CN103946948B - 具有指示线路电气故障的装置的电气线路保护装置 - Google Patents

Abstract

一种断路器(1)类型的电气线路保护装置，其特征在于包括指示器装置，所述指示器装置指示电气故障的出现并且存储该信息直到所述把手(3)被重置到合位置，所述指示器装置由所述凸轮(11)的一部分构成，所述一部分在所述把手(3)因电气故障而处于断位置时可以通过形成在所述鼓状物(7)中的窗口(4)被看见，而在所述把手(3)经过手动操作而处于合/断位置时不能被看见。

Description

具有指示线路电气故障的装置的电气线路保护装置

本发明涉及在断路器类型的电气线路保护装置上的电气故障信号指示，所述断路器类型的电气线路保护装置具有用于触点的快速闭合机构(snapclosing mechanism)。这种类型的装置将在后文进行描述。

本发明主要关于指示器装置，所述指示器装置发出故障信号并且可以额外地存储该信息直到装置重置。更具体地，本发明包括向使用者指示在此所讨论的装置是否已经被手动地断开，或者是否随着线路中的电气故障而被断开，是否涉及过载或短路。

为了更高的安全性，根据本发明的信号系统是机械的而不是电动的，并不依赖于断路器所保护的电力装置的电源以进行操作。

存在很多机械式的信号系统，但是这些信号系统在系统上适合于与本发明不同的装置。实际上，根据它们的功能、形式、极数等，不同装置的内部启动机构彼此不同。

因此，本发明之目的包括在如下所述的装置中建立故障指示器，而不引起所述装置的机构的非常大的修改。该指示器在装置内部的放置必须是容易的，并且易于插入产品的现有加工过程中。此外，该解决方案必须在经济上是有利的。

讨论中的该类装置包括设置成与至少一个静触点协作的至少一个动触点，所述动触点相对于机械锁的触点支架而可枢转地定位，闲置(idle)时的相对位置由所谓的接触弹簧的操作来保证，使得能够在闭合触点时确保恰当的压力。该触点支架接着在旋转运动中被驱动，使得能够将动触点定位成抵靠或者远离静触点，尤其是通过控制把手的手动操作来进行，所述把手在两个稳定位置之间(闭合触点的合位置和断开触点的断位置)进行枢转，然后通过传统的曲柄连杆机械系统来驱动触点支架的旋转。

触点支架可以随着反映线路上的电气故障的致动器的机械操作而进行旋转。在这种情况下，触点支架首先使动触点远离静触点而定位，其次将控制杠杆朝断位置旋转。

这种快速闭合机构，例如专利EP1170769所公开的，主要包括分别枢转控制杠杆和动触点的两个元件，其枢转轨迹在其结合旋转部分期间发生干涉。在协作阶段结束时的突然释放之前，这些元件被设置成协作以在所述旋转部分期间将动触点锁定成远离静触点，随后以与施加到把手上的速度相独立的速度闭合触点。

根据本发明的起到快速闭合机构作用的元件由被控制把手驱动的凸轮和固定至所述锁的指状物构成，其中凸轮被定位成在两个分度位置直接自由旋转进行角运动，所述指状物分别相对于凸轮和动触点而定位，使得当静触点和动触点分开预定剩余距离时，指状物和凸轮发生接触，所述凸轮具有外表面，当把手继续旋转时所述指状物沿着所述凸轮的外表面滑动，具有长度和形状，使得在把手的旋转部分小于其剩余行程的过程中，将所述指状物在旋转中保持锁定以到达其闭合触点的稳定位置。

触点支架继续其行程，同时接触弹簧积累能量，在把手的行程的最后一部分，接触弹簧在凸轮/指状物不再接触时会突然释放。凸轮然后相对于把手继续旋转。

具体地，所述凸轮：

-在所述把手处于合位置时位于第二分度位置；

-在所述把手的手动操作期间，随着凸轮与所述指状物的啮合，在所

述把手处于断位置时位于第一分度位置；

-在电气故障情况下，随着驱使所述把手进行旋转的所述锁的切换，

在所述把手处于断位置时位于第二分度位置。

本发明主要包括指示器装置，所述指示器装置指示电气故障的出现并且存储该信息直到所述把手被重置到合位置。所述指示器装置由所述凸轮的一部分构成，所述一部分在所述把手由于电气故障而处于断位置时可以通过形成在所述鼓状物中的窗口被看见，而在所述把手经过手动操作而处于合/断位置时不能被看见。

