具有过度旋转控制的加载组件以及使用该加载组件的电气开关装置制造方法
【专利摘要】提供一种用于诸如断路器(102)的电气开关装置的加载组件(200)。断路器(102)包括壳体(104)、可分离触头(106)，以及用于打开和关闭可分离触头(106)的操动机构(108)。加载组件(200)包括诸如合闸弹簧(204)的储能机构，其能在加载与卸载位置之间运动。铸造构件(218)联接至所述合闸弹簧(204)并且随该合闸弹簧一起运动。所述铸造构件(218)包括凸起部(220)。凸轮轴(208)可枢转地联接至所述壳体(104)，并且包括一定数量的凸轮(210、212)。也可枢转地联接至所述壳体(104)的捕捉件(214)包括碰撞表面(224)和突出部(226)。所述碰撞表面(224)与所述凸轮中的相对应的一个凸轮(212)配合作用，用以阻止所述凸轮轴(208)过度转动。所述捕捉件(214)的突出部(226)与所述铸造构件(218)的凸起部(220)配合作用，用以保持所述捕捉件(214)与所述凸轮(212)之间的所需关系。
【专利说明】具有过度旋转控制的加载组件以及使用该加载组件的电气 开关装置
[0001] 相关申请的交叉援引
[0002] 本申请要求于2011年11月29日提交的美国专利申请序列号No. 13/306, 374的 权益，通过引用将该申请并入本说明书中。
【技术领域】
[0003] 本发明总体上涉及电气开关装置，更具体地涉及用于电气开关装置的加载组件。 本发明还涉及诸如断路器的电气开关装置。
【背景技术】
[0004] 电气开关装置一诸如断路器一向电气系统提供保护使之免于遭受电气故障 状况，例如，电流过载、短路、异常电压以及其他故障状况。通常，断路器包括操动机构，其响 应于诸如脱扣单元检测到的故障状况打开电触头组件，用以中断流过电气系统的导体的电 流。电触头组件包括静止电触头和相对应的可动电触头，该可动电触头能与静止电触头分 开。
[0005] 除了其他部件以外，一些低压或中电压断路器的操动机构例如通常包括极轴、脱 扣致动器组件、闭合组件和打开组件。脱扣致动器组件响应于脱扣单元并致动操动机构。闭 合组件和打开组件可具有一些共同的元件，所述共同的元件构造成在第一打开位置和第二 闭合位置之间移动可动电触头，在所述第一打开位置可动电触头和静止电触头是分离的， 在所述第二闭合位置可动电触头和静止电触头是电连接的。具体地，可动电触头联接至极 轴。闭合组件和打开组件两者的、也可枢转地联接至极轴的元件绕着极轴枢转，用以实现电 触头的闭合和打开。包括一定数量的储能机构的加载组件，经常用于帮助闭合组件的操作。
[0006] 例如在图1A和1B中所示出的，一些断路器2具有直接驱动储能机构，例如但不限 于，一定数量的合闸弹簧4 ( 一个合闸弹簧4部分地在图1A中以简化形式示出）。这类断 路器2的加载组件6通常包括具有一定数量的凸轮10、12的凸轮轴8,以及捕捉件14。在 图1A和1B的示例中的捕捉件14可枢转地联接至断路器2的侧板16。在这类设备中，包括 (多个）前述合闸弹簧4和被该（多个）弹簧偏压的弹簧铸件18的弹簧组件通过凸轮轴 8的动作而加载，并且释放使得卸载的弹簧4直接驱动闭合组件的主曲柄连杆（未示出）。 随着弹簧4卸载，被释放的捕捉凸轮12继续以加载方向转动（例如，以图1A的视角沿箭头 20的方向逆时针）。如果捕捉凸轮转动得足够多，则其会阻碍弹簧4的卸载并且妨碍断路 器2完全闭合。通常将这种不期望的情况称为凸轮轴过度转动。尽管捕捉件14通常构造 成与（多个）凸轮12配合作用，用以阻止所述凸轮轴8这样过度转动，但是特别是在长期 使用后，可能捕捉件14的碰撞表面22和/或相对应的捕捉凸轮12的捕捉表面24会磨损 或损坏（参见例如图1B中的损坏的或变形的表面22'、24'），导致捕捉件不太有效。
[0007] 因此，仍存在对加载组件以及使用加载组件的电气开关装置--诸如断路器-- 进行改进的空间。
