CN87104289A - 具有可调热跳闸机构的断路器 - Google Patents

Abstract

一种对配电系统导体中的非正常电流响应的断路器，其特征是用来开断和闭合可分离触头的断路器机构，此机构包括脱扣元件，跳闸装置包括双金属元件和跳闸杆，跳闸杆可以移动而断开断路器机构和在闭锁位置偏置，并且具有面向双金属元件、与该双金属元件隔开，对跳闸杆轴呈某一斜角的坡形表面，与跳闸杆相连的手动可调整头使跳闸杆轴向滑动，以根据所希望的热容量改变双金属元件和跳闸杆表面之间的间隙。

Description

本发明涉及一种多极断路器，特别涉及附有用来改变此断路器热容量的可调热跳闸机构。

具有热跳闸机构的断路器在工艺上已经众所周知，这种断路器主要由携带着能释放锁闩的可移动跳闸杆组成。正如美国专利3，211860的说明书所表明的，其跳闸杆由邻近的双金属片控制，该双金属片对流过此断路器的过载电流产生的温度起反应。这种类型的断路器都设定到一个给定的电流值，对于某些国家，比如美国所使用的断路器来说，这已是惯例，然而，优先采用可手动调整热跳闸的装置来改变断路器的热容量，以便适合负载要求。

根据本发明的一种多极断路器，包括：

具有多极单元的断路器装置，每一极单元包括一对可分离触头;

包括操纵全部上述触头同时开断的脱扣臂的脱扣装置;

每一极单元的跳闸装置，每一跳闸装置都有对出现过载电流情况响应以使脱扣装置脱扣的双金属元件，跳闸装置还包括能沿双金属元件的轴向移动的跳闸杆，此跳闸杆包括一个其表面面向每一个双金属元件并与该双金属元件有一定距离的滑道，此滑道相对于该跳闸杆的轴向倾斜某一角度，该双金属元件的至少一个相对于相应的滑道表面移动时，该跳闸杆就被旋转到跳闸位置;以及

与跳闸杆相联接的，用来调整跳闸杆的轴向移动，使其移动到对应于所希望的热容量间隙的位置，从而跳闸杆的轴向位置建立该热容量间隙的调整机构。

为方便起见，每一个跳闸机构都有一个能对出现过载电流情况响应，以使脱扣机构脱扣的双金属元件;跳闸机构还包括可以轴向移动的跳闸杆;跳闸杆有一个其表面面向双金属元件并与双金属元件有一定距离的滑道，此双金属元件相对于跳闸杆的轴向倾斜某一角度;与跳闸杆相联接的，用来调整跳闸杆的轴向移动，使其移动到对应于所希望的热容量间隙的位置，从而跳闸杆的轴向位置建立热容量间隙的调整机构;该调整机构包括一个支承于邻近跳闸杆处的旋转手柄，以及一个位于跳闸杆上的手柄啮合构件;跳闸单元还包括一个电磁跳闸装置，后者含有一个铁芯和衔铁构件能承受电路中全电流励磁并经过校准，于是，当过载电流出现时，衔铁构件就向铁芯移动，以操纵跳闸杆动作;跳闸单元还包括一个手动跳闸元件，用来进行跳闸杆的枢轴移动。

本发明的目的是提供一个可调整的热容量机构，这一机构使得对于断路器的各种电流额定值不必配备单独定值的插头。

现在，参照相应的图示以实例说明本发明，其中：

图1是一个多极断路器的纵剖面图;

图2是一个放大了的跳闸单元纵剖面图;

图3是从图2中Ⅲ-Ⅲ线所取的正视图;

图4是从图3中Ⅳ-Ⅳ线所取的平视图;

图5是从图4Ⅴ-Ⅴ线所取的纵剖面图;

图6是跳闸杆的平面视图;

图7、8和9分别是跳闸杆在高、中、低热容量设定值处的平面视图;

图10是从图4中Ⅹ-Ⅹ线所取的跳闸按钮的剖面图。

图1表示一个断路器3，它有一个绝缘外壳5和支承于此外壳内部的断路器机构7。外壳5具有绝缘底座9和绝缘盖子11。

此断路器机构7包括一个操作机构13和一个闭锁与跳闸装置15。除了闭锁与跳闸装置以外，断路器3属于美国专利3，797，009的说明书所描述的那种类型。断路器3是三极断路器，它含有一个掺一个排列的三个隔断室。中间极隔断室（见图1）用外壳底座9和盖子11形成的绝缘栅壁与两个外侧极隔断室相分离。操作机构13布置在中间极隔断室内，它是用来操作全部三极单元触头的唯一操作机构。

