CN1250943A - 模制外壳断路器 - Google Patents

Abstract

一种模制外壳断路器具有壳体底座,在底座上设有主盖,主盖上具有接纳辅助组件的凹部。一副盖设置在主盖上,当辅助组件设置在凹部内时覆盖凹部。在壳体的背面设有将背面固定在DIN钢轨上的整体式DIN钢轨安装装置。在断路器服务的线路上出现预定大小的欠电压状态时,为使断路器跳闸设有欠电压松开机构。为断路器的负载和线路终端也设有自动定位环。

Description

模制外壳断路器

本发明的主题与下述共存的共同未审定的美国专利申请有关：题为“带有覆盖的附属气体、可调欠电压继电器、自定位套环和单件式钢轨安装装置的断路器”的美国专利申请第864，104号(96-PDC-547)；题为“带有等离子电弧加速室和触点臂壳体的断路器”的美国专利申请第864，095号(96-PDC-110)；以及题为“电源开关的组合式导线和界面障碍(inter-face barrier)”的美国专利申请第864，100号(96-PDC-138)。

本发明的主题一般涉及断路器，尤其涉及下述那种断路器：其中设互锁以防止当触点实际被焊合而手柄机构却指示断路器打开的情况。本发明也涉及可以形成在压下可影响系统的其它零件的熄弧气体的断路器，最后本发明还涉及磁性跳闸装置使用的复式刚度的弹簧。

模制外壳的断路器在下述文献所代表的技术领域中是人所熟知的：1985年3月5日授予Mrenna等人并转让给本申请的受让人的题为“具有带挠性衔铁互联的跳闸杆的模制外壳的断路器设备”的美国专利第4,503,408号。该专利在本说明书中用作参考。

在上述那种断路器中，当操作者已被误导而确信触点已打开时必须向操作者指明触点尚未打开。在现有技术中这样做的方法是，装入一种过载装置，它可防止断路器的手柄在尚未出现打开状态时指示打开状态。为了做到这一点，在操纵机构中，在闭合的触点和手柄机构之间设置复杂的装置以防指示断路器已被打开、对于这种断路器来说最好能够设置焊合触点互锁装置，这样造价较低廉，操作简单、可靠。

模制外壳的断路器往往要求其触点可以通过两种方式中的任一种而移至打开位置。第一种通常方式是使用一种模制的横杆，活动触点臂的底座固定在横杆中以便使活动触点臂可以摆动，因而使其触点可通过手动或通过电跳闸操作而移离固定触点。但是，当出现严重过载电流时，也希望迅速分开触点而不依赖较慢的电跳闸操作。为了做到这一点，固定触点臂的底座通过在前述横杆中的凸轮游码(cam rider)系统而弹簧加载，因它可以在其内摆动而不使横杆运动，并保持在打开位置上直至电跳闸机构使横杆打开为止。这样一种系统公开于1996年10月15日授于Gula等人并转让给本申请的受让人的题为“带有导电吹开弹键的断路器”的美国专利第5,565,827号中。该专利在本说明书中用作参考。当断路器触点打开时，形成电弧，在许多断路器操作中电弧与断路器电弧室中的材料相互作用，形成在某些情形中用于冷却电弧的气体，该气体也有助于将电弧推出而进入电弧室，在电弧室中电弧被破碎、分散及阻断。不利的是，在某些情形下，气体大都热得足以使断路器其它机械零件产生问题。因热气体接近最相关的问题之一是对前述吹开弹键装置的弹簧机构产生的影响，因而需要为弹键设置一种凸轮游码系统，它可以使弹簧机构与热气体密封开来。

自动打开断路器的动作往往需要一种利用磁线圈的磁性跳闸装置。当适当大小的电流如故障电流流过线圈时，增大的磁力将活动铁芯向下拉向静止铁芯。固定在活动铁芯上的柱塞接触跳闸杆以解脱断路器机构，从而使上述横杆转动，使活动臂将活动触点移离固定触点，因而最终中断电流。提供上述功能所需要的力可利用弹簧调节。弹簧套在活动铁芯上，并且在一端保持在固定位置上，而活动铁芯的一个凸缘端则压在另一端上。压缩该弹簧所需的力在所有瞬时跳闸范围是恒定的。对于需要较小的调节幅度如连续电流强度5至10倍的瞬时跳闸水平来说，这是合适的。但是，在某些情形中需要较大的调节跳闸范围，例如，在连续电流强度的3至11倍之间。这就需要范围较大的弹簧。这种弹簧由于它对活动铁芯产生的机械力，也许在跳闸的较高或较低范围很精确，但是在跳闸范围的相反端则不很有力。因此，在扩大的跳闸范围的两端最好使弹簧装置都很精确并同样有力。

按照本发明提供一种模制外壳断路器，它包括一个壳体、一个设置在壳体中的操纵机构和设置在壳体中的可分开的主触点。操纵机构包括一可转动的横杆，其用于将活动触点臂转动得打开和闭合。横杆上具有一个抬起的部分。也设有一可转动的主动断开杆，其设置在壳体中并可绕一轴线在一个第一转动位置和一个第二转动位置之间摆动，在相对于可转动横杆的位置上当触点闭合时被横杆上的抬起部分绕轴线摆动，只要触点保持闭合它仍保持在该位置上。可转动的主动断开杆上具有一个活动干涉支座。一个手柄设置在壳体中并具有一手柄，该手柄从壳体伸出，通常从可从闭合位置移至一个相应于触点相同位置的打开位置。手柄机构具有一个与干涉支座互补的手柄干涉部分，以便当触点例如由于前一闭合或打开操作中的电弧热量被焊合而仍保持闭合时与干涉支座干涉接触，以防止手柄占据打开(OPEN)位置。

在可转动的横杆装置中可转动地设有活动触点的触点臂。可转动的触点臂可以根据横杆装置或与其无关地转动，以便打开和闭合前述触点。凸轮转动件壳体设置在可转动横杆装置上，凸轮随动件设置在凸轮随动件壳体中，触点与触点臂上的凸轮面的配置，使得当触点臂根据横杆转动时触点与凸轮面处于第一位置，而当触点臂独立于横杆转动时触点与凸轮面则处于第二位置。在凸轮随动件壳体中也设有一凸轮随动件弹簧，其配置得压迫凸轮随动件，以便使凸轮随动件压靠在凸轮面上。凸轮随动件的一部分适于当凸轮随动件处于第二位置时封闭壳体装置的一部分以保护弹簧装置，使其免于受到可能从迅速打开的触点向其返回的热电弧气体的影响。因此，凸轮随动件具有双重目的，即，跟随凸轮动作，但也结合凸轮随动件壳体的独特形状用来封闭该壳体的设置随动件弹簧的区域。

