用于激活电路断路器附件的装置和方法

用于激活电路断路器附件的装置和方法
【专利摘要】本发明涉及用于激活电路断路器附件的装置和方法。具体地，提供了一种用于与电路断路器和电路断路器附件一起使用的装置，所述电路断路器包括适合于响应过电流和/或短路状态而沿第一方向移动的致动器，所述电路断路器附件包括致动机构，所述装置包括连杆，其包括适合于被耦接至所述致动器的第一端和适合于被设置成与所述致动机构相邻的第二端。致动器沿第一方向的移动允许连杆沿不同于所述第一方向的第二方向从第一位置移至第二位置，以激活所述电路断路器附件。另外，还提供了许多其他方面。
【专利说明】用于激活电路断路器附件的装置和方法

【技术领域】
[0001]本发明一般涉及电路断路器，并且更具体而言，涉及用于激活电路断路器附件的装置和方法。

【背景技术】
[0002]电路断路器通常包括一个或多个电接触件，并提供了针对持续的过电流状态和短路状态的保护。特别地，许多电路断路器包括跳闸单元，所述跳闸单元包括一根或多根跳闸杆，所述一根或多根跳闸杆在持续的过电流状态和短路状态下释放跳闸机构，以使电路断路器跳闸并断开电接触件来停止受保护电路中电流的流动。
[0003]另外，许多电路断路器包括一个或多个附件隔室，一个或多个附件可被安装到其中。附件常常被用于向电路断路器提供附加的功能能力。例如，跳闸警报开关附件可被配置成当电路断路器跳闸时发出警报，以告知人员故障已出现。其他附件可被配置成在故障或其他操作状态出现时执行其他功能。电路断路器附件通常包括被配置成通过跳闸单元上的致动器(例如，跳闸杆上的延伸臂)来接合的致动机构(例如，开关、按钮、柱塞等)，使得在故障出现时，跳闸单元致动器接合附件致动机构。例如，在故障出现时，跳闸杆延伸臂可将柱塞压在跳闸警报开关附件上，从而使警报发出声音。
[0004]然而，在许多电路断路器中，用于附件隔室的可用空间可能是相当有限的，并且安装的附件常常被电路断路器中的许多其他部件围绕。结果，用于某些附件的致动机构可能没有位于现有的跳闸单元致动器附近，或者可能被其他电路断路器部件阻碍，使得附件不能被用于电路断路器中。


【发明内容】

[0005]在第一方面，提供了一种用于与电路断路器和电路断路器附件一起使用的装置，所述电路断路器包括适合于响应过电流和/或短路状态而沿第一方向移动的致动器，所述电路断路器附件包括致动机构。所述装置包括连杆，所述连杆具有适合于被耦接至所述致动器的第一端，以及适合于被设置成与所述致动机构相邻的第二端。致动器沿第一方向的移动允许连杆沿不同于第一方向的第二方向从第一位置移至第二位置，以激活电路断路器附件。
[0006]在第二方面，提供了一种用于与电路断路器一起使用的模块化附件，所述电路断路器包括适合于响应过电流和/或短路状态而沿第一方向移动的致动器。所述模块化附件包括致动机构和连杆，所述连杆具有适合于被耦接至所述致动器的第一端，以及设置成与致动机构相邻的第二端。致动器沿第一方向的移动允许连杆沿不同于第一方向的第二方向从第一位置移至第二位置，以激活电路断路器附件。
[0007]在第三方面，提供了一种电路断路器，其包括:致动器；电路断路器附件，其具有致动机构；以及连杆，其具有耦接至致动器的第一端和设置成与致动机构相邻的第二端。所述致动器适合于响应过电流和/或短路状态而沿第一方向移动。致动器沿第一方向的移动允许连杆沿不同于第一方向的第二方向从第一位置移至第二位置，以激活电路断路器附件。
[0008]在第四方面，提供了一种用于与电路断路器和电路断路器附件一起使用的方法，所述电路断路器包括适合于响应过电流和/或短路状态而沿第一方向移动的致动器，所述电路断路器附件包括致动机构。所述方法包括:提供连杆，所述连杆具有耦接至所述致动器的第一端，和适合于被设置成与致动机构相邻的第二端；以及响应于致动器沿第一方向的移动，使连杆沿不同于第一方向的第二方向从第一位置移至第二位置，以激活电路断路器附件。还提供了许多其他的方面。

【专利附图】

【附图说明】
