CN101373687B - 具备自动解除连接机构的电路断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具备自动解除连接机构的电路断路器，其由于高短路事故电流在断路器内部产生的电子斥力，在诱发开关连接部的破损和变形之前，通过自动解除连接部而能够防止元件的破损和变形。

Description

具备自动解除连接机构的电路断路器
技术领域
本发明涉及电路断路器，尤其涉及具备自动解除连接机构的电路断路器，该自动解除连接机构为，由于高短路事故电流在电路断路器内部产生的电子斥力诱发开关连接部的破损和变形之前，通过自动解除连接部而能够防止元件的破损和变形。
背景技术
一般断路器是指，在输变电系统和电路中，当开闭负载或发生接地、短路等事故的情况下，用于切断电流的机器。而且，断路部被绝缘物质绝缘而组成的断路器，通过手动开闭通常使用状态的线路，或通过金属容器外部的电操作装置等能够进行远距离的开闭，通过在过载负载和短路时自动切断线路，从而保护电力系统和负载机器。
如上所述，为了切断线路而在断路器的断路部设置固定触点和可动触点，通常将这些固定触点和可动触点进行接触而使电流流动，而当线路的某处发生故障而引起较大电流流动的情况下，迅速地将可动触点从固定触点分离从而切断电流。
这种电路断路器被设计成，在可动触点和固定触点完全接触的接通位置上使正常负载电流通电，而通过断路器的负载能力，即使产生短路电流，也可以在一定时间内承受由短路电流引起的斥力。并且，其构成为，在断路器可承受的短路电流下，脱扣继电器与作动器察觉到事故电流，从而使操动机构脱扣。
图1为表示现有的断路器的接通弹簧被蓄能，触点呈断开(OFF)状态的结构图，图2为表示现有的断路器的接通弹簧被蓄能，触点呈接通(ON)状态的结构图，图3为表示在图2的实施例中施加过电流，触点呈断开(OFF)状态的结构图。
如图1～图3所示，电路断路器包括：可动通电部3，其在与上·下部端子1、2中的一个固定触点相对的方向上固定可动触点，并能够在上·下部端子1、2中的另一侧转动所形成的该可动通电部3；以及操动机构部10，其使该可动通电部3转动并且接通或断开(ON/OFF)可动触点和固定触点。接通(ON)状态时，开断杆23和开断制动片22卡合，维持可动通电部3和固定触点接触的接通(ON)状态，若检测出过电流或事故引起的超大电流，则脱扣电磁线圈19使开断杆23转动，通过解除开断杆23和开断制动片22的卡合，从而进行使可动通电部3离开上部端子1的断开(OFF)操作。
具体而言，图1为，在断路器的可动通电部3的触点为断开(OFF)的状态下，操动机构部10的开关轴14转动且接触于开关轴制动器18的状态。此时，由于马达和手动柄(图上未表示)引起的凸轮12的转动而使驱动杆16转动的同时，接通弹簧56被压缩成如图1所示的状态。此时，接通弹簧56为蓄能状态时的凸轮12，通过与接通制动片13接触的开启杆20而保持平衡状态。而且，与接通按钮25和接通电磁线圈(图上未表示)接触的开启连接器17，位于使开启杆20转动的位置。
因此，若开启连接器17向下方移动使开启杆20转动，则接通制动片13解除凸轮12，接通弹簧56的力可以通过驱动杆16传递到肘杆15，由此，如图2所示，开关轴14沿顺时针方向转动的同时牵拉开启弹簧57。此时，可动通电部3，通过开关轴14沿顺时针方向的转动而与上部端子1的固定触点接触，使下部端子2和上部端子1进行通电。同时，接压弹簧58也被压缩，以使断路器能够具有短时耐力(能够使短路电流通电1秒钟的能力)。因此，接压弹簧58向使可动通电部3开放的方向上施力。