为了断路器中的可调弹簧加载的跳闸装置设有一双螺距弹簧。可调弹簧加载的跳闸装置与操纵机构处于一种结构关系，以便使前述横杆与流过主触点的电流水平有关地移动，当所述电流超过预定值时驱动前述操纵机构以打开主触点、可调弹簧负载跳闸装置具有作为其一部分的弹簧。可调弹簧负载跳闸装置的调整是在极限内的弹簧常数的函数。在这种情形中，要审慎地使弹簧常数或称系数在弹簧长度上是变化的。在一个推荐实施例中，审慎地使弹簧常数作为在弹簧长度上的两种不同螺距的函数而变化，在另一个实施例中则是连续变化的。

附图的简要说明：

图1表示按照本发明的模制外壳的断路器的立体图；

图2表示图1所示断路器的壳体、主盖和副盖的分解立体图；

图2A表示组合推离式(push-to-trip)和辅助盖互锁件的局部立体图；

图3表示图1的断路器内部的侧视图；

图4表示图1的断路器的操纵机构、活动触点装置、分路跳闸器和触点支承件的立体图；

图5表示图1所示断路器之一部分的立体图，其中，主盖和副盖已被卸去；

图6表示图1的断路器的操纵机构的局部立体图，触点及柄处于打开(OPEN)状态；

图7表示类似于图6的布置，但是触点和柄处于接通(ON)状态；

图8表示类似于图6的布置，但是触点和柄处于跳闸(TRIPPED)状态；

图9类似于图6，但是触点打开，柄暂时移至复位(RESET)状态；

图10表示图1的断路器的旋转横杆、手柄机构及防焊互锁的局部侧视图；

图11表示凸轮游码(cam rider)的立体图；

图12表示横杆装置的一部分，凸轮游码放入其中；

图13表示当与处于吹开(blown-open)状态的活动触点一起工作时的，图11和12所示的横杆和凸轮游码的局部侧视图；

图14表示图1的断路器的跳闸机构的局部侧视图；

图15表示图1断路器的下部触点支承件和包括电弧通道的壳体的局部立体图；

图16A表示图1断路器的上部槽电机壳体的侧视图；

图16B表示图16A的壳体的前视图；

图16C表示图16A和16B的壳体的立体图；

图17表示图1断路器的线路导体安装装置的立体图；

图18表示图1所示断路器的辅助开关装置的局部立体图；

图18A表示图18所示辅助开关组件的一部分的立体图；

图18B表示图18所示开关组件的互补部分的立体图；

图19A表示图1断路器的侧视图，表示欠电压继电装置；

图19B表示图19A的欠电压释放机构的放大视图；

图19C表示图19A和19B的欠电压释放机构的立体图；

图20表示类似于图1的断路器的立体图，但是相间线槽隔障已安装就位；

图21A表示图1的断路器从背后看去的局部立体图；

图21B是图1的断路器从背后看去以表示DIN轨连接件区域；

图22A表示本发明的负载或线路接线环的立体图；

图22B表示设置在导线上的图22A的接线环的立体图。

现在具体参阅图1和2所示的模制外壳断路器10。模制外壳断路器10包括一个与主盖18机械式相连接的下底座14。一个辅助或副盖22设置在主盖18的顶部上。副盖22可以包括在其内稍许下凹的区域22A，在该区域内可设置断路器10的名牌。在右侧还设有一个为组合推离式互锁件(下文详述)而设置的开口22B。副盖22可从断路器卸下，以便无需拆卸整个断路器就可以维修保养断路器的某些在内的部分。具体来说，副盖22可以遮护例如欠电压继电路、警铃及辅助开关等辅助装置，这将在下文详述。在副盖22上设有螺钉孔26，以便将副盖22紧固在主盖18上。为了将整个断路器组件用螺栓紧固在墙上、DIN轨后板或负载中心等。设有穿过副盖22、主盖18和底座14的附加孔30。副盖22包括副盖手柄开口34。主盖18包括主盖手柄开口38。设有一个手柄42，其穿过上述副盖手柄开口34和主盖手柄开口38伸出。手柄42以通常方式用于手动地使断路器触点打开及闭合，并且当断路器跳闸时使其复位。它也可以为断路器提供接通、断开或跳闸的状态指示。如图所示，在底座14中有一个长圆槽22c，其用于捕获组合推离式互锁件。其动作方式将在下文中详述。上述组合推离式互锁件的顶部23A穿过矩形开口22B向上伸出，这将在下文中详述。如图所示，三个负载导体开口46其遮蔽和保护负载接头50(未画出)。所述断路器是三相断路器。但是，本发明并不局限于三相操作。在图1和2中未画出线路接头，其将在下文中详述。

现在参阅图2A，它表示断路器10在底座14区域中的局部立体图，组合推离和副盖互锁件23已安装在位。具体来说，件23包括对照图2描述的矩形按钮顶部23A。还设有一个延伸的圆形导向件23B，它在互锁设置中连接于上述槽22c，因而件23可沿方向23H和23K上、下移动，但是不可以转动或在其它方向移动。在件23的下部上有第一推离式片部23c，在件23的另一侧与片部23c相对设有一个角度偏置的推离式片件23D。在件23顶部设有一套肩部23E，其将件23的主体与其推离区域23A分开。肩部23E向上抵靠副盖22的底面以防止向上的进一步直线运动。件23B的中下部23F形成压簧(未画出)的座，压簧在方向23H上偏压件23。转动跳开轴200将在下文中详述。对于本发明的这个部分的目的，只要提出跳开轴200在与方向200c相反的转向上受到一扭簧的旋转偏压就足够的。轴200在方向200c上的转动件断路器以下面将详述的方式脱开。组合件23以两种方式之一形成上述转动。如果沿方向23K向下驱动推离面23A，推离式片件23J将触及片件200B，该片件刚性地连接于转动轴200，使轴200在方向200c上转动，使断路器断路。另一方面，如果副盖22拆下，肩部23E将没有东西可在压簧作用下向上抵靠，压簧是作用在部分23F上的，使件23在压簧作用下沿方向23H向上，从而使副盖互锁片件23D向上触及轴200上的片件200A，从而使轴200沿方向200c转动，因而使断路器断路。因此，可以看出同一个件23可用来通过下述方式使断路器断路，即，当需要推离驱动时通过在方向23K上的向下运动，或者，如果副盖卸下，通过在方向23H上的向上运动。

