CN109979785B - 一种带有合闸储能机构的断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有合闸储能机构的断路器，操作机构连接手柄和动触头支架，动触头支架连接动触头，动、静触头相对设置，触头弹簧两端分别连接动触头支架和断路器壳体上；止动件通过转轴可转动地设于断路器壳体上，止动件的头部被手柄驱动，止动件的尾部与动触头支架相作用且动触头支架对止动件作用力在合闸过程中一直通过止动件的转动中心，复位机构的两端分别连接止动件和断路器壳体，断路器壳体上设有用于对由复位机构偏置的止动件进行限位的限位凸台。本发明通过设置止动件，在操作手柄和动触头之间建立了操作机构之外的联系，使得手柄接近于行程终点的时候，动触头才与静触头接通，避免了缓慢合闸带来的燃弧等影响，保证了产品性能。

Description

一种带有合闸储能机构的断路器

技术领域

本发明涉及一种断路器，尤其是一种带有合闸储能机构的断路器。

背景技术

小型断路器的动触头通过连杆操作机构驱动，与静触头接通通电，进行合闸操作。动触头的位置和速度一般与操作手柄直接相关，因此在缓慢合闸的情况下，动、静触头之间会出现较长时间的燃弧，影响产品性能。

专利CN103337426A中，在手柄的锁止件上设置卡子锁扣结构，通过手柄上的凸块设置释放锁扣结构使得操作机构储能释放，这种结构存在卡子锁扣结构由于操作力大而损坏的可能。而锁止结构位于操作线路的前部，使得合闸储能效果被操作力线路上的各种间隙所吸收，使得储能效果变差。

专利CN206340506U中，通过手柄上的摇臂与动触头上的止挡直接相互作用来实现合闸储能，这大大增加了操作者的操作力。因为止挡结构的相互作用力和储能系统的蓄力完全都加载在了手柄上，使得操作费力，且止挡结构之间容易卡住，使得不能合闸。

专利CN107039216A中，通过增加快合杠杆来实现快速合闸，快合杠杆包括弹性件51、止动部52、解扣部53，弹性件51提供快合杠杆复位力，止动部52与动触头相互作用，通过相互错开，实现动触头快速合闸。但这种结构存在问题，即由于止动部52为长杆型结构，结构非常不稳定，动触头对其施加的力会让止动部52变形，在合闸储能过程中，可能会使得储能系统失去稳定而不能完成快速合闸。另外错开的角度由手柄运动部21运动的角度所决定，在相互作用的这一角度内，如果操作速度慢，则动触头会在止动部52杆形结构的上表面滑动摩擦，使得快速合闸被遏制或者不能实现快速合闸。即储能释放时，由于止动部52位于动触头合闸运动的方向上、相互支持部位的下方且背离闭合方向的一侧，这样止动部52错位旋转慢的话会造成不能脱扣或者脱开缓慢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何避免断路器缓慢合闸带来的燃弧等影响，保证产品性能。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种带有合闸储能机构的断路器，包括操作机构，操作机构连接手柄和动触头支架，动触头支架连接动触头，动触头与静触头相对设置，其特征在于：还包括触头弹簧和止动件，所述动触头支架连接触头弹簧一端，触头弹簧另一端固定于断路器壳体上；

止动件通过转轴设于断路器壳体上，且止动件能够绕转轴转动；止动件的头部被手柄驱动，止动件的尾部与动触头支架相作用且动触头支架对止动件的尾部的作用力在合闸过程中一直通过止动件的转动中心，复位机构的两端分别连接止动件和断路器壳体，断路器壳体上设有用于对由复位机构偏置的止动件进行限位的限位凸台。

优选地，所述触头弹簧将动触头支架压在操作机构上使动触头支架随操作机构一起转动，并在一开始的合闸过程中压缩储能而最终提供合闸力。

优选地，所述手柄上设有凸块，在合闸过程中，凸块作用在止动件的头部，使止动件转动。

优选地，所述动触头支架上设有凸起，在合闸过程中，凸起与止动件的尾部相接触。

更优选地，所述止动件的尾部具有互相连接的圆弧面和限位面，圆弧面与所述动触头支架上的凸起相作用，限位面保持所述动触头支架上的凸起对圆弧面的作用力通过止动件的转动中心。

