CN103021748B - 大断口断路器 - Google Patents

Abstract

一种大断口断路器，属于低压电器技术领域。包括一对基座、动触点和静触点、操作机构和动触点传动装置，操作机构包括手柄旋钮组件、中间连杆、动触头支撑件、锁扣件和解锁件，动触点传动装置包括动触臂、弹簧，动触头支撑件具有一驱动面；特点：动触点传动装置还包括设置在基座上的第一枢轴，支承点与第三作用面之间设有一具有第一作用面的第一开口，且在第一开口与支承点之间设有一具有第二作用面的第二开口，在动触臂驱动动触点与静触点由接触状态至分离状态的动作过程中，动触臂由第二作用面与第二枢轴的接触转动转变为由第一作用面与第一枢轴的接触转动。优点：提高绝缘强度，保证动、静触点之间的接触压力的稳定性；具有理想的自清洁效果。

Description

大断口断路器

技术领域

本发明属于低压电器技术领域，具体涉及一种大断口断路器。

背景技术

中国发明专利授权公告号C201083611C（公开号C2097104909A）公开了一种宽开角电路断路器的操纵机构，该专利方案是将动触臂的心轴（转动轴）与动触头支撑件的枢轴（转动轴）错开设置，枢轴位于心轴与动触点之间。相对于该专利的先有技术将动触臂的心轴和动触头支撑件的枢轴同轴设置的结构而言，具有大传动比的技术效果，动触臂可获得更大的打开角位移，从而在不改变操作机构运动的传动比的前提下使断路器获得更大的电气隔离间隙。此外，在该专利方案的动触点传动装置中，为了避免枢轴与动触臂在其活动范围内干涉，将枢轴对称地紧固在动触头支撑件的两侧并且与外壳铰接，使得动触头支撑件可绕枢轴转动，并且将用于提供断路器闭合状态时动、静触点之间的接触压力的弹簧设置在动触臂的心轴上，并且将弹簧的两个臂分别置于动触臂和动触头支撑件上。如此设计虽然实现了更大的电气隔离间隙，但存在以下缺憾：动触头支撑件与动触臂两者错轴设置（不采用同轴设置）虽然可起到大传动比的作用，但是，由于必须将用于提供断路器闭合状态时动、静触点之间的接触压力的弹簧安装在动触臂的心轴上，然而从力矩平衡原理出发，动、静触点之间的接触压力的作用力臂越大，那么弹簧的实际输出力矩也越大，唯此才能保证动、静触点的接触压力。于是，若要增大弹簧的实际输出力矩，那么在有限的空间内配置弹簧的难度增大。尤其是，弹簧本身存在不可避免的加工制造误差，而制造误差会引起动、静触点的接触压力误差，上述专利的费力杠杆设计会进一步增大断路器动、静触点之间的接触压力的误差变化范围，在工业化批量生产情况下对接触压力的一致性或称稳定性难以控制。

因此，在实现更大的电气隔离间隙的同时保证动、静触点之间的接触压力的稳定性是现有小型电路断路器亟待解决的技术问题。另外，对于高分断能力和大隔离间隙的断路器而言，实现断路器操作过程的触点间自清洁和去除触点间的接触污染物也是十分重要的，因为，这样可以提升断路器的接触稳定性、避免温升超标和提高电寿命。为此，本申请人作了持久的探索与尝试，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的首要任务在于提供一种在实现更大电气隔离间隙的同时保障动、静触点之间的接触压力的稳定性的大断口断路器。

本发明的进一步的任务在于提供一种能够实现动、静触点之间的自清洁效果的大断口断路器。

本发明的任务是这样来完成的，一种大断口断路器，包括设有第二枢轴并且彼此面对面配置的一对基座、设在基座内的动触点和静触点、设在基座内的操作机构和同样设在基座内的用于将断路器操作机构的操作信号传递给动触点而藉以使动触点与静触点接触或分离的动触点传动装置，所述断路器操作机构包括：

