断路器热磁脱扣装置和方法
【专利摘要】本发明提供一种用于包括电触点、脱扣机构、双金属片和衔铁的断路器的脱扣装置。该脱扣装置包括与脱扣机构结合并绕枢转点布置的第一脱扣杆，以及与第一脱扣杆结合并绕该枢转点布置的第二脱扣杆。在第一工况中，第一脱扣杆基本上独立于第二脱扣杆绕枢转点旋转，并触发脱扣机构断开电触点。在第二工况中，第二脱扣杆绕枢转点旋转，导致第一脱扣杆绕枢转点转动并触发脱扣机构断开电触点。还公开了本发明的许多其它方面。
【专利说明】断路器热磁脱扣装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及断路器，尤其涉及一种断路器热磁脱扣装置和热磁脱扣方法。
【背景技术】
[0002]断路器通常包括一个或多个电触点，并提供防止持续过流状况和短路状况的保护。在许多断路器中，热磁脱扣装置包括在发生持续过流状况时使断路器脱扣的热脱扣部分和在发生短路状况时使断路器脱扣的磁脱扣部分。现有的热磁脱扣装置通常包括单个脱扣杆，该脱扣杆释放脱扣机构，使断路器脱扣，并断开电触点，以切断保护电路中的电流。
[0003]但是，现有的热磁脱扣装置通常不能把热脱扣事件与磁脱扣事件分离开来。
【发明内容】
[0004]在第一方面，本发明提供一种断路器脱扣装置，该断路器脱扣装置包括电触点、脱扣机构、双金属片和衔铁。该脱扣装置包括与脱扣机构结合并绕枢转点布置的第一脱扣杆，以及与第一脱扣杆结合并绕该枢转点布置的第二脱扣杆。在第一工况中，第一脱扣杆基本上独立于第二脱扣杆绕枢转点旋转，并触发脱扣机构断开电触点。在第二工况中，第二脱扣杆绕枢转点旋转，导致第一脱扣杆绕枢转点转动并触发脱扣机构断开电触点。
[0005]在第二方面，本发明提供一种断路器，该断路器包括电触点、脱扣机构、双金属片、衔铁和脱扣装置。该脱扣装置包括与脱扣机构结合并绕枢转点布置的第一脱扣杆，以及与第一脱扣杆结合并绕该枢转点布置的第二脱扣杆。在第一工况中，第一脱扣杆基本上独立于第二脱扣杆绕枢转点旋转，并触发脱扣机构断开电触点。在第二工况中，第二脱扣杆绕枢转点旋转，导致第一脱扣杆绕枢转点转动并触发脱扣机构断开电触点。
[0006]在第三方面，本发明提供一种使包括电触点、脱扣机构、双金属片和衔铁的断路器脱扣的方法。该脱扣方法包括提供与脱扣机构结合并绕枢转点布置的第一脱扣杆，以及提供与第一脱扣杆结合并绕该枢转点布置的第二脱扣杆。该脱扣方法还包括:在第一工况中，使第一脱扣杆基本上独立于第二脱扣杆绕枢转点旋转，并触发脱扣机构断开电触点，在第二工况中，使第二脱扣杆绕枢转点旋转，从而导致第一脱扣杆绕该枢转点旋转，并触发脱扣机构断开电触点。本发明还提供许多其它方面。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]通过参照以下附图进行的下列详细说明，能够更清晰地理解本发明的特征，在附图中，相同的标号代表相同的元件，其中:
[0008]图1A是本发明的一种示例性热磁脱扣装置的侧视图；
[0009]图1B是图1A所示的示例性热磁脱扣装置的前视图；
[0010]图1C是图1A所示的示例性热脱扣杆的侧视图；
[0011]图1D是图1C所示的示例性热脱扣杆的前视图；
[0012]图1E是图1A所示的示例性磁脱扣杆的侧视图；
[0013]图1F是图1E所示的示例性磁脱扣杆的前视图；
[0014]图2A是本发明的一种示例性热磁脱扣装置的另一个侧视图；
[0015]图2B是图2A所示的本发明的一种示例性弹簧加载致动器的前视图；
[0016]图2C是图2A所示的示例性热磁脱扣装置处于过流工况时的侧视图；以及
[0017]图2D是图2A所示的示例性热磁脱扣装置处于短路工况时的侧视图。
