CN103824735A - 用于使多相断路器跳闸的热磁跳闸装置 - Google Patents

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Abstract

在一种跳闸装置中，第一传动杆(31)可在多个热致动器(40)中的任何一个的作用下与棘轮(30)一样绕同一个枢轴(Y2-Y′2)枢转，在其运动过程中，第一传动杆(31)把棘轮(30)从闩锁位置驱动至释放位置，并使第一指示器(11)改变状态。第二传动杆(32)可在多个磁致动器(42)中的任何一个的作用下与棘轮(30)一样绕同一个枢轴(Y2-Y′2)枢转，在其运动过程中，第二传动杆(32)把棘轮(30)从其闩锁位置驱动至其释放位置，并使第二指示器(12)改变状态。

Description

用于使多相断路器跳闸的热磁跳闸装置
技术领域
本发明涉及一种热磁跳闸装置，用于监测流入多相断路器的多相电流，并在发生影响至少其中一相电流的异常情况时使多相断路器跳闸。
背景技术
断路器可用于同时实现两种保护，即，针对持续过电流（又称电流过载）的保护和针对由短路造成的极高电流的保护。断路器的跳闸（即，其触点的断开）可由能识别电流过载和短路的热磁跳闸装置控制。
欧洲专利申请EP 0,848,404中说明了一种具有众多优点的热磁跳闸装置部件，例如，该部件能与某个类型的多个多相断路器中的任何一个直接配合工作，以控制多相断路器跳闸。在欧洲专利申请EP 0,542,641中示出了这种热磁断路器的另一种部件。在上述专利申请EP 0,848,404和EP 0,542,641中公开的热磁跳闸装置不能够确定跳闸的原因，不论是何种原因。
在发生由短路引起的跳闸后，在对断路器进行合闸之前，必须弄清短路的起因。对于由电流过载引起的跳闸，通常不需要采取与由短路引起的跳闸一样的检测措施。因此，有利地，在发生断路器跳闸之后能够确定此跳闸是由电流过载引起的还是由短路引起的。
欧洲专利申请EP 0,954,002提出了一种能够以机械方式指示跳闸原因是电流过载还是短路的断路器。在美国专利US 6,239,677中可找到能够以机械方式指示跳闸原因是电流过载还是短路的断路器的另一个示例。与上述欧洲专利申请EP 0,954,002中所述的断路器相似，在美国专利US 6,239,677中所示的断路器中，在发生短路或电流过载时使断路器跳闸的机构比较复杂，包括很多构成部件。而且，这种机构体积较大，不适合于或难以适应某些断路器。
发明内容
本发明之目的是至少使用于监测多相电流和使断路器跳闸的热磁跳闸装置能够以机械方式指示跳闸原因是电流过载还是短路，并同时降低该热磁跳闸装置的复杂性。
根据本发明，此目的是通过用于监测流入多相断路器中的多相电流并在发生影响至少其中一相电流的异常情况时使多相断路器跳闸的一种热磁跳闸装置来实现的。此热磁跳闸装置包括：
-多个相；
-多个热致动器，分别用于通过产生机械跳闸命令对所述相之一的电流过载做出反应；
-多个磁致动器，分别用于通过产生机械跳闸命令对所述相之一的短路做出反应；
-中间传动装置，构造成能够接收任何一个机械跳闸命令，包括沿第一方向柔性偏置于闩锁位置的棘轮，布置为当该传动装置接收到跳闸命令时使此棘轮从通过闩锁作用把跳闸部件固定于不作用状态的闩锁位置移动至使跳闸部件从棘轮脱开的释放位置；
-支撑轴，上述棘轮安装在该支撑轴上，从而该棘轮能够绕枢轴在其闩锁位置和释放位置之间回转；
-第一指示器，用于指示由电流过载导致的跳闸；以及
-第二指示器，用于指示由短路导致的跳闸。
中间传动装置包括：
