专利名称：一种断路器附件的间隙控制机构的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种断路器附件，更为具体地说是涉及断路器附件的间隙控制机构。
断路器通常利用附件来增添各种不同的功能。比如说，这些附件可响应跳闸事件对断路器的操纵机构提供机械力，其中，所述跳闸事件会提供一个将电路(也即，电子跳闸促动器，分路跳闸促动器，欠压促动器等等)中断的电信号。
这种附件一般都包括因跳闸事件的发生而改变位置以完成某项功能的可动连接装置和元件。比如说，该附件可包括响应于跳闸事件，如从不同电路检测到的电流过载情况，而作用在某连接件上的促动机构。该连接件在不受促动作用力时，克服弹簧的偏压连接或保持滑动跳闸件。当受促动作用力时，该连接件与滑动跳闸件脱离或将其松开，从而弹簧又对该滑动跳闸件施加偏压力。因此滑动跳闸件能对电路中断装置提供一个机械力。不过，在动作后，该滑动跳闸件应该回复到初始的准备跳闸位置。在复位后，促动机构和该连接件之间的间隙应该保持为不变值，这样才能适当地实现该滑动跳闸件的松开。
另外，最好是提供一种接合形式，使得接合元件不会因正常运行环境下的振动而相互脱离(通常称为“振动脱开”(Shock-out))。并且一旦跳闸事件发生，该接合要能迅速可靠地松开，从而保证元件的动作，以及作用于该操纵机构的作用力迅速和无阻碍。
由于以上原因，存在着对所述可动元件间配置方式的特别要求，即要求配置方式能使元件之间保持所需的间隙，能牢靠地保持所述元件之间的接合，以及能实现所述元件响应于突发事件也即跳闸事件而迅速脱离。
图1为从顶部看过去的断路器的透视图；图2为从正面看过去的断路器的分解透视图；图3为从侧向看过去的布置在图1和图2中断路器内的附件和操纵机构的透视图；图4为从正面看过去的采用本发明的实施例的附件的分解透视图；图5为图4中附件处于锁定位置的侧视图；图6为图4中附件处于跳闸位置的侧视图；图7为图4中附件处于复位过程中的侧视图；图8为图3到图7中的附件所采用的可松开接合形式的实施例的放大侧视图9为采用可松开接合形式的另一个实施例的放大侧视图；和图10为从正面看过去的采用本发明的实施例的另一个附件的分解透视图。
优选实施例说明在本发明的一个解释性的实施例中，断路器30在图1和图2中示出。断路器30包括可组装起来封装各种断路器元件的底座32、中壳34和附件壳36。附件壳36包括穿过孔罩40的操纵柄38。操纵机构42通过克服机械弹簧的偏压力移动操纵柄38来对一串接通盒43进行重新设置。操纵机构42还另外接受来自附件46的机械动作，其中，附件46可为但不限制为电子跳闸促动器，分路跳闸促动器，欠压促动器或警铃等类型的设备。操纵机构42与下列申请所说明的操纵机构类似具有相同所有者和受让人的序列号为09/196,706(GeDocket公司，第41PR-7540号)的名为“回转式接触系统的断路器机构”的美国专利申请和序列号为第09/xxx，xxx(Ge Docket公司，第41PR-7566号)的名为“断路器手柄装置”的美国专利申请。
附件46一般位于中壳34内并由附件壳36盖住。在一个解释性的实施例中，附件46通过一组导线45连在跳闸单元44上，以更接收引起附件46内机械动作的电信号。
接通盒43比如说可为回转式，并置于底座32之内，由中壳34盖住。每个接通盒43一般都包括一套接触器，该接触器在强力接触弹簧作用力下保持闭合，从而允许电流通过(也即静态运行)，当出现电流过载时，由于该过载电流产生的磁力大到足够克服接触弹簧的作用力(也即“熔断力”)，该接触器断开，或者因响应于由附件46传递给操纵机构42的跳闸信号，该接触器断开。有关接通盒43的更为详细的说明在下列专利申请中就有序列号为09/087,038(GEDocket公司，第41PR-7500号)和序列号为09/384,495的并且二者都名为“大电流断路器的回转式接触总成”的美国专利申请和名为“回转式断路器的辅助跳闸装置”的序列号为09/384,495的美国专利申请。