【发明内容】
[0008] 通过本发明的实施例满足这些及其它需求，本发明涉及用于电气开关装置--诸 如断路器--的加载组件。除了其他益处之外，加载组件还包括与合闸弹簧铸件配合作用 以控制凸轮轴的运动（例如阻止过度转动）的捕捉件。
[0009] 作为本发明的一个方案，提供用于电气开关装置的加载组件。该电气开关装置包 括壳体、由所述壳体包封的可分离触头，以及用于打开和闭合可分离触头的操动机构。所述 加载组件包括：能在加载位置和卸载位置之间移动的储能机构；联接至所述储能机构并能 与该储能机构一起运动的铸造构件，该铸造构件包括凸起部；构造成可枢转地联接至所述 壳体的凸轮轴，该凸轮轴包括一定数量的凸轮；并且构造成可枢转地联接至所述壳体的捕 捉件，该捕捉件包括碰撞表面和突出部。捕捉件的碰撞表面与所述凸轮中的相对应的一个 凸轮配合作用，用以阻止凸轮轴过度转动。捕捉件的突出部与铸造构件的凸起部配合作用， 用以保持所述捕捉件与所述凸轮中的所述相对应的一个凸轮之间的所需关系。
[0010] 捕捉件还可以包括枢转构件、第一部分、第二部分和第三部分。所述枢转构件可构 造用于将所述第一部分可枢转地联接至所述电气开关装置的壳体，所述第二部分可与所述 凸轮中的所述相对应的一个凸轮配合作用，所述第三部分可与所述铸造构件的凸起部配合 作用。所述碰撞表面可设置在所述捕捉件的第二部分上，所述突出部可设置在所述捕捉件 的第三部分上，其中所述突出部自所述捕捉件邻近碰撞表面地向外延伸。所述捕捉件可以 是一体式构件，其中所述突出部是基本上长方形形状的部分，其自所述一体式构件的第三 部分向外延伸。所述突出部可具有外边缘，其中当所述捕捉件的碰撞表面与所述凸轮中的 所述相对应的一个凸轮接合时，所述突出部的外边缘与所述铸造构件的凸起部配合作用。 [0011] 所述铸造构件可以是一体式弹簧铸件，所述凸起部可以自所述一体式弹簧铸件沿 侧向向外凸起并且包括保持边缘。所述一体式弹簧铸件的保持边缘可保持所述捕捉件的外 边缘，借此防止所述捕捉件的碰撞表面释放所述凸轮中的所述相对应的一个凸轮。
[0012] 作为本发明的另一方案，公开了使用前述加载组件的电气开关装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 在结合附图阅读时，从下面对优选实施例的描述可获得对本发明的充分理解，其 中：
[0014] 图1A和图1B是现有技术的断路器及用于该断路器的加载组件的一部分的简化的 侧视立视图；
[0015] 图2是根据本发明的一实施例的断路器及用于该断路器的加载组件的一部分的 简化的侧视立视图；
[0016] 图3是根据本发明的断路器和加载组件的俯视图；
[0017] 图4是沿着图3的线4-4截取的截面图，其中示出处于卸载和脱扣位置的断路器； [0018] 图5示出图4的截面图，但变成示出处于加载和打开位置的断路器；
[0019] 图6示出图5的截面图，但变成示出在断路器处于闭合过程中且弹簧铸件位于挡 止捕捉件的位置时的断路器；以及
[0020] 图7示出图6的截面图，但变成示出处于卸载和闭合位置的断路器。
【具体实施方式】
[0021] 本说明书中所使用的方向性表述，例如，顺时针、逆时针、左、右、向上、向下和其派 生词，涉及附图中所示出的元件的取向，这些表述并不限制权利要求书，除非明确指出。
[0022] 如本说明书所采用的表述，两个或更多个部件"联接"在一起，应指部件直接地或 通过一个或多个中间部件连接在一起。
[0023] 如本说明书所采用的，术语"数量"应指一或大于一的整数（即，多个）。
[0024] 图2-7示出用于电气开关装置--诸如但不限于，断路器102--的加载组件 200。断路器102包括壳体104、由壳体104包封的可分离触头106 (在图2中以简化形式示 出），以及用于打开和闭合可分离触头106 (图2)的操动机构108 (在图2中以简化形式示 出）。
