专利名称：使用转动柱塞的断路器跳闸装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电气开关装置，更具体地说，涉及使用一跳闸装置的断路器。本发明还涉及断路器跳闸装置。
背景技术：
断路器和断路器跳闸装置在本领域中是公知的。例如参见美国专利No.5,910,760和No.6,144,271。
一断路器的复位(例如通过操作手柄及其操作机构)是以本领域公知的方式实现的，例如专利No.5,910,760所示所述。
工业断路器常常使用一称为跳闸装置的模块化部件。客户可更换模块化跳闸装置来改变断路器的电特性。该跳闸装置包括一操作断路器的操动机构并且常常从该跳闸装置伸出的线性柱塞。例如参见公开一断路器机架和内部部件以及一跳闸装置的美国专利No.6,144,271。
如专利No.6,144,271所述，每当线性柱塞从该跳闸装置伸出时，该跳闸装置的线性柱塞被用来跳闸打开相关的断路器机架。仅通过伸出的且可复位的跳闸装置线性柱塞实现主机架锁闩和副机架锁闩的致动，否则，该跳闸装置线性柱塞通常整个保持在该跳闸装置内。副机架锁闩处于受该伸出的线性柱塞的一接合面冲击的状态。响应于复位操作，每当副机架锁闩在相反方向上克服其柱塞弹簧弹力将伸出的线性柱塞推入该跳闸装置中时该跳闸装置也复位。
该线性柱塞的线性行程常常妨碍该跳闸装置的安装和拆卸。如果柱塞伸出，则组装困难并且会发生损坏。此外，该线性柱塞的线性行程距离和/或这种线性柱塞造成跳闸所需的行程距离会受该跳闸装置和/或该电流断路器机架中的制造公差影响。因此，在某些情况下，该线性柱塞的行程不足会造成断路器不跳闸。
在切断强电流时，气体迅速膨胀会造成断路器电弧室中发生爆炸。在爆炸时，断路器各部件的碎片会形成从断路器排出的碎片。碎片会卡在关键机构部件如跳闸装置线性柱塞中，造成它们失灵。
需要有一种使用一跳闸装置的改进的断路器。
还需要有一种改进的断路器跳闸装置。
发明内容
上述和其它需要由提供一使用一转动柱塞的跳闸装置的本发明实现。这不仅增加行程，而且在转动柱塞与断路器机架发生干涉时，只需用一内置(built in)凸轮动作将转动柱塞转动出相碰路线。此外，转动柱塞的一个辅助功能是在利用清扫动作将碎片清除出其路径的同时操作断路器。
按照本发明一个方面，提供了一种跳闸装置，它包括一壳体；一相对于该壳体可枢转地安装的转动柱塞，该转动柱塞具有一第一位置和一第二位置，该转动柱塞的一部分在第二位置时枢转到该壳体外部；用于将该转动柱塞锁止在第一位置中并用于使该转动柱塞从该第一位置脱离的装置；以及用于将该转动柱塞偏压至该第二位置的装置。
用于将该转动柱塞锁止在该第一位置中并用于使该转动柱塞从该第一位置脱离的所述装置可包括一可枢转地安装在该壳体内的跳闸棍。该转动柱塞可包括一位于该壳体内的锁止面。该跳闸棍可包括一接合该转动柱塞的该锁止面以便将该转动柱塞锁止在该第一位置中的板片。该跳闸棍的该板片可为一第一板片，并且该跳闸棍可包括一第二板片。用于将该转动柱塞锁止在该第一位置中并用于该使转动柱塞从该第一位置脱离的所述装置还可包括一可枢转地安装在该壳体内的转动跳闸杆，该转动跳闸杆接合该跳闸棍的该第二板片，以便转动该跳闸棍并使该第一板片从该转动柱塞的锁止面脱离，从而使得该转动柱塞从该第一位置脱离。
该转动柱塞可包括一接合该壳体的第一枢轴。用于将该转动柱塞偏压至该第二位置的所述装置可包括一在一与该第一枢轴偏离的位置处接合该转动柱塞的第二枢轴，一在一与该第一枢轴偏离的位置处接合该壳体的部件，以及至少一个布置在该第二枢轴与该部件之间的弹簧。该第二枢轴和该部件的每一个包括一第一端部和一第二端部。该至少一个弹簧可以是一接合该第二枢轴和该部件的第一端部的第一弹簧，和一接合该第二枢轴和该部件的第二端部的第二弹簧。
该转动柱塞的在第二位置时枢转到该壳体外部的部分可包括一适于接合一断路器机架的一锁闩的表面。该转动柱塞的在第二位置时枢转到该壳体外部的部分可基本呈扇形并可包括一具有第一半径的第一子部和一具有较小的第二半径的第二子部，该第一子部适于接合一断路器机架的一锁闩。
按照本发明另一个方面，提供了一种跳闸装置，它包括一壳体；一相对于该壳体可枢转地安装的转动柱塞，该转动柱塞具有一第一位置和一第二位置，该转动柱塞的一部分在该第二位置时枢转到该壳体外部；一相对于该壳体可枢转地安装的跳闸棍，该跳闸棍包括一将该转动柱塞锁止在该第一位置中并使该转动柱塞从该第一位置脱离的第一板片，该跳闸棍还包括一第二板片；一跳闸致动器，该跳闸致动器包括一接合该跳闸棍的该第二板片以便枢转该跳闸棍并使该转动柱塞从该第一位置脱离的部件；用于偏压该跳闸棍以使得该第一板片将该转动柱塞锁止在该第一位置中的装置；以及用于将该转动柱塞偏压至该第二位置的装置。
该转动柱塞可包括一接合该壳体的第一枢轴。用于将该转动柱塞偏压至该第二位置的所述装置可包括一在一与该第一枢轴偏离的位置处接合该壳体的部件，一在一与该第一枢轴偏离的位置处接合该转动柱塞的第二枢轴，一第一弹簧以及一第二弹簧，该部件和该第二枢轴包括一第一端部和一第二端部，该第一弹簧接合该第二枢轴和该部件的第一端部，并且该第二弹簧接合该第二枢轴和该部件的第二端部。