一枢轴设置在基座上的手柄旋钮组件、一连接手柄旋钮组件的中间连杆、一绕所述第二枢轴旋转的动触头支撑件、一枢轴设置在动触头支撑件上并且与中间连杆连接的锁扣件和一与锁扣件搭扣或脱离的在动触头支撑件上枢转的解锁件，所述动触点传动装置包括：

一通过支承点支承动触点并且具有第三作用面的动触臂、一安装在第二枢轴上的并且位于所述动触臂与所述动触头支撑件之间的在断路器闭合状态用于为动触点与静触点提供稳定的接触压力的弹簧，其中：

该动触头支撑件具有一用于驱动所述动触臂的第三作用面的一驱动面；

其特征在于：所述动触点传动装置还包括设置在所述基座上的第一枢轴，所述的支承点与所述第三作用面之间设有一具有第一作用面的第一开口，并且在第一开口与支承点之间设有一具有第二作用面的第二开口，在所述动触臂驱动所述动触点与静触点由接触状态至分离状态的动作过程中，动触臂由所述第二作用面与所述第二枢轴的接触转动转变为由所述第一作用面与第一枢轴的接触转动。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的第一作用面和第二作用面均为圆弧面。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的动触头支撑件上开设有一支撑件开口和设置有一轴套，所述一对基座上各开设有一第一沉孔和一第二沉孔，所述的第一枢轴的一端穿过所述第一开口后经支撑件开口容纳于一对基座中的其中一个基座上的第一沉孔内，另一端经支撑件开口容纳于一对基座中的另一个基座上的第一沉孔内；所述的第二枢轴穿过所述的第二开口后容纳于动触头支撑件的一对轴套内，轴套与所述第二沉孔相配合，所述的弹簧套设在所述第二枢轴上，该弹簧的第一弹簧脚抵挡在所述动触臂上，另一端抵挡在所述动触头支撑件上。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的第一作用面的曲率半径大于所述第一枢轴的半径，所述第二作用面的曲率半径大于所述第二枢轴的半径。

本发明提供的技术方案由于在动触臂上的动触点的支承点与第三作用面之间设有第一开口，且在第一开口与支承点之间设有第二开口，因此在动触臂打开时的运动过程中，动触臂的转动心轴由第二枢轴过渡为第一枢轴，当动触臂的转动心轴为第一枢轴时，由于动触头支撑件对动触臂的驱动部位的驱动面至第一枢轴的距离小于驱动面至第二枢轴的距离，因此基于杠杆原理，因动触臂的转角大于动触头支撑件的转角而可获得更大的打开角度，故，断路器在不改变动触头支撑件运动情况的前提下，使动触臂获得更大的角位移，因动、静触点之间的电气间隙与动触臂的角位移成正比，从而可获得更大的电气隔离间隙，提高绝缘强度，设于第二枢轴上的并且位于动触臂与与动触头支撑件之间弹簧能保证动、静触点之间的接触压力的稳定性。此外，动、静触点之间还具有理想的自清洁效果。

附图说明

图1为本发明断路器的分解图。

图2为本发明断路器的动触臂示意图。

图3为本发明断路器的接通状态示意图。

图4为本发明断路器的接通状态剖视图。

图5为本发明断路器的第一、二枢轴与第一、二开口临界接触位置剖示图。

图6为本发明断路器的打开状态剖视图。

图7为本发明断路器动静触点临界接触位置剖示图。

图8为本发明断路器的动触臂的另一实施例图。

具体实施方式

请见图1至图8中，本发明的大断口间隙的断路器包括断路器操作机构10（图3示）、动触点传动装置20（图3示）、动触点36和静触点34和第二枢轴14，两个彼此配对组合的基座30（图1和图3中仅示出了一个基座30）将上述部件整体封装，动触点传动装置20用于将断路器操作机构10的操作信号传递给动触点36，使得动触点36可以与静触点34接触和分离，实现或称体现对应断路器的闭合和断开。