【具体实施方式】
[0018]本发明提供一种热磁脱扣装置和一种热磁脱扣方法，该装置包括独立的热脱扣杆和磁脱扣杆，独立的热脱扣杆和磁脱扣杆可用于把热脱扣事件与磁脱扣事件分离开来。
[0019]请参考图1A-1F，其中示出了本发明的一种示例性热磁脱扣装置。热磁脱扣装置100包括绕枢转点112布置的第一脱扣杆110、以及绕该枢转点112布置的第二脱扣杆210。如下文中所详述，在第一工况(例如，过流或热脱扣状况)中，第一脱扣杆110绕枢转点112旋转，并触发脱扣机构(未示出)断开断路器的电触点(未示出)。就此而言，第一脱扣杆110在此又称为“热脱扣杆110”。
[0020]另外，如下文中所详述，在第二工况(例如，短路或磁脱扣状况)中，第二脱扣杆210绕枢转点112旋转，导致第一脱扣杆110绕枢转点112旋转，并触发脱扣机构断开断路器的电触点。就此而言，第二脱扣杆210在此又称为“磁脱扣杆210”。
[0021]如下文中所详述，在过流工况中，热脱扣杆110基本上独立于磁脱扣杆210绕枢转点112旋转。与此相反的是，在短路状况中，热脱扣杆110和磁脱扣杆都绕枢转点112旋转。如下文中所详述，可以使用热脱扣杆110和磁脱扣杆210的分离特性来识别热磁断路器中的短路脱扣事件。
[0022]如图1C-1D所示，热脱扣杆110包括圆柱形支撑件114a_114d、锁闩机构116、以及双金属界面118a-118c。圆柱形支撑件114a_114d绕枢转点112支撑热脱扣杆110。例如，圆柱形支撑件114a-114d中的每一个可包括沿公共轴113同心布置的圆柱孔120。虽然热脱扣杆110包括四个圆柱形支撑件114a-114d，但是本领域技术人员能够理解，本发明的热脱扣杆可包括比圆柱形支撑件114a-114d更多或更少的圆柱形支撑件。另外，本领域技术人员能够理解，支撑件114a-l 14d可具有除圆柱形状之外的其它形状。
[0023]锁闩机构116从热脱扣杆110的第一表面124探出，并包括锁舌126。在图中所示的例子中，锁闩机构116以向下的角度从第一表面124探出。本领域技术人员能够理解，锁闩机构可按不同于图1C所示的角度的某个角度探出。如下文中所详述，锁闩机构116适于在断路器正常工作的过程中固定住弹簧加载致动器(在图1A-1F中未示出)，并适于在发生热脱扣状况或磁脱扣状况时释放弹簧加载致动器，从而使断路器脱扣。
[0024]在图1C-1D所示的例子中，热脱扣杆110包括三个双金属界面118a_118c，每个双金属界面用于三极断路器的一个电极。本领域技术人员能够理解，在与包括多于或少于三个电极的断路器结合使用时，本发明的热脱扣杆可包括比三个双金属界面118a-118c更多或更少的双金属界面。例如，单个双金属界面可与单极断路器结合使用。类似地，四个双金属界面可与四极断路器结合使用。
[0025]现在请参考图1E-1F，磁脱扣杆210包括圆柱形支撑件214a_214c、开口 216、以及衔铁界面218a-218c。圆柱形支撑件214a_214c绕枢转点112支撑磁脱扣杆210。例如，圆柱形支撑件214a-214c中的每一个可包括沿公共轴115同心布置的圆柱孔220。虽然磁脱扣杆210包括三个圆柱形支撑件214a-214c，但是本领域技术人员能够理解，本发明的磁脱扣杆可包括比三个圆柱形支撑件214a-214c更多或更少的圆柱形支撑件。另外，本领域技术人员能够理解，支撑件214a-214c可具有除圆柱形状之外的其它形状。
[0026]在图1E-1F所示的例子中，磁脱扣杆210包括三个衔铁界面218a_218c，每个衔铁界面用于三极断路器的一个电极。本领域技术人员能够理解，在与包括多于或少于三个电极的断路器结合使用时，本发明的磁脱扣杆可包括比三个衔铁界面218a-218c更多或更少的衔铁界面。例如，单个衔铁界面可与单极断路器结合使用。类似地，四个衔铁界面可与四极断路器结合使用。
