CN112309792B - 极致动助推器机构 - Google Patents

Abstract

用于四极低压断路器的极致动助推器机构，包括：第一操作构件，其适于可操作地连接至断路器的操作轴并且在具有第一运动部分、第二运动部分和第三运动部分的运动范围内在其从断路器的断开位置到接通位置(反之亦然)旋转期间与操作轴一起移动，第一操作构件具有第一操作端；操作组件，其包括至少一个可操作地连接至操作杆的弹性元件，第一操作构件在其第一运动部分期间与操作组件脱离，而在其第二和第三运动部分期间与操作杆接合。在断路器的接通操作期间，第一操作构件首先由操作轴驱动沿着第一运动部分移动并与操作组件脱离，然后由操作轴驱动沿着第二运动部分移动并与操作杆接合以及向操作组件传递能量；最后由操作杆驱动沿着第三运动部分移动并向操作轴传递能量。

Description

极致动助推器机构

技术领域

本发明涉及一种极致动助推器机构，尤其是涉及一种适于在四极低压断路器的极上操作的极致动助推器机构。

背景技术

已知在四极低压断路器中，由于断开/接通驱动机构相对于极组件的不对称布局而可能出现问题。的确，尽管对于三极断路器，断开/接通驱动机构通常与中心极相关联并且因此在其两个侧向侧上均具有对称的力分布，但是在四极低压断路器中存在不平衡的力分布，从而在驱动轴上产生屈曲/扭转问题并且在接通/断开操作期间在极之间招致不同的性能。

已经提出了不同的方案来解决或减轻该问题。

例如，US5357066公开了一种操作机构，在所述操作机构中辅助机构位于第四极上并且设置有弹簧，该弹簧在操作杆上施加给定的扭矩，以便补偿由主操作机构的不对称位置引起的屈曲和/或扭转现象。

在US2007/0075808中，旨在防止驱动轴变形和/或校正其变形区域的“被驱动”单元插置在第四极(即，相对于断开/接通驱动机构不对称定位的那个极)与相邻的极之间。

然而，所提出的方案都不能完全令人满意，这是因为所述解决方案总是涉及具有机械联接件的相对复杂的机构，该机械联接件由于摩擦现象而产生能量损失。此外，断路器中所需的相对大量的部件和/或它们在某种程度上的复杂的组装和安装过程涉及相对较高的成本，从而增加了断路器的制造和组装成本。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种四极低压断路器，其中解决或至少减少了上述问题。

因此，本发明的目标是提供一种辅助机构，特别是一种适于在四极低压断路器的极上操作的辅助机构，以便避免或至少减轻由于沿着主驱动轴及其部件的不平衡的力分布引起的问题。

本发明的另一个目标是提供一种辅助机构，特别是一种适于在四极低压断路器的极上操作的辅助机构，该辅助机构能够保证在接通/断开操作期间各个极的均一性能。

本发明的另一个目标是提供一种辅助机构，特别是一种适于在四极低压断路器的极上操作的辅助机构，该辅助机构能够避免或至少减轻在其接通/断开操作期间驱动轴上的屈曲/扭转问题。

本发明的又一个目标是提供一种辅助机构，特别是一种适于在四极低压断路器的极上操作的辅助机构，该辅助机构可以容易地以工业水平且以相对于现有技术方案具有竞争力的成本制造。

为了实现这些目标，本发明提供一种极致动助推器机构，特别是一种适于在四极低压断路器的极上操作的极致动助推器机构，所述极包括操作轴、至少一个固定触头和至少一个可动触头，所述可动触头可操作地联接到所述操作轴并且在所述断路器的断开/接通操作期间通过所述操作轴的旋转而能够与所述固定触头接合/脱离。

本发明的助推器机构的特征在于其包括：

第一操作构件，所述第一操作构件适于可操作地连接至所述操作轴并且在一运动范围内在所述操作轴从所述断路器的断开位置到接通位置(反之亦然)旋转期间与所述操作轴一起移动，所述运动范围具有第一运动部分、第二运动部分和第三运动部分，所述第一操作构件具有第一操作端；

