CN104051168B - 用于断连操作器的开关组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于与能够在接通状态、脱扣状态和断开状态之间移动的断连操作器（18）一起使用的密封的开关组件（10）。断连操作器（18）容置在密封的外罩（14）中。开关组件（10）包括壳体（46），该壳体（46）针对外罩（14）密封以抑制固体和液体进入壳体（46）与外罩（14）之间。手柄（54）联接至断连操作器（18）并且至少部分地布置在壳体（46）内。手柄（54）针对壳体（46）密封以抑制固体和液体进入手柄（54）与壳体（46）之间，并且手柄（54）能够在接通位置与断开位置之间移动。低摩擦脱扣指示器机构（30，34，38）独立于手柄（54）操作以指示出断连操作器（18）什么时候处于脱扣状态。

Description

用于断连操作器的开关组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月15日提交的、题为“用于断连操作器的开关组件”的美国专利申请No.13/837,100的优先权，出于所有目的该申请的全部公开内容通过参引并入本文。

背景技术

本发明涉及断连操作器。特别地，本发明涉及用于断连操作器的防水致动器或开关。

在工业环境中，电器外罩以及相关部件需要满足基于电器外罩将遇到的环境的各种标准。例如，外罩可能需要满足UL50型4/IP67/IP69K标准。该UL50型4/IP67/IP69K标准提供了严格的规范，该等级的装置在该规范内必须能够运行。该规范为固体和液体的进入提供了标准。因此，由UL50型4/IP67/IP69K规定的装置必须满足定义的阈值或标准以抵制环境条件。这种阈值或标准在使标准装置适应于满足UL50型4/IP67/IP69K标准方面提供了挑战。

用于断连操作器的典型开关组件包括高摩擦、重载O型圈或K型密封件。这些高摩擦密封件为阻止环境物质进入提供了必要的抗阻等级，但是难于致动开关。因此，当相关联的断连操作器致动至脱扣状态(tripped state)时，开关组件会抵抗运动。通常，该问题通过利用密封油脂或使弹簧朝向脱扣状态偏置而克服。通常，开关组件的手柄用作脱扣状态的指示器。

发明内容

本发明通过提供一种用于断连操作器的开关组件而克服上述问题，该开关组件易于组装并且在提供低摩擦脱扣状态指示器的同时满足UL50型4/IP67/IP69K标准。

在一种构造中，本发明提供了一种用于与能够在接通状态、脱扣状态和断开状态之间移动的断连操作器一起使用的密封的开关组件。该断连操作器容置在密封的外罩中。开关组件包括壳体，该壳体针对外罩密封以抑制固体和液体进入壳体与外罩之间。手柄联接至断连操作器并且至少部分地布置在壳体内。该手柄针对壳体密封以抑制固体和液体进入壳体与手柄之间，并且该手柄能够在接通位置与断开位置之间移动。低摩擦脱扣指示器机构独立于手柄操作以指示出断连操作器什么时候处于脱扣状态。

在另一构造中，本发明提供了一种用于与能够在接通状态、脱扣状态和断开状态之间移动的断连操作器一起使用的UL50型4/IP67/IP69K等级的开关组件。断连操作器容置在密封的外罩中。开关组件包括手柄，该手柄联接至断连操作器并且能够在接通位置与断开位置之间移动。指示器指示出断连操作器什么时候处于脱扣状态，并且在手柄与断连操作器之间联接有闭锁机构，使得当断连操作器从接通状态致动到脱扣状态时手柄不移动。

