CN100367436C - 用于断路开关触点结构上的阻断装置 - Google Patents

用于断路开关触点结构上的阻断装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于在断路开关(10)中防止触点结构闭合的装置。该装置包括一个从断路开关伸出并与一个活动接触件(46)臂相连接的连杆(182)。由于与阻断装置的连杆(182)相连接，因此，即使操作机构(28)处于“接通”位置上，由一操作机构(28)控制的触点结构仍然能够保持在分开位置上。当需要闭合活动接触臂(46)时，释放组件(184)将连杆(182)松开。

Description

用于断路开关触点结构上的阻断装置
背景技术
本发明涉及一种断路开关，具体而言，本发明涉及用于断路开关触点结构上的阻断装置。
载流容量较高的自动断路开关利用一个活动的接触臂组件来传递电流。该活动接触臂组件一般通过克服触点弹簧之保持力(断路开启力)的电磁力与互补的固定触点分开，或者通过其它能够向致动机构发出信号从而使操作机构借助于操作弹簧和各个连杆的动力机构分离触点的短路条件与互补的固定触点分开。
当活动接触臂组件与固定触点相互分开，而且短路条件被清除后，固定触点和活动接触件之间的电接触必须闭合，而且操作机构也必须复位。如果接触臂组件通过断路开启力(blow open forces)相互分离，那么操作机构仍保持在“接通”位置上，除非短路条件还能够使致动机构开动操作机构，从而使操作机构处于“跳开”位置上。另外，如果接触臂组件通过操作机构分离，那么该操作机构就处于“跳开”位置上。
在接触臂组件被分开的所有上述情况下，没有电流流过断路开关。与操作机构一体制成的一个手柄在返回到“接通”位置上并使接触臂组件与固定触点导电接触之前必须移离“断开”位置。
人们通常希望活动接触件部件能够非常迅速的闭合。在传统操作机构中，这就要求对操作机构的手柄施加高速度和高扭力，以使操作机构的弹簧复位。这种高速度和高扭力可由人力提供，或者也可由机动的加载机构来提供。触点闭合的速度取决于机动加载机构施加高扭力的速度。
发明内容
本发明提供一种能够阻止活动接触件与固定触点在断路开关触点结构中导电接触的装置。断路开关的触点结构与一个操作机构相互配合。该操作机构提供一个闭合力将活动接触件移动到与固定触点保持连接的位置上。该装置包括一个与活动接触件相连接的连杆，该连杆可在第一位置和第二位置之间移动。连杆的第一位置克服操作机构的闭合力使活动接触件远离固定触点。连杆的第二位置松开活动接触件，以使操作机构的闭合力将活动接触件移动到与固定触点相连接的位置上。
附图说明
图1为采用本发明阻断装置的断路开关之透视图；
图2为采用本发明装置的断路开关的部件分解图；
图3为除去本发明的阻断装置后处于“断开”位置上的断路开关的剖视图；
图4为处于“跳开”位置上的断路开关之操作机构的透视图；
图5为图4所示的断路开关操作机构的局部部件分解图；
图6为图4和5所示的断路开关操作机构的部件分解图；
图7为处于“接通”位置上的图3之断路开关的剖视图；
图8为安装有阻断装置的断路开关处于“断开”位置上的剖视图；
图9为图8所示的断路开关处于“接通”位置上且触点已分开的剖视图；
图10为图8和9所示的断路开关处于“接通”位置上的剖视图。
最佳实施方式
图1和2所示的断路开关10包括经模压成形的壳体，该壳体设置有一个装置机架顶盖12(由断开线表示)，该顶盖12又与一个中间盖14相连接。中间盖14被连接到底座16上。一系列通常带有转动触点结构的盒22、24和26设置于底座16内。盒22、24和26的操作内容具体参照发明名称为“用于大额定电流的断路开关上的转动触点组件(RotaryContact Assembly For High-Ampere Rated Circuit Breakers)”的美国专利申请第09/087038(GE记录号为41PR-7500)和09/384908(GE记录号为41PR7613/7619)及名称为“用于转动断路开关上的辅助跳闸装置”(“Supplemental Trip Unit For Rotary CircuitInterrupters”)的美国专利申请第09/384495。