进一步地，所述动触头支架上的凸起的端面也为弧面，所述凸起的端面与所述止动件的尾部的圆弧面形成外切，两者相切具有一个最高点或称为死点，死点位置的作用力通过止动件的转动中心。

优选地，所述动触头支架和动触头具有两对，分别与各自的静触头构成两对触头系统，两对触头系统位于中间壳的两侧；所述止动件具有两个尾部，分别位于中间壳的两侧，分别对应各自动触头支架上的凸起。

更优选地，所述动触头支架的材料为热塑性塑料，中间壳的材料为塑料，中间壳和动触头支架具有绝缘特性，将两对动静触头隔开。

优选地，所述复位机构为弹簧。

优选地，所述手柄逆时针转动，驱动操作机构运动，带动动触头支架和动触头运动，向静触头靠近；在运动过程中，动触头支架与止动件的尾部接触，接触的摩擦力使止动件产生逆时针转动的趋势，但由于限位凸台的限制，使得止动件保持不动；这样，动触头支架与止动件的尾部的接触面构成一个暂时的稳态，阻止了动触头与静触头靠近的动作；同时操作机构在手柄的驱动下继续动作，使得动触头支架对触头弹簧继续进行压缩储能；

手柄继续转动，使得手柄与止动件的头部接触并拨动止动件克服复位机构的拉力而绕转轴顺时针旋转，直至止动件的尾部与动触头支架脱离，动触头支架的运动限制消除，触头弹簧因此而被释放，触头弹簧驱动动触头支架和动触头加速运动，并使得动触头和静触头接触，电路导通；

当断路器分闸，手柄回到分闸状态时，手柄不再和止动件的头部接触，止动件在复位机构的作用下绕转轴逆时针旋转，受限位凸台的限制而静止，准备下一次的合闸储能。

本发明提供的装置克服了现有技术的不足，通过设置止动件，在操作手柄和动触头之间建立了操作机构之外的联系，使得手柄接近于行程终点的时候，动触头才与静触头接通，避免了缓慢合闸带来的燃弧等影响，保证了产品性能。

附图说明

图1为本实施例提供的带有合闸储能机构的断路器分闸状态下示意图；

图2为本实施例提供的带有合闸储能机构的断路器动触头止动状态下示意图；

图3为本实施例提供的带有合闸储能机构的断路器合闸状态下示意图；

图4为图1的后视图；

图5为止动件的结构图；(a)立体图；(b)主视图；

图6为止动件的装配图；

图7为中间壳的结构图；

图8为底壳的结构图；

图9为手柄的结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

图1～图4为本实施例提供的带有合闸储能机构的断路器示意图，所述的带有合闸储能机构的断路器由手柄1、操作机构2、动触头支架3、动触头4、止动件5、中间壳6、底壳7、静触头8、触头弹簧9和复位拉簧10等组成。

操作机构2包括连杆2a、锁扣2b、跳扣2c、跳扣弹簧2d、弹簧座2e，锁扣2b经连接轴铰接安装于断路器的底壳7上，跳扣2c与锁扣2b配合设置，手柄1通过连杆2a连接跳扣2c，跳扣弹簧2d一端连接在跳扣2c上，跳扣弹簧2d另一端安装在弹簧座2e中，弹簧座2e固定于断路器的中间壳6上。

动触头支架3和动触头4固定连接，组成一个部件。连接方式一般为热熔焊，也可以通过铆接、过盈配合、螺纹固定等其他方式连接。动触头4与静触头8相对设置，动触头支架3和动触头4具有两对，分别与各自的静触头8构成两对触头系统，两对触头系统位于图7所示的中间壳6的两侧。

触头弹簧9一端固定于断路器外壳内壁，另一端连接在动触头支架3上，将动触头支架3压在操作机构2的跳扣2c上，使动触头支架3能够随操作机构2的跳扣2c转动。

手柄1转动，通过连杆2a拉动跳扣2c运动，进而带动动触头支架3转动，动触头4随动触头支架3一起转动。即手柄1带动操作机构2完成动触头4与静触头8的合闸运动以及分闸断开运动。合闸过程中，触头弹簧9被压缩储能而提供快速合闸力。