操纵机构42被设置和定位成与横杆48、49接合。横杆48、49与接通盒43相互作用并被设置成在操纵机构42的控制下将所有接通盒43的接触器都保持在一个共同的位置(也即，断开或闭合)。可以认为，接通盒43和操纵机构42的配置方式可根据下面因素而变化，这些因素包括但不限制于电流的相位数，被保护电路的类型等等。
现在参考图3，该图显示了操纵机构42和附件46。操纵机构42一般包括其中的操纵手柄38，手柄架50，卡锁52和另外的使操纵机构42和接通盒43可通过横杆48、49而互相作用的连接装置。
操纵机构42包括在所需位置移动接通盒43内接触器的各种连接机构和机械弹簧。这种移动可在外部实现(即通过人手或机械推动该操纵手柄38)。另外，该移动也可由附件46触发。当附件46被促动后，滑动舌片54偏移并将动作传递给卡锁52(此处将作进一步的说明)的跳闸舌片56。卡锁52克服一个或多个机械弹簧(未示出)的作用力与另一个在操纵机构42内的卡锁(未示出)可脱开地联接。当滑动舌片54接触到跳闸舌片56，卡锁52自所述操纵机构42内的卡锁(未示出)脱开，从而引起连接装置转动横杆48、49，并最终断开接通盒43内的接触器。
为了将操纵机构42复位，推动手柄38(一般沿向着卡锁52的方向)直至操纵机构42的机械弹簧受载，也即处于准备跳闸状态，并且卡锁52与操纵机构42内的另一卡锁(未示出)联接。手柄架50与操纵手柄38互连并包括复位舌片，所述复位舌片自手柄架50垂直伸出，以便与复位销60的头部62接合。复位销60位于附件46内部，因此，当通过推动操纵手柄38将操纵机构42复位时(通常按图3所示的方向)，复位舌片58相应地将动作传递给头部62，同时也就将附件46复位。
现在转到图3到图7，这些图为附件46的不同视图。当然，也应该认识到，结合图3到图7所说明的附件也仅仅是解释性的实施例。因此，本发明具体采用的所述可脱离式接合方式，也可应用于其他类型的附件或机械装置，只要该装置需要将一个元件可脱离地与另一元件接合并尤其是需要在两元件之间保持一定的间隔。
附件46包括构架64，该构架64设有促动器66这样一个电气装置，复位传动架70，滑动跳闸件74以及包括柱塞连接件78和滑动连接件82的连动装置。枢销86穿过柱塞连接件78的孔79，滑动连接件82的孔83和复位传动架70的孔71。枢销86为复位传动架70、柱塞连接件78和滑动连接件82的共同的回转中心。另外，复位传动架70和柱塞连接件78通过柱塞复位弹簧90相接合，复位传动架70和滑动连接件82通过滑动复位弹簧94相接合。柱塞复位弹簧90和滑动复位弹簧94一般为扭转式弹簧并连同柱塞连接件78、滑动连接件82、复位传动架70一起可转动地装在枢销86上。此处将进行进一步详细说明的可脱离式接合件122一般是通过柱塞连接件78和滑动跳闸件74来实现的。
构架64包括侧壁98，限位销102和后壁106。设置成滑动件74形式的滑动跳闸件包括给操纵机构42(在跳闸舌片56处)传递跳闸动作的滑动舌片54。滑动跳闸件74由处于侧壁98的长孔114中的一对铆钉110可滑动地支持。弹簧118绕在滑动跳闸件74的一部分上，其第一端对滑动跳闸件74施加作用力，第二端抵压在后壁106上。在静态运行中，滑动跳闸件74受弹簧118的偏压。当然应该认识到，滑动跳闸件74的形状和结构可根据一些因素而进行改变，这些因素包括但不限制于构架64的形状，断路器壳体内的可用空间，操纵机构卡锁的布置方式等等。另外，也可采用拉伸滑动跳闸件74的弹簧，而不是如此处图中所示的推压滑动跳闸件74的弹簧。而且，也可在另一道侧壁93上设置第二滑动跳闸件74。滑动跳闸件74和施加于滑动跳闸件74的作用力的这些变型和可选配置方案对于此领域的专业人士来说是非常清楚的。
现在重点参考图5，滑动跳闸件74的称为支座126的一部分和从柱塞连接件78垂直伸出的柱销130实现了接合件122(显示为局部放大视图)。
柱销130一般为圆柱形的横截面形状，并从柱塞连接件78垂直伸出足够长的一段距离与支座126接合，如同此处所作的说明。接合件122的不同的设置方式，包括支座126的形状，将在此处作进一步的详解。