[0025] 如在图2中最佳示出的，加载组件200优选地包括储能机构--诸如但不限于合 闸弹簧204(在图2中部分地示出）--其能在加载位置（图5)与卸载位置（图2、图4和 图7)之间运动。铸造构件218联接至合闸弹簧204,并且能与该合闸弹簧一起（例如，非限 制性地，从图2的视角来看沿箭头300的方向向左和向右）运动。铸造构件218包括凸起 部220。凸轮轴208可枢转地联接至断路器壳体104,并且包括一定数量的凸轮210、212 (在 本文中所示和所描述的示例中示出的是两个）。也可枢转地联接至壳体104的捕捉件214 包括碰撞表面224和突出部226。如会在下文更具体描述的，捕捉件214的碰撞表面224与 凸轮中的相对应的一个凸轮212、尤其是与凸轮212的捕捉表面222配合作用，用以阻止凸 轮轴208的过度转动。另外，根据所公开的理念，前述捕捉件214的突出部226与铸造构件 218的凸起部220配合作用，用以保持捕捉件214与凸轮212之间的所需关系。
[0026] 因此，应当认识到，除了其他益处之外，所公开构思的凸起部220和突出部226特 征，用于通过以防止小角度撞击（擦边撞击，glancing collision)的方式使捕捉件214与 弹簧铸件218互锁来增强捕捉件214的操作，所述小角度撞击例如原本会在凸轮212的捕 捉表面222与捕捉件214的碰撞表面224之间发生。以此方式，所公开的加载组件200提 供了用于阻止凸轮轴208过度转动以及与之相关的损坏的支持机构。例如但非限制地，诸 如断路器振动的问题可引起现有技术的捕捉件（参见，例如但非限制地，图1A和图1B的捕 捉件14)移动至允许凸轮轴过度转动的位置（参见例如图1B)。另外，可能的是，在寿命晚 期（即，在长期使用之后），捕捉件冲撞特征（例如非限制性地参见图1A的捕捉件14的表 面24)和/或相配合的凸轮轴特征（参见例如图1A的凸轮轴表面22)会以允许小角度冲 击或碰撞的方式而损坏（参见例如图1B的变形的表面22'、24'），所述小角度冲击或碰撞 导致凸轮轴过度转动。所公开的构思改进了捕捉件214的操作，从而解决并防止了这些潜 在的问题。
[0027] 更具体地，在本文中示出并描述的非限制性示例中的捕捉件214优选地包括枢转 构件228、第一部分230、第二部分232和第三部分234。枢转构件228将第一部分230可 枢转地联接至断路器壳体104、尤其联接至所述壳体的侧板110 (在图2中部分地以虚线示 出），如图2中最佳示出。第二部分232与凸轮212配合作用，第三部分234与铸造构件218 的凸起部220配合作用。在本文中所示出和描述的示例中，碰撞表面224设置在捕捉件214 的第二部分232上，突出部226设置在捕捉件214的第三部分234上。因此，突出部226自 捕捉件214邻近碰撞表面224地向外延伸，如图所示。继续参照图2,也参照图4至7,捕捉 件214优选为一体式构件，其中突出部226是基本上长方形形状的部分，所述突出部自所述 捕捉件的第三部分234向外延伸。
[0028] 如在图2中最佳示出的，突出部226具有外边缘236。当捕捉件214的碰撞表面 224与相对应的凸轮212接合、尤其是与该凸轮的捕捉表面222接合时，或者与其非常接近 时（参见例如图2、图5和图6)，突出部226的外边缘236与前述的铸造构件218的凸起部 220配合作用。
