CN102568954B - 剩余电流保护脱扣机构及脱扣器 - Google Patents

剩余电流保护脱扣机构及脱扣器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种剩余电流保护脱扣机构及脱扣器，所述脱扣机构包括牵引杆和跳扣，所述跳扣与所述牵引杆相互作用，以使得所述跳扣在正常工作位置和解扣位置之间动作，所述牵引杆具有第一接合部分和第二接合部分，所述第一接合部分与剩余电流保护装置的剩余电流保护杆相互作用，使得所述牵引杆动作，进而促动所述跳扣解扣，并且所述第二接合部分与过载保护装置和短路保护装置中的至少一个保护装置相互作用，使得所述牵引杆动作，进而促动所述跳扣解扣。剩余电流保护装置和过载保护装置、短路保护装置等共用一个脱扣保护机构，由此，简化了结构，节省了成本。

Description

剩余电流保护脱扣机构及脱扣器
技术领域
本发明涉及塑壳断路器，并尤其涉及用于该塑壳断路器的热电磁式脱扣器，该热电磁式脱扣器可以与剩余电流保护器配合，在实现过载保护和短路保护的同时，还实现剩余电流保护。
背景技术
塑壳断路器广泛应用于中低压电路中，用于分配电能和保护线路、电源及用电设备。
塑壳断路器上通常组装有脱扣器，该脱扣器执行保护功能，即：过载保护、短路保护、延时保护和漏电保护等。作为传统机械式结构的断路器一般以热过载保护和短路保护为主。热过载保护装置通常由双金属片和电流回路来实现，在温度超过一定阈值时，双金属片变形而推动跳扣机构，使得脱扣器脱扣。而短路保护通常由线圈和电磁铁构成，在短路电流超过一定阈值时，电磁铁动作，推动跳扣机构，而实现锁扣器脱扣。
另外，除了上述保护功能，通常在塑壳断路器中还配置有剩余电流保护装置，该剩余电流保护装置实现剩余电流保护功能，剩余电流保护装置能够识别电路中的故障泄漏电流，从而保障人员和系统的安全。
鉴于塑壳断路器小型化和降低成本的趋势，目前通常将剩余电流保护装置与热磁脱扣器相配合，切断电路中的故障泄漏电流。并且在故障排出后，热磁脱扣器的机构应当只有在剩余电流保护装置被复位之后才能实现脱扣器和断路器本体的复位。
在现有技术的断路器中，虽然能够实现剩余电流保护装置与热磁脱扣器机构的配合，但是，需要剩余电流保护装置提供的解扣力大，并且设计余量小，因此，在发生短路故障、机构被污染后等，导致脱扣器无法脱扣或者误脱扣，可靠性降低。
发明内容
由此，一直存在对现有的热电磁式脱扣器以及剩余电流保护机构进行改进的需求。
鉴于上述情形，根据本发明，提供了一种新型的剩余电流脱扣机构，其包括牵引杆和跳扣，所述跳扣与所述牵引杆相互作用，以使得所述跳扣在正常工作位置和解扣位置之间动作，所述牵引杆具有第一接合部分和第二接合部分，剩余电流保护装置的剩余电流保护杆与所述第一接合部分相互作用，使得所述牵引杆动作，进而促动所述跳扣解扣，并且过载保护装置和短路保护装置中的至少一个保护装置与所述第二接合部分相互作用，使得所述牵引杆动作，进而促动所述跳扣解扣。
所述第二接合部分是转臂，以与短路保护装置相配合，而所述牵引杆还包括第三接合部分，该第三接合部分与过载保护装置相配合，以在发生过载保护时，促使牵引杆动作。
通过上面的结构，剩余电流保护装置和过载保护装置、短路保护装置等共用一个脱扣保护机构，由此，简化了结构，节省了成本。并且，由于脱扣器实现剩余电路保护的机构动作与短路保护、过载保护相同，即均为跳扣推动断路器机构解扣，从而简化了脱扣器和断路器本体之间的解扣设计，也简化了故障电流指示设计。
