CN101599395A - 断路器辅助脱扣机构 - Google Patents

Abstract

一种断路器辅助脱扣机构，它包括电磁继电器、四连杆机构、锁扣、储能弹簧、用于手柄复位的回转弹簧和一个可闭锁/解锁的连锁结构，所述连锁结构由锁扣上的圆柱面和传动杆上的平面以挤压接触形式构成，锁扣受连锁结构、绞轴孔和止挡结构三点约束定位，其约束力均由安装在驱动杆上的元件提供，不仅大大提高了辅助脱扣机构的稳定性、可靠性，而且显著降低了加工装配精度、制造难度和生产成本。

Description

断路器辅助脱扣机构

技术领域

本发明涉及一种低压电器的脱扣机构，特别是一种带剩余电流保护断路器或其它小型断路器的断路器辅助脱扣机构。

背景技术

辅助脱扣机构是断路器辅助跳闸单元的动作机构。辅助跳闸单元可以以一个外置的独立电器的形式有选择地配置于多极断路器，也可以作为多极断路器的内置辅助跳闸单元。辅助跳闸单元的脱扣机构与多极断路器的脱扣机构的跳闸杆耦合连接，以将辅助跳闸单元的跳闸动作传递给多极断路器的跳闸杆，触发多极断路器跳闸。通过辅助跳闸单元控制多极断路器跳闸的目的在于：通过有选择地配置多个辅助跳闸单元，使多极断路器实现用户所需的各种形式的多路跳闸控制，如低电压跳闸控制、并联跳闸控制、远程跳闸控制等，通过辅助跳闸单元的脱扣机构将跳闸力放大，使多极断路器的跳闸更灵敏、更可靠。

现有技术的辅助脱扣机构如发明专利ZL89101031所公开的“电路断路器的辅助跳闸单元”，该辅助跳闸单元的脱扣机构的基本构件，由具有一个工作线圈和跳闸帽的跳闸继电器控制的跳闸杠杆，借助继电器的帽将跳闸命令传到断路器单元的切换机构的机械传动杆，以与上述继电器线圈配合，使断路器跳闸；安装在一个把手和一个板之间的挂钩，该板枢轴地安装在承载位置和卸载位置之间的第一固定心轴上；一个储能弹簧，当跳闸杠杆使挂钩分离时，它将所述板推到卸载位置；继电器的中间自动复归杠杆，它由于板的动作移动到卸载位置，该杠杆绞接到外壳的第二固定心轴上；所述板支承着机械跳闸连杆的短柱和一个跳闸杠杆的第三绞链心轴；跳闸杠杆包括一个与挂钩相配合的第一臂和一个靠安装在第二心轴上自由转动的复归杠杆使之与继电器的跳闸帽分离的第二臂；挂钩包括一个挂钩杠杆，它在板的第四心轴上为有限转动地安装，并靠一个传动杆与把手机械耦合。

上述现有技术的脱扣机构的操作机构采用了一个由挂钩与跳闸杠杆构成的可断开/连锁的机械连锁机构，在承载状态下，即挂钩与跳闸杠杆处于连锁状态下，跳闸杠杆仅靠一个第三铰链心轴和挂钩两个支承点约束定位。此外，所述的挂钩仅靠其上的两个钩尖部的钩搭实现连锁，钩尖部的钩搭接触面积极小。由于该现有技术的辅助跳闸单元采用上述结构设计，在操作中存在以下四方面的性能缺陷：首先是稳定性、可靠性差，在操作外力或其它外力的作用下、和/或在受到震动时，在承载过程中或承载状态下易引发连锁失效，而使操作失灵或误跳闸；其次是挂钩间的滑动摩擦很容易使钩尖磨损而引起挂钩失效，严重影响辅助跳闸单元的使用寿命；第三是挂钩要求采用高强度耐磨材料制成，不仅机构装配精度要求高，生产制造成本高，而且零部件的加工、安装、调试困难；第四是由于跳闸杠杆在绕第三铰链心轴转动时，挂钩的接触处不是作等半径运动，从而使挂钩的两个钩尖部的相互作力波动较大，易导致跳闸帽不能及时、和/或无法驱动跳闸杠杆脱开挂钩，即无法实现解锁。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种新型断路器的辅助脱扣机构，设计结构更为合理和便于生产制造，稳定性和可靠性高，而且制造成本低。

