专利名称：具有锁定和可双向接线的电路中断装置的制作方法
技术领域：
本发明指的是一族可复位电路中断装置和系统，其中包括接地故障电路断路器(GFCI)、电弧故障断路器(AFCI)、浸入检测电路断路器(IDCI)、电器漏电断路器(ALCI)、设备漏电断路器(ELCI)、电路断路器、接触器、自锁继电器和螺线管机构。更特别地，本发明指的是包括可以断开装置的线路侧和负载侧的导电通路的电路中断部分的电路中断装置。
2.背景技术许多电气接线装置具有可连接至电源的线路侧、可连接至一个或多个负载的负载侧和线路与负载侧之间的至少一个导电通路。与提供电力的导线或与向一个或多个负载导电的导线的电连接部处于线路侧和负载侧连接部。电气接线装置工业已经见证了对电路断开装置或系统增长的需求，该装置或系统设计成中断向各种负载例如家用电器、生活电气产品和支路提供的电力。特别地，例如，电气规程要求家庭浴室和厨房装备有接地故障电路断路器(GFCI)。当前可获得的GFCI装置例如公共所有的美国专利4,595,894中描述的装置使用电启动跳闸机构来机械地断开线路侧和负载侧之间的电连接。在它们跳闸之后，这种装置例如通过检测接地故障可复位。在′894专利中所讨论的装置中，用于使电路(即线路和负载侧之间的导电通路)机械断开的跳闸机构包括螺线管(或者跳闸线圈)。测试按钮用于测试跳闸机构和用于检测故障的电路，复位按钮用于使线路和负载侧之间的电连接复位。
然而，会出现下面的情况，即例如由雷击导致发生异常的情况，这不仅会导致装置和装置的跳闸处的电涌，而且还会使用于机械地断开电路的跳闸机构无效。这可能会在使用者不知情的情况下发生。在这种情况下，面对已经跳闸的GFCI，不知情的使用者会按下复位按钮，这反过来又会使具有不起作用的跳闸机构的装置在没有有效的接地故障保护的情况下复位。
另外，对于向这种GFCI装置供给电力的电线，会存在如Underwriters Laboratories(UL)标准PAG 943A中所定义的中线断开(Open neutral condition)的状态。如果在GFCI装置的线路(与负载相对)侧的中线出现中线断开的状态，会出现如下的情况，即生成的电流通路从向GFCI装置供给电力的相线(或者火线)经过装置的负载侧和人到达地面。如果出现中线断开的状态，那么已经跳闸的电流GFCI装置可以复位，尽管中线仍保持断开的状态。
在此全部引入作为参考的1998年8月24日提交的申请序列号为09/138,955的共同所有的申请，描述了一族在电路中断部分不可操作或者中线断开状态存在时能够锁定装置的复位部分的可复位电路中断装置。在此全部引入作为参考的1998年9月24日提交的申请序列号为09/175,228的共同所有的申请，描述了在电路中断部分不可操作或者中线断开状态存在时能够锁定装置的复位部分并且能够不依赖电路中断部分的操作而断开导电通路的可复位电路中断装置。
除了线路和负载侧连接部之外，如上所述的一些电路中断装置还具有使用者可触及的负载侧连接部。使用者可使用的负载侧连接部包括一个或多个连接点，其中使用者可以在外部连接至从线路侧供给的电力。负载侧连接部和使用者可使用的负载侧连接部通常电连接在一起。这种电路中断装置的实例是GFCI插座，其中线路和负载侧连接部是夹紧螺钉并且使用者可使用的负载侧连接部是插头连接(即三插脚或者两插脚凸形插头)。如所指出的那样，这种装置连接至外部导线以便线路导线连接至线路侧连接部并且负载侧导线连接至负载侧连接部。然而，会发生如下情况，即电路中断装置不正确地连接至外部导线从而负载导线连接至线路侧连接部并且线路导线连接至负载连接部。这被称为反向接线。如果电路中断装置是反向接线，使用者可使用的负载连接部的故障保护就会被消除，即使保持了负载侧连接部的故障保护。另外，因为消除了故障保护，所以负载接线端或者使用者可使用的插头会带有电源，这使使用者认为装置操作正确，而事实上并非如此。因此，当电路中断装置反向接线时，需要检测故障。而且需要防止装置反向接线。
发明内容