优选的是，所述跳扣在所述正常工作位置和解扣位置之间的动作是平移动作。另外，所述剩余电流保护杆作用所述剩余电流保护杆接合部分，使得所述牵引杆在第一方向上转动，且所述过载保护装置和短路保护装置中的至少一个保护装置作用所述第二接合部分，使得所述牵引杆在所述第一方向上转动。优选的是，所述牵引杆具有搭扣部分，而所述跳扣具有搭接端，所述牵引杆被偏压，使得其搭扣部分与所述跳扣的搭接端相互搭接以将所述跳扣保持在所述正常工作位置。
通过这样的结构，跳扣通过平移滑动来实现解扣，保证可靠推动断路器机构解扣，跳扣过程简单，确保动作可靠、稳定。剩余电流保护杆可配合剩余电流保护器动作，在发生泄漏电流故障时推动跳扣机构脱扣，从而切断故障电流。为实现跳扣，剩余电流保护器需要提供的解扣力得以显著降低，从而显著增大了设计余量，提高了产品的可靠性，尤其是提高了在交生短路故障后(机构受到严重污染)剩余电路保护功能的可靠性。
优选的是，在所述剩余电流保护装置触发时，所述剩余电流保护杆沿着其长度方向平动来推动牵引杆。
利用这种结构，与现有技术中剩余电流保护杆旋转运动来推动牵引杆的结构相比，可以节省剩余电流保护杆运动所需要的空间，提高剩余电流保护杆的运动可靠性，减小剩余电流保护装置的触发力。
优选的是，所述剩余电流保护杆设置有导引限位部分，该导引限位部分与设置在脱扣机构基座或者断路器壳体上的相应部分相互作用，以在所述剩余电流保护杆移动过程中对剩余电流保护杆起到引导作用，并限制所述剩余电流保护杆的运动行程。优选的是，所述导引限位部分是形成在所述剩余电流保护杆一侧上的导引槽，而所述相应部分是设置在所述脱扣机构的基座或者断路器壳体上的导引凸台，所述导引凸台插入到所述导引槽中。
利用这种结构，可以用简单的结构确保剩余电流保护杆的运动稳定性。
优选的是，所述剩余电流保护杆接合部分为设置在牵引杆一侧上的平台部分，而所述平台部分插入到所述剩余电流保护杆上形成的凹陷部分中，使得在所述剩余电流保护杆平动过程中，所述凹陷部分抵靠并推动所述牵引杆的平台部分。
利用这种结构，在剩余电流保护装置未复位时，由于牵引杆的平台部分插入到剩余电流保护杆的凹陷部分中，牵引杆在复位方向上转动被阻止。也就是说，只有在剩余电流保护装置被复位后，才能实现脱扣机构和脱扣器本体的复位，由此提高了设备的安全性。
所述剩余电流保护脱扣机构还可以包括支架，所述支架具有导引滑槽，所述跳扣可滑动地安装在所述导引滑槽中，并由所述导引滑槽导引滑动。
通过设置支架，使得跳扣可以更加准确地定位并且跳扣的动作受到该支架的引导，提高了跳扣的工作可靠性。
优选的是，所述剩余电流保护脱扣机构安装在脱扣器的壳体上，以构成一个组件。
通过这种结构，使得整个脱扣器作为一个整体与断路器组装，具有互换性(存在于断路器和脱扣器之间；脱扣器和剩余电流保护器之间)，便于工业化生产和满足不同客户的需要。采用这种脱扣机构的结构，同时也有效缩短了断路器生产和组装时间，更便于生产储存和管理。
根据本发明的另一方面，还提供了一种包括上述脱扣机构的脱扣器。
附图说明
其他方面、特征和优点将随着在结合附图考虑的同时参照下面详细描述变得容易理解而可以轻易被确定。
图1是示出根据本发明一个实施方式的脱扣器的透视图；
图2是从另一个视角示出图1所示的脱扣器的透视图；
图3是示出用于图1所示的脱扣器的脱扣保护机构中的牵引杆的透视图；
图4是示出用于图1所示的脱扣器的脱扣保护机构中的跳扣的透视图；
