CN1013816B - 低压电力断路器的操作机构 - Google Patents

Abstract

该操作机构包括一个与触头臂绝缘的支撑杆和一个由一块板支撑的跳闸连杆；此板装设在一个枢轴上，可作有限的转动。在肘节连接和触头臂之间的机械联系包括一个设置在板上的闭锁止挡，由一个槽口形成，此槽口与跳闸连杆台阶相配合。一旦跳闸连杆被驱动到跳闸位置，该槽口就把传动杆的端部推回到一个缩回的不闭锁位置。支撑杆装设一个带有倾斜部分的闭锁臂，与手柄的制动爪相配合。组成一个触头快速闭合装置。该机构适用于小型低压断路器。

Description

本发明涉及到一种带有一对可分离触头的电力断路器的操作机构，该机构装在一个模制的绝缘外壳中，并且包括：

一个以枢轴结构安装在一根在断开位置O和闭合位置F之间的心轴上的手动操作手柄;

一个连接到手柄上用以形成肘节连接的传动杆;

一个使手柄向断开位置O动作的返回弹簧;

一个装在一根枢轴上可转动的板，它带有一个闭锁止档，借助于锁住传动杆的自由端与其配合动作，以在手柄和板之间形成机械联系;

一个跳闸连杆，在故障引起机构自动跳闸后，该连杆通过释放传动杆和闭锁止档使上述机械联系被切断，而与手柄的位置无关;

一个弹性系统，该系统确保触头在闭合位置的接触压力，并且在发生跳闸后使板运动到断开位置。

上述机构中的一种，允许通过转动操作手柄进行手动控制，也允许借助于热和/或电磁跳闸脱扣装置操纵跳闸进行自动控制;该脱扣装置在万一发生过负荷时即将手柄和触头臂之间的运动连锁切断。驱动此机构的机械部件在接合处进行安装，接合处一般由各自装在轴承内的横撑梁构成;轴承或装在绝缘外壳内，或装在一对固定支撑板上。但是，这样一种机构的装配是很复杂的，要求各操纵部件精确定位，这就使断路器的组装时间加长。由跳闸连杆施加的用来切断机械联系的释放力是相当大的，并且增加了跳闸时间。

本发明的目的是为了获得一个结构简单而可靠的操作机构，以适合于装配自动化并缩短小型断路器的跳闸时间。

根据本发明的操作机构的特征在于：动触头由一个用导电材料制作的触头臂支承着，触头臂固定在一个铰接在板的枢轴上的绝缘支撑杆上;跳闸连杆以枢轴结构装在一个固定到板上的心轴上。另外该操作机构还包括可在断开和闭合位置之间驱动支撑杆的双向机构;所装配的组件确保在闭合位置上，由于属于上述弹性系统的第一触头压力弹簧的作用，在板和支撑杆之间有一个小幅度的相对转动。

跳闸连杆的铰接心轴和枢轴均与板一起直接铸造而成，这样就避免了使用专门的横撑梁。

该机构可以便利地与一个辅助的触头快速闭合装置装配在一起，这是借助于装在触头臂的绝缘支撑杆上的一个闭锁臂来实现的。该闭锁臂与一个以枢轴结构装在手柄心轴上的卡爪配合动作。

板的闭锁止档由一个带有斜面的槽口形成，当跳闸连杆在跳闸位置时，该槽口将传动杆的端部推向不闭锁的释放位置。弹性系统包括一个弹簧，它对板施加转矩，引起传动杆上斜面部分的释放动作，以切断其机械联系。由跳闸脱扣装置提供的跳闸力极小，只须克服跳闸连杆返回弹簧的对抗力即可。

跳闸连杆装有一个台阶是便利的，当建立起机械联系时，这个台阶将传动杆的端部卡住，使其靠在闭锁止档上。

板的存在构成了与手柄相连的传动杆的运动传动部分以及触头臂与跳闸连杆的组合支撑部分。

支撑杆和跳闸连杆互相平行延伸，且相对于通过板的垂直平面具有横向的偏移。当断路器在闭合位置时，跳闸连杆的第一臂沿电磁跳闸脱扣的方向从绝缘支撑杆中伸出来;当极电流超过上述电磁跳闸脱扣装置的跳闸整定值时，所装配的组件能够使电磁跳闸脱扣撞针依次将跳闸连杆驱动到跳闸位置，将支撑杆驱动到触头分离位置。