参照图2，断路开关的操作机构28一般设置于盒24(位于盒22和26之间)的上方，以通过一组横向销30、32控制盒22、24和26。操作机构28包括一个穿过中间盖14延伸以控制盒22、24和26的曲拐(toggle)34。
为使曲拐34能够机动运转，设置了一个加载机构(chargingmechanism)36。加载机构36通常是一个电机控制的装置，该装置能够替代人力提供一个转动曲拐所需的力。加载机构36可以是一个能够对曲拐34施加力的螺旋操作机构、滚珠丝杠致动机构或是一个缆索致动机构。
参照图3至6，操作机构28一般包括多个锁钩和连杆，用于保持和释放一组动力机构操作弹簧64，而弹簧64与转动触点结构在盒22、24和26(如下所述)内接合。此外，操作机构28一般与一个致动机构(未示出)相接合，该致动机构能够根据短路状态或遥控操作过程中产生的信号在操作机构28内移动一个副锁钩释放凸舌108。
副锁钩释放凸舌108的移动将松开用于约束机构操作弹簧64的锁钩和连杆。操作机构28的实例可见名称为“用于转动触点装置上的断路开关机构”的美国专利申请第09/196706(GE记录号为41PR-7540)和名称为“断路器的操作机构”的美国专利申请第0x/xxxxxx(GE记录号为41PR-7700)及名称为“用于大额定电流的断路开关上的转动触点部件”的美国申请第09/087038中的相关内容。
现参照图3和7，图中分别示出了处于“断开”和“接通”位置上的操作机构28和盒24(一般与盒22、26相同)的侧视图。盒24包括一个导线侧搭接片38和一个负载侧搭接片40，用于分别与一个电源和一个受保护电路相连接。导线侧搭接片38包括一个固定触点42，负载侧搭接片40包括一个固定触点44。
盒24还包括一个活动接触臂46，该活动接触臂46设置有一组能够分别与固定触点42、44相配合的触点48和50。在操作机构28的“断开”位置上，触点48和50与触点42、44分开，以防止电流流过接触臂46。
接触臂46安装于转子结构52上，该转子结构内安装有一个或多个接触弹簧(未示出)。接触臂46和转子结构52可围绕一个公共的中心53回转。横向销30、32分别通过一对孔55、56与转子结构52对接。
参照图3及图4至6，曲拐34与一个手柄轭架54相连接。如图3所示，曲拐34可通过转动到左侧而处于“断开”位置。手柄轭架54包括可转动定位于一对销58上的U形部分57，而销58从一组侧面框架62向外伸出。
手柄轭架54通过一个弹簧铰钉66连接到一个动力机构弹簧64上，而弹簧铰钉66大体支承在手柄轭架54的一组孔68内并穿过一组孔70安装于机构弹簧64的顶部。
一对托架74设置于侧面框架62附近并在一个销76上转动，而销76穿过大体位于各个托架74之端部的孔78定位。当转动手柄轭架54以使操作机构28相对销58复位(在图中为逆时针方向)时，辊销72推动各个托架74。每个托架74的移动都由一个铆钉80导向，而铆钉80穿过一个位于每个侧面框架62中的弧形狭槽82。当托架74被辊销72推动时，每个托架74上的臂84都将驱动一组弯曲的支脚86，弯曲的支脚86由一个主锁钩88悬垂。
主锁钩88包括一对通过一中央部分94连接在一起的侧面部分92(在其下部设置有弯曲的支脚86)。每个侧面部分92都包括一个按下述方式设置的孔96：使主锁钩88能够可转动地设置在销98上，销98的两端分别固定到各个侧向框架62上。由托架74传递的运动使主锁钩88围绕销98顺时针转动。
跨越侧面框架62设置一个副锁钩102。副锁钩102通过一组销104可回转地安装到框架62上，而销104分别设置于各个侧面框架62上的一对互补切槽106内。副锁钩102包括一对从操作机构28垂直延伸的副锁钩释放凸片108，以允许与一个致动机构(未示出)相对接，从而使主锁钩88和副锁钩102之间的结合脱开，具体如下所述。
