CN1365506A - 线路断路器的高能闭合机构 - Google Patents
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Abstract
一种线路断路器的操作机构,包括一个活动手柄轭架,一根紧绷在手柄轭架和一根轴之间的机构弹簧,和一个下连杆,后者从该轴伸至一个与带有活动触点的接触杆相连的曲柄。曲柄可以处在打开和闭合两个位置:当活动触点与相应的固定触点分离时,曲柄处于打开位置;当活动触点与相应的固定触点相合时,曲柄处于闭合位置。线路断路器还包括一个位于曲柄上的接触件和一个保护支架,后者有一个第一表面与该接触件相接触,第一表面用来防止曲柄转向闭合位置。
Description
引用的相关申请文件
本申请得益于早些时候(2000年3月17日)提出的临时性申请60/190,295,这里把它全部引用作为参考。
发明背景
本发明与线路断续器有关,更具体地说,是与线路断续器(interrupters)的操作机构有关。
线路断续器操作机构用于断续器中活动接触结构开关的手动控制。一旦接到从致动或其它装置发出的跳闸信号,这些操作机构则迅速地将活动接触结构打开,并将线路切断。为了传递手动控制接触结构或致动装置使结构迅速跳闸时的力,这些操作机构采用强力的操作弹簧和联接装置。希望由这些操作弹簧提供的弹力给分离的触点一个很强的输出力。
通常在一个线路断路器***中采用多个触点(每个处在一个盒内),以对电流各相进行保护。操作机构装在一个盒之上,且一般与***中所有的盒相连。由于每个盒之间的位置很接近,同时每个盒和操作机构也很接近,当给活动元件的空间就很有限。对于转动型线路断路器的一个共同问题是,虽然转子结构需要从操作机构获得很高的输出以将线路断路器触点闭合,但操作机构的空间却很小。以前的线路断路器解决这个问题的方法是将断路器的尺寸加大以安装更大的操作弹簧。
当使触点闭合时,线路断路器操作柄通常转至它的“全闭合位置”。然而不总是能做到这一点。操作手柄的人可能没有把手柄转到全闭合位置,或者慢吞吞地把手柄转到全关闭位置。两种情况下操作机构都可能使触点闭合,但闭合的力要比手柄打到全闭合位置时小。通过控制手柄位置和触点运动之间的关系,可以得到一个更有效的输出更大的机构。
发明概要
上面提到的机构效率的提高可以通过一种线路断路器操作机构来达到,这种机构包括一个活动手柄轭架,一个跨接在手柄轭架和一根销轴间的受拉机构弹簧,和一个从销轴伸至一个曲柄的下连杆,曲柄与一个支撑活动触点的接触臂可操作地相连。该曲柄可处于打开和闭合两个位置;当活动触点与相应的固定触点分开时,它处在开的位置;当活动触点与相应的固定触点联结时,它处于闭合的位置。这种线路断路器还包括一个装在曲柄上的连接装置,和一个具有与连接装置接合的第一表面的保护支架,此表面用来防止曲柄转向闭合位置。
附图简介
参考各附图,其中有些相似的文件用类似的数字表示。
图1是一个采用本发明的操作机构的模压盒式线路断路器的主体投影图;
图2是图1所示线路断路器的展开图;
图3是一种旋转触点结构和本发明的操作机构处于“断开”位置的局部截面图;
图4是图3的旋转触点结构和操作机构处于“接通”位置的局部截面图;
图5是图3和图4的旋转触点结构和操作机构处于“跳闸”位置的局部截面图;
图6是操作机构的主体投影图;
图7是操作机构的局部展开图;
图8是操作机构的另一个局部展开图;
图9是操作机构内一对机构弹簧和相应的连接元件的展开图;
图10和11分别为操作机构内的连接元件的主体投影图和展开图;
图12、13和14分别为操作机构内一个连接元件的前视图,主体投影图和局部展开主体投影图;
图15,16和17分别为操作机构内各连接元件的前视图,主体投影图和局部展开主体投影图;
图18是在“断开”位置的旋转接触结构和操作机构的局部截面图;
图19是本发明的操作机构的保护支架和驱动曲拐的侧视图。
发明的详细描述
