电路断路器锁止装置的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求在2018年1月17日提交的题为“电路断路器锁止装置”的美国非临时专利申请15/873,822的申请日的权益，该申请通过引用而纳入本文以用于所有目的，如同该申请整体在本文进行阐述那样。

背景技术：

本发明总体涉及一种电路断路器锁止装置。具体地说，本发明涉及一种设备，该设备能固定于电路断路器，以选择性地防止电路断路器开关在断开位置和闭合位置之间移动。

电路断路器是设计成保护电气电路免于受到由于电流过载或短路导致的损坏的电气开关。虽然电路断路器通常用于检测故障状况并且自动地断开经历故障状况的电路，但电路断路器也可用作手动能量隔离装置。电路断路器可手动地放置在关位置，该关位置防止电流通过电路。当电流无法通过电路时，避免设备的意外启动，否则意外启动可能会危害雇员。

为了促进工作场所的安全性，OSHA(美国职业安全与健康标准)要求在维护和维修期间关闭并锁定所有能源。当正维护或维修一件设备时，须将该设备的相关联的电路断路器固定并锁定在断开位置中。标记输出程序还可用于提供关于哪个工作者已锁止电路断路器以执行维护的指示。

虽然大多数电路断路器类似地起作用，但由不同制造商生产的电路断路器也可具有不同的形状和尺寸。由于每个电路断路器的不同物理形状，在相同的工作场所内可能需要许多不同的锁止装置。针对每个电路断路器定位合适的装置会是费时的，从而导致时间和效率损失。工作者可能尝试将不合适的锁止装置用在电路断路器上，而这在将电路断路器锁定于断开位置中时会是较为低效的。

技术实现要素：

本发明提供一种电路断路器锁止装置，该电路断路器锁止装置能快速地且容易地联接于各种不同尺寸的电路断路器。电路断路器锁止装置可固定于电路断路器，并且使用各种不同的锁类型和尺寸根据OSHA规则锁止。当固定于电路断路器并且使用锁的锁环(shackle)(或其它部件)适当地锁止时，电路断路器的开关无法自由地旋转，且在不首先将锁从电路断路器锁止装置中移除的情形下，电路断路器锁止装置无法从电路断路器中移除。电路断路器锁止装置内的偏置构件选择性地允许紧固件的旋转运动，该紧固件用于将电路断路器锁止装置联接于电路断路器。该偏置构件允许电路断路器锁止装置能快速地在闭合位置(在该闭合位置处，电路断路器锁止装置牢固地联接于电路断路器)和断开位置之间转换(且反之亦然)，这允许电路断路器锁止装置能易于通过手从电路断路器脱开。使用所公开的电路断路器锁止装置，能大大地改进仓库或工厂效率。

在一个方面中，本发明提供一种锁止装置，该锁止装置用于固定电路断路器开关。锁止装置包括外部壳体、臂、弹簧以及螺钉。该外部壳体具有侧壁，这些侧壁以远离形成在外部壳体的一个轴向端部上的基壁的方式延伸，且该臂接纳在空腔的一部分内。臂具有钩部段和接合部段，该钩部段和接合部段定位成彼此分开，以将电路断路器开关接纳在其中。弹簧定位在基壁和臂之间。弹簧使得外部壳体相对于臂轴向地偏置。螺钉朝向钩部段延伸通过臂的接合部段，并且能在接合部段和钩部段之间移动。

在另一个方面中，本发明提供一种锁止装置，该锁止装置用于固定电路断路器开关。锁止装置包括外部壳体、臂以及螺钉。外部壳体在其一个轴向端部处具有基壁并且具有远离基壁延伸的侧壁，以共同限定空腔。基壁具有通道，该通道形成为通过该基壁。臂接纳在空腔的一部分内，并且具有接合部段和钩部段，该接合部段和钩部段限定开关接纳凹部。臂还具有凸片，该凸片轴向地延伸通过形成在基壁中的通道。螺钉朝向钩部段延伸通过臂的接合部段，并且能朝向钩部段轴向地螺纹调节，以接合电路断路器开关。

