具有快速跳閘功能的低壓斷路器

《具有快速跳閘功能的低壓斷路器》是浙江正泰電器股份有限公司於2003年6月12日申請的發明專利，該專利申請號為03145501，公布號為CN1482643，專利公布日為2004年3月17日，發明人是李然、段育明、鄭光樞、汪泰宇。

該發明公開了一種具有快速跳閘功能的低壓斷路器。它的主要特點是觸頭裝置至少有一個側面設有內通的開口凸緣，設在底座上的轉軸底部設有相應的受力件，受力件接受從觸頭裝置的開口凸緣逸出的過壓氣流，通過轉軸傳遞到觸動件處被放大，進而快速打擊鎖扣，產生跳閘。由於此力的產生早於前述的熱能、電磁系統中電磁部分動作產生的力，減少了中間環節，所以能使低壓斷路器早分斷，減少分斷時間，使斷路器分斷能力提高。

2010年11月15日，《具有快速跳閘功能的低壓斷路器》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《具有快速跳閘功能的低壓斷路器》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：具有快速跳閘功能的低壓斷路器
• 公布號：CN1482643
• 公布日：2004年3月17日
• 申請號：03145501
• 申請日：2003年6月12日
• 申請人：浙江正泰電器股份有限公司
• 地址：浙江省溫州北白象正泰高科技工業園
• 發明人：李然、段育明、鄭光樞、汪泰宇
• 代理機構：浙江杭州金通專利事務所有限公司
• 代理人：沈孝敬
• Int.Cl.：H01H71/12
• 類別：發明專利

專利背景

2003年6月之前的低壓斷路器包括設定的一極或多極觸頭裝置，實現合、分閘的操作機構；過載和/或短路時動作的熱能、電磁脫扣裝置與裝納所述前三項的底座、基座和蓋。眾所周知，當斷路器受到大電流過載時，觸頭裝置中的接觸頭受到電動力的作用，兩者排斥，達到限流作用，緊接著熱能、電磁脫扣裝置中的電磁部分動作快速打擊，使斷路器分斷，達到保護線路和設備的作用。多極之每極中都有可能受到短路電流的衝擊。所以每極都能達到限流與電磁快速分斷的效果。但是，靠接觸系統中的接觸頭相互斥力限流和熱能、電磁脫扣裝置中電磁部分動作達到分斷，動作時間長，往往容易使斷路器的短路分斷保護能力達到飽和，提高分斷檔次甚難。

發明內容

專利目的

《具有快速跳閘功能的低壓斷路器》要解決的是2003年6月之前的低壓斷路器分斷保護能力易飽和，分斷檔次難以提高的問題。專利ZL9211503.2提供了一種具有快速跳閘功能的低壓斷路器，利用氣室收集接觸頭分斷短路電流形成高壓氣體，推動活塞並帶動桿打擊鎖扣，使斷路器操作機構的四連桿機構瓦解，達到斷路器快速分斷的目的，但其結構、工藝複雜，費工費料。

技術方案

《具有快速跳閘功能的低壓斷路器》所述斷路器具有底座、基座和蓋組成的外殼，該斷路器包括一極或多極觸頭裝置，所述觸頭裝置內設有滅弧柵片室，安裝在所述滅弧室之間的接觸點能在通過的電流超過一定的值時所產生的電動斥力作用下分開，形成對所述電流的限制，一個使所述觸頭斷開和閉合的操作機構，一個驅動所述操作機構的過載和/或短路故障的熱能，電磁脫扣裝置和轉軸，所述觸頭裝置至少有一個側面設有開口凸緣，所述開口凸緣與產生貯存高壓氣體的空間連通；而且在底座的相應處還設有轉軸，所述轉軸具有與所述的開口凸緣相對配置的受力件以及用該受力件傳遞旋轉力去觸動操作機 構的跳閘裝置使開關跳閘的觸動件；所述觸動件與鎖扣相對配置。

當低壓斷路器受到大電流衝擊時，接觸頭斥開，產生電弧，繼而產生能量和衝擊，其中大部分被滅弧柵片消耗，部分能量和衝擊沿著觸頭裝置的開口凸緣逸出，受力件接受從觸頭裝置的開口凸緣逸出的過壓氣流，這樣就產生了一個繞轉軸旋轉的力，此旋轉力傳遞到觸動件處被放大，進而快速打擊鎖扣，產生跳閘。由於此力的產生早於前述的熱能、電磁系統中電磁部分動作產生的力，因而中間減少了一個電磁力通過調節桿和跳扣打擊跳閘裝置的環節，所以能使低壓斷路器早分斷，減少分斷時間，使多極低壓斷路器分斷能力提高，通過理論分析，該發明的多極低壓斷路器較原有產品的分斷能力提高50％。且這一點已通過實驗得到證實。

所述的轉軸的下端設定在底座的支承上，上端樞裝在支件上，所述支件與底座機械連線，使轉軸保持靈活轉動。

所述觸頭裝置的開口凸緣內還套裝一浮動的感測件，所述感測件為具有與開口凸緣內孔適配截面的柱體，與所述開口凸緣之間留有一個軸向的行程間隙；所述受力件呈柱形，並與所述開口凸緣相對配置。感測件接受從觸頭裝置的開口凸緣逸出的氣流後向外彈出，打擊受力件，同樣形成一個繞轉軸旋轉的力，此旋轉力傳遞到觸動件處被放大，進而快速打擊鎖扣，產生跳閘。轉軸旋轉角度受受力件與觸頭裝置之間安裝位置的限制，感測件在完成工作行程後限定在開口凸緣內，不使觸頭裝置內的氣體外泄。