-第一传动杆，安装在所述支撑轴上，从而在其中任何一个热致动器的作用下能够像所述棘轮一样绕同一个枢轴沿与第一方向相反的第二方向枢转，在其运动过程中，第一传动杆把所述棘轮从其闩锁位置驱动至其释放位置，并且使第一指示器改变状态；以及
-第二传动杆，安装在所述支撑轴上，从而在其中任何一个磁致动器的作用下能够像所述棘轮一样绕同一个枢轴沿第二方向枢转，在其运动过程中，第二传动杆把所述棘轮从其闩锁位置驱动至其释放位置，并且使第二指示器改变状态。
在绕枢轴枢转时，第一和第二传动杆彼此分离。
根据一种优选实施方式，跳闸装置包括使第一传动杆偏置于不工作位置的第一柔性构件、使第二传动杆偏置于不工作位置的第二柔性构件以及使棘轮从其释放位置偏置到其闩锁位置的第三柔性构件。第一传动杆包括安装在支撑轴上的多个第一轴承以及与第一轴承相互刚性结合的至少第一拉杆，第二传动杆包括安装在支撑轴上的多个第二轴承以及与第二轴承相互刚性结合的至少第二拉杆，第一和第二轴承沿所述枢轴彼此偏移。
根据本发明的一个特征，第一传动杆包括第一臂，第一臂布置成使得每个热致动器能够通过在其中一个臂上施加作用而使第一传动杆沿第二方向回转。
类似地，第二传动杆包括第二臂，第二臂布置成使得每个磁致动器能够通过在其中一个臂上施加作用而使第二传动杆沿第二方向回转。
第一和第二指示器中的至少一个包括：
-窗口，布置成穿过热磁跳闸装置的外壳；以及
-指示部件，可在第一状态和第二状态之间运动，在第一状态中，该指示部件的任何部分不处于窗口的高度，在第二状态中，从外侧通过窗口至少能够部分地看到该指示部件。
附图说明
通过下文中对本发明的具体实施方式的说明，能够更清晰地理解本发明的其它优点和特征，这些实施方式仅给出一些非限制性的示例，并在附图中示出，其中：
-图1是根据本发明的用于与多相断路器配合从而能够控制多相断路器跳闸的热磁跳闸装置的透视图；
-图2是图1所示的跳闸装置（不带前盖）的前视图；
-图3是沿图2所示的平面III剖切的截面的透视图，示出了图1所示的跳闸装置（不带前盖）；
-图4是仅示出图1所示的跳闸装置的某些内部构成部件的局部示意透视图，尤其是第一传动杆、第二传动杆以及中间传动装置的棘轮；
-图5是在图4中可见的第一传动杆的透视图；
-图6是在图4中可见的第二传动杆的透视图；
-图7是在图4中可见的棘轮的透视图；
-图8是从另一个角度展现图7中所示的棘轮的透视剖面图；
-图9是作为图1所示的跳闸装置的构成部件、用于以直观方式指明此跳闸装置发出跳闸命令的起因类型的两个相同指示部件之一的透视图；
-图10是从沿平行于平面III的平面剖切的截面图提取的窗口的放大透视图，示出了在发生电流过载时图7所示的棘轮被图5所示的第一传动杆驱动的情况；
-图11是从透视图提取的窗口的放大示意图，示出了在发生电流过载时图9所示的指示部件被图5所示的第一传动杆驱动的情况；
-图12是沿图1的平面XII剖切的截面的简化局部示意图，示出了图9所示的指示部件、以及形成图1所示跳闸装置的指示器的其它构成部件；
-图13是与图12相似的视图，示出了与图12相同的构成部件，反映了包括这些构成部件的指示器在发生状态改变后的情况；
-图14是图1所示的跳闸装置（不带前盖）的前视图，示出了在跳闸装置因某相中发生电流过载而产生跳闸命令后两个指示部件的各自位置；
-图15是从沿平行于平面III的平面剖切的截面图提取的窗口的放大透视图，示出了在发生短路时图7所示的棘轮被图6所示的第二传动杆驱动的情况；
-图16是从透视图提取的窗口的放大示意图，示出了在发生短路时与图7所示的相同的指示部件被图6所示的第二传动杆驱动的情况；
