CN101159205A - 具有指示、复位、报警、脱扣装置的断路器 - Google Patents

Abstract

一种具有指示、复位、报警、脱扣功能的多功能漏电保护断路器，它除了包括断路器必须具有的感受部件、执行部件和传递部件等工作部件外，它还具有集指示、按钮复位、报警、脱扣功能为一体的脱扣安全保护装置。该装置结构简单、传递环节少，可靠性高、造价低。配置该装置的新一代漏电保护脱扣断路器，具有更全面的安全保护功能、更高的安全性能指标和更加广泛的用途。

Description

具有指示、复位、报警、脱扣装置的断路器

技术领域

本发明涉及一种漏电保护断路器，特别是一种具有指示、报警、复位、脱扣装置的多功能漏电保护断路器。

背景技术

在断路器中，脱扣功能是十分重要的安全保护功能，当电路出现漏电或过载时，脱扣功能使断路器自动脱扣并断开电路，从而保护了人身安全；指示功能能显示是漏电还是过载引起的脱扣，这对于排除故障十分重要；按钮复位功能可防止断路器的误操作，即未处理完故障，不经人工操作复位按钮，断路器不能合闸，从而避免了因误操作带来的安全隐患；报警功能可有效提示设备管理人员，及时排除故障。显而易见，同时具有指示、复位、报警、脱扣功能的断路器，比普通断路器更加安全实用，用途更加广泛，更能满足用户越来越高的商业使用需求。

现有漏电断路器的脱扣指示装置主要有两种。一种是采用分励脱扣器，它的主要缺点是：须外接220V或380V电源，在线路板上带有高压电，故而使元器件易损坏，在线路板调试过程中存在安全隐患；而且由于分励脱扣器动作后又恢复原来位置，使得动作以后的断路器的脱扣状态显示不确切，从而构成维修困难和安全隐患。另一种是采用脱扣机构，它主要由微型分励线圈、力的放大机构、复位机构组成，它的主要缺点是结构复杂，装配调试难度大，而且机构稳定性不好，容易产生误动作。

专利号为03228234·6实用新型专利公开了一种漏电脱扣器操作机构，该公知技术公开的漏电脱扣装置存在的主要缺陷是：保护功能不全且受机构特点的局限而不能扩展脱扣以外的安全保护功能；结构冗余，调试困难，制造成本高；传递运动的环节多，可靠性不够理想。

目前市场上的断路器，有的只有脱扣功能，有的只有指示功能，安全保护功能很不全，此外还存在脱扣机构复杂、难以调试，可靠性差，造价高等缺陷，不能适应用户同时提供指示、复位、报警、脱扣功能的多功能断路器的安全保护要求。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种安全保护功能齐全、结构简单、装配调试方便、机构稳定性好、生产成本低、用途更加广泛的同时实现指示、复位、报警、脱扣功能的多功能漏电保护断路器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。

本发明的多功能漏电保护断路器包括：能感受到电路中不正常情况和操作人员的命令或其它继电保护***的信号的感受部件；含有触动元件和灭弧室的执行电流接通或分断任务的执行部件；含有传动机构、自由脱扣机构、主轴、脱扣轴的承担力传递、交换的传递部件。本发明的断路器除了包括上述断路器必须具有的部件外，它还包括集脱扣、指示、报警、复位功能为一体的安全保护装置。该脱扣安全保护装置的技术方案是：它由复位按钮1、销2、轴3、转动件4、磁通变换器5、固定板7、铁心16和至少一个连接件14组成；所述的复位按钮1通过销2与转动件4相连接，转动件4通过联接件14与磁通变换器5上的铁心16相连接，同时转动件4通过轴3与其上固定有磁通变换器5的固定板7相连接；当铁心16受控制电流的指令作弹出运动时，铁心16的直线运动带动所述的转动件4作旋转运动，转动件4的旋转运动带动复位按钮1作直线运动，所述的按钮1的运动方向与驱动件铁心16的运动方向之间的夹角可按要求设计成0°(两者同向)、180°(两者逆向)、90°或270°(两者相互垂直)或其它各种角度；铁心16的一端与多功能漏电保护断路器脱扣机构本体的牵引杆相连，当铁心16作弹出运动时，打动所述的牵引杆，使断路器直接脱扣并分断电流；复位按钮1的按钮部份按插设置在多功能漏电保护断路器的外壳的开口上，当铁心16作弹出运动时，复位按钮1随之从断路器外壳的开口中弹出，作出脱扣指示和等待复位指示。