附图说明

当考虑本发明的以下详细描述时，将更好地理解本发明，并且除了上述特征、方面和优点之外的的特征、方面和优点将变得明显。这些详细描述参照以下附图。

图1是根据本发明的一个实施方式的安装在外罩中的开关组件的分解视图。

图2是图1的沿图1的线2-2截取的分解的开关组件的截面图。

图3是图1的开关组件的分解视图。

图4是图1的沿图1的线4-4截取的分解的开关组件的截面图。

图5是安装在外罩中的图1的开关组件的截面图。

图6是安装在外罩中的图1的开关组件的截面图。

图7是图1的开关组件的标定基部的立体图。

图8是图1的开关组件的断连手柄轴的仰视立体图。

图9是另一断连手柄轴的仰视立体图。

图10是图8的断连手柄轴的俯视立体图。

图11是图8的断连手柄轴的俯视图。

图12是图1的开关组件的复位标记件的俯视立体图。

图13是图12的复位标记件的另一俯视立体图。

图14是图1的开关组件的闭锁机构的俯视立体图。

图15是图14的闭锁机构的仰视立体图。

图16是图14的闭锁机构的俯视图。

图17是图14的闭锁机构的仰视图。

图18是图1的开关组件的凸轮元件的俯视立体图。

图19是图18的凸轮元件的仰视图。

图20是图18的凸轮元件的俯视图。

图21是图1的开关组件的手柄的俯视立体图。

图22是图21的手柄的俯视立体图。

图23是图21的手柄的俯视图。

图24是示出了处于接通位置的图1的开关组件的平面图。

图25是示出了处于脱扣位置的图1的开关组件的平面图。

图26是示出了处于断开位置的图1的开关组件的平面图。

图27是示出了处于复位位置的图1的开关组件的平面图。

图28是断连操作器的立体图。

图29是图1的外罩的连接点的详细视图。

尽管本发明容许各种变型和替代形式，但其具体实施方式已经通过示例在附图中示出并且在本文中进行详细描述。然而，应当理解的是，文中对具体实施方式的描述不意在将本发明限制为所公开的具体形式，而是相反，意在覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有变型、等同物以及替代方案。

具体实施方式

将根据一个或更多个优选实施方式对本发明进行描述，并且应当理解，除特别说明的以外，许多等同物、替代方案、变化以及变型也是可以的，并且在本发明的范围内。

图1和图2示出了安装至外罩14用于对位于外罩14中的断连操作器18进行操作的开关组件10。如图29中所示，外罩14限定了孔口15和壁16，壁16限定了两个孔口17。如图28所示，断连操作器18包括断连开关22，该断连开关22能够在接通位置、断开位置和脱扣位置(即，接通状态、断开状态和脱扣状态)之间移动。应当理解的是多种装置能够通过开关组件10操作。

转向图3至图6，开关组件10包括：断连手柄轴26；低摩擦脱扣指示器机构，该低摩擦脱扣指示器机构包括复位标记件30、凸轮元件34和闭锁机构38；基部密封件42；形式为标定基部46的壳体；手柄密封件50；以及手柄54。

参照图7，标定基部46包括凸缘58和环形凹部66(参见图5和图6)，该凸缘58限定四个孔口62(能看到其中三个)，该四个孔口62定尺寸成接纳用于将标定基部46联接至外罩14的紧固件，该环形凹部66定尺寸成接纳基部密封件42。所示出的基部密封件42是O形圈，但也可以设想到其他密封件类型。基部密封件42在标定基部46与外罩14之间提供静密封以抑制固体和液体进入开关组件10的内部。

标定基部46还限定了围绕中央孔口74的环形壁70，该中央孔口74设置成在标定基部46安装于外罩14上时与外罩14中的孔口15对准。在环形壁70的内周上限定有密封表面78，并且穿过环形壁70限定有两个标定孔口82。在环形壁70的大约九十度(90°)的部分上限定有切口部分86。

参照图8、图10和图11，断连手柄轴26包括基部90，基部90限定了形式为凹部94的开关接口，凹部94定形状成当开关组件10安装时接纳断连操作器18的断连开关22。轴98从基部90向上延伸并且终止于形式为两个平坦部102和两个键槽106的联接特征中(参见图10和图11)。

图9示出了替代性断连手柄轴26’，该断连手柄轴26’具有与断连手柄轴26相似的部分但具有以不同方式定形状的凹部94’。其他剖面和开关接口特征是可以的并且是能够构想的并取决于与开关组件10一起使用的具体断连操作器18。

参照图12和图13，复位标记件30包括：设置成通过外罩支承的大致圆形平台110；穿过孔口15延伸至外罩14中的中空轴114；设置成接合外罩14的孔口15并将复位标记件30保持在孔口15中三个接合元件118；从圆形平台110向上延伸的中央杆122以及标记部126。标记部126限定了指示表面130，该指示表面130根据需要可以是具有鲜艳颜色的，可以包括文字或其他指示特征。标记部126还限定了切除部分134。

中空轴114的内部定形状成以配合的方式接纳断连手柄轴26的联接特征。在本实施方式中，中空轴114设置成接合限定在断连手柄轴26的轴98上的两个平坦部102和两个键槽106。在另一实施方式中，中空轴114可以接纳在断连手柄轴26的联接特征内或者可以不是中空的。

参照图14至图17，闭锁机构38包括：上表面138；限定顺时针(CW)表面146和逆时针(CCW)表面150的第一凸轮142；限定CW表面158和CCW表面162的第二凸轮154；限定CW表面170和CCW表面174的第一臂部166；限定CW表面182和CCW表面186的第二臂部178；以及形式为从上表面138向下下垂的活动弹性件190的两个偏置元件，其中，每个活动弹性件190限定端面194。第一臂部166还限定了形式为突出部或凸块198的接触特征，并且第二臂部178还限定了形式为突出部或凸块202的接触特征。

