CN103444027B - 用于断路器的模块化moc驱动器和联锁组件 - Google Patents

Abstract

一种用于真空断路器的MOC操作器结构，包括耦接到断路器操作轴的凸轮、与凸轮啮合啮合的从动件、与从动件耦接的第一杠杆、与第一杠杆相关联的自由浮动弹簧结构、第二杠杆、与第二杠杆耦接并被构造和布置为与断路器面板接口相关联用于以移动辅助开关的联动结构、以及可操作地耦接在第一和第二杠杆之间的可移动电缆结构。第一杠杆和弹簧结构被配置为使得，当触头闭合时，在电缆结构的任何移动之前，凸轮通过操作轴的移动驱动第一杠杆至用于压缩弹簧结构的最大位置，并且其中弹簧结构的应力使电缆结构移动，并因此使第二杠杆移动，导致联动结构的移动。

Description

用于断路器的模块化MOC驱动器和联锁组件

技术领域

本发明涉及电气开关装置，更具体地，涉及一种用于真空操作断路器的机构操作式（MOC）开关操作器。

背景技术

取代了传统空气磁性断路器的滚入更换（roll-in-replacement,RiR）断路器的公知限制是，与它们所取代的断路器相比，真空断路器的机构行程更短并且速度更高（相对于行程距离）。另外，在更现代的断路器中，可用于驱动这些面板安装的外部开关的多余能量是更少。

机构操作式（MOC）开关通常位于开关装置室中，并且由断路器MOC操作器机构操作。典型的例子可以从美国专利No.4,176,262中找到，其内容在此引入作为参考并入本说明书。MOC开关被用来针对断路器状态和状态控制提供额外或冗余触头。

当对较老技术的断路器应用现代技术的断路器元件时，如改装或更换RiR断路器，用旧的MOC组件可能会产生问题。例如，新机构的速度快得多；驱动器的行程运动在驱动面板安装的部件时必须被加倍；断路器中的可用能量更低；并且因为在改装的情况下，面板设备通常使用了30年或更久，所以优化构造必须容许年龄，以及所安装设备可能存在的维护不足，这导致摩擦增加和突然加速的耐受性减小。

因此，需要为开关组件提供一种用于开关装置组件的改进的MOC操作器结构，其使机构的运动放缓，并确保操作MOC的能量不干扰基本的断路器闭合。

发明内容

本发明的目的是满足上述需求。根据本发明的原理，该目的通过提供一种用于真空断路器的机构操作式（MOC）操作器结构来实现。断路器包括耦接到操作机构的操作轴，操作机构闭合断路器的触头。MOC操作器结构包括被构造和布置为耦接到断路器操作轴的凸轮、与凸轮啮合的从动件、与从动件耦接的第一杠杆、以及与第一杠杆相关联的自由浮动弹簧结构。提供第二杠杆。联动结构与第二杠杆耦接，并被构造和布置为与断路器面板接口相关联，以移动辅助开关。可移动电缆结构可操作地耦接在第一和第二杠杆之间。第一杠杆和弹簧结构被构造和布置为使得当触头闭合时，凸轮通过操作轴的移动驱动第一杠杆至压缩弹簧结构的最大位置，并且由于被第二杠杆驱动的系统的摩擦和惯性，凸轮和第一杠杆的全部运动在电缆结构的任何移动之前完成，并且其中弹簧结构的力使电缆结构移动，并因此使第二杠杆移动，导致联动结构的移动。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于移动真空断路器的断路器面板接口结构的方法。该断路器包括耦接到操作机构的操作轴，操作机构闭合断路器的触头。该方法提供了一种机构操作式（MOC）操作器结构，其具有耦接到断路器操作轴的凸轮、与凸轮啮合的从动件、与从动件耦接的第一杠杆、以及与第一杠杆相连的自由浮动弹簧结构、第二杠杆、与第二杠杆耦接并与断路器面板接口相关联用于移动辅助开关的联动结构、以及将第一杠杆耦接到第二杠杆以便第一杠杆的移动使第二杠杆移动的连接件。该方法确保第一杠杆和弹簧结构被构造和布置为使得当触头闭合时，在第二杠杆的任何移动之前，凸轮通过操作轴的移动驱动第一杠杆至压缩弹簧结构的最大位置。该方法还确保弹簧结构的力作用在连接件上，从而导致联动结构移动，以便移动辅助开关。

通过参考附图考虑下面的详细说明和所附的权利要求，本发明的其它目的、特征和特性，以及结构相关元件的操作方法和功能、部件的组合和制造的经济性将变得更清楚，所有这些构成了本说明书的一部分。

