CN117276021A - 防回弹保护装置及包括其的断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防回弹保护装置及包括其的断路器。该断路器的操动机构包括壳体、布置于壳体中的主轴和与主轴连接的输出杆。该防回弹保护装置包括：控制凸轮；控制杆，其相对于壳体可旋转，并设置有用于抵靠控制凸轮的第一止挡件；和锁定机构，包括与输出杆旋转连接的锁定件和设置于控制杆上的第二止挡件。该锁定机构配置成在该断路器的分闸过程中：在输出杆被驱动沿第一方向旋转时使锁定件抵靠第二止挡件相对于输出杆旋转，以允许输出杆保持沿第一方向旋转；通过锁定件和第二止挡件的相互阻挡来限制输出杆沿反向于第一方向的第二方向旋转。该防回弹保护装置能够在断路器分闸时采用机械手段有效限制动触头的回弹，并且结构简单，成本较低。

Description

防回弹保护装置及包括其的断路器

技术领域

本发明涉及断路器技术领域。更具体地，本发明涉及一种用于断路器的防回弹保护装置，以及涉及包括这种防回弹保护装置的断路器。

背景技术

断路器是一种安装在电路中的电气装置，通常按其应用范围可以分为高压断路器和低压断路器，并且一般由触头系统、灭弧系统、操动机构、脱扣器、壳体等部分构成。电路在正常使用状态下可以通过断路器被强制地断开或闭合，或者当电路出现故障电流或短路电流时，断路器可以用于安全地阻断电流以保护电路中的其它电力设备。

断路器的触头系统包括动触头和静触头，动触头和静触头可以彼此连接以实现合闸。在例如发生短路事件的情况下，动触头离开静触头以实现分闸。然而，当断路器通过分闸切断短路电流时，电弧会在灭弧室中产生很高的气体压力，如果该气体压力无法及时释放，就会产生很大的力使得动触头在行程结束时发生回弹，当动触头回弹至某个位置时就会在断口重新造成电击穿。如果选择增大高压气体的释放流量，则可能牺牲断路器的其它性能。因此，对于断路器的防回弹性能的研究有着重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于断路器的防回弹保护装置及包括其的断路器，该防回弹保护装置能够在断路器分闸时采用机械手段有效限制动触头的回弹，并且结构简单，成本较低。

为此，本发明的第一方面提供了一种用于断路器的防回弹保护装置，所述断路器包括操动机构，所述操动机构包括壳体、布置于所述壳体中的主轴以及与所述主轴连接的输出杆，所述防回弹保护装置包括：控制凸轮，所述控制凸轮配置成与所述主轴连接以在所述断路器的合闸过程中被驱动旋转，并在所述断路器的分闸过程中保持静止；控制杆，所述控制杆配置成相对于所述壳体可旋转，并设置有用于抵靠所述控制凸轮的第一止挡件；以及锁定机构，所述锁定机构包括配置成与所述输出杆旋转连接的锁定件以及设置于所述控制杆上的第二止挡件，其中，所述锁定机构配置成在所述断路器的分闸过程中：a)在所述输出杆被驱动沿第一方向旋转时使所述锁定件抵靠所述第二止挡件相对于所述输出杆旋转，以允许所述输出杆保持沿所述第一方向旋转；b)通过所述锁定件和所述第二止挡件的相互阻挡来限制所述输出杆沿反向于所述第一方向的第二方向旋转。

根据本发明的可选实施方式，所述控制凸轮设置有沿其周边边缘径向向内凹陷的凹陷部，并且所述锁定机构配置成当所述控制凸轮旋转至使所述第一止挡件抵靠所述凹陷部时解除所述锁定件和所述第二止挡件的相互阻挡，以允许所述输出杆沿所述第二方向旋转。