更具体地，当所述凸轮在由于电气故障而处于断位置的把手中位于第二分度位置时，所述凸轮的所述窗口在所述一部分的前面径向地定位。

根据本发明，所述窗口形成在所述鼓状物的外部正面上，当所述把手处于断位置时，所述窗口能够被使用者看到。

优选地，通过所述窗口能够从外部被看到的凸轮部分的表面具有指示故障的标志。

根据一种可行的结构，所述指示故障的标志的颜色或表面条件与所述鼓状物的内壁的颜色或表面条件不同。例如，所述一部分可以被涂成红色，其中鼓状物通常像断路器的外壳一样呈灰色。

不过，任何其它类型的标志也包括在本发明的内容中。

根据第一种可行性，构成所述指示器装置的所述凸轮的所述一部分包括所述凸轮的角扇形。

根据另一种可行性，构成所述指示器装置的所述凸轮的所述一部分包括固定至在所述把的鼓状物内旋转的所述凸轮的突出部。

在一种特别优选的实施方式种，凸轮包括：

-中空柱形桶，绕着装在所述把手的鼓状物中心的中心轴颈旋转；

-径向凸起部，从所述鼓状物处延伸，并包括自由端，该自由端形成为与所述锁的指状物协作的凸出的角扇形。

-弹性元件，包括固定至所述桶的外表面的舌状物，所述弹性元件大体上平行于所述桶而延伸，同时逐渐朝向其自由端而远离，所述自由端朝向径向凸起部而定向，并且放置在凸起部的在所述触点闭合期间首先与舌状物接触的那一侧。

-用于指示故障的所述一部分，位于所述桶的外表面上，并且相对于所述桶的中心对称轴而大体上位于所述舌状物的对面。

把手的鼓状物包括开口，所述开口大体上在所述杠杆对面，允许所述径向凸起部和所述舌状物的自由端通过，所述开口的径向边缘限定所述凸轮自由旋转的角空间。

根据一种可行的分度结构，这些径向边缘构成挡块，凸轮在所述挡块之间自由旋转，所述凸轮与挡块接触时处于第一(相应地，第二)分度位置。

具体地，当所述凸轮在所述鼓状物中旋转时，所述舌状物的自由端能够和所述鼓状物的开口的挡块接触，同时凸起部的不面向所述舌状物的边缘在反向旋转期间能够与所述鼓状物的开口的另一个挡块接触。

因此，当所述舌状物的自由端在由于电气故障而处于断位置的把手中与挡块接触时，用于指示故障的所述一部分定位成面对窗口。

此外，从所述舌状物凸出的突缘也与所述挡块协作，以在由故障引起的自动断开期间将凸轮保持在第二分度位置中。

更具体地，当所述凸起部与挡块接触时，所述突缘位于所述挡块的端斜面处，或者当所述舌状物的自由端与所述斜面接触时，所述突缘与把手的鼓状物的内壁接触。

实际上，每个分度位置的特征在于旋转的挡块以及所述挡块上的保持装置的存在，其一方面包括斜面-突缘的协作，另一方面则包括突缘-鼓状物内壁的摩擦。

根据另一个可行的结构，当故障指示部分对应于突出部时，可以经由故障指示部分来完成分度。为此，把手的内壁具有突起，所述突起在窗口附近突出并且能够插入形成于故障指示突出部的内表面中的两个凹口之一里面，当所述突起容纳在所述凹口中时，所述凸轮处于第一(相应地，第二)分度位置。

