专利名称：电弧气体接合脱扣梁和/或横梁上闸板的断路器的制作方法
技术领域：
本发明涉及这样的断路器，这些断路器具有脱扣梁，它拉开可栓上的操作机构，以打开断路器中的可分离触头。更具体地说，本发明涉及这样的装置，它们应用切断期间产生的电弧气体以加速断路器的打开和/或用于保护运动部件免受电弧气体中碎片的损害。
一种通用类型的多相断路器，其模压壳体对每一极均具有并列的舱室。每一极具有包含固定触头和活动触头的可分离触头。活动触头由活动触头组合件所携带。所有极的活动触头组合件由横梁连接在一起，以便同时打开和闭合所有极的触头。一件单一的操作机构连至横梁，以便通过操纵断路器把手，人工打开和闭合触头。触头也可由脱扣组件自动脱扣打开，该脱扣组件监视每一极中的电流。脱扣组件包含可转动地安装着的脱扣梁，它栓上操作机构。在检测过电流状态时，脱扣组件转动脱扣梁以拉开操作机构，然后操作机构通过转动横梁，打开触头及所有极。
要求有一定量的时间，以便脱扣组件响应过电流状态，以及使操作机构在被脱扣梁拉开后启动打开触头。为加速随短路或其它十分大的电流而产生的脱扣，通常设置具有冲击断开(blow open)特性的活动触头组合件。一般说来，活动触头组合件包括底座构件，它连接至或与横梁一体地成形，因此由横梁加以转动。活动触头固定至触头臂的自由端，触头臂则由冲击断开接头枢轴可转动地连接至底座构件。当触头闭合时，触头臂布置在线路导体的一部分的紧邻处，固定触头安装在线路导体上，其中的电流流动方向与电流通过触头臂的方向相反。反向流动的电流产生的磁场产生十分大的推斥力，它相对底座构件转动触头臂，因而将触头冲击断开。脱扣组件和操作机构依次响应，并将触头臂重又连接至底座构件。此冲击断开特性在响应十分大的过电流方面十分有效。但是，仍有改进余地。
短路切断期间产生的电弧所产生的气体，通常包含汽化形式的触头材料碎片。这些碎片能沉积在断路器的其它部件上，并对机械零件的运行具有有害作用。特别是沉积在电动机械脱扣装置上的来自电弧气体的碎片能增加摩擦，并使性能变差。因此，在控制断路器中电弧气体方面也有改进余地。
本发明的目的是提出一种改进的断路器，它能较好地控制切断期间产生的电孤气体，特别是诸如与短路相关联的那些大的过电流切断期间产生的电弧气体。按本发明的一个方面，触头冲击断开期间产生的电弧气体被用于加速脱扣组件对过电流的响应。更具体地说，电弧气体被用于加速拉开操作机构的脱扣梁的转动。从安装成可转动的脱扣梁横向伸出的闸板被电弧气体所撞击，电弧气体使脱扣梁在脱扣方向产生转动。这些从脱扣梁突出的闸板能同时保护脱扣组件，特别是电磁脱扣机构免受电弧气体中碎片的撞击。
横向突出物也能设置在横梁上，横梁位于可分离触头与脱扣梁或脱扣组件的其它脱扣机构之间。这些突出物被设置成用以在横梁上产生力矩，这些力矩帮助打开可分离触头。如需要最大限度地保护脱扣组件免遭电弧气体中碎片的撞击，横梁上突出物的尺寸可相应地制作，则电弧气体对脱扣梁的效应将减少。
由以下优选实施例的说明，并结合附图，可对本发明进行充分了解，其中
图1是本发明的断路器通过中央极的垂直截面，该断路器示于断开状态。
图2是与图1相同的垂直截面，但所示断路器位于接通状态。
图3是与图1相同的垂直截面，但所示断路器位于脱扣状态。
图4是与图1相同的垂直截面，但所示断路器位于冲击断开状态。
图5是部分断路器的等角投影图，所示断路器的盖被移走。
图6是横梁的等角投影图，它形成断路器的部件。
图7是脱扣梁的等角投影图，它形成断路器的部件。
图8是通过外极之一的垂直截面图，所述外极处于冲击断开状态。
请参考图1-5，断路器1是一种模压壳断路器，它具有由底座5和盖7构成的模压壳体3。断路器1具有三根放置在并排的舱室中的极9A-9C。虽然本发明按三极断路加以说明，但显然所涉及的原理也适用于具有其它数量极的断路器。
每一极9包含由固定触头13和活动触头15形成的可分离触头11。固定触头13安装在线路导体17上，线路导体17的终端是用于连接至配电系统(未表示)的线路接线端19。
