CN107004542B - 电气开关设备以及用于其上的杆轴卡持组件 - Google Patents

Abstract

提供一种用于电气开关设备(2)、例如断路器的杆轴卡持组件(100)。该断路器包括壳体(4)、由壳体(4)封装的可分离触头(6、8)、和用于打开和关闭可分离触头(6、8)的操作机构(10)。该操作机构(10)包括可枢转地联接到壳体(4)的杆轴(12)和联接到杆轴(12)的轭组件(200)。杆轴卡持组件(100)包括卡持臂(102)。卡持臂(102)在接合位置和分离位置之间移动，在接合位置中，卡持臂(102)与轭组件(200)相接合以限制轭组件(200)和杆轴(12)的移动，在分离位置中，卡持臂(102)与轭组件(200)分离。偏置元件(140)使卡持臂(102)朝向分离位置偏置。触发器(180)使轭组件(200)的移动转化成卡持臂(102)的移动。

Description

电气开关设备以及用于其上的杆轴卡持组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年12月4日提交的美国专利申请系列号14/560,191的优先权和权益，该专利通过引用的方式结合到本文中。

技术领域

所公开的理念总体涉及电气开关设备，并且更具体地，涉及诸如例如断路器之类的电气开关设备。所公开的理念还涉及用于断路器的杆轴卡持组件(pole shaft catchassemblies)。

背景技术

诸如断路器之类的电气开关设备保护电气系统不受电气故障状况(如例如，电流过载、短路、异常电压以及其它的故障状况)的影响。通常，断路器包括操作机构，该操作机构打开电气触头组件，以响应于该等故障状况使通过电气系统导体的电流中断。

例如，一些模制外壳断路器采用模制壳体，该模制壳体具有两个部件：第一半部或前部部件(例如，模制罩)；和第二半部或后部部件(例如，模制基部)。用于该等断路器的操作机构通常安装于壳体的前部部件、并且通常包括操作手柄和/或按钮(多个按钮)，在一端处，该等操作手柄和/或按钮(多个按钮)能够从模制壳体的外部接近，并且在另一端处，该等操作手柄和/或按钮(多个按钮)联接到可枢转杆轴。杆轴具有响应于相对较高的电流中断回弹(例如，向后旋转)的趋势。期望防止该等回弹。然而，结合用于防止该等回弹的合适机构面临多种独特的设计挑战。例如，在一些模制外壳断路器中，杆轴附近可获得的空间非常小。

因此，电气开关设备、和用于该电气开关设备的杆轴卡持组件存在改进的空间。

发明内容

通过涉及用于电气开关设备(例如断路器)的杆轴卡持组件的所公开的理念的实施例满足了这些和其它的需要。

作为所公开理念的一个方面，提供一种用于电气开关设备的杆轴卡持组件。该电气设备包括壳体、由壳体封装的可分离触头、和用于打开和关闭可分离触头的操作机构。该操作机构包括可枢转地联接到壳体的杆轴和联接到杆轴的轭组件。该杆轴卡持组件包括：卡持臂，该卡持臂的结构能够与轭组件相配合，卡持臂在接合位置和分离位置之间移动，在接合位置中，卡持臂与轭组件相接合以限制轭组件和杆轴的移动，在分离位置中，卡持臂与轭组件分离；偏置元件，该偏置元件使卡持臂朝向分离位置偏置；和触发器，该触发器与卡持臂相配合，该触发器的结构能够使轭组件的移动转化成卡持臂的移动。

作为所公开理念的另一个方面，一种电气开关设备包括：壳体；由该壳体封装的可分离触头；用于打开和关闭可分离触头的操作机构，该操作机构包括可枢转地联接到壳体的杆轴和联接到杆轴的轭组件；和杆轴卡持组件，该杆轴卡持组件包括：卡持臂，该卡持臂与轭组件相配合，该卡持臂在接合位置和分离位置之间移动，在接合位置中，卡持臂与轭组件相接合，以限制轭组件和杆轴的移动，在分离位置中，卡持臂与轭组件分离；偏置元件，该偏置元件使卡持臂朝向分离位置偏置；以及触发器，该触发器与卡持臂相配合，该触发器的结构能够使轭组件的移动转化成卡持臂的移动。