[0027]可选的是，磁脱扣杆210可包括第一延长部分221和第二延长部分222，每个延长部分可结合至断路器中的附件(未示出)。在所示的例子中，第二延长部分222从磁脱扣杆210的第二表面224水平探出，第一延长部分221从磁脱扣杆210的第三表面223竖直探出。如图1F所不,第一延长部分221和第二延长部分222在磁脱扣杆210上排成一行(例如，沿假想的X轴)。本领域技术人员能够理解，本发明的磁脱扣杆可包括比两个延长部分更多或更少的延长部分，并且延长部分可位于磁脱扣杆210上的其它位置。
[0028]热脱扣杆110可由塑料、金属、聚合物、树脂或其它适当材料中的一种或多种制成。热脱扣杆110的长度可在约150毫米和约200毫米之间，其高度可在约20毫米和约30毫米之间，其厚度可在约10毫米和约20毫米之间。也可采用其它尺寸。
[0029]磁脱扣杆210可由塑料、金属、聚合物、树脂或其它适当材料中的一种或多种制成。磁脱扣杆210的长度可在约150毫米和约200毫米之间，其高度可在约20毫米和约30毫米之间，其厚度可在约10毫米和约20毫米之间。也可采用其它尺寸。
[0030]如图1A-1B所示，热脱扣杆110和磁脱扣杆210可同时安装在具有与枢转点112成一直线的中轴线112’的圆柱形轴杆122上。具体而言，热脱扣杆110的圆柱孔120和磁脱扣杆210的圆柱孔220都可接收圆柱形轴杆122。而且，热脱扣杆110和磁脱扣杆210都可绕圆柱形轴杆122自由转动。就此而言，热脱扣杆110和磁脱扣杆210都绕枢转点112布置。
[0031]图1A-1B示出了布置在圆柱形轴杆122上并处于初始位置的热脱扣杆110，以及布置在圆柱形轴杆122上并处于初始位置的磁脱扣杆210，热脱扣杆110的第一表面124与磁脱扣杆210的第二表面224相邻。另外，在初始位置，热脱扣杆110的锁闩机构116穿过磁脱扣杆210的开口 216。
[0032]请参考图2A-2D，其中示出了本发明的示例性热磁脱扣装置100的操作。热磁脱扣装置100可与弹簧加载致动器300、双金属元件400、以及断路器磁性结构的磁性组件500 (例如平移磁性系统)结合。弹簧加载致动器300包括圆柱形支撑件310、锁闩表面320、弹簧330、以及延长部分340。双金属元件400包括双金属片410和接触面420。磁性组件500包括衔铁组件510和滑道520。本领域技术人员能够理解，本发明的热磁脱扣装置可与其它致动器、热量检测和磁性检测装置结合使用。
[0033]图2A示出了热磁脱扣装置100、弹簧加载致动器300、双金属元件400和磁性组件500处于初始的非脱扣状况时的构造。弹簧加载致动器300在圆柱形支撑件310上枢转，弹簧330趋向于使弹簧加载致动器300偏置，从而使锁闩表面320和延长部分340向上枢转，并远离热磁脱扣装置100。在图2所示的构造中，热脱扣杆110的锁闩机构116与弹簧加载致动器300相互配合地结合，以防止这种枢转。
[0034]具体而言，锁闩机构116的锁舌126与弹簧加载致动器300的锁闩表面320接合。在此初始构造中，热脱扣杆110和磁脱扣杆210处于其初始位置，断路器的脱扣机构没有被触发，并且断路器的电触点保持闭合状态。双金属片410和衔铁组件510均处于其初始位置。
[0035]现在请参考图2C，其中示出了热磁脱扣装置100在第一工况(例如过流或热脱扣状况)中的操作。当发生过流状况时，双金属元件400的温度升高，双金属片410开始偏离其初始位置。若双金属元件400的温度升得足够高，由于吸收的电流超过预定水平，因此接触面420与热脱扣杆110的双金属界面118c接合。所以，热脱扣杆110从其初始位置绕枢转点112沿顺时针方向旋转至第二脱扣位置。