活动触头组合件21在每一极中包含触头臂23，它在一端安装着活动触头。活动触头臂23的相对端通过枢轴销钉27可枢轴转动地安装在触头臂支架25A-25C上。如由图6可最清楚地看到，每一极的触头臂支架25被一体模压的横梁29连接在一起以形成一件单一的组件。横梁29安装成可由轴颈在底座5中的一体轴承30加以转动。
单一的可栓上操作机构31通过与中心极中触头臂支架25B的连接同时打开和闭合所有舱室内的可分离触头。此可栓上操作机构包含肘节连杆33，它具有通过连接活动触头臂23的同一枢轴销钉27与触头臂支架25B连接的下肘节杆35。肘节连杆33还包含借助弯头销钉39枢轴转动地连接至下肘节杆的上肘节杆37。上肘节杆37的上端借助枢轴销钉41枢轴转动地连接至托架43，托架43转而又枢轴转动地安装在固定销钉45上。
把手组合件包含一件具有一体的把手51的模压操作构件49，把手51通过盖7中的开口53而伸出。把手组合件47还包含叉臂55，如由图8可见，它被可枢轴转动地安装成用于通过凹槽57和侧板59中的弧线而转动。一对螺旋压缩弹簧60(只表示了一个)在一端连接至弯头销钉39，在另一端连接至叉臂55的索眼。
断路器1还具有脱扣组件61，它包含用于每一极的脱扣机构63A-63C。每一脱扣机构63包含具有绕组67的脱扣螺管65，绕组67在一端通过弹性分流器69(为清楚起见，只加以局部表示)连接至相关的触头臂23，而在另一端连接至负载接线端71。这样，通过断路器的每一极的主电流路径包含线路接线端19、线路导体17、固定触头13、活动触头15、活动触头臂23、弹性分流器69、脱扣螺管65和负载接线端71。每一脱扣螺管65包含极块73以及可移动线芯75，可移动线芯75由弹簧结构77与极块73隔开，以形成间隔79。脱扣组件61还包含共用脱扣梁81，它在图7中能最清楚地看到。此脱扣梁横穿所有脱扣机构63而伸展，并安装成围绕纵向轴线83而转动。从脱扣梁81突出，并邻近每一脱扣机构的是鞍座85A-85C，鞍座85A-85C具有开口87A-87C，相关脱扣机构63的可移动线芯75通过它而伸展。可移动线芯具有脱扣杠杆89，它由此在相关的鞍座85之上横向地伸展。
脱扣组件61还包含止动销组合件91，用于栓住可栓上操作机构31。此止动销组合件91包含可枢轴转动地安装着的中间止动销构件93，它在一端具有止动指95，止动指95接合托架上的止动切口97。在中间止动销构件93上的下臂99接合从脱扣梁81突出的止动交界面101。如由图1-5所见，脱扣梁由扭转弹簧103(见图7)按顺时针施加偏压。
图1表示断路器处于断开状态，此时每一极的活动触头臂23逆时针转动以打开可分离触头。弹簧60在弯头销钉39中向上拉，从而上肘节杆37趋于围绕枢轴销钉45顺时针转动托架43。但是，此转动被止动销组合件91所抗住。
通过顺时针转动把手51至图2所示的位置，可将断路器移动至闭合状态。当弹簧60的力作用线通至枢轴销钉41的右方时，肘节连杆33竖立，并顺时针转动触头臂23以闭合可分离触头11。止动销组合件91在此操作期间仍保持接合，以防止托架43转动。为了在触头13和15上施加接触压力及适应其上的磨损，触头弹簧105被安装在活动触头臂支架25中，并靠压在凸轮从动轮107上，该凸轮从动轮107接合位于触头臂23的端部上的凸轮表面109，该端部与安装活动触头的端部相对。
断路器1能通过转动把手51至图1所示的位置而被手工打开。当弹簧60的力作用线通至枢轴销钉41的左方时，肘节连杆33塌陷以抬起中间极的触头臂23，这造成可分离触头15的打开，以及通过横梁29打开所有极。
