CN105355520B - 一种按钮式断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种按钮式断路器，包括断路器外壳和基座，其特征在于，所述基座上固定安装有断路器外壳，所述断路器外壳的上端设有一启动按钮，断路器外壳的一侧设有锁开按钮，断路器外壳内设有支架、动触头、竖向弹簧、横向弹簧和滑动触头，所述支架的下端固定安装在基座上，上端安装有动触头，所述动触头与支架活动连接，动触头的另一端卡接在滑动触头上，所述滑动触头的下端设有凸缘，上端设有月牙形卡槽。本发明在满足断路器本有的功能之外，增加了断路器能实时开关电路功能，同时，在电路处于正常载荷下，若断路器外界发生火灾，不用人工开启，断路器也能达到断路的功能。

Description

一种按钮式断路器

技术领域

本发明涉及一种断路器，特别涉及一种按钮式断路器。

背景技术

断路器用于切断或连通电路，它与开关相比，内部设置了防短路和限流装置，安全性较高，因此在楼宇电路和各种电气设备中应用广泛。断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。目前，已获得了广泛的应用。一般断路器由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成，当短路时，大电流（一般10至12倍）产生的磁场克服反力弹簧，脱扣器拉动操作机构动作，开关瞬时跳闸。当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度推动机构动作（电流越大，动作时间越短）。

形状记忆合金即拥有“记忆”效应的合金，以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内，用以保持暖房的温度，当温度过低或过高时，自动开启或关闭暖气的阀门。形状记忆合金的形状记忆效应还广泛应用于各类温度传感器触发器中。随着科技的进步，形状记忆合金也开始应用在断路器中，当电路发生短路时，电路中产生大量热量，使形状记忆合金被加热，加热后的形状记忆合金达到相变温度后会收缩恢复到原来的形态，达到断路的目的，而当形状记忆合金冷却后，又会伸长到工作形态，通过手动闭合，达到接通电路的目的，因此形状记忆合金具有很好的适应性，现有的用形状记忆合金制成的断路器中，忽略了电路在正常载荷下，若断路器外界发生火灾，断路器起不到断路的作用这一缺陷，同时，功能也是相当单一，绝大多数为滑动式断路器。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种按钮式断路器，在满足断路器本有的功能之外，增加了断路器能实时开关电路功能，同时，在电路处于正常载荷下，若断路器外界发生火灾，不用人工开启，断路器也能达到断路的功能。

本发明采用的技术方案如下：一种按钮式断路器，包括断路器外壳和基座，其特征在于，所述基座上固定安装有断路器外壳，所述断路器外壳的上端设有一启动按钮， 断路器外壳的一侧设有锁开按钮，所述启动按钮内设有一T形杆，所述锁开按钮内设有一复合杆，断路器外壳内设有支架、动触头、竖向弹簧、横向弹簧和滑动触头，所述支架的下端固定安装在基座上，上端安装有动触头，所述动触头与支架活动连接，动触头的另一端卡接在滑动触头上，所述滑动触头的下端设有凸缘，上端设有月牙形卡槽，所述基座上开凿有滑动凹槽，滑动触头下端的凸缘与所述滑动凹槽配合连接，滑动触头能在基座上左右滑动。

由于上述结构的设置，所述按钮式断路器初始状态中，横向弹簧与锁开按钮保持动态平衡，横向弹簧处于压缩态，动触头带有球形的一端卡接在月牙形卡槽内，竖向弹簧处于拉伸态，锁开按钮处于锁住态。当电路发生短路时，动触头受热并达到相变温度，动触头会收缩，直至脱离月牙形卡槽，电路被断开，竖向弹簧将动触头向上拉动，当动触头受热冷却后，形状恢复原初始形状，由于竖向弹簧拉动了动触头，动触头无法再与滑动触头相接触，电路还是不通电，此时将启动按钮往下按，T形杆会给动触头一个向下的力，当T形杆给动触头向下的力大于弹簧的拉力时，动触头向下转动，直至被再次卡入月牙形卡槽内，电路被接通。通过上述过程，达到过载自断电路，手动接通电路的效果。基座设置凹槽和滑动触头下端设置凸缘的目的是为了能让滑动触头能在基座上左右滑动，其主要作用将在火灾中体现出来。