因此，当突起在由于电气故障而处于断位置的把手中容纳在凹口内时，所述故障指示突出部面向所述窗口而定位。

附图说明

参考附图，将更详细地描述本发明，附图中：

图1a示出已经被手动触发的断路器；

图1b示出随着电气故障而已经被触发的断路器；

图2是根据本发明的控制把手的透视图；

图3示出根据本发明的凸轮；

图4a-4c示出不引起任何故障指示的手动断开循环；

图5a-5c示出引起电气故障指示的自动断开循环；

图6a-6d示出在手动断开之后的触点闭合循环；

图7a-7c示出随着自动断开的触点闭合循环；

图8a-8b示出根据本发明的另外的鼓状物和凸轮结构。

具体实施方式

参考图1a和图1b，断路器1包括塑料模制外壳2，控制把手3从所述外壳2伸出，控制把手3上的两个稳定的合位置和断位置分别对应于触点的闭合和断开。把手3在图1a和图1b中处于断位置。

位于把手3的杠杆5下方的窗口4与根据本发明的信号装置协作。更具体地，在图1a中，透过窗口4看不到信号装置，意味着在手动操作控制把手3后已经触发断路器1。相反，在图1b中，颜色信号6透过窗口4出现，意味着在线路发生电气故障后触发了断路器1。

窗口4形成于把手3中，并且清楚地在断路器1的正面上示出。

如图2所示，把手3主要由鼓状物7和从所述鼓状物7径向延伸的控制杠杆5构成。所述鼓状物7由两个同轴壁构成，即内壁9和外壁8。窗口4形成于所述外壁8中，并且位于所述杠杆5的下方。中央轴颈10装配于鼓状物7的由内壁9限定的中央。

参考图3，凸轮11包括能够绕鼓状物7的中央轴颈10旋转的中空柱形桶12。径向凸起部13从所述桶12延伸并具有自由端14，所述自由端14构成与桶12的柱形表面同轴的相对较大的凸出的角扇形。

由舌状物15构成的弹性元件固定至桶12的外表面。舌状物15大体上平行于所述桶12而延伸，不过同时朝向其自由端16而逐渐远离所述桶12，所述自由端16定向为朝向径向凸起部13。

突缘27在舌状物15的大约中间从该舌状物15凸出。

故障指示突出部17固定至桶12的外表面，并且相对于桶12的对称轴而大体上位于舌状物15对面。所述突出部17的外表面6优选地涂成红色，红色是故障信号的标志性颜色。

具体地，当凸轮11绕轴颈10枢转时，突出部17能够在由鼓状物7的两个壁8、9所限定的中空空间内循环往复。根据其位置，突出部17能够透过窗口4而被看到，或者藏在鼓状物7的外壁8之下。

为了使凸轮11能够绕轴颈10枢转，开口18形成在鼓状物7的壁8、9上。所述开口18大体上定位在杠杆5的对面，并且允许径向凸起部13和舌状物15的自由端16通过，所述开口18的径向边缘19、20构成挡块，凸轮11在所述挡块之间自由旋转。

实际上，如图4a-7c所示，在凸轮11在鼓状物7中旋转期间，舌状物15的自由端16能够与鼓状物7的开口18的一个挡块20接触，接着凸轮11在把手3中处于第一分度位置，同时凸起部13的不面对舌状物15的边缘能够与鼓状物7的开口18的另一个挡块19接触，然后凸轮11回到把手3中的第二分度位置。

图4a-7c均示出了凸轮11以及突出部17在触点的断开和闭合状态下相对于鼓状物7的相对位置。

一般而言，断路器1的控制机构包括通过连杆22连接至触点支架21的把手3(如前所述)。因此，这是一个传统的曲柄连杆锁定系统，允许触点支架21经由杠杆5的手动动作随着把手3的枢转而切换。触点支架21还具有触发器31，如果在线路上探测到电气故障，该触发器31能够切换触点支架21。

扭转弹簧(未示出)放置在动触点23与触点支架21之间。该弹簧能够存储能量，以在动触点被快速闭合机构固定时使动触点突然闭合，然后维持静触点24和动触点23之间的压力。

固定至触点支架21的指状物25朝向触点支架21的外侧延伸，并朝向插入控制把手3的凸轮11的凸起部13。指状物25的自由端26设置成与凸轮11的凸起部13的外表面14协作。