[0009]通过以下结合后继附图考虑的详细说明能更清楚地理解本发明的特征，附图中相同的附图标记始终表示相同的元件，并且附图中:
图1A是根据本发明的示例性连杆的顶视图；
图1B是图1A的示例性连杆的侧视图；
图1C是图1A的不例性连杆的另一侧视图；
图2A是在电路断路器处于未跳闸状态下的根据本发明的示例性连杆的顶视图；
图2B是图2A的示例性连杆的侧视图；
图2C是图2A的示例性连杆的另一侧视图；
图3A是在电路断路器处于跳闸状态下的根据本发明的示例性连杆的顶视图；
图3B是图3A的示例性连杆的侧视图；
图3C是图3A的示例性连杆的另一侧视图；
图4A是处于安装配置的图1A的示例性连杆的侧视图；以及图4B是图4A的不例性连杆的另一侧视图。

【具体实施方式】
[0010]根据本发明的装置和方法被提供成用于激活电路断路器附件。在示例性实施例中，提供了一种包括第一杠杆、第二杠杆和连杆的装置。第一杠杆被耦接至电路断路器致动器，并被固定地耦接至第二杠杆。连杆具有耦接至第二杠杆的第一端，以及适合于被设置成与附件致动机构相邻的第二端。电路断路器附件例如可以是跳闸警报开关附件。在正常的电路断路器操作期间，连杆处于第一位置，连杆的第二端不接触附件致动机构，因而附件未被激活。
[0011]响应于过电流和/或短路状态，电路断路器致动器沿第一方向移动，这允许连杆沿不同于第一方向的第二方向从第一位置移至第二位置。当连杆移至第二位置时，连杆的第二端接触附件致动机构以激活附件。例如，如果附件是跳闸警报开关附件，则警报将发出声音，以指示故障已出现。
[0012]参考图1A-1C，其描述了根据本发明的示例性装置。装置100包括连杆110、衬套112、第一杠杆114a和第二杠杆114b。连杆110包括具有第一表面IlOb的第一端110a、具有第二表面IlOd和第三表面IlOe的第二端110c、以及在第一端IlOa与第二端IlOc之间延伸的中间部110f。
[0013]中间部IlOf可包括第一段IlOfl和第二段110f2。第一段IlOfl可相对于第二段110f2成一定角度取向，使得第二端IlOc位于预定位置和/或距衬套112预定的距离。本领域的技术人员应理解的是，中间部IlOf可具有多于或少于两段，并且可具有不同于图1A-1C中所示的示例性配置的配置。连杆110可选择地可以包括设置在连杆110的一侧或两侧上的一个或多个减摩器110g。
[0014]连杆110可由塑料、树脂、聚合物、尼龙或其他类似的材料制成。在示例性实施例中，连杆I1可由高强度的、阻燃的、玻璃填充的尼龙材料制成，例如BASF Corporat1n,Florham Park, NJ, USA 的 Ultradur? 高速聚对苯二甲酸丁二醇醋(“PBT”)。连杆 110 可通过注射模制、机械加工或其他类似的技术制成。连杆110可具有大约45 mm与大约65 mm之间的长度、大约15 mm与大约30 mm之间的宽度以及大约10 mm与大约20 mm之间的高度。本领域的技术人员将理解的是，也可使用其他的材料、制造技术和尺寸。
[0015]衬套112具有第一侧116a、第二侧116b和从第一侧116a延伸至第二侧116b的开口 118。衬套112可选择地可以包括诸如螺钉或其他类似紧固件的紧固件120，用于将衬套112固定至电路断路器壳体或电路断路器组件的某一其他部分。衬套112还可以可选择地包括行程限制器122和止动件124，二者在下文中更详细地描述。
[0016]在图1A-1C中示出的示例性衬套112包括了对于将衬套112容纳在电路断路器壳体(未示出)的腔内而言可以是有用的各种台阶、切口和突起。本领域的技术人员将理解的是，衬套112可具有各种轮廓中的任何轮廓，并且可使用不同于图1A-1C中所示轮廓的轮廓。
[0017]衬套112可由塑料、树脂、聚合物、尼龙或其他类似的材料制成。在示例性实施例中，衬套112可由Ultradur高速PBT制成。衬套112可通过注射模制、机械加工或其他类似的技术制成。衬套112可具有大约55 mm与大约70 mm之间的长度、大约5 mm与大约15mm之间的宽度以及大约20 mm与大约30 mm之间的高度。本领域的技术人员将理解的是，也可使用其他的材料、制造技术和尺寸。
