CN105679618A - 断路器脱扣执行装置 - Google Patents

Abstract

一种断路器脱扣执行装置，包括驱动部件、锁扣杆、第一推杆和第二推杆。驱动部件能驱动锁扣杆运动。锁扣杆具有：锁定第二推杆的锁定部，驱动第一推杆的第一推动部。第二推杆具有：与锁定部接合的锁定接收部；在第二推杆处于锁定位置时蓄能的蓄能部件，蓄能部件在锁定部与锁定接收部之间解除锁定时驱动第二推杆；在蓄能部件驱动第二推杆运动时与第一推杆接合的第二推动部。第一推杆具有：与第一推动部接合的第一推动接收部，与第二推动部接合的第二推动接收部。第一推动部和第二推动部能沿相同方向驱动第一推杆运动，使该第一推杆执行脱扣动作。驱动部件和蓄能部件叠加的力执行脱扣动作，脱扣时间更短，断路器分断能力更强。

Description

断路器脱扣执行装置

技术领域

本发明涉及电气开关的保护装置，特别涉及一种断路器脱扣执行装置。

背景技术

断路器是电气领域的常用部件，用于接通和切断负载电路，并且在发生短路、过电流等异常情况下对电路和设备提供保护。断路器通常包括触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等部件，其中，脱扣执行装置是断路器的重要组成部分，用于释放保持机构并使断路器自动断开，其性能优劣会直接影响断路器的分断能力。脱扣执行装置的性能主要体现在整体输出力的大小以及整体动作时间的长短上，脱扣执行装置的输出力越大、动作时间越短，则其性能越优异。

现有的断路器脱扣执行装置通常包括磁通变换器和传动机构，磁通变换器在通电后产生电磁场，使其铁心运动产生冲击力，该冲击力通过传动机构传递给断路器机构的脱扣半轴，执行断路器脱扣动作。这种断路器脱扣执行装置为了提高整体输出力或减小整体动作时间通常采用两种方法，一是增大磁通变换器的功率，二是增大传动结构中的弹簧刚度。但是，增大磁通变换器的功率会引起其体积变大，不利于满足电气部件小型化的安装要求，同时增大磁通变换器的功率也对控制器及互感器的性能提出了更高要求；而增大传动结构中的弹簧刚度则需要相应提高脱扣执行器装置中的零部件的刚度，使脱扣执行器装置的组成零件具有较大刚度，提高了制造成本。

因此，现有技术的断路器脱扣执行器装置存在以下一或多种缺陷：

1、磁通变换器的种类繁多，研发和生产管理成本较高，不利于批量和自动化生产。

2、磁通变换器的能量由控制器中的电容提供，电容由互感器进行充电，因而磁通变换器功率的增大，会需要更大容量的电容或更多的电容供能，同时也需要更大规格的互感器为电容充电，造成产品成本增加和设计难度增大。

3、电容容量增大后其充电时间会变长，将直接影响脱扣执行装置的动作时间，即断路器故障分断时间增长，甚至可能导致控制器宕机。

4、为了增大脱扣执行器装置组成零件的刚度，各零件会需要较多加强结构，将导致脱扣执行器装置体积变大和质量增加。

5、较大的磁通变换器体积会增大脱扣执行装置的整体体积，使断路器产品比较笨重；也不利于脱扣执行器装置在各壳架中的通用。

因此，需要一种可以克服以上一或多种缺陷的改进的断路器脱扣执行装置。

发明内容

根据上面描述的缺陷，本发明的目的是至少解决上述一或多个缺陷。本发明提供了一种改进的断路器脱扣执行装置，该断路器脱扣执行装置包括驱动部件、锁扣杆、第一推杆和第二推杆，其中，所述驱动部件能够驱动所述锁扣杆运动；所述锁扣杆具有：锁定部，用于锁定所述第二推杆，以及第一推动部，用于驱动所述第一推杆；所述第二推杆具有：锁定接收部，用于与所述锁定部接合以使该第二推杆锁定在锁定位置；以及蓄能部件，在所述第二推杆处于锁定位置时蓄能，并且在所述锁定部与所述锁定接收部之间解除锁定时驱动所述第二推杆运动；以及第二推动部，用于在所述蓄能部件驱动所述第二推杆运动时与所述第一推杆接合，以驱动所述第一推杆运动；所述第一推杆具有：第一推动接收部，用于与所述第一推动部接合；第二推动接收部，用于与所述第二推动部接合；所述第一推动部和所述第二推动部沿相同方向驱动所述第一推杆运动，以使该第一推杆执行脱扣动作。这样，由于锁扣杆和第二推杆均给第一推杆提供动力，可以在不增大现有驱动部件(例如磁通变换器)的功率和/或执行装置整体尺寸的情况下提供更大的输出力，也进一步缩短了执行脱扣动作的时间，提高了脱扣操作的可靠性。