现在参阅图3，图中以虚线局部地表示断路器10的侧视纵剖图。在该图中画出断路器的某些关键特征。这些特征中的许多也将在下文中详述。如图所示，一个等离子弧加速室包括一个槽电机组件54和一个灭弧组件58。如图所示，一触点组件56包括支承着一活动触点62的活动触点臂58和一个支承着静止触点64的静止触点臂68。还画有一个操纵机构63。操纵机构63将在下文详述。操纵机构63类似于1985年3月5日授于Mrenna等人的美国专利第4,503,408号所示和所述的操纵机构，并且与其工作方式相似，该专利本说明书用作参考文献。一跳闸机构66在本发明的这个非限制性实施例中是一种电磁跳闸机构。显然，在本发明的其它实施例中也可采用热跳闸机构，或者也可采用热跳闸机构和电磁跳闸机构的组合。

槽电机组件54包括一个分立的上部槽电机组件54A和一个分立的下部槽电机组件54B。上部槽电机组件54A包括并排叠置的U形上部槽电机组件板74，其由磁性材料构成。此相同的方式，下部槽电机组件板78设置在下部槽电机组件54B中。下部槽电机组件板78也是由磁性材料构成的。上部槽电机组件板和下槽电机组件板74和78的组合分别构成一个基本闭合的电磁通路，其形成1974年6月4日授于Spoelman的、名称为“包括电磁打开装置的断路器”的美国专利第3,815,059号所示和所述的那种槽电机功能。

灭弧组件58包括一个熄弧沟80，该熄弧沟具有隔开的基本平行的斜向设置的熄弧板84和一个上部电弧通道84A。还设有一个下部通道88，它不是熄弧沟80的一部分，还设有一个线路接头71。

现在参阅图4和图13，它是表示断路器10内部的立体图。具体来说，一个横杆组件100横过断路器的宽度，并且设置在底座14(未画出)的内部。肘杆144以下文将描述的方式的运动使横杆100和有关的活动触点臂58转入或转出一种与固定触点64电连接的配置。每个活动触点臂58在一个枢销104上可转动地设置，枢销104设置在活动触点凸轮壳102中。为每个活动触点臂58设有一个活动触点凸轮壳102。一凸轮随动件110设置在活动触点凸轮壳中，该随动件由弹簧112(见图13)在向上的方向上反抗活动凸轮110(见图13)加载。在装配过程中，凸轮随动件110沿着纵向插入壳体102上的凸轮随动件开口114，然后抵抗凸轮110向上抬起。弹簧112夹置在壳体102底部上侧面和凸轮随动件110的底部之间，从而迫使凸轮随动件110抵靠在触点臂58的凸轮面106的下表面上。关于横杆组件100应注意的是，与横杆组件100的转动无关，活动触点臂58在限度内自由转动。在一定的动态电磁情形中，活动触点臂58在大的磁力作用下可以绕活动触点枢销104转动，因而它被活动触点臂58和凸轮随动件100的最后面的表面或锁住表面的作用锁住。但是在一般情况下，活动触点臂58是在壳体102在下部杆销144的作用下顺时针或逆时针转动时与壳体102一起转动的。图4中也画出独立辅助开关和警报锁320的一部分，这将在下文中对照图5详述。

继续参阅图4并同时参阅图6描述操纵机构63。操纵机构63包括一个手柄组件126、一个托架组件130、一个上部肘杆140、一个互锁的下部肘杆144和一个使上部肘杆140与托架组件130互锁的上部肘杆枢销148。下部肘杆144借助中间的肘杆枢锁156可摆动地与上部肘杆140相互连接。一个托架组件销160横向地设置在平行的相互隔开的操纵机构支承件161之间。托架组件130绕托架组件枢销160在限度内自由转动。一个手柄装配辊164设置在手柄组件126内并受其支承，因而在断路器的某些工作中与托架组件130的一部分机械接触，这将在下文描述。一个主止动杆168横向地设置在操纵支承件161之间。在断路器工作过程中，止动杆168抵靠并阻止活动触点臂58的进一步顺时针运动。

继续参阅图4并再次参阅图3描述线路接头71及有关的下部槽电机组件和固定触点支承件246。固定触点臂68、固定触点64、电弧通道88和下部槽电机组件54B都包括下部槽电机组件和固定触点支承件246的部分。

继续参阅图4，图4表示跳闸机构66的一部分和一个分路跳闸装置92。分路跳闸装置92包括一个通常不通电的分路跳闸线圈92A；一个弹簧加载柱塞92B，它在通常状态下被弹簧92c弹簧加载至断开位置；一个弹簧加载柱塞92E，它被向着横杆组件100和微动开关92D弹簧加载。微动开关92D可以借助电线320C1和320C2连接于控制设备。如果在电线320C1和320C2上提供控制信号，那么，线圈92A通电，从而使柱塞92B反抗弹簧92C的力右移，使跳闸机构66以下文描述的方式跳闸。当跳闸动作出现时，横杆装置100向上或顺时针转向右方，从而弹簧加载柱塞92E向上移动，因此打开开关92D的触点，以便防止能量供至线圈，避免将其烧坏。当信号从电线320C1和320C2消除后，弹簧92C使柱塞92B如图4所示左移，以便在以后进一步动作。分路跳闸装置92的壳体是模制的，其可以落入前述开口18X，以便被副盖22以前述方式盖住。分路跳闸装置92的落入式壳体包括两个咬合侧92G和92J，它们可以借助钩装置92F挠性咬合在壳体部分92G中而相互接合，壳体部分92G又连接在壳体部分92J的开口92H中。在下文将描述的本发明的另一实施例中，分路跳闸装置92可以由一个欠电压组件取代，该组件将在下文中详述。

