CN100336149C - 低压断路器和相应的强制打开操作装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低压断路器，所述低压断路器包括至少一个可与相应的固定触点接合/分离的活动触点以及强制打开操作装置。所述强制打开操作装置还包括：与活动触点相关联的移动元件；以可操作的方式与所述活动触点和致动装置相关联的第一运动链；以及与所述移动元件和所述第一运动链相关联的第二运动链。第一杆与第一运动链相关联并且第二杆与第二运动链相关联，在断开操作过程中第一杆和第二杆相互作用并且如果触点焊接在一起则装有阻断装置。
Description
技术领域
本发明涉及低压单极或者多极自动断路器，特别涉及装有相应的强制打开操作装置的低压断路器。
背景技术
在具有高电流和高功率的特征的工业低压电气布线系统中，通常使用一般被称为自动电力断路器的特定装置。
所述断路器被设计以提供能够保证它们被插入其中的电气布线系统和相连的负载的正确动作所需的一系列性能特性。例如，它们确保不同负载所需的额定电流、能够提供负载与电路之间的适当连接和断开，通过电路的自动断开来保护负载免受异常情况(诸如过载或者短路)的影响，能够通过电流分离使电路断开或者利用特别提供的触点来断开电路，从而导致负载相对于电力源的全面隔离。
对于上述装置，存在多种工业方案。最常用的方案是，利用积蓄在特别提供的弹簧(通常所谓的蓄能弹簧和移动元件的弹簧)中的机械能驱动机械装置和所述控制元件实现触点的闭合和断开。原则上，积蓄在所述弹簧中的能量越大，在闭合和断开过程中触点所达到的速度越高。特别是在断开阶段中，所述速度越高，由于电弧中断而趋于产生的热能越低，这对设备是非常有害的。因此，在最终分析中，所述速度越高，设备操作的环境越好，在所述设备的持续时间和一般效率方面具有很大的益处。
自动断路器通常还包括被设计成能够提供所谓的“强制打开操作”的安全装置，当断路器的控制杆在通常被标为“OPEN”或者“OFF”或者“0”的位置时，所述“强制打开操作”能够确保所有的主触点处于断开位置。强制打开操作装置特别保证触点由于高强度的短路而保持焊接在一起，不可能将断路器的控制杆带到“OPEN”/“OFF”/“0”位置。
当已知类型的自动断路器处于闭合位置时，蓄能弹簧抑制控制杆处于“CLOSED”/“ON”/“I”位置，从而防止任何偶然的断开，而移动元件的弹簧抑制断路器的可动触点被充分地压缩抵靠在相应的固定触点上，从而保证最佳导电性。
这样，为了能够在自动断路器中成功执行断开操作，需要在控制杆上提供足以克服摩擦和由蓄能弹簧施加的反作用力的能量，从而使得蓄能弹簧逐渐变长。
通过分析断开操作的整个过程，能够在技术上认识到三个完全不同的阶段。所述阶段是：第一阶段，其中在蓄能弹簧的载荷增大；第二阶段，其中超过所谓的死点；以及第三阶段：其中在蓄能弹簧中和在移动元件的弹簧中在那时可用的潜能的转换，所述能量的释放涉及终止于可动触点的运动链。该第三阶段是实际涉及触点断开的一个阶段。
在这方面需要注意的是，在断开操作的初始阶段中施加在蓄能弹簧上延伸增量基本上是固定的和预定的，仅与表征弹簧的参数和运动链的几何条件相关。由于可能被积蓄在所述弹簧中的潜能又与所述预定的延伸相关，而且所述弹簧可储存的能量被认为是基本不变的。由于类似的原因，因为积蓄在移动元件的弹簧中的能量也是预定的，因此在最终的分析中，致使触点断开所用的总能量基本上也是不变的。
另外，还应注意的是，由操作者或者其他一些伺服系统施加在断开杆(通常为控制螺线管)上可能出现的能量过剩被消散并且不能以任何方式被利用以有利于断开。已知类型的断路器中可能会很高的所述能量过剩在杆或者其他机械部件对阻挡装置的撞击过程中发现被动消散。
在已知类型的断路器中，在通过操作控制杆来执行断开操作的情况下，在基本上对应于蓄能弹簧的最大载荷的所谓的死点的附近，控制元件不接收其他任何除在蓄能弹簧和移动元件的弹簧中可利用的潜能以外的能量。如上所述，所述能量具有基本上不变和预定的数值。在已知类型的断路器中，因此这仅是转移到有助于活动触点与固定触点的分离和加速的控制元件的能量。这样，不能任何的方式利用在断开操作时施加在控制杆上的可能存在的能量过剩。