进一步，所述支架和滑动触头之间设有一横向弹簧，所述横向弹簧初始状态处于压缩态，横向弹簧的两端的端头用硬质绝缘树脂制成，与支架和滑动触头采用固定连接的方式连接，且连接处绝缘。

横向弹簧的设置主要是为了给滑动触头一个向外推的力，由于弹簧大多数为钢制弹簧，具有导电性，因此需让连接处绝缘，故弹簧两端端头为硬质绝缘树脂端头，横向弹簧主要和锁开按钮配合使用，作用通过碎开按钮提现出来。

进一步，所述动触头为一圆柱波浪形杆，动触头的一端活动连接在支架上，动触头可以以此连接处为中心实现平面自由转动，动触头的另一端为一球形端头，所述球形端头的直径大于动触头圆柱波浪形杆的直径，所述动触头为钛-镍形状记忆合金拉簧，所述钛-镍形状记忆合金中，钛与镍质量比为1：1，所用原料为纯度为99.97%的钛棒和纯度为99.97%的电解镍，其由热弹性马氏体向母相转变的相变温度为 50℃至 90℃，即动触头在相变温度以下时为伸长状态，在相变温度以上时为收缩状态。

动触头的一端的端头设置为球形，一方面方便卡接，使卡接得稳固，另一方面通过增大与月牙形卡槽接触面积来提高电路连通性，使电路所受电阻更小，进而发热更少，减少对电的损耗，达到节约能源的目的。选用钛-镍形状记忆合金拉簧作为动触头，一方面考虑到电路中，电线的外皮一般用塑料或树脂材料，它们的熔点普遍在120℃左右，若所用形状记忆合金的相变温度高于此温度，则在还未断开电路的情况下，电线外皮就会因受高温而熔化，直接使电线内的金属裸露在外，加重触电和引发火灾的可能性，因此应选用相变温度在120℃以下的形状记忆合金，而按钛和镍质量比为1：1制成的钛-镍形状记忆合金的相变温度在50℃至90℃之间，具有双程记忆效应（合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应），能产生很大回复力，具有良好的超弹性性能，还具有很好的抗腐蚀性、抗震性和抗毒性，是一种优质材料；另一方面，钛-镍形状记忆合金拉簧具有加热时收缩，冷却时伸长的特性，能有效地起到断开电路和接通电路的作用。

进一步，所述动触头上还连接有一竖向弹簧，所述竖向弹簧初始状态为拉伸态，竖向弹簧的另一端连接在断路器外壳内壁上，竖向弹簧的两端的端头用硬质绝缘树脂制成，与动触头采用固定连接的方式连接，且连接处绝缘。

设置竖向弹簧的目的是为了：在动触头断开电路后，加热结束，动触头又会恢复原工作形状，但此时并不需要立即接通电路，竖向弹簧将动触头向上拉动，使动触头不与滑动触头相接触，即使电路继续维持断路状态。

进一步，所述T形杆上套有一复位弹簧，T形杆由绝缘硬质树脂制成，T形杆有横向的一端安置在启动按钮内，另一端固定连接在动触头的圆柱波浪形杆上，所述锁开按钮设置在断路器外壳有滑动触头的一侧，为交替式开关锁位按钮，初始状态为锁住状态，锁开按钮内的止位销里有一复合杆，所述复合杆的一端顶住止位销，另一端连接在滑动触头上，复合杆由两段杆组合而成，一段杆为电绝缘杆，固定连接在滑动触头上，另一段杆为钛-镍形状记忆合金拉簧，其一端与电绝缘杆组合连接成复合杆，另一端顶住止位销。