附图说明

当通过结合附图阅读下文对优选实施例的描述时，能够获得对所公开理念的全面理解，在附图中：

图1是根据所公开理念实施例的断路器和用于该断路器的杆轴卡持组件的局部分解等距视图；

图2是以关闭和放电位置示出的图1的断路器和用于该断路器的杆轴卡持组件的组装等距视图；

图3A是图2的断路器和用于该断路器的杆轴卡持组件的一部分的放大等距视图；

图3B是图3A的断路器和用于该断路器的杆轴卡持组件的一部分的放大等距视图，被修改为图示与打开并且放电的断路器相对应的杆轴卡持组件；

图4是以关闭位置示出的图2的断路器和用于该断路器的杆轴卡持组件的侧正视图；

图5是以部分打开位置示出的图4的断路器和用于该断路器的杆轴卡持组件的侧正视图；

图6是以打开位置示出的图5的断路器和用于该断路器的杆轴卡持组件的侧正视图；

图7是以打开位置示出并且其中卡持臂被布置于接合位置的图6的断路器和用于该断路器的杆轴卡持组件的侧正视图；和

图8是以打开位置示出并且其中卡持臂限制轭组件移动的图7的断路器和用于该断路器的杆轴卡持组件的侧正视图。

具体实施方式

为了说明的目的，所公开理念的实施例将被图示和描述为应用于低压模制外壳断路器，但是应当显而易见的是，该等实施例也能够应用于除了低压模制外壳断路器以及除了低压电气开关设备之外的范围广泛的电气开关设备(例如，不具有限制意义地，电路开关装置以及诸如触头、马达起动器、马达控制器以及其它的负载控制器之类的其它的电路断流器)。

本文中所使用的诸如左、右、顺时针、逆时针、顶部、底部之类的方向短语及其衍生词涉及附图中所示元件的取向并且除非其中明确说明，否则并不对权利要求书构成限制。

当在本文中采用时，术语“轭”和“轭组件”分别指的是其结构能够有利于例如电气开关设备的杆轴的移动以便根据需要打开、关闭或跳闸打开电气开关设备的可分离电气触头的任何已知或合适的部件或组件。

当在本文中采用时，术语“紧固件”和“紧固组件”指的是用于将两个或多个部件连接、紧固、固定或收紧在一起的任何已知或合适的元件或多个元件，并且不具有限制意义地明确包括铆钉、销、螺钉、螺栓以及螺栓、垫片和螺母的合适组合(例如，不具有限制意义地，锁定螺母)。

当在本文中采用时，两个或多个部件“联接”在一起的表述将表示部件直接联结在一起或者通过一个或多个中间部件联结。

当在本文中采用时，词语“数量”将表示一个、或大于一个的任何整数(即，多个)。

图1和图2示出了电气开关设备(如例如低压断路器2)、和用于其上的杆轴卡持组件100(在图1中以分解图示出)。断路器2包括壳体4、由壳体4封装的可分离触头(例如，见均示于图4至图8中的固定触头6和可移动触头8)以及用于打开和关闭可分离触头6、8的操作机构10。操作机构10包括可枢转地联接到壳体4的杆轴12(最佳示于图4至图8中)和联接到杆轴12的轭组件200。

杆轴12和联接于其上的轭组件200能够在与可分离触头6、8(图4)关闭相对应的第一位置(图2和图4)和与可分离触头6、8打开相对应的第二位置(图5至图8)之间移动。如图1的分解视图中最佳示出的，示例性轭组件200包括：第一端202，该第一端联接到杆轴12并且通过切换组件20(图4至图8)间接联接到可分离触头6、8(图4至图8)；和第二端204，该第二端被布置成与第一端202相对并且位于该第一端的远侧。第一侧206朝向第二端204从第一端202延伸，并且第二侧208被布置成与第一侧206相对。凸起210从第一侧206突出并且包括第一边缘212和第二边缘214。本文中图示和描述的轭组件200还包括弹簧座220，该弹簧座被布置于第二端204处或者围绕该第二端布置。然而，应当领会，在不偏离所公开理念范围的情况下，轭组件200和单个部件(例如，不具有限制意义地，侧206、208；弹簧座220)能够包括任何已知或合适的备选构造(未图示)。

