专利名称：断路器操作手柄闭锁装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种断路器，特别是涉及一种这样的断路器，它加装有当由于一种障碍或触点的熔焊而使断路器触点保持闭合时可限制断路器操作手柄移动的装置。
通常，模铸壳体断路器是已有技术，並在本领域中是众所周知的。例如，在美国专利文献US4489295;4638277;4656444和4679018中所披露的那些断路器。它们用于保护电路免遭过载或相当严重程度的短路等过流条件的损坏。过载条件是指流过断路器的电流约为正常额定电流的两至叁倍。重度短路条件是指高达断路器正常额定电流的十倍或十倍以上的大电流。
模铸壳体断路器包括至少一对可分离触点，这些触点可通过设置在壳体外部的手柄手动操作，也可以当出现过流条件时自动分离操作。在自动操作模式下，触点组可通过操作机构或磁性斥力件完成分离。在相当严重程度的短路情况下磁性斥力件引起触点分离。具体地说，磁性斥力件被连接在一个装有枢轴的触点臂和一个固定的导体之间。磁性斥力件通常是定义为两条腿的V形件。当处于大短路电流的条件下，在磁性斥力件的两腿之间产生了磁性斥力，由于电流流过其上的结果，而又引起装有枢轴的触点臂去完成分断。
在多相断路器中，例如一个三相断路器中，则提供有包含有磁性斥力件的三个可分离触点组件，每相均有一个组件。触点臂组件被独立地由各磁性斥力件来操作。比如，当A相上流过大短路电流，则仅有A相触点依据其相应的磁性斥力件的作用而被突然分断(斥分)。而B和C相的磁性斥力件则不会受A相触点组件动作的影响。在这种情况下，断路器的操作机构用来完成其余两相的分闸。这样安排的目的是防止产生一种公知的单相动作，当断路器被连接到旋转负载，如电动机负载时，就可能出现这种单相动作。在这种情况下，除非各相均跳闸，否则电动机就可能变成一个向故障点误送电的发电机。
在另外的自动操作模式中，所有三相均通过电流敏感电路和一个机械的操作机构而将三相触点组件同步跳闸，具体地说，电流互感器装在断路器壳体内被用来感知过电流条件。当测量到了一种过电流条件时，电流互感器向电子电路提供一种信号，而电子电路便驱动操作机构来使触点分断。
断路器的操作机构被设计成快速分断和闭合的可分离的触点，从而防止活动触点中途停留在介乎完全分断和完全闭合状态之间的任一中间位置上。其目的有二。第一是，当触点快速闭合时，活动触点向固定触点撞击的最终的力使触点之间保证具有良好的导电性，因为象尘埃或污渍等杂质得以除去。第二是，当触点快速分断时，在固定触点与活动触点之间产生电弧的机率减少，这是因为，触点快速分离拉开距离，产生一个由足以防止起弧的距离造成的电弧抑制区。
活动触点不仅被设计成当闭合时能撞击固定触点，而且还能与固定触点的表面滑动接触。该滑动接触进一步有助于在固定触点和活动触点之间保证具有良好的导电性。
尽管有上述这些特点，然而少量的碎屑杂质还是会介入固定触点和活动触点之间。在该种情况下，固定触点熔接在活动触点上的可能性存在，因而不管是过电流条件下还是手动操作情形下断路器都不能断开了。触点熔接问题还可能由于断路器的机械失效而发生，此时活动触点施加到固定触点上的力被降低了。
断路器包括了一个绕枢轴转动的操作手柄，该手柄通过一个在断路器壳体上的开口而伸出，以便于手动操作。在断路器做正常操作时，手柄可设定三个位置中的一个位置。在合位置(On)，手柄处于其所许可的行程的一端。当操作手柄被移动到这一位置时，断路器不会自动跳开，而其触点闭合使电流由电源流向一个相连接的电路。在手柄行程的另一端是分位置(off)。当手柄被移至该位置时，断路器的触点分离，除以下所述情况之外，可防止电流通过断路器而流通。
第三位置是跳闸位置，该位置大约处于合位置和分位置的中间。只要当操作机构或磁性斥力件已使断路器跳闸並已断开了触点，则手柄就自动地处于这一位置。一旦断路器已经完成跳闸，除非操作手柄一下子移至分位置，然后再回到合位置的操作之外，电触点组是不能被重合的。
如前所述，断路器的触点组完全有可能出现熔焊现象，从而当断路器跳闸或手柄被移至分位置时，这一触点的熔焊现象会阻止触点的断开。即使当电触点被死焊住了，但手柄仍可能被手动移至分位置，然而此时电路仍是接通的。这是因为活动触点通过偏置弹簧而被机械地连接到了连杆上，因而手柄克服了弹簧的偏置力可以被移到分位置。
这就有可能酝酿出一场灾祸，比方说，若有人要是将手柄移至分位置並因而相信触点和电路均已是断开的，然而此时实际情况却並非如此。这时，人若用手触及仍然连通了的电路，则就会意想不到地遭到一次电击。本发明通过所提供的装置大大降低了发生上述情况的风险率。所提供的装置实现了对操作手柄的行程的机械制动，因而当电触点闭紧时，例如它们被死焊时，操作手柄就不可能被移动到分位置。
本发明提供了一种用来限制断路器操作手柄运动至一个预定制动位置的装置，该断路器包括一个手柄臂装置，一个设定有合位置和分位置的用于手动控制所述手柄臂的操作手柄，和至少其中一个在断开位置和闭合位置之间可移动的电触点组。该装置包括横闩杆装置，与活动触点机械连接，並且可动的用来设定一个当断路器触点闭合时的突出位置和设定一个当断路器触点断开时的缩回位置;还包括连杆装置，连杆装置包括上和下曲柄连杆，它们在一个中间点活动连接在一起，並通过一个弹簧从所述的中间点被机械地连到手柄臂装置上，以便当操作手柄从合位置移动到分位置时引起所述的触点从闭合位置转而断开;所述的下曲柄连杆包括一个连杆限制器装置，即该连杆具有一个突起，以便当操作手柄被从合位置朝着分位置移动时，並且断路器触点保持在闭合状态时，将操作手柄的移动限制到一个在合位置和分位置之间的预定制动位置上。