-图17是图1所示的跳闸装置（不带前盖）的前视图，示出了跳闸装置因发生短路而产生跳闸命令后两个指示部件的各自位置。
具体实施方式
在图1中，根据本发明的多相热磁跳闸装置1用于与多相断路器（未示出，例如欧洲专利申请EP 0,542,636中所述的多相断路器）配合工作。在安装后，跳闸装置1的功能是监测流入多相断路器各相的相电流，并在其中某一相发生电流过载时或发生影响其中至少一相的短路时使断路器跳闸。
在所示的示例中，跳闸装置1具有三个相2，每相包括导体3，导体3中流过被监测的相电流之一。跳闸装置1包括绝缘外壳，该绝缘外壳包括彼此固定的组装壳体4和前盖5。每个导体3为弯曲多次的薄片形式，导体3的每端形成延伸出组装壳体4的电连接端子6。
枢转调节装置7可通过布置在前盖5上的孔操作。
跳闸装置1包括两个相同的指示器11和12，它们的功能是一起指示发出的跳闸命令是由于电流过载还是由于短路而引起的。更确切地说，当断路器1由于流入导体3的电流发生过载而产生跳闸命令时，此情况由指示器11指示。指示器12用于指示断路器1由于短路而产生的每个跳闸命令。指示器11和12均包括按钮13和从一侧至另一侧穿过前盖5的窗口14。
如图2所示，指示器11和12还均包括指示部件15，指示部件安装在前盖5的前面板之后，从而能够沿大致垂直于该前面板的方向绕枢轴X-X′回转。每个按钮13在其中一个指示部件15的指状元件的高度穿过前盖5。在从外部手动按下按钮13时，按钮13能够对该指状元件施加横向推力。
跳闸装置1包括业界已知的蓄能机构20，在图3中可看到该蓄能机构20的撞针21。撞针21是跳闸部件，能够绕枢轴Y1-Y′1在不作用位置和作用位置（撞针21被弹簧（在图中未示出）柔性偏置在该位置）之间枢转。在图3中，蓄能机构20处于储能状态，而撞针21此时由于被闩锁至本身处于闩锁位置的棘轮30而保持在其不作用位置。使棘轮30致动到释放位置会导致撞针21脱开，从而施加在撞针21上的柔性偏置力被释放，然后撞针被驱动进行跳闸运动，直到其获得足够的惯性，产生能够使断路器跳闸的撞击。
现在请参阅图4。棘轮30构成中间传动装置的一部分，该中间传动装置包括两个其它的枢转部件，即，两个传动杆31和32。棘轮30与传动杆31和32安装在同一个公共支撑轴33上，因而都能够绕同一个枢轴Y2-Y′2回转。虽然在图4中为了清楚起见没有示出，但在图3中能够看到，支撑轴33通过其两端固定至壳体4。传动杆31和32通过绕其公共枢轴Y2-Y′2枢转而彼此脱开。
压缩弹簧34构成沿方向S1绕枢轴Y2-Y′2把棘轮30偏置于其闩锁位置的柔性偏置装置。参考方向S2指方向S1的反方向。
压缩弹簧35构成沿方向S1绕枢轴Y2-Y′2把传动杆31偏置于不工作位置的柔性偏置装置。当棘轮30处于其闩锁位置并且传动杆31处于其不工作位置时，有一定的间隙存在，传动杆31必须沿方向S2转过该间隙，才能驱动棘轮30随其沿相同的方向S2枢转。
扭力弹簧36构成沿方向S1绕枢轴Y2-Y′2把传动杆32偏置于不工作位置的柔性偏置装置。当棘轮30处于其闩锁位置并且传动杆32处于其不工作位置时，有一定的间隙存在，传动杆32必须沿方向S2转过该间隙，才能驱动棘轮30随其沿相同的方向S2枢转。
为了清楚起见，偏置弹簧34、35和36仅在图4中示出。
在跳闸装置1中，为每相提供了具有双金属片的热致动器40。图4中示意性地示出了业界已知的热致动器40。每个热致动器的构造和工作方式已在上述欧洲专利申请EP 0,542,641中说明。每个热致动器40构造成在相应相中发生电流过载时产生机械跳闸命令。此机械跳闸命令表现为由热致动器40的头部41对传动杆31施加推力的形式，该推力沿方向S2绕轴Y2-Y′2作用在弹簧35上。箭头P1代表由热致动器40施加的这种推力的一个示例。