促动器66包括一个如柱塞134的可动元件，该可动元件响应于自导线45来的因发生跳闸事件而产生的信号或外部命令从促动器66中伸出。促动器66可为任何适合的类型，包括但不限制于励磁促动器，偏压弹簧促动器或其他能响应于电信号(也即通过导线45)的机械促动器。柱塞134响应跳闸事件，从静态运行中的回缩或未伸出(“负载“)位置移动至凸出或伸出(“跳闸”)位置。
将柱塞连接件78在枢销86上定位并使得当处于静态运行时柱塞连接件78和柱塞134之间存在着一定的间隙138。结合122的选定的设置确定了间隙138的大小。当柱塞134移动至伸出位置时与柱塞连接件78接触。该接触使得柱塞连接件78绕枢销86转动(图中的逆时针方向)，从与静态运行相应的第一位置(图5)，即柱销130与滑动跳闸件174的支座126锁定的位置，转动到第二位置(图6)，即柱销130从支座126上脱离的位置。
接合件122的脱开使得弹簧118伸出并推压滑动跳闸件174。滑动跳闸件一般从图5中的锁定位置向左移动到图6中的跳闸位置。滑动跳闸件174一般由长孔114中的滑动铆钉110导向并横移。参考图3、图5、图6，这将会导致滑动舌片与跳闸舌片56接触，滑动跳闸件74一直滑动，直至限位销102止住其移动。
柱塞连接件78绕枢销86的转动依次将该回转运动通过柱塞复位弹簧90传递给复位传动架70。复位传动架70包括带有头部62的复位销60，复位销60一般都位于复位传动架70的两侧壁的孔72中。复位销60也处于滑动连接件82的C形部分84内。另外，复位销60抵靠在柱塞连接件78的表面80上。因此，当柱塞连接件78因与柱塞134的接触而转动时，复位传动架70也会转动并相应地带动复位销60，从而使得柱塞连接件78和滑动连接件82绕枢销86转动。
现在参考图3、图4和图7，现在将对附件46的复位(因此，也会重新建立起接合件122)予以说明。当操纵机构42通过操纵手柄38的转动复位时，附件46也被复位。当转动操纵手柄38来对系统(即操纵机构42、接通盒43、附件46等)进行复位时，复位舌片58驱动复位销60的头部62。复位舌片58的动作通过复位销60传递给复位传动架70。复位传动架70绕枢销86沿顺时针方向转动并相应地将动作通过滑动复位弹簧94和柱塞复位弹簧90传递下去。传递至滑动复位弹簧94的动作驱动滑动连接件82沿顺时针方向绕枢销86转动，从而推动C形部分84的外侧抵靠到滑动跳闸件74上的铆钉76上。滑动跳闸件74克服弹簧118的压力移动。另外，通过柱塞复位弹簧90传递的动作将沿顺时针方向绕枢销86转动柱塞连接件78，从而将柱塞134推回到所述回缩位置。柱塞连接件78的转动也使得柱销130与支座126对齐。因此，到移开操纵手柄38上的复位力时，系统(即附件46和操纵机构42)已被复位，由于弹簧118将滑动跳闸件74推压在柱销130上的推压力，也重新建立了接合件122。
因此，如上所述的附件46还包括柱塞复位弹簧90处并处于复位传动架70和柱塞连接件78之间的接合面以及滑动复位弹簧94处并处于复位传动架70和滑动连接件84之间的接合面。当被施加复位动作时，这些接合面增加了(动能的)吸收能力。上面概述的包括这些弹簧接合面的附件46类似于(和本申请)共同未决并共同转让的序列号为09/467,209的美国专利申请(General Electrical Docket，号码为41PR-7648)中的设备，该申请名为“断路器附件复位系统”。应该认识到，这样的附件只是能采用所介绍的接合件122和其变型的附件的一个示例。
支座126的形状和位置决定了柱塞134和柱塞连接件78之间的间隙138。另外，该形状和位置还能一定程度地防止支座126和柱销130不经意的脱离。图8和图9详细给出了支座126的某些解释性的形状。
图8为滑动跳闸件74的放大视图，显示了接合件122以及支座126的说明性的结构。
