的槽69內被導行。參閱圖3，凸輪滾動銷67被連接在樞軸銷51上的凸輪彈簧71的彈力抵壓在凸輪面65上。凸輪面65設有缺口73，凸輪滾動銷67通常坐落在其內以資將旋轉臂27連結到託臂45上與它一起旋轉。
如所周知，操作機構59需要一定的時間方能對過量電流狀態作出響應並通過託臂45的旋轉斷開觸面。在發生短路而觸面被分開時，電流會變得非常大。這樣造成的在觸面之間發生的電弧很難被熄滅，這種狀態總是會加速觸面的耗損。因此通常需要提供一個跳開特性。在美國專利4,887,057號中說明的斷路器內，這個跳開特性是由柔性分路41和凸輪組合件63提供的。如在圖1和3中所示，柔性分路41在中間被彎曲使在分路的兩半段中電流以部分相反的方向流動。這樣在發生如同短路那樣極高的過量電流時便會產生極大的磁排斥力，這個力產生一個環繞銷釘31的順時針向的轉矩，其大小足可通過凸輪彈簧71的膨脹使凸輪滾動銷67與凸輪面65上的缺口73脫離接合。一旦這樣脫離接合，接觸臂27就可自由快速地旋轉，比操作機構59所能做的還要早地把分開的觸面斷開。接觸臂27的跳開位置在圖1中用虛線示出。注意託臂45還沒有開始旋轉。
如同以前所確認的，快速打開接觸臂27產生的動能能使接觸臂從跳開位置回彈並重新閉合，從而增加觸面的耗損。美國專利4,887,057號提出這個問題可通過在跳開位置接觸臂所碰到的擋止塊上設置能量吸收器來解決。這個擋止塊75的形式為一個銷釘77，該銷釘沿橫向在接觸臂的上方延伸並支承著一個橡膠套筒79。銷釘77被一具有第一組腿83的U形支架支承著。支架81還具有第二組腿85，該腿支承著可繞樞旋轉的樞軸銷51，而在該樞軸銷上安裝著託臂45。
在另一個改進所說斷路器的方案中，設有一個閂鎖機構87以便機械地將接觸臂27保持在跳開位置。這個閂鎖機構87包括一個閂鎖鉤89，其上有一開口槽91形成一對顎93。閂鎖鉤89有一橫向的樞軸銷95，該樞軸銷可旋轉地被支承在一個U形支架97內，而該U形支架則裝在接觸臂27的支架33的頂上。如圖4所示，有一與接觸臂27的頂部和一個閂鎖鉤上的突部99接合的扭力彈簧101可使閂鎖鉤在角度上復位到一個豎起位置，在該位置上兩個顎93被對準以便與擋止件75接合。當接觸臂27被跳開並相對於託臂45旋轉時，閂鎖鉤的左顎93與擋止件75接合，閂鎖鉤89克服扭力彈簧101所提供的復位力而環繞偏置的樞軸銷95被轉動到如圖5所示的閂鎖位置。有一從託臂45伸出而形式為一葉片彈簧103的閂鎖件克服扭力彈簧101所提供的復位力將閂鎖鉤89保持在閂鎖位置上，在該位置上，兩個顎93機械地與擋止件75接合，從而可防止接觸臂27從跳開位置回彈。
當操作機構59對過量電流狀態作出響應並通過橫槓53轉動託臂45時，凸輪滾動銷67重新與凸輪面65上的缺口73接合，使接觸臂27重新與託臂45連結如圖6所示。當這種情況發生時，葉片彈簧103與閂鎖鉤89便脫離接合。於是扭力彈簧101能將閂鎖鉤89轉動到豎起位置，該位置使兩個顎從擋止件75上鬆開，因此可轉動觸面使它返回到圖1所示位置。這樣各個觸面便可重新被操作機構59閉合。
當斷路器在電流低於能跳開接觸臂的電流時被人工斷開或被脫扣機構斷開時可以知道閂鎖鉤仍停留在豎起位置上，因此它並不幹擾斷路器的操作。閂鎖機構87隻是設在外側兩個極7a和7b上。中央極設有一個型式如美國專利4,887,057號所述的彈性擋止塊，能夠可靠地阻斷在兩個相位中被外面兩個極斷開的電流，這樣便能在所有三個相位內都終止電流的流動。