操作组件，所述操作组件至少包括可操作地连接到操作杆的弹性元件，所述第一操作构件在其所述第一运动部分期间与所述操作组件脱离而在其所述第二运动部分和第三运动部分期间与所述操作杆接合；

其中，在所述断路器的接通操作期间，所述第一操作构件首先由所述操作轴驱动沿着所述第一运动部分移动并与所述操作组件脱离；然后由所述操作轴驱动沿着所述第二运动部分移动并与所述操作杆接合且向所述操作组件传递能量；最后由所述操作杆驱动沿着所述第三运动部分移动并向所述操作轴传递能量。

以此方式，可以提供一种四极断路器，其中避免了在断路器的操作轴上产生屈曲和扭转问题，因此在断开/接通操作期间极具有更均一的性能。

用于四极低压断路器的极以及包括如本文公开的极致动助推器机构的四极低压断路器也是本发明的一部分。

在实践中，如下文中更好解释的那样，从能量的角度来看，助推器机构在其大部分运动期间都与操作轴完全分离，仅在需要时才从其提取能量。换句话说，在例如接通操作期间，助推器机构刚好在可动触头和固定触头彼此接合并且操作轴开始压紧动作之前开始从操作轴存储能量，但不会在其大部分动作期间从驱动机构提取能量。与现有技术的辅助机构不同，在利用本发明的助推器机构操作期间，基本上没有由于驱动机构和助推器机构之间的摩擦而造成能量损失，这是因为对于断开/接通操作的大部分而言该助推器机构基本上与驱动机构分离。

典型地，在接通操作中，弹性元件在所述第一操作构件的所述第二运动部分期间、即当助推器机构开始与所述操作轴接合时通过所述第一操作构件作用在所述操作杆上而被加载，并且在所述第一操作构件的所述第三运动部分期间被释放，从而迫使所述操作杆作用在所述第一操作构件上，所述第一操作构件转而向所述操作轴传递能量。

优选地，助推器机构的操作组件的操作杆沿着具有止点的弧旋转，在所述止点处，所述弹性元件从加载状态切换到释放状态。

在这种情况下，对应于所述止点，所述第一操作构件从其作用在所述操作杆上的驱动状态转变成所述操作杆作用在其上的被驱动状态。

在根据本发明的极致动助推器机构的总体实施例中，所述操作组件优选地包括框架，该框架具有中央部分以及第一和第二侧向部分。框架方便地适于联接至所述极并且适于支撑所述第一操作构件和所述操作组件。

在本公开的助推器机构的示例性实施例中，第一操作构件适当地包括曲柄，该曲柄在所述框架的所述第一侧向部分或第二侧向部分中的一个上枢转并且适于刚性地连接至对应极的操作轴。此外，操作组件的操作杆也可以适当地在所述框架的所述第一或第二侧向部分中的一个上枢转并且有利地设置有第二操作端和第三操作端。

在这种情况下，在所述第一操作构件的所述第二运动部分期间，所述操作杆的所述第二操作端方便地与所述第一操作构件(例如曲柄)的第一操作端接合，并且在所述第一操作构件的所述第三运动部分期间，所述操作杆的所述第三操作端与所述第一操作构件的所述第一操作端接合。

在根据本发明的极致动助推器机构的优选实施例中，弹性元件典型地包括一个或多个弹簧。

在这种情况下，所述一个或多个弹簧可以适当地具有相对于所述框架固定的一个端部和可操作地连接至所述操作杆并可相对于框架沿拱形路径移动的相对端部。

例如，所述一个或多个弹簧的相对端部可以固定到杆件，该杆件刚性地连接到所述操作杆并且可以相对于框架沿着所述拱形路径移动。

在断路器的断开操作期间，本发明的助推器机构的第一操作构件在相对于断开操作的相反方向上移动。实际上，在断路器的断开操作期间，所述第一操作构件首先由所述操作轴驱动沿着所述第三运动部分移动并与所述操作杆接合且向所述操作组件传递能量，然后由所述操作杆驱动沿着所述第二运动部分移动并向所述操作轴传递能量，最后由所述操作轴驱动沿着第一运动部分移动并且与所述操作组件脱离。

