CN112117141A - 具有手动致动器的高压闭锁继电器 - Google Patents

具有手动致动器的高压闭锁继电器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种闭锁继电器，包括第一和第二线圈以及公共活塞，公共活塞可操作地连接在其间，从而第一线圈的致动将活塞沿第一方向移动并且第二线圈的致动将活塞沿与第一方向相反的第二方向移动，第一和第二方向位于第一平面中。限位开关包括公共触点以及第一和第二线圈触点，其中基于活塞的位置，公共触点在电连接至第一和第二线圈触点的位置之间切换。可由用户操作的滑动触发器可操作地连接至活塞并且可与活塞一起滑动，从而用户引起的滑动触发器的致动使活塞手动致动。滑动触发器可在平行于第一平面的第二平面中滑动。

Description

具有手动致动器的高压闭锁继电器
技术领域
本发明涉及用于高压应用的闭锁继电器，并且更具体地，本发明涉及具有高压电路中断能力的闭锁继电器。
背景技术
多年来继电器已经在多种应用中使用。继电器是一种远程操作切换装置，通常包括线圈以及将切换的电力提供到连接的装置的至少一组触点。基于施加至线圈的电力，触点改变状态以对连接的装置供电/断电。当电力被施加至线圈时，触点移动到激活状态(这可为断开的或闭合的)，并且当电力从线圈移除时，触点移动到默认状态(再次地，可为断开的或闭合的)。
闭锁继电器是已知在多种应用中使用的特定类型的继电器。闭锁继电器与如上描述的“标准”继电器的功能的不同之处在于，一旦继电器改变状态，即使电力被移除，触点仍然保持在最终位置。因此，例如，如果电力被施加至线圈，则触点将改变状态(无论断开或闭合)。当从线圈移除电力时，闭锁继电器将保持在最终状态，而不是变回默认状态。仅在应用电力以再次改变触点的状态的情况下，闭锁继电器才会操作。
传统的闭锁继电器通常包括与线圈配合的永磁铁。为了在闭锁继电器中改变触点的状态，需要改变施加至线圈的电力的极性，以偏移由永磁铁产生的通量。这些类型的传统闭锁继电器典型地还被弹簧所偏置。
传统闭锁继电器的问题之一在于，高压应用中应用能力有限。高压应用通常与高功率传输相关联，并且因此，在这些应用中使用的切换装置即使在负载下也必须能够有效且安全地切换。上述结构(与线圈一起使用的永磁铁)提供的高压中断能力有限。
在发明人之前的第10276335号标题为“High Voltage DC Relay”的美国专利中避免了该问题。在此公开的本发明提供了更加有益的设计，实现了发明人之前的第10276335号美国专利中公开的所有益处，与此同时还允许继电器的除了电子致动之外的手动致动。
发明内容
本发明提供了一种闭锁继电器，该继电器可在高压应用中使用并且允许负载下的切换。换言之，其提供了大电流中断能力。出于该应用的目的，术语“高压”应用于使用的电压高于用于电力分布的电压的应用。根据国家电气安全规程(NFPA 70)，下限通常采用8700V。然而，应当理解的是，这些电压并不形成所要求保护的本发明的任何部分并且不应当以任何方式被解释为限制性的。
根据本发明的一个实施例，闭锁继电器包括第一线圈、第二线圈以及公共活塞，公共活塞可操作地连接在第一线圈和第二线圈之间，以便第一线圈的致动将活塞沿第一方向移动到第一位置，以及第二线圈的致动将活塞沿第二方向(与第一方向相反)移动到第二位置，第一方向和第二方向处于同一平面。
闭锁继电器还包括限位开关，该开关包括公共触点、第一线圈触点以及第二线圈触点，其中公共触点根据活塞的位置交替切换为与第一线圈触点电连接或与第二线圈触点电连接。第一线圈触点电连接至第一线圈，第二线圈触点电连接至第二线圈，以便当公共触点加电时，根据公共触点的位置交替地使第一线圈或第二线圈加电。
此外，闭锁继电器包括可被用户使用的滑动触发器(toggle)，滑动触发器可操作地连接至公共活塞并且可与公共活塞一起滑动，以便用户引起的滑动触发器的致动使公共活塞手动致动。滑动触发器可在平行于第一平面的第二平面中滑动。
在一些实施例中，闭锁继电器还包括壳体，并且可穿过壳体中的开口来操作滑动触发器。在这样的实施例中，滑动触发器的一部分穿过壳体中的开口突出。
在一些实施例中，销从公共活塞突出，并且滑动触发器中形成有长槽，长槽与销配合。在这样的实施例中，长槽沿大体上垂直于第一平面和第二平面的方向延伸。