为了实现上述目的，本发明的断路器辅助脱扣机构采用了如下技术方案。

一种断路器辅助脱扣机构，其绝缘外壳10内包括；电磁继电器19、一个由操作手柄11、U形杆12、驱动杆15和传动杆14构成的四连构机构、一个锁扣16、一个储能弹簧13、一个用于手柄11复位的回转弹簧和一个使电磁继电器19的顶杆42回归到顶杆回归机构。所述的四连杆脱扣机构的驱动杆15上带有一个弯钩臂39；外壳10上的弧形槽41，单或多极断路器的跳闸杆柱29的一头通过该弧形槽41伸向辅助脱扣机构，并与驱动杆15上的弯钩臂39耦合，跳闸杆柱29的另一头与单或多极断路器的切换机构的脱扣杠杆耦合联动。一个连锁结构45，设置在所述传动杆14与锁扣16之间，通过面与面挤压接触方式，可实现所述传动杆14与锁扣16之间的闭锁，使辅助脱扣机构由卸载状态转为承载状态。当所述电磁继电器19将采集到的脱扣信号通过所述的四连杆脱扣机构的驱动杆15上的弯钩臂39、多极断路器的跳闸杆柱29的传递，可实现所述传动杆14与锁扣16之间的解锁，使辅助脱扣机构由承载状态转为卸载状态，并触发单或多极断路器脱扣。

所述的连锁结构45是由锁扣16上的圆柱面34和传动杆14上的平面33构成的线接触形式的结构。连锁结构45在解锁过程中，锁扣16上的圆柱面34和传动杆14上的平面33之间具有理想的接触滑动长度，以保证连锁结构45既能闭锁稳定可靠，又能解锁脱扣灵敏。所述的锁扣16上的圆柱面34的圆心与锁扣16的转动轴心均为驱动杆15的绞轴26。

所述锁扣16在辅助脱扣机构处于承载状态时所受的约束力均由安装在驱动杆15上的元件提供，所述的锁扣16所受的约束是指受连锁结构45、安装锁扣16的绞轴孔26和限定锁扣16的尾部38的止挡结构37三点的约束定位。

所述的顶杆回归机构由复位杠杆18和绞轴23构成；绞轴23固定在绝缘外壳10上，复位杠杆18枢转地安装在绞轴23上。复位杠杆18采用薄体弹性金属材料制成，当辅助脱扣装置处于卸载状态时，驱动杆15上的突出部31驱使复位杠杆18移动，所述突出部31的作用力可以使复位杠杆18产生一定的弹性变形，将电磁继电器19的顶杆42回归到卸载位置，同时将顶杆42稳定在卸载状态。

所述的止挡结构37由设置在驱动杆15上的定位挡36、设置在锁扣16上的挂簧柱35和复位弹簧17构成；所述复位弹簧17的一端与所述定位挡36连接，另一端与所述的挂簧柱35连接；在锁扣16不受电磁继电器19的顶杆42驱动时，其尾部38始终在复位弹簧17的弹力作用下贴靠在定位挡36上受约束；在电磁继电器19的顶杆42撞击锁扣16的尾部38时，锁扣16的尾部38与定位挡36分离，克服复位弹簧17的弹性约束力完成解锁动作。

所述储能弹簧13套装在驱动杆15的轴套28上，其一端卡在驱动杆15的凸肩43上，另一端卡在外壳10的凸台44上；所述多极断路器切换机构上的跳闸杆柱29设计成与所述多极断路器电磁继电器驱动杆40邻近。在所述的外壳10上还设有一个定位块32，用于阻挡驱动杆15的过度旋转。

采用本发明的完全不同于现有技术辅助脱扣机构的断路器辅助脱扣机构，消除了已有“两点支承约束定位”和“挂钩的钩搭接触面积极小”的结构设计缺陷，机构工作稳定性和可靠性得到明显提高，使用寿命得以大大延长，而且更易于制造和安装，具有极大的推广和应用价值。