每一极单元都包括静触头21，它固定于刚性的母线23上，后者又通过螺栓25固定于底座9上。在每一个极单元中，动触头27用焊接或钎接固定在触头臂29上，后者装于枢轴销33上面。全部三个极单元所用的臂29被支承于一端，并刚性连接在公共的绝缘连接杆35上，通过连接杆35，三个极单元的臂同时移动。每一个触头臂29都围绕联接的枢轴销33偏转。

操作机构13在开断和闭合位置之间操作开关臂29。此机构包括有：一个枢轴状操作杆39，一个包括两个曲拐铰链41和43的曲拐，过心弹簧45，以及由跳闸装置15所控制的枢轴式脱扣架或脱扣臂49。用来基本上封闭盖子11上的开口53的绝缘壳51安装于操作杆39的外端，并有一个通过这开口向外延伸的整体式把手55，以便能够用它手动操作此断路器。曲拐铰链41和43用弯头枢轴销57枢轴式地联接在一起。曲拐铰链41通过销59枢轴式地联接到脱扣臂49，而曲拐铰链43通过销子33枢轴式地联接到中间极单元的开关臂29。

过心弹簧45在拉紧状态下联接于弯头枢轴销57和操作杆39的外端之间。此断路器可以手动操作到开断位置，方法是以顺时针方向移动手柄部份55，这一移动操纵了过心弹簧45，使其将曲拐铰链41和43折向“断开”位置（见图1），而对于全部极单元来说，触头臂29的开断运动在技术上早已众所周知。

此断路器可以手动闭合，方法是反时针方向将手柄部份55从“断开”位置移到“闭合”位置，这一移动使弹簧45移动过心并展直曲拐铰链41、43，这就移动了触头臂29，使全部极单元都移至以虚线表示的闭合位置29a。

跳闸装置15用来操纵全部极单元的脱扣架或脱扣臂49的自动脱扣以及断路器的开断，这与预先决定的通过断路器的任一个或全部极单元中的断路器过载条件相对应，其机理描述如下。

通过每一极单元的电路延伸如下：从左侧端子63，经导体23、触头21、27，触头臂29，软导体65，导体67，跳闸导体69，最后到右侧的端子联接件71。螺栓73把跳闸导体69的一端与导体67相连，而跳闸导体69的另外一端布置在辅助板75和端子71之间，在这里被端子71的安装螺栓77固定位置。

如图2～4所示，闭锁和跳闸装置包括有模压的绝缘外壳底座81，模压的绝缘外壳盖子79，这盖子与底座相固定，以便封闭模压的绝缘跳闸杆83，这个跳闸杆对全部三个极单元是共用的。底座81（见图5）包括一对空间隔板85和87，它们垂直布置并与底座一起用来将外壳内部分隔成三个小室，每一小室含有三个极单元中的一个。同样，盖子79（见图4）也备有与隔板85和87相应的隔板，也有与底座81和盖子79的周边表面的配合表面相似的配合表面，用分段线89来表示。

隔板85和87用来作为跳闸杆83的轴颈。因而，当装配好外壳底座81和盖子79时，跳闸杆83（见图2）被保持在适当的位置，并可以自由旋转。位于外壳空间小室以内的跳闸杆的每一部份，都包括上下两部份：83a和83b，它们分别在跳闸杆转轴的上面及下面。每一个上部份83a与双金属元件101上的螺丝99配合，用来调整双金属元件101的上端与跳闸杆部份83a之间的间隙，以响应双金属元件101的上端相对于元件83a的倾斜度，因此，跳闸杆83如被双金属元件顺时针旋转，就会使断路器跳至开断位置。跳闸杆83的下端部份，被衔铁105以下面将描述的方法旋转。

跳闸导体69（见图2）包括一个倒置的U形中间部份69a，它构成一个包括磁芯103和衔铁105的单环静磁铁。中间U形69a的组件、铁芯103和双金属元件101的下部用适当的方法，比如螺丝107固定在外壳底座81的位置上。双金属元件101的下端与导体69是面接触，因而，当出现一个低于预定电流值一比如说5倍于额定电流-的低的持续过载电流时，双金属元件101就被加热，并且通过调整螺丝99所设定的空气隙向右偏转。这样，跳闸杆83就被操作，跳开断路器。

衔铁105枢轴式地安装在支承架111上面的开口109里，并被螺旋式弹簧113以反时针方向拖动偏转（见图2）。衔铁有一个可以顺时针方向移动的凸块115，用来顺时针方向旋转跳闸杆83。当过载电流高于某一数值（比如说5倍于额定电流）或者出现了短路电流的时候，静磁铁构件就被励磁，而衔铁105被吸向铁芯103，这就引起臂49的脱扣和触头21和27的开断。

