CN108288570B - 断路器的脱扣装置 - Google Patents
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Abstract
一种断路器的脱扣装置，包括单元壳体、操作机构和脱扣机构，在单元壳体内设有静触头组件和动触头组件，动触头组件与静触头组件相对设置，操作机构与动触头组件连接带动动触头组件与静触头组件接触，脱扣机构能够解锁操作机构带动动触头组件跳闸，单元壳体内设有气道，脱扣机构包括可移动设置在气道内的推动件，以及可摆动设置在单元壳体外的脱扣杆，脱扣杆的一端与推动件配合，另一端与操作机构配合，通过将气道设置在单元壳体的内侧，将推动件设置在气道内，脱扣杆设置在单元壳体外与推动件配合，具有结构简单、便于装配、占用空间小的特点。
Description
技术领域
本发明涉及低压电器领域，特别是涉及一种断路器的脱扣装置。
背景技术
断路器在配电网络中用来接通、分断和承载正常工作电流之用，并能在线路或用电设备发生过载、短路、欠压以及出现接地故障的情况下切断电源，保护线路或用电设备不受损坏。其中又以短路故障最为严重，一旦出现短路过电流时，若断路器过电流保护装置没能及时快速切断电源，会给人身安全以及财产经济带来巨大危害和损失，而且也会对断路器本身造成损害。
当断路器中有过电流尤其是短路过电流通过时，电弧能量急剧攀升，巨大的电弧能量容易造成断路器的机械部分损坏，并可能引起动静触点熔焊，从而造成断路器分断能力达到饱和，脱扣可靠性降低，因而如何提高断路器分断速度直接影响断路器的分断指标。现有的断路器通常采用电磁脱扣装置，但由于电磁脱扣装置产生作用的时间较长，导致分断速度慢，容易使断路器的分断能力达到饱和，带来断路器操作机械部分损坏，甚至引起动静触点熔焊，使断路器功能失效，给人身安全和财产经济都带来巨大损失和安全隐患。现有的断路器也可以通过气吹脱扣装置提高断路器的分断速度，气吹脱扣装置利用短路过电流分断时产生的高能量电弧使灭弧腔室气体急速膨胀产生的压力来驱动断路器脱扣，但是存在结构复杂、装配繁琐、动作不可靠、分断速度仍无法满足需要等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、可靠性高的断路器的脱扣装置。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种断路器的脱扣装置，包括单元壳体500、操作机构200和脱扣机构100，在单元壳体500内设有静触头组件300和动触头组件400，动触头组件400与静触头组件300相对设置，操作机构200与动触头组件400连接带动动触头组件400与静触头组件300接触，脱扣机构100能够解锁操作机构200带动动触头组件400跳闸，单元壳体500内设有气道101，脱扣机构100包括可移动设置在气道101内的推动件110，以及可摆动设置在单元壳体500外的脱扣杆120，脱扣杆120的一端与推动件110配合，另一端与操作机构200配合。
可选的，所述静触头组件300的上方设有挡弧机构340，挡弧机构340与单元壳体500的内壁围成所述的气道101。
可选的，所述静触头组件300的上方设有反射板354，反射板354倾斜设置在挡弧机构340的一侧，反射板354的顶端伸至挡弧机构340的上方，与挡弧机构340和单元壳体500的内壁围成所述的气道101。
可选的，所述单元壳体500的侧壁向外侧凸折形成凸起510，在凸起510的内侧设有气道槽511，挡弧机构340伸入到气道槽511中与气道槽511的内壁围成气道101，凸起510的外侧设有与气道槽511连通的出气切口512。
可选的，所述脱扣杆120包括枢转臂121以及设置在枢转臂121两端的推动臂122和触发臂123，枢转臂121通过转轴124枢转安装在单元壳体500的外侧，转轴124上设有复位动力源127，触发臂123与操作机构200配合，推动臂122伸入到气道101中与推动件110配合，气道101中设有与推动臂122配合的台阶面126。
可选的，所述气道101成Z字形，其包括转换通道101b以及分别与转换通道101b两端连通的进气通道101a和出气通道101c，出气通道101c设置在静触头组件300的一侧与单元壳体500的外侧连通，进气通道101a沿动触头组件400的跳闸方向对应设置在静触头组件300的上方。
可选的，所述进气通道101a和出气通道101c与单元壳体500侧壁垂直，转换通道101b与单元壳体500侧壁平行，所述推动件110在气流作用下或脱扣杆120的作用下在转换通道101b做上下垂直运动，推动件110的垂直运动方向与动触头组件400的动触点410动作方向平行，跳闸时推动件110的运动方向与动触头组件400摆动方向相反。
可选的，单元壳体500侧壁的内侧设有气道槽511，气道槽511通过出气切口与单元壳体500的外侧连通，在静触头组件300的上方设有挡弧机构340，挡弧机构340的挡弧臂343设置在气道槽511的开口处，挡弧臂343的外侧与气道槽511的内壁间隔设置形成转换通道101b；气道槽511的开口的底侧设有与挡弧臂343配合的固定台阶513和固定臂514，固定臂514设置在固定台阶513靠近灭弧机构350的一侧，固定台阶513与出气切口512相对设置并与气道槽511的底侧围成出气通道101c；挡弧臂343上设有与固定臂514配合的固定槽514b，挡弧臂343设置在固定台阶513和固定臂514的上方，挡弧臂343的顶侧与反射板354和气道槽511的内壁围成进气通道101a。