如此，如图2所示，断路器的接通状态为，经过肘杆15和连接杆28，维持开断制动片22与开断杆23卡合接触的状态。此时，断开(OFF)动作为，通过断开按钮26和断开板或脱扣电磁线圈19而使开断杆23转动，则开断制动片22将会转动，接通状态的被肘接的肘杆15被解除的同时，开关轴14通过开启弹簧57和接压弹簧58而沿逆时针方向转动，如图3所示，触点再次成为断开(OFF)状态。为了使接通弹簧56如图1所示的状态蓄能，只需再次使凸轮12转动即可。
如图2所示，在断路器的接通状态使过电流通电的情况下，通过电子力学的补偿效果，在可动通电部3和上部端子1的固定触点之间产生电流引起的斥力。该斥力通过传递联杆4被传递到肘杆15、连接杆28、开断制动片22等操动机构部10的各种元件。虽然在断路器具有的短时间耐力范围内，由于接压弹簧58的压缩力和肘杆15而能够耐受该斥力，但当规定量以上的短路电流流过可动通电部3的情况下，由于较大的斥力通过传递联杆4被传递到操动机构部10，因此在脱扣继电器(图上未表示)和脱扣电磁线圈19解除开断杆23之前，就会出现使肘杆15变形或破损的问题。
发明内容
本发明可以用于解决上述现有技术中的许多问题，其目的在于提供一种具备自动解除连接机构的电路断路器，该自动解除连接机构为，由于高短路事故电流在断路器内部产生的电子斥力，在诱发开关连接部的破损和变形之前，通过自动解除连接部而可以防止元件的破损和变形。
从涉及附图的以下的详细说明和理想实施例中，可以进一步明确本发明的其他目的、优点和新的特征。
为了达成上述目的，本发明的具备自动解除连接机构的电路断路器包括：可动通电部3，其以被电连接在第一端子2的状态，与第二端子1接触，并使其与所述第一端子2和所述第二端子1进行选择性通电；开关连接部，其具备将来自所述可动通电部3的斥力88作为作用力77传递到脱扣滚柱55的连接杆140；该电路断路器包括：开断杆190；第二联杆160，其被形成为能够以制动销150a为中心转动；第三联杆170，其将所述脱扣滚柱55可转动地固定，并对于所述第二联杆160进行相对移动，且具有与所述开断杆190的外周面啮合的侧端面；弹簧180，其被设置在所述第二联杆160和所述第三联杆170之间，以使弹力Fs向作用线99方向施力。所述作用力77的所述作用线方向的分力77p施力方向为所述弹力(Fs)的相反方向，当所述分力77p与所述弹力Fs相比大于预设值时，所述第三联杆170的侧端面与所述开断杆190的卡合状态将自动被解除。
另外，其特征在于，所述第二联杆160，在其侧面上突出形成有摩擦销161，所述第三联杆170，在其与所述第二联杆160相对的侧面上贯穿形成有长孔172，所述长孔172供所述摩擦销161插入并沿长度方向引导摩擦销161，以使第三联杆170能够对于第二联杆160进行相对移动。
另外，其特征在于，形成有定位面140c，当在与所述脱扣滚柱55接触的所述连接杆140上，由于斥力88的作用而使所述连接杆140相对于所述脱扣滚柱55仅产生一定量的相对移动时，避免与所述脱扣滚柱55接触的所述连接杆140产生相对移动。
另外，其特征还在于，所述第三联杆170包括：曲面170a，其被形成在与所述开断杆190接触的侧端面处，并与所述开断杆190的外周面相啮合；顶点170b，其被突出形成在所述曲面170a的尖端。
另外，其特征还在于，所述第三联杆170的长孔172，是平行于所述弹簧180的作用线99的方向而形成的。
另外，其特征还在于，所述第三联杆170在所述第二联杆160的两侧面成一对配置，且还包括被固定设置在所述一对第三联杆170之间的弹簧座181，所述弹簧180以可压缩或拉伸的方式设置在所述弹簧座181和所述第二联杆160之间。
根据本发明的具备自动解除连接机构的电路断路器，通过弹簧发挥弹力作用以使第三联杆的侧端面贴紧开断杆，而对于被可转动地设置在第三联杆的脱扣滚柱，从连接杆施加的作用力的分力的施力方向，是与弹力为相反方向，因此，即使当来自可动通电部的非常大的斥力发挥作用时，也可以自动解除第三联杆的侧端面和开断杆外周面的卡合状态，与此同时也自动解除开关连接部和脱扣滚柱之间的限制，其结果为，能够有效防止开关连接部的开关轴、肘杆、连接杆等元件的破损。