操作机构10安置在断路器的基座30内，具体包括：一手柄旋钮组件1，其上具有执行断路器电路常态下接通与分断操作的手柄11；一连接手柄旋钮组件1的中间连杆2；一绕第二枢轴14旋转的动触头支撑件16；一与中间连杆2连接的在动触头支撑件16上枢转的锁扣件3和一可与锁扣件3搭扣或脱离的在动触头支撑件16上枢转的解锁件4。由图3示，锁扣件3的第一搭扣部31与解锁件4的第二搭扣部41彼此搭扣构成可断开的机械连接。当解锁件4被触发动作与锁扣件3脱离可断开该机械连接，实现断路器操作机构10的自动跳闸。

动触点传动装置20包括：动触臂12、弹簧66（图5示）和第一枢轴42；动触臂12通过其端部的支承点123支承动触点36，动触臂12的上部构成有一第三作用面124，在支承点123和第三作用面124之间的位置设有第一开口121，在第一开口121和支承点123之间的位置设有第二开口122，第一开口121的第一作用面1211和第二开口122的第二作用面1221分别为第一开口121的面向手柄旋钮组件1的内侧面和第二开口122的面向手柄旋钮组件1的内侧面，并且，第一作用面1211和第二作用面1221均为圆弧面。优选地，第一作用面1211的曲率半径大于第一枢轴42的半径，第二作用面1221的曲率半径大于第二枢轴14的半径。动触头支撑件16具有两壁体162以及用于连接两壁体162的连接部163，驱动面161实质上为连接部163面对手柄旋钮组件1的面，在断路器分闸或脱扣跳闸过程中，驱动面161与动触臂12的第三作用面124相作用，由动触头支撑件16驱动动触臂12逆时针方向转动，从而使得动触点36与静触点34分离，两壁体162上对称地设有支撑件开口62和轴套63；基座30上对应支撑件开口62和轴套63的位置分别设有第一沉孔301和第二沉孔302；第一枢轴42的中部穿设在第一开口121内，两端部分别穿过支撑件开口62后容配在一对基座30上的第一沉孔301中，第二枢轴14的中部穿设在第二开口122内，两端部分别容配在动触头支撑件16的一对轴套63内，轴套63容配在第二沉孔302中。弹簧66为扭转弹簧，套设在第二枢轴14上，并位于动触头支撑件16两壁体162所隔设出的腔体1621内部（图1示），弹簧66的一端固定到动触臂12上，另一端抵靠在动触头支撑件16上，在断路器闭合状态提供动触点36与静触点34之间稳定的接触压力。当然，动触头支撑件16也可以是单壁体162的构造，此时，驱动面161则为从壁体162上延伸出来的部件。本实用新型中优选两个壁体162的构造，使得结构对称。

静触点34安装在静导杆35上，与静导杆35一起在基座30内安装定位。

断路器闭合状态，如图4所示，动触点36与静触点34接触，动触臂12的第三作用面124与动触头支撑件16的驱动面161间隔一个位移，在弹簧66作用下，根据力矩平衡法则，动触臂12上的第二作用面1221与第二枢轴14接触，第二枢轴14提供动触臂12的平衡反力，此时动触臂12的心轴（转动轴）为第二枢轴14，第一枢轴42与第一作用面1211不接触，第一开口121的与第一作用面1211相对的另一端与第一枢轴42之间留有间隙，避免动、静触点36、34磨损之后，动触臂12绕第二枢轴14（图示顺时针方向）转过触点磨损量，引起第一开口121与第一枢轴42接触，动触臂12过约束引起触点之间接触失效，该间隙量的大小以保证断路器触点间可以自适应补偿磨损量而不影响接触稳定性为适宜。

与弹簧66安装在第一枢轴42上的已有技术比较，本发明将弹簧66安装在第二枢轴14上，显然，由于第二枢轴14距离动、静触点接触位置更近，对于闭合状态有一定接触压力要求的断路器而言，这种相对的省力杠杆设计可以显著降低弹簧的输出力矩要求，从而可以降低有限空间内弹簧的配置难度，由于不可避免的制造误差引起的接触压力稳定性问题也由此得到缓解，提高断路器的整体性能。