本发明涉及一族可复位电路中断装置，其中每个电路中断装置都具有至少两对用于线路侧和负载侧连接的接线端，并且不论哪对接线端连接至负载或者线路连接，每个这种装置都能维持故障保护。因此本发明的可复位电路中断装置可以不受反向接线的问题的影响，因为接线端对可以可替交地连接至一个或多个负载或者功率源。在第一接线配置中，第一对接线端可以连接至负载并且第二对接线端可以连接至线路(即电源)。或者，在第二接线配置中，第一对可以连接至线路并且第二对可以连接至负载。不论使用那种接线配置，本发明的可复位电路中断装置都可以适当地操作并且维持故障保护。
在一个实施例中，电路中断装置包括外壳和第一第二对接线端之间的至少部分地置于外壳内部的相线以及中线导电通路。相线导电通路在相线接线端处终止并且中线导电通路在中线接线端处终止。优选相线接线端之一(例如从第一对接线端)连接至电源并且另一对相线接线端(例如从第二对接线端)可以连接至一个或多个负载。
电路中断装置还包括置于外壳内部的电路中断部分，该电路中断部分配置成在一出现预定状态时，就使所述线路侧和所述负载侧之间的相线和中线导电通路之一或者两者的电都不连续。复位部分至少部分地置于外壳内部，并且配置成在断开的导电通路中可以重建电连续性。
优选相线导电通路包括所述线路和负载侧之间的多个开关装置，该多个开关装置能够断开从而使相线导电通路中的电不连续并且闭合从而重建电连续性。中线导电通路还包括所述线路和负载侧之间的多个开关装置，该多个开关装置能够断开从而使中线导电通路中的电不连续并且闭合从而重建中线导电通路中的电连续性。在这种配置中，电路中断部分使相线和中线导电通路的多个开关装置(具有触点)断开，并且复位部分使相线和中线导电通路的多个开关装置(具有触点)闭合。
用于电路中断部分的一个实施例使用机电电路断路器来使相线和中线导电通路中的电不连续，并且检测电路从而检测预定状态的出现。例如，机电电路断路器包括线圈组、装接至线圈组的活动铁心和装接至铁心的阻挡物。活动铁心产生响应以便激励线圈组，铁心的运动转换成所述阻挡物的运动。阻挡物的运动使相线和/或中线导电通路中的电不连续。
电路中断装置也可以包括复位闭锁部分，该复位闭锁部分防止相线或者中线导电通路或者两者中的电连续性重建，除非电路中断部分可以适当地操作。即复位闭锁防止装置复位，除非电路中断部分可以适当地操作。在电路中断装置包括复位闭锁部分的实施例中，复位部分可以配置成使至少一个复位触点电连接至电路中断部分的检测电路，并且复位按钮的压下使至少一部分相线导电通路接触至少一个复位触点。当在相线导电通路和至少一个复位触点之间形成接触时，启动电路中断部分从而复位闭锁部分无效并且相线和中线导电通路中的电连续性可以重建。
电路中断装置也可以包括独立电路中断部分操作的跳闸部分。跳闸部分至少部分地置于外壳内部并且配置成不依赖电路中断部分的操作而使相线和/或中线导电通路中的电气不连续。在一个实施例中，跳闸部分包括从外壳外部可使用的跳闸致动器并且跳闸臂优选在外壳内部并且由跳闸致动器延伸。跳闸臂优选配置成便于机械断开相线和/或中线导电通路中的电连续性，如果跳闸致动器启动的话。优选跳闸致动器是按钮。然而，也可以包括其它已知的致动器。
在此将参照附图描述本发明的优选实施例，图中类似的元件给出了相同的参考字符，其中图1是依照本发明的接地故障电路断路器的一个实施例的透视图；图2是图1中所示GFCI装置的一部分的局部剖开侧面正视图，显示了在设定位置或电路形成位置中的GFCI；图3是图1中电路中断装置的内部零件的分解图；图4是位于图1中GFCI装置内部的导电通路部分的平面图；图5是如图4所示导电通路的一部分的局部剖视图；图6是如图4所示导电通路的一部分的局部剖视图；图7是与图2类似的侧面正视图，显示了在电路断开或中断位置中的GFCI装置；图8是与图2类似的侧面正视图，显示了在复位操作过程中的GFCI装置的零件；图9-11是本发明的复位部分的一个实施例的操作的图示，其中显示了闩锁构件，该闩锁构件用于在线路和负载连接部之间形成电连接并且使电连接部的复位部分与电路中断部分的操作联系起来。
图12是用于检测接地故障的电路和允许任一对接线端连接到负载或电源上的电路的示意图；图13是依照本发明的接地故障电路断路器的可选实施例的透视图；图14是图13中所示GFCI装置的一部分的局部剖开侧面正视图，显示了在设定位置或电路形成位置中的GFCI装置；图15是与图14类似的侧面正视图，显示了在电路断开位置中的GFCI装置；