[0029] 铸造构件218优选地是一体式弹簧铸件，其中凸起部220自一体式弹簧铸件218 沿侧向向外凸起并且包括保持边缘238。因此，保持边缘238保持捕捉件214的外边缘236, 如图2、5和6中所示，借此相应地防止捕捉件214的碰撞表面224完全释放相对应的凸轮 212,和/或防止前述的凸轮轴过度转动，和/或防止在凸轮212的表面222与捕捉件214 的表面224之间的小角度冲撞（例如碰撞并弹开）的问题。应当认识到，尽管示例性弹簧 铸件218的凸起部220是一体式弹簧铸件218上的铸件特征，但也可采用具有凸起部的任 何已知的或合适的替代类型、形状和/或构型（未示出），用以与捕捉件的特征（例如非限 制性地突出部226)适当地配合作用，以适当地控制捕捉件214的运动，而不会背离所公开 构思的范围。例如但非限制性地，相对更复杂的联接件（未示出）是可能的，诸如在弹簧铸 件218中的狭槽（未示出）中的捕捉-固定销（未示出），或者连杆组件（未示出）。
[0030] 如先前在上文中所讨论的，示例性的储能机构是合闸弹簧204。合闸弹簧204具有 相对的第一端部和第二端部240、242 (图2和图4至图7)。弹簧铸件218设置在合闸弹簧 204的第二端部242上并且沿箭头300的方向随所述合闸弹簧一起运动，如图2所示。示例 性凸轮轴208包括第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮是加载凸轮210,该加载凸轮与凸轮 轴208 -起枢转用以给合闸弹簧204加载能量，所述第二凸轮是捕捉凸轮212,该捕捉凸轮 也与凸轮轴208 -起枢转用以与捕捉件214的碰撞表面224接合及脱离接合，如先前所讨 论的。
[0031] 图4至7示出图3的断路器102的截面图，用以说明在断路器102的各种操作状 态期间的加载组件200。更具体地，图4示出处于卸载和脱扣状态的断路器102 ;图5示出 处于加载和打开状态的断路器；图6示出闭合过程中的断路器102,其中弹簧铸件218位于 在捕捉件例如由于过大的凸轮轴转动力而被迫向下（以图6的视角看）时挡止捕捉件214 的位置；图7示出处于卸载和闭合状态的断路器102。
[0032] 因此，将理解，所公开的加载组件200包括独特的捕捉件214和弹簧铸件218特征 (例如非限制性地，弹簧铸件218的凸起部220和捕捉件214的突出部226)--所述特征 相互作用以防止凸轮轴208滑过（例如过度转动）捕捉件214,直至弹簧铸件218足够接近 完全闭合位置。因此，所公开的构思用于通过以防止凸轮212和捕捉件214的小角度撞击 和/或损坏的方式使捕捉件214与弹簧铸件218互锁来增强捕捉件的操作，所述小角度撞 击和损坏会造成凸轮轴过度转动。
[0033] 虽然已详细地描述了所公开构思的具体实施例，但本领域技术人员应当认识到可 根据本说明书的全面教导对这些细节做出各种变型和替代。因此，所公开的特定设置仅是 例示性的，并非限制所公开构思的范围，该范围由所附权利要求书及其全部等同方案限定。
【权利要求】
1. 一种用于电气开关装置（102)的加载组件（200)，所述电气开关装置（102)包括壳 体（104)、由所述壳体（104)包封的可分离触头（106)，以及用于打开和关闭所述可分离触 头（106)的操动机构（108)，所述加载组件（200)包括： 储能机构（204)，其能在加载位置与卸载位置之间运动； 联接至所述储能机构（204)并且能与该储能机构一起运动的铸造构件（218)，所述铸 造构件（218)包括凸起部（220); 构造成可枢转地联接至所述壳体（104)的凸轮轴（208)，所述凸轮轴（208)包括一定数 量的凸轮（210、212);以及 构造成可枢转地连接至所述壳体（104)的捕捉件（214)，所述捕捉件（214)包括碰撞表 面（224)和突出部（226)， 其中所述捕捉件（214)的碰撞表面（224)与所述凸轮中的相对应的一个凸轮（212)配 合作用，以阻止所述凸轮轴（208)过度转动，和 其中所述捕捉件（214)的突出部（226)与所述铸造构件（218)的凸起部（220)配合作 用，以保持所述捕捉件（214)与所述凸轮中的所述相对应的一个凸轮（212)之间的所需关 系。
