CN104637736A - 断路器位置调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于调节断路器的位置的系统。该系统允许断路器相对于支承基部和接合机构平移，该接合机构为比如那些用于使断路器在其操作状态之间切换的机构。通过配装至支承基部的并且随着断路器运动的调节板来实现调节。穿过支承基部的槽允许板和断路器的运动。带螺纹的构件允许板和断路器的用于精确定位的连续运动。

Description

断路器位置调节系统

技术领域

本发明大体上涉及断路器和用于断路器的致动装置的领域。更特别地，本发明涉及用于在封罩内相对于其他操作部件调节断路器的位置的系统。

背景技术

在工业中存在许多包括断路器的开关装置的应用。通常，断路器通过限制来自比如电网的电源的电流对接线和各种下游部件提供保护。在许多工业环境中，使用三相断路器，其中，三相电源通过断路器硬件被布线至负载。断路器可以闭合以使通往下游设备比如马达驱动器、开关装置、马达起动器等的电力路径完整。当发生某些故障，断路器可以被断开，从而中断所有三相的电流。在大部分应用中，提供了手动复位，从而允许操作人员在电路器断开之后闭合断路器以重新操作。在许多应用中，断路器还可以是通过对杆、旋钮或其他接口硬件进行致动而被手动断开。

在许多断路器应用中，断路器模块自身容置在封罩中，并且致动组件通过各种机构机械地联接至断路器。由于定位、公差、机械部件等的可变性，可能需要对断路器在封罩内的相对位置进行一些调节。例如，断路器通常向上或向下运动(或根据取向从一侧运动至另一侧)或者与断路器接合的一些硬件可以相似地运动。该运动因操作机构的改进的对准而允许更可靠的操作。然而，迄今可用的断路器调节机构允许极有限的运动，并且不提供连续的或精确的调节。此外，过去的一些调节机构随着时间推移或在封罩或机构的运动或操作的情况下使定位无意间变化。

因此，存在对用于可以解决这种缺点的断路器应用的改进设计的需要。

发明内容

本公开内容涉及设计成响应该需要的系统及技术。根据本公开内容的一个方面，断路器位置调节系统包括调节板，调节板包括孔口，该孔口用于接纳紧固件以将调节板通过机械基部附接至断路器。连续调节构件与机械基部和调节板接合以通过调节构件的连续运动对调节板和断路器的相对于机械基部的位置进行调节。

根据另一方面，断路器位置调节系统包括构造成将断路器保持在封罩中的机械基部。调节板包括孔口，该孔口用于接纳紧固件以将调节板通过机械基部附接至断路器。连续调节构件与机械基部和调节板接合以通过调节构件的连续运动对调节板和断路器的相对于机械基部的位置进行调节。

本公开内容还涉及断路器位置调节系统，该断路器位置调节系统包括断路器、机械基部以及调节板，其中，机械基部构造成将断路器保持在封罩中，调节板包括孔口，该孔口用于接纳紧固件以将调节板通过机械基部附接至断路器。连续调节构件与机械基部和调节板接合以通过调节构件的连续运动对调节板和断路器的相对于机械基部的位置进行调节。