换句话说，在断开操作期间，助推器机构在操作轴沿压紧角度移动时开始从操作轴存储能量并在触头之间第一次分开后将能量释放给操作轴，此后很快与操作轴分离，不会从操作轴提取任何进一步的能量或者不会由于驱动机构和助推器机构之间的摩擦而耗散能量。

附图说明

本发明进一步的特征和优点将从根据本发明的极致动助推器机构的优选但非排他的实施例的描述中显示，在附图中提供了本发明的非限制性示例，其中：

图1是包括根据本发明的极致动助推器机构的四极断路器的极和驱动机构组件的实施例的透视图；

图2是包括根据本发明的极致动助推器机构的四极断路器的极组件的实施例的透视图；

图3是包括根据本发明的极致动助推器机构的极的实施例的透视图；

图4是极的示例性实施例的透视图，其中可以使用根据本发明的极致动助推器机构；

图5是根据本发明的极致动助推器机构的第一实施例的第一透视图；

图6是根据本发明的极致动助推器机构的第一实施例的第二透视图；

图7是在接通操作的第一阶段期间的包括根据本发明的极致动助推器机构的极的实施例的示意性侧视图；

图8是图7的极的操作轴的扭矩与位移(即，旋转)关系图；

图9是在接通操作的第二阶段期间的包括根据本发明的极致动助推器机构的极的实施例的示意性侧视图；

图10是图9的极的操作轴的扭矩与位移(即，旋转)关系图；

图11是在断开操作的第一阶段期间的包括根据本发明的极致动助推器机构的极的实施例的示意性侧视图；

图12是图11的极的操作轴的扭矩与位移(即，旋转)关系图；

图13是在断开操作的第二阶段期间的包括根据本发明的极致动助推器机构的极的实施例的示意性侧视图；

图14是图12的极的操作轴的扭矩与位移(即，旋转)关系图。

具体实施方式

参照附图1和2，用附图标记1表示的根据本发明的极致动助推器机构适于在四极低压断路器110的极100中使用。如图1所示，在四极低压断路器110中，驱动机构111通常相对于极组件非对称地定位。为了最小化前面提到的屈曲和扭转问题以及极之间的不平衡性能，极致动助推器机构1放置在相对于驱动机构111更多“隔离”的极100上。

参照图3和图4，极100包括操作轴101以及通常容纳在绝缘壳体102中的至少一个固定触头(未示出)和至少一个可动触头(未示出)。在所述断路器110的断开/接通操作期间，可动触头可操作地联接到所述操作轴101并且能够通过所述操作轴101的旋转与所述固定触头接合/脱离。

在本发明中使用的低压极和低压断路器的操作原理和功能以及相关的部件和机构可以是常规类型并且将不再进一步详细描述。

通过以下事实给出本发明的区别特征之一：极100可方便地装备有助推器机构1，该助推器机构1有助于例如“隔离的”极100的接通/断开操作。

特别参照图3、5和6，在其更一般的定义中，本发明的助推器机构1包括第一操作构件2，该第一操作构件2适于可操作地连接至极100的操作轴101并且在所述操作轴101从所述断路器110的断开位置到接通位置(反之亦然)旋转期间与所述操作轴101一起移动。

第一操作构件2设置有第一操作端21，该第一操作端21代表了第一操作构件与操作组件3的操作接口，该操作组件3包括可操作地连接至操作杆32的至少一个弹性元件31。

如在下文中更好解释的那样，第一操作构件2与轴101一起在一运动范围内运动，该运动范围可以分为第一运动部分、第二运动部分和第三运动部分，在所述第一运动部分、第二运动部分和第三运动部分期间，助推器机构1在与操作轴101的能量关系方面具有不同的行为。