2. 根据权利要求1所述的加载组件（200)，其特征在于，所述捕捉件（214)还包括枢 转构件（228)、第一部分（230)、第二部分（232)和第三部分（234);所述枢转构件（228)构 造成将所述第一部分（230)可枢转地联接至所述电气开关装置（102)的壳体（104);所述 第二部分（232)与所述凸轮中的所述相对应的一个凸轮（212)配合作用；所述第三部分 (234)与所述铸造构件（218)的凸起部（220)配合作用。
3. 根据权利要求2所述的加载组件（200)，其特征在于，所述碰撞表面（224)设置在所 述捕捉件（214)的第二部分（232)上；所述突出部（226)设置在所述捕捉件（214)的第三 部分（234)上；所述突出部（226)自所述捕捉件（214)邻近所述碰撞表面地（224)向外延 伸。
4. 根据权利要求3所述的加载组件（200)，其特征在于，所述捕捉件（214)是一体式构 件；所述突出部（226)是从所述一体式构件的第三部分（234)向外延伸的、基本上为长方形 形状的部分。
5. 根据权利要求4所述的加载组件（200)，其特征在于，所述突出部（226)具有外边 缘（236);当所述捕捉件（214)的碰撞表面（224)与所述凸轮中的所述相对应的一个凸轮 (212)接合时，所述突出部（226)的外边缘（236)与所述铸造构件（218)的凸起部（220)配 合作用。
6. 根据权利要求5所述的加载组件（200)，其特征在于，所述铸造构件（218)是一体 式弹簧铸件；所述凸起部（220)自所述一体式弹簧铸件沿侧向向外凸起并且包括保持边 缘（238);所述一体式弹簧铸件（218)的保持边缘（238)保持所述捕捉件（214)的外边缘 (236)，借此防止所述捕捉件（214)的碰撞表面（224)释放所述凸轮中的所述相对应的一个 凸轮（212)。
7. 根据权利要求1所述的加载组件（200)，其特征在于，所述储能机构是合闸弹簧 (204);所述铸造构件是弹簧铸件（214);所述合闸弹簧（204)包括第一端部（240)和与该 第一端部（240)对置并远离该第一端部（240)设置的第二端部（242);所述弹簧铸件（218) 设置在所述合闸弹簧（204)的第二端部（242)上。
8. 根据权利要求1所述的加载组件（200)，其特征在于，所述一定数量的凸轮是第一凸 轮（210)和第二凸轮（212)。
9. 根据权利要求8所述的加载组件（200)，其特征在于，所述第一凸轮是加载凸轮 (210);所述加载凸轮（210)与所述凸轮轴（208) -起枢转用以加载所述储能机构（204); 所述第二凸轮是捕捉凸轮（212);所述捕捉凸轮（212)与所述凸轮轴（208) -起枢转，用以 与所述捕捉件（214)的碰撞表面（224)接合和脱离接合。
10. 根据权利要求9所述的加载组件（200)，其特征在于，所述捕捉凸轮（212)包括捕 捉表面（222);所述捕捉表面（222)与所述捕捉件（214)的碰撞表面（224)配合作用，用以 阻止所述凸轮轴（208)运动。
11. 一种电气开关装置（102)，包括： 壳体（104); 由所述壳体（104)包封的可分离触头（106); 用于打开和关闭所述可分离触头（106)的操动机构（108);以及 根据权利要求1至10中任一项所述的加载组件（200)。
12. 根据权利要求11所述的电气开关装置（102)，其特征在于，所述电气开关装置是断 路器（102);所述断路器（102)的壳体（104)包括至少一个侧板（110);所述凸轮轴（208) 和所述捕捉件（214)可枢转地联接至所述至少一个侧板（110)。
【文档编号】H01H33/40GK104126209SQ201280058841
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2012年11月12日 优先权日:2011年11月29日
【发明者】A·L·戈特沙尔克, R·M·斯莱皮安 申请人:伊顿公司