本公开内容中陈述的技术还提供了电气系统，比如马达控制中心，该电气系统包括如所公开的一个或更多个断路器和相关的定位系统。

附图说明

本发明的这些和其他特征、方面和优点将在参照附图阅读下面的详细描述时变得更好理解，在附图中，贯穿附图，相同的附图标记指示相同的部件，其中，

图1示出了可能用于与工业设备连接的位于封罩中的示例性断路器组件；

图2是断路器组件的分解图，其中，前板和侧板被移除以显示断路器和一些操作构件；

图3是图2中所示类型的示例性断路器的立体图，其中，图3示出了示例性操作组件和如本文所公开的盖；

图4是同一断路器组件的分解图，其中，图4示出了各种操作部件、气体引导部件、以及位置调节部件；

图5是装置的相似的后视分解立体图；

图6是具有示例性气体引导盖的同一断路器的分解图；

图7是气体引导盖的底视立体图；

图8是气体引导盖的俯视立体图；

图9是具有调节系统的安装基部的后视图，其中，调节系统被安装用于调节断路器相对于支承件、安装件和操作硬件的位置；

图10是同一结构的后视立体图，其中，调节板与基部分离以示出调节板的特征；

图11是示例性操作系统的分解图，其中，示例性操作系统包括提环(bail)、基部和其间的断路器；

图12和图13示出了图11中所示的示例性提环和基部；以及

图14至图16示出了为4极断路器设计的气体引导断路器盖的替代性实施方式。

具体实施方式

图1示出了示例性断路器组件10，该示例性断路器组件10利用根据本公开内容的部件和特征。断路器组件可以用于包括工业环境、商业环境的宽范围的环境，并且用于各种应用，比如制造、材料处理、运输、制造工业等。在许多应用中，断路器组件将安装在封罩12中，并且该封罩或包含在该封罩中的部件可以进而安装在更大的封罩和系统中。在一些工业环境中，例如，这种断路器组件可以安装在马达控制中心(MCCs)中，该马达控制中心(MCCs)用于控制被驱动以执行自动任务的一个或更多个马达的操作。在许多这些应用中，操作者手柄14、旋钮或相似的机械装置将设置成允许在正常操作期间断开和闭合(以及复位)断路器。这些操作者手柄14、旋钮或相似的机械装置通常设置在封罩的外表面上或靠近封罩的外表面设置以允许在不打开封罩的情况下操作。例如，在图1的图示说明中，操作者手柄14从封罩的前板16突出，比如穿过孔口18。

应该指出的是本公开意在扩展至特别是MCCs的电气设备及系统，并且使得将所公开的断路器及相关技术结合到电气设备及系统成为可能。在下述专利中提供了这种MCCs的详细描述：于2013年10月8日授权给Blodorn等的、名称为“马达控制中心网络连接方法及系统(Motor Control Center Network Connectivity Method andSystem)”的美国专利No.8,553,395，以及于2013年4月13日授权给Malkowski，Jr等的、名称为“用于马达控制中心的总线支承系统(Bus Support System for a Motor Control Center)”的美国专利No.8,420,935，两个专利在此通过参引并入本公开内容中。如将被本领域技术人员理解的，这种系统典型地包括一个或更多个封罩部分，一个或更多个封罩部分封装在设置有密封门的金属箱中。这种系统的部件集成在隔室(bay)或抽屉(drawer)中，并且有利的是可以相当紧密地组装。本技术允许在这些系统中使用断路器，本技术用于满足与MCCs相关联的需求的应用、特别是在操作期间定位和通风，并且在需要的情况下使断路器能够比先前的方法更紧密地组装。

图2以分解图的方式示出了同一示例性结构。在该图示中，示出了手柄组件20，其中，用于两个断路器组件的手柄14以不同位置示出。侧板22也已被移除以显示断路器24本身、致动连杆26和操作组件28，该致动连杆26和操作组件28用于通过操作者手柄14的运动断开和闭合断路器。应该指出的是在该图示中为了清楚起见移除了一些部件，比如用于使机构偏置于所需位置中的偏置弹簧。致动连杆26机械地联接至操作者手柄14并且可以通过操作者手柄的运动被推动或拉动以使断路器操作组件在其断开位置与闭合位置之间运动。在图示的实施方式中，操作组件28包括提环(bail)30和基部32，该提环30和基部32连接在一起并且与如下所述的断路器接合以断开和闭合断路器。可以设计各种连杆机构和机械结构以致动提环从而致动断路器，并且这些特定的结构和布置通常超出本公开内容的范围。