副锁钩102在弹簧110之拉力的作用下受到沿顺时针方向的偏压。弹簧110设置有一在孔112处与副锁钩102相连接的第一端和一个连接到框架横杆114上的第二端，其中横杆114设置于框架62之间。当主锁钩88由于手柄轭架54的复位移动而沿顺时针方向转动时，位于主锁钩88的侧面部分92之顶端的一组上侧部分116将移过副锁钩102，从而使副锁钩102在弹簧110的作用下顺时针转动到锁定位置上。
每个上侧部分116都设置有一锁钩表面118。锁钩表面118与副锁钩102上的相应锁钩表面组122对准。另外，一组托架锁钩表面124设置于一组互补的延伸部分126下方，该延伸部分126由主锁钩88的中央部分94向外悬垂。
因此，当作用于手柄轭架54上的复位力被释放时，锁钩表面118将靠在锁钩表面122上，而延伸部分126将靠在托架锁钩表面124上。在该位置上，当复位力被释放时，操作机构就处于图3所示的“断开”位置上，在该“断开”位置上，盒22、24和26的触点相互分离，以不使电流流通。
一个弧形的狭槽132设置在每个托架74的孔78和铆钉80之间。一孔134定位于狭槽132的上方。当托架174移动时，将运动传递给一个上连杆142。
上连杆142的形状整体上为直角形。上连杆142的一个基本垂直的支脚144上设置有一对孔146、148和一个U形部分152。孔148介于孔146和U形部分152之间。由一个穿过孔134和146的铆销154将上连杆142连接到托架74上，而且还有一个铆销156穿过狭槽132和孔148定位。
上连杆142在U形部分152及侧管164的接触面处与一个下连杆162相连接。侧管164是一根设置在机构弹簧64和下连杆162之间的管子。侧管164的外端缘穿过每个下连杆162一端上的孔166。一销170穿过管172定位，该管172设置在位于机构弹簧64之下部的一对孔174之间。销170穿过侧管164定位，从而在上连杆142、下连杆162、侧管164及机构弹簧64之间形成一个公共的接合面。因此，每个侧管164都是上连杆142、下连杆162和机构弹簧64的公共回转点。
每个下连杆162都在大体与设置有孔166的端部相对的那端通过一个回转铆钉178与一个曲柄176相连接。曲柄176设置有一孔177，横向销30穿过该孔177控制盒22、24和26。横向销30还穿过一组分别位于各个侧面框架62上的弧形狭槽179。在“断开”位置上，横向销30被曲柄176夹持在弧形狭槽179的下端。此外，下连杆162和上连杆142以一定的角度相对定位，即处于折叠(collapsed)状态。
参照图4至6及图7，曲拐34沿顺时针方向受到顶推，以使断路开关处于“接通”状态。作用于曲拐34上的驱动力通常是由一个与加载机构36相似的机动机构传递过来的，而且该驱动力必须足够大，以快速克服机构弹簧64的弹性力。对机构弹簧64所施加的力使销170驱动侧管164移动至一个伸出的位置上，在该位置上，上连杆142的垂直支脚和下连杆162成一直线。当由机构弹簧64(即介于弹簧铰钉66和销170之间)所产生的线性力沿顺时针方向超出侧管164的范围时(即超出中心位置时)，上连杆142和下连杆162将被对直。这就使曲柄176逆时针转动，从而将横向销30移动到弧形槽179的上端并在转子结构52内使接触臂46绕中心53顺时针旋转到使触点48、50与固定触点42、44相配合并允许电流流过接触臂46的位置上。
现参照图1至2和图8至10，对本发明的阻断装置加以说明。框架12被固定到中间盖14上，以安装阻断装置的各个部件并为各个部件提供固定点。连杆182设置于横向销32和释放组件184之间。整体上说，连杆182通过与横向销32的连接来保持接触臂46的形式防止活动接触件48、50与固定触点42、44相接合，直到连杆182被释放组件184松开。
连杆182是一个细长的部件，其包括一个第一端部186和一个第二端部188。第一端部186包括一个孔192，横向销32通过该孔192与连杆182相接合。在图示的实施例中，孔192被构造成一个C形的钩子(从而当装配断路开关10时，易于安装)。