通过例子的给出和伴以附图的说明的最佳实施例的下列描述可对本发明获得较清楚的理解。其中
图1是按照本发明的模铸壳体断路器的平面视图;
图2是按照本发明的一个实例取自图1的2-2剖面视图;
图2A是按照本发明的第二实例的取自图1的2-2剖面视图;
图2B表出断路器不跳闸的情况下按照第一实例的曲柄连杆机构;
图2C表示断路器已经跳闸的情况下按照第二实例的曲柄连杆机构;
图2D1和2D2概略地示出当断路器已经跳闸按照第一实例的曲柄连杆机构的动作;
图2E表示当断路器已经跳闸按照第二实例的曲柄连杆机构;
图3是取自图1的3-3剖面视图，表示出一个外侧的极;
图4是取自图2的4-4剖面视图;
图5是一个用于外侧极的冲击吸收组件的一部分的立体视图;
图6是取自图3的6-6剖面视图;
图7是取自图4的7-7剖面视图;
图8是取自图7的8-8横截面视图;
图9是取自图8的9-9横截面视图;
图10是凸轮滚轮轴组件的一个装配立体视图;
图11是叠层的铜组件的一个装配立体视图;
图12是横闩杆组件的一个装配立体视图;
图12A类似于图12但有改变，从而示出按照本发明的第二实例带有突起的曲柄连杆机构的上曲柄连杆;
图13是图2沿着线13-13的部分底平面图;
图14是取自图2的14-14横截面视图;
图15是取自图14的15-15截面视图;
图16是取自图14的16-16部分剖视图;
图17是取自图1的17-17横截面视图;
图18是定型任选平台组件的一个装配立体视图;
图19示出图2A或12A的上曲柄连杆的一种可能适用的典型板片;
图20示出为图19的板片的另一种设计。
一种模铸壳体断路器，通常以标识号20表示，包含具有一个模铸底座22和一个模铸的扩张盖24的电气绝缘壳体21，底座22和盖24在分界线26处配合。底座22的内部腔体形成一个框架28，用以盛放该断路器的各种零部组件。然而，本发明的原理可以适用于各种型式的模铸壳体断路器。
在壳体21中至少提供有一对可分离触点30，具体地说，提供有一对主触点30，它们包括一个固定的主触点32和一个活动的主触点34。固定的主触点32被电气地连接到一个进线侧导体36上，以一组紧固件38固定在框架28上，一个T形的配件40用一组紧固件42固定到该进线侧导体36上。配件40的一个支腿44从断路器壳体21的后面向外延伸，该支腿44被用来插入设置在配电盘中的进线侧导体上(未示出)。
同样，活动主触点34被电气地连接到负载侧导体46上，该导体以一组紧固件48固紧到框架28上。另一T形配件50以一组紧固件52被连到负载侧导体46上。配件50的一条支腿53从断路器壳体21的后面向外延伸，该支腿被用来插入配电盘中的负载侧导体中。
一种环形的电流互感器(CT)54环绕负载侧导体46而设置。该电流互感器54用来检测流过断路器20的电流，並在一定的条件下向电子跳闸装置(未示出)提供一个信号，例如过载条件下提供一个使断路器20跳闸的信号。至于电子跳闸装置则不属于本发明的内容。
一个操作机构58被提供来使主触点30断开或闭合。该操作机构包括一个曲柄连杆组件60，它包括一对上曲柄连杆62和一对下曲柄连杆64。每一上曲柄连杆62在其一端上围绕着一个枢轴点66可转动地被连接到一个下曲柄连杆64的一端上。每一个下曲柄连杆64在一个枢轴点70上可转动地连接到模铸的横闩杆组件上。触点臂载体68构成横闩杆组件72的一部分。每个上曲柄连杆62在一个枢轴点76上可转动地被连接到摇架74的支臂73上。一个偏置弹簧78被装在枢轴点66和一个操作手柄80之间。偏置弹簧78偏置了曲柄连杆组件60，使得每当摇架74与一个锁闩组件82呈解闩状态时，就可引起曲柄连杆机构折叠(塌陷)，从而使活动主触点34围绕一个凸轮的滚轮组件176旋转使主触点30分断。
锁闩组件82用于闩锁摆架74和曲柄连杆机构60。锁闩组件82包括中间锁闩84和锁闩杆86，它们可枢转地端头对着端头地被连接在枢轴点88上。中间锁闩84的另一端是可枢转地围绕着枢轴点90被连到了框架28的左边板和右边板上。上部锁闩杆86的另一端是可转动地围绕着枢轴点94被连到了锁闩杆92上。锁闩杆92的另一端是可转动地围绕着一个枢轴点96而被连接到框架28上。
锁闩组件82的动作可由一个包含有向外伸出的支杆100的跳闸棒98来控制。支杆100与凸轮表面102相啮合，而该凸轮表面当该锁闩组件82位于锁住位置时是在上锁闩连杆86的可转动的连接端部上形成的。在响应一个过流条件时，跳闸棒98顺时针旋转，从而使支杆100远离锁闩表面102。一旦锁闩杆92已越过(has Cleared)了凸轮表面102，一个在下锁闩杆84和框架28之间连接的偏置弹簧104，使下锁闩杆84枢转向左方，从而使锁闩杆92顺时针旋转並因此使摆架74释放。当摆架74从锁闩组件82得以释放时，摆架74在偏置弹簧78的影响下，逆时针旋转。这样一来便引起曲柄连杆组件60折叠，而这一折叠又引起主触点30获得分断。手柄80同一个倒置的U形操作杆106是一个整体构件，而操作杆106可围绕枢轴点66而枢转。
跳闸棒98由电子跳闸单元进行控制，该电子跳闸单元驱动一个螺线管电磁铁(未示出)，该电磁铁具有一个可供往复运动而安装的柱塞，该柱塞接触着杆100，而该杆又引起跳闸棒98作顺时针向的旋转来使锁闩组件82解闩。电子跳闸单元驱动了螺线管电磁铁，以便响应由电流互感器54所感知的过流条件。
在过流条件已经平息以后，断路器20可以被复位至合位置，其复位步骤是，先移动操作手柄80至分位置，从而复位操作机构58然后再移动操作手柄80至合位置，从而接通断路器各相的电路。