图3图示了断路器24，该断路器24从封罩移除并且与操作连杆和其他机构断开连接。在该示例性实施方式中，断路器自身包括壳体34，该壳体34接收来自电源(例如电网)的电力并且将电力提供至负载(例如马达)。特别地，在该实施方式中，在断路器的上部作出线路端连接部(line-side connection)，并且在断路器的下部作出负载端连接部(load-side connection)。该负载端连接部被相位分离器36分离开。在线路端上作出相似的分离。

操作组件28在此包括提环30和基部32，该基部32连接至提环并且枢转地支承提环。基部32用于安装断路器并且将断路器紧固地保持就位，然而提环使断路器在其操作位置之间切换。在所图示的实施方式中，断路器具有若干操作状态，包括“开”、“关”、“跳闸”和“复位”。提环和基部由绝缘塑料材料制成，通常模制成其最终形状。根据当前构思的实施方式，提环和基部由相同的模制塑料材料制成，并且提环和基部的每一者通常包括单片模制材料。用于提环的合适的材料可以包括例如玻璃填充的聚丙烯酰胺，比如Ixef 1022，但也可以使用其他材料。用于基部的合适的材料可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，比如Rynite FR945。如本文所使用的，术语“绝缘的”意味着材料在暴露于电位差或接触电位差——比如在操作期间通过断路器排出的热气体或离子化材料——时将不导通电荷。

所示提环包括前侧部42以及近似地封围断路器的侧部38和40。槽44形成在前侧部中并且接纳从断路器延伸的拨动杆46，在提环相对于基部旋转时，能够使提环将拨动杆移动，从而使断路器在其操作状态之间切换。在图3的图示说明中，在断路器的上侧部上设置有气体引导盖48，并且该气体引导盖48用于引导和排出在断开断路器时所产生的气体。气体引导盖还容置有用于将三相电力线连接至断路器的端子。

图4以分解立体图的方式示出了相同的布置。在这里提环30从基部32移除并且可以看到提环30的侧部、大体形状和槽44。盖48也向上分解以显示断路器的上部部件。在图4的图示中，可以看到允许气体在操作期间逸出断路器的通风口。如将被本领域技术人员理解的，这种气体通常包括最终冷却的离子化粒子和等离子体，但当气体离开装置时通常是导电的。在图4的图示中，例如，可以看到侧通风口50和上通风口52。上通风口52通常允许气体从断路器内的每个分离的相部段逸出。绝缘塑料提环30的设置允许这种导电气体在不将电荷传递至导电的运动部件(提环和基部不导电)的情况下从通风口50逸出并且从围绕断路器的任何其他通风口逸出。

在图4的图示中，在盖48下方还可以看到线路端端子54。可以提供多个进入点和连接形式以将相导线连接至这些端子。

同样在图4所示的实施方式中，可以看到在提环30的近侧的枢转孔口56，其中，在相反侧上设置有相似的孔口。枢转孔口允许提环关于基部的设置在延伸部60上的突出的枢转销58枢转。

此外，在图4的图示中，可以看到从基部32的后部分解出的调节板62。如下面更详细地讨论的，该调节板允许断路器松弛地配装至基部，并且随后调节到位(例如向上地和向下地调节)以改善断路器相对于其他致动部件的位置。调节板62通过调节螺钉操作以提供断路器位置所需的连续调节。

在图5中还图示了这些相同的部件。此处，提环再次从基部分解开，其中，与基部的对应枢转销58接合的枢转孔口56是可见的。在盖48下方还可以看见上气体通风口52。调节板62和带螺纹的调节螺钉64以从后侧部66分解的方式示出，其中，调节板62和带螺纹的调节螺钉64在安装和操作期间被固定在后侧部66中。

