CN1304148A - 电路断路器旋转接触组件的锁定装置 - Google Patents

Abstract

一种电路断路器,其具有可在闭合位置和打开位置之间动作的分立触头、一个具有一个锁紧表面的接触臂和一个锁定件,当触头在短路状态下打开时,锁定件与锁紧表面接合。在高度短路的情况下,所设置的锁定件可提供可靠的锁定,并同时可减小机构为松开接触臂而所需施加的力。

Description

电路断路器旋转接触组件的锁定装置

本发明涉及一种具有旋转接触组件的电路断路器。该旋转接触组件具有一个用来在发生大的过载电流的情况下将接触臂锁定在打开状态的锁定装置。

本发明涉及一种限制电流的模压壳电路断路器(MCCB)，该电路断路器包括一个带有单个或多个接触臂的旋转接触组件。这种电路断路器通常用于在电路系统发生异常情况时保护电路系统，这已为人所知。这种断路器利用短路过程中在固定触头和活动触头之间所产生的磁斥力将电路断路器接触臂很快地打开，并使固定触头和活动触头分离开。触头的分离阻断了电路中的电流。这种断路器经常遇到的问题是由于磁力很大，接触臂会产生很高的速度，这样使得接触臂离开接触臂止动表面而弹回。如果不对这种弹回作用加以注意，那么接触臂就将重新闭合并使大电流再次进入电路系统。这种重新闭合作用也释放出很高的能量并常常损坏电路断路器。因此，这种电路断路器通常设有一些可防止接触臂重新闭合的装置。

转让于本发明同一受让人的题为“用于高额定电流电路断路器的旋转接触组件”(“Rotary Contact Assembly for High Ampere Rated CircuitBreaker”)的美国专利申请S/N 09/108684披露了一种使用弹簧加载的滚子凸轮装置来将接触臂锁定于打开位置的旋转式接触组件。在该装置中，滚子沿接触臂上的凸轮表面运动，并当接触臂在高度短路状态下打开时，滚子沿凸轮进入接触臂上的凹槽中。当滚子与凹槽啮合时，接触臂就被锁定在打开位置，且可避免其重新闭合。

题为“带有对接桥可在排斥行程末端进行减速的模压壳电路断路器”(“Mo1ded Case Circuit Breaker with Contact Bridge slowed Down atthe End of Repulsion Travel”)的美国专利US5310971披露了一种使用弹簧加载的销和凸轮装置来降低接触臂速度的限制电流的旋转式MCCB接触组件。当接触臂在磁斥力作用下转动时，接触臂的能量被弹簧吸收，于是降低了接触臂的速度。当接触臂到达完全打开位置时，所选定的凸轮轮廓可使接触臂被锁定在打开位置。

使用接触臂抗弹回机构的限制电流的模压壳电路断路器的其它例子可参见题为“装有电磁作用触头下降延迟装置的限制电路断路器”(“LimitingCircuit Breaker Equipped with an Electromagnetic Effect ContactFall Delay Device”)的美国专利US5029301、题为“带有抗弹回机构的电路断路器”(“Circuit Breaker with Anti-Rebound Mechanism)的美国专利US4263492和题为“用来减小触头弹回的电路断路器接触臂锁定机构”(“Circuit Breaker Contact Arm Latch Mechanism for EliminatingContact Bounce”)的美国专利US4611187。

一般而言，这些电路断路器具有一个在正常使用状态下可作为动作开关使用来打开触头并阻断电路的机构。众所周知，在异常使用状态下，例如当检测出过载电流情况时，启动装置就将该机构自动启动，并使得固定触头和活动触头之间产生必要的断开且从而阻断电流。机构动作的作用本来是很慢的。如上所述，在限流电路断路器中，在短路过程中所产生的磁斥力作用下，使接触臂打开。这种排斥作用与上述较慢的打开方式无关，因此，接触臂的打开就比该机构快得多，并且很可能在该机构可能再回复之前，接触臂就被锁定在打开位置。这种状况使接触臂和转子/机构组件处于两个不同的位置上。在电路断路器复位并重新工作之前，必须将接触臂从锁定位置上松开，并使其相对于该组件的其它部件旋转而进入其正常工作位置。

