CN104040660A - 具有电池和改进的操作状态的指示装置的电力断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力断路器，具有电池和指示器装置，指示器装置包括具有指示器灯(39)的指示器杠杆(41)，以及用于指示激活机构的激活和未激活状态的凸轮(42)。指示器凸轮(42)被安装到激活轴(29)上靠近负载凸轮(28)，并具有缺口(43)，用于在机构处于负载状态时接收指示器杠杆(41)。指示器凸轮(42)包括单个柄，用于逐渐地定位指示器杠杆(41)直到所述缺口(43)，以确保借助辅助分路脱扣装置(MX)保持在脱扣位置的打开闩锁(26)的锁定。

Description

具有电池和改进的操作状态的指示装置的电力断路器

技术领域

本发明涉及一种每极具有一对可分离触头并具有操作机构的多极电气断路器，包括：

-肘节装置(toggle device)，与切换柄(switching bar)并与脱扣闩锁关联，

-打开弹簧，在肘节装置的闭合操作发生时自动加载，

-能量存储装置，具有由加载装置操作的闭合弹簧以及驱动部分，所述加载装置由键入到加载轴上的加载凸轮组成，所述驱动部分充当能量存储装置与肘节装置之间的传动部件，用于在闭合弹簧发生松弛时执行切换柄和可移动触头到闭合位置的驱动，

-闭合棘轮(ratchet)和闩锁，设计为将能量存储装置锁定在加载状态下，

-打开棘轮和闩锁，设计为与脱扣闩锁并与辅助释放装置(auxiliaryrelease)协作，

-以及指示装置，包括指示器杠杆，使指示器与指示凸轮协作以指示机构的加载状态、未加载状态和准备闭合状态，所述指示凸轮装配在加载轴上接近加载凸轮，并且设置有用于在机构处于加载状态时接收指示器杠杆的缺口。

背景技术

在由申请人提交的文献EP997919中描述了具有所提到种类的打开-闭合-打开(OCO)机构的已知断路器。所述机构包括与切换柄和打开弹簧关联的肘节装置、具有闭合弹簧的能量存储装置、用于指示断路器状态的部件(means)以及用于控制各极的打开和闭合的部件。能量存储装置借助与指示凸轮关联的加载凸轮进行加载，所述两凸轮均键入到常用的加载轴上。

在机构的打开-加载状态以及打开-未加载状态两者之下，打开闩锁占据以下位置中的任一个：

-静止位置，承受于单个偏压弹簧，

-保持脱扣位置，由检测电力系统电气故障的辅助脱扣释放装置或者由被闩锁的打开按钮永久地偏压。

当加载装置未加载时，驱动部分的销与指示凸轮的弯曲周缘干涉。

“准备闭合”状态的指示器使断路器能够重新闭合，条件是：

-加载凸轮处于加载位置，

-杆处于打开位置，

-并且打开闩锁处于静止位置。

该指示器布置在具有多个臂的指示器杠杆上，并且还能够指示两个其它状态，一个状态对应于未加载位置，而另一个状态对应于加载中但不在其“准备闭合”状态下的能量存储装置。

当且仅当指示器处于“准备闭合”状态时，指示器杠杆与机械连杆协作，机械连杆与闭合棘轮关联，以将手动闭合命令传递到能量存储装置。当给出闭合命令时，存储装置的能量得以释放，致使闭合弹簧突然松弛并且致使所有各极的触头重新闭合。

在该重新闭合阶段的瞬间为了防止加载轴和加载凸轮的过度旋转运动的发生，业已提议修改加载凸轮的轮廓。通过使凸轮的凸起偏移一预定角度、例如偏移10°，以便减少加载凸轮的死点和加载凸轮端部之间的斜度，加载凸轮的死点已经前移。

死点的这种角度偏移导致机构的前移摇摆(advanced rocking)，但还是增加了死点处凸起和加载凸轮端部之间的周向距离。过度旋转效应得以防止，但加载轴的旋转速度在某些点更大。指示凸轮被标记在加载凸轮上，据观察，在能量存储装置的加载端部，指示器杠杆在指示凸轮缺口中的摇摆易于导致对一个或多个辅助脱扣释放装置的脱扣杠杆的机械冲击。