优选地，所述锁扣杆的锁定部与所述第二推杆的锁定接收部通过形状配合形成锁定，从而可以在锁扣杆和第二推杆之间形成稳定的锁定接合关系。进一步优选地，所述形状配合可以是曲面配合，使锁扣杆的锁定部与第二推杆的锁定接收部之间在解除锁定的过程中始终保持稳定的受力状态。更进一步优选地，所述锁扣杆的锁定部与所述第二推杆的锁定接收部通过圆弧面配合形成锁定，能使解锁过程中锁扣杆所受第二推杆的阻力矩为恒定值，保证驱动部件所受负载稳定。

优选地，所述锁扣杆还设置有调整凸台，用于将所述锁扣杆保持在初始位置。这样可以通过对调整凸台进行调节，通过调整锁扣杆的初始位置，使锁定部与第二推杆的锁定接收部的配合位置发生变化，在锁定部磨损后仍能保持对第二推杆的可靠锁定，延长锁扣杆寿命。

优选地，所述锁扣杆和所述第一推杆分别设置有相互配合的导向部，用于引导所述第一推杆随着所述锁扣杆运动。这样可以使第一推杆在被锁扣杆驱动时始终与锁扣杆保持紧密地配合。

优选地，所述驱动部件为磁通变换器。

优选地，所述第二推杆处于锁定位置时，所述驱动部件与所述锁扣杆之间具有间隙。这样可以使驱动部件在与锁扣杆接触并驱动其运动之前具有较大的初始动能，减小了脱扣动作时间。

优选地，所述第二推杆处于锁定位置时，所述锁扣杆的第一推动部与所述第一推杆的第一推动接收部之间具有间隙。这样可以使锁扣杆在与第一推杆接触并驱动其运动之前具有较大的初始动能，减小了脱扣动作时间。

优选地，所述蓄能部件为弹簧。

优选地，还包括用于使所述锁扣杆恢复至初始位置的复位部件。

附图说明

图1为本发明的断路器脱扣执行装置的一个实施例的立体图；

图2为图1中所示断路器脱扣执行装置的主视图；

图3为本发明的锁扣杆的一个实施例的立体图；

图4为本发明的第二推杆的一个实施例的立体图；

图5为本发明的第一推杆的一个实施例的立体图；

图6为图2所示断路器在正常接通状态下脱扣执行装置的B-B向剖视图。

图7为图2所示断路器在正常接通状态下脱扣执行装置A-A向剖视图；

图8为图2所示脱扣执行装置在解锁临界状态下的B-B向剖视图；

图9为图2所示脱扣执行装置在解锁临界状态下的A-A向剖视图；

图10为图2所示脱扣执行装置磁通变换器和第二推杆共同作用于第一推杆时的A-A向剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、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描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的范围。

图1示出了根据本发明的一个实施例的断路器脱扣执行装置的基本结构。断路器脱扣执行装置通常包括磁通变换器1、锁扣杆3、第一推杆2和第二推杆6。在本实施例中，用于给脱扣执行装置提供初始动力的驱动部件为磁通变换器，但本领域技术人员可以想到采用其他类型的动力输出装置作为驱动部件。磁通变换器1牢固地放置在设于断路器壳体内的容纳腔室中，例如，如图1所示，所述容纳腔室可以由从断路器内壁延伸出的壁部包围而成，锁扣杆3设置在磁通变换器1的下方并且可枢转地设置在断路器壳体内部，第二推杆6可枢转地固定在断路器壳体内部，在断路器无故障状态下，锁扣杆3将第二推杆6锁定在锁定位置，第二推杆6位于锁定位置时由弹簧5蓄能，即，弹簧5对第二推杆6施加一个拉力。在本实施例中，用于给第二推杆6提供动力的蓄能部件是弹簧5，但本领域技术人员可以想到采用其他类型的蓄能部件。第一推杆2可枢转地设置在断路器壳体内部并且可分别被第二推杆6和锁扣杆3驱动。当电气回路中出现故障(如短路电流)时，磁通变换器1由电源(图中未示出)供电，驱动锁扣杆3旋转，锁扣杆3被驱动旋转至某一位置时会解除对第二推杆6的锁定，此后，锁扣杆3继续旋转至与第一推杆2接触并推动第一推杆2运动。锁扣杆3对第二推杆6的锁定解除后，第二推杆6在弹簧5的拉力作用下旋转，在与第一推杆2接触后推动第一推杆2运动。第一推杆2在第二推杆6和锁扣杆3的驱动下旋转并与脱扣半轴7形成接触，驱动脱扣半轴7执行脱扣动作，最终完成断路器的分断功能。