在另一方面中，电路断路器锁止装置包括臂和延伸通过臂的紧固件，该臂和紧固件一起接合锁止装置并且将该锁止装置固定于电路断路器。臂部分地接纳在外部壳体内，该外部壳体能相对于臂在断开位置和闭合位置之间移动。偏置构件定位在臂和外部壳体之间，并且允许外部壳体能相对于臂弹性地移位至闭合位置，在该闭合位置处，形成为通过臂的锁定孔口从外部壳体露出。当从外部壳体露出时，能使得锁环通过锁定孔口，以防止外部壳体相对于臂返回至该外部壳体的休止断开位置。当锁环通过锁定孔口时，紧固件的头部至少部分地接纳在外部壳体的壁内，这些壁一起防止紧固件旋转，该旋转会使得电路断路器锁止装置从电路断路器松开。一旦将锁环移除，偏置构件就促使外部壳体返回至断开位置，从而使得紧固件的头部从外部壳体露出。一旦从外部壳体露出，紧固件的头部就能旋转，以将电路断路器锁止装置从电路断路器脱开。

本发明的前述的和其它方面以及优点将出现在以下描述中。在本说明中，参照构成本发明一部分的附图，且附图以说明方式示出本发明的较佳构造。然而，此类构造未必表示本发明的全部范围，并且因此参考权利要求书和本文来解释本发明的范围。

附图说明

当考虑本文的以下具体实施方式时，会更佳地理解本发明，并且除了上文阐述的那些以外的特征、方面以及优点会变得显而易见。此种具体实施方式参照以下附图。

图1示出电路断路器锁止装置，该电路断路器锁止装置附连于电路断路器但未完全地锁止。

图2是图1的电路断路器锁止装置的分解视图。

图3A是用于形成图1的电路断路器锁止装置的外部壳体的后向立体图。

图3B是图3A的外部壳体的俯视立体图。

图4A是图1的电路断路器锁止装置的臂的俯视后向立体图。

图4B是图4A的臂的仰视后向立体图。

图4C是图4A的臂的侧视图。

图5是处于“断开”或“解锁”构造中的图1所示的电路断路器锁止装置的立体图。

图6是处于“闭合”或“锁定”构造中的图1所示的电路断路器锁止装置的侧视图。

在各视图中相应的参考标记表示相应的部件。尽管附图代表本发明的实施例，但不必按比例绘制附图，并且可以放大某些特征以更好地说明和阐释本发明的实施例。

具体实施方式

总体上，本发明提供用于锁止电路断路器的装置和方法。当安装时，锁止装置能固定于电路断路器开关并且能接合电路断路器本体，以防止电路断路器开关相对于电路断路器本体旋转。

出于清楚起见，会使用诸如“后部”、“后”、“前部”、“顶部”、“底部”、“右”、“左”、“侧部”、“向下”、“向上”或其它类型的方向语言来描述前述附图。用在说明书中的方向语言不应被认为是限制性的，因为该方向语言仅仅出于描述的目的而提供。应理解的是，这些术语在说明书内仅仅用于促进对本发明的理解，并且仅仅指代所示出的部件在所提供的附图中的定向。本领域普通技术人员会理解的是，本发明中提供的锁止装置能沿多个定向和方向来定向，且在锁止电路断路器上仍保持有效。例如，虽然锁止装置10在图1中示作联接于直立电路断路器12，但应理解的是，该锁止装置10类似地适合于联接于水平定向的电路断路器，并且为此仅仅需要旋转。

图1示出根据本发明一实施例的锁止装置10。锁止装置10可通过接合电路断路器12的开关14和本体16而联接于电路断路器12，由此防止开关14相对于本体16旋转，以闭合电路断路器12。一旦锁止装置10联接于电路断路器12的开关14和本体16，锁止装置10就能从断开位置(如图1中所示)转换为闭合位置(如图6中所示)，在该闭合位置处，该电路断路器12能使用各种类型的锁定装置锁定就位。在电路断路器开关14锁定就位并且锁止装置10处于闭合位置中的情形下，能根据OSHA标准和规则来维护或维修对应电路上的设备(未示出)。

如图2中所示，锁止装置10包括外部壳体18和臂20，该臂接纳在外部壳体18内。偏置构件22能插入外部壳体和臂之间并且接纳在外部壳体18内，以将臂20偏置远离外部壳体18，从而促使外部壳体18相对于臂20从闭合位置(图6中示出)轴向地平移至断开位置(图5中示出)。偏置构件22可以是例如压缩弹簧或由弹性体材料形成的弹性构件。诸如螺钉之类的紧固件24可接纳在臂20中并且延伸通过该臂的一部分。在一些实施例中，紧固件24延伸通过臂20，以压缩地接合电路断路器开关14。