参照图18至图20，凸轮元件34包括外壁206，外壁206限定了定尺寸成接纳在形成于外罩14的壁16中的孔口17中的两个突出部210以及位于内部表面上的脊部214。凸轮元件34还包括底壁218，该底壁218构造成当安装开关组件10时搁置在复位标记件30的圆形平台110的顶部上。底壁218限定了止挡元件222。第一臂部226从底壁218向上延伸并且限定凸轮表面230。第二臂部234从底壁218向上延伸并且限定凸轮表面238。凸轮元件34还限定了断开表面242和接通表面246。

参照图21至图23，手柄54包括：手握持部250；外壁254，该外壁254限定两个标定通道258、262，该两个标定通道258、262定位成与标定基部46的孔口82配合以标定出处于断开位置的断连操作器18。手柄54还包括顶壁266，该顶壁266具有穿过顶壁266形成的窗270。窗270由可以具有放大特性的透明材料形成。手柄54中形成有凹部274并且该凹部274设置成接纳手柄密封件50(例如，O形圈)并且抵着标定基部46的密封表面78将手柄密封件50保持到位。四个接合元件278构造成保持安装在标定基部46中的手柄54。手柄密封件50提供连续的径向密封，从而在保持密封的同时允许手柄54旋转。基部密封件42和手柄密封件50配合以提供满足UL50型4/IP67/IP69K标准的环境保护。

转向图22，手柄54还包括：第一凸块282，该第一凸块282形成在顶壁266的下侧上并且限定CW斜面286和CCW表面290；第二凸块294，该第二凸块294限定CW表面298和CCW表面302；以及第三凸块306，该第三凸块306限定CW表面310和CCW表面314。

下面将参照图24至图27讨论开关组件10的操作。特别地转向图24，断连操作器18处于接通位置，并且相应地，开关组件10处于接通位置。当开关组件10处于接通位置时，断连手柄轴26充分地顺时针旋转。因此，复位标记件30的标记部126顺时针旋转，直到标记部126抵靠凸轮元件34的接通表面246为止。标记件30抵靠手柄54的第一凸块282的CCW表面290并保持其充分地顺时针旋转。当开关组件10处于接通位置，闭锁机构38的凸块198、202与凸轮元件34的凸轮表面230、238接合，使得迫使闭锁机构38的上表面138向下脱离与手柄54的凸块282、294、306的接合。另外，一个活动弹性件(spring)190的端面194抵靠凸轮元件34的止挡元件222。

转向图25，开关组件10示出为处于脱扣位置。当断连操作器18从接通位置移动到脱扣位置时，开关22逆时针旋转四十五度(45°)。标记部126同样逆时针旋转四十五度(45°)并且通过抵靠第一凸轮142的CW表面146而使闭锁机构38随其一起旋转。闭锁机构38的逆时针旋转将凸块198、202从凸轮元件34的凸轮表面230、238释放，并且活动弹性件190使上表面138朝向手柄54向上偏置。在从接通位置移动到脱扣位置期间，手柄54不移动。然而，经由通过手柄54的窗270清楚地示出的标记部126的指示器表面130，为使用者提供了清楚的指示：断连操作器18处于脱扣位置。

转向图26，开关组件10示出为处于断开位置。在断连操作器18已经移动到脱扣位置之后，在断连操作器18可以复位至接通位置之前，断连操作器18必须被迫使至断开位置。为了将断连操作器18移动至断开位置，手柄54逆时针旋转九十度(90°)。手柄54自由地旋转第一个四十五度(45°)，直到第一凸块282抵靠标记部126为止。手柄54进一步逆时针旋转将标记部126推压至图26所示的位置，其中，标记部126充分地逆时针旋转并且切除部分134抵靠凸轮元件34的断开表面242。标记部126的旋转推压闭锁机构38继续旋转至图26所示的位置，其中，凸轮142、154和臂部166、178不再直接地定位在手柄54的凸块282、294、302的下面，并且活动弹性件190使上表面138向上偏置到与凸块282、294、302相同的平面中。