图6、图7和图8图示了气体引导盖48的示例性实施方式的细节，其中，气体引导盖48设计成配装在断路器上并且设计成引导在断开断路器时排出的气体。如图6中所示，盖包括壳体68，该壳体68由绝缘塑料材料制成，比如玻璃纤维填充的阻燃剂尼龙66。盖配装在断路器的上通风口52和端子54两者的上方。盖的前侧部70被排气孔口72贯穿，其中，排气孔口72允许热气体和导电材料在断开断路器时从断路器的分离相中的每一相排出。断路器的盖可以设置有顶出件(knockout)74，该顶出件74是邻接强度减弱或较薄区域的板或区域，该强度减弱或较薄区域允许在穿过盖进行接线的位置处可以容易地移除一些部分。替代性地，导线可以穿过盖的与前部70相反的背部。当设置顶出件时，顶出件将提供具有近似12mm宽度的开口。

盖的内部构造在图7中最佳地示出。在这里同样，盖48包括塑料绝缘壳体68，该塑料绝缘壳体68具有用于每个电相位的部段。部段通过沿着壳体纵向地延伸的相位分离隔板(partition)76形成。气体引导隔板78横向于这些相位分离隔板形成。形成的内部结构将通风部段80有效地限定在气体引导隔板的最接近孔口72的一侧，而将相位端子部段82有效地限定在气体引导隔板的相反侧。然后，在所示实施方式中，在断开断路器时从断路器排出的气体被限定在通风部段80内，并且每个通风部段通过相位分离隔板与相邻通风部段分离开。这使气体仅通过孔口72通风而不朝向端子向后通风。此外，气体转向结构84可以一体地形成在每个通风部段内以在通风时控制气体的流动和压力。在当前构思的实施方式中，例如，包括隔板、转向结构和孔口的通风部段的构型使气体压力(即背压)增加，从而在通风时限定气体并且限制在断路器周围大气中的压力增长率。这可以有效地限制封罩内的压力增长率，从而当气体逸出断路器的受限空间和通风部段时限定气体直到所有气体压力均衡为止。

盖设计成借助于形成在其下部处的相位分离隔板76和凸部84紧密地配装在断路器上。这些凸部可以在形成在断路器的相位部段之间的凹槽88(参见图6)内滑动。形成的结构提供了排出气体的容纳、气体的导向、气体压力的控制以及通风部段与相位端子部段的分离。

如图8所示，排出气体通常沿90度的重新定向路径从附图的向上方向向上重新引导穿过孔口72，正如箭头92所指示的。该重新定向由转向结构84辅助。根据重新定向、气体容纳和气体分离，与现有的断路器通风结构相比，盖可以以非常小的轮廓制成。尺寸90表示盖的在断路器的高度之上的高度。在当前构思的实施方式中，高度90可以为大约25mm，当没有盖时需要近似100mm的间隔。该降低的高度允许断路器和整个组件在封罩内以更小且更密集地组装的方式放置。

用于调节断路器位置的当前构思的结构在图9和图10中示出。如上所讨论的，绝缘基部32用于断路器和提环的安装。然而，需要断路器相对于基部和提环调节就位。为允许这种调节，调节板62设置在基部的后凹部94中。紧固件96延伸穿过调节板并且贯穿基部，并且紧固至断路器壳体。这些紧固件中的一些紧固件比如铆钉98可以使调节板初始固定至基部。其他紧固件将通常包括螺钉，该螺钉延伸穿过调节板和基部并且延伸进入设置在断路器壳体中的相应的孔口。

所图示实施方式中的调节板是大致Z形形状的以在断路器的中心线的每一侧上提供良好的支承。在所图示的实施方式中，调节板的上部100在中心线的一侧支承断路器，而下部102在相反侧上支承断路器。在调节板和基部中可以提供特征以获得对准并且当板和断路器一起相对于基部和提环运动时保持对准。在所示实施方式中，例如，对准槽104设置在调节板中，同时对应的对准突出部106从基部延伸。这些结构均在图9和图10中示出。

