CN103918053A - 具有碎片控制的压敏跳闸机构 - Google Patents

Abstract

一种压敏断路器跳闸单元，其具有形成气体接收空腔和容纳带有跳闸柄的致动器主体的移动的空腔的壳体。致动器通过进入该气体接收空腔的电路中断气体的压力来移动。致动器主体具有在其中用于接收中断气体和伴随的热碎片的空洞，从而减少移动容纳空腔的任何阻塞，移动容纳空腔的任何阻塞可能妨碍致动器主体在后续的电路中断中的移动。

Description

具有碎片控制的压敏跳闸机构

发明领域

本公开通常涉及用于断路器的压敏跳闸单元，并且更具体地涉及用于减少伴随跳闸事件的模制壳体断路器触发的压力跳闸中的可能阻塞断路器的内表面的电弧碎片影响的机构。

背景

模制壳体断路器(MCCB)可以包括压敏跳闸机构或在下文中的压力跳闸机构(pressure trip mechanism)，以检测过电流事件并且使断路器跳闸。对MCCB内部而言，中断模块容纳两个电触头，该两个电触头由于当流经触头的电流过高时产生的电动力而隔开配置。当触头隔开时，随着触头之间的空气电离和电能在触头之间放电而出现电弧。在电弧对中断模块中的气体加热并增加在其中的压力期间，能量被释放。容纳触头的中断模块有时被称为为阻断单元。阻断单元与压力跳闸机构流体连通，压力跳闸机构是具有容纳响应于与阻断单元连通的压力增加而移动的可移动表面的室或空腔的壳体。在一些断路器中，可移动表面是在圆筒内移动的活塞，并因此这种单元有时习惯上被称为活塞跳闸单元。在其它断路器中，可移动表面是在压力增加时枢转的柄的一侧面。可移动表面的移动然后通过机械联动件来触发跳闸机构。跳闸机构能配置为同时阻断电路的多个电极。这种MCCB通常包括用于伴随跳闸机构的触发排出高压气体的排放口。

包括压力跳闸机构的MCCB通常包括用于在正常操作位置偏置可移动表面的偏置件。包括偏置件的压力跳闸机构模块在Morel等人的第5,298,874号美国专利中被公开。弹簧能用于偏置可移动表面。在电弧放电期间，可移动表面由于通过加热气体产生的高压而抵着偏置力移动以触发跳闸机构。一旦跳闸机构被触发，则电弧终止。随着气体不再被加热，阻断单元中的压力恢复到正常。可以通过将加热气体排到排放口来辅助正常压力的恢复。在压力已稳定后，偏置件导致可移动表面返回到正常操作位置。

然而有时，可移动表面沿着移动的跳闸单元的内表面在电弧故障事件期间被在电弧放电期间产生的热气体和熔化的金属碎片所损坏。热气体和碎片能变成嵌进内表面或者相反阻塞内表面。对内表面的损坏可能妨碍可移动表面当在偏置力下返回到其正常操作位置时的移动。当偏置力由于阻塞的内表面不能使可移动表面返回到其正常操作位置时，MCCB可以在操作或者相反故障时跳闸。

简要概述

本文提供了一种用于使包含在电断路器中的压力跳闸机构中的阻塞最小化的装置。根据本公开的一种配置，压力跳闸机构可以是壳体或容器，其包含第一进气空腔；用于容纳致动器主体并允许致动器主体在其中的移动的第二空腔；具有在其中带空洞的主体和附接的或一体的跳闸柄(triplever)的跳闸致动器，致动器主体位于第二空腔中；在第一空腔和第二空腔之间的对于气体是不可渗透的屏障壁；以及穿过屏障壁从第一空腔连通到致动器主体的空洞中的管子或通道。来自电路中断的气体携带的碎片中的大多数于是将在致动器主体的内部空洞中被捕捉并且冷却，而非阻塞或扭曲第二空腔或致动器主体的支撑表面，阻塞或扭曲可能影响跳闸致动器的运动。

在一种配置中，用于致动断路器的压力跳闸机构可以包括界定空腔和到空腔的进气端口的壳体，空腔界定进气区域，进气区域具有出口。致动器具有用于操作跳闸机构的柄，且主体部分可移动地安装在壳体中。主体部分具有在其中的空洞，并且主体部分空洞具有当致动器在静止位置时紧邻地面向进气区域出口的入口，据此在电路中断期间，致动器主体部分空洞帮助捕捉中断气体和关联的碎片，同时致动器通过所述气体的压力来移动以影响跳闸。

在一种配置中，用于致动断路器的压力跳闸机构包括界定空腔和到空腔的进气端口的壳体，空腔界定进气区域和致动器移动区域，进气区域具有出口管。界定跳闸柄和主体部分的致动器可滑动地安装在致动器移动区域中，主体部分具有在其中的空洞和与空洞相通的进气孔洞，当致动器在静止位置并且优选地在压力下贯穿其运动范围时进气孔洞围绕出口管，从而在电路中断期间，致动器空洞捕捉中断气体和关联的碎片。