附图说明

图1是本发明的断路器辅助脱扣机构实施例的结构示意图，图中所示为辅助脱扣机构处于卸载状态。

图2是本发明的断路器辅助脱扣机构实施例的结构示意图，图中所示为辅助脱扣机构处于承载状态。

图3是本发明的断路器辅助脱扣机构实施例的脱扣过程的示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-3所示的断路器辅助脱扣机构，进一步描述说明本发明的实施例。本发明的断路器辅助脱扣机构不限于以下实施例的描述。

参见附图1-3，本发明的断路器辅助脱扣机构，包含一个电磁继电器19和一个四连杆脱扣机构。所述电磁继电器19将采集到的脱扣信号通过所述的四连杆脱扣机构的驱动杆15上的弯钩臂39传递到多极断路器的跳闸杆柱29。跳闸杆柱29的一头通过外壳10的弧形槽41伸向辅助脱扣机构，并与驱动杆15上的弯钩臂39耦合，另一头与多极断路器的切换机构的脱扣杠杆(未示出)耦合联动。因此，本发明的辅助脱扣机构的脱扣动作可通过驱动杆15上的弯钩臂39、多极断路器的跳闸杆柱29的传递，致使多极断路器脱扣。

如图1所示，本发明的辅助脱扣机构5包括由外壳10和由手柄11、U形杆12和驱动杆15、传动杆14构成的四连杆机构。所述手柄11和驱动杆15分别绞接在外壳10的第一绞轴21和第二绞轴27上。传动杆14和锁扣16分别绞接在驱动杆15的第三绞轴25和第四绞轴孔26上。复位弹簧17的一端安装在锁扣16的挂簧柱35上，另一端安装在驱动杆15的定位挡36上。U形杆12分别与手柄11上的偏心孔22、传动杆14上的绞链孔24绞接。锁扣16的圆柱面34与传动杆14的平面33形成一可闭锁/解锁的连锁结构45，该连锁结构45与锁扣16上的第四绞轴孔26呈偏心状态，使锁扣16在承载时由连锁结构45、绞轴孔26和驱动杆15的止挡结构37成三点约束定位，以使结构更为合理、动作更为可靠。

所述锁扣16的连锁结构45处设计成与绞轴26同心的圆柱面34，并以与传动杆14的平面33相切的形式形成连锁结构45，锁扣16绕第四绞轴孔26转动时，连锁结构45处的接触部呈等半径运动，从而使连锁结构45处形成的相互作用力是稳定的，且连锁结构45的接触形式为线接触，从而进一步减小了摩擦阻力，进而降低了电磁继电器19的顶杆42作用于锁扣16的脱扣力要求，使得脱扣动作更灵敏、更可靠。

如图1所示，一个顶杆归位机构由复位杠杆18和绞轴23组成，用于将电磁继电器19的顶杆42归位。所述复位杠杆18采用一薄体弹性金属材料制成，当驱动杆15处于卸载位置时，驱动杆15的突出部31压在复位杠杆18上，复位杠杆18枢转地安装在绞轴23上并绕绞轴23旋转，将力传递到电磁继电器19的顶杆42以使其复位。这里将复位杠杆18采用薄体弹性金属材料制造的优点是，当驱动杆15处于卸载位置时，驱动杆15的突出部31的作用力驱使复位杠杆18将电磁继电器19的顶杆42回归到卸载位置，该作用力可以使杠杆18产生一定的弹性变形，用以弥补制造误差，同时，产生作用到顶杆42的弹力，可将顶杆42稳定在卸载状态。

一个储能弹簧13套装在驱动杆15的轴套28上，其一端卡在驱动杆15的凸肩43上，另一端卡在外壳10的凸台44上。当辅助脱扣机构的连锁结构45解锁后，储能弹簧13释放能量，使驱动杆15逆时针运动到卸载位置。所述多极断路器切换机构上的跳闸杆柱29设计成与所述多极断路器电磁继电器驱动杆40邻近，这样其力臂长度可大大增加，因而降低了对储能弹簧13待作用力的要求，使脱扣机构动作更为可靠。