通过断路器20的电流路经可以通过将操作手柄80人工地在其合位置和其分位置之间作移动而接通或断开。操作机构58的整体设置位置如图2实线所示。此时，操作手柄80是在合位置上，活动主触点34是与主触点32相接触着，从而允许电流流过断路器20。当操作手柄80被从合位置移向分位置时，弹簧78在枢轴点66上施加一个向上和向右的偏置力。该力又引起上曲柄连杆62绕枢轴76反时针转动，並使下曲柄连杆64顺时针枢转並且纵向提升。这一动作引起触点臂载体68绕载体枢轴230而枢转，从而使活动主触点34与主触点32分离，此时它们的位置设定情况如图2的虚点线所示。
图2示出了一个突起500，它是下曲柄连杆64的主要部分。当触点34(活动触点)和32(固定触点)被熔接时，横闩杆表面72保持在触点闭合状态时的位置上，并且该突起500在曲柄连杆操作机构操作之下，将与表面72相遇，而下曲柄连杆64受力围绕固定枢轴70旋转而试图达到折叠。
图2A与图2类似，只不过上连杆62带有处在曲柄连杆机构的枢轴连线70、66和76的相对侧上的一个突起501。如此后所解释的，只要当曲柄连杆机构被保持在由于触点熔接状态所造成的一个位置上，此时，手柄80的操作杆106将与其轴销502及与突起501相遇，从而防止手柄进一步操作至分位置，避免达到如上述那样的错误境地。
只有当操作手柄80转动到一个垂直位置以后，从合到分位置的转移才真正开始。恰好在分和合位置之间的转移之前，下曲柄连杆64的突起500(见图2和图12)便接近了横闩杆组件72。本发明的主要方面是在突起500和横闩杆组件72之间机械性的相互作用。
如果横闩杆组件72保持在如图2中虚线所示的位置上的话，突起500与横闩杆组件72接触，从而防止操作手柄80进一步移向分位置。只要断路器的触点20处在闭合位置，横闩杆组件72就保持在图2中实线所示的位置。
然而，突起500的尺寸和形状应当设计得能允许操作手柄80在分和合触点位置之间移动时恰好通过转移点时，不会接触横闩杆组件72。如果断路器是处在正常工作状态，如此设计使断路器触点断开的同时，使横闩杆组件72旋转至如图2虚线所示的位置。因此，当要进一步移向分位置时，突起500将不接触横闩杆组件72，原因是横闩杆组件72已经旋转而越出了突起500的运动轨迹。
但若是触点组由于若干原因而断不开时，例如当活动主触点34被熔接到了主触点32上，如果突起500没有提供的话，尽管触点还仍然闭合着，但移动操作手柄80到达分位置却成为可能。这样就提供出了断路器20的电路已被切断，而断路器20所连接的电路已被去激励的假指示。本发明的电器则防止了这种假指示的出现。
如果操作手柄80被移动通过转移点和断路器触点仍然保持闭合的话，横闩杆组件72将保持于图2实线所示的位置，而不会旋转到如图2虚线所示的位置。操作手柄80越过转移点进一步向着分位置的运动，就会导致突起500直接与横闩杆组件72相接触，因而防止了下曲柄连杆64的进一步运动。
手柄臂16借助牵簧(图2中的78)被从其上部的中央内点SP连接至曲柄连杆机构的中间枢轴点66(当静止时，三个枢轴点上部的76，中间的66和下部的70对齐成直线)。正是由于该弹簧，当它靠手柄臂16伸长时，就会拉着枢轴点66脱离上述三轴对直状态，並使曲柄连杆机构折叠，条件是倘若触点可以正常分离的话，那么枢轴点70就可能随着下曲柄连杆64而被提升。手柄臂16和操作手柄80在机械上相互连接並且可一致地移动。因此，除非曲柄连杆绕其枢轴点66而已经折叠起来之外，否则操作手柄朝向分位置的进一步运动被制动，其原因是，在手柄80及其手柄臂16达到了一个预定的制动位置时，此时突起500正被横闩杆72所止动，则弹簧78将难于被伸长。因此，本发明有效地防止了当断路器的触点被闭死时操作者进行将操作手柄80移到分位置的操作，从而防止了触点状态假指示的出现。
以下将通过附2，2A～2C，2D1，2D2和2E对此给以详解。图2，2B，2D1和2D2与本发明的第一实施例有关。下连杆64在此的特征是有一个突起，或称为鼻500，该突起或鼻被设计的目的是，在手柄80及其附属件手柄臂16的控制下，只要曲柄连杆机构趋向分位置运动，它就会由于横闩杆72的存在而保持返回。这是因为触点32和34是熔接态的话，曲柄连杆机构就保持在上述位置。图2A、2C和2E与本发明的第二实施例有关。此地除下连杆有突起或鼻500之外，上连杆也提供有突起或鼻501，后者被设计並且转向手柄臂16的轴销502。其结果是，当触点32和34被熔接时，只要手柄80及其所附属的触点臂16要被移向分位置，轴销502就将接触突起或鼻501，並且手柄臂16(及其操作臂80)将被闭锁，从而在一个预定的制动位置范围内为手柄80提供了正确的闭锁，这一位置是为人手控制所不能达到的。
可以观察到，在这一主题的考虑方面，还可以有其他实施形式，例如在手柄80上和在其附近横向安装一个内部闭锁装置，因而当将手柄推向分位置而超出所述的预定极限位置时，横跨手柄或在手柄之后被横向地掷入一个杆或柱塞，或用一把钥匙锁住。因此要将手柄带回合位置而不去用钥匙开锁，则简直是不可能的。然而，本发明则保证如果触点已经保持熔接时，手柄80朝分位置的手工控制将不会超过所述的极限位置。
手柄80及其手柄臂16的操作，以及曲柄连杆机构(上连杆62和下连杆64)的操作，就本发明的前面所提到两个实施例将被相继给出解释。
图2和2A涉及一种不跳闸的情况(摆架74仍被锁定在92的位置上，因此跳闸棒处于不跳闸的情况下)。按照本发明的第一个实施例，图2示出了一个突起或鼻500，它构成为下曲柄连杆64的必要的部分。当触点34(活动触点)和32(固定触点)被熔接住了，则横闩杆72保持在触点处于闭合状态的那个相应位置上，並且突起500将与表面72相遇，在手柄80及其手柄臂16的控制下，下曲柄连杆受到弹簧78的作用力，曲柄连杆机构处于动作状态，下曲柄连杆64被强制地绕固定枢轴70而旋转，企图去折叠。