板的枢轴和跳闸连杆的可转动心轴在纵向分开，再加上支撑杆和跳闸连杆之间有横向偏移，这就允许当撞针开始其跳闸行程时发出邻近极的跳闸命令。因此，单相故障就引起多极断路器并列的各极同时跳闸。

该操作机构可以包括一个机械触头位置指示器。该指示器包括在板的上部边缘上的位置标记，标记面向外壳前面板的内壁移动，外壳前面板包括一个指示器标记观察窗孔。

从下面作为示例给出的本发明的若干实施方案的描述，可以更清楚地看出其他一些优点和特征，在附图中表示出这些方案，其中：

图1是本发明操作机构的纵向视图，所示断路器为闭合位置;

图2到图4表示沿图1的Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ-Ⅲ，Ⅳ-Ⅳ线所做剖面的截面图;

图5是与图1相同的视图，表示在机构跳闸期间，手柄保持在闭合位置F;

图6是与图1相同的视图，断路器在断开位置;

图7到图9表示根据图1的机构具有快速触头闭合装置的另一个实施方案，其机构分别代表在断开位置、在闭合过程中以及在完全闭合位置。

现在参考图1到图6。一个小型断路器的操作机构10操纵一个动触头臂12，该动触头臂的一端支承着一个与静触头16相配合的触头部件14。机构10安装在一个绝缘外壳18内部的消弧栅（未示出）上方。在外壳18的前面板21上设有一个开口20，以使一个手动转动的操作手柄22从中穿过;该手柄安装在一个固定的心轴24上，可在触头14、16闭合时的闭合位置（图1）和相应于触头14、16分离时的断开位置（图6）之间有限度地绕轴转动。手柄22有 一个固有的延长部分，它连接到传动杆26上，构成一个肘节装置28;它的接合部30的位置相对于手柄22的固定心轴24是偏心的。位于心轴24和接合部30之间的延长部分形成了肘节28的另一个传动杆32。传动杆26由一个用钢丝专门制作的U形支架构成。手柄22借助返回弹簧34偏向断开位置，弹簧34以螺旋方式安装在心轴24上，弹簧的一端35靠压在外壳18的突出部36上。

静触头16由导体17支承，导体17则固定在电磁跳闸脱扣装置66的本体上。

在接合部30的对面，传动杆26的自由端37靠闭锁装置与装设在板40上的闭锁止档38配合动作。板40以枢轴结构安装在一个圆柱枢轴42上，在可调轴承44中被横向定位，轴承44安装在外壳18的相对的两平面上。板40包括一个相对于枢轴42偏心的心轴46，跳闸连杆48装在心轴46上，它在带电位置和跳闸位置之间有限度地绕轴转动。

导电材料（特别是铜）制作的触头臂12固定在绝缘材料做的支撑杆50上，50铰接到板40的枢轴42上，与跳闸连杆48相对。板40设有一个突缘52，在触头臂12的断开和闭合位置之间驱动支撑杆50。触头臂12可以用超声波焊接固定到绝缘支撑杆50上。

具有扭矩型触头压力弹簧54同轴环绕着枢轴42，靠压在支撑杆50的突出部55和板40的柱销56上。一个压缩型储能弹簧58装设在外壳18的固定止档60和绕枢轴旋转的板40之间，当机构10发生跳闸时，弹簧58使板40偏向断开位置。弹簧54的存在允许在板40和支撑杆50之间有一个小幅度的相对移动。

在心轴46上转动的跳闸连杆48包括一个下杆臂62，62或由电磁跳闸脱扣装置66的撞针64驱动，或由与热跳闸脱扣装置的双金 属片70配合的释放支架68驱动。借助于导向通道71引导支架68作平直运动，通道71形成了外壳18的一部分。跳闸连杆48的上杆臂72上设有一个台阶74，与传动杆26的自由端37配合动作。一个螺旋型返回弹簧76环绕着心轴46安装，并使跳闸连杆48偏向带电位置。

在这个带电位置（图1），传动杆26的端部37紧贴着台阶74的支承表面，并由上杆臂72卡住，顶靠在闭锁止档38上;用这种方法来形成在手柄22和板40之间的机械联系。在跳闸过程中，这种联系可以通过传动杆26从闭锁止档38中释放出而被切断，当跳闸连杆48逆时针方向转动时就发生这种情况（见图5）。

板40的闭锁止档38由槽口82形成，该槽口呈现出一个斜面，当跳闸连杆48转动到跳闸位置时，将传动杆26的端部37释放到不闭锁位置。机构断开弹簧58的作用力要比手柄22的返回弹簧34的作用力大。