在跳闸装置1中，为每相提供了磁致动器42。图4中示意性地示出了业界已知的磁致动器42。每个磁致动器的构造和工作方式已在上述欧洲专利申请EP 0,848,404中说明。每个磁致动器42构造成在发生涉及相应相的短路时产生机械跳闸命令。此机械跳闸命令表现为由磁致动器42的活动翻板43对传动杆32施加推力的形式，该推力沿方向S2绕轴Y2-Y′2作用在弹簧36上。箭头P2代表由磁致动器42施加的这种推力的一个示例。
传动杆31在图5中单独示出。它包括安装在支撑轴33上的三个安装轴承50，这些安装轴承沿枢轴Y2-Y′2彼此偏移，并由轴向拉杆51刚性连接。传动杆31还包括承受推力P1的臂52，臂52的数目与热致动器40的数目相同。每个安装轴承50支撑一个臂52，每个臂52包括远离枢轴Y2-Y′2的附加推杆53。
臂52沿枢轴Y2-Y′2彼此偏移，使得每个头部41能够对推杆53施加推力P1形式的机械跳闸命令，以便在发生电流过载时使传动杆31沿方向S2回转。
其中一个臂52具有指示器11的指示部件15的致动指状元件54。
拉杆51包括轮圈55，轮圈对棘轮30施加推力从而把棘轮驱动至其释放位置，如下文中详述。
传动杆31可沿支撑轴33滑动。其轴向位置可通过调节装置7调节。为此，传动杆31包括把后者与这些调节装置7联接的叉状件56。
轴承50、拉杆51、臂52、指状元件54和叉状件56构成由聚合物模制的一个整体部件的一部分，推杆53固定在该部件上。
传动杆32在图6中单独示出。它包括安装在支撑轴33上的三个安装轴承60，这些安装轴承沿枢轴Y2-Y′2彼此偏移，并通过轴向拉杆61刚性连接。传动杆32还包括承受推力P2的臂62，臂62的数目与磁致动器42的数目相同。每个臂62由一个轮毂60支撑，包括远离枢轴Y2-Y′2的推杆63。
臂62沿枢轴Y2-Y′2彼此偏移，使得每个翻板41能够对推杆63施加推力P2形式的机械跳闸命令，以便在发生短路时使传动杆32沿方向S2回转。
轴承60支撑指示器12的指示部件15的驱动臂64。
两个相继轴承60的每一个支撑着一个锁插65，锁插65限定对棘轮30施加推力从而把棘轮驱动至其释放位置的两个平面66中的一个，如下文所详述。
传动杆32是由聚合物模制的整体部件。
图7和图8中单独示出了棘轮30。棘轮30包括安装轮毂70，该安装轮毂70安装在支撑轴33上并支承通过闩锁作用固定撞针21的指状元件71。在距轮毂70一定距离处，指状元件71的自由端具有用于对撞针21进行闩锁的鼻状件72。
棘轮30限定以大致平行于轴Y2-Y′2的方式从轮毂70向外延伸的表面73。此表面73构造成与轮圈55协作并承受轮圈的推力。棘轮30还限定以大致平行于轴Y2-Y′2的方式从轮毂70向外延伸的两个表面74。这些表面74构造成与推力面66协作并同时承受推力面的推力。
图9中单独示出了指示部件15。指示部件15包括曲柄臂80，其中钻有用于与支撑轴（未示出）配合并位于枢轴X-X′中心位置的配合孔。曲柄臂80具有相对于枢轴X-X′偏移的后曲柄销81、大致垂直于枢轴X-X′的柔性指状元件82以及使指示部件15偏置于遮蔽状态的柔性弧形部分83。指状元件82可朝后部弹性弯曲，处于与枢轴X-X′平行的平面上。其自由端支承凸起部84，凸起部84能够结合在窗口14中，从而把指示部件15闩锁于可见状态，以指示发生了跳闸。
当过载电流流入某一相2的导体3时，与该相3相关联的热致动器40产生运动，导致推力P1，使传动杆31沿方向S2回转。这导致轮圈55闩锁在表面73上，然后沿方向S2推动表面73，从而使棘轮30回转到其释放位置，如图10所示。在图10中，撞针21已从鼻状件72松开，并开始移动，然后加速，直到其进行撞击，导致断路器跳闸。