图2A与图2类似，只是上曲柄连杆62也提供有一个突起或鼻501。鼻501转变为设在关于曲柄连杆机构枢轴70、66和76连线的相对一侧上。手柄臂16具有一个带有一个轴销502的突起106，当轴销502与突起501相遇时，手柄臂16将被闭锁，原因是，曲柄连杆机构被保持在由鼻500与横闩杆72相顶的位置上。如此后所要解释的，这样就可防止手柄80进一步进入分位置，否则，将给人以一个错误的指示。
图2B与图2类似，但该图突出表现了曲柄连杆机构和手柄臂16。按照本发明的第一实施例，在曲柄连杆机构中只有一个突起或鼻500。手柄80在合位置是沿着如图所示的H1线处于最左端手柄臂16的一个中部和偏上的部位(由一个枢动面示出)此时在SP1位置。SP1借助一个过中心的或牵簧(图2中的78)机械上被连接到曲柄连杆机构的中间枢轴66上。手柄臂16被铰接和安装，以便带动确定有一枢轴点PV4(为提高清晰度示出该点比枢轴点66低得多)的膝形杆而旋转。通常，只要手柄保持在曲柄连杆机构的枢轴连线(70，66，76)的左方，弹簧78对枢轴66不起什么作用。当手柄被推动而超过了直线H1(即合位置)到达右方，线(SP1，66)便围绕枢轴66顺时针旋转，同时手柄臂轴同样也围绕着枢轴点PV4而旋转。在这一过程中，弹簧78变得越来越快地伸长，並企图去驱动枢轴点66並折叠曲柄连杆机构。但是，由于当触点熔接住时枢轴点70被有效地固定住了，则下连杆将趋向于围绕着枢轴70而旋转，因此其突起或鼻500将撞击到横闩杆72上。这就建立了一个极限位置LMT，它由上曲柄连杆线(66，76)确定，手柄80将通过加力作用迫使弹簧伸长而最终达到该线的位置，直到弹簧通过了这个极限位置到达该位置的另一侧为止。然后，弹簧力被松驰下来。但如果触点被熔接，移动手柄超过该位置和在分位置侧之后具有锁定用的销，则出现一种错误指示的可能却仍然是存在的。图2B示出了合位置上的手柄线H1贯通手柄臂膝部的枢轴PV4的情形。图2B也示出了通过曲柄连杆机构中间枢轴点66和上枢轴点76的连线而界定的标准极限位置LMT，手柄在那里时鼻500是被闭锁的。而且操作手柄80是紧靠着该极限位置但仍然在H2之后，在SP2和66之间弹簧被极大地延伸。尽管手柄可能仍然能被推过LMT线並引起如上所述的销联锁的锁定，鼻500仍然配合这一功能，鼻500保持着枢轴点66不动，並且操作者将感受到弹簧的极端张紧程度。
图2C类似于图2B，处于不跳闸的情形下(摆架74由锁定杆93所锁定)，然而根据本发明的第二实施例在上连杆62上提供着一个第二鼻501。手柄臂16具有一个带有轴销502的延伸106。如果手柄被从合位置的H1朝着分位置向右移动，则鼻501将处于轴销502的路径上。由轴销502产生的闭锁出现在所设定的位置H3，它被示出多少超过极限位置LMT一点，但离极限位置不十分远，同时还考虑了手柄80的宽度，在它后面连锁杆不可能被掷入。为了明了触点34和32上存在着的严重情况，操作者不必考虑弹簧78的强度如何。手柄80的正确闭锁已由鼻501和轴销502所保证。如同在图2C中所介绍的，操作者就不可能将手柄移动到比H3更远的位置。
通过参考附图2D1，2D2和2E将考察一下跳闸状态。在这些例子中，在跳闸杆已经把臂74从其锁定杆92解放出来之后，摆架则围绕着它的枢轴PVC作反时针移动。结果，上曲柄连杆通过轴销76围绕着摆架枢轴PVC的旋转而向上和偏左一点。当迫使手柄从H1线向右时，曲柄连杆机构将鼻500摆放至对着横闩杆72的位置500′上，如图2D2中所示。(关于这一点，可以观察到当移动到右方时，轴销502将把摆板推回来)手柄将已经进一步移动到了比图2B情形还右一些的地方。事实上，手柄将达到一个由直线H4所指示的位置，该H4位置超出了该极限位置，並且是为了安全性而通过联锁装置而选定的。因此，不管(不考虑)通过伸长的弹簧78向操作者所给出的指示，单独地从曲柄连杆机构快速地折叠来了解触点被熔接了则是太晚了。那样迟来的H4线的极限位置被达到时，此时下曲柄连杆的鼻500由横闩杆72所闭锁。因此在所标记的销联锁极限被达到之前，手柄就有正确的闭锁是很必要的。如图2E所示的，类似于图2C的情况，通过在上曲柄连杆62上的第二鼻501就提供了这种必要条件，当手柄线还在H2位置时，轴销502便遇着了突起501，于是，闭锁发生在联锁标准位置之前。
因此，可值得赞誉的是，本发明提供了实质上的安全性，本发明的断路器优于那些即便在断路器触点闭合的情况下仍然允许其操作手柄80到达分位置的断路器。同时，为便于讨论的目的，本发明已经描述的是关于断路器触点是在闭合的状态下熔接的。但值得赞誉的是，对于各种原因造成的断路器触点的闭死，本发明均可防止操作手柄误移动到分位置。
一个层叠的触点组件109是用一组单个的活动主触点部件110形成的。单个的活动部件110被紧固在一起来形成层叠的触点组件109。单个的触点部件110包括一个长形的导电部分111和一个触点臂部分114。一些触点臂部分114上载有活动主触点34，同时一些被用来载上电弧触点116。触点臂部分114借助斥力件或柔性分流件118而被耦合到固定导体部分上。
可采用几种不同型式的单个触点部件110来形成触点组件109。在第一种型式119中(示于图11)，一个L形的导体部分111被提供有一个设置在L形导体111的短腿124边缘上的弧形槽或键孔122。键孔122被用来接受磁性斥力件118的一个端头。组件110还包括一个触点臂114，触点臂114具有不规则的形状，其一端用来携带一个活动的主触点34或者是一个电弧触点116。在触点臂部分114上形成有一个弧形槽或键孔122，设置在活动主触点34或电弧触点116的相对一端，被用来接受磁性斥力件118的另一端。磁性斥力件118的端头在被插入键孔122前要被卷边。触点臂114的顶缘128被形成有一个用来接纳一个偏置弹簧130的矩形凹槽129。弹簧130的另一端座落于相对的一个枢轴地安装的支架132上。