所述的脱扣安全保护装置还包括至少一个联动杆6构成的报警装置；联动杆6通过联接件14与磁通变换器5上的铁心16相连接，该联动杆6的一端与警报开关相连，当铁心16受控制电流的指令作弹出运动时，铁心16的直线运动在使转动件4作旋运动的同时带动联动杆6作直线运动，带动联动杆6打动警报开关，使警报开关改变开/关状态，实现报警；当故障排除后，按下复位按钮1，使铁心16和联动杆6恢复原位，断路器方可合闸接通电流，以防止误合闸事故发生。

下面是对本发明的多功能漏电保护断路器的脱扣安全保护装置的一种可实现的技术方案作进一步的描述。

本发明的多功能漏电保护断路器的脱扣安全保护装置由复位按钮、转动件、磁通变换器、联动杆、铁心、连接件和固定板组成。转动件通过一个轴安装于固定板上，并能绕所述的轴转动。复位按钮通过一个销安装于转动件上，并能绕所述的销转动。磁通变换器固定在固定板内。所述的磁通变换器由永磁铁、底板、外罩、线圈、反力弹簧、盖板、连接件和铁心组成。由底板、盖板和外罩组成磁通变换器的气密室。外罩与固定板固定联接。永磁铁和线圈固定安装在气密室内的底板和外罩上。运动元件铁心被支承在盖板的支承孔内，其一端安插在气密室内的线圈11内，另一端在气密室外。铁心处于气密室内的一端的端面靠近永磁铁，其中部有一个轴肩，轴肩与反力弹簧的一端连接，反力弹簧的另一端固定在底板上，因而，铁心可受永磁铁的磁力、反力弹簧的弹力和线圈的电磁力的三个外力的作用，通过这三个外力的作用，可驱使铁心作轴向运动。铁心处于气密室外的一端的端面与断路器本体的牵引杆连接，中间部分装有连接件，连接件与联动杆、转动件连接。因此，当受控制电流发出指令使线圈中有电流流过时，铁心在线圈产生的反向磁力及反力弹簧的共同作用下克服永磁铁的吸力快速弹出，此时同时引起三个联带动作：一是铁心端面打动断路器本体的牵引杆动作，使断路器脱扣；二是铁心通过连接件带动转动件转动，转动件通过销带动复位按钮弹出，形成脱扣指示；三是铁心通过连接件带动联动杆动作，使联动杆触动警报开关，实现报警。当故障排除后，只要将复位按钮按下，复位按钮通过销使转动件4转动，再通过连接件带动铁心复位，便可使铁心到达初始位置，永磁铁将铁心吸牢，此时，断路器方可恢复合闸状态。

所述的磁通变换器5包括：永磁铁8、底板9、外罩10、线圈11、反力弹簧12、盖板13、铁心16和至少一个连接件14；由其中所述的底板9、盖板13和外罩10组成一个气密室，永磁铁8、线圈11、反力弹簧12被安装在所述的气密室内的底板9或外罩10上；铁心16被支承在盖板13的支承孔内，其一端安插在气密室内的线圈11内，另一端在气密室外并与转动件4、联动杆6和断路器脱扣机构本体牵引杆连接；其中磁性部件的磁场作用力应满足如下关系，即所述的永磁铁8对铁心16的吸引力应大于反力弹簧12对铁心16的作用力，所述的线圈11对铁心16的驱动力与反力弹簧12对铁心16的作用力之和应大于永磁铁8对铁心16的吸引力。

所述的复位按钮1上设置有连接孔20，所述的连接孔20的孔径为带有长轴E-E的U形孔或矩形孔，孔径长轴E-E与复位按钮1的中心轴D-D之间的夹角大于0°，且小于180°。这里的带有长轴E-E的U形孔或矩形孔20也可以设置在转动件4上。