按照本发明另一方面，提供了一种断路器，它包括一断路器机架，该断路器机架包括一壳体、一线路接线柱、一负载端接线柱、电连接在该线路接线柱与该负载端接线柱之间的可分离触头、一在一闭合位置与一打开位置之间移动该可分离触头的操动机构以及一锁止该操动机构以提供该可分离触头的该闭合位置和释放该操动机构以提供该可分离触头的该打开位置的锁止机构；以及一跳闸装置，该跳闸装置包括一壳体、一电连接至该断路器机架的该负载端接线柱的线路端接线柱、一可枢转地安装在该跳闸装置的该壳体上的转动柱塞，该转动柱塞具有一第一位置和一第二位置，该转动柱塞的一部分在该第二位置时枢转到该跳闸装置的该壳体外部、用于将该转动柱塞锁止在该第一位置中并用于使该转动柱塞从该第一位置脱离的装置以及用于将该转动柱塞偏压至该第二位置的装置。
该转动柱塞可具有一复位位置，该位置使将该转动柱塞锁止在该第一位置中的装置复位。该转动柱塞的该部分在该复位位置时在该跳闸装置的该壳体内部枢转。
该跳闸装置的该壳体可包括一与该断路器机架相邻的表面。该跳闸装置可适于从该断路器机架脱离。用于将该转动柱塞锁止在该第一位置中的所述装置可将该转动柱塞锁止以使其与该跳闸装置的该壳体的所述表面基本齐平。该断路器机架的该壳体可包括一表面。该转动柱塞可包括一在该第二位置时枢转到该跳闸装置的该壳体外部的表面。当该跳闸装置从该断路器机架脱离时，该断路器的该表面可以凸轮的方式(以凸轮面)推动该转动柱塞的该表面，使得该转动柱塞枢转从而使其与该跳闸装置的该壳体的所述表面基本齐平。
该跳闸装置的该壳体可包括一用于该转动柱塞的开口。该跳闸装置的该壳体的该开口在该断路器机架跳闸后可包括碎片。当该转动柱塞的该部分枢转到该跳闸装置的该壳体外部时，该转动柱塞可将该碎片清除出该跳闸装置的该壳体的该开口。
从以下结合附图对优选实施例的说明中可充分理解本发明，附图中图1是本发明一跳闸装置的正视立体图；图2是图1跳闸装置的后视立体图；图3是图2的底座和附属按钮以及其一弹簧的后视分解立体图；图4是图2的底座和转动柱塞以及其弹簧偏压机构的正视分解立体图；图5是图4的组件的正视分解立体图，其中跳闸棍、跳闸棍枢轴件和跳闸棍弹簧与该底座分开以示出其间的组装；图6是图5的组件的正视分解立体图，其中转动跳闸杆和跳闸杆枢轴件与该底座分开以示出其间的组装；图7是图6的组件的正视分解立体图，其中两个印刷电路板(PCB)与该底座分开以示出其间的组装；图8是图7的组件的正视分解立体图，其中跳闸致动器与该底座分开以示出其间的组装；图9是包括三个电流互感器组件的图8的组件的正视分解立体图，其中一个这种电流互感器组件与该底座分开以示出其间的组装；图10是将盖以及接地漏电按钮及其弹簧组装在图9的组装好的底座上的后视分解立体图；图11是图8的跳闸致动器的分解立体图；图12-14是示出图11的跳闸致动器的组装的分解立体图；图15是图2的转动柱塞的立体图；图16是图5的跳闸棍的立体图；图17是图6的转动跳闸杆的立体图；
图18、19A-19B和20是跳闸致动器、转动跳闸杆、跳闸棍和转动柱塞和弹簧机构分别处于锁定或接通位置、复位或过行程位置以及跳闸位置时的立体图；图21是一包括图1的跳闸装置的断路器的立体图；以及图22是图15的转动柱塞的俯视图。
具体实施例方式
参照图1和2，示出一跳闸装置2。该跳闸装置2包括一有一底座6、一盖8和一顶部10的模制壳体4。一对螺纹件12将盖8紧固在底座6上。从底座6上伸出三相线路端接线柱14、16、18。盖8包括分别相应的负载端接线柱20、22、24。
底座6包括一与图21所示一断路器机架28相邻的表面26(如图2所示)。跳闸装置2可有利地适于在断路器机架28内接合和从断路器机架28脱离。底座表面26上有用于一柱塞如一转动柱塞32(从图15可看得最清楚)的一开口30和用于一附属按钮36(从图3中可看得最清楚)的一开口34。如以下结合图4和18-20所述，转动柱塞32相对于壳体4可枢转地安装并包括一第一或接通位置(图18)、一第二或跳闸位置(图20)和一第三或复位位置(图1和19A-19B)。该接通位置与底座表面26基本齐平，该跳闸位置伸出在表面26之外，并且该复位位置在开口30内枢转并凹进表面26的后方。盖8包括一用于容纳一接地漏电按钮40(从图10可看得最清楚)的开口38。
参见图3和5，一弹簧42将附属按钮36偏压离开底座6的表面26。附属按钮36包括一对腿部44和一柱塞46(如图5所示)。腿部44具有沿相反方向(图3中向上和向下)延伸并插入、捕获在图5的底座6中的开口50中的相对脚部48。附属按钮柱塞46穿过底座6的一开口52。弹簧42布置在两按钮腿部44之间并与底座6的位于两开口50之间的一表面(未示出)接合。
下面参见图4和15，图4示出一弹簧偏压机构54和转动柱塞32(从图15中可看得最清楚)在底座6的开口30上的组件。转动柱塞32包括一对将该转动柱塞可枢转地安装在与壳体底座6中开口30邻近的一对相应的枢轴凹座58上的枢轴56。
弹簧机构54包括两杆件60、62和两弹簧64、66。第一杆件60在一其位置与该转动柱塞32的枢轴56偏离的开口68上可转动地接合该转动柱塞32。进而，第二杆件62在一与枢轴凹座58偏离且位于开口30的相反一端处的位置处接合壳体底座6中的一枢轴凹座69。如图4所示，两弹簧64、66接合两杆件60、62的两端上。例如，如第一杆件60和第一弹簧64清楚所示，弹簧64、66的两端上具有捕获在杆件60、62相应端的凹槽72中的圈70。因此，弹簧64、66偏压转动柱塞32，从而当该转动柱塞处于图20的伸出或跳闸位置时两杆件60、62位于与图3的底座表面26平行的同一平面中。这造成转动柱塞32的一部分74(如图22中虚线所示)在该跳闸位置处被向底座6外部偏压。尽管示出两弹簧64、66，但本发明也适用于采用适合偏压一转动柱塞的一个(未示出)或多个弹簧的弹簧机构。