在一些实施例中，闭锁继电器还包括一对负载触点，这对负载触点可在闭合位置和断开位置之间移动，在闭合位置，电力供应到负载，在断开位置，供应到负载的电力中断。在这样的实施例中，当活塞处于其第一位置时，负载触点处于闭合位置，而当活塞处于其第二位置时，负载触点处于断开位置。在这样的实施例中，这对负载触点包括固定负载触点以及活动负载触点。
在一些实施例中，活动负载触点臂可操作地连接至活塞，并且活动负载触点设置在活动负载触点臂上。在这样的实施例中，连杆可操作地连接在活塞、活动负载触点臂以及限位开关之间，其中活塞的移动通过连杆使活动触点臂以及限位开关的公共触点同时移动。
在一些实施例中，销从公共活塞突出，并且连杆中形成有长槽，长槽与销配合。在这样的实施例中，滑动触发器中形成有长槽，长槽与销配合。在这样的实施例中，滑动触发器中形成的长槽沿大体上垂直于第一平面和第二平面的方向延伸。
在一些实施例中，闭锁继电器还包括临近一对负载触点设置的灭弧器，灭弧器适于促进一对负载触点之间产生的电弧的熄灭。在这样的实施例中，灭弧器包括多个熄弧板。在这样的实施例中，闭锁继电器还包括壳体，至少一对负载触点以及灭弧器设置在壳体中。在这样的实施例中，壳体中形成有至少一个通风孔，以允许气体和/或碎屑排出壳体。在这样的实施例中，至少一个通风孔包括置于灭弧器附近的多个通风孔。
在一些实施例中，第一线圈、第二线圈以及限位开关均安装在公共电路板上。在一些实施例中，限位开关的公共触点被偏置向与第一线圈触点和第二线圈触点中的一者电连接，然而可基于活塞的位置克服该偏置而向与第一线圈触点和第二线圈触点中另一者的电连接移动。
根据本发明的另一方面，闭锁继电器包括壳体、设置在壳体中的第一线圈、设置在壳体中的第二线圈以及设置在壳体中并且在第一线圈和第二线圈之间可操作地连接的公共活塞。第一线圈的致动将活塞沿第一方向移动到第一位置，并且第二线圈的致动将活塞沿第二方向(与第一方向相反)移动到第二位置，其中第一方向和第二方向位于第一平面中。公共活塞具有从其突出的销。
限位开关设置在壳体中并且包括公共触点、第一线圈触点以及第二线圈触点。公共触点根据活塞的位置交替切换为与第一线圈触点电连接或与第二线圈触点电连接。第一线圈触点电连接至第一线圈，第二线圈触点电连接至第二线圈，以便当公共触点加电时，根据公共触点的位置交替地使第一线圈或第二线圈加电。
用户可通过壳体中形成的开口操作滑动触发器，滑动触发器可操作地连接至公共活塞并且可与公共活塞一起滑动，以便由用户引起的滑动触发器的致动使公共活塞手动致动。滑动触发器可在平行于第一平面的第二平面中滑动并且其中形成有长槽。长槽沿大体上垂直于第一平面和第二平面的方向延伸并且与从公共活塞突出的销配合。
在一些实施例中，滑动触发器的一部分穿过壳体中的开口突出。
考虑如下附图后，本发明的其他特征和优点将更为清楚。
附图说明
图1为具有创造性的闭锁继电器的示范性构造的侧视切面图。
图2为图1中的闭锁继电器电路的原理图，其中示出第一和第二线圈以及限位开关之间的彼此电连接。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的闭锁继电器(10)的一个示范性构造，闭锁继电器(10)包括第一线圈(12)、第二线圈(14)以及可操作地连接在第一和第二线圈(12，14)之间的公共活塞(16)。继电器线圈端子(18)示出为穿过壳体(20)延伸以连接至切换的电源(未示出)。
第一和第二线圈(12，14)均示出为位于电路板(22)上，电路板(22)位于壳体(20)内。限位开关(24)同样示出为位于电路板(22)上。机械位置指示器(26)可操作地连接在活塞(16)和限位开关(24)之间，随后将更全面地讨论。
活动触点臂(28)具有位于其远端上的活动触点(30)，竖直地安装在闭锁继电器壳体(20)中，并且可相对于固定触点(32)在断开状态(以虚线示出)和闭合状态(以实线示出)之间移动。示出了两个负载电力端子(34，36)，一个端子在壳体(20)的左侧电连接至活动触点(30)，并且另一个端子在壳体(20)的右侧电连接至固定触点(32)。
多个弧板(38)的形式的灭弧器位于壳体(20)的底部并且位于活动触点臂(28)断开和闭合时的移动路径附近。灭弧器适于促进负载触点(30，32)之间产生的电弧的熄灭。通风开口(40)位于弧板(38)附近的壳体(20)底部并且沿活动触点臂(28)的移动路径布置，从而气体和碎屑将朝通风开口(40)排出以促进这样的气体和碎屑的排放。