所述的连接件是销14、141，穿入铁心16中固定，转动件14和联动杆6放置于销14和销141之间。所述的连接件也可以是螺母18和转动杆19，螺母18和转动杆19与铁心16为螺纹连接固定，转动件4和联动杆6放置于螺母18与转动杆19之间。

销2与复位按钮1为同一体，或者销2与转动件4为同一体。

轴3与转动件4为同一体，或者轴3与固定板7为同一体。

固定板7与断路器壳体或底座为同一体。

附图说明

图1是本发明一个多功能漏电保护断路器的实施例的指示、复位、报警、脱扣装置的三维立体图。

图2是本发明断路器的实施例的指示、复位、报警、脱扣装置的磁通变换器的剖视图。

图3是本发明断路器的实施例的指示、复位、报警、脱扣装置脱扣前的状态示意图。

图4是本发明断路器的实施例的指示、复位、报警、脱扣装置脱扣后的状态示意图。

图5是本发明断路器的实施例的指示、复位、报警、脱扣装置的复位按钮的结构示意图。

图6是本发明断路器的实施例的指示、复位、报警、脱扣装置的可替代的连接件的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具有指示、复位、报警、脱扣功能的多功能漏电保护断路器的一个实施例，但本发明的多功能漏电保护断路器显然不限于以下实施例的描述。

本发明的具有指示、复位、报警、脱扣功能的多功能漏电保护断路器包括：能感受到电路中不正常情况和操作人员的命令或其它继电保护***的信号的感受部件、含有触动和灭弧室的执行电路接通/分断任务的执行部件、含有传动机构、自由脱扣机构、主轴、脱扣轴的承担力传递、交换的传递部件，其特征在于它还包括集指示、复位、报警、脱扣功能为一体的保护装置。

如图1所示，本发明的多功能漏电保护断路器的脱扣安全保护装置由复位按钮1、销2、轴3、转动件4、磁通变换器5、联动杆6、铁心16和固定板7组成。转动件4通过轴3安装于固定板7上，并能绕轴3转动。复位按钮1通过销2安装于转动轴4上，并能绕轴2转动。磁通变换器5固定在固定板7上。

如图2所示，磁通变换器5由永磁铁8、底板9、外罩10、线圈11、反力弹簧12、盖板13、连接件14和铁心16组成。由底板9、盖板13和外罩10组成磁通变换器5的气密室。外罩10与固定板7固定联接。永磁铁8和线圈11固定安装在气密室内的底板9和外罩10上。运动元件铁心16被支承在盖板13的支承孔内，其一端安插在气密室内的线圈11内，另一端在气密室外。铁心16的处于气密室内的一端的端面靠近永磁铁8，其中部有一个轴肩，轴肩与反力弹簧12的一端连接，反力弹簧12的另一端固定在底板9上，因而，铁心16可受永磁铁8的磁力、反力弹簧12的弹力和线圈11的电磁力的三个外力的作用，通过这三个外力的作用，可驱使铁心16作轴向运动。铁心16处于气密室外的一端的端面与断路器本体的牵引杆连接，中间部份装有连接件14，通过连接件14将联动杆6、转动件4与运动件铁心16连接。

从图1、图2所见，当受控制电流发出指令使线圈11中有电流流过时，铁心16在线圈11产生的反向磁力及反力弹簧12的共同作用下，克服永磁铁8的吸力，快速弹出，此时同时引起三个联带动作：一是由铁心16的端面打动断路器本体的牵引杆动作，使断路器脱扣；二是铁心16通过连接件14带动转动件4转动，转动件4通过销2带动复位按钮1弹出，形成脱扣指示；三是铁心16通过连接件14带动联动杆6动作，使联动杆6触动警报开关实现报警。当故障排除后，只要将复位按钮1按下，便可通过销2使转动件4转动、再通过连接件14带动铁心16复位，从而使铁心16到达初始位置，永磁铁8将铁心16吸牢，此时断路器方可合闸接通电流。

如图3所示，在断路器处于接通状态时，指示、复位、报警、脱扣装置处于脱扣前的状态，各运动件的位置为：复位按钮1处于A1-A1位置，如设A1-A1为断路器外壳表面位置，则复位按钮1与外壳表面平齐；铁心16的顶端端面处于B1-B1位置，该位置也是断路器接通状态时其本体牵引杆接触面所处的位置；联动杆6处于C1-C1位置，该位置也是报警开关所处关闭状态的位置。