图16是与图14类似的侧面正视图，显示了在复位操作过程中的GFCI装置的零件；图17是图13中GFCI装置的内部零件的分解图；图18是用于检测图13中的GFCI装置的接地故障并且使之复位的电路的示意图；图19是图13中所示GFCI装置可选实施例的一部分的零件的局部剖开侧面正视图，显示了在设定位置或电路形成位置中的该装置；图20是与图19类似的侧面正视图，显示了在电路断开位置中的装置；并且图21是依照本发明的电路中断系统的框图。
具体实施例方式
本发明提供了不同类型的电路中断装置，这些电路中断装置能够断开装置第一侧和第二侧的至少一个导电通路。第一侧可以连接到负载或电源上并且第二侧也同样。换句话说，不管电源和至少一个负载连接到哪个接线端上，本发明的电路中断装置都能够适当地操作。因此该至少两对接线端是可逆的，因为每个接线端都可以接收至少一个负载或电源。导电通路通常在连接到供给电力的线路侧和连接到一个或多个负载的负载侧之间分开。如所指出的那样，可复位电路中断装置这一族中的各种装置包括接地故障电路断路器(GFCI)、电弧故障断路器(AFCI)、浸入检测电路断路器(IDCI)、电器漏电断路器(ALCI)和设备漏电断路器(ELCI)。
为了本发明的目的，附图中显示以及下文中所描述的在电路中断装置使用的结构或机构配备在适于安装在例如住宅电气接线系统中使用的单组接线盒中GFCI装置中。然而，根据本发明的机构可以包括在可复位电路中断装置这一族的各种装置的任一种中。
在此描述的GFCI装置至少具有两对接线端(一对用于线路连接并且另一对用于至少一个负载连接)。至少一个负载连接允许外部导体或电器连接到GFCI装置上。例如，这些连接可以是将外部导体固定或连接到电路中断装置上并且导电的电气紧固装置。这种连接的实例包括夹紧螺钉(binding Screw)、凸耳(lug)、接线端(terminal)和外部插头连接(external plug connection)。
在一个实施例中，GFCI装置具有电路中断部分、复位部分和复位闭锁。这个实施例如图1-12所示。如图11所示的配置和机电操作按照在此引入作为参考的美国专利6,437,953中所描述的方式来操作。在另一个实施例中，GFCI装置与图1-12中的类似，除了略去复位闭锁之外。因此，在这个实施例中，GFCI装置具有电路中断部分和复位部分，类似于图1-12里所描述的。在另一个实施例中，GFCI装置具有电路中断部分、复位部分和复位闭锁和独立的跳闸部分。这个实施例如图13-20所示。
在此描述的电路中断和复位部分优选使用机电零件来断开(打开)并且形成(闭合)装置线路和负载侧之间的一个或多个导电通路。然而，电子元件例如固体电路开关(solid state switch)和辅助电路(supporting circuitry)也可以用于断开和闭合导电通路。
通常，电路中断部分用于在一检测到在本实施例中描述为接地故障的故障时，就自动断开线路侧和负载侧之间的一个或多个导电通路中的电连续性(即断开导电通路)。复位部分被用于闭合断开的导电通路。
在包括复位闭锁的实施例中，复位部分除了闭合断开的导电通路之外，还用于使复位闭锁无效。在这个结构中，复位和复位闭锁部分的操作与电路中断部分的操作协作，以便在电路中断部分不可操作或者中线断开情况存在时和/或装置反向接线时断开的导电通路中的电连续性无法复位。
在包括独立跳闸部分的实施例中，一个或多个导电通路中的电连续性可以与电路中断部分的操作独立地进行断开。因此，如果电路中断部分不能正确地操作，装置仍然可以跳闸。
上述特征可以包含在任意可复位的电路中断装置中，但是为了简化，在此的说明指的是GFCI装置。
现在参看图1，GFCI装置10具有包括相对处于中央的主体14的外壳12，其中面部或盖子部分16和后部18可拆除地固定到该中央主体14上。面部16具有用于接收通常在灯或电器电缆组(未显示)的末端具有的凸形插头的常规或极性插脚入口端20和21以及接地-插脚-接收孔22以便容纳三线插头。GFCI装置也包括用于将装置紧固到接线盒上的固定带24。
测试按钮26延伸通过外壳12的面部16中的孔28。测试按钮用于启动置于装置中的测试电路中断部分(或电路断路器)的操作的测试操作。下文中将更详细描述的电路中断部分用于断开装置的线路和负载侧之间的一个或多个导电通路。形成复位部分的一部分的复位按钮30延伸通过外壳12的面部16中的孔32。复位按钮用于启动复位操作，该复位操作恢复断开的导电通路中的电连续性。