现描述闭锁继电器(10)的操作，第一线圈(12)、第二线圈(14)以及可操作地连接在其间的公共活塞(16)构造成使得第一线圈(12)的致动将活塞(16)沿第一方向(即，朝第一线圈(12))移动到第一位置，如图1中的实线所示。另一方面，第二线圈(14)的致动将活塞(16)沿与第一方向相反的第二方向(即，朝第二线圈(14))移动到第二位置，如图1中的虚线所示。
现参考图2，示出了闭锁继电器电路(100)的原理图。如所示，限位开关(24)具有公共触点(42)、第一线圈触点(44)以及第二线圈触点(46)。公共触点(42)根据活塞(16)的位置交替切换为与第一线圈触点(44)电连接或与第二线圈触点(46)电连接，随后将更全面地讨论。第一线圈触点(44)电连接至第一线圈(12)，第二线圈触点(46)电连接至第二线圈(14)，以便当通过线圈端子(18)使公共触点(42)加电时，根据公共触点(42)的位置交替地使第一线圈(12)或第二线圈(14)加电。
例如，在公共触点(42)处于图2中示出的位置的情况下，一旦线圈端子(18)加电，将使第二线圈(14)加电，这将使活塞(16)被朝向第二线圈(14)拖动并且断开负载触点(30，32)。这还起到改变限位开关(24)内的触点连接的作用，如随后解释的。
再次参考图1，闭锁继电器(10)还包括可操作地连接在活塞(16)、活动负载触点臂(28)以及限位开关(24)之间的连杆(48)，从而活塞(16)的移动通过连杆(48)使活动触点臂(28)以及限位开关(24)的公共触点(42)同时移动。
更具体地，连杆(48)示出为可绕旋转点(50)旋转。连杆(48)的一端设置有槽(52)，槽(52)与设置在活塞(16)上的销(54)可滑动地结合以允许活塞(16)的滑动运动转换为连杆(48)的旋转运动。
连接弹簧(58)的销(56)或类似结构在旋转点(50)的相对一侧上。弹簧(58)的另一端连接至活动负载触点臂(28)。因此，随着活塞(16)沿某一方向或另一方向滑动，连杆(48)旋转，从而使得弹簧(58)伸长。当到达某一点时，伸长的弹簧(58)的力使活动负载触点臂(28)迅速移动，以使负载触点(30，32)迅速断开或闭合。弹簧(58)的力还确保负载触点(30，32)在处于闭合位置时保持接触。
如可见的，连杆(48)的一端(60)与机械位置指示器(26)接触，机械位置指示器(26)可操作地连接至限位开关(24)。机械位置指示器(26)可包括弹簧(62)或类似结构以将机械位置指示器(26)相对于图1中示出的方向朝左偏置。然而，如所示，可通过与连杆(48)的一端(60)接触(如图1中示出的)使得机械位置指示器(26)克服该偏置移动(即，向右)。
如本领域中的技术人员领会到的，当机械位置指示器(26)位于右侧(如图1所示)时，公共触点(42)与第二线圈触点(46)电连接(如图2所示)，而当机械位置指示器(26)位于左侧时，公共触点(42)与第一线圈触点(44)电连接。
因此，从图1和图2中的实线示出的组件的位置(即，负载触点(30，32)闭合从而负载将接收到高压电力)开始，一旦线圈端子(18)加电，则将使第二线圈(14)加电，这将使活塞(16)被朝向第二线圈(14)拖动并且断开负载触点(30，32)。这将同时使机械位置指示器(26)移动到左侧，从而使限位开关(24)的公共触点(42)移动到与第一线圈触点(44)电连接。
因此，下次线圈端子(18)加电时，将使第一线圈(12)加电，这将起到把活塞(16)朝向第一线圈(12)拉动并且闭合高压触点(30，32)的作用。这还将起到将限位开关(24)中的触点连接改变回图2中所示的位置的作用。
以此种方式，一旦线圈端子(18)加电，则闭锁继电器(10)将改变状态，然而将保持状态不变直到线圈端子(18)再次加电。
该构造需要电力的施加以将活塞从一个线圈驱动到另一线圈。该驱动力提供所需的电力以断开高压触点(即使在负载下)。换言之，活塞在第一和第二状态之间的驱动允许大电流中断能力。
除了如上讨论的电致动，闭锁继电器(10)还提供借助滑动触发器(64)的本地手动致动，滑动触发器(64)可穿过在壳体(20)中设置的开口(66)来操作，滑动触发器可来回并且平行于公共活塞(16)滑动。在示出的实施例中，滑动触发器(64)穿过开口(66)突出以便于用户操作，当然这不是必需的。例如，滑动触发器(64)可构造成用户需要通过开口(66)插入螺丝刀或类似工具以操作滑动触发器(64)，从而减少无意致动的可能性。
