CN1347130A - 断路器手柄操作机构 - Google Patents

Abstract

在用于与旋转操作手柄的手动操作同步打开和关闭主电路触头的缓慢接通型断路器中,作为用于在触头的ON操作行程途中有力地增大操作手柄的操作力的仿真快速接通装置的棘齿单元是由:由金属制成、且与操作手柄5相连结的凸轮11;由金属所制成、且置于接近操作手柄的ON位置、以便面向凸轮的一个位置点上的棘齿12b;用于将棘齿朝着凸轮的转动路径压制的驱动弹簧12c;以及其中装有这些零件的棘齿壳体12a所构成的。该单元构成在断路器本体的壳盖1b的内部。这里,凸轮和棘齿是由通用零件构成的,并可根据断路器的机种来挑选驱动弹簧。

Description

断路器手柄操作机构

技术领域

本发明涉及一种在配备有旋转操作手柄的断路器中的、可采用在模制壳断路器等上的手柄操作机构。

背景技术

首先，图5-7示出了如上所述配备有旋转操作手柄的断路器的一种传统结构。首先，在图5中：标号1表示断路器的本体外壳，它由下壳1a和上壳1b构成；标号2表示用于主电路触头的断路部分，它安装在下壳1a的地板中；标号3表示用于断路部分2的接触开关机构部分；标号4表示过电流跳闸装置；标号5表示连接在上壳1b的顶表面上的旋转操作手柄；以及，标号6表示用于建立操作手柄5与接触开关机构部分3之间的联接的齿轮机构。

这里，如图6所示，齿轮机构6是由连接在操作手柄5的轴上的旋转齿轮(驱动齿轮)8与其轴线与旋转齿轮8相垂直、且连接在接触开关机构部分3上的肘节(toggle)齿轮9的组合所构成的。另一方面，接触开关机构部分3是由与肘节齿轮9相联接的肘节联接机构3a、由主弹簧3b推压的开关杠杆3c、闭锁机构等构成的。另外，如图7所示，断路部分2是由固定触头2a、桥形活动触头2b、活动触头支架2c、接触弹簧2d、消弧板2e等构成的。开关杠杆3c面向活动触头支架2c的顶表面。顺便提一下的是，与三相对应的触头组装在断路部分2中，并且用于各相R、S和T的活动触头2b和接触弹簧2d安装和支承在活动触头支架2c中，以便左右排列。

在这种结构中，当操作手柄5自OFF位置转至ON位置时，肘节联接机构3a通过齿轮机构6向下推动开关杠杆3c的后端。结果，开关杠杆3c逆时针转动，从而将能量存储在主弹簧3b中。在断路部分2中，由接触弹簧2d所推压的活动触头2b与固定触头2a相接触，从而关闭主电路。相反，当操作手柄5自ON位置转至OFF位置时，肘节联接机构3a与上述反向动作，从而将开关杠杆3c从约束状态释放。结果，该开关杠杆3c藉由所存储的主弹簧3b的弹力的能量被驱动着顺时针转动，从而通过触头支架2c打开活动触头2b。另外，当接触开关机构部分3的闭锁机构藉由过电流跳闸装置4的动作、从而进行跳闸而被释放时，主电路触头同样被打开。在这种情况下，操作手柄5自ON位置转动，并在TRIP显示位置上停止。

另外，图8A和8B示出了上述断路器的手柄操作机构的一种传统结构。旋转齿轮8具有与肘节齿轮9相啮合的齿8a，并与操作手柄5的轴5a相连结，而将轴5a适配到旋转齿轮8之中。另一方面，肘节齿轮9联接在接触开关机构部分3上，以使肘节齿轮9的轴线垂直穿过旋转齿轮8的轴线。于是，肘节齿轮9与上述肘节联接机构相联接，从而肘节齿轮9的齿与旋转齿轮8的齿相啮合。顺便提一下的是，标号10表示用于将操作手柄5朝着OFF位置推压的返回弹簧。

在上述缓慢接通型断路器中，接触开关机构部分3与旋转操作手柄5的手动操作同步驱动，从而打开和关闭主电路触头。在此类缓慢接通型断路器中，尤其当手柄在操作时缓慢地转向ON位置、从而接通触头时，各相间在活动触头与固定触头相接触的定时上会有微小的暂时性的时间差。于是，恐怕该暂时性的时间差会给电动机等的起动控制带来障碍。为了克服该缺点、而能同时关闭各相中的触头，则操作者必须在断路器接通时高速转动操作手柄。