附图说明

通过结合附图进行的对本发明优选实施例的以下的详细描述，将更好地理解本发明，其中相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1是具有根据实施例提供的MOC操作器结构的真空断路器的模块图。

图2是具有根据实施例提供的MOC操作器结构的真空断路器的侧视图。

图3是图2所示的MOC操作器结构处于打开位置的放大图。

图4是图2所示的MOC操作器结构处于闭合位置的放大图。

图5是图2的真空断路器的下部断路器组件的右侧侧视图。

具体实施方式

图1示出了真空断路器（VCB），总体上用10表示，其具有机构操作式（MOC）操作器结构12。VCB10包括可分离触头14，其具有以常规方式的打开位置和闭合位置。操作机构18被提供用于将可分离触头14在打开和闭合位置之间移动，并用于移动MOC操作器结构12。MOC操作器结构12与断路器面板接口结构20相关联，用于移动一个或多个辅助开关（AS）22、24和26。因此，当操作机构18将可分离触头14移动到闭合位置时，MOC操作器结构12将断路器面板接口结构20移动到第一位置，使辅助开关22、24、26移动至闭合位置。当操作机构18将可分离触头14移动到打开位置时，MOC操作器结构12将断路器面板接口结构20移动到第二位置，导致辅助开关22、24、26移动至打开位置。这种移动将在下面更全面地解释。

真空断路器10的一个例子是由ABB制造的VD4型真空断路器。参照图1，VCB10具有耦接到操作机构18的操作轴28，对于VCB10的示例性三相中的每一相，操作轴28可以是传统的推杆（未示出）。如图2所示，轴28还耦接到MOC操作器结构12的凸轮30。作为原动力的凸轮30被外部地附接到断路器10，以对断路器10的运动提供最佳加速曲线。根据相对于耦接到杠杆的从动件32的移动，凸轮30驱动第一杠杆34，第一杠杆34作用于自由浮动的弹簧结构，总体上用36表示。弹簧结构36被构造和布置成具有高的起始（和最终的）负载，但是中等的弹性系数。如图3和4最佳地示出，弹簧结构36优选包括具有一定弹性系数的长压缩弹簧37、以及具有弹性系数大于弹簧37的特定弹性系数的较短压缩弹簧39。枢转块41被提供在弹簧37和39之间。托架43容纳弹簧37和39，它们围绕杆45。杆45的一端通过紧固件29被耦接到托架43。杠杆34的一端47被耦接到枢转块41。杠杆的另一端49可枢转地关于外壳50耦接。外壳50被耦接到断路器10的壁56。

杆45的另一端与柔性电缆结构38耦接，柔性电缆结构38用作将杠杆34/弹簧结构36的运动传递到第二杠杆40的联动件，第二杠杆40耦接到可旋转的轴42。轴42与断路器面板接口20（图1）关联。杆45可以被认为是电缆结构36的一部分。杠杆44和轴42是下部断路器组件的一部分，总体上用51表示。更具体地，电缆结构38的端部52固定于第二杠杆40的端部44。第二杠杆40的另一端部54被耦接到轴42。

柔性电缆结构38可以是常规的鲍登电缆，并允许RiR结构之间的最大适应性，并且最小化一旦使用复杂的硬联动件时可能发生的损失的运动。凸轮30和弹簧结构36被构造并布置使得在断路器10的触头14非常快速的闭合期间（图1），凸轮30从打开位置（图3）完全旋转到闭合位置（图4），而且在被驱动的电缆结构38和断路器面板接口结构20上发生任何运动之前，被驱动的第一杠杆34到达其最大行程（从而通过枢转块41完全使弹簧结构36蓄能）。通过控制弹簧结构36的初始负载以及其有效弹性系数，有可能精确地控制可以从该断路器10中提取的最大总能量，以确保对断路器的性能没有不利地影响。通过使用较短的高系数弹簧39，较长的较低系数弹簧37能够被预加载，以提供合理的初始应力（和最终应力），但对于弹簧37仍然具有足够低的弹性系数，以便延伸输出电缆38的可用的运动，同时保持应力和提取的能量低。