在外壳盖子79里有校准螺丝，用来调整衔铁105和铁芯103之间的间隙，因此，当衔铁至铁芯的间隙最大时，就需要较大的过载电流去把衔铁吸向铁芯。反之，当间隙减小时，就需要较小的过载电流去操纵跳闸杆83。但是，由于跳闸单元15包括一个调整头117，所以校准螺丝119在总装之后可先设定到规定的气隙121。

调整头117用来改变断路器15的容量，方法是改变弹簧113上的力。调整头117是弹簧弹力组件的一部份，这组件还包括一个凸轮123和一个凸轮随动器125。调整头含有园形表面127，径向凸缘129，以及转轴131，凸轮123就安装在这转轴上。调整头117装在外壳的园形开口133内。调整头117靠定位器135保持位置不动，定位器135是支承架111的一部份。

凸轮随动器125是一个杠杆，如同钟的曲柄，其一端接触凸轮123的表面，另一端连接到螺旋式弹簧113的上端。此弹簧的下端与衔铁105相联。凸轮随动器枢轴式地安装在支承架111的一个开口137里面。弹簧113的弹力就以这种方式使凸轮随动器125靠紧凸轮表面123。

与调整头117相连的，是一个指示器，它包括一个滚珠轴承149和径向凸缘129下表面周围的间隙凹槽141，用来在有标记的调整头117旋转到某一规定位置上挡住滚珠轴承。叶簧143将滚珠轴承保持在定位架135的孔径内。滚珠轴承149提供可靠的调整头位置的指示式标记，这是由凸缘129周围的凹槽141的间隔位置所建立的。滚珠轴承149由于是在凸缘129的表面上滚动而减少了旋转摩擦力，因而使调整头的转动很灵活。当滚珠轴承149在凹槽141内固定下来时，断路器内出现的任何震动都不太可能改变调整头的设定值亦即不会改变所建立的断路器容量值。

图2表示使脱扣臂49脱扣的机构。此机构包括跳闸杆83、跳闸杠杆153和闭锁杆155。U形安装框架157装在底座81上，其互相间隔的竖立边157a和157b为上述杆体提供安装支承物（见图2、3、4）。跳闸杆153包括一个U形杆159，其下端安装在枢轴销161上，此销从框架的边157a中伸出。杆159的U形下部使此杆保持竖直且邻近框架边157a。跳闸杆153的上端包括一个凸缘163，它嵌入跳闸杆83上的缺口165，如图2所示，跳闸杆83的一部份，即83a，穿过绝缘底座81上的开口167。

闭锁杆155包括下弯的部份155a和155b（见图3），它们装在枢轴销169上，其相对的两端固定在框架157的边157a和157b上。弹簧171安装在销子169上，并把端部插入杆153和159，以便在闭锁位置上使这些杆件偏转。当脱扣臂49处于闭锁位置时（见图1），枢轴式地装在枢轴销173上的这个脱扣臂就被固定在杆155下方的闭锁位置，并对其施加一个可旋转力。闭锁杆155由于在销子175上嵌入此杆的下端而避免转动，销子175安装在跳闸杆153的U形部份159上。由于作用在闭锁杆155上的旋转力，使跳闸杆153顺时针方向偏转，并由于凸缘163嵌入跳闸杆83的缺口165而避免了移动。当跳闸杆顺时针旋转的时候，凸缘163从缺口165内的闭锁位置移出，而跳闸杆153就顺时针转动，去移动与闭锁杆155的下端相啮合的销子175。结果，闭锁杆155得以自由地围绕销子169转动，从而使脱扣臂49脱开闭锁位置。

根据本发明，调整机构和跳闸杆相联结，以便可调地轴向移动跳闸杆到对应于所希望的热容量间隙的位置，于是，跳闸杆的轴向位置就建立了特定的热容量所需的间隙。调整机构包含调整头177（见图7、8、9），它穿过盖子79和跳闸单元的底座81的开口179。调整头177包括一个凸起物或旋转轴181，向下延伸到一对有间隙的凸台或吊耳183之间（见图6、7、8、9），吊耳183是从跳闸杆83向外延伸出来的。这样，当调整头177被转动时，跳闸杆83就轴向移动，向上或向下（见图7、8、9）。为此目的，跳闸杆的中部在间隔板87、85的185、187处是滑动配合。（见图5）。