[0018]第一杠杆114a被设置在衬套112的第一侧116a上，并且第二杠杆114b被设置在衬套112的第二侧116b上。第一杠杆114a和第二杠杆114b被安装在圆柱形轴126的相对端上，圆柱形轴126延伸穿过衬套112的开口 118并在开口 118内自由旋转。第一杠杆114a和第二杠杆114b经由圆柱形轴126被固定地耦接在一起。因此，第一杠杆114a的旋转引起圆柱形轴126和第二杠杆114b的相对应的旋转，并且第二杠杆114b的旋转也引起圆柱形轴126和第一杠杆114a的相对应的旋转。
[0019]第一杠杆114a可包括第一肩部128a，并且第二杠杆114b可包括第二肩部128b。第一肩部128a和第二肩部128b可延伸到开口 118的周边之外，以基本上覆盖衬套112的第一侧116a和第二侧116b处开口 118与圆柱形轴126之间的气隙。第一肩部128a和第二肩部128b可减少或限制可能在衬套112的开口 118中以及周围出现的电弧放电。
[0020]第一杠杆114a和第二杠杆114b可由塑料、树脂、聚合物、尼龙或其他类似的材料制成。在示例性实施例中，第一杠杆114a和第二杠杆114b可由Ultradur高速PBT制成。第一杠杆114a和第二杠杆114b可通过注射模制、机械加工或其他类似的技术制成。第一杠杆114a可具有大约12 mm与大约22 mm之间的长度、大约3 mm与大约6 mm之间的宽度以及大约4 mm与大约6 mm之间的高度。第二杠杆114b可具有大约10 mm与大约20 mm之间的长度、大约3 mm与大约6 mm之间的宽度以及大约4 mm与大约6 mm之间的高度。本领域的技术人员将理解的是，也可使用其他的材料、制造技术和尺寸。
[0021]现在参考图2A-2C，其描述了电路断路器中的装置100的示例性配置。图2A-2C描绘了安装在处于“ON”(非故障)状态的电路断路器中的装置100。为使附图简洁，仅电路断路器部件的一些部分被包括。装置100被耦接至电路断路器致动器(“支架上的辊子”结构200)、电路断路器附件210以及设置在装置100与电路断路器壳体214之间的弹簧212。尽管在图2A-2C中未示出，但装置100可被安装成使得衬套112和连杆110被定位在电路断路器壳体的一个或多个部分和/或电路断路器组件中的其他部件或特征上，以及设置在电路断路器壳体的一个或多个部分和/或电路断路器组件中的其他部件或特征之间。
[0022]“支架上的辊子”结构200被耦接至电路断路器跳闸单元(未示出)，并包括被安装至支架218的辊子216，支架218被设置在枢轴点220上。当电路断路器为“ON”时，“支架上的辊子”结构200绕枢轴点220被向下偏置，并被设置成如图2A和图2C中所示。
[0023]附件210可以是跳闸警报开关、辅助开关(AUX开关)、远程致动开关或其他类似的电路断路器附件。附件210包括致动机构222，致动机构222可以是开关、按钮、柱塞、微动开关、回转臂(有时也称作旋转臂、回转杠杆或旋转杠杆)、凸轮或被配置成激活附件的其他类似的致动机构。在某些实施例中，致动机构222可以是弹簧加载的柱塞，并且附件210可通过压下柱塞222激活，以及可通过释放柱塞222停用。例如，如果附件210是跳闸警报开关，则压下致动机构222将使警报发出声音，而释放致动机构222将消除警报。
[0024]尽管附件210在图2A-2C中被描绘为单个电路断路器附件，但本领域的技术人员将理解的是，根据本发明的装置和方法可与不止一个附件一起使用，例如双附件和/或多个单附件。
[0025]装置100的第一杠杆114a被设置成与“支架上的辊子”结构200相邻，第二杠杆114b被耦接至连杆110的第一端110a，连杆110的第二端IlOc被设置成与附件210的致动机构222相邻，并且弹簧212被设置在连杆110的第二表面IlOd与电路断路器壳体214之间。如图2A和图2C中所示，当电路断路器为“ON”时，辊子216被耦接至第一杠杆114a，并且连杆110处于第一位置，其中连杆110的第二端IlOc不接触致动机构222。