在所述的第一绞轴21上套装有一个用于手柄11复位的回转弹簧(图中未示出)。该回转弹簧在辅助脱扣机构5承载状态下储能。当辅助脱扣机构5脱扣后，所述回转弹簧释放能量，从而驱动手柄11按图2所示的逆时针方向转动，并使手柄11回转到如图1所示对卸载位置，与此同时，手柄11通过U形杆12将传动杆14拉回到闭锁前的初始位置(参见图1所示位置)。

如图1-3所示，所述的驱动杆15上的止挡结构37由设置在驱动杆15上的定位挡36、设置在锁扣16上的挂簧柱35和复位弹簧17构成。所述复位弹簧17的一端与所述定位挡36挂接，另一端与挂簧柱35挂接。在锁扣16不受电磁继电器19的顶杆42驱动时，锁扣16的尾部38始终在复位弹簧17的弹力作用下受约束贴靠在定位挡36上(如图1所示)。在电磁继电器19的顶杆42撞击所述尾部38时，锁扣16所受到的撞击力克服复位弹位所受到的撞击力克服复位弹簧17的弹性约束力作解锁动作，此时尾部38与定位挡36分离(如图3所示)。

下面结合附图1-3具体说明本发明辅助脱扣机构5的承载操作过程。

参照图1-3，当辅助脱扣机构5和电磁继电器19都处于卸载位置(如图1所示)时，顺时针推动手柄11向承载位置移动，手柄11带动U形杆12并使传动杆14绕第三绞轴25逆时针运动，与锁扣16的连锁结构45形成闭锁，继续推动手柄11，使驱动杆15绕第二绞轴27顺时针转动直至越过四连杆机构的拐点后到达承载位置，此时储能弹簧13储能，锁扣16的尾部38靠近复位杠杆18(如图2所示)。辅助脱扣机构5处于承载位置时，电磁继电器19的顶杆42与复位杠杆18以及锁扣16的尾部38之间接触或留很小间隙，以确保电磁继电器19的顶杆42在接到脱扣信号弹出后，能可靠推动锁扣16绕第四绞轴孔26旋转并使连锁结构45解锁。

下面结合图3说明本发明辅助脱扣机构5的脱扣卸载过程。

电磁继电器19接到脱扣信号后，顶杆42按图3所示方向弹出，推动复位杠杆18按逆时针方向绕绞轴23旋转，同时推动锁扣16的尾部38，使其逆时针方向绕第四绞轴孔26旋转，并使传动杆14与锁扣16之间形成的连锁结构45解锁，储能弹簧13释放能量，并驱动驱动杆15和手柄11同时逆时针旋转，驱动杆15的弯钩臂39触动多极断路器切换机构脱扣杠杆(未示出)的跳闸杆柱29作脱扣运动，使多极断路器脱扣。在驱动杆15回到卸载位置过程中，驱动杆15的突出部31推动复位杠杆18按顺时针方向绕绞轴23旋转，并使电磁继电器19的顶杆42回到卸载位置(如图1所示)。辅助脱扣机构5的外壳10上还设有一个定位块32，用于限制阻挡驱动杆15的过度旋转。定位块32限制驱动杆15的旋转，使驱动杆15回到并稳定在卸载位置上。

本发明的断路器辅助脱扣装置主要具有以下结构特点和性能优点。

1、稳定的三点约束定位。在辅助脱扣机构处于承载状态时，锁扣16受连锁结构45、安装锁扣16的绞轴孔26和限定锁扣16的尾部38的止挡结构37三点约束定位。从机械学原理可知，三点约束定位比现有技术的两点约束定位更加稳定可靠。对于锁扣16而言，由于它是触发脱扣机构解锁的敏感元件，它的任何异常松动，如震动引起的锁扣16的抖动，都可能导致辅助脱扣装置的误动作，因此，控制锁扣16的稳定可靠，是确保辅助脱扣机构稳定性和可靠性的最有效措施。