可选的，静触头组件300的上方设有挡弧机构340和灭弧机构350，挡弧机构340包括与静触头组件300的接触板320配合的挡弧罩341，静触头组件300的接触板320上设有与动触头组件400配合的静触点310，在挡弧罩341上设有与静触点310配合的避让孔342，挡弧罩341对应在避让孔342的两侧设有挡弧臂343，两个挡弧臂343之间形成避让动触头组件400的空间；灭弧机构350包括两个相对设置的固定板351，以及固定在两个固定板351之间的灭弧栅片352，在灭弧栅片352靠近动触头组件400的一侧设有反射板354，灭弧栅片352上设有灭弧切口3521，灭弧切口3521的两端对应设置在静触点310的两侧，两个反射板354分别与灭弧切口3521的两端固定连接。
可选的，包括至少两组单元壳体500，脱扣杆120设置在相邻的两组单元壳体500之间，在单元壳体500内的两侧分别设有气道101，脱扣杆120的推动臂122为T字形，其两侧可以分别插入到相邻两组单元壳体500的气道101中与两个推动件110配合。
可选的，所述操作机构200包括支架以及枢转安装在支架上的跳扣件210、锁扣件220、再扣件230和摇臂241，摇臂241上设有主弹簧242和手柄250，跳扣件210和主弹簧242与连杆连接，连杆与动触头组件400连接，跳扣件210和再扣件230分别与锁扣件220搭接配合，再扣件230包括两个相对设置的再扣臂231，再扣臂231的中部通过再扣板232固定连接，再扣臂231的一端设有与锁扣件220搭接配合的再扣爪233，另一端设有伸到支架的外侧与脱扣杆120配合的脱扣臂235。
可选的，所述支架包括两个相对设置的颊板201，颊板201的中部设有与摇臂241配合的定位槽202；连杆包括与跳扣件210铰接的上连杆260，以及与动触头组件400连接的下连杆270，上连杆260与下连杆270通过连杆枢轴2670铰接，主弹簧242的一端与摇臂241连接，另一端与连杆枢轴2670连接；颊板201在定位槽202的两侧分别设有跳扣轴210b和锁扣轴220b，锁扣件220设置在两个颊板201的内侧并且锁扣件220的底端枢转安装在锁扣轴220b上，中部与跳扣件210搭接配合，顶端与再扣件230搭接配合；跳扣件210的左端设置在两个颊板201的内侧枢转安装在跳扣轴210b上，中部设置在两个侧板243之间与上连杆260铰接，右端与锁扣件220搭接配合；再扣件230设置在两个颊板201的内侧并且枢转安装在锁扣轴220b的上方。
本发明的断路器的脱扣装置，通过将气道101设置在单元壳体500的内侧，将推动件110设置在气道101内，脱扣杆120设置在单元壳体500外与推动件110配合，具有结构简单、便于装配、占用空间小的特点。而且本发明的断路器的脱扣装置即可用于双断点断路器又可用于单断点断路器，双断点断路器中可在任一端断点两侧设置气道101，既可在进线端断点两侧设置气道，也可在出线端断点两侧设置气道。此外，所述进气通道101a和出气通道101c与单元壳体500侧壁垂直，转换通道101b与单元壳体500侧壁平行，推动件110沿相反于动触头组件400的跳闸方向推动脱扣杆120动作，利用电弧气体和动触头组件400摆动挤压气体，分断速度更快、动作更可靠。此外，通过在静触点310上的挡弧机构330和单元壳体500的内壁组成与脱扣机构100配合的气道101，挡弧机构340不仅能够起到防护静触头组件300受到电弧烧蚀，而且又与单元壳体500组成与脱扣机构100配合的气道101，一石二鸟，设计巧妙。此外，推动臂122伸入到出气通道101c中与推动件110配合，在出气通道101c中设有与推动臂122配合的台阶面126，台阶面126能够防止脱扣杆120做过盈运动，导致无法复位或与其他零部件形成运动干涉现象。
附图说明
图1是本发明断路器的结构示意图；
图2是本发明断路器单元的分解图；
图3是本发明断路器的侧视图；
图4是本发明断路器的俯视图；
图5是本发明图3沿A-A面的剖面图；
图6是本发明图3沿B-B面的剖面图；
图7是本发明图3沿C-C面的剖面图；
图8是本发明图3沿D-D面的剖面图；
图9是本发明图3沿D-D面的断面图；
图10是本发明静触头组件、灭弧机构和挡弧机构的结构示意图；
图11是本发明挡弧机构的结构示意图；
图12是本发明断路器的操作机构的部分结构示意图；
图13是本发明断路器的操作机构的另一部分结构示意图；
图14是本发明断路器的操作机构的又一部分结构示意图；
图15是本发明断路器的反力弹簧的结构示意图；
图16是本发明断路器自由脱扣、合闸和分闸三种状态的示意图；
图17是本发明断路器的固定轴的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图1至17给出的实施例，进一步说明本发明的断路器的脱扣装置的具体实施方式。本发明的断路器的脱扣装置不限于以下实施例的描述。