如图4所示，当磁通变换器5受控制电流控制使铁心16弹出时，断路器脱扣，此时指示、复位、报警、脱扣装置处于脱扣后的状态，各运动件的位置为：复位按钮1处于A2-A2位置，凸出了外壳表面A1-A1；铁心16的顶端端面处于B2-B2位置，该位置也是断路器分断状态时亦即断路器脱扣后其本体牵引杆接触面所处的位置；联动杆6处于C2-C2位置，该位置也是报警开关所处开通的状态位置。

当断路器故障排除后，通过按下复位按钮1，使复位按钮1恢复到A1-A1位置、铁心16的端面恢复到B1-B1位置，联动杆6恢复到C1-C1位置，此时断路器方可合闸接通电流。

如图5所示，本发明的复位按钮1上有一个U形连接孔20，该连接孔形状也可为矩形，但不管是矩形还是U形，连接孔20的孔径的长轴E-E与复位按钮1的中心轴D-D之间的夹角大于0°且小于180°(图5中表示为90°)。连接孔20和销2(图1所示)与转动件4(图1所示)相联接。

如图3、图4所示，当复位按钮1作弹出或复位运动时，销2在连接孔20内可作沿其孔径长轴E-E方向滑动，以使复位按钮1的中心轴D-D在运动过程中始终保持固定的空间位置。此外，通过改变连接孔20的长轴E-E与复位按钮1的中心轴D-D的夹角大小，可改变铁心16的水平位移(即：B1-B1与B2-B2之间的距离)与复位按钮1垂直位移(即A1-A1与A2-A2之间的距离)的放大/缩小比例。

由图2表示了另一种可替代的连接件14的结构方案，由两个连接件(14和141)代替了一个连接件14。两个连接件的连接特征是：将转动4(见图1)及联动杆6(见图1)放置在连接件14与连接件141之间。连接件14和连接件141均为销，穿入铁心16中固定。

由图6表示了又一种可替代的连接件14的结构方案，其特征是：由螺母18替代了销14，转动杆19替代了销141。

由图1至图6所示，从本发明实施例的断路器的指示、复位、报警、脱扣装置的结构分析，可不难得到以下启发：通过在铁心16上连接多个转动件4或多个联动杆6，可使断路器具备更多的辅助保护功能，如：除了实现指示、复位、报警、脱扣等功能外，还可实现直接与其它设备联动控制、测量、指示等功能。

图1所示的本发明的实施例的运动件铁心16的直线运动方向与复位按钮1的直线运动方向之间是相互垂直的。但必须说明的是本发明的关于铁心16的直线运动方向与复位按钮1的直线运动方向之间的夹角，可按要求设计而定，这为断路器的整体设计提供了极大的方便，而实现这一突破的关键是巧妙采用了转动件4的技术方案。不难想象，只要改变转动件4上的与铁心16和复位按钮1的相连接的两个连接端的分布位置，就能使铁心16与复位按钮1之间的运动方向的夹角发生改变。因此，采用本发明结构技术方案，可方便地按照设计需要，将铁心16与复位按钮1两个直线运动方向之间的夹角设计成0°(两者同向)、180°(两者逆向)、90°或270°(相互垂直)等各种角度。

由图1所示的本发明的实施例的销2为独立元件。但必须说明的是，还存在本发明的关于销2的可替代的与此相等同的技术方案，如：销2与复位按钮1为同一体；或者销2与转动件4为同一体。

由图1所示的本发明的实施例的轴3为独立元件，但必须说明的是，还存在本发明的关于轴3的可替代的与此相等同的技术方案，如：轴3与转动件4为同一体；或者轴3与固定板为同一体。

由图1所示的本发明的实施例的固定板7为独立元件，但必须说明的是，还存在本发明的关于固定板7的可替代的与此相等同的技术方案，如：固定板7与断路器本体(如机壳、底座等)为同一体。

本发明仅采用很少的部件的有机组合，使漏电保护断路器能够同时实现指示、复位、报警、脱扣等全方位保护功能，而且由于传递运动的环节少，不仅易于制造和调试，安全保护的可靠性也显著提高。