雖然本發明的具體實施例已被詳細說明，但應知道，本行業的行家們在受到本說明的啟示能對本發明作出各種修改和替代。因此這裡所說明的具體布置只是說明性的並不能限制本發明的範圍，本發明的範圍應該如同權利要求中給出的那樣並包括所有其等同物。
權利要求
1．一種斷路器(1)，具有分開的觸面(9)，包括固定觸面(11、15)和可動觸面(13、17)；一個可動接觸支承組合件(25)，包括一個可動接觸臂(27)，其上在第一端(29m,29a)附近固定著所說可動觸面；和可繞樞旋轉地支承所說可動接觸臂(27)的裝置(45)，該裝置設在所說可動接觸臂(27)的第二端的附近；一個操作機構(59)，可操作地連接到所說可動接觸支承組合件(25)上，使它在一個將所說分開的觸面(9)閉合以傳導電流的閉合位置和一個將所說分開的觸面(9)斷開以阻斷電流的斷開位置之間轉動；所說可動接觸臂(27)被所說可動接觸支承組合件(25)這樣安裝著，使它能不管所說操作機構而被預定的過量電流所產生的磁排斥力轉動到跳開位置將所說分開的觸面(9)都斷開；可釋放地將所說可動接觸臂(27)閂鎖在所說跳開位置上的閂鎖裝置(87)以便防止它從所說跳開位置上回彈，所說閂鎖裝置(87)具有一個閂鎖鉤(89)，可繞樞旋轉地裝在所說接觸臂(27)上並具有一個形成兩個顎(93)的開口槽；一個固定擋止件(75)，所說接觸臂(27)朝向該擋止件而被轉到所說跳開位置上；用來旋轉地將所說閂鎖鉤(89)定位到豎起位置上的裝置(101)，使所說兩個顎(93)對準以便與所說擋止件(75)接合，當所說接觸臂(27)到達所說跳開位置時，所說閂鎖鉤(89)便從所說豎起位置轉動到所說閂鎖位置，其時所說顎(93)與所說擋止件(75)接合，藉以防止所說接觸臂(27)從所說跳開位置上回彈；以及保持裝置(103)，用來將所說閂鎖鉤(89)保持在閂鎖位置上一直到所說操作機構(59)對所說預定的過量電流狀態作出響應為止。
2．按照權利要求1的斷路器(1)，其特徵為，旋轉地將所說閂鎖鉤(89)定位在所說豎起位置上的所說裝置(101)具有復位裝置，並且所說保持裝置(103)具有一個閂鎖件和將所說閂鎖件定位的裝置(45)，以便當所說接觸臂(27)轉動到所說跳開位置時，使所說閂鎖鉤接合併被保持在所說閂鎖位置上，而當所說操作機構(59)對所說預定的過量電流作出響應並將所說可動接觸支承組合件(25)轉動到所說跳開位置時又能重新使所說閂鎖件(103)定位使它與所說閂鎖鉤脫離接合。
3．按照權利要求2的斷路器(1)，其特徵為，所說閂鎖件(103)為一葉片彈簧。
4．按照權利要求2的斷路器(1)，其特徵為，所說閂鎖鉤(89)有一橫向的樞軸件(95)支承著所說閂鎖鉤(89)的旋轉並且所說復位裝置(101)為一裝在所說樞軸件(95)上的扭力彈簧，其第一臂支承在所說可動接觸臂(27)上，而第二臂則與所說閂鎖鉤(89)接合。
5．按照權利要求4的斷路器(1)，其特徵為，所說閂鎖件(103)為一葉片彈簧。
6．按照權利要求1的斷路器(1)，其特徵為，可繞樞旋轉而支承著所說可動接觸臂(27)的所說裝置具有一個接觸臂託臂(45)，可繞樞旋轉地將可動接觸臂(27)安裝在所說接觸臂託臂(45)上的裝置(51)，及通過所說操作機構(59)使所說接觸臂託臂在所說斷開和閉合位置之間轉動的裝置(57)，所說保持裝置(103)也被所說接觸臂託臂(45)支承著。
7．按照權利要求6的斷路器(1)，其特徵為，所說保持裝置(103)為一葉片彈簧。