图1和2表示本发明一个具体实施例中的线路断路器20。通常线路断路器20包含一个模压盒,其顶盖22与中间的盖子相连,后者又与底座26相连。一般开在顶盖22中央的孔28与中间盖子的孔30相匹配,当中间盖子24和顶盖22彼此联在一起时,孔30与孔28对齐。
在三极***(即与电流的三个相相对应的***)中,底座26内装有三个旋转盒32,34和36。这些盒32,34和36通常由一个位于操作机构38和横销40之间的连接装置来操纵。操作机构38安装在盒34的顶部,此盒34一般处在盒32和36之间。操作机构38基本上就按这里所说的那样工作,并在美国专利申请序列号09/196,706(GE文档号41PR-7540)有所说明,其题目为“旋转触点装置的线路断路器机构”。
推移手柄44从孔28和30中穿过,从外面对盒32,34和36进行操作。由操作机构38操纵的旋转触点结构的实例在下列美国专利申请中有更详细的说明:序列号09/087,038(GE文档号41PR-7500)和09/384,908(GE文档号41PR 7613/7619),其题目均为“适用于大电流线路断路器的旋转触点装置”,以及题为“旋转线路断续器的辅助跳闸部件”的09/384,495。盒32,34和36一般用高强度塑料制成,每个盒都有两个相对的侧壁46,48。侧壁46,48上有一个弧形槽52,其位置和形状做成通过操作机构38的动作能使横销40运动。
现在来看图3,4和5,它们分别表示一个装在每个盒32,34和36中的旋转触点部件处于“断开”,“接通”和“跳闸”的状态。图中还画出了操作机构38的局部侧视图,构成它的一些元件还将在下面详细描述。旋转触点装置56包含一个负载边接触条58和一个线路边接触条62,分别用来与被保护的线路和电源(未示)相连接。负载边接触条58包含一个固定触点64,线路边接触条62包含一个固定触点66。旋转接触装置56还包含一个活动接触杆68,杆上有一组触点72和74,分别与固定触点64,66相配。在图3的操作机构38“断开”位置,推移手柄44被推向左边(例如通过手动或机械力),触点72和74与固定触点64和66分离,因此电流不能流过接触杆68。
在操作机构38的“接通”位置(图4),推移手柄44被推向右边图3(例如用手动或通过机械力),触点72和74与固定触点64和66接合,因此电流可流过接触杆68。在操作机构38的“跳闸”位置(图5),推移手柄44被推向“接通”和“断开”之间的位置(通常是通过释放操作机构38内的机构弹簧来实现,下面将详细说明)。在这个操作机构38的“跳闸”位置,通过操作机构38的动作使触点72和74与固定触点64和66分开,因此电流不能流过接触杆68。在操作机构38放到“跳闸”位置之后,最后必须将它推回到“接通”位置才能动作。为此需要加一个回复力使推移手柄44移至“复位”状态,这个状态在“断开”位置以外(也即比图3所示的“断开”位置更向左),然后再回到“接通”位置。这个回复力必须是以克服机构弹簧的弹力,下面会说明。
接触杆68被安装在一个转子部件76上,后者罩着一组或多组接触弹簧(未示)。接触杆68和转子部件76围绕一个公共中心78转动。横销40穿过转子76中的开孔82连接,使接触杆68从“接通”,“断开”和“跳闸”位置移动。
现在参见图6-8,其中详细表示操作机构38的各组成元件。从图6-8来看,操作机构68是处于“跳闸”位置。操作机构38有几块操作机构侧架86,其形状和位置能跨立在盒34的侧壁46,48上(图2)。
推移手柄44(图2)与驱动元件或手柄轭架88刚性相连。手柄轭架88包含两个相对的侧部89。每个侧部89的顶部有一个延伸部91,底部有一个U形部92。U形部92可转动地跨于从侧架86向外伸出的一对支承部94上。支承部94的形状做成可以通过一个保险垫片等零件将手柄轭架88支住。手柄轭架88还包括一个跨接在两延伸部91之间的滚轴114。
手柄轭架88通过一个弹簧支轴98与一组强力机构弹簧96相连,弹簧支轴一般支在手柄轭架88的一对开孔102内,同时通过一组辅助孔104安装在机构弹簧96的顶部。