对断路器的位置进行调节如下进行。首先，断路器安装在基部上，其中，调节板62通常将已经借助于铆钉98安装在基部中。然而，这些铆钉充分松弛地配装以允许板相对于基部的平移运动。断路器通过将紧固件安装穿过设置在基部和调节板中的孔口而安装至基部，如图10中最佳地示出的。断路器被安装，但略微松弛地安装，呈螺纹紧固件64形式的连续调节构件可以被调节成使调节板和断路器一起相对于基部和提环向上和向下地运动。在所示实施方式中，调节紧固件64的旋转运动通过图9中的箭头108示出，从而导致如箭头110所指示的平移运动。为允许平移，孔口——所有紧固件经由孔口穿过基部——被开槽，正如图10中的附图标记112所指示的。连续调节通过下述部件获得：形成在基部中肩部或凸部114或者多个肩部或凸部、以及调节板中的对应凸部116。因而，紧固件的旋转允许调节板连同断路器一起相对于基部和提环的连续向上和向下地平移。一旦这些部件处于所需位置，所有紧固件可以被紧固以将部件锁定至其所需位置或关系。在需要任何后续变化的情况下，该步骤可以通过简单地放松紧固件、对连续调节紧固件64进行调节以及重新紧固安装紧固件来重复进行。

关于提环和基部部件的当前构思的实施方式在图11至图13中示出。如上文所指出的，提环30包括槽44，该槽44接纳用于断路器操作的拨动杆46。侧部38和40可以与断路器结合或部分围绕断路器并且特别是部分地围绕位于断路器的侧部上的通风口50。排出气体不具有有害作用，特别是对制成提环和基部的绝缘材料而言不具有有害作用。如上面所指出的，枢转孔口56示出为位于提环侧部中，并且这些枢转孔口56与基部的枢转销58接合。在所示实施方式中，在这些销中的每个销上形成有斜面118以允许提环上的对应位置处的凹部120在销上滑动，从而使提环的侧部略微变形直到提环在基部上卡合为止。为限制提环相对于基部的有害运动，可以提供一个或更多个运动限制特征，比如突出部或凸台122(参见图12和图13)。

在所示实施方式中，提环的另一特征包括形成有一体式连杆槽124，该连杆槽124接纳上文讨论的致动连杆(参见例如图2)。在所示实施方式中，该一体式连杆槽124形成在提环的两侧上以对称位置设置以允许连杆设置在一个或两个位置中。提环还可以包括设计成允许致动辅助特征的突出部或特征。这些突出部或特征例如以图12中的突出部126和图13中的侧突出部128的形式示出。如本领域技术人员将理解的，辅助开关(为了清楚起见被移除)可以安装至断路器自身或安装至基部，或安装至任何外围结构并且可以用于通过参考提环的位置提供断路器的操作状态的确认信号。因而，当提环被升高或降低时，突出部126和128可以致动(闭合)一个或更多个辅助开关和停用(断开)一个或更多个辅助开关。

在实现上述技术的各种替代性的结构及系统是4极式的盖(以及其他操作部件)。图14至图16示出了为4极断路器设计的用于气体引导盖的当前构思的实施方式。如图14中可见的，4极气体引导盖130可以配装至4极断路器132，断路器以与前述附图所示的3极式断路器相似的方式构造，但构造的更宽，其中，附加的极邻近前三个极定位。在该构型中，4极气体引导盖130可以包括通过附加延伸部134进行补充的3极盖48。在该延伸部中提供了相似的结构，以及与3极实施方式相同的气体分离特征和引导特征和功能。如图15所示，延伸部可以包括排气孔口72和位于端子侧上的顶出件74。盖将在端子部段136和附加极的排气孔口138上配装，并且如同如上面所描述的其他盖结构那样操作。如图16所示，为便于延伸部的安装和操作，机械接收器140可以形成在3极盖48上，该3极盖48接收延伸部的对应凸部142。该布置使两个本体彼此紧固地接合，使3极盖的端壁用作分隔器，并且在不需要以其他方式改变3极盖的结构或不需要制造不同的3极式盖的情况下使同一3极盖用于3极应用和4极应用。