如图1-5所示，一种塑壳断路器的实施例，包括断路器单元、设置在断路器单元上的操作机构200，以及故障时触发操作机构200脱扣的脱扣机构100。塑壳断路器通常包括多个并排设置的断路器单元，每个断路器单元包括单元壳体500，单元壳体500设有相对设置的静触头组件300和动触头组件400，以及用于熄灭静触头组件300和动触头组件400上电弧的灭弧机构350，多个断路器单元的动触头组件400联动并与操作机构200连接。操作机构200能够带动动触头组件400与静触头组件300接触和分离，以实现导通和断开电气电路，操作机构200在带动动触头组件400与静触头组件300接触后会储能并锁定，脱扣机构100在出现短路过电流时能够触发操作机构200解锁并释能，操作机构200通过释能带动动触头组件400离开静触头组件300断开线路实现跳闸。
结合图2-9所示，所述单元壳体500由左、右两侧的半壳体501组合而成，所述单元壳体500侧壁的内侧沿动触头组件400的跳闸方向设有气道101，所述脱扣机构100包括可移动地设置在气道101内的推动件110，以及可摆动设置在单元壳体500外的脱扣杆120，脱扣杆120的一端与推动件110配合，另一端与操作机构200配合，当短路过电流经过静触头组件300和动触头组件400时，静触头组件300和动触头组件400分断产生的高能量电弧使单元壳体500内气体急速膨胀，膨胀的气体进入气道101带动推动件110向相反于动触头组件400跳闸方向运动，推动脱扣杆120触发操作机构200解锁带动动触头组件跳闸。
本发明的断路器的脱扣装置，通过将气道101设置在单元壳体500的内侧，将推动件110设置在气道101内，脱扣杆120设置在单元壳体500外与推动件110配合，具有结构简单、便于装配、占用空间小的特点，即可用于双断点断路器又可用于单断点断路器，双断点断路器中可在任一端断点两侧设置气道101，既可在进线端断点两侧设置气道，也可在出线端断点两侧设置气道，而且，推动件110沿相反于动触头组件400的跳闸方向推动脱扣杆120动作，分断速度更快、动作更可靠。
如图9所示，所述气道101成Z字形，其包括转换通道101b以及分别与转换通道101b两端连通的进气通道101a和出气通道101c，推动件110设置在转换通道101b中滑动配合，进气通道101a沿动触头组件400的跳闸方向对应设置在静触头组件300的上方，与动触头组件400的动触点410与静触头组件300的静触点310之间的空间连通，出气通道101c设置在进气通道101a的下方、静触头组件300的一侧与单元壳体500的外侧连通，脱扣杆120从出气通道101c伸入到转换通道101b中与推动件110配合。通过缩短进气通道101a与动触头组件400和静触头组件300之间的距离，当出现短路过电流时能够更快速地感知电弧附近空气的变化，更快速地做出反应以提高分断速度。当然，进气通道101a、转换通道101b和出气通道101c之间可以垂直，也可以一定夹角设置，气道101也可以成L字形，或者弧形，都属于本发明的保护范围。
如图8所示，所述脱扣杆120包括枢转安装的枢转臂121，以及设置在枢转臂121两端的推动臂122和触发臂123，枢转臂121通过转轴124可旋转地枢转安装在单元壳体500或操作机构200的颊板201上，触发臂123与操作机构200配合，推动臂122伸入到出气通道101c中与推动件110配合，在出气通道101c中设有与推动臂122配合的台阶面126，台阶面126能够防止脱扣杆120做过盈运动，导致无法复位或与其他零部件形成运动干涉现象。转轴124上设有复位动力源127(图2)，复位动力源127优选为扭簧，扭簧的一端与单元壳体500或操作机构200的颊板201连接，另一端与枢转臂121上的扭簧卡槽125连接。当然，脱扣杆120也可以不枢转安装，可以做往复直线移动，复位动力源127也可以为拉簧或扭簧等弹性零件。在触发操作机构200解锁前，脱扣杆120在复位动力源127的作用下向推动件110靠近并抵在气道101中，在推动件110动作时可以迅速做出反应，保证了装置的灵敏度，而且，操作机构200解锁完成脱扣动作后，脱扣杆120在复位动力源127的作用下逆时针转动，并带动推动件110回复到初始状态。
进一步的，所述脱扣杆120的推动臂122与推动件110的移动方向垂直，即所述进气通道101a和出气通道101c与单元壳体500侧壁垂直，转换通道101b与单元壳体500侧壁平行，所述推动件110在气流作用下或脱扣杆120的作用下在转换通道101b作上下垂直运动，推动件110的垂直运动方向与动触头组件400的动触点410动作方向基本平行，使推动件110在转换通道101b中垂直推动推动臂122移动，不仅行程短，灵敏度高，分断速度快，而且与推动臂122传动更可靠，配合更协调。
更进一步，所述推动臂122设置在相邻的两相之间，推动臂122为T字形，其两侧可以分别插入到相邻两相的气道101中与两个推动件110配合，两相共用一个脱扣机构100，任一出现短路过电流，都可以通过共用的脱扣杆120触发操作机构200解锁，具有紧凑体积、降低成本的特点，本发明示出的是一种三相断路器的中间相，当然也可以适用于两相或单相断路器，都属于本发明的保护范围。
如图6-9所示，所述静触头组件300的上方设有挡弧机构340和灭弧机构350，挡弧机构340与单元壳体500的内壁围成所述的气道101，挡弧机构340不仅能够起到防护静触头组件300避免受到电弧烧蚀，而且又与单元壳体500组成与脱扣机构100配合的气道101，一石二鸟，设计巧妙。