附图说明
图1为现有断路器的接通弹簧被蓄能，且触点呈断开状态的结构图。
图2为现有断路器的接通弹簧被蓄能，且触点呈接通状态的结构图。
图3为在图2的实施例中施加过电流，且触点呈断开状态的结构图。
图4为本发明的理想实施例中的电路断路器的开关连接部和自动解除连接机构的接通状态的结构图。
图5为表示图4的实施例中自动解除动作状态的结构图。
图6为表示在图4的实施例中结束自动解除动作状态的结构图。
图7为表示图4的实施例中第一联杆的侧视图。
图8为表示图4的实施例中第二联杆的侧视图。
图9为表示图4的实施例中第三联杆的侧视图。
图10为表示图4的实施例中自动解除连接机构的侧视图。
图11为表示图10实施例的立体图。
符号说明
55     脱扣滚柱
77     作用力
88     斥力
99     作用线
110    开关轴
111    开关轴止挡部
120    第一肘杆
130    第二肘杆
140    连接杆
150    第一联杆
160    第二联杆
170    第三联杆
170a   曲面
170b   顶点
172    长孔
180    弹簧
190    开断杆
具体实施方式
以下参照附图，对本发明涉及的具备自动解除连接机构的电路断路器的理想实施例进行详细说明。但是，对于根据图1～图3已经说明的公知作用或结构的更具体说明，进行省略以使本发明的要点更清楚。
图4为本发明理想实施例中的电路断路器的开关连接部和自动解除连接机构的接通状态的结构图。图5为表示图4的实施例中自动解除动作状态的结构图。图6为表示图4的实施例中结束自动解除动作状态的结构图。图7为表示图4的实施例中第一联杆的侧视图。图8为表示图4的实施例中第二联杆的侧视图。图9为表示图4的实施例中第三联杆的侧视图。图10为表示图4的实施例中自动解除连接机构的侧视图。图11为表示图10实施例的立体图。
本发明的电路断路器包括：开关连接部110、120、130、140(以下称之为110～140)，其通过来自可动通电部3的斥力88，在脱扣滚柱55施加作用力77；以及自动解除连接机构150、160、170、180(以下称之为150～180)，其构成为，当从开关连接部110～140施加的作用力77过大时，与第三联杆170接触部分截面为半圆的柱状开断杆190的卡合状态将被自动解除。
开关连接部110～140包括：开关轴110，其被设置为，当来自可动通电部3的斥力88被传递时，以固定枢轴110a为中心，可向附图标记110d的方向转动；第一肘杆120，其通过第一连接销120a而与开关轴110以相互可旋转的方式连接；第二肘杆130，其通过肘杆销130a而与第一肘杆120以相互可旋转的方式连接；连接杆140，其通过第二连接销130b而与第二肘杆130以相互可旋转的方式连接，并且其被设置为能够以固定枢轴140a为中心转动。
由此构成的开关连接部110～140，通过传递来自可动通电部3的斥力88，而使作用力77施加于与连接杆140的尖端面140c接触的脱扣滚柱55上。
自动解除连接机构150～180包括：第一联杆150，其被设置成能够相对于制动销150a转动；第二联杆160，其通过连接销152p与第一联杆150结合为一体，可相对于制动销150a转动，且在两个侧面突出形成有摩擦销161；第三联杆170，其形成有长孔172以使第二联杆160的摩擦销161可以贯穿，并且其在与开断杆190接触的侧端面处，具有与开断杆190外周面啮合的曲面170a和形成于曲面170a尖端上的顶点170b；弹簧180，其以规定量被压缩设置在，固定于第三联杆170的弹簧座181和第二联杆160之间。