滑动触发器(64)包括在其中形成的槽(68)，槽(68)大体上垂直于滑动触发器(64)和公共活塞(16)往复运动的平面布置，以容纳滑动触发器(64)和公共活塞(16)的一起移动。
在示出的实施例中，槽(68)和与连杆(48)中设置的槽(52)配合的相同的销(54)配合，若需要，可采用不同的销或类似结构与槽(68)配合。
因此，滑动触发器(64)允许公共活塞(16)以非常类似于活塞通过第一和第二线圈(12，14)的方式电往复运动的方式手动地往复运动，如以上已经详细描述的。
尽管已经参考多个部件、特征等的特定设置描述了本发明，这些并不旨在于穷尽所有可能的设置或特征，并且对于本领域中的技术人员来说，许多其他修改和变化是确实可行的。

Claims (15)

1.一种闭锁继电器，包括：
第一线圈；
第二线圈；
公共活塞，所述公共活塞可操作地连接在所述第一线圈和所述第二线圈之间，以便所述第一线圈的致动将所述活塞沿第一方向移动到第一位置，以及所述第二线圈的致动将所述活塞沿与所述第一方向相反的第二方向移动到第二位置，其中，所述第一方向和所述第二方向位于第一平面中；
限位开关，包括公共触点、第一线圈触点以及第二线圈触点，其中，所述公共触点根据所述活塞的位置交替切换为与所述第一线圈触点电连接或与所述第二线圈触点电连接；
所述第一线圈触点电连接至所述第一线圈，所述第二线圈触点电连接至所述第二线圈，以便当所述公共触点加电时，根据所述公共触点的位置交替地使所述第一线圈或所述第二线圈加电；以及
能够由用户操作的滑动触发器，可操作地连接至所述公共活塞并且能够与所述公共活塞一起滑动，以便由用户引起的所述滑动触发器的致动使所述公共活塞手动致动，所述滑动触发器能够在平行于所述第一平面的第二平面中滑动。
2.根据权利要求1所述的闭锁继电器，还包括壳体，并且其中所述滑动触发器能够穿过所述壳体中的开口操作。
3.根据权利要求2所述的闭锁继电器，其中所述滑动触发器的一部分穿过所述壳体中的开口突出。
4.根据权利要求1所述的闭锁继电器，还包括从所述公共活塞突出的销，并且其中所述滑动触发器中形成有长槽，所述长槽与所述销配合。
5.根据权利要求4所述的闭锁继电器，其中所述长槽沿大体上垂直于所述第一平面和所述第二平面的方向延伸。
6.根据权利要求1所述的闭锁继电器，还包括：
一对负载触点，能够在闭合位置和断开位置之间移动，在所述闭合位置，电力供应到负载，在所述断开位置，供应到负载的电力中断。
7.根据权利要求6所述的闭锁继电器，其中，当活塞处于其第一位置时，所述负载触点处于闭合位置，当活塞处于其第二位置时，所述负载触点处于断开位置。
8.根据权利要求6所述的闭锁继电器，其中所述一对负载触点包括固定负载触点和活动负载触点。
9.根据权利要求8所述的闭锁继电器，还包括活动负载触点臂，所述活动负载触点臂可操作地连接至所述活塞，所述活动负载触点设置在所述活动负载触点臂上。
10.根据权利要求9所述的闭锁继电器，还包括连杆，所述连杆可操作地连接在所述活塞、所述活动负载触点臂以及所述限位开关之间，其中，所述活塞的移动通过所述连杆使所述活动触点臂以及所述限位开关的公共触点同时移动。
11.根据权利要求9所述的闭锁继电器，还包括销，所述销从所述公共活塞突出，所述连杆中形成有长槽，所述长槽与所述销配合。
12.根据权利要求11所述的闭锁继电器，其中，所述滑动触发器中形成有长槽，所述长槽与所述销配合。
13.根据权利要求12所述的闭锁继电器，其中，所述滑动触发器中形成的长槽沿大体上垂直于所述第一平面和所述第二平面的方向延伸。
14.根据权利要求1所述的闭锁继电器，其中，所述第一线圈、所述第二线圈和所述限位开关均安装在公共电路板上。
15.根据权利要求1所述的闭锁继电器，其中，所述限位开关的公共触点被偏置向与所述第一线圈触点和所述第二线圈触点中的一者电连接，然而能够基于所述活塞的位置克服该偏置而向与所述第一线圈触点和所述第二线圈触点中另一者的电连接移动。
CN202010117036.3A 2019-06-21 2020-02-25 具有手动致动器的高压闭锁继电器 Pending CN112117141A (zh)

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