设置复位弹簧的目的是为了使启动按钮复位，锁开按钮为交替式开关锁位按钮，是利用机械上交替式开关的锁位原理，即按钮及其连杆的端部装置有可动的止位销，止位销的活动端靠弹性力置于定位滑道内，滑道起到类似于凸轮槽的作用，当按下按钮时，止位销活动端沿滑道移动至最低位并在此落入滑道的低位定位点，松手后按钮的复位弹簧使活动端定位于此。再次按压时，活动端沿斜面的滑道离开定位点沿回程滑道在复位弹簧的作用下，回复高位。当按下锁开按钮时，即使锁开按钮处于锁住的初始状态，滑动触头位置被固定，使滑动触头保持与动触头卡接，当锁开按钮回复高位时，由于横向弹簧的推动作用，使滑动触头沿滑动凹槽向外滑动，滑动触头与动触头分离，电路被断开，竖向弹簧向上拉动动触头，当按钮再次被按下时，横向弹簧被压缩，滑动触头被复合杆推动向断路器内滑动，滑动触头回到原初始位置，此时再按下启动按钮，动触头和滑动触头再次卡接，电路接通，即通过按钮实现实时开闭电路。复合杆的作用有三个方面：一是推动滑动触头；二是复合杆中绝缘杆段其到点绝缘的作用；三是由于锁开按钮采用金属材料制成或者由导热性良好的非金属材料制成，会将外部的热量热入到复合杆中钛-镍形状记忆合金拉簧段上，钛-镍形状记忆合金拉簧段起得作用与动触头一样，当受热收缩时，横向弹簧推动滑动触头向断路器外滑动，使滑动触头与动触头分离，达到断电目的，冷却时，复合杆伸长又会推动滑动触头向断路器内滑动，使其恢复原初始位置，按下启动按钮，电路接通，因此可以在电路处于正常载荷下，若断路器外界发生火灾，不用人工开启，断路器也能达到断路的功能，为扑灭火灾和营救被困人员提供更安全的环境。

进一步，所述按钮式断路器初始状态中，所述横向弹簧与锁开按钮保持动态平衡，横向弹簧处于压缩态，所述动触头带有球形的一端卡接在月牙形卡槽内，竖向弹簧处于拉伸态，锁开按钮处于锁住态。

进一步，所述断路器外壳和启动按钮的按钮部分为电绝缘树脂材料制成，所述锁开按钮为金属材料制成或者由导热性良好的非金属材料制成，所述基座为绝缘材料制成。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、所用动触头选用相变温度在60℃至90℃之间的钛-镍形状记忆合金，使断路器反应更灵敏，电路在短路时不易破损，断路器更稳定可靠；

2、断路器结构简单，能使电路实现实时开闭，操作简单，安全系数高，不易发生触电漏电危险隐患；

3、在电路处于正常载荷下，若断路器外界发生火灾，不用人工开启，断路器也能达到断路的功能，为扑灭火灾和营救被困人员提供更安全的环境，适合室内使用。

附图说明

图1是本发明的一种按钮式断路器结构示意图；

图2是本发明的一种按钮式断路器中滑动触头部分结构示意图。

图中标记：1为基座，2为断路器外壳，3为支架，4为动触头，5为滑动触头，6为启动按钮，7为锁开按钮，8为竖向弹簧，9为横向弹簧，10为球形端头，11为T形杆，12为复位弹簧，13为复合杆，14为月牙形卡槽，15为凸缘。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，一种按钮式断路器，包括基座1和断路器外壳2，所述基座1上固定安装有断路器外壳2，所述断路器外壳2的上端设有一启动按钮6， 断路器外壳2的一侧设有锁开按钮7，所述启动按钮6内设有一T形杆11，所述锁开按钮7内设有一复合杆13，断路器外壳2内设有支架3、动触头4、竖向弹簧8、横向弹簧9和滑动触头5，所述支架3的下端固定安装在基座1上，上端安装有动触头4，所述动触头4与支架3活动连接，动触头4的另一端卡接在滑动触头5上，所述滑动触头5的下端设有凸缘15，上端设有月牙形卡槽14，所述基座1上开凿有滑动凹槽，滑动触头5下端的凸缘15与所述滑动凹槽配合连接，滑动触头5能在基座1上左右滑动。

所述支架3和滑动触头5之间设有一横向弹簧9，所述横向弹簧9初始状态处于压缩态，横向弹簧9的两端的端头用硬质绝缘树脂制成，与支架3和滑动触头5采用固定连接的方式连接，且连接处绝缘。