参照图5，示出图4中底座6、弹簧机构54和转动柱塞32的组件，以及通过一跳闸棍76(从图16中可看得最清楚)保持在图18接通位置上的该转动柱塞，如下文所述。为便于说明，所示跳闸棍76为分解图，尽管应理解，该跳闸棍将转动柱塞32保持在其接通位置上。一跳闸棍枢轴件78穿过跳闸棍76中的一纵向开口80。一跳闸棍弹簧82靠在壳体底座6的一开口84中。枢轴件78的第一端部85靠在第一枢轴点86上，并且枢轴件78的相对的第二端部87靠在底座6的第二枢轴点88上。枢轴件78优选包括一带有一台肩91的部分90，该台肩接合跳闸棍76的开口80较窄的部位92。这样防止枢轴件78整个(向图5右上方)穿过纵向开口80。因此，跳闸棍76相对于壳体4可枢转地安装在壳体4内，用来如下详述地将转动柱塞32锁止在接通位置(图18)上；使转动柱塞32脱离接通位置到达该跳闸位置(图20)；并与转动柱塞32配合以在该复位位置(图19A-19B)后重新将该转动柱塞锁止在该接通位置上。
典型的跳闸棍76包括(1)用于图3和5的附属按钮36的柱塞46的一板片94；(2)用于图10的接地漏电按钮40的一柱塞97的一板片96；(3)用于偏压弹簧82的一板片98；(4)用于一转动跳闸杆101(图6)的一板片100；以及(5)用于转动柱塞32的一相应锁止面104(从图22可看得最清楚)的一锁止面102。
每当附属按钮36(图3)被一分路(或遥远)跳闸附属装置(未示出)或被一欠电压释放附属装置(未示出)压入底座6表面26的开口34中时，按钮柱塞46(图5)接合跳闸棍76上的板片94并顺时针(相对于图5和图8，从左下方看)转动该跳闸棍。同样，每当接通装置(未示出)上的一接地故障(例如设备保护)螺栓接合接地漏电按钮40(图10)并将该接地漏电按钮压入盖9的开口38中时，按钮柱塞97接合跳闸棍板片96也顺时针(相对于图5和图18)转动跳闸棍76。靠在底座开口84中的弹簧82沿相反的转动方向(例如相对于图5和18逆时针)偏压跳闸棍76。弹簧82接合壳体底座6和板片98，以便相对于壳体12偏压该板片并从而偏压该跳闸棍76，使得跳闸棍锁止面102接合转动柱塞32的相应内锁止面104(从图18的接通位置可看得最清楚)。因此，该弹簧82将跳闸棍76偏压至非致动位置或接通位置上，该位置保持转动柱塞32并从而防止弹簧机构54将转动柱塞32转动到图20的跳闸位置20。因此，弹簧82偏压板片98和跳闸棍76以阻止由按钮36、40造成的转动，并且跳闸棍锁止面102接合转动柱塞锁止面104，以便将转动柱塞32锁止在接通位置(图18)上。但是，当(例如通过按钮36、40之一)跳闸棍76转动时，锁止面102移动到图8中的右边并脱离转动柱塞32的锁止面104。这样将被弹簧机构54偏压的转动柱塞32释放到跳闸位置(图20)。
通过跳闸棍板片100执行另一跳闸操作。转动跳闸杆101(图6)包括一表面106，该表面106接合板片100以便顺时针(相对于图5和图18中)转动跳闸棍76并从而使锁止面102脱离转动柱塞锁止面104，从而如上所述将该转动柱塞从接通位置(图18)释放到跳闸位置(图20)。
图6示出图5中底座6、弹簧机构54、转动柱塞32、跳闸棍76和跳闸棍枢轴件78的组件。为便于说明，分解示出转动跳闸杆101(从图17可看得最清楚)和一跳闸杆枢轴件108与底座6。枢轴件108传过跳闸杆101的一开口110中。枢轴件108的一第一端部111靠在第一枢轴点112上，并且枢轴件108的另一第二端部113靠在底座6的第二枢轴点114上，从而将转动跳闸杆101相对于壳体底座6可枢转地安装在一与跳闸棍76枢转轴线垂直的轴线上。
转动跳闸杆101包括三个工作面116、106和118。第一工作面116接合一跳闸致动器如一磁通并联跳闸致动器122(图8)或螺线管的一柱塞120，该跳闸致动器造成转动跳闸杆101逆时针(从图6右下方看)转动。继而，第二工作面106如上所述接合跳闸棍76的板片100，从而造成它顺时针(从图6左下方看)转动。跳闸杆101最好用模制材料制成。第三工作面118布置在一从跳闸杆101的本体123延伸的弹性臂121的端部上。
在来自于转动柱塞32的一部分例如表面125的下文将说明的力124的作用下，转动跳闸杆101顺时针(从图6右下方看)转动。这造成跳闸杆101的第一表面116接合跳闸致动器柱塞120，使得跳闸致动器122以下述的方式复位。随着转动柱塞32的逆时针(从图6左下方看)行程超过其复位位置(图19A-19B)，转动跳闸杆101的弹性臂121在跳闸致动器柱塞120完全复位后(在图6中向上)挠曲，并从而在其表面116上作用一力来阻止转动跳闸杆101的进一步转动。因此，弹性臂121能有利地调节例如由图21的断路器机架28的制造公差或其它公差造成的转动柱塞32的超过其复位位置的超行程。