包括位于支座126的固定滑动跳闸件74的柱销130的接合件122实现了尺寸不变的间隙138。支座126包括由第一表面162和第二表面164的交界处的角部160。第一表面162一般为平直的表面，带有自左向右的相对小角度的向下坡度，第二表面164为拱形曲面。在锁顶位置，柱销130卡在角部160中，因此，柱销130与第一表面162和第二表面164接触。
角部160的选定位置影响滑动跳闸件74和柱塞连接件78的设置或锁定位置。比如说，如果第一表面162处于比图中所示低一些的位置，或第一表面162的斜率减小(也即接近水平)，角部160也会降低，弹簧118的作用力将使滑动跳闸件74进一步向左移，柱销130也会绕枢销86逆时针再转动一个角度。这将导致柱塞连接件78和处于回缩位置的柱塞134之间的间隙138增大。相反，如果第一表面162处于比图中所示高一些的位置，或第一表面162的斜率增大(也即接近垂直)，角部160也会升高，相较于图中所示位置，柱销130会绕枢销86顺时针再转动一个角度，因此，间隙138减小。另外，也可调整第二表面164的形状和位置来改变间隙138的尺寸。当然，应该认识到，可以通过调整第一表面162或者第二表面164或者二者的形状和位置来改变间隙138的尺寸或者提供或减少以下所述的其他益处。
根据特定的用途可以改变间隙138所需要的尺寸。间隙138可基于以下因素来增大或减小，所述因素包括但不限制于柱塞134产生的力的大小，使接合件122分离所需要的力，柱销130和支座126的接合面的摩擦阻力，以及各种系统公差。
如同图8中的实施例所示，其他的益处可由支座126的形状得到。该位置阻碍振动脱开或提前脱离。为了让柱销130从支座126中脱离出来(也即，由柱塞连接件78绕枢销86的逆时针转动)，在弹簧118的偏压力将柱销130推回到角部160之前，柱销130在第二表面164上的行程一定要走完。第二表面164的拱形需要一定大小的力来移动柱销130通过第二表面164的顶点。另外，当柱塞连接件78发生不经意的顺时针转动时，第一表面162的向下斜道提供了一定的余量，因此柱销130不会自刚性表面“弹”回并造成柱塞连接件78逆时针转动。
当到达顶点之后，当柱塞连接件78响应于伸出的柱塞134的推动而绕枢销86旋转时，柱销130有加速的趋势。在需要时，这就能实现快速而平稳的脱离。在一个说明性的实施例中，拱形第二表面164的形状是一以枢销86的中心点87为圆心的弧形，在这种结构中，将接合件122分离开的作用力主要用来克服柱销130和支座126之间的摩擦力。
现在参考图9，这是接合件122的另一可选实施例。单一拱形表面170的内侧形成支座126。表面170通常为一满足所需间隙大小的凸弧。另外，表面170还可设置成用来阻碍振动脱开的发生。在此实施例中，锁定位置、间隙138由曲面170的几何形状决定，该形状决定了当滑动跳闸件74受弹簧118推压时柱销130在表面170上的支承位置。
此处详细说明的接合件122具有许多不同的特征以及特征组合。这些特征包括但不限制于设置间隙138的尺寸，保证第一构件(也即柱塞连接件78)和第二构件或滑动跳闸件(也即滑动跳闸件74)之间的快速脱离，在第一构件和第二构件之间具有可靠的接合并且该接合具有抗干扰性，比如说对于外界振动。这些特征可以通过比如说改变单个接触面或多个接触面的结构而得以改变。举例说，可设置不同半径的表面170(图9)。另外，可以让第一和第二表面162、164(图8)可有不同的尺寸、形状和角度。比如说，第二表面164可为平直面的而非曲面。而且，可通过二个以上接触面来设置间隙138，这样，柱销130将支承在由多个接触面围成的容腔中。
应该认识到除了图3到图7所说明的附件，其他的可选附件配置可也利用以上说明和本申请所提出的各个接合件122。图10便示出了可用在断路器中的一种这样的可选附件配置。