实现这种过程的一般方法是利用与自动启动装置关联的机构所产生的脱开作用。该机构所产生的力可用来将接触臂松开。在上述系统装置中，用以进行和防止接触臂弹回的锁定能力与弹簧和凸轮联合产生的力成正比。如果在高度短路的情况下不能产生足够大的锁定力，会导致接触臂重新闭合。虽然设计一个可产生这种较大锁定力的装置是很容易的，但是，该机构可产生多大的力来松开接触臂则是有限制的。如果给定模压壳电路断路器的尺寸大小，则通常该机构在确定何种短路程度下接触臂仍保持锁定状态方面是一个限定性的因素。

因此，希望有一种接触臂锁定装置，在任何短路程度下，都可提供可靠地锁定来防止接触臂重新闭合。

同时也希望有一种接触臂锁定装置，松开接触臂所需的力与锁定接触臂所需的力无关。

另外也希望有一种接触臂锁定装置，可尽可能快地打开接触臂，且在高度短路的情况下，所提供的可靠的锁定装置可防止接触臂重新闭合。

再者希望提供用于电路断路器接触臂锁定系统的装置，它可用于工业生产或其它需要保护的高电流电路的场合。

根据本发明，提供一种包括一个转子的电路断路器接触组件，该转子具有一个穿过其中央部的转子孔。该接触组件设有一个可相对于转子转动的可动接触臂，该接触臂具有至少一个装在其上的活动触头，并具有一个位于其上的第一触止表面和一个锁紧表面。设有一个紧邻于转子转动的锁定件，该锁定件具有一个止挡表面。设有一个紧邻于该锁定件的弹簧件，该弹簧件偏压锁定件的止挡表面，并使其靠在接触臂的第一触止表面上。

而且根据本发明，提供一种具有一个箱体和盖的电路断路器。转子组件位于箱体内，并与一个操作机构和一个可动接触臂相互连接，该接触臂在其一端具有一个第一活动触头，而在其另一相对端具有一个第二活动触头。该转子组件可在一个闭合位置和一个打开位置之间运动，在闭合位置时，第一和第二活动触头分别与第一和第二固定触头相接合，而在打开位置时，第一和第二活动触头分别与所述第一和第二固定触头分离开。所述接触臂具有一个位于其上的第一触止表面和一个锁紧表面。箱体中装有一个紧邻于转子组件的锁定件，该锁定件具有一个止挡表面。箱体中还设有一个紧邻于所述锁定件的弹簧，该弹簧偏压锁定件，并使其止挡表面与接触臂的第一触止表面接合。

图1是使用本发明旋转接触组件的电路断路器的顶部透视图。

图2是装在图1电路断路器中的整个接触组件的顶部透视图。

图3是图2接触臂组件和转子等角投影的顶部放大透视图。

图4是带有触头的本发明旋转接触臂组件在闭合(CLOSED)位置的放大的前部平面图。

图5是带有触头的本发明旋转接触臂组件在打开(BLOWN-OPEN)位置的放大的前部平面图。

图6是带有触头的本发明旋转接触臂组件在打开并锁定(BLOWN-OPEN-LATCHED)位置的放大的前部平面图。

图7是带有触头的本发明旋转接触臂组件在打开(OPEN)位置的放大的前部平面图。

如图1所示的多极电路断路器10，其包括一个箱体14和一个盖15，盖15带有一个透过孔口17从盖上凸出的操作柄16。操作柄16与电路断路器操作机构18相互配合来控制中心旋转接触臂46和中心旋转接触臂组件32在电路断路器操作机构18中的开、关位置。第一极12中的第一旋转接触臂22和第一旋转接触臂组件20位于中心极11内的操作机构18的一侧，而第二极13中的第二旋转接触臂24和第二接触臂组件21位于中心极11的另一相反侧，它们一起协同动作来实现整个多极电路中断。一个长销38将操作机构18与第一和第二旋转接触臂组件20、21相互连接。正如题为“带有双臂接触杆的低压电路断路器的接触组件”(“Contact Assembly for Low-voltageCircuit Breakers with a Two-Arm contact Lever)的美国专利US4649247所描述的，转子44将每个旋转接触臂22、24、46与相应成对的固定触头27(A-C)和活动触头28(A-C)相互连接。

