CN103915297B - 具有故障指示的断路器 - Google Patents

Abstract

具有故障指示的断路器，包括壳盖、基座、安装在基座上的操作机构和底座，还包括安装在断路器本体内的故障指示装置，所述的故障指示装置包括主体、以直线移动的方式与主体连接的指示件、指示弹簧、通过铰链与主体连接的锁合件、锁合弹簧和短路故障专用脱扣片，所述的锁合件的锁扣面与指示件的扣锁面可分离的锁合，所述的锁合件与短路故障专用脱扣片传动连接，所述的短路故障专用脱扣片通过其上的离合结构与操作机构的锁扣可分离的耦合。当发生故障时，无论是短路或者过载，断路器会在断开电路实现保护功能的同时，还能够从断路器本体上直接提供区分故障类型的指示，结构简单、易于标准化生产，使维修更加方便。

Description

具有故障指示的断路器

技术领域

本发明涉及低压小型断路器，特别是一种具有故障指示的电机保护断路器，当电路出现故障时，断路器提供故障报警和指示。

背景技术

小型断路器作为线路保护的低压电器，已得到了广泛的运用。伴随小型断路器的发展，小型断路器的保护功能越来越多，如短路、过载、过压、过热等保护，同时，对小型断路器的故障指示功能的要求也越来越高，例如要求故障指示能区分故障类型，不仅要求断路器具有故障指示的功能，而且还要求同时提供何种故障的信息，以便维修人员在维修时，能知道断路器发生的是何种故障，使得维修更加方便和安全。

现有的断路器的故障指示的形式包括两种，一种是电子式的，另一种是机械式的。前一种故障指示通常采用声、光、电的形式发出指示信号，具有易与控制电路兼容的优点，但它需要故障指示电路和电源的支持，构造相对复杂。后一种机械式的断路器的故障指示直观可靠，无需电源等复杂结构，但是由于受现有的断路器操作机构的结构限制，各种故障保护都通过同一个操作机构的脱扣跳闸实现，因此都不能区分故障类型，例如申请号为201310210858.6的中国发明专利申请公开了一种带故障指示装置的小型断路器，在壳体内对应跳扣的上方设有滑槽，滑槽内滑动配合有故障指示件，壳体上对应指示件的上方设有观察窗，故障指示件下端连接有推动件，U形杆对应跳扣的一端延伸有跳扣动作时与推杆配合的顶杆。由于其故障指示件通过推动件与U形杆对应跳扣一端的顶杆连接，所以只能指示断路器是否分断，无法显示是何种故障导致的跳闸，甚至不能分辨是故障跳闸还是正常分闸。为了能区分故障类型，现有的解决方案是增设专门用于指示断路器故障状态的辅助单元，它被安装在断路器的一侧，设置在辅助单元上的故障指示标志存在故障指示不直接的问题。维修人员在维修时，如知道断路器本体上是何种故障，维修将更加方便。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有故障指示的断路器，当发生故障时，无论是短路或者过载，断路器会在断开电路实现保护功能的同时，还能够从断路器本体上直接提供区分故障类型的指示，结构简单、易于标准化生产，使维修更加方便。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。

具有故障指示的断路器，包括壳盖3、基座4、安装在基座4上的操作机构1和底座5，还包括安装在断路器本体内的故障指示装置2，所述的故障指示装置2包括主体20、以直线移动的方式与主体20连接的指示件21、指示弹簧22、通过铰链与主体20连接的锁合件23、锁合弹簧24和短路故障专用脱扣片6，所述的锁合件23的锁扣面23a与指示件21的扣锁面21b可分离的锁合，所述的锁合件23与短路故障专用脱扣片6传动连接，所述的短路故障专用脱扣片6通过其上的离合结构60与操作机构1的锁扣14可分离的耦合。

另外，优选的结构是，所述的将锁合件23与故障指示装置2的主体20连接的铰链包括销轴25、形成在主体20上的销孔和形成在锁合件23上的轴孔。

另外，优选的结构是，所述的故障指示装置2的主体20上分别设有带滑槽的第一支撑部201和带滑槽的第二支撑部202，所述的故障指示装置2的指示件21的杆状体21c以滑动配合的方式安装在所述的两个滑槽内，使指示件21以直线移动方式与主体20连接。

另外，优选的结构是，所述的离合结构60包括设置在短路故障专用脱扣片6上的孔槽63、设置在孔槽63上的触动面631以及设置在锁扣14上的第一耦合部141，所述的第一耦合部141安装在孔槽63内且与其上的触动面631接触耦合，并且孔槽63内还设有能使第一耦合部141脱离触动面631移动的空程H。