进一步参照图3A和3B，说明外部壳体18。外部壳体18具有基壁26，该基壁形成在外部壳体18的一个轴向端部上。侧壁28、30、32能远离基壁26延伸，以在外部壳体18内限定空腔34，该空腔能接纳臂20的一部分。在一些实施例中，基壁26具有矩形形状。侧壁28、30、32可远离基壁26垂直地延伸，以形成具有右侧壁28、后壁30以及左侧壁32的三面盒状形状。外部壳体18可例如由诸如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)之类的常见刚性材料形成。在一些实施例中，外部壳体18由诸如玻璃纤维强化尼龙之类的模制复合材料形成。

在所说明的形式中，支承结构36远离基壁26向上延伸，以支承偏置构件22。支承结构36与基壁26一体地形成，并且远离基壁26垂直地延伸。在一些实施例中，支承结构36具有基本圆柱形形状，且该支承结构接纳在偏置构件22(例如，压缩弹簧的中心通道)内。支承结构36能由第一部段38和第二部段40形成，该第一部段形成为最靠近基壁26，且该第二部段远离第一部段38延伸。在一些实施例中，第一部段38由比限定第二部段40的半径大的半径所限定。第一部段38能紧密地匹配偏置构件22或者与该偏置构件形成过盈配合，以将偏置构件22锚固于外部壳体18，同时第二部段40能引导偏置构件22的运动。

一个或多个引导件或轴承表面能形成在壳体18内，以允许和限制外部壳体18和臂20之前的相对运动。在一些实施例中，通道42形成为通过基壁26。通道42可接纳臂20的一部分(例如，凸片76，在图4A-4C中示出)，以允许外部壳体18相对于臂20在断开位置和闭合位置之间轴向地移动。在一些实施例中，通道42偏移至基壁26的一侧，并且具有矩形形状。附加地，一个或多个槽44可形成在侧壁28、32中，以在外部壳体18内轴向地引导臂20。槽44可具有U形横截面，该U形横截面远离基壁26垂直地延伸，以在外部壳体18内限定用于臂20的通路。在一些实施例中，槽44延伸侧壁28、32的整个轴向长度，且槽44在这些侧壁中形成。窗口46也可形成为通过一个侧壁28、30、32，以将臂20固定在外部壳体18内。在一些实施例中，窗口46形成为通过后壁30，并且能远离基壁26定位。例如下文更详细解释地是，窗口46的外周界可具有矩形形状，以限制臂20和外部壳体18之间的轴向运动。

进一步参照图4A-图4C，示出臂20。臂20在概念上分成接合部段48和钩部段50，该接合部段和钩部段构造成分别接合电路断路器本体16和开关14。接合部段48可具有允许与若干不同类型的电路断路器12平坦地压缩接合的轮廓。在一些实施例中，接合部段48包括成角度表面52(参见图4C)，该成角度表面远离钩部段50切向地延伸。成角度表面52朝向凹入表面54延伸，该凹入表面远离成角度表面52向上和向外延伸。引导表面56从凹入表面54朝向第一向内成角度表面58向上和向内延伸。第一向外成角度表面60从第一向内成角度表面58朝向第二向内成角度表面62向上延伸。在一些实施例中，第一向内成角度表面58和第二向内成角度表面62各自具有略凸的形状。第二向外成角度表面64朝向安装唇部66远离第二向内成角度表面62向上和向外延伸，该安装唇部远离第二向外成角度表面64向外延伸。这些表面的每个允许臂20(和锁止转置10)能与不同类型、形状和尺寸的电路断路器12的本体16形成牢固接触。在一些实施例中，臂20可由诸如玻璃纤维强化尼龙之类的聚合物或复合化合物形成。

接合部段48朝向钩部段50延伸以限定开关接纳凹部68。在一些实施例中，开关接纳凹部68由成角度表面52、远离成角度表面52延伸的弯部70以及钩部段50的开关接合表面72所限定。开关接合表面72可大致平行于成角度表面52延伸并且可以是基本上平坦的表面。在一些实施例中，开关接合表面72的远侧端部包括齿部74。