参见图7，图6组件包括底座6、弹簧机构54、转动柱塞32、跳闸棍76、转动跳闸杆101以及跳闸杆枢轴件108。为便于说明，分解示出底座6与一包括两个由合适电连接器(未示出)互连的印刷电路板(PCB)128、130的跳闸电路126。第一PCB128包括一位于一个侧面134上的跳闸致动器连接器132。另一侧面136包括一对LED指示器138(只示出一个)、多个手动控制器140(例如电位计；转动选择器；开关)和一连接到串行通信总线(未示出)的接口连接器142。第二PCB130包括用于接收来自于三个相应电流互感器(CT)150、152、154(图9)的信号的三个连接器144、146、148。底座6的侧面155、157包括用以容纳第一PCB128的侧面的槽口156、158，第一PCB128的侧面最好包括用以容纳转动柱塞32和跳闸棍76的位于锁止面102的部分(图5)的长方形缺口部159(图10中示出其一部分)。
本发明可广泛地用于本领域技术人员公知的模拟和/或数字和/或基于处理器的跳闸电路如一电子跳闸电路。电子跳闸电路的示例参见其内容引用在此作为参考的美国专利No.5,428,495和No.6,167,329。
图8示出图7组件，包括底座6、跳闸电路126、转动跳闸杆101和跳闸杆枢轴件108，为便于说明，分解示出跳闸致动器122和该底座。跳闸致动器122包括由一连接器162终止的一组导线160，连接器162如图9所示与跳闸电路126的PCB128的连接器132匹配。跳闸致动器122靠在底座6中的一凹座6上，凹座6的一对V形支撑166(只示出一个支撑166)用来支撑该跳闸致动器的两端。当跳闸电路126经连接器132、162和导线160供给跳闸致动器122电流时，线性柱塞120处于致动或伸出状态(虚线所示)。伸出的线性柱塞120接合跳闸杆表面116(图17)并逆时针(相对于图8右下方)转动该转动跳闸杆101。继而，如以上结合图6所述，跳闸杆表面106接合跳闸棍板片100，从而转动跳闸棍76使得跳闸棍锁止面102与转动柱塞锁止面104脱离，从而使转动柱塞32从该接通位置(图18)脱离而跳闸打开图21的附属断路器机架28的操动机构167。因此，柱塞120和转动跳闸杆101相配合以接合并枢转跳闸棍76。
跳闸装置2包括一由跳闸棍76和图5的弹簧82组合而成的锁止机构168和一由具有柱塞120的跳闸致动器122和一跳闸件如一转动跳闸杆101构成的跳闸致动器机构170。锁止机构168用来将图5的转动柱塞32锁止在接通位置(图18)上，在接通位置上，转动柱塞表面172(图2和22)与跳闸装置壳体4的表面26基本齐平(示出图19A-19B复位位置的图2)。锁止机构168还用来使得转动柱塞32从接通位置释放到跳闸位置(图20)，并使用其复位位置(图19A-19B)重新将转动柱塞32锁止在接通位置上。
参见图9，图8组件包括底座6、跳闸电路126、具有跳闸致动器122的锁止机构168、两电流互感器组件174、176和一为便于说明与底座6分开的第三电流互感器组件178。电流互感器组件174、176、178分别包括电流互感器150、152、154。这些组件如组件178所示还包括一负载侧L形导体180、一具有一用于图21断路器机架28的一负载端导体185的接线柱184的线路侧导体182。组件178的电流互感器154有一供一圆柱形中心铜导体186穿过的开口(未示出)。继而，中心导体186的两端(例如通过锤尖敲击操作)与负载侧导体180和线路侧导体182电连接。从电流互感器154伸出一组导线188及其一连接器190。连接器190与跳闸电路126的PCB130的相应连接器148匹配。CT组件174、176的CT150、152各围绕一导体186布置并各包括相应的一组导线188。CT组件174包括限定一输出端并与跳闸电路126的PCB130的连接器144连接的连接器194。同样，CT组件176包括限定一输出端并与跳闸电路126的PCB130的连接器146连接的连接器195。跳闸电路126的连接器144、146、148限定三个分别与CT150、152、154的输出端电连接的输入端。继而，从跳闸电路连接器132限定一具有经连接器162和导线160输出到跳闸致动器122的跳闸信号202的输出端。因此，三个CT组件174、176、178用作三相。PCB130接收分别来自三个CT150、152、154的输入信号196、198、200，PCB128将控制信号或跳闸信号202经连接器132、162和导线160输出到跳闸致动器122。
图10示出图9组件，它包括底座6、跳闸电路126、具有跳闸致动器122的锁止机构168、CT组件174、176、178以及具有接地漏电按钮40及其一弹簧204的盖8。如虚线所示，该盖8包括四个分别与底座6的四个枢轴点86、88(从图5可看得最清楚)和112、114(从图6可看得最清楚)相应的立柱206、208和210、212。这些立柱和枢轴点相配合以可枢转地捕获枢轴件78、108的端部。PCB130包括一用于枢轴点86的开口214和一用于枢轴点88的缺口216。
当接地漏电按钮40被接通装置(未示出)上的一接地故障(例如设备保护)螺栓压入开口38中时，柱塞97以如上所述的方式接合跳闸棍76的板片96(图5)，以便转动该跳闸棍并将转动柱塞32(图5)释放到跳闸位置(图20)。靠在盖8的一内部表面(未示出)与按钮40的一表面218之间的弹簧204偏压按钮柱塞97并使其离开跳闸棍板片76。按钮40包括两腿部221的相对两脚部220(图10中只示出一腿部221和一脚部220)。两脚部220沿相反方向(图10中向左和向右)延伸并穿入、捕获在该盖的开口38中。