转向图27，开关组件10示出为处于复位位置，在该复位位置中，部件处于与接通位置相同的位置中。在断连操作器18移动至断开位置之后，其可以复位至接通位置。通过手柄54的凸块282、294、302、标记部126以及闭锁机构38的凸轮142、154的接合，以及从闭锁机构的38的凸块198、202从凸轮元件34的凸轮表面230、238移除，手柄54顺时针旋转九十度(90°)，使得第二凸块294推动闭锁机构38的第一凸轮142的CCW表面150，第三凸块306推动闭锁机构38的第二凸轮154的CCW表面162，并且第一凸轮142的CW表面146推动标记部126。以此方式，开关组件10向回移动到接通位置，或者在此情况下，移动至复位位置。在闭锁机构38旋转的同时，凸块198、202重新接合凸轮元件34的凸轮表面230、238，使得闭锁机构38的上表面138抵抗活动弹性件190的偏置再次降低至凸块282、294、302的平面下方。

本发明提供了若干优点，第一，开关组件10可以在没有K型密封件、密封油脂的情况下进行组装，并且仍保持UL50型4/IP67/IP69K标准性能(rating)。第二，开关组件10经由卡扣配合组装以在不需要使用螺钉、铆接(staking)、密封油脂、弹簧或任何其他机械紧固方法的情况下捕获内部部件。第三，开关组件10可以在保持所要求的环境密封的同时被关断、复位和返回接通。第四，通过使用通过窗270可视的指示器表面130，开关组件10在保持所要求的环境密封的同时为使用者提供了清楚的指示：断连操作器18处于脱扣位置。第五，由于当断连操作器18从接通位置移动到脱扣位置时手柄54不移动，对断连操作器18或指示脱扣状态的部件的运动存在很小的阻力。指示脱扣状态的部件基本上即刻地提供了对脱扣的断连操作器18的指示。换句话说，断连操作器18的断连开关22的弹性力自由地操作开关组件10的脱扣机构(例如，标记部126的指示表面130和窗270)。第六，开关组件10在保持所要求的环境密封的同时具有锁定(lockout)标定能力。

考虑到所附权利要求，其他构造也是可能的。

Claims (9)

1.一种用于与能够在接通状态、脱扣状态和断开状态之间移动的断连操作器(18)一起使用的密封的开关组件(10)，所述断连操作器容置在密封的外罩(14)中，所述开关组件包括：

壳体(46)，所述壳体(46)针对所述外罩密封以抑制固体和液体进入所述壳体(46)与所述外罩之间，所述壳体包括壁(70)和由所述壳体的所述壁限定的标定孔口(82)；

手柄(54)，所述手柄(54)联接至所述断连操作器并且至少部分地布置在所述壳体中，所述手柄针对所述壳体密封以抑制固体和液体进入所述手柄与所述壳体之间，所述手柄能够在接通位置与断开位置之间移动，所述手柄包括限定标定通道(258)的外壁(254)，所述标定通道定位成当所述手柄处于所述断开位置中时与所述壳体的所述标定孔口配合；以及

低摩擦脱扣指示器机构(30，34，38)，所述低摩擦脱扣指示器机构(30，34，38)独立于所述手柄操作以指示出所述断连操作器什么时候处于脱扣状态，其中当所述断连操作器从所述接通状态切换到所述脱扣状态时，所述手柄不移动。

2.根据权利要求1所述的开关组件，其中，所述开关组件满足UL50型4/IP67/IP69K标准。

3.根据权利要求1所述的开关组件，其中，所述低摩擦脱扣指示器机构包括标记件，该标记件联接至所述断连操作器并且响应于在所述接通状态与所述脱扣状态之间切换的所述断连操作器而移动。

4.根据权利要求3所述的开关组件，其中，所述低摩擦脱扣指示器机构还包括形成在所述手柄中的窗，当所述断连操作器处于所述脱扣状态中时，所述标记件通过所述窗是可视的。

5.根据权利要求1所述的开关组件，其中，所述断连操作器包括当所述断连操作器在所述接通状态与所述断开状态之间致动时旋转大约45度的开关，并且，

其中，所述低摩擦脱扣指示器机构是可操作的以指示出所述开关已经旋转。

6.根据权利要求1所述的开关组件，其中，所述低摩擦脱扣指示器机构联接在所述手柄与所述断连操作器之间使得当所述断连操作器处于所述脱扣状态中时，所述手柄必须在所述断连操作器能够被致动至所述接通状态之前移动至所述断开位置。

7.根据权利要求1所述的开关组件，其中，所述低摩擦脱扣指示器机构包括标记件，并且所述手柄包括窗，当所述断连操作器处于所述脱扣状态时，所述标记件通过所述窗是可视的。

8.根据权利要求7所述的开关组件，还包括定位在所述壳体与所述外罩之间以抑制环境元素进入的O形圈以及定位在所述壳体与所述手柄之间以抑制环境元素进入的O形圈。

9.一种通过使用根据权利要求1所述的密封的开关组件指示出断连操作器什么时候处于脱扣状态的方法。