在这里，如图7和图11所示，第一联杆150在第二联杆160的两侧面成一对设置。在第一联杆150处，在中央部贯穿形成有第十一连接孔151用以收容制动销150a，还贯穿形成有第十二连接孔152以便铆合与第二联杆160一体结合的连接销152p，还贯穿形成有第十三连接孔153用以插入结合一对第一联杆150的销。
如图8和图11所示，第二联杆160在第一联杆160的内侧成一对重叠设置。在第二联杆160上，贯穿形成有插入摩擦销161的摩擦销孔161a，并突出形成了突起162用以稳定地固定弹簧180的一端，在中央部贯穿形成有第二十一连接孔163用以收容制动销150a，还贯穿形成有第二十二连接孔164用以铆合插入与第一联杆150一体结合的连接销152p。在这里，第一联杆150和第二联杆160可以是分别的元件，也可以是一体形成的元件。
如图9和图11所示，第三联杆170在第二联杆160的外侧成一对设置。在第三联杆170上，在作用线99方向形成有很长的长孔172，以使摩擦销161贯穿且能够进行滑动；还贯穿形成有弹簧座固定孔173，以便插入弹簧座181的突部181a且固定弹簧座181；以及贯穿形成有贯穿孔174，其被插入脱扣滚柱55的转动轴以使其与脱扣滚柱55可转动地结合。因此，第三联杆170相对于第二联杆160，仅能进行对应于长孔172长度的相对移动。
如图11所示，弹簧180在弹簧座181和第二联杆160的突起162之间以规定量被压缩设置在作用线99方向上。因此，弹力Fs常施力以使第三联杆170相对于第二联杆160沿作用线99的方向远离。
以下对本发明的具备自动解除连接机构的电路断路器的作用原理进行说明。
图4为，在图2的开断制动片22的位置装配了自动解除连接机构150～180的本发明一个实施例中的电路断路器的接通状态的主要部剖视图。即开关轴110沿顺时针方向转动，可动通电部3将上·下部端子1、2相互连接了的通电状态。
该接通状态为，若从可动通电部3产生的电子斥力88作用于开关轴110，则斥力88经过第一肘杆120和第二肘杆130传递到连接杆140，通过该连接杆140，作用力77向自动解除连接机构150～180的脱扣滚柱55的图4所示方向施力。由于该力可以通过弹簧180的弹性回复力，防止第一联杆至第三联杆150～170以制动销150a为中心沿逆时针方向转动，以使第三联杆170和开断杆190互相接触，因此肘杆120、130能够保持肘接和接通状态。在这里，当电子斥力88(例如由100kA短路电流而产生的力)是断路器能够耐受的力时，仅在开断杆190通过脱扣钮(图上未表示)和脱扣电磁线圈(图上未表示)进行转动的情况下，才会如图3所示地脱扣。
但是，在如图4所示的接通状态下，当高于规定值的短路电流、例如150kA所产生的电子斥力88施力于开关轴110时，由于通过自动解除连接机构150～180将自动解除与开断杆190的接触，从而进行脱扣动作，因此，能够防止该斥力被传递到断路器的开关连接部110～140而导致损伤肘杆120、130和连接杆140等。
具体而言，垂直施力于脱扣滚柱55和连接杆140接触面的作用力77被分成，与设置在自动解除连接机构150～180的作用线99方向上的弹力Fs平行的平行分力77p；以及垂直于弹力Fs的垂直分力77v。在这里，平行分力77p驱动第三联杆170的脱扣滚柱55，第三联杆170的长孔172和摩擦销161，可以克制施力的停止摩擦力而使弹簧受到压缩。此时，若因较大的短路电流使得平行分力77p大于弹簧力Fs和摩擦力时，则第三联杆170和脱扣滚柱55将会移动到连接杆140的定位面140c处。在这里，如图4所示，定位面140c是指，当通过斥力在与脱扣滚柱55接触的连接杆140上施力，而仅产生一定量的相对移动的情况下，用于防止产生该移动量以上的与脱扣滚柱的相对移动的面。