下面结合图2至图10详细介绍本发明的断路器脱扣执行装置的各组成部分的结构和功能。

如图2所示，磁通变换器1具有一个输出杆101，在电气回路发生例如电流故障需要执行脱扣动作时，磁通变换器1通电使输出杆101穿过磁通变换器1的容纳腔室的底壁向外伸出，驱动锁扣杆3运动以执行后续的脱扣动作，并且可以在断路器完成分断电流的动作后缩回至原位。

图3显示了锁扣杆3的一个实施例的结构，如图3所示，锁扣杆3的主体大致为杆状并可围绕其轴线转动，在锁扣杆3的一端具有沿与锁扣杆垂直的方向伸出的片状延伸部，在该片状延伸部的自由端形成用于接触第一推杆2并驱动其运动的第一推动部31，在该片状延伸部朝向磁通变换器1的侧面上形成有调整凸台34(在后面进行详细描述)，在该片状延伸部与所述调整凸台34相对的侧面上形成有导向部35(在后面进行详细描述)，在锁扣杆3的另一端形成有用于锁定第二推杆6的锁定部33。

此外，脱扣执行装置还可以包括用于使锁扣杆3在脱扣动作完成后返回初始位置的复位部件。在本发明的一个实施例中，复位部件可以是设置于锁扣杆3上的扭簧4，当输出杆101结束驱动过程并缩回后，扭簧4将驱动锁扣杆3复位。当然，本领域技术人员可以想到，复位部件不限于该实施例中的扭簧，而是可以采用本领域中的各种已知结构和装置。

图4显示了第二推杆6的结构。如图4所示，第二推杆6的主体大致呈杆状并可围绕其轴63转动，在第二推杆6的一端设有与锁定部33接合的锁定接收部62和用于接触第一推杆2并带动其运动的第二推动部61。

图5显示了本发明的第一推杆2的一个实施例。如图5所示，第一推杆2的本体大致呈杆状且可围绕其轴线转动。在第一推杆2的本体的一端设有沿与第一推杆2大致垂直方向伸出延伸部，在该延伸部上设有用于与第一推动部31接合的第一推动接收部23以及用于与第二推动部61接合的第二推动接收部22。在该延伸部上还具有沿与第一推杆2的本体大致平行方向伸出的悬臂21，用于推动脱扣半轴7执行脱扣动作。当然，本领域的技术人员应当理解，第一推杆的具体结构不限于图5所示实施例。

图6和图7显示了断路器在正常接通状况下各零部件的配合关系。

如图6所示，磁通变换器1的输出杆101处于缩回状态，与锁扣杆3的第一推动部31之间可以设置为接触但没有相互作用的状态，也可以设置为二者之间具有一定的初始间隙。第二推杆6的第二推动部61与第一推杆2的第二推动接收部22之间也可以设置为接触或具有一定初始间隙的状态。而锁扣杆3在扭簧4的作用下，位于其初始位置，即，通过调整凸台34抵靠在磁通变换器1安装腔的腔壁上。

如图7所示，弹簧5的一端与第二推杆6的下侧面相连，另一端与断路器壳体内壁相连。弹簧5在第二推杆6处于锁定位置时处于拉伸状态，对第二推杆6施加有一个拉力，使第二推杆6具有一个沿轴63逆时针方向转动的趋势。而锁扣杆3的锁定部33位于锁定接收部62的转动路径上，能够阻挡锁定接收部62沿图中的逆时针方向转动，从而将第二推杆6限制在锁定位置。

图8和图9显示了锁扣杆3与第二推杆6在解锁临界状态下各零部件的配合关系。

如图8所示，当断路器所在电气回路中例如有故障电流通过时，磁通变换器1的输出杆101向外伸出，推动锁扣杆3的第一推动部31，驱动锁扣杆3沿图中的逆时针方向转动。而锁扣杆3的锁定部33也沿图9中的逆时针方向转动，造成锁定部33脱离与锁定接收部62的接触，第二推杆6解除锁定，被弹簧5拉动并沿图中逆时针方向转动。