参见图9,机构弹簧96的底部包含一对孔206。一个可操作的驱动连接器235将机构弹簧96与其它的操作机构元件相连。驱动连接器235包含一根处于开孔206之间的销轴202,一组安装在销轴202上且与机构弹簧96底部外表面相邻的侧管203,和一个安装在销轴202上且处于机构弹簧底部内表面之间的中心管204。中心管204的每端有一个台阶,其形状应能保持机构弹簧96之间有适当的距离。虽然这里把驱动连接器235详细分为管203,204和一根销轴202,但我们可以采用任意方式将弹簧与机构元件相连。
参看图8,10和11,一对支架106安装在靠近侧架86处并在穿过邻近每个支架106端部的孔112的销轴108上转动。每一支架106包含一个侧面107,一个向下垂挂的杆122,和一个位于杆122上方的支架阻档面164。侧面107通常处在支架106与滚轴114接触区的部位。每个支架106上还有一个止动面110。由一个位于每侧架86内的弧形槽118内的铆钉116引导每个支架106的运动。铆钉116装在每个支架106的开孔117内。一个弧形槽168开在每个支架106的开口112和117之间。在槽168上方有一个开口172。
让我们回到图6-8,在侧架86内装有一个主挡块126。主挡块126有一对侧部128(图8)。每个侧部的下部有一个弯腿124。两个侧部128通过一个中心件132相连。从中心件132向外垂挂着一组延伸块,用来与支架阻挡面164对准。
每个侧部128包含一个孔134,其位置能让主挡块126可转动地装在销轴136上。销轴136固定在每个侧架86上。侧部128的顶端有一组上侧部156。每个上侧部156有一个主挡块面158。
有一个第二挡块138可转动地跨接在侧架86上。第二挡块138包含一对销轴142,安装在每块侧架86的一对辅助凹槽144内。第二挡块138还包括一对第二挡块跳闸片146,它们是从操作机构38垂直伸出的,以便通过一个致动装置(未示)分开主挡块126和第二档接138之间的连接,从而让操作机构38移至“跳闸”位置(如在图5中的情形),这在下面会说明。第二挡块138包含一组挡块面162,它们与主挡块面158对齐。
第二挡块138由于受弹簧148的拉力而向顺时针方向偏离。弹簧148的第一端连在第二挡块138的一个孔152中,第二端连在位于侧架86间的一个侧架横销154内。
参看图8,10和11,一组上连杆174与支架106相连。通常上连杆为直角形。上连杆174的支腿175(在图8和11中基本为水平状)各有一个凸轮部171,后者与处于两侧壁86之间的滚轴173相接。上连杆174的支腿176(在图8和10中基本为垂直状)各有一对孔182,184,它在底部有一个U形部186。孔184处于孔182和U形部186中间。上连杆174通过固紧装置(如穿过孔172和孔182的铆钉轴188及穿过槽168和孔184的铆钉轴191)与支架106相连接。两个铆钉轴188,191与连接板193相连,以将每个上连杆174固定在每个支架106上。每个铆钉轴188,191各包括一个凸起部189,192。它们是为了保持每个上连杆174和每个支架106之间有一定空间而设置的。此空间用来减小或消除操作机构运动时上连杆174和支架106间的摩擦,同时还把载荷力在支架106和上连杆174之间分摊。
每个上连杆174与一个下连杆194相连。现在来看图8-14,每个上连杆174的U形部186是处在一组辅助支承垫片196内。支承垫片196安装在侧管203上,处在侧管203的第一台阶部200和下连杆194一端的孔198之间。支承垫片196有两个隔开足够远的侧壁197,以使上连杆174的U形部186能套在支承垫片196内。每个侧管203有一个第二台阶部201。每个第二台阶部201穿过孔198。销轴202穿过侧管203和中心管204。销轴202通过侧管203与上连杆174和下连杆194相连。因此,每个侧管203是上连杆174(它可转动地处于支承垫片196的侧壁197内),下连杆194,和机构弹簧96的一个公共连接点。