电连接到现有的家用电路经由夹紧螺钉34和36来形成，其中，例如，螺钉34是输入(或线路)相线连接，并且螺钉36是输出(或负载)相线连接。然而，螺钉34可以是输出相线连接而螺钉34是输入相线或线路连接。螺钉34和36是接线端对的一半。因此，两个另外的夹紧螺钉38和40(参见图3)位于装置10的另外一侧。这些另外的夹紧螺钉分别提供线路和负载中线连接。美国专利4,595,894中提供了GFCI装置的更详细的说明，其中该专利在此全部引入作为参考。还应当指出夹紧螺钉34、36、38和40是可以用于提供电连接的接线端子类型的示例。其它类型的接线端子的实例包括紧定螺钉(set screw)、压力夹(pressure clamp)、压板(pressure plate)、按入式连接(push-intype connection)、引出端(pigtail)和快速连接片(quick-connect tab)。
参见图2-6，线路相线连接部34和负载相线连接部36之间的导电通路包括在受力和未受力位置之间移动的接触臂50、固定到接触臂50上的可动触头52、固定到或整体地形成到负载相线连接部36中的接触臂54和固定到接触臂54上的固定触点56。用于这个实施例的使用者可使用的负载相线连接部包括端子组件58，该端子组件具有能够与插入其中的凸形插头插脚接通的两个结合端子60。线路相线连接部34和使用者可使用的负载相线连接部之间的导电通路包括接触臂50、固定到接触臂50上的可动触头62、固定到或整体形成到端子组件58中的接触臂64以及固定到接触臂64上的固定触点66。这些导电通路共同地称作相线导电通路。
类似地，线路中线连接部38和负载中线连接部40之间的导电通路包括在受力以及未受力位置之间移动的接触臂70、固定到接触臂70上的可动触头72、固定到或整体形成到负载中线连接部40上的接触臂74以及固定到接触臂74上的固定触点76。用于这个实施例的使用者可使用的负载中线连接部包括具有能够接通插入其中的凸形插头插脚的两个结合端子80的端子组件78。线路中线连接部38和使用者可使用的负载中线连接部之间的导电通路包括接触臂70、固定到接触臂70上的可动触头82、固定到或整体形成到端子组件78中的接触臂84和固定到接触臂84上的固定触点86。这些导电通路共同地称作中线导电通路。
参见图2，电路中断部分具有能够检测故障例如火线和/或中线导体上的电流不稳定的电路断路器和电子电路。在一个用于GFCI装置的优选实施例中，电路断路器包括线圈组90、响应线圈组的激励和未被激励的铁心92以及连接到铁心92上的阻挡物94。阻挡物94具有一对与移动闩锁构件100相互作用的阻挡卡子96和98，其中该闩锁构件100用于设定并且复位一个或多个导电通路中的电连续性。线圈组90响应例如如图12所示的检测电路所检测的接地故障而启动。
参见图12，显示了用于本发明的电路中断装置的检测电路。当接线端A或接线端B连接到负载或者电源上时，检测电路检测接地故障。图12的电路中断装置配置成使差动变压器DT或者DT′可以作为检测负载的泄漏电流的变压器来操作。而且差动变压器DT和DT′分别连接到全波桥式整流器上。复位按钮具有复位臂(优选由绝缘或非导电材料形成)，该复位臂具有四个分别置于与锁定刮刷臂W、X、Y和Z接合的四个杆(WF、XF、YF和ZF)。刮刷臂是其中每个刮刷臂可以处于两个位置机械锁定装置的一部分，即刮刷臂W可以与触点W1或者W2进行电连接；刮刷臂X可以与触点X1或者X2进行电连接；刮刷臂Y可以与触点Y1或者Y2进行电连接；刮刷臂Z可以与触点Z1或者Z2进行电连接。在所示的结构中，对于每个臂都具有四个刮刷臂和两个触点的闩锁通常称作4刀双掷(4PDT)闩锁。闩锁使用弹簧2向左偏置(箭头D所示的方向)并且使用弹簧1向上偏置(箭头C所示的方向)。因此连接到复位臂上的复位按钮同样向上偏置。刮刷臂W、X、Y和Z显示在没有电连接到它们的相应触点上的断开位置。当(沿箭头符号C′所示的方向)压下复位按钮时，杆WF、XF、YF和ZF按下它们的相应的刮刷臂W、X、Y和Z，使刮刷臂分别与触点W2、X2、Y2和Z2形成电连接。因此使用顶部整流器(D3、D4、D5和D6)以及电阻器R4来生成电路，其中在电阻器R4中电流从顶部整流器的正极经过R4流向顶部变流器的负极。