如图7、10示出灭弧机构350的一种实施方式，灭弧机构350包括两个相对设置的固定板351，以及多个平行固定在两个固定板351之间的灭弧栅片352，在灭弧栅片352靠近动触头组件400的一侧设有反射板354，灭弧栅片352远离动触头组件400的一侧设有隔板353，单元壳体500对应在隔板353的顶部设有排气口，通过灭弧栅片352切割和熄灭电弧。
进一步的，所述反射板354相对设置在静触点310两侧，并且倾斜设置在挡弧机构340的一侧，反射板354的顶端伸至挡弧机构340的上方，与挡弧机构340和单元壳体500的内壁围成所述的气道101，反射板354与挡弧机构340和单元壳体500的内壁围成气道101(图6)的同时，还可以起到防护隔离的作用，防止动触头组件400与灭弧机构350的两侧面发生拉弧烧毁，反射板354优选为产气材料，可以在电弧作用下快速产生气体，该气体既有利于吹弧熄弧，又有利于为气动脱扣机构的推动件110提供动力。
更进一步，包括多个间隔平行设置在静触点310上方的灭弧栅片352，灭弧栅片352上设有与静触点310对应的灭弧切口3521，灭弧切口3521的两端对应设置在静触点310的两侧，两个反射板354分别与灭弧切口3521的两端固定连接，具有结构简单、紧凑，便于装配的特点。
如图10-11示出挡弧机构340的一种实施方式，挡弧机构340包括与静触头组件300的接触板320配合的挡弧罩341，静触头组件300的接触板320上设有与动触头组件400配合的静触点310，在挡弧罩341上设有与静触点310配合的避让孔342，挡弧罩341对应在避让孔342的两侧设有挡弧臂343，两个挡弧臂343之间形成避让动触头组件400的空间，在两个挡弧臂343朝向动触头组件400的一侧分别形成挡弧面344，在两个挡弧臂343相互远离的一侧形成用于组成气道101的转换通道101b的气道侧壁101d，在两个挡弧臂343的顶侧形成用于组成气道101的进气通道101a的气道顶壁101e，挡弧臂343能够防止防止接触板320被电弧烧损，起到防护静触头组件300的作用，同时也组成了气道101的一部分。
如图2、8示出单元壳体500的一种实施方式，所述单元壳体500包括两个相对设置的半壳体501，两个半壳体501对接组合成单元壳体500，在单元壳体500侧壁设有向外侧凸折形成的凸起510，在凸起510的内侧设有气道槽511，挡弧机构340伸入到气道槽511中与气道槽511的内壁围成气道101，凸起510的外侧设有与气道槽511连通的出气切口512，通过在单元壳体500内壁上设置气道槽511，再通过单元壳体500内的挡弧机构340与气道槽511组合成气道101，能够降低零件的制造成本和装配难度。当然，挡弧机构340也可以不设置在气道槽511中，直接在凸起510内侧一体成型出气道101，这样气道101的气密性以及气道101的流畅性都能得到提高，此外，也可以不在单元壳体500上设置凸起510，直接在挡弧机构340上加工出一体的气道101，都属于本发明的保护范围。
具体的，两个半壳体501的内侧分别设有气道槽511，两个气道槽511的开口相向设置在静触头组件300的两侧，挡弧机构340的挡弧臂343设置在气道槽511的开口处，两个挡弧臂343的外侧与气道槽511的内壁间隔设置形成转换通道101b；
气道槽511的开口的底侧设有与挡弧臂343配合的固定台阶513和固定臂514，固定臂514设置在固定台阶513靠近灭弧机构350的一侧(图2)，固定台阶513与出气切口512相对设置并与气道槽511的底侧围成出气通道101c；
挡弧臂343上设有与固定臂514配合的固定槽514b(图11)，挡弧臂343设置在固定台阶513和固定臂514的上方，挡弧臂343的顶侧与反射板354和气道槽511的内壁围成进气通道101a。
如图6示出推动件110的一种实施方式，推动件110包括与气道101内壁滑动配合的多个滑动板111以及连接在滑动板111内侧的推动板112，推动板112的形状与气道101的径向截面形状匹配，不仅气密性好，而且对气压变化反应更灵敏，分断速度更快。
如图5-6、12-14所示，本发明的断路器的操作机构200包括支架以及枢转安装在支架上的跳扣件210、锁扣件220、再扣件230和摇臂241，摇臂241上设有主弹簧242和手柄250，摇臂241和主弹簧242组成储能机构240，跳扣件210设置在手柄250的下方，
跳扣件210和主弹簧242与连杆连接，连杆与动触头组件400连接，再扣件230与锁扣件220解锁时触发锁扣件220与跳扣件210解锁，在支架上设有与跳扣件210连接的反力弹簧280，反力弹簧280作用力的方向与跳扣件210的解锁方向相同，连杆包括与跳扣件210铰接的上连杆260，上连杆260与下连杆270通过连杆枢轴2670铰接，主弹簧242的一端与摇臂241连接，另一端与连杆枢轴2670连接。
锁扣件220与跳扣件210和再扣件230搭接锁定时，跳扣件210、锁扣件220、上连杆260、下连杆270和动触头组件400构成四连杆组件，操作机构200能够通过手柄250带动动触头组件400动作实现分闸和合闸；
再扣件230能够使锁扣件220与跳扣件210解锁，跳扣件210与锁扣件220解锁时，操作机构200处于自由脱扣状态，跳扣件210、锁扣件220、上连杆260、下连杆270和动触头组件400由四连杆组件转变为五连杆组件，操作机构200完成再扣以前，手柄250无法带动动触头组件400动作。