另外，优选的结构是，所述的操作机构1包括机架10，所述的故障指示装置2的主体20与操作机构1的机架10的第一机架板11固定连接或者固定安装在断路器的壳盖3上。

进一步优选的结构是，所述的机架10的第二机架板12上设有第一导向滑块121和第二导向滑块122，所述的故障指示装置2的短路故障专用脱扣片6上设有第一导向槽61和第二导向槽62，所述的第二机架板12上的第一导向滑块121和第二导向滑块122分别与短路故障专用脱扣片6上的第一导向槽61和第二导向槽62滑动配合。

另外，优选的结构是，所述的故障指示装置2的锁合弹簧24的一端与锁合件23连接，锁合弹簧24的另一端与主体20连接，锁合弹簧24的弹力驱使锁扣面23a与扣锁面21b锁合。

另外，优选的结构是，所述的故障指示装置2的指示弹簧22的一端与指示件21连接，指示弹簧22的另一端与主体20连接，指示弹簧22的弹力驱使指示件21朝指示方向A弹起、并使指示件21的指示功能部21a伸出到所述的壳盖3之外。进一步的，所述的故障指示装置2的指示件21使指示功能部21a伸出到壳盖3之外的位置为指示功能部21a的外端面21m与壳盖3的外表面3a平齐或从壳盖3的外表面3a向外突起。

再者，优选的结构是，所述的短路故障专用脱扣片6上设有与短路脱扣装置耦合的短路耦合结构64，所述的故障指示装置2的短路故障专用脱扣片6上的短路耦合结构64与操作机构1的短路脱扣装置可分离耦合，操作机构1的锁扣14的第二耦合部142与操作机构1的过载脱扣装置可分离耦合。

附图说明

图1是表示本发明的具有故障指示的断路器的外形结构立体示意图。

图2是表示图1所示的断路器的操作机构1和故障指示装置2的结构立体示意图。

图3是单独表示图2所示的断路器的故障指示装置2的结构立体示意图。

具体实施方式

以下结合附图1至3给出的实施例，进一步说明本发明的具有故障指示的断路器的具体实施方式。本发明的具有故障指示的断路器不限于以下实施例的描述。

为了表述的方便，在下面的具体实施例中，本发明将以具有机械式的故障指示装置的三极断路器为例对具体的技术方案进行详细的说明。

图1、2所示的本发明的具有故障指示的断路器包括壳盖3、基座4、底座5和安装在基座4上的包括手柄1a和齿轮13等构件的常规操作机构1，图1给出的实施例可兼作三相电机起动器用，但本发明的具有故障指示的多极断路器的极数并限于三极，它也可以是单极，操作机构1是多极公用的，即各极的分断与闭合由同一个操作机构1执行，并且各极的分断与闭合是同步的。断路器的触头装置（图中未示出）、灭弧装置（图中未示出）和接线装置（图中未示出）等部件可采用现有已知的方案安装在对应的部件上，如触头装置和灭弧装置通常安装在底座5内，接线装置通常安装在基座4上，壳盖3、基座4和底座5采用已知的方案固定连接在一起。维修人员在维修时能通过本发明的断路器本体上的故障指示装置2直接提供的区分故障类型的指示，知道是何种故障，是短路还是过载。现有的断路器包括两种最基本的短路保护和过载保护的保护功能，短路保护可采用通用的电流线圈作为脱扣装置（图中未示出，下简称电流脱扣装置），过载保护可采用通用双金属脱扣装置（图中未示出，下简称过载脱扣装置），但电流脱扣装置和过载脱扣装置都需与操作机构1的锁扣14耦合，以将脱扣装置的脱扣动作传递给锁扣14，锁扣14的脱扣动作致使操作机构1执行跳闸动作。然而，从断路器本体上不能识别机构1跳闸动作是由电流脱扣装置还是过载脱扣装置致动的。而本发明的具有故障指示的断路器的本体上具有故障指示装置2，当断路器出现故障时，断路器不仅能提供故障报警和指示，实现故障类型区分指示功能，尤其是能从断路器本体上直接提供区分故障类型的指示。