发明内容
本发明的一个主要任务是，提供一种能够克服上述缺陷，特别是装有能够使触点断开操作加速的触点断开装置的低压断路器。
在该任务的范围内，本发明的一个目的是，在所述触点断开装置中结合一种将保证上述特性并且可利用最少数量的机械元件制造的强制打开操作装置。
本发明的另一个目的是，提供一种低压断路器，所述低压断路器装有强制打开操作装置，所述强制打开操作装置能够在电路断开阶段中回收由操作者或者利用其他一些自动系统提供的可能存在的能量过剩。
本发明的一个不太重要的目的是，提供一种具有高可靠性、比较便于制造以及竞争性成本的低压断路器和相应的强制打开操作装置。
利用一种低压断路器能够实现上述任务和目的以及从下面的描述中可以明显看出的其他任务和目的，所述低压断路器包括至少一个可与相应的固定触点接合/分离的活动触点以及强制打开操作装置。本发明所涉及的断路器的特征在于，所述强制打开操作装置包括：与活动触点相关联的移动元件；以可操作的方式与所述活动触点和致动装置相关联的第一运动链；以及与所述移动元件和所述第一运动链相关联的第二运动链。所述第二运动链包括至少一个第一叉。在本发明所涉及的断路器中，第一杆与第一运动链相关联并且第二杆与第二运动链相关联，第二杆从第二运动链的第一叉突出，在断开操作过程中第一杆和第二杆相互作用并且如果触点焊接在一起则装有阻断装置。
最好，所述强制打开操作装置包括与所述移动元件相关联的第一弹簧以及与所述第一和第二运动链相关联的第二弹簧。
最好，在本发明所涉及的断路器中，由于作用力施加在所述致动装置上而使得触点断开的操作包括：第一阶段，其中由于作用力施加在所述致动装置上而使得第一运动链移动，将能量储存在所述第二弹簧中，第二运动链在该第一阶段中基本上保持稳定；以及第二阶段，其中由于释放被储存在所述第一弹簧和/或所述第二弹簧中的能量和/或所述第一杆和第二杆之间的相互作用而使得第二运动链移动。
该强制打开的操作提供的优点是，在所述第二阶段中并且如果触点焊接在一起，在所述第一运动链的断开过程中的移动被所述用于阻挡第一和第二杆的装置阻止。
例如最好通过这样一种机构布置来实现能量回收和断开操作的加速，即在该机构布置中，所述第一杆将第一运动链在断开阶段所具有的至少一部分动能Ek传递给所述第二杆，并且所述第二杆通过第二运动链将由所述第一运动链接收的至少一部分动能Ek传递给所述移动元件。
最好，在本发明所涉及的断路器中，移动元件包括：触点支撑轴，触点支撑轴围绕其自身轴线转动并且至少一个活动触点从其上突出；以及至少一个第一弹簧，第一弹簧作用在所述触点支撑轴和所述活动触点上。
第一运动链例如可包括：第一铰链，第三控制杆，第三控制杆枢接在所述第一铰链上并且以可操作的方式与所述致动装置相连；以及约束所述第三控制杆并且以可操作的方式与所述第二运动链相连的第二弹簧，所述第一杆固定在所述第三控制杆上。
另外，第二运动链例如可包括：第二铰链，第一曲柄、第一连杆和第一叉，第一曲柄枢接在所述第二铰链上，并且第一连杆具有枢接在所述触点支撑轴上第一端，所述第二弹簧和所述第一叉的第一端以可操作的方式与所述第一连杆相连，所述第一叉的一个尖枢接在所述第一曲柄上，所述第二杆从所述第一叉突出。
在本发明所涉及的断路器中，由于作用力施加在所述致动装置上而使得触点断开的操作最好可包括：第一阶段，其中由于所述第三杆围绕所述第一铰链转动，将能量储存在所述第二弹簧中，第二运动链基本上保持稳定；以及第二阶段，其中所述第三杆继续围绕所述第一铰链转动，通过所述第一杆和第二杆之间的相互作用将至少一部分电能Ek传递给所述第二运动链。
另外，第二阶段最好可包括：第一步骤，其中由于所述第二弹簧通过所述第一连杆的作用、所述第一弹簧的作用以及第一杆通过第二杆和第一叉的作用而使得触点支撑轴围绕其自身的轴线转动，活动触点在第一步骤过程中基本上保持稳定；以及第二步骤，其中触点支撑轴继续围绕其自身的轴线转动，与它一起拉动活动触点并且导致电路断开。