详细地，第一操作构件2在其所述第一运动部分期间与所述操作组件3脱离接合，而在其所述第二运动部分和第三运动部分期间与所述操作杆32接合。

还参照图7﹣10，在断路器110的接通操作期间，第一操作构件2首先由所述操作轴101驱动沿着所述第一运动部分移动并与所述操作组件3脱离。在该阶段中，由于操作轴101和助推器机构1彼此分离，操作轴101和助推器机构1之间不存在任何方向上的能量传递。换句话说，在该阶段期间，仅第一操作构件2被操作轴101拖拉，其中基本上没有能量传递或没有由于摩擦而损失能量。

在其运动的某一位置处，第一操作构件2与操作杆32可操作地接触并开始沿着所述第二运动部分移动，在所述第二运动部分中，第一操作构件2由所述操作轴101驱动并与所述操作杆32接合。因此在此阶段期间，存在从操作轴101到操作组件3的能量传递，该能量因此被存储在助推器机构1中。

在其最后的第三运动阶段中，第一操作构件2沿所述第三运动部分移动，在所述第三运动部分期间，第一操作构件2由所述操作杆32驱动并且将能量传递给所述操作轴101和对应的触头组件，从而帮助完成极100的接通操作。

因此，如图8的关系图所示，在操作轴101旋转期间基本上没有能量传递或损失，直到第一操作构件2(例如，曲柄5，下文更好地描述)与操作杆32接触从而推动所述操作杆32时。此时，能量开始从操作轴101传递到助推器机构并存储在其中(例如，弹性元件31，下文更好地描述)。

参照图10，这种能量传递一直进行到可动触头和固定触头彼此非常接近时为止，然后通过推动第一操作构件2的操作杆32使所述能量传递反转，这意味着紧接着触头接通之前，存储在助推器机构1中的能量被释放给操作轴101。

实践中，在所述第一操作构件2的第二运动部分期间，通过所述第一操作构件2作用在所述操作杆32上而加载所述弹性元件31。然后，在所述第一操作构件2的所述第三运动部分期间，所述弹性元件31被释放，从而迫使所述操作杆32作用在所述第一操作构件2上并将能量传递给操作轴101。

从设计的角度来看，可以通过使操作杆32沿着具有止点的弧旋转来实现该结果，在该止点处，所述弹性元件31从加载状态切换到释放状态。

以这种方式，对应于所述止点，所述第一操作构件2从驱动状态转变为被驱动状态，在该驱动状态下，第一操作构件2被操作轴101移动并作用在所述操作杆32上(由此将能量从操作轴101传递给助推器机构1)，在该被驱动状态下，所述操作杆32作用在所述第一操作构件2上，从而将能量从助推器机构1传递到操作轴101。

详细地，在附图中所示的极致动助推器机构1的实施例中，操作组件3包括框架4，该框架4具有插置于第一侧向部分42和第二侧向部分43之间的中央部分41。所述部分41、42和43例如是合适形状的板，使得所述框架4适于联接至极100并且适于支撑所述第一操作构件2和所述操作组件3。

第一操作构件2包括曲柄5，该曲柄5在所述框架4的所述第一侧向部分42或第二侧向部分43中的一个上枢转并且适于通过例如销或轴或类似连接装置刚性地连接至所述极100的操作轴101。

而操作杆32也在所述框架4的所述第一侧向部分42或第二侧向部分43之一上枢转，并且在附图所示的实施例中，所述操作杆32设置有第二操作端321和第三操作端322。

因此，参照图7，在断路器的例如接通操作期间，在所述第一操作构件2的所述第二运动部分期间，操作杆32的第二操作端321与所述第一操作构件2的所述第一操作端21接合，而在所述第一操作构件2(例如曲柄5)的第三运动部分期间，操作杆32的所述第三操作端322与所述第一操作构件2的所述第一操作端21接合。