参看图15-17,每个下连杆194通过一个穿过下连杆194内的孔199和曲柄208内的孔209的可转动铆钉210与曲柄208相连接。每个曲柄208围绕中心211转动。曲柄208有一个开孔212,横销40(见图2)从这个孔穿入盒32,34和36(见图2)的弧形槽52和在侧架86上的一组辅助弧形槽214(图8)。
在每个下连杆194和曲柄208间的每一转动铆钉210上有一个垫片234。垫片234将负载力从下连杆分散到曲柄208的一个较宽的底面上,而且能减小下连杆194和曲柄208间的摩擦,因而把粘接的可能性降到最小(例如,当操作机构38手动或机动从“断开”位置变到“接通”位置时,或者当操作机构38从“接通”位置变到“跳闸”位置以释放主挡块126和副挡块138时)。
让我们回到图3-5来详细说明操作机构38相对于旋转接触部件56的运动。
参看图3,在“断开”位置,推移手柄44转至左边,同时机构弹簧96,下连杆194和曲柄208处在支持接触杆68的位置,因而活动触点72,74继续与活动触点64,66分开。在恢复力使主挡块126,副档板138和支架106完全对齐(例如在操作机构38跳闸后)并被释放后,操作机构就设定在“断开”位置。因此,当恢复力撤除时,主挡块126的延伸块166靠在支架挡块面164上,主挡块面158靠在副挡块面162上。每个上连杆174和下连杆194相对于每个侧管203弯曲。由机构弹簧96产生的力线(即弹簧支轴98和销轴202间的连线)位于支承部94的左边(按图3-5的方向)。上连杆174的凸轮表面171脱离与滚轴173的接触。
现在来看图4,在推移手柄44上加一个手动闭合力,使之从“断开”位置(即图3的位置)移至“接通”位置(即按图4方向为右边)。施加闭合力时,上连杆174围绕销轴188在支架106的弧形槽168内旋转,下连杆194在机构弹簧96的作用下被推向右边。凸出的部分189和192(见图10和11)在上连杆174和支架106的表面之间维持一个适当的空间以避免其间产生摩擦,否则将要增加操作机构38从“断开”转至“接通”所需的次数。此外,支承垫片196的侧壁197(见图12-14)维持上连杆174在侧管203上的位置,并使粘接的可能性降至最小(例如,为了防止上连杆174移至弹簧96或下连杆194内)。
为了使垂直支腿176和下连杆194对齐,由机构弹簧96产生的力线是偏向支承部94的右边,这使得连接下连杆194和曲柄208的铆钉210向下运动,并使曲柄208围绕中心211顺时针方向转动。这又将横销40推到弧形槽214的上端。于是,通过横销40经孔82传至旋转接触部件56的力将活动触点72,74,推向固定触点64,66。每个旋转铆钉210(见图9和15-7)上的垫片使得下连杆194和曲柄208之间维持适当的距离,以防它们之间或与侧架86间相互冲突或产生摩擦。
当施加于推移手柄44的力引起从“断开”至“接通”位置的改变时,主挡块126和副挡块138(也即主挡块面158和副挡块面162)间,以及支架106和主挡块126之间(也即延伸块166和支架阻档面164之间)的连接不受影响。
现在来看图5,在“跳闸”状态下,副挡块跳闸片146被移开(例如通过一个致动装置,未示出),因而主挡块126和副挡块138间的联接被中断。主挡块126的延伸块166与支架阻挡面164脱开,同时支架106绕销轴108顺时针方向转动(即由铆钉116引导在弧形槽118内运动)。支架106的运动经过铆钉188,191将一个力传至上连杆174(它有一个凸轮表面171)。经过预先确定的短暂转动后,上连杆174的凸轮面171与滚轴173相接触。由凸轮面171接触滚轴173所产生的力引起上连杆174和下连杆194变形,并让机构弹簧96通过销轴202拉紧下连杆194。下连杆194又把一个力传给曲柄208(通过铆钉210),使得曲柄绕中211逆时针方向旋转,并把横销40推向弧形槽214的下部。通过横销40经开孔82传给旋转接触装置56的力使活动触点72,74与固定触点64,66分离。