所述动触头4为一圆柱波浪形杆，动触头4的一端活动连接在支架上，动触头4可以以此连接处为中心实现平面自由转动，动触头4的另一端为一球形端头10，所述球形端头10的直径大于动触头4圆柱波浪形杆的直径，所述动触头4为钛-镍形状记忆合金拉簧，所述钛-镍形状记忆合金中，钛与镍质量比为1：1，所用原料为纯度为99.97%的钛棒和纯度为99.97%的电解镍，其由热弹性马氏体向母相转变的相变温度为 50℃至 90℃，即动触头4在相变温度以下时为伸 长状态，在相变温度以上时为收缩状态。

所述动触头4上还连接有一竖向弹簧8，所述竖向弹簧8初始状态为拉伸态，竖向弹簧8的另一端连接在断路器外壳2内壁上，竖向弹簧8的两端的端头用硬质绝缘树脂制成，与动触头4采用固定连接的方式连接，且连接处绝缘。

所述T形杆11上套有一复位弹簧12，T形杆11由绝缘硬质树脂制成，T形杆11有横向的一端安置在启动按钮6内，另一端固定连接在动触头4的圆柱波浪形杆上，所述锁开按钮7设置在断路器外壳2有滑动触头5的一侧，为交替式开关锁位按钮，初始状态为锁住状态，锁开按钮7内的止位销里有一复合杆13，所述复合杆13的一端顶住止位销，另一端连接在滑动触头5上，复合杆13由两段杆组合而成，一段杆为电绝缘杆，固定连接在滑动触头5上，另一段杆为钛-镍形状记忆合金拉簧，其一端与电绝缘杆组合连接成复合杆13，另一端顶住止位销；所述按钮式断路器初始状态中，所述横向弹簧9与锁开按钮7保持动态平衡，横向弹簧9处于压缩态，所述动触头4带有球形的一端卡接在月牙形卡槽14内，竖向弹簧8处于拉伸态，锁开按钮7处于锁住态；所述断路器外壳2和启动按钮6的按钮部分为电绝缘树脂材料制成，所述锁开按钮7为金属材料制成或者由碳素纤维制成，所述基座1为绝缘材料制成。

在本发明的实施例中，断路器处于初始状态时，当电路发生短路时，动触头4受热并达到相变温度，动触头4会收缩，直至脱离月牙形卡槽14，电路被断开，竖向弹簧8将动触头4向上拉动，当动触头4受热冷却后，形状恢复原初始形状，由于竖向弹簧8拉动了动触头4，动触头4无法再与滑动触头5相接触，电路还是不通电，此时将启动按钮6往下按，T形杆11会给动触头4一个向下的力，当T形杆11给动触头4向下的力大于弹簧的拉力时，动触头4向下转动，直至被再次卡入月牙形卡槽14内，电路被接通。通过上述过程，达到过载自断电路，手动接通电路的效果。

在本发明的实施例中，断路器处于初始状态时，当按下锁开按钮7时，即使锁开按钮7处于锁住的初始状态，滑动触头5位置被固定，使滑动触头5保持与动触头4卡接，当锁开按钮7回复高位时，由于横向弹簧9的推动作用，使滑动触头5沿滑动凹槽向外滑动，滑动触头5与动触头4分离，电路被断开，竖向弹簧8向上拉动动触头4，当锁开按钮7再次被按下时，横向弹簧9被压缩，滑动触头5被复合杆13推动向断路器内滑动，滑动触头5回到原初始位置，此时再按下启动按钮6，动触头4和滑动触头5再次卡接，电路接通，即通过按钮实现实时开闭电路。