通过差动变压器DT′来检测通过R4的电流，这导致IC-1驱动Q1而使R1和C1接地从而启动继电器K1，这又使非导电的复位臂跳到右方(箭头D′所示的方向)从而断开包括R4和顶部整流器的电路。弹簧2将复位臂沿箭头D所示的方向弹回，此时各杆处于它们的各个刮刷臂下方，因为复位按钮仍然被压下。当复位按钮释放时，各杆由于弹簧1所提供的偏压(沿箭头符号C所示的方向)推上刮刷臂，使刮刷臂与触点W1电连接、刮刷臂X与触点X1电连接、刮刷臂Y与触点Y1电连接并且刮刷臂Z与触点Z1电连接，由此将接线端A和B连接到检测电路上。如果现在负载连接到接线端B上，负载导致的任何泄漏电流都可以由差动变压器DT检测到并且连接到线路上的接线端A将使用底部整流器(D3′、D4′、D5′和D6′)提供IC-1和检测电路的辅助电路的电力。或者，如果负载连接到接线端A上，负载导致的任何泄漏电流都可以由差动变压器DT′检测到并且连接到线路上的接线端B使用顶部整流器(D3、D4、D5和D6)提供IC-1和检测电路的辅助零件的电力。为使用者可使用的接线端的插座(通常在家用电源插座中的三个孔或两孔凹形插座)被连接到使用者提供的负载上，并且负载的泄漏电流由差动变压器检测并且按上面的描述激励继电器。辅助零件包括二极管D1、D2和D2′、电阻R1、R2、R3和R3′、电容器C1-C7、C8和C8′并且C9。Q1可以由晶体管和/或SCR(硅控制整流器)来实施。虽然没有显示，但是MOV(金属氧化物可变电阻)通常跨接各线路接线端来保护检测电路不受相对较大电力的冲击。在本发明的特定检测电路中，将使用两个MOV；一个跨接接线端A另一个跨接连接端B。
回来参见图2，复位部分包括复位按钮30、连接至复位按钮30的移动闩锁构件100、闩锁指状物102和复位触点104和106，其中当处于跳闸位置时压下复位按钮时，复位触点临时启动电路中断部分。优选地，复位触点104和106常态断开瞬时触点。闩锁指状物102用于接通每个接触臂50、70的R侧并且将臂50、70移回张紧位置，在该张紧位置，触点52、62分别接触触点56、66并且触点72、82分别接触触点76、86。
在这个实施例中，移动闩锁构件102是每个部分(即电路中断、复位和复位闭锁部分)所共用的，它促使一个或多个导电通路的电连续性的形成、断开或锁定。然而，根据本发明的电路中断装置也包括每个部分之间或某些特定的部分之间没有公共机构或构件的实施例。另外，本发明也可使用具有电路中断、复位和复位闭锁部分的电路中断装置来促使相线导电通路或中线导电通路之一或者两者的电连续性的形成、断开或锁定。
在如图2和3所示的实施例中，复位闭锁部分包括闩锁指状物102，该闩锁指状物在装置跳闸之后接合移动臂50、70的L侧从而阻碍移动臂50、70的移动。通过阻碍移动臂50、70的运动，可以阻止触点52和56、触点62和66、触点72和76以及触点82和86的接触。或者，仅仅可以阻碍移动臂50或70的之一从而阻止它们相应的触点发生接触。另外，在这个实施例中，闩锁指状物102充当防止触点接触的主动抑制物。或者，移动臂50和70可以用作防止触点接触的被动抑制物。
现在参见图2和7-11，显示了处于各种操作阶段的电路中断和复位部分的机械零件。对于这部分说明，将仅仅对相线导电通路的操作进行描述，但是如果希望断开和闭合两种导电通路，那么中线导电通路的操作与相线导电通路的类似。在图2中，GFCI装置显示处于设定位置，可动接触臂50处于张紧状况从而可动触头52与接触臂54的固定触点56电接通。如果GFCI装置的检测电路检测到接地故障，线圈组90就励磁而将铁心92吸引到线圈组90中从而阻挡物94向上移动。当阻挡物向上移动时，阻挡物前部的卡子98撞击闩锁构件100使它绕着指状物110的顶部边缘112和内表面114生成的接合部沿逆时针方向C(看图7)枢转。闩锁构件100的运动使闩锁指状物102与移动接触臂50的远端116的R侧的接通断开，并且允许接触臂50返回到它的断开触点52和56的预受力状态，参见图7。
在跳闸以后，线圈组90去除激励从而弹簧93将铁心92返回到它的初始延伸位置并且阻挡物94移到它的释放闩锁构件100的初始位置。此时，闩锁构件100处于闭锁状态，其中闩锁指状物102抑制移动触点52与固定触点56接通，参见图10。如所指出的，一个或两者闩锁指状物102充当防止触点接触的主动抑制物。或者，移动臂50和70可以用作防止触点接触的被动抑制物。