[0026]特别地，当电路断路器为“ON”时，“支架上的辊子”结构200被向下偏置，从而使辊子216接触第一杠杆114a并使第一杠杆114a沿逆时针方向偏置。由于第一杠杆114a与第二杠杆114b被固定地耦接在一起，所以第二杠杆114b沿顺时针方向被偏置，并且推压连杆110的第一表面110b。“支架上的辊子”结构200的偏置力大于弹簧212的偏置力。结果，连杆110的第二端IlOc压缩弹簧212，并且连杆110的第三表面IlOe与致动机构222分离且不接触致动机构222。
[0027]响应于过电流和/或短路状态，电路断路器跳闸，并且“支架上的辊子”结构200绕枢轴点220被向上偏置。特别地，“支架上的辊子”结构200沿第一(例如，竖直)方向移动。结果，辊子216从第一杠杆114a脱离，从而从第一杠杆114a去除了“支架上的辊子”结构200的偏置力。
[0028]另外，弹簧212推压连杆110的第二端110c，并且连杆110沿不同于第一(例如，竖直)方向的第二(例如，水平)方向从第一位置移至第二位置。连杆110的第一端IlOa推压第二杠杆114b，第二杠杆114b沿第三(例如，逆时针)方向旋转，并且第一杠杆114a沿第四(例如，顺时针)方向旋转。
[0029]图3A-3C图示了在跳闸事件之后的装置100和“支架上的辊子”结构200的配置。在连杆110处于第二位置的情况下，连杆110的第二端IlOc接触致动机构222以激活附件210。例如，连杆110的第三表面IlOe与致动机构222进行接合式接触并压下致动机构222。如果附件210是跳闸警报开关，则这使跳闸警报开关发出声音警报，以提醒人员注意电路断路器已跳闸。
[0030]如上所述，衬套112可包括可选择的行程限制器122，行程限制器122可被用于限制第二杠杆114b的逆时针旋转。这继而限制连杆110沿第二(例如，水平)方向的进一步移动。如图3A-3C中所示，行程限制器122可以是从衬套112的第二侧116b突出的突出部。突出部122的高度可被设定成防止第二杠杆114b的进一步逆时针旋转以及连杆110的进一步移动。本领域的技术人员将理解的是，也可使用其他类型的行程限制器122。例如，行程限制器122可替代地可以是在衬套112的第二侧116b中形成的凹部，所述凹部具有阻碍第二杠杆114b的进一步逆时针旋转的形状设计。
[0031]如上所述，衬套112可以可选择地包括止动件124，其特征被图示于图4A-4B中。止动件124可以是从衬套112的第一侧116a突出的突出部。止动件124可具有一定高度，以用作楔形物来将第一杠杆114a (并从而将第二杠杆114b)保持在固定的位置。例如，止动件124可被定位于衬套112上，使得第二杠杆114a被保持成沿固定的竖直取向(例如，处于12点钟位置)，以便例如在组装和/或拆卸期间允许连杆110被容易地插入电路断路器和从电路断路器去除。本领域的技术人员将理解的是，止动件124可具有不同于如图4A-4B中所示那样的配置和轮廓。
[0032]前面所述仅说明了本发明的原理，并且在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域的技术人员能做出各种修改。
[0033]例如，本领域的技术人员将理解的是，在电路断路器中可使用不止一个根据本发明的装置。如上所述，某些现有的电路断路器包括不止一个附件隔室。因此，本领域的技术人员将理解的是，多个根据本发明的装置可与这样的电路断路器一起使用，其中每个附件隔室具有一个装置。
【权利要求】