图5是示出用于图1所示的脱扣器的脱扣保护机构中的剩余电流保护杆的透视图；
图6是示出用于图1所示的脱扣器的脱扣保护机构中的支架的透视图；
图7是示出图4所示的跳扣与图6所示的支架组装在一起的示意图；
图8是示出图3所示的牵引杆与图4所示的跳扣组装到一起的示意图；
图9是示出图3所示的牵引杆与图5所示的剩余电流保护杆组装到一起的示意图；以及
图10是用于解释剩余电流保护的示意图，其中图10A是剩余电流保护机构触发之前，即脱扣机构脱扣之前的状态，而图10B是剩余电力保护机构触发之后，脱扣机构脱扣之后的状态。
附图意在描述本公开内容的示例性实施方式，不应被解释成限制其范围。除非明确指出，附图不应被认为是按比例绘制。
具体实施方式
在描述图中所示的实施方式过程中，为了清楚的缘故采用了特定的术语。但是，这个专利说明书的公开内容并不意在局限于如此选择的该特定术语，并且应理解为每个特定元件包括所有以类似方式操作并且实现类似效果的技术等同物。在下面的描述中，“包括”、“包含”等类似用语应该被理解为开放式的，意图在于除了所指明的元件或构件之外，还有可能存在其他未被指明的元件或构件，而这些未被指明的元件或构件根据本发明的教导是由本领域技术人员可以容易构想到的。
虽然参照附图以一些技术限制来描述示例性实施方式，但是这些描述并不意在限制本发明的范围，并且在这个公开内容的示例性实施方式中描述的所有部件或元件并非是本发明必不可少的。
下面参照附图，详细描述本发明的优选实施方式。图1和图2示出了根据本发明优选实施方式的脱扣器100。如现有技术中已知的，该脱扣器100主要包括主壳体101、将脱扣器100与断路器相组装的组装部分(未示出)、容纳在主壳体101中的保护装置(未示出)、以及大致安装在主壳体101的上部的脱扣机构102等。所述保护装置包括过载保护装置、短路保护装置和剩余电流保护装置，在出现过载、短路、故障泄漏电流等情况下，上述保护装置触发，从而使得脱扣机构脱扣。由于这些保护装置可以采用与现有技术的脱扣器中相同的保护装置，并非是本发明的关键所在，因此，本领域技术人员可以参照现有技术中的结构予以实现，在此不再详细描述。
下面参照附图，尤其是附图3至10，详细描述根据本发明优选实施方式的脱扣机构102。该脱扣机构102设计成一个组件的形式，可以拆卸地安装到脱扣器100的主壳体101的顶部，并且可以在多个不同型号的脱扣器之间通用。然后安装好的脱扣器100可以整体组装到断路器上。
如图1和2所示，脱扣机构102基本上包括支架10、牵引杆20、跳扣30和剩余电流保护杆40。支架10安装在所述脱扣器100的主壳体101上，以容纳脱扣机构102的牵引杆20、跳扣30和剩余电流保护杆40。牵引杆20利用穿过其中的轴而可以枢转，所述轴的相对两端分别安装在侧板50上。当然，所述轴也可以与牵引杆20成一体，而利用轴的两端(即牵引杆20的两端)可枢转地安装在所述侧板50上。
另外，牵引杆20借助于复位弹簧(未示出)沿预定方向上偏压。该复位弹簧可以是扭簧，其扭臂的一端卡在牵引杆20上，另一端卡在主壳体101的相应槽(未示出)中，以便在预定方向(本发明中为顺时针方向)偏压牵引杆20。当然，也可以采用其他形式的弹簧或者弹性元件，来实现相同的功能，这些都包括在本发明的范围内。