如图2所示，电路断路器组件9中的转子组件32的操作过程基本上与1998.5.29申请的共同未决美国专利申请SN 09/087038所描述的相同，该专利在此引入作为参考。如图2所示，转子44位于线路连接板23、负载连接板31和相关电弧隔板33、34的中间。图1中的第一旋转接触臂组件20和第二旋转接触臂组件21在此未示出，但它们是与中心旋转接触臂组件32成镜像的，且以类似的方式进行操作。电弧隔板33、34与题为“电路断路装置如电路断路器的快速灭弧组件”(“Rapid Arc Extinguishing Assemblyin Circuit Breaking Devices such as E1ectric Circuit Breakers”)的美国专利US4375021中所描述的相类似。中心旋转接触臂46与转子44协同动作，转子44又通过长销38连接于图1中的电路断路器操作机构18，从而使活动触头28(A-C)在图4所示的闭合(CLOSED)位置与图7所示的打开(OPEN)位置之间移动。U形夹35由延伸的侧臂36、37构成，并将转子组件32与电路断路器操作机构18和图1中的操作柄16连接在一起，以使两者既可自动又可手动操作来实现电路断路器触头27(A-C)和28(A-C)的打开和闭合。转子组件32连同其中一对触头对27B、28B、27B'、28B'设置在线路连接板23和负载连接板31之间，以便在正常电路电流状态期间，使触头紧密接合而使固定触头和活动触头之间进行电传导。中心旋转接触臂46的转轴48穿过转子组件32。该转轴48支承在箱体14中或者支承在装有组件9的标准模块盒25中。转轴48的动作与转子44的转动相对应一致，从而实现触头的闭合和打开功能。一个锁定装置40以固定在箱体14、盖15或标准模块盒25上的销42为枢轴而转动，在此可清楚地看到锁定装置40的作用。

如图3所示，转子组件32由带有接触臂46的转子44构成，接触臂46穿过转子44上的中心开孔44A伸出。接触臂46通过一个转轴48连接到转子44上，转轴48穿过接触臂46上的中心孔46A和转子44上的中心孔44F。如前述美国专利申请SN 09/087038所述，  两对弹簧54A/54B、56A/56B通过销轴50A、52B连接到转子44上，并通过连接销50B、52A连接到铰接头58A/58B、60A/60B上。这两对弹簧54A/54B、56A/56B用来通过铰接头58A/58B、60A/60B对接触臂46施加负荷。所施加的负荷可迫使接触臂表面46B、46B’分别与转子止动表面44B、44C相接触。为清楚起见，转子止动表面44C在图3中未示出。

在正常工作过程中，如图1所示，当机构使转子组件32转动进入闭合(CLOSED)位置时，活动触头28就与固定触头27相接触。机构继续使转子44转动直到转子组件到达图4所示的完全闭合位置时为止。当处于完全闭合位置时，在止动表面44B、44C与接触臂表面46B、46B’之间产生一定间隙。该间隙导致弹簧对54A/54B、56A/56B伸长，并使得活动触头和固定触头27、28之间产生接触压力。弹簧64对固定在锁定装置40上的销66作用一个力来偏压锁定装置40，这样，使得在锁定装置的止挡表面40C和锁紧表面40A之间形成的边缘40E就抵靠在接触臂46的触止表面46C上。

在发生电流过载或短路的情况下，在活动触头和固定触头27、28之间所产生的磁斥力62、62’使接触臂46绕转轴48逆时针旋转。接触臂46继续转动(图5)直到其接触到箱体14、盖15或标准模块盒25上的止动表面68A、68A’时为止。当接触臂46转动时，锁紧边缘40E在弹簧64的偏压作用下开始与表面46E接触。弹簧64只需提供足够的力以使锁定装置40与接触臂46保持接触即可。这样就允许使用相对较软的弹簧而不管电流过载的大小如何。下面将进一步讨论：使用软弹簧可有助于被锁定的接触臂46复位。