最好，如果触点焊接在一起，在所述第二阶段的所述第一步骤结束时，利用所述用于阻挡第一和第二杆的装置阻止第三杆围绕第一铰链转动。
这样，由于本发明的创新性构思，本发明所涉及的低压断路器和相应的强制打开操作装置能够通过部分或者全部回收被施加在致动装置上的可能存在的动能过剩使断开操作加速。同时，由于强制打开操作装置集成在其断开机构中而使得该机构的结构特别简单。
附图说明
从下面参照附图利用说明性且非限定性示例对本发明所涉及的低压断路器和相应的强制打开操作装置的优选的但非排他性的实施例的描述中可以明显地看出其他的特征和优点，在附图中：
图1是本发明所涉及的断路器的第一实施例的示意图，其中所示的是电路闭合位置；
图2是图1的断路器的示意图，其中示出的在断开操作的第一阶段中；
图3是图1的断路器的示意图，其中示出的是电路断开位置；以及
图4是图1的断路器的示意图，其中示出的是触点被焊接在一起的位置。
具体实施方式
在下面的描述中，为了简单起见，现将参照一个特定的实施例，但该特定的实施例并不是对本发明的保护范围的任何限定，这是由于利用落入本发明的保护范围内的备选的运动机构来设计该技术方案。
参照附图，本发明所涉及的断路器包括：至少一个可与相应的固定触点20接合或者分离的活动触点10，固定触点20通过电路与连接端子电连接。断路器还包括：强制打开操作装置30，所述强制打开操作装置30包括移动元件40；第一运动链50；以及第二运动链60。利用致动装置11操作断开装置，致动装置11可是人工类型的(例如，仅利用图中所示的旋钮获得)或者(例如，通过增加螺线管控制)的自动类型。
移动元件40最好包括触点支撑轴41，触点支撑轴围绕其自身轴线100转动，活动触点10的一部分装在触点支撑轴41内。最好具有作用在触点支撑轴41和活动触点10上的至少一个弹簧42以保证适合的接触作用力作用在活动触点和固定触点之间的界面上。当然也可使用多个弹簧42，以及每一阶段具有多个活动触点的系统，诸如所谓的双断系统。
第一运动链例如可包括第三控制杆52，第三控制杆52以可操作的方式与所述致动装置11相连并且枢接在所述第一铰链200上。蓄能的第二弹簧53约束所述第三控制杆52并且以可操作的方式与后面将描述的第二运动链60相连。当然，也可使用多个蓄能弹簧。用于释放能量的第一杆51固定在所述第三控制杆52上，例如在其中点处。最好，第一杆51在其自由端处具有能量传递和阻断装置511，能量传递和阻断装置511例如由销构成。
第二运动链60例如可包括：第二铰链300、第一曲柄62、第一连杆63和第一叉64。第一曲柄62最好枢接在所述第二铰链300上。第一连杆63具有枢接在所述触点支撑轴41上的第一端。所述第二弹簧53和所述第一叉64的第一端以可操作的方式与所述第一连杆63相连，例如在其第二端处。所述第一叉64最好枢接在所述第一曲柄62上。最后，用于回收能量的第二杆61从所述第一叉64突出，例如在其第二端处。
现将参照附图对本发明所涉及的断路器的操作进行描述，特别涉及本发明主题的特征功能并且不对与已知断路器的常用装置相同的功能进行描述。在附图中所示的实施例中，点100、200、300相对于控制元件的结构或者断路器本身的结构基本上是固定的，因此不经受任何相对移动。
参见图1，所示的本发明所涉及的断路器处于闭合位置。在该位置处，活动触点10经受弹簧作用力42，以保证在接触表面上的适合的压力。
在断开操作的第一阶段中(见图2)，必须至少足以完成该操作的机械能通过例如由旋钮11构成的致动装置(也可利用进行伺服装置)被作用在杆52上。所述作用使得杆52围绕其自身的转动轴线200转动(如图中所示，沿着顺时针方向)，并且作用在弹簧53上使得其伸展，从而增加积蓄在其中的潜能。同时，根据所述作用发生的速度，杆52和弹簧53获得一定量的动能Ek。接着，积蓄在弹簧53中的潜能将突然传递到第二运动链60上，从而传递到活动触点10上，在该机构超过死点后，由点531、641和631之间的连线表示。