如图10所示，图1和2跳闸装置2将磁通并联跳闸致动器122、转动跳闸杆101、跳闸棍76(图5)、电子跳闸电路126和电流互感器组件174、176、178结合进用于图21的模制壳体式断路器179的模制壳体式跳闸装置壳体4中。与现有跳闸装置比较，部件的数量减少，并且部件的复杂性降低。机械式跳闸棍76与转动跳闸杆101和转动柱塞32直接接合，从而形成一经这种转动柱塞提供一可靠且可重复跳闸力的非常紧凑的跳闸系统。总之，磁通并联跳闸致动器122、转动跳闸杆101、跳闸棍76和转动柱塞32与跳闸电路126的组合的小型化使得跳闸装置2显得较紧凑，但可靠性较高、成本较低。
参见图11-14，跳闸致动器122包括一具有导线160和连接器162的绕线管组件231、一圆形垫片232、一最好在图12-14组装步骤后磁化的圆形磁铁233、一壳体234、一盖235、一波形垫圈236、一上部套筒237、一铁心或柱塞238、一下部套筒239、一内部挡圈240、一弹簧241和一定位螺纹件242。
如图12所示，圆形垫片232插入绕线管组件231的一凹座231中，之后插入最好在图12-14组装步骤后磁化的非磁化磁铁233，从而提供一更均匀和一致的磁场强度，从而无需其后作制造调整就可使得跳闸更可预测并便于非磁化磁铁233的组装。例如，可用合适的磁化器(未示出)如由Magnetic Instruments of Indianapolis，Indiana销售的7500/900-6i型号的磁化器磁化组装好的跳闸致动器122(如图8所示)中的非磁化磁铁233。绕线管组件231、垫片232、磁铁233和壳体234构成图14的子组件246。
图13示出盖235、波形垫圈236、上部套筒237、铁心或柱塞238和下部套筒239的组件。该组件构成图14的子组件248。
图14示出子组件246、248与内部挡圈240、弹簧241和定位螺纹件242的组装。首先，将子组件248插入子组件246的凹座250中。然后，用内部挡圈240通过接合子组件246的边缘251将子组件248固定在子组件凹座250中。弹簧241穿过子组件248并从圆形垫片232(图12)伸出到可螺旋地接合柱塞238的端部252(图13和14)的定位螺纹件242。
当响应于一检测到跳闸状态图9的PCB128经导线160向绕线管组件231供电时，作用在铁心238上的因而形成的磁场排斥力足以克服磁化磁铁233的磁场吸引力，从而弹簧241偏压定位螺纹件242并从而偏压柱塞238使其离开跳闸致动器壳体234(到达图8中虚线所示的柱塞120的位置)。继而，柱塞120接合转动跳闸杆表面116(图6)。然后，转动跳闸杆表面106接合跳闸棍76的板片100，从而转动并释放转动柱塞32，从而跳闸打开图21的断路器机架28。对于伸出的柱塞238，弹簧241的偏压力足以克服磁铁233的作用在此时伸出的铁心238上的减小的磁场吸引力。该铁心238当前足够远离该磁铁233。但是，响应于该复位操作(如图19A-19B所示)，每当转动跳闸杆101(图6)移动跳闸致动器柱塞238足够靠近磁铁233时，此时足够靠近铁心238的该磁铁的增加的磁场吸引力足以克服弹簧241的偏压力，从而用磁力将柱塞238保持在壳体234中。换句话说，当绕线管组件231不通电但转动柱塞32和转动跳闸杆101已经复位时，磁铁233将铁心238保持在非致动、非伸出状态(图8中柱塞120所示)。
一部件-转动跳闸杆101(图6)-包括一与转动柱塞32的接通位置(图18)相应的第一或接通位置，一第二或跳闸位置(图20)，和一使跳闸致动器122复位的第三或复位位置。在第一位置上，表面106与跳闸棍板片100偏离。在第二位置上，柱塞120接合表面116并且表面106接合板片100，从而转动跳闸棍76。在第三位置上，转动柱塞表面125接合表面118并且表面116接合柱塞120，从而使跳闸致动器122复位。
同样，一部件如图8的线性柱塞120包括一与转动柱塞32的接通位置(图18)相应的第一或非致动位置(图8)，一第二或致动位置(如图8中虚线所示)，和一由于铁心238受磁铁233的吸引而使跳闸致动器122复位的(位于致动与非致动位置之间的)第三或复位位置。响应跳闸电路126的输出控制或跳闸信号202，柱塞致动位置接合表面116并转动该转动跳闸杆101，从而使表面106接合跳闸棍76(图6)并使得转动柱塞32从接通位置(图18)脱离。在跳闸位置(图20)之后并且在复位位置(图19A-19B)期间，转动柱塞表面125约在转动柱塞32的复位位置处接合跳闸杆表面118(图6)并转动该转动跳闸杆101，从而使跳闸杆表面116接合跳闸致动器柱塞120并将该部件移动到其复位位置。如上所述，在跳闸致动器柱塞120到达或经过其复位位置时，转动跳闸杆弹性臂121挠曲，从而调节转动柱塞32的超过其复位位置(图19A-19B)的超行程。
参见图15和22，转动柱塞32的外表面172在跳闸位置(图20)时通过开口30枢转到壳体4(图2)外部。表面172适于接合图21的断路器机架28的一锁止机构253。在该示例中，如图22中虚线限定的转动柱塞部分74所示，该部分74基本呈扇形，其第一子部254具有第一半径，第二子部256具有较小的第二半径。较小的第二子部256适于与断路器机架28的其它部件之间形成间隙。