由于较大的磁斥力62、62’的作用，接触臂46将离开止动表面68A、68A’弹回，并开始重新闭合。接触臂的这种反转将导致锁定装置的止挡表面40C与接触臂锁紧表面46D接触。这种接触使接触臂46停止反转，并在图6所示的打开并锁定的位置上使接触臂46可靠地锁定。由于接触力F1的作用线通过销42，因此不产生使锁定装置40弹回而与接触臂46脱离接触的力矩。这种设置可以确保不管磁斥力的大小如何而使锁定装置保持锁定状态。可以理解，如果所设置的锁定装置止挡表面40C和接触臂锁紧表面46D使得力F1的作用线相对于销42稍微偏右一点(相对于图6所示的方向)，就会相对于锁定装置40的枢轴产生力矩，从而进一步偏压锁定装置40并使其与接触臂46接触。最好是在累积的制造误差不能保证力F₁通过销42中心的情况下产生该力矩。

图6所示的是接触臂处于打开并锁定的位置。在接触臂46打开后的很短时间内，一般为0.004-0.012秒，电路断路器机构将起作用使转子44转动到打开(OPEN)位置。如上所述，这可在U形夹侧臂36、37拉动销38而使转子44逆时针转动时实现。当产生这种转动时，连接销52A将与转子44一起转动并到达锁紧表面40U。

如图7所示，当转子44继续转动时，连接销52A与锁紧表面40U接触，并使锁定装置40转动离开接触臂46。这样就松开了接触臂46，并使转子组件32复位到正常位置。当接触臂松开时，根据转子位置，两对弹簧54A/54B、56A/56B的张力作用将很快地使转子44转动进入正常复位位置。

尽管上面对本发明的一个优选实施例进行了描述，但显然本领域的技术人员可作出很多的变型和改进，因此，本发明并不是由在此所披露的说明书进行限定的，而是由权利要求书进行限定。

Claims (35)

1．一种电路断路器接触组件，其包括：

一个转子，该转子具有一个穿过其中央部的转子孔；

一个可相对于所述转子转动安装的可动接触臂，所述接触臂具有至少一个装在其上的活动触头，并具有一个位于其上的第一触止表面和一个锁紧表面；

一个紧邻于所述转子转动安装的锁定件，所述锁定件具有一个边缘；

一个紧邻于所述锁定件安装的弹簧件，所述弹簧件偏压所述锁定件的边缘，并使其靠在所述接触臂的第一触止表面上。

2．根据权利要求1所述的接触组件，其特征在于：

所述可动接触臂可在一个闭合位置和一个打开并锁定的位置之间转动；

所述锁定件还包括一个邻近于所述边缘的止挡表面；

且所述锁定件止挡表面在所述接触臂处于闭合位置时抵靠在所述接触臂第一触止表面上，而在所述接触臂处于打开并锁定的位置时，抵靠在所述接触臂的锁紧表面上。

3．根据权利要求2所述的接触组件，其特征在于：所述可动接触臂还包括一个第二触止表面，其中所述锁紧表面位于所述第一和第二触止表面的中间。

4．根据权利要求3所述的接触组件，其特征在于：

所述接触臂还具有一个打开位置，所述打开并锁定的位置介于所述闭合位置和打开位置中间；

当所述接触臂处于打开位置时，所述弹簧偏压着所述锁定件的边缘，并使其靠在所述接触臂的第二触止表面上。

5．根据权利要求4所述的接触组件，还包括一个固定在所述转子上的销，所述销位于所述接触臂和所述锁定件之间。

6．根据权利要求5所述的接触组件，其特征在于：

所述转子可在一个闭合位置和一个打开位置之间转动；

所述锁定件还包括一个松启表面，当所述转子从所述转子闭合位置转动到所述转子打开位置时，所设置的松启表面可使所述销与所述松启表面接合。

7．根据权利要求6所述的接触组件，其特征在于：所述销与所述松启表面配合以使所述锁定件止挡表面转动而与所述接触臂脱离接触。

8．根据权利要求4所述的接触组件，其特征在于：所设置的所述锁定件可使所述锁定件止挡表面与所述接触臂锁紧表面接合，从而防止所述接触臂从打开并锁定的位置转动到闭合位置。

9．根据权利要求8所述的接触组件，其特征在于：所述锁定件止挡表面与所述接触臂锁紧表面的所述接合确定了大致通过锁定件之转动轴线延伸的力作用线。

10．根据权利要求8所述的接触组件，其特征在于：所述锁定件止挡表面与所述接触臂锁紧表面的所述接合确定了从锁定件之转动轴线伸出一个有限距离的力作用线，以便相对于所述锁定件的转动轴线产生一个力矩，所述力矩偏压所述锁定件并使其与所述接触臂接合。