根据本发明的可选实施方式，所述控制杆具有弯曲形状，并围绕定位于所述控制杆的中心位置的转轴可旋转。

根据本发明的可选实施方式，所述第一止挡件布置于所述控制杆的第一端部，并且所述第二止挡件布置于所述控制杆的反向于所述第一端部的第二端部。

根据本发明的可选实施方式，所述第一止挡件和所述第二止挡件中的每个均为销轴。

根据本发明的可选实施方式，所述锁定件为与所述销轴互配的锁定爪。

根据本发明的可选实施方式，所述防回弹保护装置还包括第一弹簧，所述第一弹簧配置成使所述第一止挡件保持抵靠所述控制凸轮。

根据本发明的可选实施方式，所述防回弹保护装置还包括第二弹簧，所述第二弹簧配置成使所述锁定件能够抵靠所述输出杆，并允许所述锁定件抵靠所述第二止挡件相对于所述输出杆旋转。

本发明的第二方面提供了一种断路器，所述断路器包括根据本发明的第一方面的用于断路器的防回弹保护装置。

相较于现有技术，根据本发明的防回弹保护装置具有多个优点，尤其是：该防回弹保护装置是由控制凸轮、控制杆和锁定机构等组成的独立单元，可以在操动机构本体之外进行组装；在断路器分闸操作过程中，动触头的回弹将被锁定机构阻挡，而在断路器合闸操作过程中，控制凸轮的旋转可以带动该锁定机构释放锁定，以使得操动机构的输出杆能够无阻挡通过；由此可知，该防回弹保护装置本身结构简单，组装方便，成本较低，采用机械手段即可将动触头的回弹限制在要求值以下，因此可以在各种类型的断路器(尤其是高压断路器)中得到广泛应用。

附图说明

本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式被更好地理解，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。

图1是根据本发明一种实施方式的断路器的操动机构的侧视示意图；

图2A是该断路器的防回弹保护装置的立体示意图；

图2B是该断路器的防回弹保护装置的剖视示意图；

图3A至图3D是该防回弹保护装置在该断路器分闸操作过程中的位置变化示意图；

图4A至图4E是该防回弹保护装置在该断路器合闸操作过程中的位置变化示意图。

注意到，这些附图不仅用于对本发明的解释和说明，必要时还有助于对本发明的限定。

具体实施方式

下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的保护范围。

在本文中，在描述时各个部件的结构位置时，“上”、“下”、“顺时针”、“逆时针”等指示方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示设置时，这些方向性表述是恰当的，但当图中各个部件的位置改变时，这些方向性表述也应相应改变。

此外，在本文中，除非另有明确的规定和限定，“装配”、“连接”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或连成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是间接连接，又或是通过某种作用相关联。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

图1是根据本发明一种实施方式的断路器的操动机构(在分闸机构一侧)的侧视示意图。如图1所示，该断路器的操动机构包括：壳体7；布置于壳体7中的主轴(未示出)；输出杆4，该输出杆4与主轴连接并适于围绕中心转轴41顺时针或逆时针旋转；以及与输出杆4旋转连接的推杆9，该推杆9的下端部与分闸弹簧8连接，上端部与该断路器的动触头(未示出)连接。

在该断路器的合闸过程中，输出杆4被带动沿第一方向(即图示的顺时针方向)旋转，以带动推杆9向上移动，使得动触头与静触头彼此连接，此时分闸弹簧8被拉伸；而在该断路器的分闸过程中，分闸弹簧8拉动推杆9向下移动，使得动触头与静触头彼此分离，此时输出杆4被带动沿反向于第一方向的第二方向(即图示的逆时针方向)旋转。

为了限制动触头在分闸过程中发生回弹，本发明的断路器设置了与该操动机构相关联的防回弹保护装置D。图2A和图2B分别示出了该防回弹保护装置D的立体示意图和剖视示意图。如图2A和图2B所示，该防回弹保护装置D主要包括控制凸轮1、控制杆2以及由两个止挡件构成的锁定机构。