[0036]在该脱扣位置，锁舌126从弹簧加载致动器300的锁闩表面320脱开，延长部分340向上枢转并远离热磁脱扣装置100，从而触发脱扣机构(未示出)并使断路器的电触点(未示出)断开。如图2C所示，在过流状况中，虽然热脱扣杆110从其初始位置绕枢转点旋转至脱扣位置，但是磁脱扣杆210仍处于其初始位置。因此，在过流工况中，热脱扣杆110基本上独立于磁脱扣杆210绕枢转点112旋转。
[0037]现在请参考图2D，其中示出了热磁脱扣装置100在第二工况(例如短路或磁脱扣状况)中的操作。断路器包括产生与电流水平成正比的磁场的电磁铁(未示出)。当发生短路状况时，磁场足够强，使衔铁组件510在滑道520上从其初始位置向下移动。因此，衔铁组件510与磁脱扣杆210的衔铁界面218c接合，导致磁脱扣杆210绕枢转点112沿顺时针方向旋转。另外，磁脱扣杆210的第二表面224与热脱扣杆110的第一表面124接合,这导致热脱扣杆110从其初始位置绕枢转点112沿顺时针方向旋转至第二脱扣位置。
[0038]在该脱扣位置，锁舌126从弹簧加载致动器300的锁闩表面320脱开，延长部分340向上枢转并远离热磁脱扣装置100，从而触发脱扣机构并使断路器的电触点断开。如图2D所示，在短路状况中，热脱扣杆110和磁脱扣杆210都从其初始位置绕枢转点112旋转至脱扣位置。
[0039]如上所述，磁脱扣杆210可包括第一延长部分220和第二延长部分222，每个延长部分可结合至断路器中的附件(未示出)。在过流状况中，由于磁脱扣杆210仍处于其初始位置，因而，第一延长部分220和第二延长部分222分别处于其初始位置。因此，若断路器脱扣，但是第一延长部分220和第二延长部分222仍处于其初始位置，则表明脱扣的原因是过流状况。
[0040]相反的是，在短路状况中，磁脱扣杆210从其初始位置旋转至脱扣位置，第一延长部分220和第二延长部分222也从其初始位置移动至脱扣位置。因此，若断路器脱扣，则第一延长部分220和第二延长部分222可用于识别脱扣的原因是短路脱扣状况。
[0041]在上述的热磁脱扣装置100的例子中，由于双金属界面118a_118c布置在公共的热脱扣杆I1上，并且衔铁界面218a-218c布置在公共的磁脱扣杆110上，断路器的任何一极上发生过流或短路都会触发断路器的所有电极的脱扣机构，并断开断路器的触点。
[0042]上文仅说明了本发明的原理，本领域技术人员在不脱离本发明的范围和精神的前提下可做出各种修改。
【权利要求】
1.一种用于包括电触点、脱扣机构、双金属片和衔铁的断路器的脱扣装置，该脱扣装置包括: 与脱扣机构结合并绕枢转点布置的第一脱扣杆；和 与第一脱扣杆结合并绕所述枢转点布置的第二脱扣杆，其中: 在第一工况中，第一脱扣杆基本上独立于第二脱扣杆绕所述枢转点旋转，并触发脱扣机构断开电触点； 在第二工况中，第二脱扣杆绕所述枢转点旋转，导致第一脱扣杆绕所述枢转点转动并触发脱扣机构断开电触点。
2.如权利要求1所述的脱扣装置，其中，在第一工况中，所述双金属片导致第一脱扣杆绕所述枢转点旋转。
3.如权利要求1所述的脱扣装置，其中，第一工况包括过流状况。
4.如权利要求1所述的脱扣装置，其中，在第一工况中，第二脱扣杆不绕所述枢转点旋转。
5.如权利要求1所述的脱扣装置，其中，在第二工况中，衔铁导致第二脱扣杆绕所述枢转点旋转。
6.如权利要求1所述的脱扣装置，其中，第二工况包括短路状况。
7.如权利要求1所述的脱扣装置，其中，第一脱扣杆包括第一界面，在第一工况中，所述双金属片与第一界面接触。