如图3、4所示，断路器处于闭合接通状态，机械连接处于连接状态，即锁扣件3与解锁件4搭接，断路器操作机构10表现为四连杆的机构形式，传动链为手柄11、中间连杆2、动触头支撑件16（锁扣件3与解锁件4搭接且锁扣件3与解锁件4均枢设在动触头支撑件16上，锁扣件3、解锁件4和动触头支撑件16为四连杆机构的一个从动杆），当手动分闸时，驱动手柄旋钮组件1朝向图示逆时针方向转动，断路器操作机构10带动动触点传动装置20动作，从而实现动触点36与静触点34分离；当电气故障例如过载或短路时，断路器通过一脱扣机构致动而断开，脱扣机构为图中未示出的热或磁脱扣单元，热脱扣单元或磁脱扣单元根据故障类型致动解锁件4动作，使锁扣件3与解锁件4的搭扣破坏，机构连接被断开，电路电路器由前述的四连杆的机构形式演变为五连杆机构形式，传动链为手柄11、中间连杆2、锁扣件3和动触头支撑件16，动触头支撑件16在主弹簧（设置在动触头支撑件16和基座30之间，图中未示出）和弹簧66的作用下图示逆时针方向转动，驱动面161与第三作用面124接触并驱动动触臂12绕其心轴即绕第二枢轴14图示逆时针方向转动。在动触臂12以第二枢轴14为心轴转过第一转角d（图5示）的活动过程中，动触臂12的第一开口121的第一作用面1211与第一枢轴42的间隙逐渐减小直到接触，此临界接触位置（如图5所示），第一作用面1211与第一枢轴42接触的同时，第二作用面1221与第二枢轴14脱离，动触臂12的心轴变为第一枢轴42，在动触臂12绕第一枢轴42的枢转过程中，由于第二开口122的存在而使得第二枢轴14不会与动触臂12接触干涉。由此，动触臂12以第一枢轴42为转动心轴到达打开位置，如图6所示。

具体见图6，在动触臂12的打开过程中，动触臂12的角位移定义为 ，动触头支撑件16的角位移定义为 ，在动触臂12的整个打开运动过程，动触臂12的转动心轴由第二枢轴14过渡为第一枢轴42，当动触臂12的转动心轴为第一枢轴42时，由于动触头支撑件16对动触臂12的驱动部位驱动面161至第一枢轴42的距离小于该驱动部位驱动面161至第二枢轴14的距离，由杠杆原理，动触臂12获得更大的打开角度，即动触臂12转角 大于动触头支撑件16的转角 。由此，断路器在不改变动触头支撑件16运动情况的前提下，使得动触臂12获得更大的角位移。动、静触点36，34之间的电气间隙与动触臂的角位移为正比关系，由此，断路器获得更大的电气间隙，绝缘强度增强。

当断路器处于分闸位置时，或断路器从原来的脱扣先再扣到达分闸后，驱动手柄旋钮组件1在图6位置顺时针方向转动，使断路器从分闸位置转换至闭合位置，即在动触臂12的闭合过程，同样经过临界接触位置（如图7所示），动触臂12的转动心轴由第一枢轴42转换至第二枢轴14，即上述断路器的打开过程的相反过程。

如图4和图7所示，断路器发生熔焊时，动触点36与静触点34焊接粘连，此时驱动手柄旋钮组件1图示逆时针方向转动，动触头支撑件16的驱动面161驱动动触臂12上的第三作用面124，作用力方向大致如图7中作用力F示意，作用力F沿水平与竖直方向进行作用力分解，则动触头支撑件16对动触臂12有一个向下的驱动趋势。动触臂12上第二开口122的第二作用面1221的半径大于第二枢轴14的半径，即第二开口122与第二枢轴14的接触部位在竖直方向具有可运动的间隙，在作用力F竖直方向分力的作用下，动触臂12具有向下运动的趋势，在动触点36与静触点34之间由此产生剪切作用力，使得动触点36相对于静触点34产生可自清洁的剪切作用的、沿静触点表面向下的运动趋势，有助于解除熔焊并且使触点接触部位自清洁。