作为附加的特征，由于原动力凸轮30的配置，不管组件的平衡上的负载，有可能确保断路器操作机构18上没有背压试图打开或解禁止触头14的正确操作的锁操作机构18。

一旦断路器10的触头14被闭合，所需要的用于操作MOC操作器结构12的能量现在被存储在弹簧结构36中。在该实施例中，弹簧结构36针对90N的初始负载被预压缩为，并且在闭合运动期间针对约10焦耳的总能量并且约350N的满载力被以5N/mm的速率进一步压缩大约50mm。这种相当中等的350N弹簧力是作用于电缆结构38并使其移动的仅有的应力，以移动断路器面板接口结构20和面板安装的MOC操作器结构12的其余部分，这将在下文更全面地描述。力和系统的惯性的平衡导致室侧部件的中等加速度，以及接近于由空气磁性断路器驱动时原始系统速度的速度。

如图3所示的打开操作期间，凸轮30简单地下落离开第一杠杆34，并且系统的其余部分基于复位弹簧复位到其自然“打开”位置，该复位弹簧被结合到MOC操作器结构12中。小的复位弹簧优选在断路器被在其面板外部操作时被结合到断路器面板接口结构20中，以促进该运动。

参照图5，电缆38被耦接到第二杠杆40，第二杠杆40耦接到联接结构，联接结构包括轴42、固定到轴42上的第一连接件58，第二连接件可枢转地耦接到第一连接件，以限定曲柄连杆结构，它们之间的内角为约120度。第一连接件58由电缆38驱动、杠杆40和轴42为大致垂直，同时第二连接件60驱动断路器面板接口结构20。这个伸直运动提供了三个优点：（1）通过改变连接件58、60的长度和初始角度，凸轮30和杠杆34组件的恒定50mm的运动可以被转化成用于操作面板安装的辅助开关22、24、26所需要的形成的任何长度；（2）两个连接件58、60的伸直提供了逆余弦形状的速度分布中移动端速度的自然减慢；（3）以及当机构到达其最终接近直线的位置时，相对于对电缆38的水平反作用力（并因此返回到弹簧结构36）的垂直力（被施加到面板安装的辅助开关22、24、26）的机械优点变得非常大。因此即使是来自电缆38的少量的力也足以在MOC上提供大的拉升力。这是非常需要的，因为在典型的面板安装的MOC装置中，当MOC开关22、24或26到达其最终位置时，复位弹簧力也处于其最大值。由于这种大的机械优点，用于克服复位弹簧力的弹簧结构36在原动力杠杆/凸轮组件上的压缩量被最小化，所以存在非常小的损失的运动。换句话说，曲柄连接件58、60的结构可以为使得，即使当驱动相当重的MOC负载时，原动力组件的接近全部50mm（空载）的运动可以被利用，即使最终面板安装的MOC负载的大多数，如果不是全部，是通过设计到弹簧结构36中的预加载而适应的。

断路器的主要联锁需求也被结合到组件。这些需求是，闭合的断路器不能被移入或移出所连接的位置，以及如果断路器不是处于任何限定的断开、试验或连接位置时，其可以不被闭合。如图2所示，联锁杠杆31被连接到电缆33，电缆33间接连接到断路器10下部的联动件35。当断路器10移动（“变形”）到连接位置或从该连接位置（图3）移动出去时，杠杆31通过联动件35和电缆33顺时针旋转。通过比较图3和图4，很明显，当凸轮30处于如图3所示的打开位置时，这才能实现。触头14处于闭合位置时，凸轮30处于图4所示的位置。该凸轮的位置阻止了杠杆31的运动，从而阻止了联动件35的运动，以防止当触头14闭合时，断路器10的变形。以类似的方式，当触头14处于打开位置时，凸轮30的位置使得杠杆31能够旋转。联动件35应被定位成允许断路器的变形，电缆33转动杠杆31，如图3所示，这阻止了凸轮30和操作轴28的旋转，以防止断路器10的触头14闭合。

MOC操作器结构12和断路器面板接口20可以应用于改装的滚入放置（roll-in-placement,RIP）断路器。MOC操作器结构12和断路器面板接口20的关键特征在于，它是模块化的，并能够应用于任何具有类似需求的结构。

上述优选实施例已被示出和说明，其目的是为了描述本发明的结构和功能原理，以及说明采用优选实施例的方法，而且在不偏离这些原理的前提下可以接收改变。因此，本发明包括所有落入所附权利要求精神内的所有修改。

Claims (17)