Claims (9)

1.一种多功能漏电保护断路器，包括感受部件、执行部件及传递部件，所述的感受部件用于感受电路中不正常情况和操作人员的命令或其它继电保护信号；所述的执行部件含有触动元件和灭弧室，用于执行电流接通或分断任务；所述的传递部件含有传动机构、自由脱扣机构、主轴、脱扣轴，用于承担力传递、交换；

其特征在于：

所述多功能漏电保护断路器还包括：

脱扣安全保护装置，它由复位按钮1、销2、轴3、转动件4、磁通变换器5、固定板7、铁心16和至少一个连接件14组成；

所述的复位按钮1通过销2与转动件4相连接，转动件4通过联接件14与磁通变换器5上的铁心16相连接，同时转动件4通过轴3与其上固定有磁通变换器5的固定板7相连接；

当铁心16受控制电流的指令作弹出运动时，铁心16的直线运动带动所述的转动件4作旋运动，转动件4的旋转运动带动复位按钮1作直线运动，所述的按钮1的运动方向与驱动件铁心16的运动方向之间的夹角可按要求设计成0°(两者同向)、180°(两者逆向)、90°或270°(两者相互垂直)或其它各种角度；

铁心16的一端与多功能漏电保护断路器脱扣机构本体的牵引杆相连，当铁心16作弹出运动时，打动所述的牵引杆，使断路器直接脱扣并分断电流；

复位按钮1的按钮部份以按插方式设置在多功能漏电保护断路器的外壳的开口上，当铁心16作弹出运动时，复位按钮1随之从断路器外壳的开口中弹出，作出脱扣指示和等待复位指示。

2.根据权利要求1所述的多功能漏电保护断路器，其中所述的脱扣安全保护装置还包括至少一个联动杆6构成的报警装置；联动杆6通过联接件14与磁通变换器5上的铁心16相连接，该联动杆6的一端与警报开关相连，当铁心16受控制电流的指令作弹出运动时，铁心16的直线运动在使转动件4作旋运动的同时带动联动杆6作直线运动，带动联动杆6打动警报开关，使警报开关改变开/关状态，实现报警；当故障排除后，按下复位按钮1，使铁心16和联动杆6恢复原位，断路器方可合闸接通电流，以防止误合闸事故发生。

3.根据权利要求1或2所述的断路器，其中所述的磁通变换器5包括：

永磁铁8、底板9、外罩10、线圈11、反力弹簧12、盖板13、铁心16和至少一个连接件14；

由其中所述的底板9、盖板13和外罩10组成一个气密室，永磁铁8、线圈11、反力弹簧12被安装在所述的气密室内的底板9或外罩10上；

铁心16被支承在盖板13的支承孔内，其一端安插在气密室内的线圈11内，另一端在气密室外并与转动件4、联动杆6和断路器脱扣机构本体牵引杆连接；

其中磁性部件的磁场作用力应满足如下关系，即所述的永磁铁8对铁心16的吸引力应大于反力弹簧12对铁心16的作用力，所述的线圈11对铁心16的驱动力与反力弹簧12对铁心16的作用力之和应大于永磁铁8对铁心16的吸引力。

4.根据权利要求1所述的断路器，其中所述的复位按钮1上设置有连接孔20，所述的连接孔20的孔径为带有长轴E-E的U形孔或矩形孔，孔径长轴E-E与复位按钮1的中心轴D-D之间的夹角大于0°，且小于180°。

5.根据权利要求1或2所述的断路器，其特征在于：所述的连接件是销14、141，穿入铁心16中固定，转动件14和联动杆6放置于销14和销141之间。

5.根据权利要求1或2所述的断路器，其特征在于：所述的连接件是螺母18和转动杆19，螺母18和转动杆19与铁心16为螺纹连接固定，转动件4和联动杆6放置于螺母18与转动杆19之间。

6.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：销2与复位按钮1为同一体，或者销2与转动件4为同一体。

7.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：轴3与转动件4为同一体，或者轴3与固定板7为同一体。

8.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：固定板7与断路器壳体或底座为同一体。

9.根据权利要求4所述的断路器，其特征在于：带有长轴E-E的U形孔或矩形孔20也可以设置在转动件4上。

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