在能量存储装置的手动重新加载端部，指示器的指示器杠杆实际上随着在与辅助释放装置的杆(rod)相连接的脱扣杠杆上的碰撞的传播而撞击打开闩锁。

辅助释放装置通常用于完成两种功能：

-打开闩锁与棘轮的自动脱扣，用于导致各极的触头的分离；

-在电气故障出现时保持着打开命令，确保防止对各极进行任何闭合操作的机械闩锁。只要故障继续存在，通过将辅助释放装置的杆保持在突出位置来执行闩锁。操作者可以用另一只手来手动重置能量存储装置，但在没有确认故障的情况下不能闭合触头。

然而，机械碰撞在辅助脱扣杠杆上的传递无法通过辅助释放装置来保证该第二闩锁功能的绝对安全。如果碰撞大于辅助释放装置的阻力(大约1.3N)，则它的杆会降落到退出位置，并导致所述脱扣释放装置的初始化。然后，操作者可以借助闭合按钮来闭合各极的触头，而故障还未被确认。如果该故障继续存在，则设备无法打开，因为辅助释放装置需要接收新的脱扣命令。

为了通过辅助释放装置弥补未保证的闩锁这一问题，解决方案可能包括：增加辅助释放装置MX的阻力，和/或借助橡胶减震器来吸收机械冲击。但这些解决方案是复杂的且难以实施。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种装备有改进的加载机构的多极电力断路器，既防止加载轴的任何过度旋转移动也防止各极在未确认电气故障的情况下的任何闭合。

根据本发明的断路器的特征在于，指示凸轮设置有单个坡道，用于将指示器杠杆渐进地移动到位直到缺口，保证由辅助释放装置将打开闩锁闩锁在脱扣位置。

在能量存储装置的手动加载结束时，当指示器杠杆插入缺口中时指示器杠杆的下降高度因此得以减少，以免在紧随未确认故障之后释放装置MX接收打开命令时影响释放装置MX的经受性。只要故障还未确认，任何尝试执行触头的重新闭合均被排出在外。

根据本发明的一个特征，加载凸轮和指示凸轮由垫片机械地彼此固定，并轴向地安装在有利地沿轴向开槽的加载轴上。每个凸轮包括设置有径向标记的圆形中央开口，以构成穿过所述对准标记的径向基准面。指示凸轮的缺口是U形的，由直的第一侧翼、倾斜的第二侧翼界定，直的第一侧翼从基准面偏移角度∝，角度∝包括在10°与20°之间，而结合渐进坡道终端部分的第二侧翼的顶端从基准面分离角度β，角度β包括在20°与40°之间。

可优选地，加载装置的加载凸轮提供摇摆死点，摇摆死点从凸轮端部偏移包括在30°与45°之间的角度，以便在各极发生重新闭合阶段的时刻防止加载轴和加载凸轮的任何过度旋转移动。

附图说明

根据仅以非限制性示例目的给出且在附图中表示的本发明实施方式的以下说明，其它优点及特征将变得更加显而易见，其中：

-图1是断路器一极及其操作机构的示意性横截面图，所示断路器处于打开的未加载状态；

-图2至4示出了分别处于打开-加载位置、打开-未加载位置和闭合位置的机构视图；

-图5示出了机构的前视图，该机构装备有闭合按钮、打开按钮、用于指示触头的打开或闭合状态的第一指示器、用于指示能量存储装置的加载-未加载状态的第二指示器以及辅助释放装置；

-图6是从加载凸轮侧的机构示意图；

-图7是从指示凸轮侧的机构示意图；

-图8示出了释放装置的杆、指示器杠杆以及打开闩锁和棘轮组件之间的运动学的局部视图；

-图9示出了根据本发明(以实线表示)和现有技术(以虚线表示)的指示凸轮的轮廓；

-图10示出了安装在加载轴上的加载凸轮和指示凸轮组件。

具体实施方式

在图1至8中，低压多极电气断路器在每个极中包括一对可分离触头10、11，可移动触头元件11由曲柄12连接到常用的切换柄13。后者由绝缘轴形成，在闭合位置和打开位置之间以有限的旋转来驱动所有各极的可移动触头元件11，反之亦然。

断路器由操作机构14致动，操作机构14由具有两个平行凸缘板16、17的框架15支撑。操作机构14包括与打开弹簧19关联的肘节装置18、回转的脱扣闩锁20，以及由加载装置22控制的机械能量存储装置21。机构14被设计成用于执行各极的连续打开-闭合-打开OCO移动，在能量存储装置21中无需新存储能量。