实际上，指状物25和凸起部13具有在如图4a-4d所示的触点手动断开期间发生干涉的轨道。

在图4a中，触点闭合，把手3在合位置，并且凸轮11的凸起部13与鼓状物7的挡块19相接触，凸轮11处于第二分度位置。如果在顺时针方向上手动致动控制把手3，那么凸轮11随着该旋转运动，直到凸起部13的自由端14与触点支架21的指状物25接触(参见图4b)，从而在把手3旋转的部分期间固定凸轮11，直到凸轮11的舌状物15与鼓状物7的挡块20接触(参见图4c)。在所述运动过程中，舌状物15接着朝向桶12而轻微变形，突缘27运动而与挡块20接触直到在把手3的同轴内壁9上进行摩擦接触，所述挡块20由突出部构成，该突出部的自由端构成斜面。因此，凸轮11相对于把手3的内部而改变位置，在图4b和图4c之间，并且由于舌状物15的弹性以及不同挡块19、20的位置，凸轮11从第二分度位置移动到第一分度位置。把手3结束剩余的行程以到达断位置，一方面使凸轮11与其一起旋转，另一方面使触点支架21经由曲柄连杆而切换，从而使指状物25与凸起部13分离，以及使动触点23与静触点24分离。图4d示出触点的最终断开状态。把手3处于断位置，从断路器1的外部可以看到窗口4。凸轮11在把手3中处于第一分度位置，信号突出部17藏在鼓状物7的外壁8的后面，定位成不面对窗口4。因此没有故障指示，触点的断开是由控制把手3的手动操作引起的。

图5a-5c示出触点自动断开的情况。图5a与图4a相同，因为涉及相同的开始位置。图5b与图4b的不同之处在于，没有操纵把手3，但是在检测到故障后致动器(磁式或热式)对触发器31的动作已使触点支架21被切换，立刻使曲柄连杆切换进而使触点断开。由于连杆22的释放，触点支架21/触发器31组件的旋转独立于把手的旋转，并且在特定返回装置的作用下在第一阶段迅速完成。接着，把手3和连杆22借助于把手3的回位弹簧而进入断位置，对应于图5c。在触点的断开期间，指状物25和凸起部13并没有碰撞，而凸轮11在把手3枢转期间保持紧压挡块19，尤其是由于与挡块20的端斜面的端部相接触的突缘27的作用而使凸轮11保持在把手3中的第二分度位置。因此，在断位置中，能够从断路器1的外部看见窗口4，并且这次突出部17定位为面对窗口4。因此，突出部17的红色外表面7能够被使用者清楚地看到，指示在电气故障后触发了断路器1。

图6a-6d示出断路器1在触点手动断开之后的重置。

在与图4d相同的图6a中，把手3被示出处于手动断开之后的断位置，凸轮11处于第一分度位置，且从窗口4不能看到信号突出部17。在这个位置，指状物25定位为远离凸轮11的凸起部13。

当沿闭合触点的方向致动把手3，即当把手3在逆时针方向上旋转时，触点支架21使动触点23沿顺时针方向旋转。在这种情况下，指状物和凸轮11的凸起部11朝向彼此前进，基本上在相同方向上，直到二者的自由端26、14相遇。该碰撞一方面引起指状物25的运动停止，另一方面使得凸轮11的旋转停止，然而，把手3则继续旋转。一旦鼓状物7的挡块19与凸轮11的凸起部13相接触，凸轮11又一次被把手3旋转，如图6c所示。因此，凸轮11在把手3中从第一分度位置移动到第二分度位置。

虽然指状物25仍然由凸起部13的上表面14所阻挡，但是当凸轮11继续旋转时，指状物25和凸起部13之间会发生相对滑动。因此，虽然控制把手3的旋转在进行，但是动触点23保持固定并且与静触点24保持相同的距离。

当指状物25不再与凸起部13的外表面14相接触时，因为不再有任何东西阻碍动触点23持续旋转，所以，由于插入在所述触点23与触点支架21之间的扭转弹簧所存储的能量的作用，会发生突然的释放。由此，凸起部13被送回而远离指状物25的自由端26，触点24、23突然闭合。因此，图6b示出了把手3的合位置，其中触点闭合，凸轮11在把手3中处于第二分度位置。