如图11所示，传动杆31沿方向S2的回转使指状元件54推在指示器11中的曲柄销81上，从而致动此指示器11的指示部件15。在发生电流过载之前，此指示部件15处于遮蔽状态，即，图12中所示的状态。在图12中，由于其柔性弧形部分83施加的柔性偏置力，指示器11的指示部件15保持在与图2所示的相同的角度位置。然后它被前盖5完全遮盖。而且，指示器11的指状元件82以柔性方式向后弯曲。
当传动杆31沿方向S2回转时，指状元件54使指示器11的指示部件15克服指示部件15的弧形部分83所施加的偏置力绕相应的枢轴X-X′回转。在被指状元件54致动后，指示器11的指示部件15改变其状态，并处于可见状态，如图13和图14所示。在图13中，指示器11的指状元件82自己变直，并自此以后保持直线状态。其凸起部84已结合在指示器11的窗口14中，把指示器11的指示部件15闩锁于其可见状态。指示器11的凸起部84在指示器11的窗口14中可见表明发生了电流过载后的跳闸。
在消除了电流过载的原因后，当手动按下指示器11的按钮13时，按钮使指状元件82向后柔性弯曲，把凸起部84从此指示器11中的窗口14中推出。当此凸起部84从相应的窗口14移出时，指示器11的指示部件15的弧形部分83使此指示部件15返回其遮蔽状态，如图2和图12所示。
当短路电流流入其中一相2的导体3时，与此相3相关联的磁致动器42产生移动，使翻板43产生推力P2，施加在推杆62上。此推力P2使传动杆32沿方向S2回转。这导致锁插65按在表面74上，然后沿方向S2推动表面74，从而使棘轮30回转到其释放位置，如图15所示。在图15中，撞针21已从鼻状件72松开，并开始移动，然后加速，直到其进行撞击，导致断路器跳闸。
如图16所示，传动杆32沿方向S2的回转使臂64推在指示器12中的指示部件15的曲柄销81上，从而致动此指示部件15。在发生短路之前，指示器12的指示部件15处于其遮蔽状态，即，图2中所示的状态。当指示部件15在指状元件64的作用下发生回转后，指示部件15改变状态，并处于其可见状态中，即，图17所示的状态，该状态与图13所示的状态相同。指示器12的凸起部84在同一指示器12的窗口14中可见表明发生了短路后的跳闸。
在消除了短路的原因后，当手动按下指示器12的按钮13时，相应的指示部件15会返回其遮蔽状态，如图2所示。
本发明不局限于上文所述实施方式。特别是，传动杆32构造成构成高规格热磁跳闸装置的一部分。可以对该传动杆进行修改，使其适应低规格热磁跳闸装置。这些修改尤其可涉及臂62的构成和其绕轴Y2-Y′2的角度位置。

Claims (8)

1.一种热磁跳闸装置，用于监测流入多相断路器的多相电流，并在发生影响至少一相电流的异常情况时使多相断路器跳闸，包括：
-多个相(2)；
-多个热致动器(40)，分别用于通过产生机械跳闸命令(P1、P2)对所述相(2)之一的电流过载做出反应；
-多个磁致动器(42)，分别用于通过产生机械跳闸命令(P1、P2)对所述相(2)之一的短路做出反应；
-中间传动装置，构造成能够接收机械跳闸命令(P1、P2)中的任一，包括沿第一方向(S1)柔性偏置于闩锁位置的棘轮(30)，并布置为当该传动装置接收到跳闸命令(P1、P2)时使所述棘轮(30)从通过闩锁作用把跳闸部件(21)固定于不作用状态的闩锁位置移动至使跳闸部件(21)从棘轮(30)脱开的释放位置；