类似于外部壳体18，臂20可包括引导特征件，以限定并且允许外部壳体18和臂20之间的相对运动，其中，这些引导特征件与外部壳体18中的引导件相互作用。在一些实施例中，凸片76形成臂20的一个端部。凸片76可远离钩部段50轴向地延伸，并且可偏移至臂20的一侧。当臂20接纳到外部壳体18中时，凸片76可延伸进入和/或通过形成在外部壳体18的基壁26中的通道42。凸片76可与通道42形成过盈配合，这可将臂20和外部壳体18之间的可容许相对运动限制为主要是轴向的。凸片76可包括锁接纳孔口78以接纳锁定装置，这可用于暂时地将锁止装置10固定在闭合位置或锁定位置中。锁接纳孔口78可例如是形成为通过凸片76的细长孔，以接纳挂锁(未示出)的锁环。在一些实施例中，如图4A中所示，限定锁接纳孔口78的表面可具有向内锥部，该向内锥部从凸片76的一侧朝向另一侧延伸。向内锥部可帮助将挂锁的锁环定位在锁接纳孔口78内。

附加的引导件82、84可形成在臂20中，以进一步限定和限制外部壳体18内的臂20。例如，一个或多个轴向延伸的直线肋部82可从臂20向外延伸。肋部82可接纳在外部壳体18中的槽44内，以进一步引导外部壳体18相对于臂20沿主要轴向方向的运动。在一些实施例中，肋部82沿着臂20的接合部段48和钩部段50两者延伸。作为另一示例，突部84可从臂20的后表面86向外延伸。当组装时，突部84可延伸进入并且通过外部壳体18中的窗口46的一部分。当突部84接合窗口46的外周界时，沿轴向方向防止外部壳体18相对于臂20的进一步运动，以防止臂20从外部壳体18抽出。如上所述，形成在外部壳体18和臂20中的每个引导件可具有阳型/阴型构造。在一些实施例中，形成在臂20中的引导件76、82、84的每个是阳型特征件，而形成在外部壳体18中的引导件42、44、46的每个可以是阴型特征件。

在一些实施例中，倾斜表面88远离臂20的后表面86延伸。孔90可通过臂20的接合部段48从倾斜表面88延伸至成角度表面52，以限定用于紧固件24的通道。在一些实施例中，孔90是带螺纹的。紧固件24可定位在孔90内(如图5中所示)，并且可具有纵向轴线X-X，该纵向轴线大致(例如，在约5度内)垂直于钩部段50的开关接合表面72。倾斜表面88可以是平坦表面，并且可接纳紧固件24的头部92。在一些实施例中，紧固件24的头部92大体呈正方形。例如参照图6所述，头部92的形状可在锁止装置10处于锁定位置中时，限制紧固件24相对于外部壳体18和臂20的运动。

沟槽94可通过钩部段50的一部分轴向地向上延伸，以接纳偏置构件22和支承结构36的一部分。在一些实施例中，沟槽94具有半圆形形状，该半圆形形状适合于与偏置构件22形成过盈配合。沟槽94可具有偏置表面96，该偏置表面可接纳并接合偏置构件22，以将臂20推离外部壳体18的基壁26。

采用上文描述的各个部件并且附加地参照图5和图6，说明锁止装置10的功能。在锁止装置的图5中示出的休止或断开位置中，臂20接纳在外部壳体18的空腔34内。臂20的凸片76延伸通过外部壳体18的基壁26中的通道42(但仅仅凸片76的一部分延伸超出基壁26)，且肋部82接纳在形成于外部壳体18的侧壁28、32中的槽44内。突部84延伸进入并且接合窗口46的周界，以防止臂20尤其是沿轴向方向进一步从外部壳体18的空腔34移除。偏置构件22接纳在外部壳体18的支承结构36周围并且接纳在沟槽94内，且接触偏置表面96和外部壳体18两者，以将臂20偏离外部壳体18的基壁26。紧固件24和该紧固件的头部92从外部壳体18延伸出来。

通过首先定位电路断路器12的开关14并且使得该开关与臂20的钩部段50接合，锁止装置10能固定于电路断路器12。确切地说，钩部段50的开关接合表面72可接触开关14，该开关延伸到开关接纳凹部68中。紧固件24可沿着轴线X-X朝向电路断路器开关14平移通过臂20(通过与开口90螺纹接合)，直到紧固件24在接合部段48中于开关接合表面72、开关14以及紧固件24之间产生牢固接合为止。在一些实施例中，紧固件具有锥形末端98，该锥形末端限定锐角。例如，锥形末端98可由大致约(例如，在约5度内)30度的角度所限定。接合部段48接触电路断路器12的本体16，以防止锁止装置10的臂20沿任何方向显著地移动。确切地说，臂20的接合部段48防止电路断路器开关14旋转，从而可将电路断路器12维持在断开位置中，以允许对设备进行符合OSHA的维护或服务。