为了使GFCI装置复位以便触点52和56闭合并且重建相线导电通路中的电连续性，就充分地压下复位按钮30来克服复位弹簧120的偏压力并且沿箭头A方向移动闩锁构件100，参见图8。在复位按钮30被压下的时候，闩锁指状物102接触可动接触臂50的L侧并且复位按钮30的继续压下迫使闩锁构件克服臂50施加的作用力而使臂50上的复位触点104闭合复位触点106。通过例如模拟故障，闭合复位触点启动了电路断路器的操作，这样，铁心92将阻挡物94向上移动撞击使闩锁指状物102枢转的闩锁构件100，同时闩锁构件100继续沿箭头A方向移动。因此，闩锁指状物102被提升超过移动接触臂50的远端116的L侧而到移动接触臂的远端的R侧上，参看图7和11。接触臂50返回到它的未受力位置，断开触点52和56以及触点62和66，因此终止电路中断部分的激活，从而使线圈组90去除激励。
在启动电路断路器的操作之后，线圈组90未被激励使得铁心92返回到它的初始延伸位置，并且阻挡物94释放闩锁构件100以便闩锁指状物102处于复位位置，参见图9。复位按钮的释放使闩锁构件100和移动接触臂50沿箭头B方向(参见图9)移动，直到触点52与触点56电接通为止，参见图2。
如上面所指出的，如果需要中线导电通路中的电连续性的断开和闭合，那么上述对于相线导电通路的说明也适用于中线导电通路。
在可选实施例中，电路中断装置也可以包括可以独立于电路中断部分进行操作以便万一电路中断部分不可操作时装置仍可以跳闸的跳闸部分。优选跳闸部分手动启动并且使用机械零件来断开一个或多个导电通路。然而，跳闸部分可以使用者电气电路和/或机电零件来断开相线或中线导电通路或者两种通路。
对于本发明的目的，对于这个实施例的结构或机构也配备到适于安装在家庭的单组接线盒中的GFCI装置中。然而，根据本发明的机构可以包括在可复位电路中断装置这一族的各种装置的任一种中。
现在参看图13，根据这个实施例的GFCI装置200与图1-12中描述的GFCI装置类似。与图1类似，GFCI装置200具有包括相对处于中央的主体14的外壳12，其中面部或盖子部分16和后部18优选可拆除地固定到该中央主体14上。
跳闸致动器202，优选为按钮，即下面将更详细地描述的跳闸部分的一部分，延伸通过外壳12的面部16中的孔28。在这个示例实施例中，使用跳闸致动器使GFCI装置机械地跳闸，即不依赖于电路中断部分的操作来断开一个或多个导电通路中的电连续性。
复位致动器30，优选为按钮，即复位部分的一部分，延伸通过外壳12的面部16中的孔32。复位按钮用于启动重建断开的导电通路中的电连续性的复位操作，即如果电路中断部分是可操作的，就使装置复位。
如上面的实施例中的一样，连接到现有的家用电路经由夹紧螺钉34和36来形成，其中，例如，螺钉34是输入(或线路)相线连接部，螺钉36是输出(或负载)相线连接部。应当指出两个另外的夹紧螺钉38和40(参见图3)位于装置200的另外一侧。这些另外的夹紧螺钉分别提供线路和负载中线连接部。美国专利4，595，894中提供了GFCI装置的更详细的说明，其中该专利在此全部引入作为参考。
参见图4-6、14和17，在这个实施例中的导电通路大体上与上述的相同。线路相线连接34和负载相线连接36之间的导电通路包括在受力和未受力位置之间可移动的接触臂50、安装至接触臂50的移动触点52、固定至或整体形成到负载相线连接36上的接触臂54以及安装至接触臂54的固定触点56(参见图4、5和17)。用于这个实施例的使用者可使用的负载相线连接部包括具有能够接通插入其中的凸形插头插脚的两个结合端60的端子组件58。线路相线连接部34和使用者可使用的负载相线连接部之间的导电通路包括接触臂50、安装到接触臂50上的可动触头62、固定到或整体形成到端子组件58中的接触臂64以及安装到接触臂64上的固定触点66。这些导电通路共同地称作相线导电通路。