在本发明的实施例中，断路器处于初始状态时，若断路器外界发生火灾，由于锁开按钮7采用金属材料制成或者由导热性良好的非金属材料制成，会将外部的热量热入到复合杆13中钛-镍形状记忆合金拉簧段上，钛-镍形状记忆合金拉簧段起得作用与动触头4一样，当受热收缩时，横向弹簧9推动滑动触头5向断路器外滑动，使滑动触头5与动触头4分离，达到断电目的，冷却时，复合杆13伸长又会推动滑动触头5向断路器内滑动，使其恢复原初始位置，按下启动按钮6，电路接通，因此可以在电路处于正常载荷下，若断路器外界发生火灾，不用人工开启，断路器也能达到断路的功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种按钮式断路器，包括基座（1）和断路器外壳（2），其特征在于，所述基座（1）上固定安装有断路器外壳（2），所述断路器外壳（2）的上端设有一启动按钮（6）， 断路器外壳（2）的一侧设有锁开按钮（7），所述启动按钮（6）内设有一T形杆（11），所述锁开按钮（7）内设有一复合杆（13），断路器外壳（2）内设有支架（3）、动触头（4）、竖向弹簧（8）、横向弹簧（9）和滑动触头（5），所述支架（3）的下端固定安装在基座（1）上，上端安装有动触头（4），所述动触头（4）与支架（3）活动连接，动触头（4）的另一端卡接在滑动触头（5）上，所述滑动触头（5）的下端设有凸缘（15），上端设有月牙形卡槽（14），所述基座（1）上开凿有滑动凹槽，滑动触头（5）下端的凸缘（15）与所述滑动凹槽配合连接，滑动触头（5）能在基座（1）上左右滑动，所述支架（3）和滑动触头（5）之间设有一横向弹簧（9），锁开按钮（7）内的止位销里有一复合杆（13），所述复合杆（13）的一端顶住止位销，另一端连接在滑动触头（5）上，复合杆（13）由两段杆组合而成，一段杆为电绝缘杆，固定连接在滑动触头（5）上，另一段杆为钛-镍形状记忆合金拉簧，其一端与电绝缘杆组合连接成复合杆（13），另一端顶住止位销，钛-镍形状记忆合金中，钛与镍质量比为1：1。

2.如权利要求1所述的按钮式断路器，其特征在于，所述横向弹簧（9）初始状态处于压缩态，横向弹簧（9）的两端的端头用硬质绝缘树脂制成，与支架（3）和滑动触头（5）采用固定连接的方式连接，且连接处绝缘。

3.如权利要求2所述的按钮式断路器，其特征在于，所述动触头（4）为一圆柱波浪形杆，动触头（4）的一端活动连接在支架上，动触头（4）可以以此连接处为中心实现平面自由转动，动触头（4）的另一端为一球形端头（10），所述球形端头（10）的直径大于动触头（4）圆柱波浪形杆的直径，所述动触头（4）为钛-镍形状记忆合金拉簧，所述钛-镍形状记忆合金中，钛与镍质量比为1：1，所用原料为纯度为99.97%的钛棒和纯度为99.97%的电解镍，其由热弹性马氏体向母相转变的相变温度为 50℃至 90℃，即动触头（4）在相变温度以下时为伸长状态，在相变温度以上时为收缩状态。

4.如权利要求3所述的按钮式断路器，其特征在于，所述动触头（4）上还连接有一竖向弹簧（8），所述竖向弹簧（8）初始状态为拉伸态，竖向弹簧（8）的另一端连接在断路器外壳（2）内壁上，竖向弹簧（8）的两端的端头用硬质绝缘树脂制成，与动触头（4）采用固定连接的方式连接，且连接处绝缘。

5.如权利要求4所述的按钮式断路器，其特征在于，所述T形杆（11）上套有一复位弹簧（12），T形杆（11）由绝缘硬质树脂制成，T形杆（11）有横向的一端安置在启动按钮（6）内，另一端固定连接在动触头（4）的圆柱波浪形杆上，所述锁开按钮（7）设置在断路器外壳（2）有滑动触头（5）的一侧，为交替式开关锁位按钮，初始状态为锁住状态。

6.如权利要求5所述的按钮式断路器，其特征在于，所述按钮式断路器初始状态中，所述横向弹簧（9）与锁开按钮（7）保持动态平衡，横向弹簧（9）处于压缩态，所述动触头（4）带有球形的一端卡接在月牙形卡槽（14）内，竖向弹簧（8）处于拉伸态，锁开按钮（7）处于锁住态。

7.如权利要求5所述的按钮式断路器，其特征在于，所述断路器外壳（2）和启动按钮（6）的按钮部分为电绝缘树脂材料制成，所述锁开按钮（7）为金属材料制成或者由碳素纤维制成，所述基座（1）为绝缘材料制成。