图10示出的附件140包括类似的构架64(带有侧壁98、限位销102和后壁106)，促动器66(带有柱塞134)和滑动跳闸件74(带有支座126并由一道侧壁98中的长孔114内的滑动铆钉110导向)。附件140还包括装在枢销86(在一组开孔43中)上的整体的复位传动架142，包括复位接合片146的复位传动架142。复位接合片146以类似于以上图3到图7所述的方式(也即由复位舌片58传递给复位销60的头部62的动作)接受来自操纵机构42的复位舌片58的动作。另外，复位接合片146再将复位动作直接传递给滑动跳闸件74。
在枢销86上(在开孔151中)还装有连接件150，该连接件150设置成连接柱塞134和滑动跳闸件74的动作。连接件150还设置成可将复位动作通过复位弹簧154从复位传动架142传递到柱塞134。复位弹簧154可设置成与复位传动架142和连接件150分开，也可设置成与复位传动架142成一个整体(图10所示)或与连接件150成一个整体(未示出)。
连接件150包括伸出的用来与滑动跳闸件在支座126处相接合(也即接合件122)的柱销158。在锁定位置，如图3到图7所作的说明，接合件122将滑动跳闸件74保持在受弹簧118的推压状态。当柱塞134被推出，其与连接件150接触，从而使接合件122脱开并让滑动跳闸件74可以移动。如上所述，当滑动跳闸件74横移时，动作被传递给卡锁52的跳闸舌片56，从而使得操纵机构42将接通盒43的接触器断开。
可以利用接合件122形式的附件46(或附件140)的其他配置方式对于此领域的专业人士来说非常明显。比如说，不同构件的移动方向可不同，或者可通过其他的方式来实现。如，第二构件(也即滑动跳闸件74)可设置不同类型的偏压元件(即采用弹簧118外的元件)。比如说，该偏压元件可谓片簧或扭簧。在使第二构件动作的另一可选方案中，可使用弹簧来拉所述第二构件(而不是如图3到图7所述推压所述第二构件)。
另外，动作的类型也可变化。在上面实施例中，第一构件(也即柱塞连接件78)为旋转运动方式(绕枢销86)，而第二构件(即滑动跳闸件74)为直线运动方式(即由长孔114内的滑动铆钉110导向)，但在第一构件和第二构件间具有其他不同的运动关系的配置方式也是可以的。
比如说，第一构件可设置成直线运动方式，也即以成角度或垂直的方向远离第二构件，第二构件可设置如上所述的水平直线运动方式。也比如说，第一构件可设置成由内部导向框架来使其移动。
在另一种可选方案中，第一构件可设置成直线运动方式，第二构件可设置成旋转运动方式。第一构件可设置成上面所述方式，或设置成水平直线运动方式。第二构件可设置成绕枢销转动，其中，所述框架做成相应的形状，使得，比如说，与滑动舌片54类似的元件与跳闸舌片56接触。
尽管是参考一个优选实施例和其他不同的可选实施例来对本发明作的说明，但须知，对于那些此领域的专业人士，在不超出本发明范围的前提下，可对所述实施例作出变化，也可用对等物来代替其中的元件。另外，在不超出本发明本质范围的前提下，根据本发明所讲内容，可作出很多修改来适应特定的形式或材料。因此，本发明并不限制于作为实施本发明的最好方案的特定实施例，但是本发明包括处于附带的权利要求范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种用于断路器(30)的附件(46或140)，所述断路器(30)包括可分开的触头结构(43)，用来断开和闭合所述触头结构(43)的操纵机构(42)，所述附件(46或140)包括带有可动元件(134)的电气装置(66)；第一构件(78或150)，所述第一构件(78或150)与所述可动元件(134)相互作用，并在第一位置和第二位置之间移动；和第二构件(74)，所述第二构件(74)设置成如下形式当所述第一构件(78或150)处于所述第一位置时，所述第一构件(78或150)与所述第二构件(74)接合，当所述第一构件(78或150)处于所述第二位置时，所述第一构件(78或150)与所述第二构件(74)脱离，所述第一构件(78或150)的脱离使得所述第二构件(74)产生位移并与所述操纵机构(42)接触，所述第二构件(74)设有当所述第一构件(78或150)处于所述第一位置时与所述第一构件(78或150)接合的支座部分(126)。