肘节装置18包括：由枢轴销铰接在第二杆24上的第一杆23，第一杆23联接到切换柄13；以及铰接在脱扣闩锁20上的第二杆24。打开弹簧19固定至两个杆23、24的枢轴销，以基于自动脱扣或手动打开指令来诱发肘节装置18的折叠以及触头10、11的打开。当触头的闭合操作发生时，自动地加载例如由牵引弹簧构成的该打开弹簧19。因此，肘节装置18可以占据以下任一位置：对应于切换柄13的打开位置的折叠位置，或者对应于所述杆的闭合位置的延伸位置。脱扣闩锁20与由打开闩锁26操作的打开棘轮25协作，其可以占据闩锁位置或未闩锁位置。

能量存储装置21容纳用于压缩闭合弹簧27的至少一个伸缩支撑件，以独立于触头10、11的位置进行加载。加载装置22由加载凸轮28组成，加载凸轮28键入到主加载轴29上，其可以由与棘轮和棘轮轮系统连接的手动重置手柄30致动。也可以借助键入到加载轴29上的减速电机(未示出)以电气方式执行重置。回转驱动部分31充当能量存储装置21与肘节装置18的第二杆24之间的传动部件，用于在闭合弹簧27的受控松弛发生时执行切换柄13和触头10、11到闭合位置的驱动。驱动部分31回转地安装在枢轴销32上，并设置有辊33，辊33相对于枢轴销32呈角度地偏移并与加载凸轮28的周缘协作。

操作机构14还包括：

-闭合棘轮34，由闭合闩锁35控制。在闭合弹簧27的加载压缩位置，加载凸轮28由闭合棘轮34阻止旋转，本身由其闩锁35闩锁在合适的位置。

-闭合按钮36，

-打开按钮37，

-第一指示器38，指示触头10、11的打开或闭合状态，

-第二指示器39，指示能量存储装置21的加载或未加载状态。第二指示器39透过位于断路器前面板上的窗口40是可见的，并布置在设置有若干臂的回转的指示器杠杆41上；

-辅助释放装置MX，用于远程脱扣控制，

-以及指示凸轮42，用于指示靠近加载凸轮28安装在加载轴29上的断路器的状态，并且包括缺口43。

指示器杠杆41装备有第一臂44，其端部被设计为在加载轴29到达能量存储装置21的加载位置时接合在指示凸轮42的缺口43中。指示器杠杆41设置有：第二臂，第二臂被设计为与切换柄13干涉；以及第三臂46，第三臂46与打开闩锁26协作。

断路器的OCO操作机构14可以占据不同的操作状态，即闭合状态、打开的未加载状态以及打开的加载状态。为能够重新闭合各极的触头10、11，三个条件是强制性的：

-能量存储装置21须处于闭合弹簧27被压缩的加载位置；

-切换柄须处于打开位置；

-并且打开闩锁26须占据不活动的静止位置。

这三个参数的组合限定了“准备闭合”状态，这由机械和/或光学指示器指示在前面板上。闭合按钮36和闭合闩锁35之间的机械连接能够在该“准备闭合”状态下借助闭合按钮36传递闭合命令来释放加载凸轮28，允许弹簧27松弛并允许将切换柄13和触头10、11驱动至闭合位置。

在图7和9中，针对现有技术的标准实施方式，指示凸轮42以虚线进行表示；针对根据本发明的版本，以实线进行表示。在图9中，图示的指示器杠杆41在加载阶段过程中处于若干位置。

根据现有技术，指示凸轮42(以虚线表示)设置有直到凸起48的第一弯曲加载坡道R1，并且设置有在加载行程结束时在凸起48和指示器杠杆41的接收缺口43之间带有反向斜面的第二坡道R2。在重新加载阶段期间，因加载凸轮28的摇摆死点前移造成的超速会导致指示器杠杆41在通过凸起48上时的扯开效应(unsticking effect)。支撑第二指示器39的指示器杠杆41在图9中由V表示。这种扯开借助超快视觉系统加以检测，在降落到指示凸轮42的缺口43中之前有最大下降高度。V1代表指示器在摇摆之前的位置，而V2代表它进入缺口43时的位置，指示能量存储装置21的加载状态。因此，由这个太大的下降高度产生的机械碰撞通过指示器杠杆41的第三臂46传递至辅助释放装置MX，第三臂46作用在打开闩锁26和辅助杠杆50上，导致辅助释放装置MX的杆49的降落。通过辅助释放装置MX的机械闩锁功能不再保证绝对安全。