类似地，线路中线连接部38和负载中线连接部40之间的导电通路包括在受力以及未受力位置之间可移动的接触臂70、安装到接触臂70上的可动触头72、固定到或整体形成到负载中线连接部40上的接触臂74以及安装到接触臂74上的固定触点76(参见图4、6和17)。用于这个实施例的使用者可使用的负载中线连接部包括具有能够接通插入其中的凸形插头插脚的两个结合端80的端子组件78。线路中线连接部38和使用者可使用的负载中线连接部之间的导电通路包括接触臂70、安装到接触臂70上的可动触头82、固定到或整体形成到端子组件78中的接触臂84和安装到接触臂84上的固定触点86。这些导电通路共同地称作中线导电通路。
在图14中，还显示了根据本发明的这个实施例在电路中断和复位操作期间使用的机械零件。虽然显示在这些图中的这些零件在性质上是机电的，但是本发明也提供了使用半导体型电路中断和复位器件以及其它能够形成和断开电连续性的机构。
根据这个实施例的电路中断装置将独立跳闸部分配备到图1-12的电路中断装置中。因此，电路中断、复位和复位闭锁部分的说明就略去了。
参见图14-16，根据本发明的跳闸部分的示例实施例包括跳闸致动器202，优选为在设定位置和跳闸位置之间移动的按钮，其中在设定位置允许触点52和56闭合或者形成接触，参见图14，而在跳闸位置，使触点52和56断开，参见图15。弹簧204常态使跳闸致动器202向设定位置偏置。跳闸部分也包括从跳闸致动器202伸出的跳闸臂206，以便当跳闸按钮向跳闸位置移动时，跳闸臂206的表面208移动至与移动闩锁构件100接触。当跳闸致动器202处于设定状态时，跳闸臂202的表面208可以与可动闩锁构件100接触或者与之接近，参见图14。
在操作中，一压下跳闸致动器202，跳闸致动器就绕着枢转臂210的点T枢转(参见图15)，其中该枢转臂210从带24延伸以便跳闸臂206的表面208可以接触移动闩锁构件100。当跳闸致动器202向跳闸位置移动时，跳闸臂206也进入与复位按钮30联合的指状物110运动路径中，因此阻碍指状物102进一步沿箭头A方向运动(参见图15)。通过阻碍指状物110的运动，跳闸臂206抑制了复位操作的启动并且因此抑制了跳闸和复位操作的同时启动。跳闸致动器202的进一步压下使移动闩锁构件100绕着点T沿箭头C方向枢转(看图15)。闩锁构件100的枢转运动使锁定臂100的闩锁指状物102移动而与移动接触臂50脱离接触，以便臂50返回到它的未受力状态并且导电通路断开。装置的复位如上所述来实现。用于检测故障并且使导电通路复位的电路的示例实施例如图18所示。
如上面所指出的，如果需要中线导电通路中的电连续性的断开和闭合，那么上述对于相线导电通路的说明也适用于中线导电通路。
跳闸部分的另一个实施例将参照图19和20进行描述。在这个实施例中，跳闸部分包括在设定位置和跳闸位置之间移动的跳闸致动器202，其中在设定位置允许触点52和56闭合或者形成接触，参见图19，而在跳闸位置，使触点52和56断开，参见图20。弹簧220通常使跳闸致动器202向设定位置偏置。跳闸部分也包括从跳闸致动器202伸出以便跳闸臂的远端226与移动闩锁构件100处于移动接触的跳闸臂224。如上所指出的，在这个实施例中，移动闩锁构件100为跳闸、电路中断、复位和复位闭锁部分所共用，并且用于相线和/或中线导电通路中的电连接的形成、断开或者闭锁。
在这个实施例中，移动闩锁构件100包括斜坡部分100a，当跳闸致动器202在设定位置和跳闸位置之间移动时，斜坡部分100a分别促进电触点52和56的断开和闭合。为了说明，当跳闸致动器202处于设定位置时，跳闸臂224的远端226接触斜坡部分100a的上侧。当跳闸致动器202压下时，跳闸臂224的远端226沿着斜坡移动并且使闩锁构件60绕着点P沿箭头C方向枢转而使闩锁构件100的闩锁指状物102移动与移动接触臂50脱离接触以便臂50返回到它的未受力状态并且导电通路断开。装置的复位如上所述来实现。
根据本发明的电路中断装置可以用于图21中的示例框图所示的用电系统。系统240包括电源242例如家用的电源，电连接至电源的至少一个电路中断装置例如电路中断装置10或者200，和连接至电路中断装置的一个或多个负载244。作为这种系统的一个实例，供给单组家用接线盒的电力可以连接至GFCI装置，该GFCI装置具有上述的反向接线故障保护、独立的跳闸或者复位闭锁特征之一，或者这些特征的任意组合可以组合到电路中断装置中。然后插进该GFCI装置的家用电器变成负载或者系统的负载。