继续参照图1和图2并且还参照图3A和图3B，应当领会，示例性杆轴卡持组件100包括卡持臂102。卡持臂102的结构能够与轭组件200相配合，如将在本文中更详细地描述的那样。具体而言，卡持臂102能够在接合位置(例如图7和图8中所示)和分离位置(示于图2、图3A、图3B以及图4至图6中)之间移动，在接合位置中，卡持臂102与轭组件200相接合以限制轭组件200和联接于其上的杆轴12的移动。在分离位置中，卡持臂102与轭组件200分离，由此允许轭组件200和杆轴12移动。偏置元件(在本文中图示和描述的例子中是扭力弹簧140)使卡持臂102朝向分离位置(图2至图6)偏置。触发器180与卡持臂102和轭组件200相配合，以在卡持臂102的操作期间实现期望的移动。换句话说，触发器180的结构能够使轭组件200的移动转化为卡持臂102的移动，如本文中参照图4至图8更详细地描述的那样。

如图1中最佳示出，示例性杆轴卡持组件100的卡持臂102包括安装部分104和被布置成与安装部分104相对并且位于该安装部分远侧的卡持部分106。安装部分104可枢转地联接到轭组件200(并且具体而言，联接到上述弹簧座220的枢转部分230)，但是应当领会，该安装部分能够在不偏离所公开理念范围的情况下以任何已知或合适的备选方式(未示出)安装。上述触发器180与卡持部分106相接合(例如图3A和图3B的放大视图中所示)，以使卡持臂102朝向接合位置(图7和图8)移动。卡持臂102包括第一平面构件108和第二平面构件110，该第一平面构件和第二平面构件被布置成彼此相对并且间隔开。横跨构件(在本文中图示和描述的例子中是卡持销112)在卡持臂102的卡持部分106处或者围绕该卡持部分在第一平面构件108和第二平面构件110之间延伸。因此，应当领会，轭组件200和触发器180的一部分延伸到卡持臂102中。即，轭组件和触发器的该部分在相对的第一平面构件108和第二平面构件110之间延伸(例如，见在图3A和图3B中以虚线视图示出的位于第一平面构件208后部的轭组件侧206的凸起210和触发器180的触发部分184)。

触发器180优选地包括致动部分182和触发部分184。致动部分182的结构能够与凸起210的第一边缘212相接合，该第一边缘从轭组件200的第一侧206延伸(例如，见图5和图6)。具体而言，在操作中，当杆轴12枢转(例如，从图6的视角沿箭头300的方向逆时针旋转)时，轭组件移动(例如，从图6的视角沿箭头400的方向移动到左侧)，从而使轭组件凸起210的第一边缘212与触发器180的致动部分182相接合。作为响应，触发器180关于枢转构件186枢转(例如，从图6的视角沿箭头500的方向逆时针旋转)，从而使触发器180的触发部分184与卡持臂102的卡持销112相接合，由此使卡持臂102枢转(例如，从图6的视角沿箭头600的方向顺时针旋转)。换句话说，触发部分184在第一平面构件108和第二平面构件110之间延伸(如图3A和图3B中最佳示出)，以与卡持销112相接合并且使卡持臂102朝向图7和图8的接合位置枢转(例如，从图6的视角沿箭头600的方向顺时针旋转)。在该等接合位置(见图7和图8)中，卡持销112定位成与轭组件凸起210的第二边缘214相配合，由此限制轭组件200(并且具体而言，限制杆轴12)的不期望回弹(例如，从图7和图8的视角顺时针旋转)。具体而言，如图8中所示，凸起210(并且具体而言其第二边缘214)在卡持臂102的第一平面构件108和第二平面构件110之间与卡持臂102的卡持销112相接合，以便限制(例如，防止)该等不期望的回弹运动。