另一方面，由于仿真快速接通(artificial quick-make)装置可在断路器的触头接通时有力地增大手柄的操作速度，因而迄今已开发了带有诸如凸轮型阻断机构之类的阻断机构的断路器，其中当作用在操作手柄上的操作力在手柄的接通行程途中有力地增大时，该操作手柄经过该阻断机构。在此类断路器中，由于该仿真快速接通功能在断路器本体到达其开关寿命次数之前丧失，因此在耐久性或可靠性方面存在着缺憾。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种断路器中的手柄操作机构，其中用于在触头接通时有力地增大手柄的操作速度的仿真快速接通装置是由可靠性和耐久性俱佳、且在组装性能和零件通用化方面卓有成效的机构所构成的。

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种配备有旋转操作手柄的、用于与手动操作同步驱动接触开关机构、以便打开/关闭主电路触头的断路器中的手柄操作机构，其中设置了用作仿真快速接通装置、用于在触头的ON操作行程途中有力地增大操作手柄的操作力的棘齿单元，该棘齿单元是由与操作手柄同步连动凸轮，置于接近操作手柄的ON位置的一个位置点上、以便位于凸轮的转动路径侧方的棘齿，以及用于从背后抵压棘齿的爪部、以使爪部朝着凸轮的移动轨迹伸出的驱动弹簧所构成的。具体地讲，该棘齿单元是由以下模式所构成的。

较佳地，凸轮和棘齿是由耐磨性高的金属所制成的。

较佳地，棘齿是枢轴支承在其一端的杠杆，其中在杠杆的前端侧上形成有凸爪部和用于驱动弹簧的支座，棘齿与在手柄的ON操作时凸轮的移动方向配置成张爪关系。

较佳地，棘齿和驱动弹簧组装在一独立的棘齿壳体中，并且该棘齿壳体构成在断路器本体的壳盖内部。

较佳地，形成在棘齿壳体中的棘齿支轴的支承孔被制成为长孔，并且棘齿在操作手柄的OFF操作时受到凸轮的压力，以便沿着长孔后退。

较佳地，凸轮和棘齿是由通用零件构成的，并且可根据不同级别的断路器的机种来设置驱动弹簧的弹力。

在上述结构中，当操作手柄在断路器接通时自OFF位置转至ON位置时，在旋转途中，与操作手柄相连结的凸轮紧靠在藉由弹簧抵压的棘齿上，从而受到抵抗力(制动力)。这里，当作用在手柄上的操作力增大、从而凸轮推离棘齿而越过棘齿时，作用在操作手柄上的抵抗力消失了，于是手柄突然变轻。因此，操作手柄迅速利落地转至ON位置。与该手柄操作速度同步的是，接触开关机构部分动作，从而根据触头定时关闭用于各相的主电路触头。

在这种情况中，当凸轮和棘齿由耐磨性高的金属所制成时，则提高了耐久性，并且也不必担心仿真快速接通功能会在断路器到达其开关寿命次数之前丧失。因此，提高了可靠性。另外，由于棘齿机构被单元化后构成在断路器本体的壳体中，而且可根据额定电流不同的断路器的机种来组合驱动弹簧，因而可提高组装性能，并且可获得零件通用化。

另外，由于形成在棘齿壳体中的棘齿支轴的支承孔被制成为长孔，以便棘齿在操作手柄的OFF操作时受到凸轮的压力，从而沿着长孔后退，因而操作手柄在当断路器的OFF操作时未受到来自于棘齿机构的较大的抵抗力的情况下越过棘齿机构。于是，操作手柄用较小的力即可容易地转至OFF位置。

附图说明

图1是断路器上部的俯剖图，它不出了本发明一种实施例的手柄操作机构的主要部分的结构；

图2是图1的纵剖图；

图3A-3C是图1所示结构的仿真快速接通动作的示意图，其中图3A是示出了操作手柄位于OFF位置时的状态视图，图3B是示出了操作手柄经过棘齿时的状态视图，以及图3C是示出了操作手柄位于ON位置时的状态视图；