具体的，支架包括两个相对设置的颊板201，颊板201顶侧的中部设有V形的定位槽202，摇臂241包括两个相对设置的侧板243，侧板243设置在定位槽202内底端通过定位件203可摆动地安装在颊板201上，两个侧板243的顶端通过顶板244连接，顶板244的顶端与手柄250固定连接，一侧设有与主弹簧242铰接的主拉杆246，两个侧板243的内侧对应在手柄250的下方、远离主拉杆246的一侧设有与跳扣件210配合的摇臂轴245，摇臂轴245的两端分别与两个侧板243固定连接；
颊板201在定位槽202的左、右两侧分别设有跳扣轴210b和锁扣轴220b，跳扣轴210b设置在靠近单元壳体500排气口的一侧、灭弧机构350的上方，锁扣件220设置在两个颊板201的内侧并枢转安装在锁扣轴220b上，跳扣件210的左端设置在两个颊板201的内侧枢转安装在跳扣轴210b上，中部设置在两个侧板243之间与上连杆260铰接，右端可摆动地设置在摇臂241的摇臂轴245的下方；
在锁扣轴220b上设有反力弹簧280，反力弹簧280的一端与跳扣件210连接，另一端与单元壳体500或颊板201连接，反力弹簧280能够带动跳扣件210的右端向摇臂241摆动并使跳扣件210的右端抵在摇臂轴245上，当然也可以不设置摇臂轴245，跳扣件210也可以直接抵在摇臂241的顶板244或侧板243的一侧，反力弹簧280与单元壳体500连接时，可以直接抵在单元壳体500顶侧的外壁上，同时在单元壳体500的内壁上设有气道101，具有结构紧凑、便于加工的特点；
锁扣件220的底端枢转安装在锁扣轴220b上，中部与跳扣件210搭接配合，顶端与再扣件230搭接配合，锁扣件220的中部能够摆动至跳扣件210的右端与摇臂轴245之间，与跳扣件210搭接锁定的同时阻挡跳扣件210与顶板244接触，即反力弹簧280作用力的方向与跳扣件210解锁时的旋转方向相同；
颊板201对应在锁扣轴220b的上方对应设有枢转孔，再扣件230通过枢转孔枢转安装在两个颊板201的内侧，一端与锁扣件220的顶端搭接配合，另一端伸出颊板201与脱扣机构100的脱扣杆120配合，脱扣杆120能够通过打击再扣件230使再扣件230与锁扣件220解锁，同时锁扣件220与跳扣件210解锁；
本发明的断路器，通过设置与跳扣件210的解锁方向相同的反力弹簧280，不仅具有结构简单、搭扣方便的特点，又可以与跳扣件210快速解锁，提高了操作机构的脱扣速度。特别是现有技术通常会在跳扣件上增加复位弹簧，复位弹簧的作用力的方向与跳扣件210解锁方向相反，促使跳扣件210与锁扣件220搭接锁定，本发明突破这种技术偏见的限制，将提高操作机构200的脱扣速度的反力弹簧280设置在跳扣件210上，加速解锁过程同时增加再扣力以均衡分合闸力，提高断路器的手柄250的操作手感，一石二鸟，设计巧妙。当然，反力弹簧280也可以不设置在锁扣轴220b上，也可以设置在其它位置，例如设置在跳扣件210靠近单元壳体500出气口的左端，或者设置在跳扣件210的中部，都属于本发明的保护范围。此外，通过反力弹簧280使跳扣件210抵在摇臂241上的一侧提供阻力，使手柄250可靠地保持在自由脱扣状态的位置，增加再扣力以均衡分合闸力，改善合闸力重、分闸力轻的操作手感，同时通过可摆动至跳扣件210与摇臂241之间的锁扣件220的配合锁定跳扣件210，结构更加紧凑、配合也更可靠。
如图16所示，跳扣件210的旋转支点为D点，锁扣件220位于H点，主弹簧242悬挂于G点，上连杆260与跳扣件210的连接处为C点，上连杆260与下连杆270的连接处即连杆枢轴2670的位置为B点，下连杆270与动触头组件400连接处为A点，G点位于C点上方，C点位于B点上方，B点位于A点上方；
合闸状态时主弹簧242顶端与摇臂241相连的悬挂点位于G2，与主弹簧242底端相连的连杆枢轴2670的位置为B”，下连杆270与动触头组件400连接的位置为A”；
分闸状态时主弹簧242顶端与摇臂241相连的悬挂点位于G1，与主弹簧242底端相连的连杆枢轴2670的位置为B，B位于B”右侧的上方，下连杆270与动触头组件400连接的位置为A；
自由脱扣状态时，主弹簧242顶端与摇臂241相连的悬挂点位于G2’，G2’位于G1和G2之间的上方，与主弹簧242底端相连的连杆枢轴2670的位置为B’，下连杆270与动触头组件400连接的位置为A；
所述的B’位于B和B”之间的上方略靠近B的一侧，B’、B和B”三点组成钝角三角形，∠BB’B”成钝角设置，以保证储能机构240的主弹簧242在分闸、合闸状态下的拉伸量基本一致，进一步保证分闸力、合闸力一致，改善操作手感。
单元壳体500如图12-14示出反力弹簧280的一种实施方式，所述反力弹簧280包括相对设置在跳扣件210两侧的扭簧281，两个扭簧281为中空筒状，每个扭簧281的一端设有反力杆282，另一端设有与单元壳体500配合的固定杆283，两个反力杆282通过连接杆284连接，在跳扣件210上设有与连接杆284配合的反力槽284b，跳扣件210伸到反力杆282和连接杆284围成的空间内与反力弹簧280配合，连接杆284抵在跳扣件210上远离锁扣件220的一侧，对跳扣件210的下端面施加沿解锁方向的作用力，即反力弹簧280作用力的方向与跳闸时跳扣件210的旋转方向相同，本实施方式的反力弹簧280既能加速跳扣件210与锁扣件220解锁，又能够为跳扣件210提供定位和导向的作用，一石二鸟，设计巧妙。当然，反力弹簧280也可以通过其它具有弹性的零件，例如单扭簧、拉簧，也可以设置多个反力弹簧280，都属于本发明的保护范围，这里对反力弹簧280的结构和数量不做具体限定。