2、三点约束定位的约束力均由安装在驱动杆15上的元件提供。它们分别是：所述连锁结构45给予锁扣16的约束力来自安装在驱动杆15上的传动杆14；所述绞轴孔26给予锁扣16的约束力也是由驱动杆15上的绞轴孔26提供的；所述止挡结构37给予锁扣16的约束力还是由设置在驱动杆15上的定位挡36和安装在驱动杆15上的复位弹簧17共同提供的。很显然，这一特点的结构，不仅可有效控制锁扣16的异常松动，而且还可消除以下不利因素：首先是操作力等外力干扰可能导致承载操作的不稳定、不可靠，因为所述约束力如果来自不是安装在同一元件上的元件，则在外力作用下很易使约束力的方向和大小发生改变，而这种改变所引起的承载操作的不稳定性、不可靠性有可能表现为承载操作失败或承载后发生误脱扣；其次是震动可能导致承载状态的不稳定、不可靠，甚至引起误跳闸。

3、连锁结构为挤压式线接触。具体的说，连锁结构45由锁扣16上的圆柱面34与传动杆14上的平面33挤压接触形成，由圆柱面34与平面33构成的接触形式为线接触。很显然，这种挤压式线接触的连锁结构不仅稳定、可靠，而且寿命长，因为其磨损不会导致连锁失效。也正是这个原因，可降低对本发明的脱扣机构的连锁结构的材料的耐磨性要求，从而可降低制造成本。

4、连锁结构的圆柱面34的圆心与锁扣16的轴同心。连锁结构45的锁扣16上的圆柱面34的圆心与锁扣16的转动轴心均为驱动杆15上的第四绞轴孔26。很显然，这种结构的特点，可使连锁结构45的圆柱面34和平面33的接触力的波动很小，即在承载-卸载或卸载-承载操作过程中，它们之间的接触力始终保持一致，从而确保了承载操作和脱扣动作的稳定和可靠。

5、可获得理想的脱扣滑动长度。这里，脱扣滑动长度是指连锁结构45由闭锁到解锁过程中传动杆14与锁扣16之间的接触滑动的长度。该长度太短，可能会引起闭锁不稳定。该长度太长，可能会使解锁的响应速度减慢，甚至影响脱扣灵敏度。本发明的连锁结构45与现有技术的连锁挂钩相比，由于其挤压式线接触的结构特点，可使其能在理想的脱扣滑动长度下确保足够的脱扣灵敏度，从而可降低元件的加工精度和部件的装配精度，显著降低制造难度和生产成本，大大提高生产效率。

本发明的断路器辅助脱扣机构的锁扣16上的圆柱面34的圆心与锁扣16的传动轴同心的技术特征，是防止产生较大的接触力的波动的一种优选的技术特征。另外，连锁结构45的接触形式为线接触，它是由锁扣16上的圆柱面34和传动杆14上的平面33以挤压接触形式构成，这种线接触形式是一种最优选的形式。从以上描述不难得出以下启发，它不仅可以是上述实施例中给出的平面与柱面的接触形式，还可以是柱面与柱面的接触形式，即传动杆14和锁扣16上的接触面均为圆柱面或弧柱面。不难想象，连锁结构45的接触形式还可以是点接触或面接触的形式。

Claims (10)

1.一种断路器辅助脱扣机构，其绝缘外壳(10)内包括；电磁继电器(19)、一个由操作手柄(11)、U形杆(12)、驱动杆(15)和传动杆(14)构成的四连杆脱扣机构、一个锁扣(16)、一个储能弹簧(13)、一个用于手柄(11)复位的回转弹簧和一个使电磁继电器(19)的顶杆(42)回归到顶杆回归机构，其特征在于，所述断路器辅助脱扣机构还包括：

所述的四连杆脱扣机构的驱动杆(15)上带有一个弯钩臂(39)；

外壳(10)上的弧形槽(41)，单或多极断路器的跳闸杆柱(29)的一头通过该弧形槽(41)伸向辅助脱扣机构，并与驱动杆(15)上的弯钩臂(39)耦合，跳闸杆柱(29)的另一头与单或多极断路器的切换机构的脱扣杠杆耦合联动；