图10显示了第二推杆6被解锁后各零部件之间的配合关系。

当第二推杆6被解锁后转动时，其第二推动部61将作用于第一推杆2的第二推动接收部22，推动第一推杆2动作。并且，磁通变换器的输出杆101具有足够长的行程，在锁扣杆3解锁第二推杆6之后，输出杆101仍继续推动锁扣杆3的第一推动部31，锁扣杆3继续转动，第一推动部31作用于第一推动接收部23，也推动第一推杆2动作，实现了第一推动部31和第二推动部61沿同一方向驱动第一推杆2。第一推杆2在磁通变换器1和第二推杆6的合力作用下运动，使该第一推杆2执行脱扣动作。

由于第一推杆2相当于在磁通变换器1和第二推杆6的合力作用下动作，与现有技术相比，脱扣力中增加了磁通变换器1的驱动力，合力更大，能提供的加速度和速度也更大，能使脱扣动作更快速和可靠。

在上述实施例中，锁扣杆3的锁定部33与第二推杆6的锁定接收部62可以采用形状配合的方式进行锁定。例如，锁扣杆3的锁定部33可以为曲面，对应的第二推杆6的锁定接收部62具有与上述曲面相适应的曲面形状，优选的曲面形状为圆弧曲面。在锁扣杆3解除对第二推杆6的锁定的过程中，锁定部33的曲面与锁定接收部62的配合曲面之间产生相对滑动。对于锁定部33而言，沿锁定曲面的表面会有因相对滑动而产生的切向的滑动摩擦力，该摩擦力对锁扣杆3的转轴产生一个阻碍其转动的转矩。由于在解锁过程中锁定接收部62的位置未发生变化，弹簧5作用在第二推杆6上的力也不会发生变化，使得锁定接收部62作用在锁定部33的锁定曲面上的压力以及因此产生的摩擦力也不会发生变化。由于圆弧曲面的曲率和半径相同，即作用在锁扣杆3上的阻力力矩的力臂不会发生改变，最终使作用在锁扣杆3上的阻力力矩保持不变。并且由于摩擦力较小，其阻力力矩也较小。因此，这种曲面配合的设计能够使锁扣杆3的锁定部33与第二推杆6的锁定接收部62在接触过程中始终保持较为平稳、顺畅的受力状态，增大锁扣杆3在动作过程中的加速度，提高锁扣杆3的解锁速度，从而提高断路器的分断能力。

当然，本领域技术人员可以想到，上述实施例中的曲面设计可以包括多种曲面形状，例如圆弧面形状、渐开线曲面形状等。其中，圆弧面形状是优选的，当锁定部33和锁定接收部62采用圆弧面配合的情况下，两者接触过程中产生的作用力基本保持不变。脱扣执行动作的时间为锁扣杆3的解锁时间和第一推杆2、第二推杆6的动作时间之和，其中锁扣杆3由驱动部件驱动，锁扣杆3所受的驱动力和阻力的合力决定其运动加速度和速度。锁扣杆3所受的阻力主要来自于扭簧4和在解锁过程中第二推杆6的阳力。

另外，锁定部33与锁定接收部62之间的形状配合还可以采用平面配合的方式。例如，锁定部33为平面(未示出)，锁定接收部62为与所述平面配合的支撑面(未示出)。通过平面配合阻挡锁定接收部62的位移，从而锁定第二推杆6。由于平面结构较为简单，其设计加工更为容易。

此外，锁扣杆3还可以具有用于调整其初始位置的调整凸台34，如图3所示。图7进一步显示了调整凸台34的作用。当扭簧4将锁扣杆3复位到初始位置时，调整凸台34的顶部抵靠放置磁通变换器1的容纳腔室的底面，从而使锁扣杆3依靠调整凸台34保持在初始位置。当锁扣杆3的锁定部33磨损之后，其与锁定接收部62的接触位置发生变化，会影响锁定效果。此时，可以对调整凸台34进行修整，例如降低图7所示调整凸台34的高度，从而使锁扣杆3的初始位置发生改变。例如当调整凸台34的高度降低时，图4所示锁定部33以与调整凸台34高度的减小量相应的方式沿顺时针旋转，使锁定部33未被磨损的表面抵靠锁定接收部62的配合表面，从而锁定第二推杆6。如此设计便可延长断路器的使用寿命。