止动件5安装在断路器的底壳7上，结合图5和图6，止动件5包括转轴5a、挂轴5b、被手柄1驱动的头部5c、以及与动触头支架3作用的尾部5d。转轴5a的两端安装在断路器的底壳7上，使止动件5能够绕转轴5a转动，头部5c和两个尾部5d固定于转轴5a上。

结合图9，手柄1上具有凸块1a，在合闸运动中，凸块1a作用在止动件5的头部5c，使止动件5转动。

动触头支架3的下部设有凸起3a，两个动触头支架3的凸起3a分别与止动件5的两个尾部5d相对应。在合闸运动中，凸起3a与止动件5的尾部5d相接触。

止动件5的尾部5d与动触头支架3的凸起3a之间作用的位置位于动触头4的内侧，所谓内侧是指尾部5d与凸起3a相接触的位置位于动触头往闭合方向的一侧。合闸储能过程中，动触头支架3的凸起3a对止动件5的尾部5d的作用力通过止动件5的转动中心。

止动件5的尾部5d具有互相连接的圆弧面5d-1和限位面5d-2，圆弧面5d-1与凸起3a顶端弧面形成外切，限位面5d-2保持凸起3a对圆弧面5d-1的作用力通过止动件5的转动中心。

当凸起3a与圆弧面5d-1没有接触在合适位置而使作用力向左下偏转时，限位面5d-2对凸起3a有推动作用，使凸起3a对圆弧面5d-1的作用力通过止动件的转动中心。

止动件5由复位弹簧10提供复位力，复位弹簧10一端固定在挂轴5b上，复位弹簧10另一端固定于底壳7上，使得止动件5绕转轴5a转动偏置。

结合图8，底壳7上具有限位凸台7a，使得由复位弹簧10偏置的止动件5被限位凸台7a限位，以限制止动件5的偏置位置，使止动件5由于限位而保持静止。限位凸台7a有两个，分别布置在止动件5的两侧。由于限位凸台7a和限位面5d-2的作用，使得凸起3a对弧面5d-1的作用力F(如图2)，在合闸储能过程中，一直通过转轴5a的中心，使储能系统处于暂时的稳态，而保持动触头暂时停滞。

限位凸台7a和限位面5d-2这样工作，当零部件由于加工误差或者安装间隙的问题，会使得作用力F可能不通过转轴5a的中心，而偏向一侧。当作用力F偏向右上方的趋势时，由于限位凸台7a的作用，阻止止动件5的转动，防止作用力F向右上偏；如果由于限位面5d-2的存在，对凸起3a具有上抬的作用，防止凸起3a作用力F指向轴心的左下，而使得作用力F的方向始终指向轴心。

进一步的，所述凸起3a的端面也是弧面，其与圆弧面5d-1形成外切。两者的外弧面构成外切，两者相切具有一个最高点或称为死点，死点位置的作用力F以过止动件5的转动中心为宜。这样，当完成合闸储能后，相切的作用面容易脱离来开，使得动触头快速的向静触头运动。

本实施例中，动触头支架3的材料为热塑性塑料，中间壳6的材料为塑料，中间壳6和动触头支架3具有绝缘特性，将两对动静触头隔开。

此外，复位弹簧10可以应用压簧、扭簧、板簧等弹性件，用于给止动件5提供复位力。例如使用压簧，在止动件上构造导杆，使压簧一端固定在底壳上，另一端被止动件上的导杆限位导向，提供复位力；例如使用板簧，在止动件上构造导槽，使板簧一端固定在底壳上，另一端被止动件上的导槽导向，提供复位力；利用使用扭簧，扭簧一端接触壳体的固定端，一端接触止动件，提供复位力等等。以上举例用于说明可以采用的其他方式，实质是提供给止动件5复位力，因此不仅限于所述示例。