8.如权利要求1所述的脱扣装置，其中，第二脱扣杆包括第二界面，在第二工况中，衔铁与第二界面接触。
9.如权利要求1所述的脱扣装置，其中，第一脱扣杆包括适于对弹簧加载致动器进行固定的锁闩机构。
10.如权利要求9所述的脱扣装置，其中，在第一工况和第二工况中，锁闩机构从弹簧加载致动器脱开，以使断路器脱扣。
11.一种断路器，包括电触点、脱扣机构、双金属片、以及衔铁，所述脱扣机构包括: 与脱扣机构结合并绕枢转点布置的第一脱扣杆；和 与第一脱扣杆结合并绕所述枢转点布置的第二脱扣杆，其中: 在第一工况中，第一脱扣杆基本上独立于第二脱扣杆绕所述枢转点旋转，并触发脱扣机构断开电触点； 在第二工况中，第二脱扣杆绕所述枢转点旋转，导致第一脱扣杆绕枢转点转动并触发脱扣机构断开电触点。
12.如权利要求11所述的断路器，其中，在第一工况中，所述双金属片导致第一脱扣杆绕所述枢转点旋转。
13.如权利要求11所述的断路器，其中，第一工况包括过流状况。
14.如权利要求11所述的断路器，其中，在第一工况中，第二脱扣杆不绕所述枢转点旋转。
15.如权利要求11所述的断路器，其中，在第二工况中，衔铁导致第二脱扣杆绕所述枢转点旋转。
16.如权利要求11所述的断路器，其中，第二工况包括短路状况。
17.如权利要求11所述的断路器，其中，第一脱扣杆包括第一界面，在第一工况中，所述双金属片与第一界面接触。
18.如权利要求11所述的断路器，其中，第二脱扣杆包括第二界面，其中，在第二工况中，衔铁与第二界面接触。
19.如权利要求11所述的断路器，其中，第一脱扣杆包括适于对弹簧加载致动器进行固定的锁闩机构。
20.如权利要求19所述的断路器，其中，在第一工况和第二工况中，锁闩机构从弹簧加载致动器脱开，以使断路器脱扣。
21.一种与包括电触点、脱扣机构、双金属片和衔铁的断路器结合使用的脱扣方法，该脱扣方法包括: 提供与脱扣机构结合并绕枢转点布置的第一脱扣杆； 提供与第一脱扣杆结合并绕所述枢转点布置的第二脱扣杆； 在第一工况中，使第一脱扣杆基本上独立于第二脱扣杆绕所述枢转点旋转，并触发脱扣机构断开电触点；以及 在第二工况中，使第二脱扣杆绕所述枢转点旋转，导致第一脱扣杆绕所述枢转点转动并触发脱扣机构断开电触点。
22.如权利要求21所述的脱扣方法，其中，在第一工况中，所述双金属片导致第一脱扣杆绕所述枢转点旋转。
23.如权利要求21所述的脱扣方法，其中，第一工况包括过流状况。
24.如权利要求21所述的脱扣方法，其中，在第一工况中，第二脱扣杆不绕所述枢转点旋转。
25.如权利要求21所述的脱扣方法，其中，在第二工况中，衔铁导致第二脱扣杆绕所述枢转点旋转。
26.如权利要求21所述的脱扣方法，其中，第二工况包括短路状况。
27.如权利要求21所述的脱扣方法，其中，第一脱扣杆包括第一界面，所述脱扣方法还包括在第一工况中使所述双金属片与第一界面接触。
28.如权利要求21所述的脱扣方法，其中，第二脱扣杆包括第二界面，所述脱扣方法还包括在第二工况中使衔铁与第二界面接触。
29.如权利要求21所述的脱扣方法，还包括:提供具有适于对弹簧加载致动器进行固定的锁闩机构的第一脱扣杆。
30.如权利要求29所述的脱扣方法，还包括:在第一工况和第二工况中，使锁闩机构从弹簧加载致动器脱开，从而使断路器脱扣。
【文档编号】H01H71/40GK104137215SQ201280070783
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2012年2月28日 优先权日:2012年2月28日
【发明者】S.S.托马斯, E.桑多瓦尔卡玛科 申请人:西门子公司