工作中，特别是在图21的断路器机架28的跳闸操作中，跳闸装置壳体开口30中会有(包括)来自于该断路器机架的碎片。然后，当转动柱塞的部分74枢转到跳闸装置壳体4外部时，转动柱塞32有利地将碎片清除(清扫)出开口30。
图18(锁止或接通位置)、图19A-19B(复位或超行程位置)和图20(跳闸位置)示出转动柱塞32相对于跳闸致动器122、转动跳闸杆101(如图19B所示)、跳闸棍76和弹簧机构54的三个工作位置。如图18所示，跳闸棍锁止面102接合并固定转动柱塞锁止面104，以便将转动柱塞32锁止在其接通位置上。转动柱塞表面172与壳体表面26(图2)齐平、将要齐平或基本齐平的该接通位置位于图20的外部跳闸位置与图19A-19B内部复位位置之间。
在图20的跳闸位置上，随着转动柱塞32(相对于图18和20顺时针)从图18的锁止位置转动到图20跳闸位置，转动柱塞32通过(相对于图21顺时针)转动锁闩332而使图21的断路器179跳闸。响应于跳闸棍76的在由接地漏电按钮(图10)、附属按钮36(图3)或转动跳闸杆101(图6)引起的其弹簧82(图5)的偏压力作用下的(相对于图18和20顺时针)转动，该转动使得跳闸棍锁止面102从转动柱塞锁止面104脱离。继而，转动柱塞32如图20所示向外转动，其表面172枢转到图2壳体4外部，从而跳闸打开断路器179。
如图20和22所示，转动柱塞32包括一接合与跳闸棍76(图5)的锁止面102邻近的一表面260(图5中向下延伸)的凸轮面258。当转动柱塞32向复位位置(图19A-19B)转动时，构成表面102、260的跳闸棍板片262接合转动柱塞凸轮面258。然后，在约复位位置(图19A-19B)上，在弹簧82的偏压力的作用下凸轮面258与板片262脱离并且跳闸棍76(相对于图5的左下方逆时针)转动。因此，跳闸棍锁止面102向图18和20左边转动，准备在图18的接通位置上接合转动柱塞锁止面104。
在图19A-19B的复位位置上，转动柱塞32复位(1)跳闸棍76；和(2)经转动跳闸杆101复位螺线管跳闸致动器装置122。当图21的附属断路器机架28的操动机构167复位时，锁闩332将转动柱塞32驱动到内部、非伸出复位位置(图19A-19B)。转动柱塞32的一个动作(图19A-19B)用于(a)经转动跳闸杆101复位跳闸致动器122，和(b)复位跳闸机构各部件(例如跳闸棍76，因为转动跳闸杆101复位)。跳闸棍锁止面102随着转动柱塞32从外部跳闸位置(图20)转动到其内部复位位置(图19A-19B)重新接合转动柱塞锁止面104。随着转动柱塞32从外部跳闸位置转动到其内部复位位置，转动柱塞表面125转动跳闸杆101(如图19B所示)，从而经其柱塞120(图8)复位跳闸致动器122。转动柱塞32的任何超行程都会造成转动跳闸杆弹性臂121挠曲。
跳闸后，跳闸致动器122中的电流被切断；但是，跳闸致动器弹簧241(图11和14)使得螺线管铁心或柱塞238保持伸出，从而防止跳闸棍76在其弹簧82(图5)的偏压力的作用下返回锁止或接通位置(图18)。在复位操作下(图19A-19B)，转动柱塞32经弹性臂121转动跳闸杆101，从而使得跳闸致动器122复位到铁心或柱塞238被其磁铁233保持就位的位置。同时，跳闸棍弹簧82造成跳闸棍76(图19A-19B中逆时针)转回其锁止位置，从而将转动柱塞32保持在图18的锁止或接通位置上。
图21示出包括断路器机架28和图1的可拆卸跳闸装置2的模制壳体式断路器179。断路器和断路器机架的示例参见其内容引用在此作为参考的美国专利No.5,910,760、No.6,137,386和No.6,144,271。典型断路器179包括连接在一副盖304上的一主底座300和一主盖302。底座300和盖302、304构成一壳体305。一手柄306穿过对齐的副盖304中的副开口罩308和主盖302中的主开口罩310。操动机构167与手柄306互连并如公知的那样打开和关闭可分离主触头312。断路器179有一包括多个接线柱315、316、317的线路端314、一包括多个负载接线柱318、319、320的负载端316、一右边辅助区或凹槽322和一左边辅助区或凹槽324。可分离触头312电连接在线路接线柱315、317、317与负载端接线柱325、326、327之间。
断路器机架28的负载端接线柱325、326、327分别通过多个导体328、329、330与跳闸装置2的线路端接线柱14、16、18(从图1和2中可看得最清楚)电连接。继而，跳闸装置2的相应负载端接线柱20、22、24(图1)又分别用导体186(图9)与相应线路端接线柱14、16、18电连接。这些负载端接线柱20、22、24还通过用户组装的合适接线柱(未示出)分别电连接到断路器机架28的负载接线柱318、319、320。
锁止机构253锁止操动机构167以提供可分离触头213的闭合位置；释放该操动机构以提供可分离触头的打开位置。锁止机构253包括一在一主机架枢轴(未示出)上工作或转动的主机架锁闩(未示出)。该主机架锁闩与一在一副机架枢轴344上转动的副机架锁闩332相配合。只使用通常整个位于可卸下跳闸装置2中的可复位跳闸装置转动柱塞32(图4、15和22)致动锁止机构253。特别是，副机架锁闩332处在通过转动柱塞表面172经转动柱塞32的转动要枢转的位置中。