-支撑轴(33)，所述棘轮(30)安装在该支撑轴上，使得所述棘轮能够绕枢轴(Y2-Y’2)在棘轮的闩锁位置和释放位置之间回转，
其特征在于，所述热磁跳闸装置包括：
-第一指示器(11)，用于指示由电流过载导致的跳闸；以及
-第二指示器(12)，用于指示由短路导致的跳闸，
所述中间传动装置包括：
-第一传动杆(31)，安装在所述支撑轴(33)上，从而在所述热致动器(40)中的任何一个的作用下能够像所述棘轮(30)一样绕同一个枢轴(Y2-Y’2)沿与第一方向(S1)相反的第二方向(S2)枢转，在所述第一传动杆移动过程中，第一传动杆(31)把所述棘轮(30)从棘轮的闩锁位置驱动至棘轮的释放位置，并且使第一指示器(11)改变状态；以及
-第二传动杆(32)，安装在所述支撑轴上(33)，从而在所述磁致动器(42)中的任何一个的作用下能够像所述棘轮(30)一样绕同一个枢轴(Y2-Y’2)沿第二方向(S2)枢转，在所述第二传动杆运动过程中，第二传动杆(32)把所述棘轮(30)从棘轮的闩锁位置驱动至棘轮的释放位置，并且使第二指示器(12)改变状态，
第一和第二传动杆(31,32)在绕枢轴(Y2-Y’2)枢转时彼此脱开。
2.如权利要求1所述的热磁跳闸装置，其特征在于，所述热磁跳闸装置还包括：
-第一柔性构件(35)，所述第一柔性构件使第一传动杆(31)沿第一方向(S1)绕枢轴(Y2-Y′2)偏置于不工作位置，
-第二柔性构件(36)，所述第二柔性构件使第二传动杆(32)沿第一方向(S1)绕枢轴(Y2-Y′2)偏置于不工作位置，
-第三柔性构件(34)，所述第三柔性构件使棘轮(30)沿第一方向(S1)绕枢轴(Y2-Y′2)从棘轮的释放位置偏置到棘轮的闩锁位置。
3.如权利要求1所述的热磁跳闸装置，其特征在于，所述第一传动杆(31)包括安装在支撑轴(33)上的多个第一轴承(50)以及与第一轴承(50)相互刚性结合的至少第一拉杆(51)，所述第二传动杆(32)包括安装在支撑轴(33)上的多个第二轴承(60)以及与第二轴承(60)相互刚性结合的至少第二拉杆(61)，第一轴承和第二轴承(50,60)沿所述枢轴(Y2-Y′2)彼此偏移。
4.如权利要求1所述的热磁跳闸装置，其特征在于，所述第一传动杆(31)包括第一臂(52)，所述第一臂布置成使得每个热致动器(40)能够通过在这些臂(52)之一上施加作用使第一传动杆(31)沿第二方向(S2)回转。
5.如权利要求1所述的热磁跳闸装置，其特征在于，所述第二传动杆(32)包括第二臂(62)，所述第二臂布置成使得每个磁致动器(42)能够通过在这些臂(62)之一上施加作用使第二传动杆(32)沿第二方向(S2)回转。
6.如权利要求3和权利要求4或5所述的热磁跳闸装置，其特征在于，所述臂(52,62)均由第一轴承和第二轴承(50,60)之一支撑。
7.如权利要求1所述的热磁跳闸装置，其特征在于，第一和第二指示器(11,12)中的至少一个指示器包括：
-窗口(14)，布置成穿过热磁跳闸装置的外壳(4,5)；以及
-指示部件(15)，可以在第一状态和第二状态之间移动，在第一状态中，所述指示部件(15)的任何部分不处于窗口(14)的高度，在第二状态中，从外侧通过窗口(14)至少能够部分地看到所述指示部件(15)。
8.如权利要求7所述的热磁跳闸装置，其特征在于，所述指示部件(15)柔性偏置于第一状态，并包括支承凸起部(84)的可弹性弯曲指状元件(82)，所述凸起部(84)能够通过接合在窗口(14)中而将所述指示部件(15)闩锁在指示部件的第二状态。
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