现在参阅图5和图3所示下部底座14的主体图，图中上部的盖18(图5)已拆下，断路器10的某些在内的部分安装在位。具体来说，在图5中，欠电压继电器92和分路跳闸装置安装在位，其集中防护盖的一部分未画出。图中还画出了独立的辅助开关320，警报装置324(见图18)及有关电线320C。负载导体开口46示于右侧，在底座上的安装板的孔30B示于左侧。如图所示，等离子弧加速室52包括在右侧的槽电机组件54和在左侧的熄弧器58。上部槽电机组件包括叠置的上部槽电机组件板74，其夹置在上部槽电机组件壳体291的前板292和后板296之间，壳体291又包括上部槽电机组件54A的一部分。槽电机组件54左侧有一个熄弧沟80或熄弧器58。熄弧沟80包括间隔开的、基本平行的、倾斜的熄弧沟板84，其上部电弧通道84A被突出地画出。

现在再次参阅图6，该图表示特别与操纵机构63相关的断路器10的部分。图中触点62和64处于断路器操纵机构63的打开位置。止动杆168所处的位置足以防止活动触点臂58进一步向上沿顺时针方向转动。托架组件枢销160支承托架组件130，使手柄组件辊164抵靠托架组件130的背部165。在操纵机构63的某些操作中，辊164抵靠区域165的弧形部分滚动，以便使托架组件130绕托架组件枢销160顺时针方向转动，其目的是使断路器复位，这将在下文描述。在图6所示的配置中，中间掣子176处于锁定位置它牢固抵靠托架组件锁定切口135的锁定区域131的下部139。如美国专利第4,503,408号所示的一对并排对准的压簧(未画出)设置在操纵机构63中，在手柄组件126和膝部，即，中间肘杆支枢点156之间。前述压簧的张力倾向于使负载下部139抵靠中间掣子176。掣子176被防止使托架组件130解开，这是由于掣子的另一端由跳闸杆组件200固定在位，跳闸杆组件200沿逆时针方向被弹性偏压在中间掣子176上。这是在断路器除解开位置外的所有位置上的标准锁定布置，解开位置将在下文中描述。

在图6所示的位置中，受偏压反抗顺时针方向转动的主动断开杆(positive off-link)188抵靠横杆组件100的圆形部分，使固定安装的主动断开杆的上部189处于与手柄组件切口137离开的间隙位置，因而手柄组件126的顺时针方向转动将使切口137碰不到上述的主动断开杆的上部189。

另一方面，如果意图打开断路器触点，使手柄机构42顺时针向右运动的操作，例如当触点62和64处于焊合的位置时，不使它们分开，那么，横杆的主动断开凸起101将迫使主动断开杆192逆时针方向向左转动。这使手柄组件切口137抵靠主动断开杆的上部189，从而防止手柄进一步顺时针方向向右运动。这明确指示，即使已经想进行打开操作也未使触点打开。

现在参阅图7，如图所示，操纵机构63的布置使断路器处于闭合位置。在该位置上，电流可以从负载接头50通过断路器的闭合触点62和64流向线路接头71。手柄42已逆时针方向转向左侧，使固定安装的手柄组件126向左，即，逆时针方向转动，从而使中间肘杆支枢点156受到安装在其上和手柄组件126顶部上的拉簧(未画出)的作用，使上、下肘杆140和144分别恢复至图7所示的位置。上述的位置恢复使横杆组件100通过在支枢点142上的横杆组件100的枢轴式连接逆时针方向转动，从而使臂58迫使触点62加压抵靠触点64。比较图6和7的操纵机构63的各零件布置，下述零件位置未变：托架组件130受跳闸组件200的作用仍由中间掣子176锁住。另外，由于活动触点臂58已转入闭合或抵靠触点62和64的位置，因而已使横杆主动断开凸起101与主动断开杆188接触，使其反抗偏压扭簧逆时针转动，以便处于一种位置，当触点62，64仍闭合时如果出现意图向右移动手柄42及有关手柄组件26的情况，可以拦截手柄组件切口137。在图7中相对于图6，下述零件已实现不同的定向：手柄组件126已逆时针向左转动，使上部肘杆140和下部肘杆144受到连接于中间肘杆枢销156的弹簧(未画出)的作用，从而使横杆组件100连同横杆绕支枢点142转动，因此使触点臂58逆时针运动，迫使触点62抵靠触点64，在负载接头50和线路接头71之间形成闭合电路。

在图6所示的布置中，手柄42已向右转至指示触点打开的位置。该手柄位置相应于副盖22上的一个指明断路器触点处于打开的状态的符号。相应地，在图7中，触点62和64闭合，手柄已向左转至由副盖22上代表闭合的符号所示的位置。

现在参阅图8，图8表示操纵机构63的跳闸位置。具体来说，跳闸位置相关于断路器的一个自动或磁感应位置，在该位置上断路器根据相关于线路接头71和负载接头50之间流动的电流大小的电磁的或其它的作用自动地打开。具体来说，电磁线圈组件97设置在负载接头50和活动触点臂58之间，因而当触点62和64闭合时暴露于流过触点62和64的全部电流。如果负载电流超过一定大小，电磁线圈组件97借助电磁控制的柱塞(为图面清楚而未画出)使跳闸组件电磁线圈衔铁界面208根据电磁线圈组件97的电磁作用顺时针绕跳闸杆枢轴204向下运动，使安装的跳闸杆组件中间掣子界面212相应地转离中间掣子176，从而使原来固定在锁住区域131的托架组件131可得到松释，在拉簧(未画出)的作用下逆时针方向转动，该拉簧设置在手柄组件126顶部和中间肘杆枢销156之间。这使中间肘节布置陷落(collapse)。这又使支枢点142顺时针向上转动，从而使横杆组件100以相似方式转动，从而使触点62和64由于活动触点臂58的顺时针转动而分离。在这种位置，托架组件130已经绕其轴线160逆时针向左转动，从而使托架组件的弧面177骑在中间掣子176的上臂上，从而使掣子的下臂从与跳闸杆组件的中间掣子界面212的相互连接中得到松释，即使上述界面已经由于电磁线圈组件197中流动的高电流停止而返回到锁住位置。这种在完全断开和完全接通位置之间的位置在断路器10的副盖22上被表示成一种断路器处于跳闸状态的标识。一旦处于上述位置，断路器只有被复位才可再次接通，这将在下文中描述。其后，手柄42可逆时针转至图7所示的接通状态，以便使触点62和64再次闭合，在图7所示的操纵机构63的布置中相互抵接。