2.根据权利要求1所述的附件(46或140)，其特征在于，所述第一构件(78或150)包括与所述支座部分(126)接合的柱销(130或158)。
3.根据权利要求1所述的附件(46或140)，其特征在于，所述支座部分(126)设置成界定所述可动元件(134)和所述第一构件(78或150)之间的间隙(138)。
4.根据权利要求3所述的附件(46或140)，其特征在于，所述支座部分(126)包括表面(170或164)。
5.根据权利要求4所述的附件(46或140)，其特征在于，所述表面(170或164)为曲面。
6.根据权利要求5所述的附件(46或140)，其特征在于，所述表面(170)为凹面。
7.根据权利要求3所述的附件(46或140)，其特征在于，所述支座部分(126)包括多个表面(162和164)。
8.根据权利要求7所述的附件(46或140)，其特征在于，所述多个表面包括第一表面(162)和第二表面(164)。
9.根据权利要求8所述的附件(46或140)，其特征在于，所述第一构件(78或150)从所述第一位置到所述第二位置间的移动是绕枢销(86)的移动，所述第二表面(164)为凸弧。
10.根据权利要求9所述的附件(46或140)，其特征在于，所述枢销(86)有一个中心点(87)，所述第二表面(164)以所述枢销(86)的所述中心点(87)为圆心(87)。
11.一种用于断路器(30)的附件(46或140)，所述断路器(30)包括可分开的触头结构(43)，用来断开和闭合所述可分开的触头结构(43)的操纵机构(42)，所述附件(46)包括带柱塞(134)的促动器(66)；柱塞连接件(78或150)，所述柱塞连接件(78或150)设置成与所述柱塞(134)相互作用，并在第一位置和第二位置之间移动；和滑动跳闸件(74)，所述滑动跳闸件(74)设置成如下形式当所述柱塞连接件(78或150)处于所述第一位置时，所述柱塞连接件(78或150)与所述滑动跳闸件(74)接合，当所述柱塞连接件(78或150)处于所述第二位置时，所述柱塞连接件(78或150)与所述滑动跳闸件(74)脱离，由所述柱塞连接件(78或150)造成的脱离使得所述滑动跳闸件(74)产生位移，所述滑动跳闸件(74)的所述位移造成与所述操纵机构(42)的接触，从而断开所述可分开的触头结构(43)，所述滑动跳闸件(74)设有与所述柱塞连接件(78或150)接合的支座部分(126)，所述支座部分(126)设置成让所述柱塞连接件(78或150)和所述柱塞(134)保持设定的间隙(138)。
12.根据权利要求11所述的附件(46或140)，其特征在于，所述支座部分(126)设有拱形曲面(170或164)。
13.根据权利要求12所述的附件(46或140)，其特征在于，所述拱形曲面(170)为凹面。
14.根据权利要求11所述的附件(46或140)，其特征在于，所述支座部分(126)包括多个表面(162和164)。
15.根据权利要求14所述的附件(46或140)，其特征在于，所述多个表面包括第一表面(162)和第二表面(164)。
16.根据权利要求15所述的附件(46或140)，其特征在于，所述第二表面(164)为凸弧。
17.根据权利要求16所述的附件(46或140)，其特征在于，所述柱塞连接件(78或150)在所述第一位置和所述第二位置之间的移动是绕带有中心点(87)的枢销(86)进行的，所述第二表面(164)以所述枢销(86)的中心点(87)为圆心(87)。
全文摘要
本发明提供一种用于断路器内的附件。该附件包括带有一个可动元件的促动器,滑动跳闸件、可动元件和滑动跳闸件间的连接件。该跳闸元件设有一个支座部分,该支座部分使得所述连接件和可动元件间保持设定的间隙。
文档编号H01H83/20GK1343368SQ00804836
公开日2002年4月3日 申请日期2000年12月12日 优先权日2000年1月11日
发明者R·N·卡斯顿圭, J·L·罗森 申请人:通用电气公司