借助脱扣组件61设置了过电流保护。当通过脱扣螺管65的电流变得相当大时，诸如与短路相关联时，此电流产生的磁通量就足以克服弹簧组合件77的偏压，拉下可移动线芯75以闭合间隔79。当可移动线芯75被拉着向下时，脱扣杠杆89接合脱扣梁81上的相关的鞍座85，从而将脱扣梁逆时针转动至图3所示的脱扣位置。脱扣梁81的这一转动引起止动交界面101脱开与中间止动下臂99的接合，在止动指95转出与托架上的止动切口97的接合时，拉开可栓上的操作机构。当托架43不受约束时，它顺时针地围绕枢轴销钉45而转动。当由托架携带的销钉41通至弹簧60的力作用线的右方时，肘节连杆33塌陷以打开触头臂23。请注意图3，当断路器1处于脱扣状态时，把手51处于中间位置以提供脱扣状态的直观标记。
如上所述，断路器1具备冲击断开特性，它使断路器得以更快地响应短路，因此在较低的峰值时切断电流。此特性由冲击断开接头111提供，此冲击断开接头111由触头弹簧105、凸轮从动轮107以及在触头臂23上的凸轮表面109，并结合线路导体17的布线形成。如将看到的，当触头闭合时，线路导体从固定触头平行于触头臂而伸至左方。这样，当触头15闭合时，流动通过断路器的电流在触头臂中按一个方向流动，而在线路导体的靠近间隔的平行部分中按相反方向流动。在短路电流时，这些相反电流产生的磁推斥力强得足以克服触头弹簧的偏压，将销钉27上的触头臂转动至图4所示的冲击断开位置。虽然冲击断开触头所必需的电流也足以驱动脱扣机构，但反应时间较长。当脱扣机构执行拉开可栓上的操作机构31时，发生上述脱扣次序，触头支架构件逆时针转动以重新建立触头臂的相对位置。
可栓上操作机构31在脱扣后，通过将断开位置之外的把手51逆时针转动至重新设定位置而被重新栓上，在重新设定位置时，叉臂上的重新设定销钉113接合托架43，并将其逆时针移动，直至中间止动销重新接合托架上的止动切口97。
当断路器1切断诸如短路电流的十分大的电流，固定触头13与活动触头15分开时，电弧击穿于固定触头13与活动触头15之间。此十分大的电流在围绕每一触头臂的电弧马达115中感生涡电流。此涡电流产生磁场，并帮助将电弧驱动进入触头臂23的端部之外的灭孤室117。灭弧室117由若干分隔板119构成，这些分隔板119分割电弧电压，并趋于冷却电弧以熄灭电弧。然后，电弧气体大部分通过排气口121流出。但是，所产生气体的体积和压力也能沿着触头臂吹回，通过横梁，吹向脱扣机构63。这些电弧气体包含形为汽化触头材料的碎片，它们能沉积在脱扣机构的表面上，从而增加摩擦力，并妨碍其运行。我们还发现这些电孤气体具有大量能量，它们能用于加速脱扣。因此，我们在脱扣梁81上设置了从纵向轴线83横向伸出的闸板123。如由图7可见，这样的闸板123A和123C设置在部分脱扣梁81上，通过外极9A和9C而伸展。可栓上操作机构31设置在中央极上，从而在某种程度上阻挡气体在此极中的向后运动。此外，制动交界面101设置在脱扣梁的这一区间上。闸板123A和123C在脱扣梁81上向上伸展，大致横向于气体的流动，这样，这些闸板123A和123C被气体所接合，沿脱扣方向逆时针转动脱扣梁。如此，它们启动断路器的脱扣。这与脱扣梁被螺管进行的转动同时发生。同时，这些闸门123将在相关极中的电极气体偏转向上，离开脱扣机构63(见图8)，特别是离开弹簧组合件77，碎片在此处的沉积可能妨碍脱扣机构的运行。
作为脱扣梁上闸板123的替代方案，或在脱扣梁上闸板123之外，可如图6和8所示，在横梁29上设置横向突出物125。这些横向突出物125横切气体的流动而伸展，并伸展于帮助横梁逆时针转动打开可分离触头15的方向。同时，至少在某种程度上与横向突出物的尺寸有关，这些横向突出物阻挡气体向着脱扣机构，甚至向着脱扣梁上闸板123的向后流动。同样，横向突出物125A和125C只设置在外极9A和9C中的横梁29上。
虽然已对本发明的特定实施例进行了详细说明，但本领域的技术人员将看到，根据披露的总体思想可对这些细节加以各种修改和替代。因此，披露的具体装置只是为了展示，而不是限制本发明的范围，本发明的范围将由所附权利要求及其任何和所有等同物全部给出。
权利要求