尽管本文仅示出且描述了发明的一些特征，但本领域技术人员可以进行许多修改和变型。因此，应理解的是从属权利要求意在涵盖落入发明的实质精神的所有这种修改和变型。

Claims (20)

1.一种断路器位置调节系统，包括：

调节板，所述调节板包括孔口，所述孔口用于接纳紧固件以将所述调节板通过机械基部附接至断路器；以及

连续调节构件，所述连续调节构件与所述机械基部和所述调节板接合，以通过所述调节构件的连续运动对所述调节板和断路器的相对于所述机械基部的位置进行调节。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述调节板的孔口包括大致圆形的孔，并且相对于所述机械基部的可调节性通过所述机械基部中的在位置上与所述调节板的孔口对应的槽提供。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述调节板构造成相对于所述断路器基本固定到位。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述调节板由金属制成。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述调节板包括对准特征，其中，当所述调节板安装在所述机械基部上时所述对准特征与所述机械基部接合以保持与所述机械基部对准。

6.一种断路器位置调节系统，包括：

机械基部，所述机械基部构造成使断路器保持在封罩中；

调节板，所述调节板包括孔口，所述孔口用于接纳紧固件以将所述调节板通过所述机械基部附接至断路器；以及

连续调节构件，所述连续调节构件与所述机械基部和所述调节板接合以通过所述调节构件的连续运动对所述调节板和断路器的相对于所述机械基部的位置进行调节。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述调节板的孔口包括大致圆形的孔并且所述机械基部包括在位置上与所述调节板孔口对应的槽。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述调节板构造成通过紧固件固定至所述断路器，所述紧固件延伸穿过所述调节板孔口并且穿过所述机械基部的槽。

9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述调节板由金属制成。

10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述调节板包括对准特征，当所述调节板安装在所述机械基部上时，所述对准特征与所述机械基部接合以保持与所述机械基部的对准。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述对准特征包括槽，在调节期间从所述机械基部延伸的突出部在所述槽中滑动。

12.根据权利要求6所述的系统，其中，所述连续调节构件包括带螺纹的构件，所述带螺纹的构件被接纳穿过所述机械基部的一部分并且穿过所述调节板的对应的面对部。

13.根据权利要求6所述的系统，其中，所述调节板是大致平面的。

14.根据权利要求6所述的系统，其中，所述调节板是大致Z形形状的并且所述孔口定位成在所述断路器的中心线的两侧上对所述断路器提供上支承和下支承。

15.一种断路器位置调节系统，包括：

断路器；

机械基部，所述机械基部构造成使所述断路器保持在封罩中；

调节板，所述调节板包括孔口，所述孔口用于接纳紧固件以将所述调节板通过所述机械基部附接至所述断路器；

连续调节构件，所述连续调节构件与所述机械基部和所述调节板接合，以通过所述调节构件的连续运动对所述调节板和断路器的相对于所述机械基部的位置进行调节。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述调节板的孔口包括大致圆形的孔并且所述机械基部包括在位置上与所述调节板孔口对应的槽。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述调节板构造成通过紧固件固定至所述断路器，所述紧固件延伸穿过所述调节板的孔口并且穿过所述机械基部的槽。

18.根据权利要求15所述的系统，其中，所述连续调节构件包括带螺纹的构件，所述带螺纹的构件被接纳穿过所述机械基部的一部分并且穿过所述调节板的对应的面对部。

19.根据权利要求15所述的系统，其中，所述调节板大体上是平面的并且配装在所述基部构件的与所述断路器相反的后侧中的凹部内。

20.根据权利要求15所述的系统，其中，所述调节板是大致Z形形状的并且所述孔口定位成在所述断路器的中心线的两侧上对所述断路器提供上支承和下支承。