1.一种用于与电路断路器和电路断路器附件一起使用的装置，所述电路断路器包括适合于响应过电流和/或短路状态而沿第一方向移动的致动器，所述附件包括致动机构，所述装置包括: 连杆，其包括适合于被耦接至所述致动器的第一端和适合于被设置成与所述致动机构相邻的第二端， 其中，所述致动器沿所述第一方向的移动允许所述连杆沿不同于所述第一方向的第二方向从第一位置移至第二位置，以激活所述电路断路器附件。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于: 当所述连杆处于所述第一位置时，所述第二端不接触所述致动机构；以及 当所述连杆处于所述第二位置时，所述第二端接触所述致动机构。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述连杆处于所述第二位置时，所述第二端压下所述致动机构，以激活所述电路断路器附件。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连杆的第二端包括适合于与所述致动机构进行接合式接触的表面。
5.如权利要求1所述的装置，还包括: 第一杠杆，其适合于被设置成与所述致动器相邻；以及 第二杠杆，其被耦接至所述第一杠杆并被耦接至所述连杆的第一端。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述连杆从所述第一位置移至所述第二位置时，所述第二杠杆沿第三方向旋转，并且所述第一杠杆沿第四方向旋转。
7.如权利要求1所述的装置，还包括耦接至所述连杆的第二端的弹簧，其中，所述弹簧适合于使所述连杆的第二端朝向所述致动机构偏置。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连杆的第二端适合于被设置成与多个电路断路器附件的多个致动机构相邻。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置适合于与跳闸警报开关附件一起使用。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述致动机构包括开关、按钮、柱塞、微动开关、回转臂和凸轮中的一个或多个。
11.一种用于与电路断路器一起使用的模块化附件，所述电路断路器包括适合于响应过电流和/或短路状态而沿第一方向移动的致动器，所述模块化附件包括: 致动机构；以及 连杆，其包括适合于被耦接至所述致动器的第一端和设置成与所述致动机构相邻的第_-丄山一栖， 其中，所述致动器沿所述第一方向的移动允许所述连杆沿不同于所述第一方向的第二方向从第一位置移至第二位置，以激活所述电路断路器附件。
12.如权利要求11所述的模块化附件，其特征在于: 当所述连杆处于所述第一位置时，所述第二端不接触所述致动机构；以及 当所述连杆处于所述第二位置时，所述第二端接触所述致动机构。
13.如权利要求12所述的模块化附件，其特征在于，当所述连杆处于所述第二位置时，所述第二端压下所述致动机构，以激活所述电路断路器附件。
14.如权利要求11所述的模块化附件，其特征在于，所述连杆的第二端包括适合于与所述致动机构进行接合式接触的表面。
15.如权利要求11所述的模块化附件，还包括: 第一杠杆，其适合于被设置成与所述致动器相邻；以及 第二杠杆，其被耦接至所述第一杠杆并被耦接至所述连杆的第一端。
16.如权利要求15所述的模块化附件，其特征在于，当所述连杆从所述第一位置移至所述第二位置时，所述第二杠杆沿第三方向旋转，并且所述第一杠杆沿第四方向旋转。
17.如权利要求11所述的模块化附件，还包括耦接至所述连杆的第二端的弹簧，其中，所述弹簧适合于使所述连杆的第二端朝向所述致动机构偏置。
18.如权利要求11所述的模块化附件，其特征在于，所述连杆的第二端适合于被设置成与多个电路断路器附件的多个致动机构相邻。
19.如权利要求11所述的模块化附件，其特征在于，所述模块化附件包括跳闸警报开关附件。
20.如权利要求11所述的模块化附件，其特征在于，所述致动机构包括开关、按钮、柱塞、微动开关、回转臂和凸轮中的一个或多个。
21.—种电路断路器，包括: 致动器，其适合于响应过电流和/或短路状态而沿第一方向移动； 电路断路器附件，其包括致动机构； 连杆，其包括耦接至所述致动器的第一端和设置成与所述致动机构相邻的第二端； 其中，所述致动器沿所述第一方向的移动允许所述连杆沿不同于所述第一方向的第二方向从第一位置移至第二位置，以激活所述电路断路器附件。