一个连锁结构(45)，设置在所述传动杆(14)与锁扣(16)之间，通过面与面挤压接触方式，可实现所述传动杆(14)与锁扣(16)之间的闭锁，使辅助脱扣机构由卸载状态转为承载状态；

当所述电磁继电器(19)将采集到的脱扣信号通过所述的四连杆脱扣机构的驱动杆(15)上的弯钩臂(39)、多极断路器的跳闸杆柱(29)的传递，可实现所述传动杆(14)与锁扣(16)之间的解锁，使辅助脱扣机构由承载状态转为卸载状态，并触发单或多极断路器脱扣。

2.根据权利要求1所述的断路器辅助脱扣机构，其特征在于：所述的连锁结构(45)是由锁扣(16)上的圆柱面(34)和传动杆(14)上的平面(33)构成的线接触形式的结构。

3.根据权利要求1或2所述的断路器辅助脱扣机构，其特征在于：连锁结构(45)在解锁过程中，锁扣(16)上的圆柱面(34)和传动杆(14)上的平面(33)之间具有理想的接触滑动长度，以保证连锁结构(45)既能闭锁稳定可靠，又能解锁脱扣灵敏。

4.根据前述任何一个权利要求所述的断路器辅助脱扣机构，其特征在于：所述的锁扣(16)上的圆柱面(34)的圆心与锁扣(16)的转动轴心均为驱动杆(15)的绞轴(26)。

5.根据权利要求1所述的断路器辅助脱扣机构，其特征在于：所述锁扣(16)在辅助脱扣机构处于承载状态时所受的约束力均由安装在驱动杆(15)上的元件提供，所述的锁扣(16)所受的约束是指受连锁结构(45)、安装锁扣(16)的绞轴孔(26)和限定锁扣(16)的尾部(38)的止挡结构(37)三点的约束定位。

6.根据权利要求1所述的断路器辅助脱扣机构，其特征在于：所述的顶杆回归机构由复位杠杆(18)和绞轴(23)构成；绞轴(23)固定在绝缘外壳(10)上，复位杠杆(18)枢转地安装在绞轴(23)上。

7.根据权利要求6所述的断路器辅助脱扣机构，其特征在于：复位杠杆(18)采用薄体弹性金属材料制成，当辅助脱扣装置处于卸载状态时，驱动杆(15)上的突出部(31)驱使复位杠杆(18)移动，所述突出部(31)的作用力可以使复位杠杆(18)产生一定的弹性变形，将电磁继电器(19)的顶杆(42)回归到卸载位置，同时将顶杆(42)稳定在卸载状态。

8.根据权利要求1所述的断路器辅助脱扣机构，其特征在于：

所述的止挡结构(37)由设置在驱动杆(15)上的定位挡(36)、设置在锁扣(16)上的挂簧柱(35)和复位弹簧(17)构成；

所述复位弹簧(17)的一端与所述定位挡(36)连接，另一端与所述的挂簧柱(35)连接；

在锁扣(16)不受电磁继电器(19)的顶杆(42)驱动时，其尾部(38)始终在复位弹簧(17)的弹力作用下贴靠在定位挡(36)上受约束；

在电磁继电器(19)的顶杆(42)撞击锁扣(16)的尾部(38)时，锁扣(16)的尾部(38)与定位挡(36)分离，克服复位弹簧(17)的弹性约束力完成解锁动作。

9.根据权利要求1所述的断路器辅助脱扣机构，其特征在于：所述储能弹簧(13)套装在驱动杆(15)的轴套(28)上，其一端卡在驱动杆(15)的凸肩(43)上，另一端卡在外壳(10)的凸台(44)上；所述多极断路器切换机构上的跳闸杆柱(29)设计成与所述多极断路器电磁继电器驱动杆(40)邻近。

10.根据权利要求1所述的断路器辅助脱扣机构，其特征在于：在所述的外壳(10)上还设有一个定位块(32)，用于阻挡驱动杆(15)的过度旋转。

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