一旦锁止装置10适当地固定于电路断路器12，锁止装置10就能“锁定”，以防止装置的任何不期望擅动或移动，而此种擅动或移动会影响锁止装置10将电路断路器12维持在断开位置中的能力。为了如图6中所示将锁止装置10锁定，可促使外部壳体18抵抗偏置构件22的偏置而相对于臂26向上。形成在外部壳体18和臂20之间的引导件限制外部壳体18相对于臂20的运动，并且致使外部壳体18轴向地平移。当外部壳体18平移时，臂10的凸片76进一步(相对于图5中示出的断开位置)延伸通过通道42，以使得锁接纳孔口78的一些部分或所有部分从空腔34外部露出，上述通道形成为通过外部壳体18的基壁26。操作者可使得锁(未示出)的锁环通过锁接纳孔口78。偏置构件22和引导件一起允许使用者能使用一只手来相对于臂20轴向地平移外部壳体18，由此则允许同一使用者能利用另一只手来将锁通过锁接纳孔口78。因此，锁止装置10能由单个操作者联接并且锁定于电路断路器。当释放外部壳体18时，延伸通过锁接纳孔口78的锁能防止偏置构件22将外部壳体18相对于臂20返回至其断开位置。在锁定位置中，支承结构36可延伸到臂20的沟槽94中。钩部段50的底部表面100能接合基壁26，以防止外部壳体18和臂20之间的附加运动。

当外部壳体18相对于臂20处于闭合或锁定位置中时，基于紧固件头部92的形状以及围绕该紧固件头部滑动的外部壳体18的轮廓，能防止紧固件24由外部壳体18带动旋转。当外部壳体18向上移动到闭合位置中时，紧固件24的头部92接纳在由侧壁28、30、32形成的上部空腔102内。在一些实施例中，侧壁28、30、32的每个具有上部部段104、106、108，该上部部段向上和向外扩开，以限定上部空腔102。侧壁28、30、32的上部部段104、106、108围绕紧固件24的头部92形成过盈配合，但由于头部92的矩形形状而防止头部92相对于外部壳体18的轮廓进行显著(即，超过四分之一圈)的旋转。在该位置中，头部92的旋转会致使头部92接触侧壁28、30、32的上部部段104、106、108的一个或多个，这会防止沿该方向的任何进一步旋转。通过防止紧固件24相对于外部壳体18和臂20的不期望旋转，紧固件24和臂20在电路断路器12锁止时一直保持与电路断路器12接合。

一旦完成对与电路断路器12相关联的设备的服务或维护，就能解锁锁止装置10。为了解锁该装置，操作者可将锁从形成为通过凸片76的锁接纳孔口78中移除。然后，偏置构件22促使外部壳体18轴向地远离臂20和紧固件24，这会致使外部壳体18返回至其初始断开位置，其中，臂20的突部84与外部壳体18中的窗口46的周界接合。紧固件24的头部92再次从上部空腔102中露出，并且能易于使用扳手或操作者的手来操纵，从而将紧固件24从电路断路器开关14中松开。一旦紧固件24已从电路断路器开关14松开，钩部段50、电路断路器开关14以及紧固件24之间的压缩接合就得以释放，且能将锁止装置10移除。类似于锁定过程，能由单个使用者安全地执行锁止装置10的解锁过程。

使用本文描述的锁止装置10，能根据OSHA规则来固定和锁止若干不同尺寸和形状的电路断路器12。锁止装置10能用手快速地与电路断路器12联接和脱开，并且可无需任何工具来操作，这会大大地改进效率并且减少仓库或工厂内的必要库存。

在本说明书内，已经以能够清楚且简明地书写说明书的方式描述了各实施例，但有意图并且会理解的是，各实施例能以各种方式组合或分开，而不会偏离本发明。例如，会理解的是，本文描述的所有优选特征能适用于本文描述的本发明所有方面。

因此，尽管本发明已结合特定实施例和示例进行了描述，但本发明不必受此限制，且从实施例、示例和使用得到的各个其它实施例、示例、使用、修改和背离旨在由其所附的权利要求书涵盖。本文所引用的每个专利和公布的全部公开内容通过引用结合于此，就如同每个该专利或公布分别通过引用结合于此那样。

在以下权利要求书中阐述本发明的各个特征和优点。