在所述移动过程中，例如由固定在杆52上的臂构成的用于释放能量的杆51与杆52一起限定了圆形移动。由于所述移动，杆51的销511在上述死点附近阻断用于回收能量61的杆，并且利用该操作，触点通过推动将此时由杆52和与其相连的机械元件所具有的至少一部分动能Ek传递到杆61。所述推动形成动作并且加速杆61和以可操作的方式与其相连的机械元件。该机械动作最好通过叉64与利用弹簧53和42以并行的方式施加的动作同时进行。在超过死点后，弹簧53实际上收缩，突然产生能量并且通过连杆63使触点支撑轴41转动。至少在开始时，弹簧42的动作增加到该动作中，以利用与存储在弹簧42和53中的能量总和以及杆52所具有的动能成比例的作用力系使得整个机构移动。在一种已知类型的装置中，而是仅利用积蓄在弹簧42和53中的能量实现断开操作。
如图3中所示，其中所示的断路器处于断开位置，在断开操作结束时，在销511完成其能量推动的动作后，销511相对于用于回收能量的杆61处于一个自由位置。
本发明所涉及的断路器也能够利用上述的装置实现强制打开操作。
参见图4，所示的断路器处于闭合位置并且触点焊接在一起，在主要部分短路的情况下会出现这样的情况。当触点被焊在一起时并且试图将杆52带到断开位置时，杆52开始以规则的方式移动，在经过短的行程后阻断杆61的杆51例如通过销511与其和所述杆61机械相连的部分一起拉动。
由于该触点，移动元件40将开始规则地转动，使弹簧42逐渐卸载。由于触点被焊接在一起，利用活动触点本身阻止该转动达到某一点，抑制整个移动元件处于被安装的位置。在这种情况下，发现杆52的任何的进一步移动被阻止。实际上，杆51和61设有例如由销511和杆61自身表面构成的阻断装置70，阻断装置70利用相互干涉使得杆51仍然与杆61接合。这样可阻止杆52移动，从而使其不能达到断开位置，从而符合相应的电流标准。
从以上关于对本发明所涉及的低压断路器和相应的强制打开操作装置的描述中可以明显地看出，它能够实现上述目的和任务，并且与已知技术相比在性能和制造成本方面具有很大的优势。
实际上已经看出，与已知类型的断路器不同，本发明所涉及的断路器能够利用由致动装置传递的至少一部分动能，从而能够使断开操作加速，从而延长断路器的使用寿命，并且提高在断路阶段的性能。
另外，在本发明所涉及的断路器中，用于强制打开操作加速的装置被集成在一个机构中，从而减少了部件数量和节省成本。
所设计的断路器可经受各种改进和变型，所有这些都落入本发明的保护范围内。另外，所有的部件可由其他技术上等同的元件代替。实际上，材料以及尺寸可根据需要和技术水平来设定。
Claims (13)
1.一种低压断路器，所述低压断路器包括至少一个可与相应的固定触点(20)接合/分离的活动触点(10)以及强制打开操作装置(30)，其特征在于，所述强制打开操作装置(30)包括：与活动触点(10)相关联的移动元件(40)；以可操作的方式与所述活动触点(10)和致动装置(11)相关联的第一运动链(50)；以及与所述移动元件(40)和所述第一运动链(50)相关联的第二运动链(60)，所述第二运动链包括至少一个第一叉(64)，第一杆(51)与第一运动链(50)相关联并且第二杆(61)与第二运动链(60)相关联，所述第二杆从所述第二运动链的第一叉突出，在断开操作过程中第一杆(51)和第二杆(61)相互作用并且如果触点(10、20)焊接在一起则装有阻断装置(70)。
2.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述强制打开操作装置(30)包括与所述移动元件(40)相关联的第一弹簧(42)以及与所述第一和第二运动链(50、60)相关联的第二弹簧(53)。
3.如权利要求2所述的断路器，其特征在于，由于作用力施加在所述致动装置(11)上而使得触点(10、20)断开的操作包括：第一阶段，其中由于作用力施加在所述致动装置(11)上而使得第一运动链(50)移动，将能量储存在所述第二弹簧(53)中，第二运动链(60)在该第一阶段中基本上保持稳定；以及第二阶段，其中由于释放被储存在所述第一弹簧和/或所述第二弹簧(53)中的能量和/或所述第一杆和第二杆(51、61)之间的相互作用而使得第二运动链(60)移动。