电磁跳闸脱扣装置66的撞针64包括一个绝缘材料制成的释放推杆65，推杆的一端强行装配到可动铁心88的中心孔86内，而其另一端装有在外壳18中部区域内延伸的圆简状帽90。帽90的位置面向跳闸连杆48和支撑杆50，跳闸连杆和支撑杆为横向交错排列，以这样方式就可当电磁跳闸脱扣装置66的可动铁心88产生磁吸引力时，由帽90予以依次驱动。在带电位置（图1），可以注意到下杆臂62沿跳闸脱扣装置66的方向从支撑杆50伸出来。当随着短路后发生跳闸时，在第一阶段，撞针64的帽90的推力使得跳闸连杆48逆时针方向转到跳闸位置，随后在第二阶段，靠驱动触头臂12的支撑杆50使触头16、14转到断开位置。

相对于通过枢轴42和心轴46的横向平面来说，在板40上的闭 锁止档38的位置与跳闸脱扣装置撞击杆臂62的区域相对。下杆臂62的动作部分装设在面向帽90的位置，稍呈凸形，因此当跳闸连杆48围绕心轴46转动时，由撞针64所施加的跳闸力维持相当的恒定。

断路器操作机构10的运行情况如下：

在断路器操作机构10手动操作的过程中，由于传动杆26连续地被锁在板40的闭锁止档38里，所以联系手柄22到触头臂12的运动连锁从不被切断。手柄22的运动经由传动杆26、板40和绝缘支撑杆50传导到触头臂12。手动闭合是由顺时针转动将手柄22转到位置F来控制的，如图1所示。手柄22的位置F是稳定的，因为肘节连接28的死点已被越过，弹簧34施加在手柄22上的返回力不足以克服肘节28的闭锁力。断路器的手动断开由手柄22在反方向运动到位置O实现（图6），使得肘节连接28被解除，板40和支撑杆50围绕枢轴42逆时针转动。

随着过负荷或短路电流的产生，由热跳闸脱扣装置的双金属片70或由电磁跳闸脱扣装置66的撞针64引起断路器跳闸，使跳闸连杆48从带电位置（图1）逆时针转动到释放位置（图5）。上杆臂72离开了传动杆26的端部37，使得闭锁力消失。弹簧58在断开方向所施力矩推动板40向逆时针方向稍许转动，当台阶74已从跳闸连杆48中解脱后，以此方式就能推动传动杆26的端部37向下运动。在这个第一跳闸阶段的过程中，传动杆26未被板40的闭锁止档38所闭锁，这样就切断了手柄22和触头臂12之间的机械联系。然后，储能弹簧58的释放就使得触头臂12和板40自由转动到断开位置，如图6所示。在这个第二跳闸阶段的过程中，手柄22的返回弹簧34的动作将肘节连接28解除，使手柄22转动到断开位置O。在这个位置上，通过板40的闭锁止档38锁住了传动杆26的端部37，实现 了机构10的自动复归。杆臂72的台阶74锁住了传动杆26，以便重新建立起手柄22和触头臂12的支撑杆50之间的机械联系。这样，机构10就做好准备，通过手动转动手柄22从位置O（图6）到位置F（图1），重新进行闭合操作。

板40的上部边缘可装设标记，表明触头臂12的断开及闭合位置。通过前面板21上的一个窗孔（未示出），可以从外面看见标记;借助于绕轴转动的板40，该标记构成了一个机械指示器，提供了触头14、16分离的间接指示。在触头臂12牢牢固定在由板40推动的支撑杆50上的情况下，这个指示是可靠的。

应该注意到，板40的作用既作为传动杆26的传动装置，又作为触头臂12和跳闸连杆48的支撑装置。枢轴42和心轴46直接与板40一起铸成，这样就避免了采用专门的金属横撑梁。板40是由金属或塑料材料模铸制造的。一个固定止档系统来限制机构10的断开行程。

枢轴42构成了板40和支撑杆50的公共枢轴，以便减小机构10的总体尺寸。板40的枢轴42与跳闸连杆48的心轴46在轴向分开，并与支撑杆50和下杆臂62间的横向偏移相配合，一旦连杆48开始其跳闸行程，就允许向邻近极发出跳闸命令。多极跳闸命令的传送是借助于一个驱动销（未示出）来完成的，该驱动销在心轴46的水平面上固定在跳闸连杆48上。单相故障引起多极断路器的并列各极同时跳闸。机构10实际上是由两个不同的子部件组成的，这两个子部件可以在外壳18的外部预装配起来，当断路器组装时，自然要装配在一起。