连杆182的移动被一个形成一纵向沟槽202的锁钩导向件198限制而仅能沿一个方向移动。该纵向沟槽202又可滑动地将第二端部188保持在沟槽内，从而能够使连杆182大体沿预定的垂直轨迹移动。第二端部188还包括一个与下述释放组件184相接合的凹口204。
释放组件184包括一个致动机构206，该致动机构可通过导线207与一个电源及一个开关装置(未示出)相连接。致动机构206包括一个可缩回的杠杆208。杠杆208与一个连杆臂210相连接。连杆臂210通过一个弹簧214与框架12相连接。一个锁钩滚轮216也被连接到连杆臂210上并能够通过安装在凹口204内而约束连杆182。
弹簧214提供了一个作用于连杆臂210上的力，以使连杆臂210围绕锁钩枢轴218顺时针转动。锁钩枢轴218将连杆臂210可回转地支撑在框架12上。这种顺时针的旋转使锁钩滚轮216被顶推在凹口204内。
因此，如图8所示，当断路开关处于“断开”位置上时，锁钩滚轮216定位在凹口204内，从而卡住连杆182。参照图3，机构操作弹簧64以上述的方式被释放。机构操作弹簧64将接触臂46保持在逆时针的位置上。
参照图9，曲拐34可通过加载机构36克服机构操作弹簧64的阻力受到向右驱动。在该状态下，曲拐34处于“接通”位置上。但是，由于锁钩滚轮216定位于凹口204内，因此连杆182卡住横向销32并防止接触臂46顺时针旋转，以不使触点48、50与固定触点42、44相接合(即触点处于张开状态)。应该注意：加载机构36转动曲拐34的速度并不是很重要，因为这些触点正保持在张开状态下。
现参照图10，致动机构206使杠杆208缩回。杠杆208的缩回又使连杆臂210围绕锁钩枢轴218逆时针转动。连杆臂210的逆时针转动挤压弹簧214，从而使锁钩滚轮216从连杆182的凹口204内脱出。因此，连杆182不再受释放组件184的约束，而且能够自由地被机构操作弹簧64的趋势带动，以通过曲柄176移动横向销32，使转子结构52和接触臂46围绕中心53顺时针转动并使活动接触件48、50与固定触点42、44相接合。在该位置上，触点处于闭合状态，断路开关10处于“接通”位置上。
当断路开关断开时，例如由于传递给副锁钩102的动作，这种动作使运动中的操作机构28的其它部件以上述方式移动曲柄176，转子结构52和接触臂46将围绕其中心53逆时针转动。这使横向销32从图10所示的位置移动到图8所示的位置上，从而在沟槽202内向上顶推连杆182。通过使杠杆208从致动机构206内伸出而使连杆臂210围绕枢轴218顺时针转动并使锁钩滚轮216与凹口204相接合。在该状态下，本发明提供的阻断装置处于图8所示的位置上，其中作用于曲拐34上的驱动力将操作机构28设定在“接通”位置上，同时保持活动接触件48、50与固定触点42、44分开。
本发明所提供的阻断装置的一个显著优点在于提供了一个作用于曲拐34上的驱动力，例如由加载机构36施加在曲拐上的力。我们通常需要接触臂46快速闭合。如果没有本发明的阻断装置，那么为克服机构操作弹簧64的力并快速闭合接触臂46，就必须快速施加一个非常大的驱动力。在本发明的阻断装置内，驱动力可由一个较慢的加载机构36作用于曲拐34上。因此，当驱动力作用于曲拐34上后，可通过以上述方式将锁钩滚轮216从凹口204内脱开而完成所需的快速闭合。
本发明的另一优点在于阻断装置；即连杆182和释放组件184可在工厂内安装，而且可与断路开关一体制成，其也可现场装配。该阻断装置易于现场组装，例如通过将连杆182的孔192安装到横向销32上并将框架12和该装置的部件安装到断路开关的中间盖14上而实现快速装配。
本发明的又一优点在于：允许电流流通所需的运动量最少。借助于预先加载的机构弹簧64，各个触点可通过连杆182释放接触臂46而快速闭合。
尽管已接合最佳实施例对本发明作出了说明，但本领域的技术人员应该理解：可在本发明的范围内，对其作出各种不同的变化和替换。此外，可在本发明的发明构思范围内，根据本发明的启示采用特定的状态或材料。因此，本发明并非仅限于用于实施本发明的最佳实施例，其包括所有落入所附权利要求书范围内的实施例。

Claims (15)