弹簧130施加了一个向下的压力或力，作用在触点臂部分114上，迫使其上的触点与固定的主触点32相对。该力约有4～5磅。来自弹簧130的触点压力和由于电流流过磁性斥力件或分路118所产生的磁性斥力一起控制了断路器的开断极值。所谓开断极值是指主触点30开始分离的电流值。由于由磁性斥力件118所产生的斥力是流过磁性斥力件118的电流的一个函数，而偏置弹簧30被用来抵抗该力，以便控制在某些特定条件下的断路器的开断极值。
每一触点臂部分114提供以孔136，用于接纳一轴139，轴139将触点臂114紧固在一起，它被确定为触点臂的一个枢轴。位于开口228中的轴230，提供来作为触点组件109的一个枢轴点。每一单个触点部件110的静止导体部分111被提供以三个间隔开的孔137用来接纳一组用于将静止导体部分111紧固在一起的铆钉或紧固件组。
断路器20的一个重要方面是涉及到通过在触点组件的底部钻孔或开孔将触点组件109连接到断路器底座22上的连接方法。然后将紧固件拧入所钻的孔来将触点臂组件固定到断路器底座上。但在这样的布局下，所钻的孔可能随时间而变松，其原因在于在断路器中的动态作用力问题。这一问题可通过在触点臂组件56的底部提供一个T形槽缝用来接纳方头螺栓，而该螺栓被锁住在组件109中的办法得以解决。
单个触点组件(示于图11)的第二种型式140是提供有一个T形的槽缝142，该槽缝在静止导体部分111的底边144上形成。该T形槽缝142被用来接受一个方头螺栓147。组件140的触点臂部分114，和磁性斥力件118类似于在触点组件110中所采用的情况。由于带有T形槽缝的触点组件是在相邻的在其底边上没有带T形槽缝142的触点臂组件之间被夹入的，那么在装配以后，方头螺栓112将锁住在T形槽缝142中。
在单个触点组件的另一种型式146中(示于图11中)，静止导体部分111是类似于提供有触点组件119的情况。单个触点组件119和146之间的基本差别是，在组件146的触点臂部分114用载有电弧触点116来替代带有电弧触点臂148的主触点30。这些电弧触点116在主触点30被分离时，熄灭着所燃起的电弧。灭弧道152被提供于断路器的壳体21中以便于灭弧。
每个电弧触点臂148被形成以一个矩形凹槽129用以接受一个具有平行支臂158的支架156。支架156被接受在矩形凹槽之中。支架156也包含一个向上设置的突块160，该突块用作接纳一个弹簧162，它被设置在支架160和枢轴安装的支架132的下侧163之间。电弧触点臂148，类似于主触点臂114均是可绕枢轴点136作旋转的。
如图11中所示，单个的触点组件119，140和146的不同类型触点组件被相叠在一起时，那么在L形导体部份111中的孔137是被对齐的。然后在孔137中插入铆钉或紧固件，以便把所有的L形导体部分111都紧固在一起。通过在触点臂部分114和电弧触点臂148中的孔136插入一个定义为枢轴点139的一个轴或铆钉，从而把所有的触点臂114连在一起，並将它连到可枢转的支架132上。在单个触点臂组件的静止导体部分111和分路118之间放置屏障166。屏障166还被提供在单个触点臂部分114和148之间。该完整的组件构成了触点载体组件109。
分路或磁性斥力件118是一叠层件，用连续的电导体材质如铜的薄条带卷绕成型，形成为一个迭层的磁性斥力件。卷形的分路件118被形成为一个规定有两条腿168和170的V形件。电流流过腿168和170引起磁力，即产生使腿168和170互相斥分的磁力。当超过某一过流值时(即超过时)该磁性斥分力将迅速增大。偏置弹簧130抵抗着由磁性斥力件118所产生的磁性斥力，以允许电流互感器54和电子跳闸单元来测知该过载条件，並通过该操作机构58使触点分断，而这一过载条件是低于断路器的开断极值的。
为了改进磁性斥力件的柔韧性，斥力件118的顶部172被精压或变形成一个球管形如图7所示。斥力件118的两个伸着的腿168和170被压接入或插入静止的导体部分111和单个主触点或电弧触点臂组件的触点臂部分114中的键孔122中。一旦分路的两腿的端部被插入键孔122，该组件便被机械地压接並然后在两侧加桩，该加桩工艺提供了在组件上的一个槽174，槽174邻近键孔122，以便防止使用于将分路的腿168和170固定到静止导体部分110和触点臂部分114或148上的焊料变劣。
如图7中所示，凸轮的滚轮轴组件176是一个双重目的的组件，在某些条件下用来维持活动的34和固定的触点32之间的力，并且直到通过操作机构58的机械方式使断路器跳闸引起突然分断时，保持这些触点间的分离状态。在正常操作时，过电流要比断路器20的承载定额低，一个凸轮滚轮轴196靠在一个凸轮表面180上，该凸轮表面整个地安装在可动地安装的支架132中，而支架132构成触点臂组件109的一部分。这样就耦合了横闩杆组件72与触点臂组件109。因为曲柄连杆组件60被耦合到横闩杆组件72上，这就将允许主触点34的操作被机械操作机构58所控制。如至此所述的，在触点组件109中的偏置弹簧130将引起一个作用到活动触点34上的使之与固定触点32相闭合的向下压力或力。对于过载条件比断路器的承载定额低的情况，触点臂114和148将绕一个轴139而枢转。在如此的一个过流条件下，由磁性斥力件118的延伸腿168和170所产生的磁性斥力将使触点臂114和148围绕着轴139按反时针方向旋转，迫使主触点34由操作机构58控制将该断路器跳闸。在这一情形下，由于触点臂114和148围绕着轴139的枢轴运动，磁力斥力件起着闭合或突然闭合主触点34的作用。