如所指出的，虽然在电路中断和装置复位操作期间使用的零件在性质上是机电的，但是本发明也提供了使用能够或者形成并且断开导电通路中的电连续性的电子元件例如固体开关和辅助电路以及其它类型的零件。
虽然显示、描述了并且指出了本发明的基本特征，但是应当理解，在不脱离本发明的精神的前提下，本领域的技术人员可以对所描述和显示的装置的形式和细节以及它的操作进行各种省略、置换和改变。
权利要求
1.电路中断装置，具有用于在负载电路和线路之间进行连接的第一对接线端和第二对接线端，该电路中断装置包括检测电路，它耦联至第一和第二对接线端，其中当一对接线端耦联至负载电路时，另一对接线端能耦联至线路。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于检测电路至少包括第一和第二差动变压器，并且每个都耦联成检测负载电路中的泄漏电流。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于第一差动变压器耦联成检测耦联第一对接线端的负载电路中的泄漏电流。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，第二差动变压器耦联成检测耦联第二对接线端的负载电路中的泄漏电流。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于当负载电路耦联至第一对接线端时，第一差动变压器耦联成检测泄漏电流，并且当负载电路耦联至第二对接线端时，第二差动变压器耦联成检测泄漏电流。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于第一和第二差动变压器经过四刀双掷闩锁耦联到至少一个整流器上。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于第一差动变压器经过四刀双掷闩锁的第一和第二杆耦联至第一整流器，第二差动变压器经过四刀双掷闩锁的第三和第四杆耦联至第二整流器。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于第一整流器是全波整流器。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于第二整流器是全波整流器。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于四刀双掷闩锁具有至少四个刮刷臂，当处于第一位置时每个刮刷臂都与两个触点中的第一个接触，并且当处于第二位置时每个刮刷臂都与两个触点中的第二个接触。
11.如权利要求10所述的装置还包括复位按钮，当压下时，它将至少四个刮刷臂移动到它们的第二位置来与它们的第二触点接触。
12.如权利要求11所述的装置还包括一弹簧，其耦联成迫使复位按钮向上移动的弹簧。
13.如权利要求11所述的装置还包括螺线管，当第一或者第二差动变压器检测到泄漏电流而断开刮刷臂和它们的触点之间的连接从而断开线路和负载电路之间的电连接时，该螺线管由整流器之一来启动。
14.如权利要求11所述的装置还包括第二弹簧，它耦联至复位按扭，当按下复位按钮时，迫使四刀双掷闩锁使负载电路耦联所述线路。
全文摘要
可复位电路中断装置，例如GFCI，它可以不受反向接线的问题影响并且因此具有可以可替交地连接至至少一个负载或者功率源的负载－线路接线端。不论负载－线路接线端如何连接起来，可复位电路中断装置都可以适当地操作并且保持泄漏电流故障保护。电路中断装置包括置于装置内部的中断部分，当一出现泄漏状态时，该中断部分就使线路侧和负载侧之间的相线和/或中线导电通路电中断。至少部分地置于装置内部的复位部分配置成最初建立或者在检测泄漏电流故障之后重建负载和线路之间的电连续性。装置包括两个差动变压器，当负载耦联至负载接线端时，一个检测泄漏电流，当负载连接至线路接线端时，第二个耦联检测泄漏电流。操作耦联至差动变压器的分开的整流器给螺线管提供功率以便一检测到负载通路中的泄漏电流时就使线路与负载断开。
文档编号H02H3/00GK1778026SQ200480006645
公开日2006年5月24日 申请日期2004年2月2日 优先权日2003年2月3日
发明者N·L·迪萨尔沃 申请人:莱维顿制造有限公司