图18表示活动接触部件56处于“断开”(打开)的位置。“Z”距离代表机构(操作)弹簧96的长度。当手柄44从打开位置263转至闭合位置265时,“Z”距离增大,弹簧96的闭合力增加。弹簧的闭合力总是通过弹簧96的固定点、弹簧支轴98和销轴202而指向,如“y”线所示。当“y”线通过上连杆转轴188右边时,产生一个垂直于线“y”并通过轴188中心的力臂“x”。当线“y”产生一个足够大的围绕轴188的力臂“x”时(例如在初始闭合位置264时),上连杆部件174将按逆时针方向旋转,并使接触杆68闭合,如前面在描述图4所示的那样。线“y”处于这个“初始闭合位置”将使操作机构38产生一个特定的闭合输出量。但是,若线“y”可以到达“全闭合位置”,则机构38的闭合输出将大大增加,这是因为力臂“x”更长,且弹簧96的长度(以“z”表示)也更长。当触点64,72,74和66闭合时,手柄44一般是转到其“全闭合位置”。但并不总是这样。手柄44可能比全闭合位置移动得小一些,因为当力臂“x”比较短时就开始闭合,手柄44转到至全闭合位置的速率可以影响操作机构38的闭合输出。
本发明可以使距离“x”的长度“z”达到一预定值之前触点64,72,74和66不能闭合(方法是不让曲柄208转动),从而在上连杆174上产生一个预定的围绕铆钉188的力矩。如图19所示,有一个保护支架300可转动地固定在侧架86的外面。它被弹簧(未示)按绕转轴302逆时针方向偏向一边。保护支架300的一端304在曲柄208上的一个接触件306处与之相接,以阻止曲柄208闭合(也即绕中心78按顺时针方向转动)。当手柄轭架88转至一定位置而达到一预定的距离“x”和长度“z”时,手柄轭架88的一边308与面310接触,后者位于保护支架300的一端,与和接触件306相接触的一端304相对。当保护支架沿顺时针方向转动时,边308和面310的接触引起保护支架300按顺时针旋转,使端部304脱离与接触件306的接触。一旦接触件306与保护支架300的端部304脱开,曲柄208就自由地按顺时针方向转动,使触点64,72,74和66闭合。
虽然本发明是参照一种优选实施例而加以描述的,但业内人士清楚,可以对它作各种各样的更改,也可以采用代用元件,而不偏离本发明的范围。此外,可以采用一种特定的状态或材料对本发明加以修改而不超出其基本范围。因此,我们不认为本发明只是局限于上面作为实现发明最佳模式的特殊实施,而是包括下面的权利要求书涵盖范围内的所有实施方案。
Claims (8)
1.一种用于线路断路器(20)的操作机构(38),它有一个接触杆(68),杆上有活动触点(74),和相应的固定触点(66),该操作机构(38)包括:
活动手柄轭架(88);
机构弹簧(96),拉紧跨接在手柄轭架(88)和销轴(235)之间;
从轴销(235)伸向连在接触杆(68)上的曲柄(208)的下连杆(194),该曲柄可以处于打开位置和闭合位置:当活动触点(74)和相应的固定触点(66)分开时,曲柄处于打开位置,当活动触点(74)和相应的固定触点(66)结合时,曲柄(208)处于闭合位置;
位于曲柄(208)上的接触件(306);
保护支架(300),它有第一表面(308)与接触件(306)相接合,该表面(308)可防止曲柄(208)转向闭合位置。
2.如权利要求1所述的操作机构(38)中,保护支架(300)有第二表面(310),它在手柄轭架(88)从断开位置移至接通位置时与手柄轭架(88)相互作用,引起保护支架(300)旋转,这使得第一表面(304)与曲柄(208)上的接触件(306)脱开,因而曲柄(208)在机构弹簧(96)的作用下转至闭合位置。
3.如权利要求2所述的操作机构(38)中,保护支架(300)的形状能防止曲柄(208)在手柄轭架(88)从断开位置移至接通位置时达到一预定位置前发生转动,从而保证施加在曲柄(208)上的闭合力有一个最低值。