当跳闸装置2从断路器机架28脱离时，其一表面336以凸轮的方式(以凸轮面)推动转动柱塞表面172(图20)，使得转动柱塞32枢转(相对于图20逆时针)，从而使其与跳闸装置壳体表面26基本齐平。
在转动柱塞32的跳闸位置上，其(相对于图20顺时针的)转动动作将碎片清除出跳闸装置2的开口30。此外，即使在其跳闸位置上，转动柱塞32(相对于图18和20逆时针)也转动到便于从断路器机架28上卸下跳闸装置2的位置。
本转动柱塞设计提供了更长的行程以便可靠地跳闸打开断路器机架28。跳闸后，当从断路器机架上拆卸下跳闸装置2时，机架表面336接合转动柱塞32并将其转动到该接通位置，从而可从机架28上拆卸下跳闸装置2。
用户可在将跳闸装置2插入断路器机架28前将转动柱塞32推入、锁止在其接通位置上。
尽管并非必要，转动柱塞32可有两层254、256(图22)，以与断路器机架各部件之间形成间隙。
转动柱塞32通过转动并从而通过提供一清扫动作扫除碎片。
尽管以上详细说明了本发明各实施例，但本领域普通技术人员可按照本说明对这些细节作出各种修正和改动。因此，上述说明只是示例性的，并非对由后附权利要求及其等同物限定的本发明宽广范围有所限制。
权利要求
1.一种跳闸装置(2)，它包括一壳体(4)；一相对于所述壳体(4)可枢转地安装的转动柱塞(32)，所述转动柱塞具有一第一位置和一第二位置，所述转动柱塞的一部分(74)在所述第二位置时枢转到所述壳体外部；用于将所述转动柱塞锁止在所述第一位置中并用于使所述转动柱塞从所述第一位置脱离的装置(168)；以及用于将所述转动柱塞偏压至所述第二位置的装置(54)。
2.如权利要求1所述的跳闸装置(2)，其特征在于，用于将所述转动柱塞锁止在所述第一位置中并用于使所述转动柱塞从所述第一位置脱离的所述装置包括一可枢转地安装在所述壳体内部的跳闸棍(76)。
3.如权利要求2所述的跳闸装置(2)，其特征在于，用于将所述转动柱塞锁止在所述第一位置中并用于使所述转动柱塞从所述第一位置脱离的所述装置还包括用于偏压所述跳闸棍以沿一第一转动方向枢转的装置(82)和用于接合所述跳闸棍以沿一相反的第二方向枢转的装置(101、36、40)。
4.如权利要求2所述的跳闸装置(2)，其特征在于，所述转动柱塞包括一位于所述壳体内部的锁止面(104)；并且所述跳闸棍包括一用于接合所述转动柱塞的所述锁止面以便将所述转动柱塞锁止在所述第一位置的板片(262)。
5.如权利要求4所述的跳闸装置(2)，其特征在于，所述跳闸棍的所述板片为一第一板片(262)；所述跳闸棍包括一第二板片(100)；并且用于将所述转动柱塞锁止在所述第一位置中并用于使所述转动柱塞从所述第一位置脱离的所述装置还包括一可枢转地安装在所述壳体内部的转动跳闸杆(101)，所述转动跳闸杆接合所述跳闸棍的所述第二板片，以便使所述跳闸棍转动并使得所述第一板片从所述转动柱塞的所述锁止面脱离，从而使所述转动柱塞从所述第一位置脱离。
6.如权利要求5所述的跳闸装置(2)，其特征在于，用于将所述转动柱塞锁止在所述第一位置中并用于使所述转动柱塞从所述第一位置脱离的所述装置还包括一具有一线性柱塞(120)的跳闸致动器(122)，该线性柱塞接合所述转动跳闸杆以便使所述转动跳闸杆转动从而接合所述跳闸棍的所述第二板片。
7.如权利要求1所述的跳闸装置(2)，其特征在于，所述转动柱塞包括一接合所述壳体的第一枢轴(56)；并且用于将所述转动柱塞偏压至所述第二位置的所述装置包括一在一与所述第一枢轴偏离的位置(68)处接合所述转动柱塞的第二枢轴(60)，一在一与所述第一枢轴偏离的位置(69)处接合所述壳体的部件(62)，以及至少一个布置在所述第二枢轴与所述部件之间的弹簧(64、66)。
8.如权利要求7所述的跳闸装置(2)，其特征在于，所述第二枢轴和所述部件的每一个包括一第一端部和一第二端部；并且所述至少一个弹簧是接合所述第二枢轴和所述部件的所述第一端部的一第一弹簧(64)，和接合所述第二枢轴和所述部件的所述第二端部的一第二弹簧(66)。
9.如权利要求1所述的跳闸装置(2)，其特征在于，所述转动柱塞的在所述第二位置枢转到所述壳体外部的部分包括一适于接合一断路器机架(28)的一锁闩(332)的表面(172)。
10.如权利要求1所述的跳闸装置(2)，其特征在于，所述转动柱塞的在所述第二位置枢转到所述壳体外部的部分基本呈扇形并包括一具有第一半径的第一子部(254)和一具有较小的第二半径的第二子部(256)，所述第一子部适于接合一断路器机架(28)的一锁闩(332)。
11.一种跳闸装置(2)，它包括一壳体(4)；一相对于所述壳体可枢转地安装的转动柱塞(32)，所述转动柱塞具有一第一位置和一第二位置，所述转动柱塞的一部分(74)在所述第二位置时枢转到所述壳体外部；一相对于所述壳体可枢转地安装的跳闸棍(76)，所述跳闸棍包括将所述转动柱塞锁止在所述第一位置中并使所述转动柱塞从所述第一位置脱离的第一板片(262)，所述跳闸棍还包括一第二板片(100)；一跳闸致动器(170)，该跳闸致动器包括一接合所述跳闸棍的所述第二板片以便使所述跳闸棍枢转并使所述转动柱塞从所述第一位置脱离的部件(101)；用于偏压所述跳闸棍以使得所述第一板片将所述转动柱塞锁止在所述第一位置中的装置(82)；以及用于将所述转动柱塞偏压至所述第二位置的装置(54)。