现在参阅图9，该图表示在复位操作中操纵机构63的配置。在对照图8描述的已发生的跳闸操作之后，通过手柄42向右或顺时针方向的强制运动，当触点62和64仍打开时即出现上述配置。手柄42向右即向着断路器的副盖22(未画出)上的打开(OPEN)指示的强制运动使固定安装的手柄组件126相应地移动。手柄组件辊164与托架组件130的后部165接触，从而迫使其反抗位于手柄组件126的顶部和中间肘杆支枢点156之间的弹簧(未画出)的拉力顺时针转动，直至托架组件掣子切口135的上部139抵靠中间掣子176的上臂，迫使该中间掣子向左即逆时针转动，因而使其底部也逆时针向右转至与跳闸杆组件的中间掣子界面212互锁的位置。因此，当作用在手柄42上的力松开时，它逆时针向回转过一个小的角位，从而使托架组件的掣子区域牢固抵住中间掣子176，该掣子下端正抵靠跳闸杆组件中间掣子212，并由前述弹簧保持在该位置上。在这个位置上，断路器手柄42可以逆时针向左转向图7所示接通位置，而锁住布置不会被干扰直至触点62和64借助活动触点臂58转至相互强制电接触位置为止。一旦出现这种情况，如对照图8所述的跳闸操作就可发生，使触点再次打开。

在某些与对照图8描述的跳闸动作有关的情况下，活动触点臂58可以在极强的电流作用下借助大家熟知的磁作用绕其支枢点142独立地摆动，在一个快于前述电磁线圈组件97的作用下通常出现的情形的时间内使触点62和64分离。这种操作将对照图3，5，16A和16B进一步描述，其中将更详细地描述断路器的吹开布置。

现在参阅图10，图中表示操纵机构63的与断路器10的其它部分断开的一部分，以及活动和静止触点62和64的部分及其有关的支承件。在图10中，触点处于闭合状态，活动触点臂58使活动触点62抵靠设置在静止触点臂68上的静止触点64。操纵机构63和左侧的弧室之间有一隔壁69。除了形成断路器的具体结构外，隔臂69还形成一道障碍墙以助于左侧弧区的热气向右逸向右侧的操纵机构63。隔壁69的高度受到下述需要的限制，即，触点臂58需要从操纵机构63的区域伸至触点64的区域。在图示的布置中，触点仍闭合，但手柄组件126已在打开操作或跳闸操作中向右摆转。在这种状态中，必须提供一种标志，以指示观察者即使似乎已发生打开操作，但触点尚未打开。具体来说，其上设有横杆主动操作凸起101的横杆组件100抵靠主动断开杆188，使该杆绕其轴动轴线逆时针转动。这将主动断开杆的延长部1890推入手柄组件切口137的路径。这可防止在128处可摆动支承的手柄组件126绕其支枢点进一步向右顺时针转动。这可防止手柄42在事实并非如此时指示断路器断开。因此，在这种焊合位置中，向操作人员清楚地指示断路器闭，在维修时或者在线路或负载装置与断路器相连地工作时必须小心谨慎。

现在参阅图11，12和13，其表示一凸轮随动件、凸轮壳布置和设置在吹开位置的活动触点。凸轮随动件110包括一个主体111，在主体后部设有两个相对设置的横向伸出的凸随动件后片113。相应地在其前部有两个相对设置的凸轮随动件前片115。在主体111的顶部设有凸轮随动件顶部后凸轮面121，在其前部设有凸轮随动件顶部前凸轮面121A。设置在横杆组件100上的凸轮随动件壳体102包括一个凸轮随动件开口114，在开口内有一内壁，一对相对设置的平行侧导向壁117沿壳体102向上设置。在上述导向壁117下面设有相对设置的、纵向延伸的内壁槽118。当将凸轮随动件110装入凸轮随动件壳体102中时，使片113在壳体102前部中的槽118中对准，然后向内推向右部。这个运动持续至向后突出的表面115A与壳体102的前部对准为止。此时后片113已让出槽118的最后部。此时凸轮随动件被抬起，朝前的表面113A和朝后的表面115A可以分别在侧壁117的横向上形成的朝后和朝前的壁上滑动。其后，将弹簧112设置在壳体102的最底部和凸轮110的下部内表面之间，弹簧抵靠在该内表面上。弹簧112的压力保持管状件115和113让出槽118，并分别抵靠壁117的前、后部，因此限制凸轮随动件110在壳体102中向上和向下的运动。如图13所示，触点在支承壁58立即有力地绕其枢轴104顺时针转动，带动触点62，从而使触点62和64(未画出)分开。触点臂的转动由主止动杆168(未画出)防止继续在顺时针方向进行。由于横杆组件100尚未开始对断路器跳闸打开动作起反应，因而可转动地保持在其轴线105的位置上。但是，活动触点臂58的转动使其向后延伸的活动触点凸轮面106向着凸轮随动件顶部前凸轮面121A移离凸轮随动件顶部后表面121，因而使凸轮随动件11O压在弹簧112上，因而使凸轮随动件沿壁117向下移至一个位置，在该位置上，凸轮的前部倾向于封锁凸轮随动件壳体开口114前部的相当大一部分，因而在电流中断过程中保护弹簧112免受热气体149，该热气体有力地在壁69上吹向凸轮随动件110和弹簧112的区域。