11．一种电路断路器，其包括：

一个箱体和盖；

一个位于所述箱体内的转子组件，所述转子组件与一个操作机构和一个可动接触臂相互连接，所述接触臂在其一端具有一个第一活动触头，而在其另一相对端具有一个第二活动触头，所述转子组件可在一个闭合位置和一个打开位置之间运动，在闭合位置时，所述第一和第二活动触头分别与第一和第二固定触头相接合，而在打开位置时，所述第一和第二活动触头分别与所述第一和第二固定触头分离开来，所述接触臂具有一个位于其上的第一触止表面和一个锁紧表面；

一个位于所述箱体中紧邻于所述转子组件安装的锁定件，所述锁定件具有一个边缘；

一个安装在所述箱体中紧邻于所述锁定件的弹簧，所述弹簧偏压所述锁定件，并使所述锁紧边缘与接触臂的第一触止表面接合。

12．根据权利要求11所述的电路断路器，其特征在于：

所设置的所述接触臂可转动到一个介于所述打开位置和闭合位置中间的打开并锁定的位置；

所述锁定件还包括一个邻近于所述边缘的止挡表面，且所述锁定件止挡表面在所述接触臂转动到所述打开并锁定的位置时与所述接触臂的锁紧表面接合；以及

所设置的所述锁定件可使所述锁定件止挡表面与所述接触臂锁紧表面接合，从而防止所述接触臂从打开并锁定的位置转动到闭合位置。

13．根据权利要求12所述的电路断路器，其特征在于：所述转子组件还包括一个销，所述销固定在所述转子上并位于所述接触臂和所述锁定件之间。

14．根据权利要求13所述的电路断路器，其特征在于：所述锁定件还包括一个松启表面， 当所述转子从所述转子闭合位置转动到所述转子打开位置时，所设置的松启表面可使所述销与该松启表面接合。

15．根据权利要求14所述的电路断路器，其特征在于：所述销与所述松启表面配合以使所述锁定件止挡表面转动而与所述接触臂脱离接触。

16．根据权利要求12所述的电路断路器，其特征在于：所述锁定件止挡表面与所述接触臂锁紧表面的所述接合确定了大致通过锁定件之转动轴线延伸的力作用线。

17．根据权利要求12所述的电路断路器，其特征在于：所述锁定件止挡表面与所述接触臂锁紧表面的所述接合确定了从锁定件之转动轴线伸出一个有限距离的力作用线，以便相对于所述锁定件的转动轴线产生一个力矩，所述力矩偏压所述锁定件并使其与所述接触臂接合。

18．一种电路断路器，其包括：

一个箱体和盖；

一个位于所述箱体内的转子组件，所述转子组件与一个操作机构和一个可动接触臂相互连接，所述接触臂在其一端具有一个活动触头，而其另一相对端安装成使其可相对于转子转动，所述转子组件可在一个闭合位置和一个打开位置之间运动，在闭合位置时，所述活动触头与第一固定触头相接合，而在打开位置时，所述活动触头与所述固定触头分离开来，所述接触臂具有一个位于其上的第一触止表面和一个锁紧表面；

一个位于所述箱体中紧邻于所述转子组件安装的锁定件，所述锁定件具有一个边缘；

一个安装在所述箱体中紧邻于所述锁定件的弹簧，所述弹簧偏压所述锁定件，并使所述边缘与接触臂的第一触止表面接合。

19．根据权利要求18所述的电路断路器，其特征在于：

所设置的所述接触臂可转动到一个介于所述打开位置和闭合位置中间的打开并锁定的位置；

所述锁定件还包括一个邻近于所述边缘的止挡表面，使得所述锁定件止挡表面在所述接触臂转动到所述打开并锁定的位置时与所述接触臂的锁紧表面接合；以及

所设置的所述锁定件可使所述锁定件止挡表面与所述接触臂锁紧表面接合，从而防止所述接触臂从打开并锁定的位置转动到闭合位置。

20．根据权利要求19所述的电路断路器，其特征在于：所述转子组件还包括一个销，所述销固定在所述转子上，并位于所述接触臂和所述锁定件之间。

21．根据权利要求20所述的电路断路器，其特征在于：所述锁定件还包括一个松启表面，当所述转子从所述转子闭合位置转动到所述转子打开位置时，所设置的松启表面可使所述销与该松启表面接合。