1．一种断路器，该断路器包括可分离触头，该可分离触头包含固定触头和活动触头；活动触头组合件，它安装着所述活动触头；可栓上操作机构，它连接至所述活动触头组合件，用于在被拉开时，打开可分离触头；以及脱扣组件，该脱扣组件包含可转动脱扣梁，它响应通过所述断路器的预定电流条件，进行转动以拉开所述可栓上操作机构，并打开所述可分离触头，所述活动触头组合件结合有冲击断开接头，该冲击断开接头使所述可分离触头能响应短路电流，在所述可栓上操作机构拉开之前得以冲击断开，而且所述脱扣粱至少具有一块闸板，它被所述可分离触头冲击断开时所产生的电弧气体所接合，以加速所述可栓上操作机构的拉开。
2．如权利要求1的断路器，其特征在于，所述活动触头组合件包括安装成可枢轴转动的底座构件，所述可栓上操作机构与其连接；以及触头臂，它安装着所述活动触头，所述冲击断开接头将所述触头臂可枢轴转动地连接至所述底座构件，用以相对所述底座构件进行转动。
3．如权利要求2的断路器，其特征在于，所述脱扣梁包括细长构件，该细长构件安装成围绕纵向轴线在第一角向进行转动，以拉开所述操作机构，而所述闸板从所述细长构件伸出，其伸展方向大致横切电弧气体的流动，以产生所述脱扣梁在所述第一角向被所述电弧气体造成的转动。
4．一种断路器，该断路器包括若干根极，而每一极包括可分离触头，该可分离触头包含固定触头和活动触头；和活动触头组合件，它包含底座构件、安装着所述活动触头的触头臂、和将所述触头臂可转动地安装至所述底座构件上的冲击断开接头；横梁，该横梁可枢轴转动地安装着所述若干根极的所述底座构件，用于一起转动；可栓上操作机构，它被连接至所述底座构件中的一件底座构件，用于通过所述横梁转动在所述若干极中的所述底座构件，以便在所述可栓上操作机构被拉开时，同时打开所述若干极中的所述可分离触头；以及脱扣组件，它包含脱扣梁，该脱扣梁横穿所述若干极而伸展，并可响应任一所述极中的预定电流条件进行转动以拉开所述可栓上操作机构，所述脱扣梁至少在一个极上具有横向伸展的闸板，在该极中由于冲击断开产生的电弧气体压靠此闸板，以转动所述脱扣梁，并加速可栓上操作机构的拉开。
5．如权利要求4的断路器，其特征在于，所述脱扣梁具有在若干所述极中横向伸展的闸板，在相关极中产生的电孤气体压靠此闸板，以转动所述脱扣梁，以加速可栓上操作机构的拉开。
6．如权利要求5的断路器，其特征在于，所述脱扣组件对每一极包括一脱扣机构，而所述横梁被放置在所述可分离触头与所述脱扣机构之间，所述横梁至少在一个极上具有横向突出物，用以偏转所述电孤气体，避免其直接撞击所述一个极中的所述脱扣机构。
7．如权利要求6的断路器，其特征在于，所述横梁至少在两个极上具有横向突出物，用以偏转在那些极中的电弧气体，以免直接撞击在相关脱扣机构上。
8．一种断路器，该断路器包括若干并列的极，每一极包括可分离触头，该可分离触头包含固定触头和活动触头；和活动触头组合件，它安装着所述活动触头；横梁，该横梁可枢轴转动地安装着在每一所述若干极中的活动触头组合件，用于一起转动；可栓上操作机构，它被连接至所述横梁，用于转动所述横梁，以便在被拉开时，同时打开所述若干极中的所述可分离触头；以及脱扣组件，它包含脱扣梁，该脱扣梁横穿所述若干极而伸展，并可响应任一所述极中的预定电流条件进行转动以拉开所述可栓上操作机构，所述横梁放置在所述可分离触头与所述脱扣组件之间，并在多个极中具有横向突出物，用以偏转在电流切断期间在所述多个极中产生的电弧气体，以免直接撞击在所述脱扣组件上。
全文摘要
一种模压壳断路器，它具有在脱扣梁上的闸板，用以利用切断期间产生的电弧气体以加速可栓上操作机构的运行，并保护脱扣机构免遭电弧气体中碎片的冲击。可替代的是，或在此之外，可为了相同目的在横梁上设置横向突出物。
文档编号H01H9/34GK1316757SQ0111243
公开日2001年10月10日 申请日期2001年4月3日 优先权日2000年4月3日
发明者理查德·P·马林高斯基, 兰斯·古拉, 凯思琳·M·帕尔默, 威廉·E·贝蒂 申请人:尹顿公司