此外，跳闸杆83包括带斜坡或倾斜面201的三个滑道（见图7、8、9），每三个极都有一个这样的滑道，其表面相对于跳闸杆的轴向倾斜某一角度。倾斜面201也面向相应的螺丝99的端部，此螺丝是从双金属元件101的上端伸过来的。当调整头177安置在图8所示位置时，在坡面或倾斜面201与校准螺丝99之间的间隙203就建立起来，它被设定在某一中间大小的热容量。当调整头177反时针旋转时（见图7），转轴181向靠紧吊耳183方向移动，使跳闸杆83滑向右方，于是，在表面201和螺丝99之间建立了间隙205，间隙205大于间隙203，以建立较高的热容量定值。另一方面，当调整头177顺时针旋转时，向吊耳183靠紧的转轴使跳闸杆83滑向左方，在坡面或倾斜面201与螺丝99之间建立间隙207（见图9），这一间隙小于间隙203（见图8），因而建立起用来跳掉断路器的较低的热容量定值。

在图7、8、9的每一个不同热容量设定位置，跳闸杆的85a部份相对于跳闸杠杆153的凸缘163都是横向运动。因此，跳闸杆83的移动并不导致凸缘163与跳闸杆的83a部份相脱离。

除上述之外，断路器3也可以用“推-断”按钮209跳开（见图4、10），按钮209的下端可以连接跳闸杆83的表面213（见图5、9、10）。螺旋式弹簧215使按钮209（见图10）向上偏移，通常离开表面213，因而跳闸杆可以响应双金属元件101和衔铁105的动作自由转动。

因此，本发明的装置为断路器提供了一种新型的、与众不同的可调磁跳闸单元，它不需要事前为每一电流容量准备可以独立插进和拔出的容量插头。

Claims (9)

1、一种多极断路器，其特征在于包括：

具有多极单元的断路器装置，每一极单元包括一对可分离触头；

包括操纵全部上述触头同时开断的脱扣臂的脱扣装置；

每一极单元的跳闸装置，每一跳闸装置都有对出现过载电流情况响应以使脱扣机构脱扣的双金属元件，跳闸装置还包括能沿双金属元件的轴向移动的跳闸杆，此跳闸杆包括一个其表面面向每一个双金属元件并与该双金属元件有一定距离的滑道，此滑道相对于该跳闸杆的轴向倾斜某一角度，当该双金属元件中的至少一个相对于相应的滑道表面移动时，该跳闸杆就被旋转到跳闸位置；以及

与跳闸杆相联接的，用来调整跳闸杆的轴向移动，使其移动到对应于所希望的热容量间隙的位置，从而跳闸杆的轴向位置建立该热容量间隙的调整机构。

2、权利要求1所述的断路器，其中的调整机构包括一个可旋转的把手和把手嵌进机构，该把手和该嵌进机构中的一个安装在跳闸杆上，而另一个安装其邻近处。

3、权利要求2所述的断路器，其中的把手嵌进机构是安装在跳闸杆上。

4、权利要求3所述的断路器，其中的嵌进机构和把手中的一个包括一对凸起部，而另一个包括一个延伸部。

5、权利要求4所述的断路器，其中的把手嵌进机构包括一对从跳闸杆伸延出的互相分开的凸起部，而把手柄包括位于这两个凸起部之间的延伸部。

6、权利要求1至5中任一个所述的断路器，其中的跳闸杆包括：

带有其表面面向双金属元件并与该双金属元件有一定距离的滑道，滑道表面是与跳闸杆轴向呈某一倾斜角的坡面，该跳闸杆可轴向滑动以改变在双金属元件和该表面之间的间隙;当双金属元件相对于滑道表面移动的时候，该跳闸杆被转到跳闸位置;

与该跳闸杆相联的用来调整该跳闸杆的轴向滑动，使其滑至对应于所希望的热容量间隙的位置，从而该跳闸杆的轴向位置建立该间隙的调整机构。

7、权利要求6所述的断路器，其中的调整机构包括一个与跳闸杆相联的手动把手，用来滑动该跳闸杆，以改变在双金属元件和该跳闸杆表面之间的设定值。

8、权利要求7所述的断路器，其中的跳闸单元包含有电磁跳闸机构，此电磁跳闸机构包括一个铁芯和衔铁结构，能承受电路中全电流的激磁，该电磁跳闸机构是这样设定的：当电路中出现过载电流时，该衔铁结构向该铁芯移动，以操纵跳闸杆动作。

9、权利要求8所述的断路器，其中的跳闸单元含有手动跳闸元件，承受跳闸杆的枢轴式移动。

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