在本发明的不同方面，致动器主体的空洞可以具有各种配置。例如，空洞可以包括用于接收来自第一空腔的出口管的直孔。在一些方面，空洞可以具有用于接收气体的各种蛇形通道和空腔。在一些方面，空洞可以包含用于帮助将碎片捕捉在空洞内的碎片控制材料。

鉴于参考附图(其简述在下文提供)做出的各种实施方式和/或方面的详细描述，对本领域普通技术人员而言，本公开的上述和另外的方面和实现将是明显的。

附图简述

基于阅读下文的详细描述并且参考附图，本公开的上述和其它优点将变得明显。

图1是根据本发明的某些方面的压力跳闸机构的侧透视图。

图2是图1的压力跳闸机构的侧视图，其中壳体壁被移掉并且致动器在静止位置。

图3是压力跳闸机构的侧视图，其中壳体壁被移掉并且致动器在断路器跳闸位置。

图4是示例性压力跳闸机构的分解图。

图5显示了致动器主体的可选择方面，其中空洞包括具有端部室的蛇形通道。

图6显示了致动器主体的可选择方面，其中空洞包括具有大端部室的弯曲通道。

图7显示了致动器主体的可选择方面，其中空洞包括用于碎片控制材料的第一屏幕室和第二端部室。

详细描述

通过总体论述，并且对本领域技术人员是已知的，本文论述的类型的压力跳闸机构通常将操作模制壳体断路器。这种模制壳体断路器通常具有基部，基部具有用于包含多个断续器模块和操作机构模块的内部隔间，操作机构模块通过共同的驱动销来驱动断续器模块。盖子或多个盖子在断续器模块上面联接到基部。断路器的手柄附接到操作机构并穿过盖子延伸，以给操作员打开断路器以通电受保护电路或关闭断路器以断开受保护电路或者在其跳闸之后复位断路器以保护电路的能力。多个线路侧触头和负载侧条带将穿过壳体延伸以用于将断路器连接到预期的电导体。作为整体的断路器的这些已知部分的总体描述和说明可以在美国专利6,965,292中或以上提到的美国专利5,298,874中找到，为了启发读者这是有必要的，但在本文将不进一步论述。

参考图1，示出了示例性压力跳闸机构10。该机构的壳体12包括安装在一起的两个壳体半部或基部构件和盖子，分别是12a、12b。壳体半部具有用于接收由于在打开的触头处电弧放电产生的超压而从断路器(未示出)的续断器模块流出的中断气体的进气贯通端口14。每个端口14将通常被已知的纤维止回阀机构(未示出)覆盖，纤维止回阀机构随着压力的释放打开并且然后关闭，允许壳体一侧上的端口接收较高的加压气体同时关闭另一壳体半部的端口。在本文中将省略对本发明的论述不是必须的跳闸机构的其它细节。致动器的跳闸柄16(图2)延伸到壳体12的外部。

参考图2，壳体12的一半被移掉以显示机构10的内部。壳体12形成了在内部前壁20和内部屏障壁22之间的并且与进气端口14连通的第一进气空腔18。在壳体中形成的用于容纳致动器主体28的第二空腔24在屏障壁22的另一侧上，致动器主体28包括作为断路器跳闸机构(未示出)的一部分的整体形成在其中的跳闸柄16。跳闸致动器主体具有在其中的空洞32(图4)，如下文进一步阐述的。

第二空腔24允许移动，比如在这里所示的致动器主体28和在其上的跳闸柄16如图2中所示的第一静止位置和如图3中所示的第二触发位置之间的枢转，其中致动器主体28和其跳闸柄16在中断气体的压力下被迫向后以使跳闸柄16触发断路器跳闸机构。偏置弹簧26使致动器主体28朝向静止位置偏置，在静止位置，致动器主体28的前表面27紧邻屏障壁22。

其中具有在第一空腔18和第二空腔24之间的开口29的屏障壁22是不透气的。开口可以是，或者可以包括穿过屏障壁22从第一空腔18连通到致动器主体的空洞32中的管30。管30可以是位于如所示的形成的孔中的安装好的件或者管可以与壳体12整体形成。如图示，管30安装到致动器空洞32中，并且意在贯穿致动器主体28的移动范围大体保持在空洞32内部，从而提供用于中断气体和碎片至空洞中的直接通路并且保持第二空腔24免受污染和阻塞，污染和阻塞另外可能妨碍致动器主体28的移动。

如在图4中进一步看到的，致动器主体28的空洞32通过固定到主体28的盖子34形成并包括直孔38和用于容纳碎片控制材料36的垫的槽40。这种结构将允许碎片控制材料36例如钢丝绒或其它选定的材料被放置于主体28中，如果需要，以捕捉并冷却气体携带的碎片并将其隔离在主体28中。关注将被带到确保碎片控制材料36不干扰致动器主体28移动的物理性质。可选择地，可想象的是，致动器主体可以具有在其上的来自空洞开口并穿过屏障壁的开口29延伸的管，或者在本发明的一些方面中可能不需要管。应理解，可以修改所说明的各种零件和室的设计以提高压力跳闸机构的各种性能特性。