如图3所示，牵引杆20大致为长杆状，在其外周的一侧上(图3中为水平侧)设置有搭扣部分21，以便与下面将描述的跳扣30搭接。另外，在牵引杆20的外周的另一侧上(图3中为下侧)设置有多个转臂22A-22C，在安装到脱扣器100上之后，这些转臂22A-22C分别与三相的短路保护装置的触发元件相接合。在牵引杆20的图3中的上侧上，对应于三相分别设置有三个突起部24A-24C，在这些突起部24A-24C设置有孔25A-25C，热调螺钉(未示出)拧入到这些孔中。在组装好后，这些热调螺钉分别与过载保护装置的触发元件相配合。可以调节热调螺钉从孔25A-25C伸出的长度，从而调节整个过载保护机构的行程长度以及过调螺钉与过载保护装置的触发元件之间的间隙大小。另外，在牵引杆20上与转臂22A-22C的大致相同一侧不同的位置处设置有剩余电流保护杆接合部分23，该剩余电流保护杆接合部分23与下面将描述的剩余电流保护杆40相接合并形成为大致平台形状。
现在参照图4和8，跳扣30大致为细长形，一端具有大致钩形的搭接端31，另一端设置有大致圆盘状的执行部分33，该执行部分33推动断路器机构锁扣装置，进而切断故障电流。另外，在跳扣的主体上设置有肋32，以提高整个跳扣30的强度。如图8所示，在组装后，跳扣30位于牵引杆20的上方，且跳扣30的搭接端31与牵引杆20的搭扣部分21相搭接。如图所示，在本发明优选实施方式中，跳扣30的搭接端31为钩形，而牵引杆20的搭接部分21为大致台阶状，但是，本领域技术人员可以理解到，在不背离本发明的范围的前提下，可以采用任何适当的形状，只要二者可以实现可释放的搭接即可。
现在参照图6和图7，跳扣30安装在支架10的导引滑槽11中。该支架10安装在脱扣机构102的基座上。且在支架10的导引滑槽11中具有导引槽(未示出)，以便与跳扣30的肋32相配合，而确定跳扣30正确安装并在跳扣30移动过程中导引跳扣30的移动。当然，本发明并不局限于这种导引结构，而是可以采用任何导引结构来实现对跳扣30的导引作用。在跳扣30和支架10之间设置有偏压弹簧(未示出)，以便在如图10A和10B中的A所示的方向偏压所述跳扣30。
现在参照图5和图9，剩余电流保护杆40为细长形，在剩余电流保护装置触发时该剩余电流保护杆40沿着预定方向滑动。该剩余电流保护杆40借助于脱扣器100的壳体101上的相应导引部分(未示出)被导引移动。具体地说，在保护杆40的一侧形成有凸出部分41，该凸出部分41中形成有导引槽411。在组装后，作为脱扣器壳体101上的导引部分的导引凸台(未示出)插入到导引槽411中，以使得保护杆40仅能够在导引槽411的长度方向上(图5中的沿着保护杆40长度的方向)来回移动，并且移动的行程长度由导引槽411在该长度方向上的长度来限定。当然，也可以采用其他形式的导引和限位结构，例如，导引凸台形成在保护杆40上，而导引槽形成在脱扣器的主壳体101上，这些都落入本发明的保护范围之内。
另外，剩余电流保护杆40在其长度方向上的相应位置处形成有凹陷部分42，该凹陷部分42尺寸确定成能够与牵引杆20的剩余电流保护杆接合部分23相接合，具体地说，在组装后，牵引杆20的剩余电流保护杆接合部分23插入到该凹陷部分42中，以便随着保护杆40的移动，通过剩余电流保护杆接合部分23和凹陷部分42的接合，推动牵引杆20转动。但是牵引杆20与剩余电流保护杆40之间的接合也可以采用其他结构，例如，在保护杆上形成凸台，该凸台可以抵靠牵引杆的剩余电流保护杆接合部分从而推动牵引杆转动，或者，也可以采用销钉、榫等其他接合方式，因此只要能够实现上述功能的所有结构都应落入本发明的保护范围内。
下面，参照图10A和10B，描述本发明的脱扣机构的工作原理。