此时如图5所示，开断杆190和第三联杆170的接触面被解除，自动解除连接机构150～180以制动销150a为中心沿如图6所示的顺时针方向转动，使开关轴110和肘杆120、130转动，从而使断路器脱扣。
另外，不能将以上说明的如图所示的具体实施例解释成用于限定本发明的技术思想。本发明的保护范围，应该被定义为权力要求书所记载的范围，本发明技术领域的技术人员，能够在本发明的技术思想范围内进行各种变更。因此，这些变更只要对本领域技术人员来说是显而易见的，均包括在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种具备自动解除连接机构的电路断路器，该断路器包括：可动通电部(3)，其在与第一端子(2)电连接的状态下，与第二端子(1)接触，从而选择性地使所述第一端子(2)和所述第二端子(1)通电；开关连接部，其包括连接杆(140)，该连接杆(140)将来自所述可动通电部(3)的斥力(88)作为作用力(77)向脱扣滚柱(55)传递；
所述电路断路器，其特征在于，包括：
开断杆(190)；
第二联杆(160)，其形成为能够以制动销(150a)为中心转动；
第三联杆(170)，其可旋转地固定所述脱扣滚柱(55)，并对于所述第二联杆(160)进行相对移动，且具有与所述开断杆(190)的外周面啮合的侧端面；
弹簧(180)，其被安装在所述第二联杆(160)和所述第三联杆(170)之间，且向作用线(99)方向施加弹力(Fs)，
所述作用力(77)的所述作用线方向的分力(77p)的施力方向，与所述弹力(Fs)为相反方向，当所述分力(77p)与所述弹力(Fs)相比大于预设值时，所述第三联杆(170)的侧端面与所述开断杆(190)的卡合状态能被从所述第三联杆(170)解除，从而使所述第二联杆(160)和所述第三联杆(170)以所述制动销(150a)为中心转动。
2.如权利要求1所述的具备自动解除连接机构的电路断路器，其特征在于，
所述第二联杆(160)，在其侧面上突出形成有摩擦销(161)；
所述第三联杆(170)，在其与所述第二联杆(160)相对的侧面上贯穿形成有长孔(172)，所述长孔(172)供所述摩擦销(161)插入并沿长度方向引导所述摩擦销(161)，以使所述第三联杆(170)能够对于所述第二联杆(160)进行相对移动。
3.如权利要求1所述的具备自动解除连接机构的电路断路器，其特征在于，
形成有定位面(140c)，当在与所述脱扣滚柱(55)接触的所述连接杆(140)上，由于斥力(88)的作用而仅产生一定量的所述连接杆(140)对于所述脱扣滚柱(55)的相对移动时，用于避免与所述脱扣滚柱(55)接触的所述连接杆(140)产生相对移动。
4.如权利要求1所述的具备自动解除连接机构的电路断路器，其特征在于，
所述第三联杆(170)包括：
曲面(170a)，其被形成在与所述开断杆(190)接触的侧端面处，并与所述开断杆(190)的外周面相啮合；
顶点(170b)，其被突出形成在所述曲面(170a)的尖端。
5.如权利要求2所述的具备自动解除连接机构的电路断路器，其特征在于，
所述第三联杆(170)的长孔(172)是平行于所述弹簧(180)的作用线(99)方向而形成的。
6.如权利要求1所述的具备自动解除连接机构的电路断路器，其特征在于，
所述第三联杆(170)在所述第二联杆(160)的两侧面成一对配置，且还包括被固定设置在所述一对第三联杆(170)之间的弹簧座(181)，
所述弹簧(180)以可压缩或可拉伸的方式设置在所述弹簧座(181)和所述第二联杆(160)之间。
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