图4是示出了与图3A-3C中的操作相对应的、手柄操作角度与手柄操作转矩之间的关系的曲线图；

图5是要采用本发明的断路器的结构示意图；

图6是示出了图5中的接触开关机构部分的内部结构的视图；

图7是示出了图5中的触头断路部分的内部结构的视图；

图8A和8B是图5中的手柄操作机构的结构图，其中图8A是示出了组装状态的立体图，图8B则是图8A中部分零件的分解立体图。

具体实施方式

现在将结合图1-4来更详细地描述本发明的较佳实施例。顺便提一下的是，在实施例的附图中，与图5-8中的那些部件相对应的部件用相同的标号来表示，并省略其详细描述。

说得更精确些，在图示实施例中，由耐磨性高的金属所制成、并具有突出在圆周上的凸轮11的环状件11a与旋转操作手柄5的轴部相连结。另外，在断路器本体的壳盖1b的内角中设有构成与凸轮11相协配的仿真快速接通装置的棘齿单元12。

这里，环状件11a与操作手柄5连结成为可使凸轮11与操作手柄5的把手略微错开，用以延迟(参见图3A-3C)。操作手柄5如下进行设置。说得更精确些，在操作手柄5自OFF位置转至ON位置(如图所示)的断路器的接通行程中，凸轮11被设置成为可在操作手柄5到达ON位置之前与棘齿单元12相干扰，这在下文中将作描述。

另一方面，棘齿单元12被制成为这样一种组件，其中棘齿12b和驱动弹簧12c构成在形成为一独立部分的棘齿壳体12a中。形成在棘齿壳体12a的相对端中的筒状支承部12a-1被压入到突设在断路器本体的壳盖1b的内表面中的支柱中。于是，棘齿单元12可拆卸地固定和构成在预定的位置中。

另外，棘齿12b被形成为由金属所制成的杠杆。说得更精确些，棘齿12b的后端通过支轴12b-1枢轴支承在形成于棘齿壳体12a中的支承孔12d中。另一方面，在杠杆后端与形成于杠杆的前端侧上的、用于驱动弹簧12c的支座之间形成有朝着凸轮11突出的凸爪部12b-2。该爪部12b-2受到悬挂在弹簧支座与棘齿壳体12a之间的驱动弹簧(螺旋压缩弹簧)的弹力。于是，爪部12b-2朝着与操作手柄5同步旋转的凸轮11的移动路径(移动轨迹P)伸出。顺便提一下的是，棘齿12b相对于手柄ON操作时凸轮11的移动方向以后端上的支轴12b-1为支点配置成张爪关系。另外，用于枢轴支承棘齿12b的支轴12b-1的支承孔12d被制成弧形长孔，支轴12b-1可在该孔中以棘齿12b的前端为支点后移。

接着，将结合图3A-3C和图4来描述以由此所构成的棘齿单元12为基础的断路器的仿真快速接通动作。首先，图3A示出了断路器的OFF状态，其中操作手柄5停止在OFF位置上。当用手将操作手柄5自该位置转至ON位置、以便接通断路器时，凸轮11与手柄同步旋转。当操作手柄5在接通行程途中转至图3B所示的位置时，凸轮11的前端紧靠在藉由驱动弹簧12c的弹力从背后抵压的棘齿12b的爪部12b-2上，从而操作手柄5在该位置中受到较大的抵抗力(制动力)。因此，倘若操作者增大操作力来使操作手柄5克服制动力转动，则作用在凸轮11上的转矩可使棘齿12b压缩驱动弹簧12c，同时以支轴12b-1为支点逆时针摆动。于是，爪部12b-2后退，从而凸轮11越过棘齿12b前进。这里，当凸轮11已越过棘齿12b的爪部12b-2时，至此自棘齿机构所施加的抵抗力消失了。于是，操作手柄5藉由在那时所施加的操作力迅速利落地移动至ON位置。与该手柄操作同步的是，如结合图6和7所述的那样，接触开关机构部分3动作，从而通过开关杠杆3b有力地关闭断路部分2的主电路触头。

图4是示出了在藉由上述仿真快速接通的接通操作时的手柄操作力的实验值的曲线图。在图4中，横坐标表示作为起点的OFF位置与ON位置之间的手柄操作角度，而纵坐标则表示手柄操作转矩。从该曲线图中了解到，当凸轮11正越过棘齿12b时，产生最大转矩，而当凸轮11已越过棘齿时，操作手柄前进至ON位置。