进一步，止动件5的尾部5d可以在转轴5a的轴向上布置多个，以本申请为例，布置了两个，可以用于限位两个动触头支架的凸起。由于需要止动件5与多个动触头支架相互作用，因此止动件5受到了较大的作用力，进一步对限位凸台7a形成了较大的推力，使得限位凸台7a可能折断。

一种解决方式是加粗限位凸台7a防止其折断，但这种方式使得底壳7在这一位置受到较大的撕扯，限位凸台7a虽未折断，但底壳7存在被撕裂的风险。进一步的，在底壳7上设置两个限位凸台7a，两个限位凸台7a分布在转轴5a的两侧，具有一定的距离，这样止动件5的推力由两个限位凸台7a同时承受，使底壳7受到的撕扯力分布在更大的壳体面积上，增加了结构应力。同时两个限位凸台7a的设置，还具有如下优点，一、如果一个限位凸台7a折断，另一个限位凸台7a仍然起作用，使得断路器仍然具有一定的使用寿命；二、两个限位凸台7a的设置，除限制止动件5的位置外，还可以限制止动件5的转动角度，防止与其他结构件发生干涉。

本实施例提供的带有合闸储能机构的断路器的动作过程如下：

参照图1～图3，手柄1逆时针转动，驱动操作机构2运动，操作机构2的连杆2a带动动触头支架3和动触头4动作，向静触头8靠近。在驱动过程中，动触头支架3的凸起3a顶部端面与止动件5的尾部5d接触，由于接触的摩擦力使止动件5产生逆时针转动的趋势，但由于限位凸台7a的限制，使得止动件5保持不动。这样，两者的接触面构成一个暂时的稳态，阻止了动触头4与静触头8靠近的动作，同时操作机构2在手柄1的驱动下继续动作，使得动触头支架3对触头弹簧9继续进行压缩储能；如果由于零部件误差及装配间隙的影响，凸起3a与圆弧面5d-1未接触在合适的位置，使得作用力F偏向轴心的左下位置，这时限位面5d-2会对凸起3a有一个推动动作，使凸起3a顺时针轻微转动一下，与圆弧面5d-1接触在合适的位置，使作用力F过止动件5的轴心。

手柄1转动到一定角度时，手柄1上的凸块1a与止动件5的头部5c接触，拨动止动件5克服复位拉簧10的拉力而绕转轴5a顺时针旋转，止动件5绕转轴5a旋转一定角度后，圆弧面5d-1与动触头支架3的凸起3a脱离，动触头支架3的运动限制消除，触头弹簧9因此而被释放，触头弹簧9驱动动触头支架3和动触头4快速运动，并使得动触头4和静触头8快速接触，电路导通。图2是动触头支架3和止动件5接触时，操作机构2及止动件5产生作用的状态；图3是合闸状态。

当断路器分闸，手柄1回到分闸状态时，手柄1上的凸块1a不再和止动件5接触，止动件5在复位拉簧10的作用下绕转轴5a逆时针旋转，受底壳7上的两个限位凸台7a的限制而静止，准备下一次的合闸储能。当手柄1再次合闸时，能够重复合闸过程，止挡动触头支架3和动触头4的运动，并在适当的时候释放。

综上，本实施例为一个手柄1、一套操作机构2，驱动两对动静触头(两个电气隔离的电路)，动触头支架的材料为热塑性塑料，中间壳6的材料为塑料，中间壳6和动触头支架3具有绝缘特性，将两对动静触头隔开；止动件5具有两个尾部5d，能够对两个动触头支架的运动进行限制。

应当理解的是，在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种带有合闸储能机构的断路器，包括操作机构(2)，操作机构(2)连接手柄(1)和动触头支架(3)，动触头支架(3)连接动触头(4)，动触头(4)与静触头(8)相对设置，其特征在于：还包括触头弹簧(9)和止动件(5)，所述动触头支架(3)连接触头弹簧(9)一端，触头弹簧(9)另一端固定于断路器壳体上；

止动件(5)通过转轴(5a)设于断路器壳体上，且止动件(5)能够绕转轴(5a)转动；止动件(5)的头部(5c)被手柄(1)驱动，止动件(5)的尾部(5d)与动触头支架(3)相作用且动触头支架(3)对止动件(5)的尾部(5d)的作用力在合闸过程中一直通过止动件(5)的转动中心，复位机构的两端分别连接止动件(5)和断路器壳体，断路器壳体上设有用于对由复位机构偏置的止动件(5)进行限位的限位凸台(7a)。