4.如权利要求3所述的断路器，其特征在于，在所述第二阶段中并且如果触点(10、20)焊接在一起，在所述第一运动链的断开过程中的移动被所述用于阻挡第一和第二杆(51、61)的所述阻断装置(70)阻止。
5.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述第一杆(51)将第一运动链(50)在断开阶段所具有的至少一部分动能Ek传递给所述第二杆(61)，并且所述第二杆(61)通过第二运动链(60)将由所述第一运动链(50)接收的至少一部分动能Ek传递给所述移动元件(40)。
6.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，移动元件包括：触点支撑轴(41)，触点支撑轴围绕其自身轴线(100)转动并且至少一个活动触点(10)从其上突出；以及至少一个第一弹簧(42)，第一弹簧作用在所述触点支撑轴(41)和所述活动触点(10)上。
7.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，第一运动链(50)包括：第一铰链(200)，第三控制杆(52)，第三控制杆枢接在所述第一铰链上并且以可操作的方式与所述致动装置(11)相连；以及约束所述第三控制杆(52)并且以可操作的方式与所述第二运动链相连的第二弹簧(53)，所述第一杆(51)固定在所述第三控制杆(52)上。
8.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，第二运动链(60)还包括：第二铰链(300)，第一曲柄(62)、第一连杆(63)，第一曲柄(62)枢接在所述第二铰链(300)上，并且第一连杆(63)具有枢接在所述触点支撑轴(41)上的第一端，所述第二弹簧(53)和所述第一叉(64)的第一端以可操作的方式与所述第一连杆(63)相连，所述第一叉(64)的一个尖枢接在所述第一曲柄(62)上。
9.如权利要求6所述的断路器，其特征在于，由于作用力施加在所述致动装置(11)上而使得触点(10、20)断开的操作包括：第一阶段，其中由于所述第三杆(52)围绕所述第一铰链(200)转动，将能量储存在所述第二弹簧(53)中，第二运动链(60)基本上保持稳定；以及第二阶段，其中所述第三杆(52)继续围绕所述第一铰链(200)转动，通过所述第一杆和第二杆(51、61)之间的相互作用将至少一部分电能Ek传递给所述第二运动链(60)。
10.如权利要求9所述的断路器，其特征在于，第二阶段包括：第一步骤，其中由于所述第二弹簧(53)通过所述第一连杆(63)的作用、所述第一弹簧(42)的作用以及第一杆(51)通过第二杆(61)和第一叉(64)的作用而使得触点支撑轴(41)围绕其自身的轴线(100)转动，活动触点(10)在第一步骤过程中基本上保持稳定；以及第二步骤，其中触点支撑轴(41)继续围绕其自身的轴线(100)转动，与它一起拉动活动触点(10)。
11.如权利要求10所述的断路器，其特征在于，如果触点焊接在一起，在所述第二阶段的所述第一步骤结束时，利用所述用于阻挡第一和第二杆(51、61)的所述阻断装置(70)阻止第三杆(52)围绕第一铰链(200)转动。
12.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述强制打开操作装置能够将被传递到致动装置上的至少一部分动能被传递到活动触点上。
13.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述断路器包括用于每一极的双断装置。
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