例如在图5中示出了致动器主体41的可选择方面，其中空洞32包括具有端部室44的蛇形通道42。蛇形通道42包含直角方向变化部46以帮助减缓气体和碎片。端部室44的壁可以依赖于与热碎片一起熔合或者端部室可以包含碎片控制材料(未示出)。在本发明的另一方面中，图6示出了致动器主体48的可选择方面，其中空洞32包括弯曲通道50，弯曲通道50具有适合于容纳一定数量的碎片控制材料36的大端部室52。图7示出了致动器主体54的可选择方面，其中，空洞32的上游部分包括第一屏幕室55，第一屏幕室55能容纳作为第一碎片控制材料的金属屏幕(未示出)。蛇形通道56通向屏幕室55的下游并终止在用于另外的碎片控制材料(未示出)的第二端部室57，另外的碎片控制材料可以不同于第一碎片控制材料。

尽管已经说明和描述了本公开的特定实现和应用，应当理解，本公开不限于本文公开的确切结构和组合，并且各种修改、改变和变化可以从上述描述中变得明显而不偏离如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于致动断路器的压力跳闸机构，包括：

第一进气空腔，

第二空腔，其用于容纳致动器主体并允许所述致动器主体在其中的移动，

跳闸致动器，其具有带有空洞的主体和跳闸柄，所述致动器主体位于所述第二空腔中；

在所述第一空腔和所述第二空腔之间的屏障壁，

管，其穿过所述屏障壁，从所述第一空腔连通到所述致动器主体的所述空洞中。

2.根据权利要求1所述的压力跳闸机构，其中所述致动器主体是可枢转的。

3.根据权利要求1所述的压力跳闸机构，其中所述致动器主体具有在所述空洞上面的盖子。

4.根据权利要求3所述的压力跳闸机构，其中所述盖子是可移掉的。

5.根据权利要求1所述的压力跳闸机构，其中所述空洞包含碎片捕捉材料。

6.根据权利要求3所述的压力跳闸机构，其中所述空洞包含碎片捕捉材料。

7.根据权利要求1所述的压力跳闸机构，其中所述致动器主体具有移动范围并且所述管贯穿所述致动器主体的所述移动范围保持在所述空洞内部。

8.一种用于致动断路器的压力跳闸机构，包括：

壳体，其界定空腔和到所述空腔的进气端口，

所述空腔界定进气区域，

所述进气区域具有出口；

致动器，其具有跳闸柄和可移动地安装在所述壳体中的主体部分，

所述主体部分具有在其中的空洞，

所述主体部分的空洞具有入口，当所述致动器在静止位置时所述入口紧邻地面向所述进气区域的出口，

据此，在电路中断期间，所述致动器的主体部分的空洞捕捉中断气体和关联的碎片，同时所述致动器通过所述气体的压力来移动。

9.根据权利要求8所述的压力跳闸机构，其中所述空洞包括蛇形通道。

10.根据权利要求8所述的压力跳闸机构，其中所述空洞包括室。

11.根据权利要求9所述的压力跳闸机构，其中所述空洞包括室。

12.根据权利要求9所述的压力跳闸机构，还包括所述室中的碎片控制材料。

13.一种用于致动断路器的压力跳闸机构，包括：

壳体，其界定第一空腔和到所述第一空腔的进气端口，

所述第一空腔界定进气区域，

所述壳体还界定第二空腔和在所述第一空腔和所述第二空腔之间的屏障壁，

所述屏障壁具有在所述第一空腔和所述第二空腔之间连通的孔；

致动器，其具有延伸到所述壳体外部的柄和可移动地安装在所述第二空腔中的主体部分，

所述主体部分具有在其中的空洞，

所述主体部分的空洞具有入口，当所述致动器在静止位置时所述入口紧邻地面向所述孔，

据此，在电路中断期间，所述致动器的主体部分的空洞捕捉中断气体和气体携带的碎片，同时所述致动器通过所述气体的压力来移动。

14.根据权利要求13所述的压力跳闸机构，其中所述致动器是可枢转的。

15.根据权利要求13所述的压力跳闸机构，其中所述致动器的主体部分具有在所述空洞上面的盖子。

16.根据权利要求15所述的压力跳闸机构，其中所述盖子是可移掉的。

17.根据权利要求13所述的压力跳闸机构，其中所述空洞包含碎片捕捉材料。

18.根据权利要求15所述的压力跳闸机构，其中所述空洞包含碎片捕捉材料。

19.根据权利要求13所述的压力跳闸机构，其中所述孔还包括管。

20.根据权利要求19所述的压力跳闸机构，其中所述致动器具有移动范围并且所述管贯穿所述致动器主体的所述移动范围保持在所述空洞内部。