在图中所示的极致动助推器机构的实施例中，弹性元件31包括一对弹簧311、312。

在这种情况下，弹簧311、312具有相对于所述框架4固定的一个端部313、314和可操作地连接至所述操作杆32并可相对于框架4沿拱形路径移动的相对端部315、316。

特别地，所述一个或多个弹簧311、312的相对端部315、316(即，相对于框架4不固定的那些端部)被固定到杆件350，该杆件350刚性地连接到所述操作杆32并且可相对于所述框架4沿着所述拱形路径移动。因此，在杆件沿着拱形路径运动期间，弹簧311、312被拉伸和释放，从而将能量从操作轴101传递到助推器机构1，反之亦然。

由助推器机构助推的极100的断开操作基本上与断开操作相反。

参照图11至图14，在断路器110的断开操作期间，第一操作构件2首先沿所述第三运动部分移动，在该第三运动部分中，第一操作构件2由所述操作轴101驱动并与所述操作杆32接合。因此，在该阶段期间，能量从操作轴101传递到操作组件3，该能量因此被存储在助推器机构1中。

然后，在断开操作的第二阶段期间，第一操作构件2沿着所述第二运动部分移动，在所述第二运动部分中，操作杆32经过其行程的止点并开始驱动第一操作构件2。因此在该阶段期间，能量从助推器机构1传递到所述操作轴101。

最后，在其运动的某一位置处，第一操作构件2与操作杆32脱离，并开始由所述操作轴101驱动沿着所述第一运动部分移动并与所述操作组件3脱离。在该阶段中，由于操作轴101和助推器机构1彼此分离，在操作轴101和助推器机构1之间不存在任何方向上的能量传递。

从上文清楚的是，本发明的极致动助推器机构允许解决上面强调的问题。实际上，不存在如在先前已知的辅助机构中那样的能量浪费或损失，这是因为本发明的助推器机构在断路器的大部分行进时间内都与断路器的驱动机构分离。换句话说，仅在必要时才使用用于帮助四极断路器的“非对称”极的接通/断开操作所需的能量，并且提取的能量非常有限。

此外，从机械的角度来看，极致动助推器机构非常简单，并且仅需要有限数量的部件，由而不会负面影响断路器的总成本。

可以对用于四极低压断路器的极的所述极致动助推器机构以及由此设想的对应的极和四极低压断路器进行各种变型，所有这些都落入所附权利要求的范围内。在实践中，根据要求和现有技术，所使用的材料以及可能的尺寸和形状可以是任意的。

Claims (14)

1.一种极致动助推器机构(1)，所述极致动助推器机构(1)适于在四极低压断路器(110)的极(100)上操作，所述极(100)包括操作轴(101)、至少一个固定触头和至少一个可动触头，所述可动触头可操作地联接到所述操作轴(101)并且在所述四极低压断路器(110)的断开/接通操作期间能够通过所述操作轴(101)的旋转与所述固定触头接合/脱离，所述极致动助推器机构(1)的特征在于，所述极致动助推器机构包括：第一操作构件(2)，所述第一操作构件适于可操作地连接到所述操作轴(101)并且在所述操作轴从所述四极低压断路器(110)的断开位置到接通位置以及从接通位置到断开位置旋转期间与所述操作轴(101)一起在一运动范围内移动，所述运动范围具有第一运动部分、第二运动部分和第三运动部分，所述第一操作构件(2)具有第一操作端(21)；操作组件(3)，所述操作组件包括可操作地连接到操作杆(32)的至少一个弹性元件(31)，所述第一操作构件(2)在其所述第一运动部分期间与所述操作组件(3)脱离，而在其所述第二运动部分和所述第三运动部分期间与所述操作杆(32)接合；其中，在所述四极低压断路器(110)的接通操作期间，所述第一操作构件(2)首先由所述操作轴(101)驱动沿着所述第一运动部分移动并与所述操作组件(3)脱离，然后由所述操作轴(101)驱动沿着所述第二运动部分移动并与所述操作杆(32)接合以及向所述操作组件(3)传递能量；最后由所述操作杆(32)驱动沿着所述第三运动部分移动并向所述操作轴(101)传递能量。