第一个部件包括板40，板40上装有安装在枢轴42上的绝缘支撑杆50，以及铰接在心轴46上的跳闸连杆48。触头臂12由一个 导电编织带94与双金属片70相连接。第一个触头压力弹簧54环绕枢轴42，靠压在支撑杆50的突出部55和板40的柱销56上。跳闸连杆48的第二个返回弹簧76则环绕心轴46装设。执行第一个部件的安装就是简单地将枢轴42在外壳18的轴承44中定位，然后插入压缩弹簧58。

第二个部件包括手柄22、它的返回弹簧34和传动杆26。扭矩弹簧34装在手柄22上，当安装第二个部件时，弹簧端部35就支承在外壳18的突出部36上。传动杆26的自由端37则在闭锁止档38的槽口82内定位，以提供手柄22和触头臂12之间的机械联系。

在图7到图9所表示的另一个实施方案中，根据图1到图6，使用同样的参考号码来标出断路器的相同的部分。该断路器操作机构10装有一个辅助的快速闭合装置，用总参考号100标出;该装置包括一个制动爪102，它与一个倾斜部分104相配合，104沿着绝缘支撑杆50的暂时闭锁臂106延伸。制动爪102以枢轴结构安装在手柄22的心轴24上，与制动爪相联系的返回弹簧108使制动爪102反时针偏转，靠在手柄22的止档110上。闭锁臂106装设在传动杆26和电磁跳闸脱扣装置66之间。辅助快速闭合装置100的操作如下：

断路器的闭合是通过手柄22从左（图7）到右（图9）的运动来实现的。在闭合行程开始时，连接手柄22与板40的运动连锁驱动触头臂12向着静触头16运动。制动爪102随手柄22顺时针转动，并向支撑杆50的闭锁臂106运动，而闭锁臂以相反的方向转动。制动爪102与闭锁臂106的倾斜部分104相啮合就制止了支撑杆50的转动，并且保持触头臂12的触头部件14与静触头16相距一预定的距离d（图8）。板40则保持不动，但是制动爪102的端部仍然可以沿倾斜部分104滑动，允许手柄22的闭合运动继续下去。这就在手 柄22的返回弹簧108中产生了能量的积累，直至制动爪102在倾斜部分104上的滑动结束为止（图8）。手柄22最后运动到图9的位置，在臂106已被制动的制动爪102释放后，使板40不再被闭锁，由于运动连锁的作用，接着就是触头臂12的快速闲合。被放松的弹簧108加速了越过肘节连接28的死点的过程。这样，动触头14的闭合速度就与手柄22的驱动力无关。

断路器的手动断开是由手柄22的反向操作运动实现的（从图9的位置运动到图7的位置）。由于手柄返回弹簧108的作用，制动爪102缩回并保持在不起作用的位置，以此方式，由于不会阻止板40自由转动，支撑杆50就逆时针转到断开位置（图7）。

Claims (9)

1、一个电力断路器的操作机构，具有一个跳闸脱扣装置和一对具有断开和闭合位置的可分离的静动触头(16，14)；该操作机构(10)装在一个模制的绝缘外壳(18)中，并且包括：

一个以枢轴结构安装在一根在第一断开位置和第二闭合位置之间的第一心轴(24)上的手动操作手柄(22)，其第一断开位置和第二闭合位置分别相应于触头(16，14)的断开和闭合位置；

一个具有一端连接到手柄(22)上以形成肘节连接(28)及一个相对的自由端(37)的传动杆(26)；

一个使手柄(22)向第一断开位置动作的返回弹簧(34)；

一个装在一根枢轴(42)上可转动的板(40)，它带有一个闭锁止档(38)；该闭锁止档靠闭锁与传动杆(26)的自由端(37)配合动作，以使在手柄(22)和板(40)之间形成机械联系，板(40)具有一个断开位置，它相应于触头(16，14)的断开位置；

一个跳闸连杆(48)，在故障引起机构自动跳闸后，该连杆通过释放传动杆(26)和止档(38)使得上述机械联系被切断，与手柄(22)无关；

一个弹性系统，它具有第一弹簧(54)，确保在触头(16，14)闭合位置的接触压力，并且具有第二弹簧(58)，在发生跳闸后使板(40)运动到断开位置；

一个用导电材料制作的并支承上述动触头(14)的触头臂(12)；其特征在于：

一个绝缘支撑杆(50)铰接在板(40)的枢轴(42)上，并固定到触头臂(12)上；

上述跳闸连杆枢轴地安装在一个固定到板(40)上的第二心轴(46)；以及

突缘(52)设置在上述板(40)上，用来在触头(16，14)断开和闭合位置之间驱动支撑杆(50)，弹簧(54)的存在允许在板(40)和支撑杆(50)之间有一个小幅度的相对移动。