此外，为了使锁扣杆3和第一推杆2在共同运动时保持运动一致性，还可以在两者上设置相互配合的导向部。在本发明的一个实施例中，锁扣杆3上设有凸出的导向部35(如图3所示)，第一推杆2上设有与之配合的导向槽24(如图6所示)，导向部35可移动地插装于导向槽24中。当锁扣杆3被磁通变换器1驱动时，其动作速度较快，导向部35与导向槽24之间的配合可保证锁扣杆3动作的稳定性。当然，本领域技术人员应当理解，锁扣杆3和第一推杆2上也可以设置其他形式的导向部件。

此外，为了增加进行脱扣动作时的初始动能，可以使驱动部件(例如磁通变换器1的输出杆101)和被驱动部件(例如锁扣杆3的第一推动部31)之间在初始状态下具有间隙，以使断路器脱扣执行装置在执行脱扣动作时，驱动部件在运动一段时间以产生一定的初始动能后与被驱动部件接触，并驱动被驱动部件执行相应的动作。

在本发明的一个实施例中，第二推杆6处于锁定位置时，磁通变换器1与锁扣杆3之间具有间隙，即，第一推动部31与磁通变换器1的输出杆101端部之间具有间隙。该间隙影响磁通变换器1作用于锁扣杆3上的初始冲击力，且在一定范围内间隙越大初始冲击力越大，冲击力越大则锁扣杆3的解锁动作越快，整个脱扣执行动作的速度越快。

在本发明的另一实施例中，第二推杆6处于锁定位置时，第一推动部31与第一推动接收部23之间具有间隙，同理，该间隙影响第二推杆6作用于第一推杆2上的初始冲击力，且在一定范围内间隙越大初始冲击力越大，冲击力越大则第一推杆2的动作越快，整个脱扣执行动作的速度越快。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于上述实施例的构造和方法。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

Claims (11)

1.一种断路器脱扣执行装置，包括驱动部件、锁扣杆、第一推杆和第二推杆，其中：

所述驱动部件能够驱动所述锁扣杆运动；

所述锁扣杆具有：

锁定部，用于锁定所述第二推杆，以及

第一推动部，用于驱动所述第一推杆；

所述第二推杆具有：

锁定接收部，用于与所述锁定部接合以使该第二推杆锁定在锁定位置；以及

蓄能部件，在所述第二推杆处于锁定位置时蓄能，并且在所述锁定部与所述锁定接收部之间解除锁定时驱动所述第二推杆运动；以及

第二推动部，用于在所述蓄能部件驱动所述第二推杆运动时与所述第一推杆接合，以驱动所述第一推杆运动；

所述第一推杆具有：

第一推动接收部，用于与所述第一推动部接合；

第二推动接收部，用于与所述第二推动部接合；

所述第一推动部和所述第二推动部沿相同方向驱动所述第一推杆运动，以使该第一推杆执行脱扣动作。

2.根据权利要求1所述的断路器脱扣执行装置，其特征在于，所述锁扣杆的锁定部与所述第二推杆的锁定接收部通过形状配合形成锁定。

3.根据权利要求2所述的断路器脱扣执行装置，其特征在于，所述锁扣杆的锁定部与所述第二推杆的锁定接收部通过曲面配合形成锁定。

4.根据权利要求3所述的断路器脱扣执行装置，其特征在于，所述锁扣杆的锁定部与所述第二推杆的锁定接收部通过圆弧面配合形成锁定。

5.根据权利要求1所述的断路器脱扣执行装置，其特征在于，所述锁扣杆还设置有调整凸台，用于将所述锁扣杆保持在初始位置。

6.根据权利要求1所述的断路器脱扣执行装置，其特征在于，所述锁扣杆和所述第一推杆分别设置有相互配合的导向部，用于引导所述第一推杆随着所述锁扣杆运动。

7.根据权利要求1所述的断路器脱扣执行装置，其特征在于，所述驱动部件为磁通变换器。

8.根据权利要求1所述的断路器脱扣执行装置，其特征在于，所述第二推杆处于锁定位置时，所述驱动部件与所述锁扣杆之间具有间隙。

9.根据权利要求1所述的断路器脱扣执行装置，其特征在于，所述第二推杆处于锁定位置时，所述锁扣杆的第一推动部与所述第一推杆的第一推动接收部之间具有间隙。

10.根据权利要求1所述的断路器脱扣执行装置，其特征在于，所述蓄能部件为弹簧。

11.根据权利要求1所述的断路器脱扣执行装置，其特征在于，还包括用于使所述锁扣杆恢复至初始位置的复位部件。