进一步的，所述锁扣轴220b上设有与锁扣件220配合的锁扣复位弹簧224，反力弹簧280的扭簧281套在锁扣轴220b上，在不增大断路器体积的前提下，利用有限的空间实现加速跳扣件210的解锁运动，具有结构紧凑，动作可靠的特点。
具体的，所述锁扣件220包括两个相对设置的锁扣臂221以及连接在两个锁扣臂221之间的锁扣板222，两个锁扣臂221的一端套在锁扣轴220b上，另一端与再扣件230搭接配合，锁扣板222的底侧设有与脱扣件220搭接配合的锁扣槽223，反力弹簧280的反力杆282和连接杆284穿过锁扣槽223伸到脱扣件220的下方与脱扣件220配合，结构更紧凑、配合更协调，装配也更方便。
如图12所示，所述两个颊板201的内侧之间设有固定轴205，固定轴205和锁扣轴220b分别设置在定位槽202的两侧与两个颊板201铆合连接，在固定轴205和锁扣轴220b的两端分别设有环形的固定凸台205c和锁扣凸台220c，在支架上设有分别与固定凸台205c和锁扣凸台220c配合的固定轴孔205d和锁扣轴孔220d，固定轴205和锁扣轴220b分别穿过固定轴孔205d和锁扣轴孔220d，使固定凸台205c和锁扣凸台220c的端面分别抵在支架的内侧卡在固定轴孔205d和锁扣轴孔220d的边缘，固定轴孔205d和固定轴205轴线同轴，锁扣轴孔220d与锁扣轴220b同轴，保证两侧的支架相互平行并在轴向上能保持一定的间距，使对应的孔心同轴。当然，可以在两个支架之间设置一个或更多个用于铆合的轴，都属于本发明的保护范围。
进一步的，所述支架在锁扣轴孔220d的一侧设有装配孔204，装配孔204中设有装配轴(图中未示出)，装配轴在装配时能够抵在反力弹簧280的引脚上，担起反力弹簧280的固定杆283，从而防止装配过程中反力弹簧280对其它机构干涉，降低装配难度，提高装配效率，装配后将装配轴拆除也不会干涉其它机构工作。
再进一步，所述锁扣臂221的顶端设有相互远离的锁扣爪225，锁扣爪225延伸至支架的一侧，支架上设有与锁扣爪225配合的限位面225b，限位面226b可以限制锁扣件220的旋转角度，提高可靠性。
如图4示出跳扣件210的一种实施方式，所述跳扣件210包括连接部211以及设置在连接部211两侧的搭接部212和枢转部213，枢转部213枢转安装在支架上，连接部211通过上连杆轴260b与上连杆260铰接，在搭接部212设有向锁扣件220的锁扣槽223中延伸的搭接凸台214，在搭接凸台214的顶侧形成与锁扣槽223搭接配合的跳扣槽215，搭接凸台214的底侧形成与反力弹簧280的连接杆284配合的反力槽284b，在连接部211上设有与上连杆轴260b配合的上连杆轴孔。当然，枢转部213可以通过铆合在跳扣轴210b上与支架形成枢转连接，也可以在枢转部213上一体成型出凸起台柱与支架形成枢转连接，都属于本发明的保护范围，在跳扣轴210b的两端也可以与固定凸台205c和锁扣凸台220c相同的环形凸台结构，通过跳扣轴210b与固定轴205和锁扣轴220b共同配合支架，能够进一步提高支架的稳定性。
进一步的，所述上连杆260为两个且相对设置在跳扣件210的两侧，主弹簧242为两个且分别设置在两个上连杆260的外侧与连杆枢轴2670的中部连接,上连杆260和下连杆270分别设置在连杆枢轴2670的两端，上连杆260成三角形，每个上连杆260包括通过上连杆销261固定连接的第一顶角260A，以及通过上连杆轴260b固定连接的第二顶角260B，以及通过连杆枢轴2670分别与对应的下连杆270连接的第三顶角260C，第二顶角260B上的连杆轴260b与跳扣件210铰接，第一顶角260A设置在靠近脱扣件220的枢转部213的一侧，第三顶角260C设置在靠近脱扣件220的搭接部212的一侧，主弹簧242为操作机构的分合闸动作提供能量，上连杆260带动下连杆270使动触头组件400的动触点410运动实现分、合闸动作。
如图12示出再扣件230的一种实施方式，所述再扣件230设置在锁扣件220远离跳扣件210的一侧，其包括两个相对设置的再扣臂231，再扣臂231成L形，再扣臂231的中部通过再扣板232固定连接，再扣臂231的一端设有与锁扣件220的锁扣臂221搭接配合的再扣爪233，另一端设有伸到颊板201的外侧与脱扣机构100的脱扣杆120配合的脱扣臂235。
进一步的，所述再扣抓233成L形，其上设有避让限位面225b的避让槽234，两个再扣臂231上的脱扣臂235长度不同，能够与塑壳断路器的附件分励脱扣器、欠压脱扣器配合实现和可靠的配合。
如图7、11示出静触头组件300的一种实施方式，静触头组件300包括接触板320以及设置在接触板320上的静触点310和引弧片330，接触板320和引弧片330设置在接触板320的一端，另一端接入电气电路，这里对静触头组件300的结构不做具体地限定。