图7a-7c示出了在由电气故障引起触点23、24的自动断开之后重置断路器1的不同阶段。触点的闭合循环实际上与前述的相同。与在手动断开之后进行重置的主要区别在于，凸轮11在把手3中的初始位置已经处于第二分度位置。因此，当指状物25与凸起部13碰撞时，凸轮11不是固定不动的，而是由把手3引导而继续其旋转，并且在指状物25和凸起部13之间发生相对滑动。以相同的方式发生突然的闭合。在触点闭合之后，凸轮11在把手3中的最终位置仍旧是相同的，并且在图4a、5a、6d和7c中示出。在这个位置，把手3处于合位置且窗口4不能被使用者看见。

图8a和8b示出了把手3中的凸轮11的另一个分度解决方案。在这个结构中，凸轮11的旋转不再是由把手3的开口18的径向边缘19、20限制的，而是通过把手3的突起30在凸轮11的两个凹口28、29中的固定来限制。更具体地，该突起30从鼓状物7的内部同轴壁9凸出，位于窗口4的附近。与之结合地，两个凹口28、29形成在故障指示突出部17的内表面上，该突出部是凸轮11的一部分。这两个凹口28、29是对应于凸轮11在把手3中在两个分度位置之间的角运动的弧的远端。

具体地，当突起30容纳在凹口29(相应地，28)中，凸轮11位于其第一(相应地，第二)分度位置。

凹口28、29具有斜面边缘以促使突起30从一个凹口运动到另一个凹口。在碰撞期间，由指状物25在凸轮11上产生的力来实现所述运动。

已经使用一个具体的示例结构来描述本发明，尤其是关于以凸轮11上的突出部17为特征的指示故障的装置，以及关于把手3中的凸轮11的分度装置，但是这些都不是限制性的。相反，在本领域技术人员所能实现的范围内，本发明包含了所有可替换的实施方式和结构。

Claims (15)

1.一种断路器(1)类型的电气线路保护装置，包括用于控制至少一个动触点(23)在两个稳定位置之间运动的把手(3)，所述两个稳定位置分别是在静触点(24)上和远离所述静触点(24)，所述把手(3)借助于机械锁而连接至动触点(23)，所述机械锁在驱使所述触点(23、24)断开时能够进行切换：

-随着所述把手(3)的杠杆(5)的手动操作进行切换，所述把手(3)在闭合所述触点(23、24)的合位置与断开所述触点(23、24)的断位置之间进行枢转；

-随着反映线路中的电气故障的致动器的机械操作进行切换；

用于所述触点(23、24)的快速闭合机构插入所述把手(3)与所述机械锁之间，所述快速闭合机构包括：

-凸轮(11)，所述凸轮(11)由把手(3)驱动，并且定位成在角运动期间在所述把手(3)的鼓状物(7)中的两个分度位置之间自由地旋转；

-固定至所述机械锁的指状物(25)，在所述触点(23、24)的手动闭合/断开期间，所述指状物(25)能够在把手(3)旋转的一部分时间内与所述凸轮(11)进行接触直到所述凸轮(11)固定不动，所述指状物(25)驱使凸轮(11)在把手(3)内的位置发生改变；

所述凸轮(11)：

-在所述把手(3)处于合位置时位于第二分度位置；

-在所述把手(3)的手动操作期间，随着凸轮(11)与所述指状物(25)的啮合，在所述把手(3)处于断位置时位于第一分度位置；

-在电气故障情况下，随着驱使所述把手(3)进行旋转的所述机械锁的切换，在所述把手(3)处于断位置时位于第二分度位置；

其特征在于，所述断路器(1)类型的电气线路保护装置包括指示器装置，所述指示器装置指示电气故障的出现的信息并且存储该信息直到所述把手(3)被重置到合位置，所述指示器装置由所述凸轮(11)的一部分构成，所述一部分在所述把手(3)由于电气故障而处于断位置时可以通过形成在所述鼓状物(7)中的窗口(4)被看见，而在所述把手(3)经过手动操作而处于合/断位置时不能被看见。

2.如权利要求1所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，当所述凸轮(11)在由于电气故障而处于断位置的把手(3)中位于第二分度位置时，所述凸轮(11)的所述窗口(4)在所述一部分的前面径向地定位。