控制凸轮1通过其中心转轴11与主轴连接以在该断路器的合闸过程中被驱动旋转，并在该断路器的分闸过程中保持静止。该控制凸轮1设置有沿其周边边缘径向向内凹陷的凹陷部12，也就是说，该控制凸轮1的周边边缘在凹陷部12以外的其它位置具有第一径向尺寸，并且在该凹陷部12的位置具有小于第一径向尺寸的第二径向尺寸。

控制杆2具有弯曲形状，并围绕定位于其大致中心位置的转轴21可旋转，该转轴21例如可设置于装配至壳体7的基座5上，由此，控制杆2被设置为相对于壳体7可旋转。该控制杆2的上端部设置有第一止挡件，例如第一销轴22，并且该控制杆2的朝向于输出杆4弯曲的下端部设置有第二止挡件，例如第二销轴23。第一弹簧61设置于基座5与控制杆2之间以用于使第一销轴22保持始终抵靠控制凸轮1的周边边缘。当控制凸轮1被驱动旋转时，第一销轴22在控制凸轮1的周边边缘上相对滑动，并且由于该周边边缘的径向尺寸的变化而带动控制杆2围绕其转轴21旋转。

锁定机构由上述第二销轴23以及与输出杆4旋转连接的锁定件构成，该锁定件例如为图示的与第二销轴23互配的锁定爪3。第二弹簧62设置于输出杆4与锁定爪3之间以用于使锁定爪3能够抵靠输出杆4，并且在锁定爪3受到其它外力时允许该锁定件3克服第二弹簧62的弹力围绕设置于输出杆4上的转轴31相对于该输出杆4旋转。

图3A至图3D依次示出了该防回弹保护装置D在该断路器分闸操作过程中的位置变化。在分闸操作过程中，控制凸轮1保持静止，而设置于控制杆2的上端部的第一销轴22在第一弹簧61的作用下保持始终抵靠控制凸轮1的周边边缘上的具有第一径向尺寸的部分。因此，控制杆2在分闸操作过程中同样保持静止。

输出杆4在分闸操作过程中从图3A所示的初始位置起被带动沿逆时针方向旋转，锁定爪3在第二弹簧62的作用下保持抵靠输出杆4，直至在图3B所示的位置上被位于控制杆2下端部的第二销轴23阻挡。由于该阻挡，锁定爪3能够克服第二弹簧62的弹力而抵靠第二销轴23围绕转轴31相对于输出杆4旋转，以使锁定爪3与输出杆4在彼此抵靠的位置分离。该相对旋转能够使得输出杆4保持沿逆时针方向继续旋转，直至锁定爪3在通过图3C所示的位置后与第二销轴23分离。此后，锁定爪3在第二弹簧62的作用下重新抵靠输出杆4，并随输出杆4旋转至图3D所示的极限位置。

在动触头产生回弹的情况下，输出杆4从图3D所示的极限位置起被带动沿顺时针方向旋转。此时，该锁定机构能够使得锁定爪3的尖端32被具有足够阻挡强度的第二销轴23阻挡，以使输出杆4无法沿顺时针方向继续旋转。动触头的回弹值因此可以被限制在要求值以下，避免在断口重新造成电击穿。可以理解到，所允许的回弹值可以由本领域技术人员根据实际需要通过调节控制杆2、第二销轴23、锁定爪3等部件的形状、位置、尺寸等参数来设定，本发明对此不做限制。

图4A至图4E依次示出了该防回弹保护装置D在该断路器合闸操作过程中的位置变化。在合闸操作过程中，从图4A所示的初始位置起，控制凸轮1由主轴带动沿逆时针方向旋转并且输出杆4被带动沿顺时针方向旋转(图4C对应于图4B的背面，因而方向相反)。当控制凸轮1旋转至图4B和图4C所示的位置时，控制杆2在第一弹簧61的作用下围绕其转轴21逆时针旋转，以使得设置于控制杆2上端部的第一销轴22抵靠于控制凸轮1的凹陷部12中，即抵靠控制凸轮1的周边边缘上的具有第二径向尺寸的部分。由于控制杆2的逆时针旋转，锁定爪3的尖端32在随输出杆4顺时针旋转时不会被设置于控制杆2下端部的第二销轴23阻挡，锁定爪3与第二销轴23之间的锁定由此被解除，这使得输出杆4能够沿顺时针方向继续旋转直至图4D和图4E所示的合闸位置。