图10A示出脱扣机构触发之前的状态。如图10A所示，在该状态下，在牵引杆20的复位弹簧的作用下，跳扣30的搭接端31与牵引杆20的搭扣部分21保持相互搭接，将跳扣30保持到位。并且剩余电流保护杆接合部分23插入到剩余电流保护杆40的凹陷部分42中。脱扣器100处于正常工作状态下。
在出现故障泄漏电流时，剩余电流保护装置(未示出)触发，使得剩余电流保护杆40沿着图10A中箭头A所示的方向移动，进而保护杆40的凹陷部分42推动牵引杆20的剩余电流保护杆接合部分23，使得牵引杆20围绕轴在图10中逆时针方向上转动。随着牵引杆20的转动，牵引杆20的搭扣部分21与跳扣30的搭接端31脱开，由此，牵引杆20对跳扣30的保持作用失去，跳扣30在偏压弹簧(未示出)的作用下并且在支架10的导引机构的引导下沿着图10A中箭头A所示的方向平移，该跳扣30推动断路器机构锁扣装置，进而切断故障电流。图10B示出此时的状态。
如果故障并未消除，尽管沿着与箭头A所示方向相反的方向推动跳扣30，由于此时牵引杆20被剩余电流保护杆40的凹陷部分42推动到图10B所示的位置并且在故障泄漏电流消除之前剩余电流保护杆40无法复位而阻碍牵引杆20沿着顺时针方向转动，因此，牵引杆20的搭扣部分21与跳扣30的搭接端31不能相互搭接，因此，跳扣30无法复位。在故障消除之后，通过沿着与图10A中箭头A所示的方向相反的方向推动跳扣30，此时，由于剩余电流保护杆40已经不再阻碍牵引杆20转动，牵引杆20在复位弹簧的作用下沿着图10中顺时针方向转动，使得牵引杆20的搭扣部分21与跳扣30的搭接端31相互搭接，整个脱扣机构复位。
上面已经参照剩余电流保护装置描述了根据本发明优选实施方式的脱扣机构，同时，如上面已经提到的，所述牵引杆20还设置有多个转臂22A-22C，这些转臂可以与短路保护装置配合，并且该牵引杆20上设置的热调螺钉与过载保护装置相配合。由此，在过载保护装置、短路保护装置等保护装置中的一个由于出现过载电流、短路电流等原因触发时，该保护装置的触发部分推动牵引杆20的转臂22或热调螺钉，由此导致牵引杆20转动，整个脱扣机构解扣，其整个工作方式与上面参照剩余电流保护装置描述的类似，在此不再赘述。
对于已经如此描述的本发明的一些实施方式，显而易见的是它们可以以很多方式变化。并且在本公开内容和权利要求的范围内，不同示例性实施方式的元件和/或特征可以彼此结合和/或彼此替代。例如，在具体实施方式中，牵引杆20上设置有三个转臂22A-22C以及三个热调螺钉25A-25C，以与三相电相对应。但是，它们的数量并非是限制性的，也可以根据使用条件采用一个或多个转臂或热调螺钉。牵引杆的搭接部分可以为突出形式的，而与跳扣上的凹陷形式的搭接部分相搭接，反之亦然。跳扣30上设置有肋32来提高跳扣30的强度同时该肋32也作为跳扣30的被导引部分，以便与支架中的相对应部分相接合，来实现对跳扣30的滑动导引，当然也可以将提高强度的肋和导引部分形成为两个不同的部分，并且也采用本领域常用的其他各种引导结构。牵引杆10的搭接部分和转臂等具体位置可以根据脱扣器的整体设计予以改变，而不局限于附图中所示。这些变型不应认为是偏离本发明的范围，而是所有这种改进意图在于包括在本发明的范围之内，本发明的范围仅由所附的权利要求书限定。

Claims (12)