故障指示装置2如图2所示，包括主体20、指示件21、指示弹簧22、锁合件23、锁合弹簧24和短路故障专用脱扣片6。锁合件23通过铰链与主体20连接，使锁合件23能绕主体20上的所述铰链的转动中心转动。所述的铰链的具体结构可有多种，一种优选的方案如图3所示，所述的铰链包括销轴25、形成在主体20上的销孔（图中未示出）和形成在锁合件23上的轴孔（图中未示出），销孔和轴孔分别与销轴25配合，使锁合件23形成只能绕销轴25转动的一个自由度。故障指示装置2的指示件21以直线移动的方式与主体20连接，这种连接是指一种使指示件21形成只能相对于主体20作直线移动的连接，该连接结构可有多种方案，一种优选的方案如图2所示：所述的故障指示装置2的主体20上分别设有带滑槽的第一支撑部201和带滑槽的第二支撑部202，指示件21的杆状体21c以滑动配合的方式安装在所述的这两个滑槽内，使指示件21以直线移动方式与主体20连接。

故障指示装置2的锁合件23的锁扣面23a与指示件21的扣锁面21b可分离锁合，这里所谓可分离锁合是指这样的配合关系：当锁扣面23a与扣锁面21b接触时（见图3所示），指示件21因受锁扣面23a与扣锁面21b的接触而被锁合、且不能自由移动；当锁合件23在图3所示的状态下绕销轴25作逆时针转动时，锁合件23的锁扣面23a与指示件21的扣锁面21b分离，该分离使得指示件21解除锁合并能沿指示方向A移动。故障指示装置2的锁合弹簧24的弹力驱使锁扣面23a与扣锁面21b锁合，即向锁扣面23a提供与扣锁面21b接触、复位的弹性力，使在所述的常态下锁扣面23a保持与锁面21b可靠接触的状态。锁合弹簧24的安装连接方案可有多种，一种优选的方案如图3所示，所述的锁合弹簧24的一端与锁合件23连接，锁合弹簧24的另一端与主体20连接。

故障指示装置2的锁合件23与短路故障专用脱扣片6传动连接，这里传动连接是指锁合件23与短路故障专用脱扣片6之间能联动的连接，即锁合件23的运动能带动短路故障专用脱扣片6一起运动，短路故障专用脱扣片6的运动能带动锁合件23一起运动。所述的传动连接可采用多种方案实现，如图2所示的是一种比较简单的方案，即：在锁合件23上设置一个传动臂23b，短路故障专用脱扣片6上设置一个与传动臂23b相配合的开口槽（未标注），传动臂23b插入所述的开口槽内，使传动臂23b与开口槽之间形成联动的传动连接。

故障指示装置2的短路故障专用脱扣片6通过其上的离合结构60实现与操作机构1的锁扣14可分离的耦合，这里可分离耦合是指这样的配合关系：短路故障专用脱扣片6的脱扣动作能触动锁扣14的产生脱扣动作，而锁扣14的脱扣动作不能致使短路故障专用脱扣片6跟随锁扣14一起动作，以此使得短路故障专用脱扣片6只能与一种脱扣装置（如短路脱扣装置）建立动作关系，其他脱扣装置（如过载脱扣装置）的动作不能干扰短路故障专用脱扣片6的动作。离合结构60的方案可有多种，一种优选的方案如图2所示：所述的离合结构60包括设置在短路故障专用脱扣片6上的孔槽63、设置孔槽63上的触动面631以及设置在锁扣14上的第一耦合部141，第一耦合部141安装在孔槽63内与其上的触动面631接触耦合，并且孔槽63内还设有能使第一耦合部141脱离触动面631移动的空程H。在常态（锁扣14不受其他脱扣装置致使的脱扣状态）下，孔槽63上的触动面631与第一耦合部141接触，在此常态下，如果短路故障专用脱扣片6发生脱扣动作，则该触动面631推动第一耦合部141使锁扣14作逆时针转动，该转动致使操作机构1脱扣；在此常态下，如果其他脱扣装置触动锁扣14脱扣，使锁扣14作逆时针转动，则第一耦合部141在空程H内移动，同时第一耦合部141与触动面631分离，短路故障专用脱扣片6保持不动。在短路故障专用脱扣片6上设有与短路脱扣装置耦合的短路耦合结构64，它可以是如图2所示的槽，也可以是如凸耳式的结构形式。在采用离合结构60的方案下，关于两种脱扣装置的连接关系可优化为：所述的短路故障专用脱扣片6上的短路耦合结构64与操作机构1的短路脱扣装置可分离耦合，操作机构1的锁扣14的第二耦合部142与操作机构1的过载脱扣装置可分离耦合。