2.根据权利要求1所述的极致动助推器机构(1)，其特征在于，在所述第一操作构件(2)的所述第二运动部分期间，所述弹性元件(31)通过所述第一操作构件(2)作用在所述操作杆(32)上而被加载，而在所述第一操作构件(2)的所述第三运动部分期间被释放，从而迫使所述操作杆(32)作用在所述第一操作构件(2)上。

3.根据权利要求2所述的极致动助推器机构(1)，其特征在于，所述操作杆(32)沿着具有止点的弧旋转，在所述止点处，所述弹性元件(31)从加载状态切换到释放状态。

4.根据权利要求3所述的极致动助推器机构(1)，其特征在于，对应于所述止点，所述第一操作构件(2)从所述第一操作构件作用在所述操作杆(32)上的驱动状态转变为所述操作杆(32)作用在所述第一操作构件上的被驱动状态。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的极致动助推器机构(1)，其特征在于，所述操作组件(3)包括框架(4)，所述框架具有中央部分(41)、第一侧向部分(42)和第二侧向部分(43)，所述框架(4)适于联接到所述极(100)并支撑所述第一操作构件(2)和所述操作组件(3)。

6.根据权利要求5所述的极致动助推器机构(1)，其特征在于，所述第一操作构件(2)包括曲柄(5)，所述曲柄在所述框架(4)的所述第一侧向部分(42)或第二侧向部分(43)中的一个上枢转并且适于刚性地连接到所述极(100)的所述操作轴(101)。

7.根据权利要求5所述的极致动助推器机构(1)，其特征在于，所述操作杆(32)在所述框架(4)的所述第一侧向部分(42)或第二侧向部分(43)中的一个上枢转并且设置有第二操作端(321)和第三操作端(322)。

8.根据权利要求7所述的极致动助推器机构(1)，其特征在于，在所述第一操作构件(2)的所述第二运动部分期间，所述操作杆(32)的所述第二操作端(321)与所述第一操作构件(2)的所述第一操作端(21)接合，在所述第一操作构件(2)的所述第三运动部分期间，所述操作杆(32)的所述第三操作端(322)与所述第一操作构件(2)的所述第一操作端(21)接合。

9.根据权利要求1至4中的一项所述的极致动助推器机构(1)，其特征在于，所述弹性元件(31)包括一个或多个弹簧(311，312)。

10.根据权利要求5所述的极致动助推器机构(1)，其特征在于，所述弹性元件(31)包括一个或多个弹簧(311，312)，所述一个或多个弹簧(311，312)具有相对于所述框架(4)固定的一个端部(313，314)和可操作地连接到所述操作杆(32)并能够相对于所述框架(4)沿拱形路径移动的相对端部(315，316)。

11.根据权利要求10所述的极致动助推器机构(1)，其特征在于，所述一个或多个弹簧(311，312)的所述相对端部(315，316)被固定到杆件(350)，所述杆件刚性地连接至所述操作杆(32)并且能够相对于所述框架(4)沿所述拱形路径移动。

12.根据权利要求1至4中的一项所述的极致动助推器机构(1)，其特征在于，在所述四极低压断路器(110)的断开操作期间，所述第一操作构件(2)首先由所述操作轴(101)驱动沿着所述第三运动部分移动并与所述操作杆(32)接合以及向所述操作组件(3)传递能量，然后由所述操作杆(32)驱动沿着所述第二运动部分移动并向所述操作轴(101)传递能量，最后由所述操作轴(101)驱动沿着所述第一运动部分移动并且与所述操作组件(3)脱离。

13.一种低压极，所述低压极包括根据权利要求1至12中的一项所述的极致动助推器机构(1)。

14.一种四极低压断路器(110)，所述四极低压断路器包括根据权利要求13所述的低压极。