22．根据权利要求21所述的电路断路器，其特征在于：所述销与所述松启表面配合以使所述锁定件止挡表面转动而与所述接触臂脱离接触。

23．根据权利要求19所述的电路断路器，其特征在于：所述锁定件止挡表面与所述接触臂锁紧表面的所述接合确定了大致通过锁定件之转动轴线延伸的力作用线。

24．根据权利要求19所述的电路断路器，其特征在于：所述锁定件止挡表面与所述接触臂锁紧表面的所述接合确定了从锁定件之转动轴线伸出一个有限距离的力作用线，以便相对于所述锁定件的转动轴线产生一个力矩，所述力矩偏压所述锁定件并使其与所述接触臂接合。

25．一种电路断路器接触组件，其包括：

一个转子；

一个枢接安装在所述转子上的可动接触臂，所述接触臂具有至少一个装在其上的活动触头，并具有一个位于其上的第一触止表面和一个锁紧表面；

一个紧邻于所述转子枢接安装的锁定件，所述锁定件具有一个边缘；

一个紧邻于所述锁定件的弹簧件，所述弹簧件偏压所述锁定件的边缘，并使其靠在所述接触臂的第一触止表面上。

26．根据权利要求25所述的接触组件，其特征在于：所述接触臂的枢接安装包括：

所述转子具有一个贯穿的枢转轴线；

所述接触臂具有一个贯穿的槽；以及

一个转轴，所述转轴固定在所述转子上，并与所述转子枢转轴线同心，所述转轴穿过所述接触臂的槽。

27．根据权利要求26所述的接触组件，其特征在于：

所述可动接触臂可在一个闭合位置和一个打开并锁定的位置之间转动；

所述锁定件还包括一个邻近于所述边缘的止挡表面；以及

所述锁定件止挡表面在所述接触臂处于闭合位置时抵靠在所述接触臂第一触止表面上，而在所述接触臂处于打开并锁定的位置时，抵靠在所述接触臂的锁紧表面上。

28．根据权利要求27所述的接触组件，其特征在于：所述可动接触臂还包括一个第二触止表面，其中所述锁紧表面位于所述第一和第二触止表面的中间。

29．根据权利要求28所述的接触组件，其特征在于：

所述接触臂具有一个打开位置，所述打开并锁定的位置介于所述闭合位置和打开位置中间；

当所述接触臂处于打开位置时，所述弹簧偏压所述锁定件的边缘，并使其靠在所述接触臂的第二触止表面上。

30．根据权利要求29所述的接触组件，其特征在于：一个第二销固定在所述转子上，所述第二销位于所述接触臂和所述锁定件之间。

31．根据权利要求30所述的接触组件，其特征在于：

所述转子可在一个闭合位置和一个打开位置之间转动；

所述锁定件还包括一个松启表面，  当所述转子从所述转子闭合位置转动到所述转子打开位置时，所设置的松启表面可使所述第二销与该松启表面接合。

32．根据权利要求31所述的接触组件，其特征在于：所述第二销与所述松启表面配合以使所述锁定件止挡表面转动而与所述接触臂接触。

33．根据权利要求29所述的接触组件，其特征在于：所设置的所述锁定件可使所述锁定件止挡表面与所述接触臂锁紧表面接合，从而防止所述接触臂从打开并锁定的位置转动到闭合位置。

34．根据权利要求33所述的接触组件，其特征在于：所述锁定件止挡表面与所述接触臂锁紧表面的所述接合确定了大致通过锁定件之转动轴线延伸的力作用线。

35．根据权利要求33所述的接触组件，其特征在于：所述锁定件止挡表面与所述接触臂锁紧表面的所述接合确定了从锁定件之转动轴线伸出一个有限距离的力作用线，以便相对于所述锁定件的转动轴线产生一个力矩，所述力矩偏压所述锁定件并使其与所述接触臂接合。

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