如图4示出动触头组件400的一种实施方式，动触头组件400包括枢转安装在单元壳体500中的触头支持420，触头支持420通过下连杆轴270b与操作机构200的下连杆轴270b铰接，在触头支持420上设有触头摇臂430，触头摇臂430的一端通过触头弹簧440与触头支持420连接，另一端设有与静触头组件300的静触点310配合的动触点410，多相之间可以通过一个联动轴与触头支持420连接实现多相联动，这里对动触头组件400的结构不做具体地限定。此外，本实施例示出的是一种单断点断路器，即一组动触头组件400只与一组静触头组件300一一对应配合，但本发明同样适用于双断点断路器，即一组动触头组件同时与两组静触头组件300配合，都属于本发明的保护范围。
本实施例中的断路器操作机构主要包括支架、摇臂241、手柄250、跳扣件210、锁扣件220、再扣件230、上连杆260、下连杆270、主弹簧242、反力弹簧280和若干轴、复位扭簧。所述操作机构的支架分为左右两个侧板，通过至少两个铆接轴铆合在一起，或者两侧支架为一个整体结构，中间有连接部分，通过铆接轴铆合在一起，以保证两侧板支架平行并在轴向上能保持一定的间距，且对应的孔心同轴，在侧板为平板件时，固定轴205和锁扣轴220b的尺寸相同，所述跳扣件210通过轴或凸起柱台固定在两侧支架之间，固定好的跳扣能够灵活转动；所述上连杆260铆合固定在跳扣件210上且至少有一个旋转中心点，上连杆260可绕该旋转中心点作旋转运动；所述下连杆270与上连杆260之间通过连杆枢轴2670连接形成铰链结构，所述主弹簧242的一端悬挂在该连杆枢轴2670上，另一端则悬挂固定在摇臂241或手柄250上，构成操作机构的储能机构240，下连杆270的另一端则连接至断路器的接触系统的动触头组件400，通过下连杆270的旋转运动带动动触点实现分合闸动作。所述锁扣件220和再扣件230分别通过锁扣轴220b和再扣轴230b固定在两支架之间，能灵活转动，且至少有一个锁扣复位弹簧224能使锁扣和再扣实现复位。
操作机构在自由脱扣状态时，即跳扣件210未与锁扣件220形成搭接时，跳扣件210、上连杆260、下连杆270以及动触头组件400构成一个五连杆机构，而当操作机构完成再扣动作后，跳扣件210与锁扣件220、锁扣件220与再扣件230完成搭接后，五连杆机构转换成四连杆机构，操作机构200在储能机构240的主弹簧242的作用下能实现分闸、合闸的动作，即操作机构200在整个操作过程中有自由脱扣、分闸、合闸三种状态，假若定义上连杆260与下连杆270之间连杆枢轴2670的中心点在自由脱扣、分闸、合闸三个状态分别是点B’、B、B”，则该三点构成的三角形BB’B”为钝角三角形，即∠BB’B”为钝角。
所述反力弹簧280，操作机构200在再扣过程中该反力弹簧280随着跳扣件210旋转被压缩储能。当再扣件230与锁扣件220解锁时，反力弹簧280所储存的能量会加速跳扣件210与锁扣件220的解锁过程，即可提高操作机构200的脱扣速度，同时由于反力弹簧280释放能量，跳扣件210受到一个沿着跳扣件210脱扣旋转方向相同的一个反力作用，带动摇臂241即手柄250能可靠保持在中位位置，即自由脱扣位置，此外该反力弹簧280还能适当增加再扣力，均衡分合闸力，改善操作手感，避免合闸力较重，分闸力较轻的操作手感。所述操作机构200的支架上设计有一个穿轴用的装配孔204，在安装反力弹簧280时，利用穿过装配孔204的装配装配轴担起反力弹簧280的引脚，从而克服在装配过程中受到的反力弹簧280的阻力，降低劳动强度且、方便装配。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种断路器的脱扣装置，包括单元壳体(500)、操作机构(200)和脱扣机构(100)，在单元壳体(500)内设有静触头组件(300)和动触头组件(400)，动触头组件(400)与静触头组件(300)相对设置，操作机构(200)与动触头组件(400)连接带动动触头组件(400)与静触头组件(300)接触，脱扣机构(100)能够解锁操作机构(200)带动动触头组件(400)跳闸，其特征在于：单元壳体(500)内设有气道(101)，脱扣机构(100)包括可移动设置在气道(101)内的推动件(110)，以及可摆动设置在单元壳体(500)外的脱扣杆(120)，脱扣杆(120)的一端与推动件(110)配合，另一端与操作机构(200)配合；所述气道(101)成Z字形，其包括转换通道(101b)以及分别与转换通道(101b)两端连通的进气通道(101a)和出气通道(101c)，出气通道(101c)设置在静触头组件(300)的一侧与单元壳体(500)的外侧连通，进气通道(101a)沿动触头组件(400)的跳闸方向对应设置在静触头组件(300)的上方。
2.根据权利要求1所述的断路器的脱扣装置，其特征在于：所述静触头组件(300)的上方设有挡弧机构(340)，挡弧机构(340)与单元壳体(500)的内壁围成所述的气道(101)。
3.根据权利要求2所述的断路器的脱扣装置，其特征在于：所述静触头组件(300)的上方设有反射板(354)，反射板(354)倾斜设置在挡弧机构(340)的一侧，反射板(354)的顶端伸至挡弧机构(340)的上方，与挡弧机构(340)和单元壳体(500)的内壁围成所述的气道(101)。
4.根据权利要求2所述的断路器的脱扣装置，其特征在于：所述单元壳体(500)的侧壁向外侧凸折形成凸起(510)，在凸起(510)的内侧设有气道槽(511)，挡弧机构(340)伸入到气道槽(511)中与气道槽(511)的内壁围成气道(101)，凸起(510)的外侧设有与气道槽(511)连通的出气切口(512)。