2.如权利要求1所述的一种带有合闸储能机构的断路器，其特征在于：所述触头弹簧(9)将动触头支架(3)压在操作机构(2)上使动触头支架(3)随操作机构(2)一起转动，并在一开始的合闸过程中压缩储能而最终提供合闸力。

3.如权利要求1所述的一种带有合闸储能机构的断路器，其特征在于：所述手柄(1)上设有凸块(1a)，在合闸过程中，凸块(1a)作用在止动件(5)的头部(5c)，使止动件(5)转动。

4.如权利要求1所述的一种带有合闸储能机构的断路器，其特征在于：所述动触头支架(3)上设有凸起(3a)，在合闸过程中，凸起(3a)与止动件(5)的尾部(5d)相接触。

5.如权利要求4所述的一种带有合闸储能机构的断路器，其特征在于：所述止动件(5)的尾部(5d)具有互相连接的圆弧面(5d-1)和限位面(5d-2)，圆弧面(5d-1)与所述动触头支架(3)上的凸起(3a)相作用，限位面(5d-2)保持所述动触头支架(3)上的凸起(3a)对圆弧面(5d-1)的作用力通过止动件(5)的转动中心。

6.如权利要求5所述的一种带有合闸储能机构的断路器，其特征在于：所述动触头支架(3)上的凸起(3a)的端面也为弧面，所述凸起(3a)的端面与所述止动件(5)的尾部(5d)的圆弧面(5d-1)形成外切，两者相切具有一个最高点或称为死点，死点位置的作用力通过止动件(5)的转动中心。

7.如权利要求5所述的一种带有合闸储能机构的断路器，其特征在于：所述动触头支架(3)和动触头(4)具有两对，分别与各自的静触头(8)构成两对触头系统，两对触头系统位于中间壳(6)的两侧；所述止动件(5)具有两个尾部(5d)，分别位于中间壳(6)的两侧，分别对应各自动触头支架(3)上的凸起(3a)。

8.如权利要求7所述的一种带有合闸储能机构的断路器，其特征在于：所述动触头支架(3)的材料为热塑性塑料，中间壳(6)的材料为塑料，中间壳(6)和动触头支架(3)具有绝缘特性，将两对动静触头隔开。

9.如权利要求1所述的一种带有合闸储能机构的断路器，其特征在于：所述复位机构为弹簧。

10.如权利要求1所述的一种带有合闸储能机构的断路器，其特征在于：所述手柄(1)逆时针转动，驱动操作机构(2)运动，带动动触头支架(3)和动触头(4)运动，向静触头(8)靠近；在运动过程中，动触头支架(3)与止动件(5)的尾部(5d)接触，接触的摩擦力使止动件(5)产生逆时针转动的趋势，但由于限位凸台(7a)的限制，使得止动件(5)保持不动；这样，动触头支架(3)与止动件(5)的尾部(5d)的接触面构成一个暂时的稳态，阻止了动触头(4)与静触头(8)靠近的动作；同时操作机构(2)在手柄(1)的驱动下继续动作，使得动触头支架(3)对触头弹簧(9)继续进行压缩储能；

手柄(1)继续转动，使得手柄(1)与止动件(5)的头部(5c)接触并拨动止动件(5)克服复位机构的拉力而绕转轴(5a)顺时针旋转，直至止动件(5)的尾部(5d)与动触头支架(3)脱离，动触头支架(3)的运动限制消除，触头弹簧(9)因此而被释放，触头弹簧(9)驱动动触头支架(3)和动触头(4)加速运动，并使得动触头(4)和静触头(8)接触，电路导通；

当断路器分闸，手柄(1)回到分闸状态时，手柄(1)不再和止动件(5)的头部(5c)接触，止动件(5)在复位机构的作用下绕转轴(5a)逆时针旋转，受限位凸台(7a)的限制而静止，准备下一次的合闸储能。

Images