可以注意到，控制凸轮1能够仅被带动沿逆时针方向旋转，并且在旋转至图4D所示的位置时能够使控制杆2围绕其转轴21顺时针旋转，以使得第一销轴22离开凹陷部12并重新抵靠控制凸轮1的周边边缘上的具有第一径向尺寸的部分。在旋转至图4E所示的位置后，控制凸轮1可以在该操动机构的合闸弹簧的蓄能过程中沿逆时针方向继续旋转直至回到图4A所示的初始位置。

以上已揭示本发明的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。

上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。

Claims (9)

1.一种用于断路器的防回弹保护装置，所述断路器包括操动机构，所述操动机构包括壳体(7)、布置于所述壳体(7)中的主轴以及与所述主轴连接的输出杆(4)，

其特征在于，所述防回弹保护装置包括：

控制凸轮(1)，所述控制凸轮(1)配置成与所述主轴连接以在所述断路器的合闸过程中被驱动旋转，并在所述断路器的分闸过程中保持静止；

控制杆(2)，所述控制杆(2)配置成相对于所述壳体(7)可旋转，并设置有用于抵靠所述控制凸轮(1)的第一止挡件；以及

锁定机构，所述锁定机构包括配置成与所述输出杆(4)旋转连接的锁定件以及设置于所述控制杆(2)上的第二止挡件，

其中，所述锁定机构配置成在所述断路器的分闸过程中：

a)在所述输出杆(4)被驱动沿第一方向旋转时使所述锁定件抵靠所述第二止挡件相对于所述输出杆(4)旋转，以允许所述输出杆(4)保持沿所述第一方向旋转；

b)通过所述锁定件和所述第二止挡件的相互阻挡来限制所述输出杆(4)沿反向于所述第一方向的第二方向旋转。

2.根据权利要求1所述的用于断路器的防回弹保护装置，其特征在于，所述控制凸轮(1)设置有沿其周边边缘径向向内凹陷的凹陷部(12)，并且所述锁定机构配置成当所述控制凸轮(1)旋转至使所述第一止挡件抵靠所述凹陷部(12)时解除所述锁定件和所述第二止挡件的相互阻挡，以允许所述输出杆(4)沿所述第二方向旋转。

3.根据权利要求1或2所述的用于断路器的防回弹保护装置，其特征在于，所述控制杆(2)具有弯曲形状，并围绕定位于所述控制杆(2)的中心位置的转轴可旋转。

4.根据权利要求3所述的用于断路器的防回弹保护装置，其特征在于，所述第一止挡件布置于所述控制杆(2)的第一端部，并且所述第二止挡件布置于所述控制杆(2)的反向于所述第一端部的第二端部。

5.根据权利要求1或2所述的用于断路器的防回弹保护装置，其特征在于，所述第一止挡件和所述第二止挡件中的每个均为销轴。

6.根据权利要求5所述的用于断路器的防回弹保护装置，其特征在于，所述锁定件为与所述销轴互配的锁定爪(3)。

7.根据权利要求1或2所述的用于断路器的防回弹保护装置，其特征在于，所述防回弹保护装置还包括第一弹簧(61)，所述第一弹簧(61)配置成使所述第一止挡件保持抵靠所述控制凸轮(1)。

8.根据权利要求1或2所述的用于断路器的防回弹保护装置，其特征在于，所述防回弹保护装置还包括第二弹簧(62)，所述第二弹簧(62)配置成使所述锁定件能够抵靠所述输出杆(4)，并允许所述锁定件抵靠所述第二止挡件相对于所述输出杆(4)旋转。

9.一种断路器，其特征在于，所述断路器包括根据权利要求1至8中任一项所述的用于断路器的防回弹保护装置。