12.如权利要求11所述的跳闸装置(2)，其特征在于，所述跳闸致动器还包括一具有一线性柱塞(120)的螺线管(122)；并且所述跳闸致动器的所述部件是一相对于所述壳体可枢转地安装的跳闸杆(101)，所述线性柱塞接合所述跳闸杆并使所述跳闸杆枢转，以便接合所述跳闸棍的所述第二板片，使所述跳闸棍枢转，并使所述转动柱塞从所述第一位置脱离。
13.如权利要求11所述的跳闸装置(2)，其特征在于，所述跳闸棍还包括一第三板片(98)；并且用于偏压所述跳闸棍的所述装置是一接合所述壳体和所述跳闸棍的所述第三板片以使得所述第一板片将所述转动柱塞锁定在所述第一位置中的弹簧(82)。
14.如权利要求11所述的跳闸装置(2)，其特征在于，所述转动柱塞包括一接合所述壳体的第一枢轴(56)；并且用于将所述转动柱塞偏压至所述第二位置的所述装置包括一在一与所述第一枢轴偏离的位置(69)处接合所述壳体的部件(62)，一在一与所述第一枢轴偏离的位置(68)处接合所述转动柱塞的第二枢轴(60)、一第一弹簧(64)以及一第二弹簧(66)，所述部件和所述第二枢轴包括一第一端部和一第二端部，所述第一弹簧接合所述第二枢轴和所述部件的所述第一端部，并且所述第二弹簧接合所述第二枢轴和所述部件的所述第二端部。
15.一种断路器(179)，它包括一断路器机架(28)，该断路器机架包括一壳体(305)；一线路接线柱(315、316、317)；一负载端接线柱(325、326、327)；电连接在所述线路接线柱与所述负载端接线柱之间的可分离触头(312)，一在一闭合位置与一打开位置之间移动所述可分离触头的操动机构(167)，以及一锁止所述操动机构以提供所述可分离触头的所述闭合位置并释放所述操动机构以提供所述可分离触头的所述打开位置的锁止机构(253)；以及一跳闸装置(2)，该跳闸装置包括一壳体(4)；一电连接至所述断路器机架的所述负载端接线柱的线路端接线柱(14、16、18)；一可枢转地安装在所述跳闸装置的所述壳体上的转动柱塞(32)，所述转动柱塞具有一第一位置和一第二位置，所述转动柱塞的一部分(74)在所述第二位置时枢转到所述跳闸装置的所述壳体外部；用于将所述转动柱塞锁止在所述第一位置中并用于使所述转动柱塞从所述第一位置脱离的装置(168)；以及用于将所述转动柱塞偏压至所述第二位置的装置(54)。
16.如权利要求15所述的断路器(179)，其特征在于，所述转动柱塞还具有一复位位置，该位置使用于将所述转动柱塞锁止在所述第一位置中的所述装置复位。
17.如权利要求16所述的断路器(179)，其特征在于，所述转动柱塞的所述部分在所述复位位置时在所述跳闸装置的所述壳体内部枢转。
18.如权利要求15所述的断路器(179)，其特征在于，所述跳闸装置的所述壳体具有一与所述断路器机架相邻的表面(26)；所述跳闸装置适于从所述断路器机架脱离；并且用于将所述转动柱塞锁止在所述第一位置中的所述装置将所述转动柱塞锁止以使其与所述跳闸装置的所述壳体的所述表面基本齐平。
19.如权利要求18所述的断路器(179)，其特征在于，所述断路器机架的所述壳体包括一表面(336)；所述转动柱塞包括一在所述第二位置时枢转到所述跳闸装置的所述壳体外部的表面(172)；并且当所述跳闸装置从所述断路器机架脱离时，所述断路器的所述表面以凸轮的方式推动所述转动柱塞的所述表面，使得所述转动柱塞枢转从而使其与所述跳闸装置的所述壳体的所述表面基本齐平。
20.如权利要求15所述的断路器(179)，其特征在于，所述跳闸装置的所述壳体包括一用于所述转动柱塞的开口(30)；所述跳闸装置的所述壳体的所述开口在所述断路器机架跳闸后包括碎片；并且当所述转动柱塞的所述部分枢转到所述跳闸装置的所述壳体外部时，所述转动柱塞将所述碎片清除出所述跳闸装置的所述壳体的所述开口。
21.如权利要求15所述的断路器(179)，其特征在于，所述转动柱塞的在所述第二位置时枢转到所述跳闸装置的所述壳体外部的所述部分基本呈扇形并包括一具有第一半径的第一子部(254)和一具有较小的第二半径的第二子部(256)，所述第一子部适于接合所述断路器机架的所述锁止机构。
全文摘要
一种断路器跳闸装置(2)，它包括一壳体(4)和一可枢转地安装在该壳体内的转动柱塞(32)。该转动柱塞具有一接通位置和一跳闸位置。该转动柱塞的一部分(74)在该跳闸位置时枢转到该壳体外部。一跳闸棍(76)可枢转地安装在该壳体内并包括将该转动柱塞锁止在第一位置中和使该转动柱塞从该第一位置脱离的第一板片(262)。该跳闸棍(76)还包括第二板片(100)。一跳闸致动器(170)包括一螺线管(122)和一转动跳闸杆(101)，该跳闸杆接合该跳闸棍的第二板片，从而枢转该跳闸棍并使该转动柱塞从该接通位置脱离。一弹簧(82)偏压该跳闸棍，使得该第一板片将该转动柱塞锁止在该接通位置中。一对弹簧(64、66)将该转动柱塞偏压至该跳闸位置。
文档编号H01H71/74GK1581397SQ20041007026
公开日2005年2月16日 申请日期2004年7月30日 优先权日2003年8月1日
发明者M·P·普斯卡尔, T·A·惠特克, W·M·兰德尔 申请人:伊顿公司