如图8和9所示过流条件低于断路器开断极值的情况，凸轮滚轮轴196将依坐凸轮表面180中，机械地将触点组件109耦合到横闩杆组件72上。在此情况下，电流互感器54将感知一种过流条件，並向电子跳闸单元提供一个信号，而电子跳闸单元又引起操作机构58来使断路器跳闸並断开主触点34。但对于一种大于开断极值的相当高的过流条件，对于触点臂组件109的枢轴点将变化而允许触点组件109作斥分。更具体地说，由磁性斥力件118所产生的磁性斥力将使凸轮滚轮轴176从滚轮表面180移开，而移到一个第二凸轮表面182上，以便允许活动触点组件109围绕轴230作枢转。在这一情况下，由磁性斥力件所产生的磁性斥力斥分了主触点34。在斥分以后，当凸轮滚轮轴176达到凸轮表面182，它将保持主触点34分断。不然的话，在过流条件消失后，就不再会有任何的磁性斥力来保持主触点34的分离。
参见图9，在各外侧极上的凸轮滚轮轴176的每一端部上存在有两个接触点。一个接触点184设置在该端部的中间。就在这点上，凸轮滚轮轴176沿着可旋转地安装的支架132的凸轮表面180和182间的曲线运动。另一个接触点186处在凸轮滚轮轴176的端部，在该处该凸轮滚轮轴176嵌入一对槽缝188内，该槽位于一个构成横闩杆组件72一部分的绝缘轴套中。当斥分条件出现时，接触点184和186可能按相反方向而旋转。在那种情形下，在凸轮滚轮轴176上产生了相当大的扭转力和磨擦力，由此可能使斥分速度降下来或者可能引起断路器在斥分已经发生的情况下不去跳闸。断路器20的重要方面是，一个凸轮滚轮轴176被提供，对于每一在其端头的接触点184和186而言，均具有独立的旋转区，有必要降低其磨擦力和扭转力，该两力在斥分情况下有可能产生。
如图10和11中所示的，凸轮滚轮轴组件176包括一个圆柱体部分192和设置在其每一端头的延伸的轴194。一个小滚轮196和一个大滚轮198被安置在轴194上。在滚轮196和198被放置在轴194以后，一个挡环197被用来将滚轮196和198固定在轴194上。小滚轮196被用来啮合在枢轴安装的支架132上的凸轮表面180和182，同时大滚轮198被接纳在电气绝缘轴套190里的槽缝188中。由于对每一接触点使用了单个的滚轮，而且支持在一个公共的轴上，两个滚轮可以独立地旋转。于是在出现接触点被强制地按相反方向旋转时，例如当处于斥分条件下时，磨擦力就会大大减小，于是导致断路器20的动作平稳。
如图8中所示的，凸轮滚轮轴组件176借助一组弹簧200与围绕转动安装的支架132旋转的轴230相耦合。在凸轮滚轮轴组件176的圆柱体部分192上所形成的径向凹槽204可接纳弹簧200的钩形端头。类似的凹槽可以在轴230上形成(未示出)，以便接纳弹簧200的另一端，从而防止将凸轮滚轮轴组件176与轴230耦合起来的弹簧200发生轴向错位。
参见图12，通过凸轮滚轮组件176的方式横闩杆组件72被耦合到每一极的触点组件109上。更具体地说，模闩杆72包括一个长轴206，它可以有一个矩形横截面。长轴206被用来支持一对横闩杆板68，该板与曲柄连杆机构组件60的下曲柄连杆64相耦合。两个触点臂载体68装在多相断路器的邻近中心相处。每个横闩杆板68通常是L形的，並在其一条短腿212处有一个孔210。孔210在形状上是矩形的並且略比轴206的横截面积大一些，这样一来，使触点臂载体68能够被可调整地接纳在轴206上並在那里旋转。
横闩杆板68是一个用一对L形支架214形成的叠层组件，支架之间有间隔用以接纳来自曲柄连杆组件60的下曲柄连杆64，在下曲柄连杆64中的孔(定义为枢轴点70)被与L形支架214中的孔215对齐。穿过这些对齐的孔而插入金属轴销216，从而在触点壁载体68和下曲柄连杆64之间形成一种可枢转的连接。通常具有矩形横截面内径的绝缘套管218被可调整地套在横闩杆轴206的两端部。这些绝缘套管218位于邻近外侧的相附近。相对设置的板220和222是用电绝缘材料做的，並与绝缘套管218整体成型板220和222被设置在绝缘套218的两端，並包含一对朝里相对的矩形槽缝188。这一对朝里相对的槽缝188被用来接纳凸轮滚轮轴176的滚子198。相对设置的板220和222同样也提供以一对对齐的孔226。孔226与枢轴安装的支架132中的孔228对齐。轴230被固定在孔中，从而在可旋转的支架132和整体形成的绝缘套218之间形成一个枢轴连接。
在绝缘套管218的相对设置的板220、222之间的间隔尺寸可使它能够与枢轴安装的支架132锁住。于是，在触点臂组件之间由于过流条件所产生的任何磁性排斥力将使触点臂组件109相斥，並且它又使绝缘套部分218被加力而趋向离开轴206。因为磁性斥力能引起横闩杆板68沿轴206移动，故这些横闩杆板68应被焊死到轴206上，这些绝缘套组件218也可以被模铸在轴206上，也可以分别地被模铸，然后用粘接剂例如还氧胶固定到轴206上，並且用一个或多个金属的销232横向地插入在绝缘套218上的和在轴206上的孔中的方法将绝缘套组件钉住在轴206上，以便防止绝缘套218相对于轴206的轴向运动。金属销232被插入在绝缘套218上的孔下(未示出)1/8吋，並且可以复盖以一种电绝缘材料。