1.一种用于在断路开关的触点结构中防止活动接触件与固定触点相接合的装置，所述断路开关的触点结构包括操作机构，所述操作机构能够提供一个能够将所述活动接触件移动到与所述固定触点相接合的位置上的闭合力，所述装置包括：
与所述活动接触件相连接的连杆，所述连杆在第一位置和第二位置之间直线移动，所述第一位置克服所述闭合力使活动接触件远离所述固定触点，所述第二位置释放所述活动接触件，以允许所述闭合力将所述活动接触件移动到与固定触点相接合的位置上。
2.根据权利要求1的装置，所述断路开关的触点结构是一个转动触点结构。
3.根据权利要求2的装置，所述操作机构用一个横向销控制所述转动触点结构，所述横向销与所述连杆相连接。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于：所述连杆可被致动机构在所述第一位置和第二位置之间移动。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于：所述致动机构被连接到一个与所述连杆接合的臂上。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于：所述连杆包括凹口，所述的臂与所述连杆在所述凹口处相互接合。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于：所述的臂与弹簧相连接，以对所述凹口进行偏压。
8.根据权利要求7的装置，所述的臂还包括滚轮，所述滚轮被构造成能够支承在所述凹口内的结构形式。
9.根据权利要求1的装置，所述操作机构还包括手柄，所述手柄可被一个加载机构所控制。
10.一种用于添加到断路开关中的装置，所述断路开关设置有一个触点结构，所述触点结构包括活动接触件和固定触点，所述装置防止所述活动接触件与所述固定触点相互连接，所述触点结构设置有操作机构，所述操作机构提供一个能够将所述活动接触件移动到与所述固定触点相接合的位置上的闭合力，所述装置包括：
与所述活动接触件相连接的连杆，所述连杆在第一位置和第二位置之间直线移动，所述第一位置克服所述闭合力使活动接触件远离所述固定触点，所述第二位置松开所述活动接触件，以允许所述闭合力将所述活动接触件移动到与固定触点相接合的位置上。
11.根据权利要求10的装置，所述触点结构是一个转动触点结构。
12.一种用于在断路开关中阻断触点结构的方法，所述断路开关的触点结构设置有活动接触件和固定触点，所述断路开关的触点结构包括一个使所述活动接触件与所述固定触点相互接合的闭合位置和一个使所述活动接触件与所述固定触点相分离的张开位置，所述断路开关的触点结构可由一个操作机构来控制，所述操作机构包括一个接通位置和一个断开位置，所述接通位置与提供一个沿所述闭合位置的方向施力于所述活动接触件的力的所述操作机构相对应，所述断开位置与提供一个沿所述张开位置的方向施力于所述活动接触件的力的所述操作机构相对应，所述方法包括：
将所述操作机构移动到接通位置上；
将所述活动接触件保持在所述张开位置上，同时所述操作机构处于接通位置上；
释放所述活动接触件；
所述活动接触件还与一个连杆相接，所述连杆在第一位置和第二位置之间直线移动，所述第一位置与所述断路开关触点结构的所述张开位置相对应，所述第二位置与所述断路开关触点结构的闭合位置相对应，其中将所述活动接触件保持在所述张开位置上，同时使所述操作机构处于接通位置上的步骤是通过将所述连杆保持在所述第一位置上来完成的，而且释放所述活动接触件的步骤是通过释放所述连杆以允许所述连杆移动到所述第二位置上来完成的。
13.根据权利要求12的方法，其中，所述连杆包括一个凹口，当所述连杆处于所述第一位置上时，所述凹口与一个滚轮相接合；当所述连杆处于所述第二位置上时，所述凹口被所述滚轮松开。
14.根据权利要求13的方法，其中，所述滚轮通过一个提供保持力的弹簧所述凹口相接合。
15.根据权利要求14的方法，其中，所述滚轮通过一个致动机构释放所述凹口，所述致动机构提供一个与所述保持力相反的释放力。
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