4.如权利要求1所述的操作机构(38)中,还包括:
上连杆(174),其下端(176)有一个支承件(186)限制销轴(235)的运动;
支架(106);上连杆(174)与该支架(106)在上端的铆钉轴(188)上相连接;该支架(106)和上连杆(174)的形状允许彼此在铆钉轴(188)上作有限的旋转;当手柄轭架(88)处于断开位置时,上连杆(174)处在此有限旋转范围的第一个极端,而当手柄轭架(88)处于完全接通位置时,上连杆(174)处在此有限旋转范围的第二个极端;
保护支架(300)的形状可防止曲柄(208)在机构弹簧(96)施加一预定力矩到上连杆(174)上之前转至闭合位置,这有助于上连杆(174)从第一极限位置转至第二极限位置。
5.一个线路断路器(20)包括:
活动手柄轭架(88);
机构弹簧(96),它紧拉在手柄轭架(88)和销轴(235)之间;
下连杆(194),从销轴(235)伸至曲柄(208),后者与支承活动触点(74)的接触杆(68)相连;曲柄(208)可处于打开位置和闭合位置;当活动触点(74)与相应的固定触点(66)脱开时,曲柄(208)处于打开位置;当活动触点(74)与相应的固定触点(66)结合时,曲柄(208)处于闭合位置;
处在曲柄(208)上的接触件(306);
保护支架(300),其第一表件(308)与接触面(306)相接合,此第一表面(308)可防止曲柄(208)转向闭合位置。
6.如权利要求5所述的线路断路器(20)中,保护支架(300)包含第二表面(310),当手柄轭架从断开位置移至接通位置时,第二表面和手柄轭架(88)相互作用,致使保护支架(300)旋转,这又使第一表面(304)与曲柄(208)上的接触件(306)脱开,从而让曲柄(208)在机构弹簧(96)的作用下转至闭合位置。
7.如权利要求6所述的线路断路器(20)中,保护支架(300)的形状防止曲柄(208)在手柄轭架(88)从断开移到接通位置时达到一预定位置之前产生旋转,从而保证有一个最小的闭合力施加到曲柄(208)上。
8.如权利要求5所述的线路断路器(20)中,还包括:
上连杆(174),其下端(176)有一个支承件(186),用来限制销轴(235)的运动;
支架(106);上连杆(174)在上端与支架(106)连在铆钉轴(188)上;支架(106)和上连杆(174)的形状允许它们之间在铆钉轴(188)上有一定限度的转动;当手柄轭架(88)处于断开位置时,上连杆(174)处在这有限旋转范围的第一个极端;当手柄轭架(88)处于完全接通位置时,上连杆(174)处在有限旋转范围的第二个极端;
保护支架(300)的形状能防止曲柄(208)在机构弹簧(96)施加一预定力矩到上连杆(174)上之前转至闭合位置,这有助于使上连杆(174)从第一极限位置转至第二极限位置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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Effective date of registration: 20200509 Address after: Baden, Switzerland Patentee after: ABB Schweiz AG Address before: New York State, USA Patentee before: General Electric Co. |
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CX01 | Expiry of patent term | ||
CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20060215 |