另外，断路器从图7所示的动、静触点临界接触至图4所示断路器稳定闭合状态的过程，第二枢轴14与第二作用面1221接触，第二枢轴14的曲率半径小于第二作用面1221的曲率半径，架设在第二枢轴14上的作用于动触臂12与动触头支撑件16的弹簧66为扭簧，扭簧力驱动动触臂12具有图示向下的运动趋势，从动静触点接触至稳定闭合的过程，由于两个曲率半径不同，动触点相对静触点具有一个向下滑动的相对位移，动触点36与静触点34之间产生自清洁效应。

图8为本发明的另一实施例的动触臂12，在第三作用面124和支承点123之间通过动触臂12的轮廓曲面构成第一作用面1211和第二作用面1221，其功能和实施过程同上，不再赘述。

Claims (4)

1.一种大断口断路器，包括设有第二枢轴(14)并且彼此面对面配置的一对基座(30)、设在基座(30)内的动触点(36)和静触点(34)、设在基座(30)内的操作机构(10)和同样设在基座(30)内的用于将断路器操作机构(10)的操作信号传递给动触点(36)而藉以使动触点(36)与静触点(34)接触或分离的动触点传动装置(20)，所述断路器操作机构(10)包括：

一枢轴设置在基座(30)上的手柄旋钮组件(1)、一连接手柄旋钮组件(1)的中间连杆(2)、一绕所述第二枢轴(14)旋转的动触头支撑件(16)、一枢轴设置在动触头支撑件(16)上并且与中间连杆(2)连接的锁扣件(3)和一与锁扣件(3)搭扣或脱离的在动触头支撑件(16)上枢转的解锁件(4)，所述动触点传动装置(20)包括：

一通过支承点(123)支承动触点(36)并且具有第三作用面(124)的动触臂(12)、一安装在第二枢轴(14)上的并且位于所述动触臂(12)与所述动触头支撑件(16)之间的在断路器闭合状态用于为动触点(36)与静触点(34)提供稳定的接触压力的弹簧(66)，其中：

该动触头支撑件(16)具有一用于驱动所述动触臂(12)的第三作用面(124)的一驱动面(161)；

其特征在于：所述动触点传动装置(20)还包括设置在所述基座(30)上的第一枢轴(42)，所述的支承点(123)与所述第三作用面(124)之间设有一具有第一作用面(1211)的第一开口(121)，并且在第一开口(121)与支承点(123)之间设有一具有第二作用面(1221)的第二开口(122)，在所述动触臂(12)驱动所述动触点(36)与静触点(34)由接触状态至分离状态的动作过程中，动触臂(12)由所述第二作用面(1221)与所述第二枢轴(14)的接触转动转变为由所述第一作用面(1211)与第一枢轴(42)的接触转动。

2.根据权利要求1所述的大断口断路器，其特征在于所述的第一作用面(1211)和第二作用面(1221)均为圆弧面。

3.根据权利要求1所述的大断口断路器，其特征在于所述的动触头支撑件(16)上开设有一支撑件开口(62)和设置有一轴套(63)，所述一对基座(30)上各开设有一第一沉孔(301)和一第二沉孔(302)，所述的第一枢轴(42)的一端穿过所述第一开口(121)后经支撑件开口(62)容纳于一对基座(30)中的其中一个基座(30)上的第一沉孔(301)内，另一端经支撑件开口(62)容纳于一对基座(30)中的另一个基座(30)上的第一沉孔(301)内；所述的第二枢轴(14)的中部穿设在所述的第二开口(122)内，两端部分别容配在动触头支撑件(16)的一对轴套(63)内，轴套(63)容配在第二沉孔(302)中，所述的弹簧(66)套设在所述第二枢轴(14)上，该弹簧(66)的第一弹簧脚抵挡在所述动触臂(12)上，另一端抵挡在所述动触头支撑件(16)上。

4.根据权利要求1所述的大断口断路器，其特征在于所述的第一作用面(1211)的曲率半径大于所述第一枢轴(42)的半径，所述第二作用面(1221)的曲率半径大于所述第二枢轴(14)的半径。