3.如上述权利要求中任一项所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，所述窗口(4)形成在所述鼓状物(7)的外部正面上，当所述把手(3)处于断位置时，所述窗口(4)能够被使用者看到。

4.如权利要求1所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，能够通过所述窗口(4)从外部被看到的凸轮部分(11)的表面(6)具有指示故障的标志。

5.如权利要求1所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，所述指示故障的标志的颜色或表面条件与所述鼓状物(7)的内壁的颜色或表面条件不同。

6.如权利要求1所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，构成所述指示器装置的所述凸轮的所述一部分包括所述凸轮(11)的角扇形。

7.如权利要求1所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，构成所述指示器装置的所述凸轮的所述一部分包括固定至在所述把手(3)的鼓状物(7)内旋转的所述凸轮(11)的突出部(17)。

8.如权利要求1所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，所述凸轮(11)包括：

-中空柱形桶(12)，绕着装在所述把手(3)的鼓状物(7)中心的中心轴颈(10)旋转；

-径向凸起部(13)，从所述鼓状物(7)处延伸，并包括自由端(14)，该自由端(14)形成为与所述机械锁的指状物(25)协作的凸出的角扇形；

-弹性元件，包括固定至所述桶(12)的外表面的舌状物(15)，所述弹性元件大体上平行于所述桶(12)而延伸，同时逐渐朝向其自由端(16)而远离，所述自由端(16)朝向径向凸起部(13)而定向，并且放置在径向凸起部(13)的在所述触点(23、24)闭合期间首先与舌状物(15)接触的那一侧；

-用于指示故障的所述一部分，位于所述桶(12)的外表面上，并且相对于所述桶(12)的中心对称轴而大体上位于所述舌状物(15)的对面。

9.如权利要求8所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，所述把手(3)的鼓状物(7)包括开口(18)，所述开口(18)大体上在所述杠杆(5)对面，允许所述径向凸起部(13)和所述舌状物(15)的自由端(16)通过，所述开口的径向边缘限定所述凸轮(11)自由旋转的角空间。

10.如权利要求9所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，所述开口(18)的径向边缘构成挡块(19、20)，所述凸轮(11)在所述挡块(19、20)之间自由旋转，所述凸轮(11)与挡块(20)接触时处于第一分度位置，所述凸轮(11)与挡块(19)接触时处于第二分度位置。

11.如权利要求8所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，当所述凸轮(11)在所述鼓状物(7)中旋转时，所述舌状物(15)的自由端(16)能够和所述鼓状物(7)的开口(18)的挡块(20)接触，同时径向凸起部(13)的不面向所述舌状物(15)的边缘能够与所述鼓状物(7)的开口(18)的另一个挡块(19)接触。

12.如权利要求8所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，当所述舌状物(15)的自由端(16)在由于电气故障而处于断位置的把手(3)中与挡块(20)接触时，用于指示故障的所述一部分定位成面对窗口(4)。

13.如权利要求10所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，从所述舌状物(15)凸出的突缘(27)也与所述挡块(20)协作以使所述凸轮(11)保持在两个分度位置中，当所述径向凸起部(13)与挡块(19)接触时，所述突缘(27)位于所述挡块(20)的端斜面处，或者当所述舌状物(15)的自由端(16)与所述斜面接触时，所述突缘(27)与所述把手(3)的鼓状物(7)的内壁(9)相接触。

14.如权利要求8或9所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，所述把手(3)的内壁(9)具有突起(30)，所述突起(30)在所述窗口(4)附近突出并且能够插入形成于故障指示突出部(17)的内表面中的两个凹口(28、29)之一里面，当所述突起(30)容纳在所述凹口(29)中时，所述凸轮(11)处于第一分度位置，当所述突起(30)容纳在所述凹口(28)中时，所述凸轮(11)处于第二分度位置。

15.如权利要求14所述的断路器类型的电气线路保护装置，其特征在于，当突起(30)在由于电气故障而处于断位置的把手(3)中容纳在凹口(28)内时，所述故障指示突出部(17)面向所述窗口(4)而定位。