一个橡胶的止动组件234(示于图4和5中)被提供在每一外侧的相上，以便当触点组件109从固定主触点32处被分离时防止断路器的盖24受到损害。当在相当高的过流条件下，尤其是当由于磁性斥力件118的作用触点臂组件109被斥分时，会产生可观的作用力。在传统的断路器中，冲击吸收材料被粘贴到其盖子的内侧以便阻止和防止触点组件109冲撞盖子24。但是，在某些情况下，对盖24的损害仍然存在。断路器20的一个重要的特征是涉及橡胶的止动组件234，用于两外侧的相，用来防止触点组件109冲撞到盖24上。橡胶止动组件234包括一个冲击吸收器236，它与断路器壳体21的盖24间留有空隙。通过将冲击吸收器236与盖24隔离开的方法，对盖24的损害被防止了。
橡胶止动组件234的重要方面是在于，它包括了一个双重目的的支架238，其上带有两付相平行並相间隔开的支臂240和242。相对较长一些的一付支臂240包含在其自由端244的对齐的孔243，用来接纳一个轴销246。冲击吸收器236通常是圆柱形形状的，它具有一个中心的内膛孔，其内膛孔的直径允许它被可调整地接纳在轴销246上。轴销246略微长于圆柱形冲击吸收器，这样使得轴销246的两个端头可从支臂240朝外延伸。该轴的延伸部分被接纳在模铸底座28中的整体地模铸成的膛孔248中，以便使橡胶止动组件234获得附加的支撑。相对短的一付伸展的支臂242被用来提供一个横闩杆组件42的枢轴连接。
支架238的底部219被提供有孔250。一个具有一对伸展耳254的屏障板252，带有一对孔256，该对孔与支架238上的孔250对齐。孔250和256接纳紧固件(未示出)，用以将橡胶止动组件234固紧到断路器的框架上。
因为操作机构58，它包括了曲柄连杆组件60，它位于中相附近。一种不同的橡胶止动组件257被使用于中间板。更具体地说，一根长形的金属杆258被提供，以供载带一个冲击吸收器260。冲击吸收器通常是长形的O形件，它被固定到长形的金属杆258上。长形金属杆的长度应超过冲击吸收器260的长度，並使它能装入在相对设置的边板262的槽中(未示出)，边板262被邻接中间相而设置，並刚性地被固紧到框架28上。中间相组件257的安装，应使它与操作机构58间隔开，以防止中间相的触点组件109接触到后者。
CT快速变换组件264(图13)允许主电流互感器54既快又容易地在工厂或在农村完成更换。CT快速变换组件264简化了电流互感器54的更换，而无需断路器有附加的拆卸要求。更换电流互感器54的原因之一是电流互感器54因故障损坏了。另一更换电流互感器的原因是将一个双额定值的断路器从一定额更换到另一定额，例如，在具有额定电流为1600/2000安培的断路器中，具体地说，一个曾配用于1600安培定额的电流互感器54，将不在能适用于在2000安培定额下的使用。
CT快速变换组件264包括主电流互感器54，它设置在负载侧导体46和一个可拆板266附近。该电流互感器54是一个环形的电流互感器，它利用负载侧导体46作为它的初级线圈。
该主电流互感器54被设置在框架28中一个整体形成的空腔267中，在其一侧有开口，以便于从壳体21作拆除。负载侧导体被设置在一个框架28中的整体形成的空腔269中，以便于负载导体46从壳体21按平行于其纵轴的方向拆除出来。为了从壳体21拆除电流互感器54，可拆板266要被拆掉。在板266被拆掉以后，必须松开6个紧固件48以便使负载侧导体解耦。在这些螺栓被去掉以后，再有4个紧固件52必须被拆，以便使固定器50同负载侧导体46脱开，那么导体46便能被按平行于其纵轴的方向滑出。在导体46被拆除后，电流互感器54便能从断路器得以拆除，並更替以一个不同的电流互感器。为了更换电流互感器54，这些步骤便变得简化了。当然，应该清楚的是，快速变换CT组件已经被公知了，它允许在现场对电流互感器作快而易的更换。
一种混合式屏障和辅助电流互感器护板268被提供(图14、15和16)。该板268有几个目的。一个目的是提供一种防止与断路器的内部组件相接触的屏障。具体地说，板268关闭了壳体21的一个开口部分271。另一个目的是提供安装辅助互感器270的措施。第三个目的是提供一种连接辅助互感器270至主电流互感器54和电子跳闸单元的装置。最后，混合式屏障和辅助CT板268提供了使断路器20中所产生的热气散到大气中的通风装置。
该混合式屏障和辅助CT板268包含有一块E形的印制电路板272，该印制电路板272被搁置在相对地设置的槽缝274里，该槽缝形成在底座22的边墙276上。印制电路板272的底停靠在框架28的一条纵向支腿278的顶上。E形印制电路板272被设置在锁闩组件82和壳体21的开口部分271之间。印制电路板272包含一对间隔开的槽缝282，並由该槽缝定义了它的E形。槽缝是被用来接纳在框架28中形成的垂直站立着的边墙284。
提供有三个辅助互感器270，每一相一个。辅助互感器有完好的初级和次级绕组，並被用来减小施加到电子跳闸单元的电流。具体地说，主电流互感器54的每个次级绕组被施加到一个相应辅助电流互感器270的初级绕组上。辅助电流互感器270的次级绕组然后被施加到电子跳闸单元。
印制电路板272被用来替换在辅助互感器270和电子跳闸单元之间的导线束。更进一步地，在印制电路板272所印制的电路是为在辅助互感器270的初级绕组与主电流互感器54的次级绕组之间所需的电连接而设。该电路是按传统方法在印制电路板272上形成的。一个主连接器286被提供在印制电路板272的右上角。该连接器286是通过在印制电路板272上所形成的电路而被电气地连接到了辅助电流互感器270的次级绕组。在两端均带有连接器的导线束(未示出)用来作印制电路板至电子跳闸单元的连接。辅助互感器270被直接安装在印制电路板272上。在印制电路板272上邻近每个辅助互感器270处被设置有第二连接器288。这些第二连接器288被连接到辅助互感器270的初级绕组。为了将每一辅助互感器270的初级绕组连接到主电流互感器54的次级绕组，提供另一条电缆(未示出)，该电缆一端带有一个连接器，用以将主电流互感器54连接到印制电路板272。