故障指示装置2的指示弹簧22的弹力驱使指示件21朝指示方向A弹起并使指示功能部21a伸出到断路器的壳盖3之外，在壳盖3上设有与指示功能部21a相匹配的使指示功能部21a穿过伸出到壳盖3之外的通孔（图中未示出）。本发明用指示功能部21a伸出到壳盖3之外的标志，指示断路器处于何种故障的脱扣状态，从而从断路器本体（具体为壳盖3）上直接提供区分故障类型的指示。指示功能部21a伸出到壳盖3之外的具体位置有两种优选方案：所述的指示件21朝指示方向A弹起并使指示功能部21a伸出到壳盖3之外的位置为指示功能部21a的外端面21m（参见图3）与壳盖3的外表面3a平齐，或所述外端面21m从壳盖3的外表面3a向外突起。显然，这两种方案都具有指示清晰的优点，即通过观察指示功能部21a的外端面21m是否与壳盖3的外表面3a平齐或突起是比较容易、清晰、无误的。但是从指示功能部21a的复位方便考虑，外端面21m从壳盖3的外表面3a向外突起的方案更为方便操作。指示弹簧22的安装连接方案可有多种，一种优选的方案如图2所示，指示弹簧22的一端与指示件21连接，指示弹簧22的另一端与主体20连接。

短路故障专用脱扣片6的一种优选的安装结构方案参见图2，操作机构1的机架10的第二机架板12上设有第一导向滑块121和第二导向滑块122、短路故障专用脱扣片6上设有第一导向槽61和第二导向槽62，第一导向滑块121和第二导向滑块122分别与第一导向槽61和第二导向槽62滑动配合。这种优选的安装结构方案适合于多极断路器的情况，而在单极断路器的情况下，由于只有三个受力点（一个是与短路脱扣装置耦合的受力点、一个是与锁合件23连接的受力点、一个是与锁扣14耦合的受力点），加上短路故障专用脱扣片6与锁合件23是联动的，所以短路故障专用脱扣片6可以不采用导向机构来限定它的移动方向。然而，对于多极短路器，采用导向机构是需要的，这样可优化机构的性能，以提高脱扣动作和指示动作的可靠性。当然，导向机构的方案可有多种，图2所示的直线移动式方案仅是一种，不排除的方案还可以是转动式的。故障指示装置2的主体20的连接方案可以有多种，如所述的主体20与操作机构1的机架10的第一机架板11固定连接；或者，主体20固定安装在壳盖3上（该方案图中未示出）。在主体20与操作机构1的机架10的第一机架板11固定连接的方案中包含两种方式，一种是如图2所示的，主体20与机架10的第一机架板11一体成形，它具有结构简单的优点；另一种方式，即主体20与机架10的第一机架板11分体成形后再固定连接（该方式案图中未示出）。

下面结合图1至3给出的实施例，进一步说明本发明的具有故障指示的断路器的工作原理。

在如图1-3所示的正常状态下，具有故障指示的断路器处于正常合闸状态，锁合件23的锁扣面23a与指示件21的扣锁面21b锁合（即指示件21被锁合），短路故障专用脱扣片6的离合结构60与操作机构1的锁扣14可分离耦合（即短路故障专用脱扣片6的触动面631与锁扣14的第一耦合部141接触），指示弹簧22受约束，指示件21的指示功能部21a在壳盖3之内，即指示功能部21a的外端面21m在壳盖3的外表面3a的下面（从图在看不到）。

在上述的正常状态下，如果三个极中的任意一个极出现短路故障，则该极的短路脱扣装置通过短路故障专用脱扣片6上的短路耦合结构64驱动短路故障专用脱扣片6向下（图3指示方向A的相反方向）移动，短路故障专用脱扣片6的向下移动通过触动面631推动第一耦合部141、并使锁扣14逆时针转动脱扣，同时通过其上的开口槽推动传动臂23b、并使锁合件23克服锁合弹簧24的弹力逆时针转动，锁合件23的逆时针转动带动锁扣面23a运动以与指示件21的扣锁面21b分离，锁扣面23a与扣锁面21b的分离使指示件21解除锁合，指示件21在指示弹簧22的弹力驱使下朝指示方向A弹起（参见图3）直至指示功能部21a伸出到壳盖3之外，指示存在短路故障。

在如图1-3所示的正常状态下，如果三个极中的任意一个极出现过载故障，则该极的过载脱扣装置通过第二耦合部142驱动锁扣14逆时针转动脱扣，锁扣14的逆时针转动带动第一耦合部141与短路故障专用脱扣片6的触动面631分离不向空程H移动，由于空程H的存在，所以短路故障专用脱扣片6保持不动，指示件21的指示功能部21a仍保持在壳盖3之内，即指示功能部21a的外端面21m在壳盖3的外表面3a的下面，以表示该脱扣不是短路故障，而是过载故障。可见，本发明充分利用了断路器内部的原有空间设置了故障指示装置2，同时可以省略断路器本体中与外部故障指示附件建立联动的各种辅助结构。