参照图4至图8的顺序视图将进一步领会示例性杆轴卡持组件100的该等操作，其中断路器壳体4以虚线视图示出，以说明操作期间内部部件的多个位置。更具体地，当在相对较高的电流中断期间被激活时，卡持臂102的惯性克服扭力弹簧140的偏置并且行进超过轭组件200与其相接触处的距离。该过度行进(仅在较高电流(较快的打开速度)下发生)使卡持臂102沿接合位置移动(即，定位)，在接合位置处，该卡持臂保持足够长以限制回弹(如图8中所示)。扭力弹簧140在回弹能量耗散之后立即重置卡持组件100，由此允许断路器2再次关闭。

再次参照图1并且还参照图2至图8，应当领会，卡持臂102的第一平面构件108和第二平面构件110分别包括通孔130、132。弹簧座220的上述枢转部分230延伸穿过通孔130、132、并且穿过扭力弹簧140的线圈142(如图4至图8中最佳图示)。扭力弹簧140的第一腿部144在其弹簧开孔120处或者围绕该弹簧开孔与第一平面构件108相接合，并且扭力弹簧140的第二腿部146与断路器壳体4的一部分相接合。因此，应当领会，扭力弹簧140提供卡持臂102朝向图4至图6的分离位置的上述偏置。

如图1至图3B中所示，在本文中图示和描述的例子中，卡持臂102还包括紧固组件134。具体而言，如图1中最佳图示，紧固组件134包括螺栓136和垫片138。螺栓136延伸穿过扭力弹簧140的线圈142和垫片138，以将卡持臂102固定(例如，紧固)到弹簧座220。

因此，应当领会，所公开理念的杆轴卡持组件100提供了用于阻止杆轴12的不期望回弹(例如，在断路器2由于相对较高的电流中断而打开(例如，见图5至图8)之后)的有效机构。杆轴卡持组件100使用独特的卡持臂102和触发器180布置以使轭组件200的移动转化成卡持臂102的期望的对应移动来有效地实现该目的。因此，尽管接近杆轴12的空间非常有限，但是所公开的杆轴卡持组件100有效地阻止杆轴12的不期望或不希望的旋转(例如，回弹)。

尽管已详细描述的了所公开理念的特定实施例，但是本领域技术人员应当领会，能够根据本公开的总体教导内容来开发该等细节的多种改型和备选方式。因此，所公开的特定布置仅意在说明，并且不对所公开理念的范围构成限制，所公开理念的完整范围由所附权利要求书及其所有等同形式限定。

Claims (8)

1.一种用于电气开关设备(2)的杆轴卡持组件(100)，所述电气设备(2)包括壳体(4)、由所述壳体(4)封装的可分离触头(6、8)和用于打开和关闭所述可分离触头(6、8)的操作机构(10)，所述操作机构(10)包括可枢转地联接到所述壳体(4)的杆轴(12)和联接到所述杆轴(12)的轭组件(200)，所述杆轴卡持组件(100)包括：

卡持臂(102)，所述卡持臂(102)的结构能够与所述轭组件(200)相配合，所述卡持臂(102)在接合位置和分离位置之间移动，在所述接合位置中，所述卡持臂(102)与所述轭组件(200)相接合以限制所述轭组件(200)和所述杆轴(12)的移动，在所述分离位置中，所述卡持臂(102)与所述轭组件(200)分离；

偏置元件，所述偏置元件使所述卡持臂(102)朝向所述分离位置偏置；和

触发器(180)，所述触发器(180)与所述卡持臂(102)相配合，所述触发器(180)的结构能够使所述轭组件(200)的移动转化成所述卡持臂(102)的移动；

其中所述卡持臂(102)包括安装部分(104)和被布置成与所述安装部分(104)相对并且位于所述安装部分远侧的卡持部分(106)；其中所述卡持臂(102)的结构能够相对于所述轭组件(200)围绕所述安装部分(104)枢转；并且其中所述触发器(180)与所述卡持部分(106)相接合以使所述卡持臂(102)朝向所述接合位置移动；