2、根据权利要求1的一个断路器操作机构，其特征在于：绝缘支撑杆（50）与一个闭锁臂（106）装在一起，能够和枢轴安装在手柄（22）的第一心轴（24）上的一个制动爪（102）相配合，以构成一个快速触头闭合装置（100）：其中，制动爪（102）与一个返回弹簧（108）相连系，由于闭锁臂（106）的作用，让制动爪（102）缩回到不起作用的位置，以不会阻止板（40）在断路器断开方向的转动。

3、根据权利要求2的一个断路器操作机构，其特征在于：闭锁臂（106）包括一个斜面部分（104），它与制动爪（102）在闭合方向上进行滑动配合;该斜面部分（104）能暂时制止支撑杆（50）和板（40）的转动，从而保持触头臂（12）与静触头（16）相距一个预定的距离;同时又允许手柄（22）继续向闭合位置运动，在手柄（22）闭合行程结束时制动爪（102）缩回，导致板（40）的释放以及触头（16，14）的快速闭合。

4、根据权利要求1的一个断路器操作机构;其特征在于;跳闸连杆（48）包括一个第一连杆臂（62），它能够被跳闸脱扣装置（66、70、68）驱动到跳闸位置;还包括第二连杆臂（72），它能分别在带电位置锁住传动杆（26）的自由端部（37），顶靠在闭锁止档（38）上，并在跳闸位置松开该自由端部（37），以切断肘节（28）和触头臂（12）之间的机械联系;闭锁止档（38）包括设置在板（40）上的一个槽口（82），该槽口为一个倾斜部分，用来当跳闸连杆（48）在跳闸位置时将传动杆（26）的自由端部（37）推动到缩回的释放位置。

5、根据权利要求4的一个断路器操作机构，它包括一个磁热式跳闸脱扣装置，该装置由带有双金属片（70）的热跳闸脱扣装置构成;并包括一个带有撞针（64）的电磁式跳闸脱扣装置（66）;其特征在于：

支撑杆（50）和跳闸连杆（48）互相平行伸展，相对于通过（40）的垂直平面具有横向的偏移;当断路器在闭合位置时，跳闸连杆（48）的第一臂（62）沿电磁跳闸脱扣装置（66）的方向从绝缘支撑杆（50）中伸出来;当极电流超过上述电磁跳闸脱扣装置（66）的跳闸整定值时，电磁跳闸脱扣装置（66）的撞针（64）依次地将跳闸连杆（48）驱动到跳闸位置，并将支撑杆（50）驱动到触头分离位置。

6、根据权利要求4的一个断路器操作机构，其特征在于：

第一跳闸连杆臂（62）的动作部分装设在面向撞针的位置，稍呈凸形，因此当跳闸连杆（48）转动到跳闸位置时，由电磁跳闸脱扣装置（66）所施加的跳闸力维持相当的恒定。

7、根据权利要求4的一个断路器操作机构，其特征在于：

弹性系统的第二储能弹簧（58），用来在板（40）上施加一个转矩，有助于在跳闸连杆（48）的跳闸位置切断上述机械联系，并使板（40）转动到断路器的断开位置;第二跳闸连杆臂（72）设有一个台阶（74），当上述机械联系建立起来时，这个台阶将传动杆（26）的自由端部（37）卡住，使其靠在闭锁止档（38）上;还包括一个返回弹簧（76），它使跳闸连杆（48）偏向带电位置。

8、根据权利要求1的一个断路器操作机构，其特征在于：

机构（10）由两个子部件组成，这两个子部件可在外壳（18）的外部预先装配起来，第一个子部件包括板（40），其上装有触头臂（12）的支撑杆（50）和跳闸连杆（48）;第二个子部件包括手柄（22），与传动杆（26）相连。

9、根据权利要求1的一个断路器操作机构，其特征在于：

一个机械式触头位置指示器包括在板（40）的上部边缘上的位置标记，该标记面向外壳（18）前面板（21）的内壁移动;对着位置标记的前面板一部分内壁包括一个指示器标记观察窗。

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