通风孔290被提供在印制电路板272的伸长的腿部292上。通风孔允许将壳体21中所产生的热量通风到大气中。
混合式屏障和辅助CT板268于是就简化了断路器的装配，从而降低了制造成本，並简化了断路器20的内部布线量。
一个定型任选平台组件被提供，它便于满足各种所选的附加要求，例如一个欠压释放机构，分路跳闸和对断路器的各种其它选择功能附件。一种欠压释放机构其功能是，当进线电压低于一个预定值时自动地打开主触点30。这么做的目的是防止某些负载，例如电动机，工作在一个降低的电压上，在低于正常电压下工作可能导致电动机过热。一个欠压释放机构的例子被公开在美国专利US4489295中，委派了同本发明相同的代理人，並因此提供作参考。一个分路跳闸装置(未示出)基本上包括一个具有设置在邻近跳闸棒98的，带可往复运动地安装的柱塞的螺线管。该分路跳闸装置允许断路器20从一个遥远的位置作控制而跳闸。对于所有断路器20而言，既不要求欠压释放机构，也不要求分路跳闸装置。这些组件项目是按顾客所需的项目，並且通常是由工厂安装的。
为了降低因增加类似上述的顾客所需项目到断路器20上所需的制造时间和成本，提供出了一种任选平台组件294。该任选平台组件294(图17、18)包括一个设置在断路器盖24下，固定在框架28上的的矩形平板，该平板具有一个允许与跳闸杆98构通的孔296。该平板294还包括一些槽缝298，用来接纳一组向下延伸的L形臂300，这些臂同支架302整体地成型。在平板294中的若干个槽缝298用来接纳臂300，通过各L形臂300的协配配合，并固定到矩形板294的各种任选槽中以便防止它们沿平板294的平面的垂直方向的运动，並且与跳闸棒98对准。L形臂300被提供在支架302的径向相对的部分。支架302可被采用来插入任意组径向相对的槽缝304、306或308，並允许同时高达三种任选，例如，要被提供在一个给定的断路器20中。
支架302上有一组小孔310，以便允许需要被附加到支架302上的各种任选，並可借助一组紧固件实现固紧(未示出)。在平板294中提供有凹槽312，它们同在支架302中的孔310是对齐的。这些凹槽312为紧固件提供了空间，而紧固件则可被用来将各种任选附加到支架302上，以便允许支架302可调整地插到平板294上。
各种任选，每一种均有一个向下延伸的杆(未示出)，用来与跳闸棒98相啮合，来引起断路器跳闸。在任选被装配到支架302上以后，向下伸出的杆便从支架302的后缘通过孔296而向下作延伸，以便构通与跳闸棒98的联系。然后支架302便被固定到位。应该清楚的是，任选平台组件允许顾客对断路器作相当方便和迅速的选择定制。
图19示出的一个板片设计成该曲柄连杆62带有一个突起或鼻501。
图20类似于图19，但板片已经被设计成带有两个那样的突起或鼻(501、501′)它们被围绕一个共用轴(76-66)而对称地被设置。根据这种设计的同样的板片可以被用于需要镜象的突起或鼻501的断路器中。在这样的板片中，仅仅一个鼻供使用，而另一个並不妨碍曲柄连杆机构的所有动作。
权利要求
1.一种限制电力断路器的操作手柄运动至一个预定制动位置的装置，它包括手柄臂装置，一个可用来手动控制所述手柄臂装置到达设定的合位置和分位置的操作手柄，和电气触点组，触点组中至少一个是活动的，既可到达一个断开位置又可达到一个闭合位置，其特征是，横闩杆装置机械地被连接到活动触点，并且可动的用来设定一个当断路器的触点是闭合时的突出位置，和设定一个当断路器的触点断开时的回缩位置；连杆机构包括上和下曲柄连杆，它们在一个中间点被铰接在一起并通过一个弹簧从所述的中间点被机械地连到手柄臂装置，以便当操作手柄从合位置移动到分位置时引起所述闭合着的触点企图达到断开；所述的下曲柄连杆包括一个连杆限制器装置，它从该连杆上突起，以便当操作手柄被从合位置而朝分位置移动时，并且断路器触点保持在闭死位置时，将操作手柄的移动限制在一个在合和分位置之间的预定制动位置。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征是，所述的手柄限制器装置包括一个与所述的下曲柄连杆成整体的突起，当断路器电触点已经保持在闭合位置，并且横闩杆装置已经不再从所述下曲柄连杆突起的路径上移开时，所述的下曲柄连杆突起紧顶住横闩杆装置。
3.按照权利要求2所述的装置，其特征是，所述的手柄限制器装置进一步包括同所述的上曲柄连杆成整体的一个第二突起，该手柄臂装置具有一个设置在所述的上曲柄连杆突起的路径中的一个零件，当所述的下曲柄连杆的突起被所述横闩杆装置所闭锁时，使操作手柄超过所述的极限位置的运动，由于所述的手柄臂装置的零件正啮合着所述的上曲柄连杆的突起而被阻止住。
4.按照权利要求3所述的装置，其特征是，当断路器已经跳闸后，所述的连杆装置开始移动离开所述横闩杆装置到达一个起始位置，所述上曲柄连杆突出与所述手柄臂装置啮合，闭锁住上述连杆装置的操作手柄的移动，使连杆装置位于所述起始位置。
全文摘要
电力断路器操作手柄闭锁装置，它被机械地连接到和机械地脱离与断路器的手柄臂的直接接触，以便在断路器的触点由于熔焊的触点或触点臂载体的障碍而闭死时，防止断路器的操作手柄被移动至分位置。
文档编号H01H1/22GK1057545SQ91104069
公开日1992年1月1日 申请日期1991年6月18日 优先权日1990年6月18日
发明者兰斯·古拉, 佩里·罗伯特·吉布森 申请人:西屋电气公司