其中所述卡持臂(102)还包括第一平面构件(108)、第二平面构件(110)和横跨构件；其中所述第二平面构件(110)被布置成与所述第一平面构件(108)相对并且与所述第一平面构件(108)间隔开；并且其中所述横跨构件在所述卡持部分(106)处或围绕所述卡持部分(106)在所述第一平面构件(108)和所述第二平面构件(110)之间延伸；

其中所述触发器(180)包括致动部分(182)和触发部分(184)；其中所述致动部分(182)的结构能够与所述轭组件(200)相配合以使所述触发器(180)枢转；其中所述触发部分(184)在所述第一平面构件(108)和所述第二平面构件(110)之间延伸；并且其中，响应于所述轭组件(200)使所述触发器(180)枢转，所述触发部分(184)与所述横跨构件相接合并且使所述卡持臂(102)朝向所述接合位置枢转。

2.根据权利要求1所述的杆轴卡持组件(100)，其中所述触发器(180)还包括枢转构件(186)，所述枢转构件(186)的结构能够将所述触发器(180)可枢转地联接到所述壳体(4)。

3.根据权利要求1所述的杆轴卡持组件(100)，其中所述轭组件(200)包括联接到所述杆轴(12)的第一端(202)，被布置成与所述第一端(202)相对并且位于所述第一端(202)远侧的第二端(204)，第一侧(206)，被布置成与所述第一侧(206)相对的第二侧(208)和从所述第一侧(206)突出的凸起(210)；其中所述凸起(210)具有第一边缘(212)和第二边缘(214)；并且其中所述凸起(210)的第一边缘(212)的结构能够与所述触发器(180)的所述致动部分(182)相接合，以使所述触发器(180)枢转。

4.根据权利要求3所述的杆轴卡持组件(100)，其中所述横跨构件是卡持销(112)；其中所述凸起(210)的一部分的结构在所述第一平面构件(108)和所述第二平面构件(110)之间延伸；并且其中，当所述卡持臂(102)被布置于所述接合位置时，所述卡持销(112)的结构能够与所述凸起(210)的第二边缘(214)相接合，以防止所述轭组件(200)和所述杆轴(12)回弹。

5.根据权利要求4所述的杆轴卡持组件(100)，其中所述轭组件(200)还包括弹簧座(220)；其中所述弹簧座(220)包括枢转部分(230)；其中所述偏置元件是扭力弹簧(140)，所述扭力弹簧(140)具有多个线圈(142)、第一腿部(144)和第二腿部(146)；其中所述卡持臂(102)的所述第一平面构件(108)包括弹簧开孔(120)；其中所述弹簧座(220)的所述枢转部分(230)延伸穿过所述多个线圈(142)；其中所述第一腿部(144)在所述弹簧开孔(120)处或围绕所述弹簧开孔(120)与所述第一平面构件(108)相接合；并且其中所述第二腿部(146)的结构能够与所述壳体(4)的一部分相接合。

6.根据权利要求5所述的杆轴卡持组件(100)，其中所述第一平面构件(108)和所述第二平面构件(110)均包括通孔(130，132)；并且其中所述弹簧座(220)的所述枢转部分(230)延伸穿过所述第一平面构件(108)的所述通孔(130)和所述第二平面构件(110)的所述通孔(132)。

7.根据权利要求5所述的杆轴卡持组件(100)，其中所述卡持臂(102)还包括紧固件组件(134)，所述紧固件组件(134)的结构能够将所述扭力弹簧(140)紧固到所述第一平面构件(108)。

8.一种电气开关设备(2)，包括：

壳体(4)；

可分离触头(6、8)，所述可分离触头(6、8)由所述壳体(4)封装；

操作机构(10)，所述操作机构(10)用于打开和关闭所述可分离触头(6、8)，所述操作机构(10)包括可枢转地联接到所述壳体(4)的杆轴(12)和联接到所述杆轴(12)的轭组件(200)；和

根据权利要求1至7中任一项所述的杆轴卡持组件(100)。