22.如权利要求21所述的电路断路器，其特征在于: 当所述连杆处于所述第一位置时，所述第二端不接触所述致动机构；以及 当所述连杆处于所述第二位置时，所述第二端接触所述致动机构。
23.如权利要求22所述的电路断路器，其特征在于，当所述连杆处于所述第二位置时，所述第二端压下所述致动机构，以激活所述电路断路器附件。
24.如权利要求21所述的电路断路器，其特征在于，所述连杆的第二端包括适合于与所述致动机构进行接合式接触的表面。
25.如权利要求21所述的电路断路器，还包括: 第一杠杆，其适合于被设置成与所述致动器相邻；以及 第二杠杆，其被耦接至所述第一杠杆并被耦接至所述连杆的第一端。
26.如权利要求25所述的电路断路器，其特征在于，当所述连杆从所述第一位置移至所述第二位置时，所述第二杠杆沿第三方向旋转，并且所述第一杠杆沿第四方向旋转。
27.如权利要求21所述的电路断路器，还包括耦接至所述连杆的第二端的弹簧，其中，所述弹簧使所述连杆的第二端朝向所述致动机构偏置。
28.如权利要求21所述的电路断路器，其特征在于，所述连杆的第二端被设置成与多个电路断路器附件的多个致动机构相邻。
29.如权利要求21所述的电路断路器，其特征在于，所述电路断路器附件包括跳闸警报开关附件。
30.如权利要求21所述的电路断路器，其特征在于，所述致动机构包括开关、按钮、柱塞、微动开关、回转臂和凸轮中的一个或多个。
31.—种用于与电路断路器和电路断路器附件一起使用的方法，所述电路断路器包括适合于响应过电流和/或短路状态而沿第一方向移动的致动器，所述附件包括致动机构，所述方法包括: 提供连杆，其包括耦接至所述致动器的第一端和适合于被设置成与所述致动机构相邻的第二端；以及 响应于所述致动器沿所述第一方向的移动，使所述连杆沿不同于所述第一方向的第二方向从第一位置移至第二位置，以激活所述电路断路器附件。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 当所述连杆处于所述第一位置时，使所述第二端不接触所述致动机构；以及 当所述连杆处于第二位置时，使所述第二端接触所述致动机构。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:当所述连杆处于所述第二位置时，使所述第二端压下所述致动机构，以激活所述附件。
34.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述连杆的第二端包括适合于与所述致动机构进行接合式接触的表面。
35.如权利要求31所述的方法，还包括: 提供第一杠杆，其适合于被设置成与所述致动器相邻；以及 提供第二杠杆，其被耦接至所述第一杠杆并被耦接至所述连杆的第一端。
36.如权利要求35所述的方法，还包括:当所述连杆从所述第一位置移至所述第二位置时，使所述第二杠杆沿第三方向旋转，以及使所述第一杠杆沿第四方向旋转。
37.如权利要求31所述的方法，还包括使所述连杆的第二端朝向所述致动机构偏置。
38.如权利要求31所述的方法，还包括将所述连杆的第二端设置成与多个电路断路器附件的多个致动机构相邻。
39.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述电路断路器附件包括跳闸警报开关附件。
40.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述致动机构包括开关、按钮、柱塞、微动开关、回转臂和凸轮中的一个或多个。
【文档编号】H01H71/10GK104471667SQ201280072872
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2012年5月2日 优先权日:2012年5月2日
【发明者】罗杰科 J. 申请人:西门子公司