现在参阅图14，该图表示本发明一个实施例的跳闸机构的局部剖视图。具体来说，跳闸杆组件200包括作为其一部分的向上突伸的跳闸杆组件中间掣子界面212，和向右突伸的跳闸杆组件电磁线圈衔铁界面208。跳闸杆组件200设置得绕跳闸杆组件枢轴204反抗一偏压扭簧(未画出)转动。该偏压扭簧在逆时针方向上偏压跳闸杆组件。如前所述，在组件200下面设有一个电磁线圈206，它与负载接头50相连，并通过挠性导体51与活动触点臂58的最后部相连。电磁线圈衔铁导向器221设置得用于在其中捕获活动芯部224，并在电磁线圈216的纵向上为其导向。活动芯部224的上端与磁性跳闸上部组件214相连。在活动芯部224上设有一活动芯部柱塞231。还设有一个多刚度或多螺距磁性跳闸弹簧组件升降器238，该升降器的底部包括簧座239，其顶部垂向设置，凸轮机构67，发挥跳闸调节作用。设有上部界面座234。多刚度磁性跳闸弹簧220在顶部上的固定簧座239和底部上的活动多速率磁性跳闸簧座230之间套在活动芯部224上。凸轮机构67的调节使得在底部的活动簧座230在轴向上变换，从而改变气隙246而不影响弹簧220的长度。在电磁线圈衔铁导向器221的通道中在芯部216的底部上设有一个静止的芯部242。在线路接头50和挠性导体51之间流动的电流使线圈216在静止芯部242和活动衔铁或芯部224之间的气隙243中感应出一个磁场。在气隙243中的磁通或磁力强度是在线圈216中流动的电流量和气隙243的尺寸的函数。该力倾向于将活动芯部拉向静止芯部242以减小气隙246的尺寸，该力受到多刚度磁性跳闸弹簧220的阻抗。当活动芯部224移向静止芯部242时，柱塞230使跳闸杆组件电磁线圈衔铁界面208向下移动，使跳闸杆组件200反抗其扭簧的力顺时针绕其支枢点204转动。这使刚性安装的跳闸杆组件中间掣子界面212以前述方式从中间掣子176移开，使掣子松释。这使断路器机构以前述方式跳闸。凸轮机构67的调节使气隙243变化。弹簧220以复式螺距绕成，在其底部单位轴向长度上的匝数较多，而在其顶部单位轴向长度上的匝数较少。但是，也可以采用其它的缠绕布置，使用不同的弹簧因素如连续活动弹簧螺距、不同的弹簧线径、不同的弹簧材料等实现相同的目的。因此，由通过电磁线圈的电流在电磁线圈中感应的磁力将使柱塞224首先缓慢向下移动，直至所有紧密缠绕的弹簧螺距构件被压缩，其后，当较疏松缠绕的弹簧螺距构件用来阻抗芯部的移动时，芯部较为速迅地移动。这使得跳闸调节范围更广，例如，从三倍完全额定电流至十一倍完全额定电流。跳闸点的精确调整至少部分地取决于凸轮机构67的定向。

现在参阅图3和图15，图中表示下部槽电机组件和固定触点支承件246。该支承件具有一个下部槽电机组件弧板开口250，下部弧板78以并置分层关系装在该开口中。这些磁性构件如前所述构成磁性槽电机54的完整回路的下部。构件254设置在下部槽电机组件和固定触点支承件246的最右部上，并构成其一部分。它包括一个具有中央开口或中空凹槽256的悬伸件和一个弯曲的主触点支承件表面260。还设有一个主触点支承件上部区域264。前述下部弧板开口250及其包围壳体件及主触点支承件254，以及主触点支承件上部区域264是由一个材料件整体形成的，例如，上述材料可以是具有强的电绝缘性和高的结构特性的材料。主触点支承件上部区域264具有一个下凹面268和主触点支承件上部区域286。主触点支承件上部区域286也具有从其延伸的半岛形部分272，活动触点臂58(未画出)在其闭合位置时放置在其上。沿壳体246的上表面282设有电弧通道88。它夹在一对上部触点支承凸起280之间。凸起280整体地模制在上述壳体246中。现在也参阅图3，固定触点壁68包括一个U形件，其在一端与线路触点71相连接，在另一端与固定触点相连接。弯曲的U形件围绕主触点支承件254设置，因而U形件的上部夹在外表面260和凹表面268之间，而U形件的下部即另一部分设置在由下部槽电机组件264为例的壳体之下。这样夹住的支承臂68向下承载在通道88的上表面274上，并通过板状件280将其固定在壳体246的上部282上。灭弧触点88不能纵向移动，因为其端部274A与其主要部分成直角，由壳体246的一侧及主触点254的内侧挡住。

现有参阅图3，5，15，16A，16B和16C描述上部槽电机组件291，它包括一后板296、一前板292和一内部支承件或心轴302。内部支承件302的形状基本呈U形。相应的U形分层磁板74设置在U形内部支承件302上，围绕着其咬合件(bite piece)并从一足部298延伸至其另足部，磁板74基本一一对应于图15的壳体246中的开口250中所示的板78。这些板从前板292至后板296以分层的方式对准。当这样组装时，组件的壳体291设置在下部槽电机组件246的顶部上，因而足部298设置在电弧通道88的两侧，如图15所示。所形成的中央开口形成带槽通道，在触点的打开和闭合操作中，活动触点臂58可在该通道中横动。在触点打开操作中，电流继续在活动触点臂58中并通过触点62和64之间的电弧流动。该电流在由分别处于上部触点组件291和下部触点组件246中的组合的上、下板74和78形成的闭合磁回路中感应出一个磁场。该磁场与上述电流相互发生电磁作用，使打开触点臂58的运动加速，从而更快地分开触点62和64。在电弧中流动的电流越强，相互的磁作用越强，触点62和64分开得越迅速。对于很强的电流来说，这可提供与图13相关的前述吹开操作。在授予Spoelman的美国专利第3,815,059号中也描述了这种操作。壳体291的材料也可以包括形成气体的材料，例如填充纤维素的密胺甲醛(cellulose filled Melamine Formaldehyde)，这有助于使电弧移向熄弧沟，它以带状形式将其压在弧板上。这种形状更易于分散电弧，使其移入熄弧沟，从而得到所需要的高电弧电压水平。

现在参阅图3，15和17描述线路接头71和固定触点支承件68的安装布置。具体来说，在图17中示出基座14的一个切除部分。静止臂68及其特殊的U形在一个偏置的负载接头71中终止。在基座14中设有一个线路接头的固定柱308。在触点臂68中的一个孔或开口104配合在柱308上。线路接头固定环310在触点臂68已就位后设置在固定柱308上。这样设置和安装的固定触点臂68借助线路接头固定柱308和固定环310固定在底座14上。在U形件68的咬合部分中的区域311用作下部槽电机组件区域，正是在这个区域中设置前述的下部槽电机组件246，如图3和15所示。