以上所述仅为本发明的推荐实施例，凡依本发明权利要求做出的技术等效变化与修改，皆应视为本发明的涵盖范围之内。

Claims (10)

1.具有故障指示的断路器，包括壳盖(3)、基座(4)、安装在基座(4)上的操作机构(1)和底座(5)，其特征在于：所述的断路器还包括安装在断路器本体内的故障指示装置(2)，所述的故障指示装置(2)包括主体(20)、以直线移动的方式与主体(20)连接的指示件(21)、与指示件(21)连接的指示弹簧(22)、通过铰链与主体(20)连接的锁合件(23)、与锁合件(23)连接的锁合弹簧(24)和短路故障专用脱扣片(6)，所述的锁合件(23)的锁扣面(23a)与指示件(21)的扣锁面(21b)可分离的锁合，所述的锁合件(23)与短路故障专用脱扣片(6)传动连接，所述的短路故障专用脱扣片(6)通过其上的离合结构(60)与操作机构(1)的锁扣(14)可分离的耦合。

2.根据权利要求1所述的具有故障指示的断路器，其特征在于：所述的锁合件(23)与故障指示装置(2)的主体(20)连接的铰链包括销轴(25)、形成在主体(20)上的销孔和形成在锁合件(23)上的轴孔。

3.根据权利要求1所述的具有故障指示的断路器，其特征在于：所述的故障指示装置(2)的主体(20)上分别设有带滑槽的第一支撑部(201)和带滑槽的第二支撑部(202)，所述的故障指示装置(2)的指示件(21)的杆状体(21c)以滑动配合的方式安装在第一支撑部(201)的滑槽和第二支撑部(202)的滑槽内，使指示件(21)以直线移动方式与主体(20)连接。

4.根据权利要求1所述的具有故障指示的断路器，其特征在于：所述的离合结构(60)包括设置在短路故障专用脱扣片(6)上的孔槽(63)、设置在孔槽(63)上的触动面(631)以及设置在锁扣(14)上的第一耦合部(141)，所述的第一耦合部(141)安装在孔槽(63)内且与其上的触动面(631)接触耦合，并且孔槽(63)内还设有能使第一耦合部(141)脱离触动面(631)移动的空程H。

5.根据权利要求1所述的具有故障指示的断路器，其特征在于：所述的操作机构(1)包括机架(10)，所述的故障指示装置(2)的主体(20)与操作机构(1)的机架(10)的第一机架板(11)固定连接或者固定安装在断路器的壳盖(3)上。

6.根据权利要求5所述的具有故障指示的断路器，其特征在于：所述的机架(10)的第二机架板(12)上设有第一导向滑块(121)和第二导向滑块(122)，所述的故障指示装置(2)的短路故障专用脱扣片(6)上设有第一导向槽(61)和第二导向槽(62)，所述的第二机架板(12)上的第一导向滑块(121)和第二导向滑块(122)分别与短路故障专用脱扣片(6)上的第一导向槽(61)和第二导向槽(62)滑动配合。

7.根据权利要求1所述的具有故障指示的断路器，其特征在于：所述的故障指示装置(2)的锁合弹簧(24)的一端与锁合件(23)连接，锁合弹簧(24)的另一端与主体(20)连接，锁合弹簧(24)的弹力驱使锁扣面(23a)与扣锁面(21b)锁合。

8.根据权利要求1所述的具有故障指示的断路器，其特征在于：所述的故障指示装置(2)的指示弹簧(22)的一端与指示件(21)连接，指示弹簧(22)的另一端与主体(20)连接，指示弹簧(22)的弹力驱使指示件(21)朝指示方向A弹起、并使指示件(21)的指示功能部(21a)伸出到所述的壳盖(3)之外。

9.根据权利要求8所述的具有故障指示的断路器，其特征在于：所述的故障指示装置(2)的指示件(21)使指示功能部(21a)伸出到壳盖(3)之外的位置为指示功能部(21a)的外端面(21m)与壳盖(3)的外表面(3a)平齐或从壳盖(3)的外表面(3a)向外突起。

10.根据权利要求1所述的具有故障指示的断路器，其特征在于：所述的短路故障专用脱扣片(6)上设有与短路脱扣装置耦合的短路耦合结构(64)，所述的故障指示装置(2)的短路故障专用脱扣片(6)上的短路耦合结构(64)与操作机构(1)的短路脱扣装置可分离耦合，操作机构(1)的锁扣(14)的第二耦合部(142)与操作机构(1)的过载脱扣装置可分离耦合。