8．按照權利要求6的斷路器(1)，其特徵為，所說接觸臂託臂(45)包括一根橫槓(53)，所說保持裝置(103)就裝在所說橫槓上。
9．按照權利要求8的斷路器(1)，其特徵為，所說保持裝置(103)為一葉片彈簧。
10．按照權利要求9的斷路器(1)，其特徵為，將所說閂鎖鉤(89)轉到所說豎起位置的所說裝置(101)具有一個彈簧，它能將所說閂鎖鉤(89)復位到所說豎起裝置，而所說葉片彈簧(103)克服所說復位力將所說閂鎖鉤(89)保持在閂鎖位置上。
11．按照權利要求10的斷路器，其特徵為，所說斷路器為一三相斷路器，每一相位各有一組分開的觸面(9)，它們又各有一個並排安裝的可動接觸支承組合件(25)，有一單獨的操作機構(59)可操作地與其中一個可動接觸支承組合件(25)連接，其時所說橫槓(53)將其他兩個可動接觸支承組合件(25)連接到所說一個可動接觸支承組合件(25)上以便同時被所說操作機構(59)驅動，但所說閂鎖裝置(87)只設在所說其他兩個可動接觸支承組合件(25a、25c)上。
12．斷路器(1)用的一種閂鎖機構(87)，具有一個可繞樞旋轉而裝在接觸臂託臂(45)上的接觸臂(27)以便響應一個預定的過量電流跳開到一個跳開擋止塊(75)上，所說閂鎖機構具有一個閂鎖鉤(89)，可繞樞旋轉地裝在所說接觸臂(27)上並具有一個形成兩個顎(93)的開口槽(91)；旋轉地將所說閂鎖鉤(89)定位到一個使所說兩個顎(93)對準的豎起位置以便與所說擋止件(75)接合的裝置(101)，當所說接觸臂(27)跳開時，所說閂鎖鉤(89)從所說豎起位置轉動到閂鎖位置，在該位置所說顎(93)與所說擋止件(75)接合藉以防止所說接觸臂(27)回彈；及保持裝置(103)，用來將所說閂鎖鉤(89)保持在所說閂鎖位置上一直到所說操作機構(59)對所說預定的過量電流作出響應為止。
13．按照權利要求12的閂鎖機構(87)，其特徵為，旋轉地將所說閂鎖鉤(89)定位到所說豎起位置上的裝置(101)具有一個第一彈簧，而所說保持裝置(103)具有一個裝在所說接觸臂託臂(45)上的閂鎖件，當所說接觸臂(27)跳開時，閂鎖件能接合所說閂鎖鉤(89)並將它轉動到所說閂鎖位置，而當斷路器(1)對預定的過量電流作出響應時，閂鎖件能與閂鎖鉤(89)脫離接合，從而接觸臂託臂(45)可轉動到斷開位置。
14．按照權利要求13的閂鎖機構(87)，其特徵為，所說閂鎖件(103)為一葉片彈簧。
15．按照權利要求14的閂鎖機構(87)，其特徵為，所說閂鎖鉤(89)有一橫向樞軸件(95)支承著其旋轉，所說第一彈簧(101)為裝在樞軸件(95)上的扭力彈簧，它被支承在所說可動接觸臂(27)和所說閂鎖鉤(89)上。
全文摘要
斷路器外側兩極各有跳開閂鎖，它包括形成兩顎的開口槽且可轉動地裝在接觸臂上的閂鎖鉤。扭簧將兩顎復位，使兩上顎被對準，與擋止件接合，接觸臂因短路產生的磁排斥力跳開時，接觸臂向擋止件轉動。兩顎與擋止件接合時，閂鎖鉤轉動將閂鎖鉤閂鎖在擋止件上，防止回彈和重新閉合觸面。裝在橫槓上的葉片彈簧保持閂鎖鉤與擋止件接合。斷路器響應過載電流而轉動橫槓時，葉片彈簧與閂鎖鉤脫開，扭簧轉動閂鎖鉤使它返回豎起位置，在重新閉合斷路器時與擋止件脫開。
文檔編號H01H1/22GK1227396SQ98122539
公開日1999年9月1日 申請日期1998年11月20日 優先權日1997年11月20日
發明者威廉姆·G·埃伯特斯 申請人:尹頓公司