现在参阅图5和18，其中表示辅助开关320和警钟324的配置。具体来说，图中局部示出一个外壳326，辅助开关设置在其内部。或者，在外壳326中可设置一对辅助开关320和一对警钟324，或者，辅助开关320和警钟324也可以颠倒设置。警钟324在同一外壳326中设置在绝缘辅助壁325的另一侧。开关320从其底部突出地设有一个可轴向移动的凸轮随动件328，它跟随横杆组件100的上部凸轮面100A。如前所述，当触点62和64闭合时，组件100处于第一位置，而当触点62和64打开时，组件则处于第二位置。两位置之间的差别是由凸轮随动件328追踪的。凸轮随动件328与辅助开关320中的触点(未画出)相连接，因而通常当触点62和64打开时，打开触点320A处于一个位置，而当触点62和64闭合时，则处于相反的位置。互补的一组触点320B在上述时刻处于相反的位置。如图5中所示的电线320C可以接头321相连接且伸至较远的位置。由于辅助开关320的状态和/或状态变化而引起一定需要功能的适当电力可供至上述电线的分组(subset)。还设有一个鞍形随动件332，它相对于凸轮随动件328从外壳326的另一侧以直角伸出，以便与警钟324相互作用或启动警钟。取决于手柄机构326的状态，鞍形随动件322可使警钟324处于第一电位置或第二电位置。这种安排可用于警示操作人员触点被打开或闭合。辅助开关320和警钟324都装在外壳326中，外壳可独立地从断路器机构拆下而无需完全拆卸断路器机构，只要先拆下前述副盖22(未画出)，再拆下外壳326。外壳326的插装可以按照相反的方式进行。

现在参阅图18A和18B描述外壳326的细部结构特征。具体来说，在图18A中表示图18中的开关外壳326。具体来说，部分326A包括一个开口332A，图18的杆332从该开口伸出外壳326。图中也画出图18的柱塞328的导向装置的一半328A。设有两个水平的柱450和452，其用于配合在图18中的警钟或辅助开关中的互补的开口，以便在外壳326中安装警钟或辅助开关。在本实施例中还设有三个开口474，476，478，以及侧壁464和侧壁460。现参阅图18描述部分326A的互补部分326B。当部分326B接合部分326A以形成完整的外壳326时，较短的柱454和456分别与柱452和450轴向对准。柱塞机构导向装置的另一半328B从部分326B向下伸出。还设有挠性的快速咬合装置468，470和472，以便分别快速地咬合开口474，468，478。当发生这种咬合时，两个部分328A和328B接合起来。侧壁460和462相互齐平地配合，而侧壁464和466则形成一个开口，以便能够从上方进入装好后的外壳326。上述的结构特征类似于图4所示分路跳闸装置92及图19A，B和C所示的欠电压继电路93所用结构。图18，18A和18B所示的落入组件326落入图2的主盖18的凹部18Y，然后由副盖32盖住。

现在参阅图5，14，18，19A，19B和19C描述断路器10的欠电压继电器和分路跳闸组件92X。主盖14上有一开口，通过该开口可够到92X中的欠电压继电器。手柄42用于按照下文中对照图19B描述的方式使欠电压继电器复位。如图18所示，跳闸杆组件100具有一个延伸部，它构成跳闸杆组件欠电压继电器界面212。如果界面212被接触而使跳闸杆组以图14所示逆时针方向转动，那么，跳闸杆将使断路器10按照类似于对照图14所述的方式跳闸并随之引起电磁线图跳闸操作。因此可以看出，断路器机构可以由于电磁线圈216、欠电压继电器92X或图4的分路跳闸机构92的动作而跳闸，引起跳闸杆按照图18中的逆时针方向(图14中的顺时针方向)转动。

现在参阅图19B和19C，它们分别是前述欠电压继电器92X的顶视图和立体图。具体来说，欠电压继电器92X具有一外壳92XA，其中装有欠电压继电器92X及其机构。设有一个欠电压继电器线圈338，它可以由连接于图5所示欠电压继电器接头92B上的电线通电。设有一个欠电压继电器柱塞装置340，其基本呈U形，具有一个上部和一个下部。柱塞装置340具有一开口344，其中设置欠电压继电器平移杆352的右臂352A。欠电压继电器平移杆352绕枢轴356转动。其左臂352B设置在欠电压继电器92X的主柱塞360上的开口360A中。设有一个固定的弹簧座369。还设有一个螺纹部分344A，其上设置调节螺母344。或者调节螺母344也可以由蝶形螺母装置取代。在固定弹簧座369和调节螺母344之间设有一个套在柱塞360上的弹簧348。在螺纹部分344A上调节螺母344可以改变引入欠电压跳闸所需的力。螺母344越移近固定弹簧座369，弹簧348压得越紧，欠电压继电器就越难于跳闸。另一方面，如果螺母344进一步远离固定弹簧座369，那么，弹簧348被松释。在工作中，弹簧348将柱塞360压在左臂352B上。欠电压继电器线圈通常是接通的，通常将柱塞352保持在向下的方向上，从而向弹簧348加力。在欠电压情形中，当线圈电压下降得低于预定值时，即，当出现欠电压情形时，线圈340断电。因此，弹簧348作用于柱塞360，使其外移而在欠电压继电器界面212下面触及跳闸杆组件，从而引起前述的跳闸操作。

现在参阅图20的断路器10的立体图。在本发明的这个实施例中，组合界面障碍和线槽374处于断路器10的端。障碍374由绝缘材料构成，并具有中空开口375，沿其纵轴向可以布置电线，如辅助电线380。辅助电线380可借助断路器10的开口378通向断路器的外部。在断路器10的侧面上可设有类似的开口384。在现有技术中，辅助电线是从开口384通向断路器10外部的。组合界面障碍和线槽374在进入的电源线之间形成牢固的绝缘层，电源线例如与负载接头50相连接。

现在参阅图21A和21B，其表示DIN钢轨安装装置。在这两张图中，所画出的断路器10的立体图中突出地表示了底座14。在图21A中，为了定向也画出了手柄42。在图21A中画出了底座14的底面400。在这种状态中，断路器10可直接连接于负载中心的壁或仪表板。在图21B中，DIN钢轨安装装置390连接于底面400。设有一个单件式的DIN钢轨安装装置390，其具有单一的活动弹键394和一个相连的弹簧加载柱塞398。钢轨安装件390可以借助连接装置399如螺栓固定在断路器10的底面400上。为了与典型的DIN钢轨安装装置相互作用，设有DIN钢轨安装件395和396。可以驱动柱塞398，使活动弹键394在安装操作中让出DIN钢轨。弹簧加载的柱塞398在安装过程开始后弹回，使弹键394牢固地将断路器10借助安装件395和396保持在DIN钢轨上(未画出)。