根据本发明的指示凸轮42(在图9和图10中以实线表示)提供单个坡道R3，使指示器杠杆41能够渐进地移动就位直到缺口43。V3指示了指示器在摇摆之前的位置，消除了倒置的第二坡道R2，这防止凸起48升起。因此，当指示器杠杆41插入缺口43中时，指示器杠杆41的降落高度减少了距离d。辅助释放装置MX的经受性不受影响，并且它的杆保持在突出位置以保证机械闩锁功能，防止在故障未经确认的情况下触头的任何重新闭合。

在图10中，加载凸轮28和指示凸轮42由垫片51机械地彼此固定。由两个凸轮28、42形成的组件被轴向接合，并固定到有利地沿轴向开槽的加载轴29上。为此，每个凸轮28、42包括设置有径向标记52的圆形中央开口。两个凸轮28、42的开口事实上与它们的标记52对准，其定位在加载轴29的槽中。穿过两个凸轮28、42的对准标记52的径向确定出径向基准面53。指示凸轮42的缺口43是U形的，由直的第一侧翼54、倾斜的第二侧翼55以及结合两个侧翼54、55的闭合底部界定。

缺口43和指示凸轮42坡道R3相对于径向基准面53的角度定位如下：

-直的第一侧翼54从基准面53偏移角度∝，角度∝包括在10°与20°之间；

-结合渐进坡道R3终端部分的第二侧翼55的顶端从基准面53分离角度β，角度β包括在20°与40°之间；

-渐进坡道R3的开端从基准面53分离角度λ，角度λ包括在90°与120°之间。

断路器的OCO操作机构14通过当故障已出现时已经接收打开命令的辅助释放装置MX使闩锁功能能够绝对安全地执行。

Claims (4)

1.一种每极具有一对可分离触头(10，11)并具有操作机构(14)的多极电气断路器，包括：

-肘节装置(18)，该肘节装置与切换柄(13)并与脱扣闩锁(20)关联，

-打开弹簧(19)，该打开弹簧在所述肘节装置(18)的闭合操作发生时自动加载，

-能量存储装置(21)，该能量存储装置具有由加载装置(22)操作的闭合弹簧(27)以及驱动部分(31)，所述加载装置(22)由键入到加载轴(29)上的加载凸轮(28)组成，所述驱动部分(31)充当所述能量存储装置(21)与所述肘节装置(18)之间的传动部件，用于在所述闭合弹簧(27)发生松弛时执行所述切换柄(13)和可移动触头(11)到闭合位置的驱动，

-闭合棘轮和闩锁(34，35)，该闭合棘轮和闩锁设计为将所述能量存储装置(21)锁定在加载状态下，

-打开棘轮和闩锁(25，26)，该打开棘轮和闩锁设计为与所述脱扣闩锁(20)并与辅助释放装置(MX)协作，

-以及指示装置，该指示装置包括指示器杠杆(41)，使指示器(39)与指示凸轮(42)协作以指示所述机构的加载状态、未加载状态和准备闭合状态，所述指示凸轮(42)装配在所述加载轴(29)上接近所述加载凸轮(28)，并且设置有用于在所述机构处于所述加载状态时接收所述指示器杠杆(41)的缺口(43)。

其特征在于，

-指示凸轮(42)设置有单个坡道(R3)，用于将指示器杠杆(41)渐进地移动就位直到所述缺口(43)，以保证由所述辅助释放装置(MX)保持在所述脱扣位置的打开闩锁(26)的闩锁，

-指示凸轮(42)的缺口(43)是U形的，由直的第一侧翼(54)和倾斜的第二侧翼(55)界定，所述直的第一侧翼(54)从所述基准面(53)偏移角度∝，该角度∝包括在10°与20°之间，而结合所述渐进坡道(R3)的终端部分的第二侧翼(55)的顶端从所述基准面(53)分离角度β，该角度β包括在20°与40°之间。

2.根据权利要求1所述的电气断路器，其特征在于，所述加载凸轮(28)和所述指示凸轮(42)由垫片(51)机械地彼此固定，并轴向地安装在有利地沿轴向开槽的加载轴(29)上，并且每个凸轮(28，42)包括设置有径向标记(52)的圆形中央开口，以便构成穿过所述对准标记的径向基准面(53)。

3.根据权利要求2所述的电气断路器，其特征在于，所述渐进坡道(R3)的开端与所述基准面(53)分离开角度λ，该角度λ包括在90°与120°之间。

4.根据权利要求1至3之一所述的电气断路器，其特征在于，所述加载凸轮(28)提供摇摆死点，该摇摆死点从所述凸轮的端部偏移包括在30°与45°之间的角度。