5.根据权利要求1所述的断路器的脱扣装置，其特征在于：所述脱扣杆(120)包括枢转臂(121)以及设置在枢转臂(121)两端的推动臂(122)和触发臂(123)，枢转臂(121)通过转轴(124)枢转安装在单元壳体(500)的外侧，转轴(124)上设有复位动力源(127)，触发臂(123)与操作机构(200)配合，推动臂(122)伸入到气道(101)中与推动件(110)配合，气道(101)中设有与推动臂(122)配合的台阶面(126)。
6.根据权利要求1所述的断路器的脱扣装置，其特征在于：所述进气通道(101a)和出气通道(101c)与单元壳体(500)侧壁垂直，转换通道(101b)与单元壳体(500)侧壁平行，所述推动件(110)在气流作用下或脱扣杆(120)的作用下在转换通道(101b)做上下垂直运动，推动件(110)的垂直运动方向与动触头组件(400)的动触点(410)动作方向平行，跳闸时推动件(110)的运动方向与动触头组件(400)摆动方向相反。
7.根据权利要求1所述的断路器的脱扣装置，其特征在于：单元壳体(500)侧壁的内侧设有气道槽(511)，气道槽(511)通过出气切口与单元壳体(500)的外侧连通，在静触头组件(300)的上方设有挡弧机构(340)，挡弧机构(340)的挡弧臂(343)设置在气道槽(511)的开口处，挡弧臂(343)的外侧与气道槽(511)的内壁间隔设置形成转换通道(101b)；气道槽(511)的开口的底侧设有与挡弧臂(343)配合的固定台阶(513)和固定臂(514)，固定臂(514)设置在固定台阶(513)靠近灭弧机构(350)的一侧，固定台阶(513)与出气切口(512)相对设置并与气道槽(511)的底侧围成出气通道(101c)；挡弧臂(343)上设有与固定臂(514)配合的固定槽(514b)，挡弧臂(343)设置在固定台阶(513)和固定臂(514)的上方，挡弧臂(343)的顶侧与反射板(354)和气道槽(511)的内壁围成进气通道(101a)。
8.根据权利要求1-5任一所述的断路器的脱扣装置，其特征在于：静触头组件(300)的上方设有挡弧机构(340)和灭弧机构(350)，挡弧机构(340)包括与静触头组件(300)的接触板(320)配合的挡弧罩(341)，静触头组件(300)的接触板(320)上设有与动触头组件(400)配合的静触点(310)，在挡弧罩(341)上设有与静触点(310)配合的避让孔(342)，挡弧罩(341)对应在避让孔(342)的两侧设有挡弧臂(343)，两个挡弧臂(343)之间形成避让动触头组件(400)的空间；灭弧机构(350)包括两个相对设置的固定板(351)，以及固定在两个固定板(351)之间的灭弧栅片(352)，在灭弧栅片(352)靠近动触头组件(400)的一侧设有反射板(354)，灭弧栅片(352)上设有灭弧切口(3521)，灭弧切口(3521)的两端对应设置在静触点(310)的两侧，两个反射板(354)分别与灭弧切口(3521)的两端固定连接。
9.根据权利要求1-5任一所述的断路器的脱扣装置，其特征在于：包括至少两组单元壳体(500)，脱扣杆(120)设置在相邻的两组单元壳体(500)之间，在单元壳体(500)内的两侧分别设有气道(101)，脱扣杆(120)的推动臂(122)为T字形，其两侧可以分别插入到相邻两组单元壳体(500)的气道(101)中与两个推动件(110)配合。
10.根据权利要求1-5任一所述的断路器的脱扣装置，其特征在于：所述操作机构(200)包括支架以及枢转安装在支架上的跳扣件(210)、锁扣件(220)、再扣件(230)和摇臂(241)，摇臂(241)上设有主弹簧(242)和手柄(250)，跳扣件(210)和主弹簧(242)与连杆连接，连杆与动触头组件(400)连接，跳扣件(210)和再扣件(230)分别与锁扣件(220)搭接配合，再扣件(230)包括两个相对设置的再扣臂(231)，再扣臂(231)的中部通过再扣板(232)固定连接，再扣臂(231)的一端设有与锁扣件(220)搭接配合的再扣爪(233)，另一端设有伸到支架的外侧与脱扣杆(120)配合的脱扣臂(235)。
11.根据权利要求10所述的断路器的脱扣装置，其特征在于：所述支架包括两个相对设置的颊板(201)，颊板(201)的中部设有与摇臂(241)配合的定位槽(202)；连杆包括与跳扣件(210)铰接的上连杆(260)，以及与动触头组件(400)连接的下连杆(270)，上连杆(260)与下连杆(270)通过连杆枢轴(2670)铰接，主弹簧(242)的一端与摇臂(241)连接，另一端与连杆枢轴(2670)连接；颊板(201)在定位槽(202)的两侧分别设有跳扣轴(210b)和锁扣轴(220b)，锁扣件(220)设置在两个颊板(201)的内侧并且锁扣件(220)的底端枢转安装在锁扣轴(220b)上，中部与跳扣件(210)搭接配合，顶端与再扣件(230)搭接配合；跳扣件(210)的左端设置在两个颊板(201)的内侧枢转安装在跳扣轴(210b)上，中部设置在两个侧板(243)之间与上连杆(260)铰接，右端与锁扣件(220)搭接配合；再扣件(230)设置在两个颊板(201)的内侧并且枢转安装在锁扣轴(220b)的上方。
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