1.一种剩余电流保护脱扣机构(102)，包括牵引杆(20)和跳扣(30)，所述跳扣(30)与所述牵引杆(20)相互作用，以使得所述跳扣(30)在正常工作位置和解扣位置之间动作，其特征在于，所述牵引杆(20)具有第一接合部分(23)和第二接合部分(22A-22C)，剩余电流保护装置与所述第一接合部分相互配合，以使得所述牵引杆(20)动作，进而促动所述跳扣(30)解扣，并且过载保护装置和短路保护装置中的至少一个保护装置与所述第二接合部分(22A-22C)相互作用，使得所述牵引杆(20)动作，进而促动所述跳扣(30)解扣，所述跳扣(30)在所述正常工作位置和解扣位置之间的动作是平移动作。
2.如权利要求1所述的剩余电流保护脱扣机构(102)，其特征在于，所述牵引杆(20)具有搭扣部分(21)，而所述跳扣(30)具有搭接端(31)，所述牵引杆(20)的搭扣部分(21)与所述跳扣(30)的搭接端(31)相互搭接以将所述跳扣(30)保持在所述正常工作位置。
3.如权利要求1所述的剩余电流保护脱扣机构(102)，其特征在于，所述第二接合部分(22A-22C)是转臂，所述转臂与短路保护装置相互配合。
4.如权利要求3所述的剩余电流保护脱扣机构(102)，其特征在于，还包括第三接合部分，该第三接合部分与过载保护装置相配合，以实现脱扣机构解扣。
5.如权利要求4所述的剩余电流保护脱扣机构(102)，其特征在于，所述第三接合部分是设置在所述牵引杆(20)上形成的突起部(24A-24C)中的热调螺钉。
6.如权利要求1至5中任一项所述的剩余电流保护脱扣机构(102)，其特征在于，在所述剩余电流保护装置触发时，所述剩余电流保护装置的剩余电流保护杆(40)与所述第一接合部分(23)相互作用为所述剩余电流保护杆(41)平移而推动所述牵引杆(20)使之转动。
7.如权利要求6所述的剩余电流保护脱扣机构(102)，其特征在于，所述剩余电流保护杆(40)具有凹陷部分(42)，所述牵引杆(20)的第一接合部分(23)被构造成插入到所述凹陷部分(42)中的平台形状。
8.如权利要求6所述的剩余电流保护脱扣机构(102)，其特征在于，所述剩余电流保护杆(40)具有导引限位部分(411)，该导引限位部分与相应的导引部分相互配合，以导引所述剩余电流保护杆(40)的平移运动并限定所述剩余电流保护杆(40)平移运动的行程长度。
9.如权利要求8所述的剩余电流保护脱扣机构(102)，其特征在于，所述导引限位部分(411)为形成在所述剩余电流保护杆(40)上的导引槽(411)，而所述相应的导引部分为形成在脱扣器壳体(101)上的凸台，该凸台插入到所述导引槽(411)中。
10.如权利要求6所述的剩余电流保护脱扣机构(102)，其特征在于，还包括支架(10)，所述支架(10)具有导引滑槽(11)，所述跳扣(30)可滑动地安装在所述导引滑槽(11)中，并由所述导引滑槽(11)导引滑动。
11.一种脱扣器(100)，包括过载保护装置和短路保护装置中的至少一个以及剩余电流保护装置，其特征在于，所述脱扣器(100)还包括如权利要求1-10中任一项所述的剩余电流保护脱扣机构(102)，所述过载保护装置和短路保护装置中的至少一个与所述脱扣机构(102)的牵引杆(20)的第二接合部分(22A-22C)相配合，且所述剩余电流保护装置与所述牵引杆(20)的第一接合部分(23)相配合，以使得所述脱扣器(100)解扣。
12.如权利要求11所述的脱扣器(100)，其特征在于，所述脱扣器(100)作为一个组件可互换地组装到断路器上。
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