1.一种用于真空断路器的机构操作式MOC操作器结构，所述断路器包括耦接到操作机构的操作轴，所述操作机构闭合所述断路器的触头，所述MOC操作器结构包括：

凸轮，被构造和布置为耦接到所述断路器的所述操作轴，

从动件，与所述凸轮啮合，

第一杠杆，与所述从动件耦接，

自由浮动弹簧结构，与所述第一杠杆相关联，

第二杠杆，

联动结构，与所述第二杠杆耦接，并被构造和布置为与断路器面板接口相关联，以移动辅助开关，以及

可移动电缆结构，可操作地耦接在所述第一和所述第二杠杆之间，

其中所述第一杠杆和弹簧结构被构造和布置为使得当所述触头闭合时，在所述电缆结构的任何移动之前，所述凸轮通过操作轴的移动驱动所述第一杠杆至用于压缩所述弹簧结构的最大位置，并且其中所述弹簧结构的力使所述电缆结构移动，并且因此使所述第二杠杆移动，导致所述联动结构的移动。

2.根据权利要求1所述的MOC操作器结构，其中所述弹簧结构包括具有特定弹性系数的第一压缩弹簧和具有大于所述特定弹性系数的弹性系数的第二压缩弹簧，从而在压缩时，所述第一压缩弹簧被预加载以提供力以移动所述电缆结构。

3.根据权利要求2所述的MOC操作器结构，其中枢转块被啮合在所述第一压缩弹簧和所述第二压缩弹簧之间，并且所述第一杠杆的一端耦接到所述枢转块。

4.根据权利要求3所述的MOC操作器结构，还包括容纳所述第一压缩弹簧和所述第二压缩弹簧的托架。

5.根据权利要求4所述的MOC操作器结构，还包括杆，所述杆在一端耦接到所述托架，并且另一端耦接到所述电缆结构，所述杆内部地设置在所述第一压缩弹簧和第二压缩弹簧。

6.根据权利要求1所述的MOC操作器结构，其中所述电缆结构是鲍登电缆。

7.根据权利要求1所述的MOC操作器结构，其中所述联动机构包括耦接到所述第二杠杆的可旋转轴、固定到所述可旋转轴的第一连接件、以及可枢转地耦接到所述第一连接件以限定曲柄连杆结构的第二连接件，所述第二连接件被构造和布置为耦接到所述断路器面板接口。

8.根据权利要求1所述的MOC操作器结构，还包括联锁杠杆，所述联锁杠杆与所述凸轮相关联，并被构造和布置为耦接到所述断路器的联动件，从而所述断路器的所述触头的打开或闭合状态防止所述联锁杠杆的移动，并且从而防止所述联动件的移动，以防止断路器变形。

9.根据权利要求8所述的MOC操作器结构，其中所述联锁杠杆被构造并布置为物理地阻止断路器操作机构。

10.根据权利要求1所述的MOC操作器结构，其与真空断路器相组合。

11.一种移动真空断路器的断路器面板接口结构的方法，所述断路器包括耦接到操作机构的操作轴，所述操作机构闭合所述断路器的触头，所述方法包括以下步骤：

提供机构操作式MOC操作器结构，其具有耦接到所述断路器的所述操作轴的凸轮、与所述凸轮啮合的从动件、与所述从动件耦接的第一杠杆、与所述第一杠杆相关联的自由浮动弹簧结构、第二杠杆、与所述第二杠杆耦接并与所述断路器面板接口相关联的用于移动辅助开关的联动结构、以及将所述第一杠杆耦接到所述第二杠杆从而移动所述第一杠杆将移动所述第二杠杆的连接件，以及

确保所述第一杠杆和所述弹簧结构被构造和布置为使得当所述触头闭合时，在第二杠杆的任何移动之前，所述凸轮通过操作轴的移动驱动所述第一杠杆至用于压缩所述弹簧结构的最大位置，以及确保所述弹簧结构的力作用在所述连接件上以引起所述第二杠杆的移动，从而导致所述联动结构的移动，以移动所述辅助开关。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述弹簧结构被提供为具有特定弹性系数的第一压缩弹簧和具有大于所述特定弹性系数的弹性系数的第二压缩弹簧，从而在压缩时，所述第一压缩弹簧被预加载以提供力以移动电缆结构。

13.根据权利要求12所述的方法，其中枢转块被啮合在所述第一压缩弹簧和所述第二压缩弹簧之间，并且所述第一杠杆的一端耦接到所述枢转块。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括容纳所述第一压缩弹簧和所述第二压缩弹簧的托架。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述连接件被提供为鲍登电缆。

16.根据权利要求11所述的方法，还包括联锁杠杆，所述联锁杠杆与所述凸轮相关联并耦接到所述断路器的联动件，使得所述断路器的所述触头的打开或闭合状态防止所述联锁杠杆的移动，并且从而防止所述联动件的移动，以防止断路器变形。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述联锁杠杆物理地阻止断路器操作机构。