现在参阅图22A描述负载或线路接头的自定位套环。在本发明的这个实施例中，如图22B所示，套环设置在线路接头71上。套环400包括一个矩形截面导电材料如铜的成形条，在406，408，410和412处折叠4次以形成一个中空矩形套环。矩形件的一端414包括在416处弯曲的半岛形材料418的一部分，半岛形材料418装配在角部406至408限定的壁面上的相似形状的开口420中。一矩形凸起422以相同的方式从折叠的角部406向右弯曲的水平部分向外伸出。这个矩形部分与折叠区域412上的开口424互锁。这种固定布置可用单一构件形成较牢固的套环件。在顶部设有螺孔426，一螺纹件可轴向设置在该螺孔中，以便向下移入套环400的中央开口428中以压紧插入其中的导线或导体。图22A所示本发明的实施例包括两个侧向安装凸起430A和430B，它们横向伸入中央开口428中。还设有一个弹性抬起的部分436，其悬伸式设置在切口438的中间。抬起部分436适于装配在断路器的线路接头71的一个下文将描述的孔中。

现在参阅图22B，套环400自定位地配置在线路接头71上。线路接头71装配在销钉状凸起430A和430B的下部440之间，以便将线路接头71的矩形横截面夹在它们和套环400的底面之间。凸起436向上伸入线路接头71的孔71A中，从而纵向固定套环440和接头71之间的关系。凸起430A和430B可防止套环440相对于接头71的垂向移动，如图22B所示。横向运动是借助图22B中所示侧壁450和452的位置防止的。

Claims (11)

1.一种断路器(10)，它包括：

一个壳体(14，18)，一个设置在所述壳体中的操纵机构(63)；设置在所述壳体中的可分开的主触点(62，64)，其结构配置得与所述操纵机构配合工作，由所述操纵机构打开和闭合，所述操纵机构包括：一个可转动的横杆(100)，其用于转动以打开和闭合所述触点，所述横杆上具有一个抬起的部分(101)，其特征在于：一个可转动的主动断开杆(188)设置在所述壳体内，并可绕一根轴线(192)在第一转动位置和第二转动位置之间转动并且在一个相对于所述转动横杆(101)的位置上，在所述触点闭合时绕所述轴线被所述抬起部分转至所述第一位置，并在所述触点保持闭合时保持在所述第一位置上，所述主动断开杆上具有一个固定的、可相应地移动的干涉支座(189)；手柄机构(126)设置在所述壳体(4，18)中并具有一手柄(42)，该手柄从所述壳体伸出，通过从闭合位置移至一个相应于所述触点的位置的打开位置，所述手柄机构具有一个与所述干涉支座(189)互补的手柄干涉部分(137)，以便当所述触点仍闭合时如果想用手柄打开所述触点，所述手柄干涉部分与所述干涉支座干涉接触。

2.一种断路器(10)，它包括：一个壳体(14，18)；一个设置在所述壳体中的操纵机构(63)；设置在所述壳体中的可分开的主触点(62，64)，其结构配置得与所述操纵机构配合工作以便被所述操纵机构打开和闭合；所述操纵机构包括：可转动的横杆(100)，其用于转动以打开和闭合所述触点；一个可摆动地设置在所述横杆上的电触点臂(58)，其用于根据所述横杆或与所述横杆无关地转动以打开和闭合所述触点，一个所述可分开的触点(62)设置在所述电触点臂上，所述触点臂的一部分上具有凸轮面(106)；其特征在于：一个凸轮随动件壳体(102)设置在所述横杆上；一个凸轮随动件(110)设置在所述凸轮随动件壳体中，触点与所述触点臂的凸轮面(106)配置，使得当所述触点臂根据所述横杆转动时处于触点与所述凸轮面的第一位置，当所述触点臂与所述横杆无关地转动时处于触点与所述凸轮面的第二位置；凸轮随动件弹簧(112)设置在所述凸轮随动件壳体(102)中，处于抵靠所述凸轮随动件的压缩位置，以便将所述凸轮随动件压在所述凸轮面(106)上；当所述凸轮随动件处于触点与所述凸轮面的所述第二位置时，所述凸轮随动件(121，115)封锁所述壳体的一部分，以便保护所述凸轮随动件弹簧。

3.一种断路器(10)，它包括：一个壳体(14，18)；一个设置在所述壳体中的操纵机构(63)；设置在所述壳体中的可分开的主触点(62，64)，其结构配置得与所述操纵机构(63)配合工作，以便被所述操纵机构打开和闭合；其特征在于：可调弹簧加载的跳闸装置(200)设置在所述壳体中，与所述操纵机构的结构关系使其作与通过所述主触点的电流有关的运动，当流过所述电流超过预定值时驱动所述操纵机构以打开所述主触点；所述可调弹簧加载的跳闸机构(200)具有作为其一部分的弹簧(220)，所述可调弹簧加载的跳闸装置的调节是所述弹簧在极限内的弹簧系数的函数，所述弹簧系数在所述弹簧的尺寸上是变化的。

4.根据权利要求3所述的组合，其特征在于：所述弹簧系数作为不同弹簧螺距的区域的函数而变化。

5.根据权利要求4所述的组合，其特征在于：所述弹簧具有两种分立的弹簧螺距。

6.根据权利要求4所述的组合，其特征在于：所述弹簧具有连续变化的螺簧螺距。

7.根据权利要求4所述的组合，其特征在于：所述弹簧的螺旋压簧，所述尺寸是所述螺旋压簧沿其纵向轴线的长度。

8.根据权利要求7所述的组合，其特征在于：所述弹簧沿其轴线具有两种分立的弹簧螺距。

9.根据权利要求3所述的组合，其特征在于：所述弹簧系数作为弹簧线径的函数而变化。

10.根据权利要求3所述的组合，其特征在于：所述弹簧系数作为弹簧材料的函数而变化。

11.根据权利要求4所述的组合，其特征在于：所述弹簧是螺旋压簧，所述尺寸是所述螺旋压簧沿其纵向轴线的长度，所述弹簧系数作为变化的螺旋压簧的直径的函数而变化。

Images