顺便提一下的是，当操作手柄5自ON位置转至OFF位置、从而打开断路器时，随后的行程与上述接通行程相反。说得更精确些，凸轮11与操作手柄5逆时针同步旋转。当凸轮11在行程途中紧靠在棘齿12b的爪部12b-2上、从而推动爪部12b-2时，棘齿12b的支轴12b-1以前端上的弹簧支座为支点沿着支承长孔12d向右后退。结果，凸轮11以及由此操作手柄5在未受到来自于棘齿机构的较大的抵抗力的情况下越过棘齿12b到达ON位置。因此，手柄的OFF操作可在不向手柄施加增大力的情况下很容易地进行。

另外，在上述棘齿单元12中，棘齿壳体12a和棘齿12b是由通用零件构成的，以便实现零件通用化，而且可根据断路器的规格(框架尺寸)来选择驱动弹簧12c的弹性强度。因此，通过仅仅更换驱动弹簧12就能适应不同级别的断路器。

如上所述，根据本发明的结构，用于在触头的ON操作的接通行程途中有力地增大操作手柄的操作力的仿真快速接通装置是由棘齿单元所构成的。该棘齿单元是由：与操作手柄同步连动的凸轮；置于接近操作手柄的ON位置的一个位置点上、以便位于凸轮的转动路径侧方的棘齿；以及用于从背后抵压棘齿的爪部、以使爪部朝着凸轮的移动轨迹伸出的驱动弹簧所构成的。因此，对于缓慢接通型断路器而言，可在藉由简单机构进行接通操作时设置稳定的仿真快速接通功能。因此，可藉由一手柄来操作断路器。

另外，当凸轮和棘齿由耐磨性高的金属所制成时，则提高了耐久性，并且也不必担心仿真快速接通功能会在断路器到达其开关寿命次数之前丧失。因此，提高了可靠性。

另外，由于棘齿机构被单元化后构成在断路器本体的壳体中，而且可根据额定电流不同的断路器的机种来组合驱动弹簧，因而可提高组装性能，并且可获得零件通用化。

此外，由于形成在棘齿壳体中的棘齿支轴的支承孔被制成为长孔，以便棘齿在操作手柄的OFF操作时受到凸轮的压力，从而沿着长孔后退，因而操作手柄在断路器的OFF操作时用较小的力即可容易地转至OFF位置。

Claims (6)

1.一种配备有旋转操作手柄的、用于与手动操作同步驱动接触开关机构、以便打开/关闭主电路触头的断路器中的手柄操作机构，所述手柄操作机构包括：

被设置用作仿真快速接通装置、用于在所述触头的ON操作行程途中有力地增大所述操作手柄的操作力的棘齿单元，所述棘齿单元包括：与所述操作手柄同步连动凸轮，置于接近所述操作手柄的ON位置的一个位置点上、以便位于所述凸轮的转动路径侧方的棘齿，以及用于从背后抵压所述棘齿的爪部、以使所述爪部朝着所述凸轮的移动轨迹伸出的驱动弹簧。

2.如权利要求1所述的断路器手柄操作机构，其特征在于，所述凸轮和所述棘齿是由耐磨性高的金属所制成的。

3.如权利要求1所述的断路器手柄操作机构，其特征在于，所述棘齿包括枢轴支承在其一端的杠杆，其中在所述杠杆的前端侧上形成有凸爪部和用于所述驱动弹簧的支座，所述棘齿与在所述手柄的ON操作时所述凸轮的移动方向配置成张爪关系。

4.如权利要求1所述的断路器手柄操作机构，其特征在于，所述棘齿和所述驱动弹簧组装在一独立的棘齿壳体中，并且所述棘齿壳体构成在断路器本体的壳盖内部。

5.如权利要求4所述的断路器手柄操作机构，其特征在于，形成在所述棘齿壳体中的棘齿支轴的支承孔被制成为长孔，并且所述棘齿在所述操作手柄的OFF操作时受到所述凸轮的压力，以便沿着所述长孔后退。

6.如权利要求1所述的断路器手柄操作机构，其特征在于，所述凸轮和所述棘齿是由通用零件构成的，并且可根据不同级别的断路器的机种来设置所述驱动弹簧的弹力。

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