作為該發明的另一種型式，所述受力件為翼片形，其受力面與所述開口凸緣的軸線相垂直。所述翼片形可是單個，也可以為一對。感測件接受從觸頭裝置的開口凸緣逸出的氣流後向外彈出，打擊旋轉翼形片，同樣形成一個繞轉軸旋轉的力，此旋轉力傳遞到觸動件處被放大，進而快速打擊鎖扣，產生跳閘。所述開口凸緣的外表面呈錐形，即保證凸緣的強度，又可節省材料。

作為該發明的另一種型式，所述開口凸緣的外表面呈柱形；所述受力件呈杯狀，套裝在所述開口凸緣上，並且兩者配合的距離大於所述受力件的工作行程。容易理解的是：當轉軸受到強大氣吹旋轉後，不能使杯形受力面脫離觸頭裝置的內通開口凸緣，這樣就不會使相鄰觸頭裝置之間的氣體相串通導致短路或單獨一極的氣體溢出破壞底座、基座和蓋等。

所述的轉軸、觸動件以及受力件可製成一體化結構或採用分立零件組裝合成，前者結構具有較高的剛性，且容易實現製造。該機構設定在相鄰觸頭裝置之間或單獨一極的一側，下端和中間部分有支承，保持其能平穩快速旋轉。所述轉軸上設有復位彈簧，使其在受到氣吹打擊跳扣後能快速復位，以便更好的完成下一次過載分斷。所述彈簧可為扭簧、拉簧、壓簧。在低壓斷路器中，單獨一極時可以設定單個轉軸，在多極的情況下為了提高每極的快速分斷能力，也可以在每相鄰兩極觸頭裝置之間均設定一個這樣的快速跳閘機構，因此，當多極斷路器的極數為n時，快速跳閘機構的數目為n-1個，且每個快速跳閘機構都能使跳扣脫扣，產生跳閘，實現多極低壓斷路器快速分斷，保護電路和設備。在多極斷路器中，旋轉打擊式快速跳閘機構的受力件最好為一對，分別朝向相鄰的觸頭裝置上的開口凸緣。

附圖說明

圖1為《具有快速跳閘功能的低壓斷路器》低壓斷路器實施例的結構示意圖。

圖2為轉軸帶一對柱形受力件、主體轉軸、觸動件的放大透視圖。

圖3（a）為感測件和開口凸緣的觸動裝置結構示意圖。

圖3（b）為圖3（a）的A-A向剖視圖。

圖4多極觸頭裝置的內部結構示意圖。

圖5熱能、電磁脫扣裝置結構示意圖。

圖6為基座並蓋的透視圖。

圖7為轉軸帶單個柱形受力件、主體轉軸、觸動件的放大透視圖。

圖8為轉軸帶雙翼形片受力件、主體轉軸、觸動件的放大透視圖。

圖9（a）為與圖8轉軸實施例結構相配合的感測件和開口凸緣的觸動裝置的結構示意圖。

圖9（b）是圖9（a）的B-B向剖視圖。

圖10為該發明低壓斷路器另一實施例的結構示意圖。

圖11為帶一對杯形受力件的轉軸的放大透視圖。

圖12為帶單個杯形受力件的轉軸的放大透視圖。

權利要求

1、《具有快速跳閘功能的低壓斷路器》所述斷路器具有底座（4）、基座（17）和蓋（18）組成的外殼，該斷路器包括一極或多極觸頭裝置（5），所述觸頭裝置（5）內設有滅弧柵片室（14），安裝在所述滅弧室（14）之間的接觸頭（12、13）能在通過的電流超過一定的值時所產生的電動斥力作用下分開，形成對所述電流的限制，一個使所述觸頭斷開和閉合的操作機構（1），一個驅動所述操作機構（1）的過載和/或短路故障的熱能，電磁脫扣裝置（15）和轉軸（8）其特徵在於：所述觸頭裝置（5）至少有一個側面設有開口凸緣（6），所述開口凸緣（6）與產生貯存高壓氣體的空間（34）連通；而且在底座（4）的相應處還設有轉軸（8），所述轉軸（8）具有與所述的開口凸緣（6）相對配置的受力件（10、30）以及用該受力件（10、30、31）傳遞旋轉力去觸動操作機構（1）的跳閘裝置（23）使開關跳閘的觸動件（9）；所述觸動件（9）與鎖扣（7）相對配置。

2、如權利要求1所述的斷路器，其特徵在於所述轉軸（8）的下端設定在底座（4）的支承（32）上，上端樞裝在支件（33）上，所述支件（33）與底座（4）機械連線。

3、如權利要求2所述的斷路器，其特徵在於所述觸頭裝置（5）的開口凸緣（6）內還套裝一浮動的感測件（29），所述感測件（29）與所述開口凸緣（6）之間留有一個軸向的行程間隙。

4、如權利要求3所述的斷路器，其特徵在於所述的感測件（29）為具有與所述開口凸緣（6）內孔適配截面的柱體。

5、如權利要求4所述的斷路器，其特徵在於所述的受力件（30）呈柱形。

6、如權利要求5所述的斷路器，其特徵在於所述的受力件（31）呈翼片形，其受力面（20）與所述開口凸緣（6）的軸線相垂直。

7、如權利要求2所述的斷路器，其特徵在於，所述開口凸緣（6）的外表面（27）呈柱形；所述受力件（10）呈杯狀，套裝在所述開口凸緣（6）上，並且兩者配合的距離大於所述杯形受力件（10）的工作行程。

8、如權利要求1～7任何一項所述的斷路器，其特徵在於所述轉軸（8）上設有復位彈簧（3）。

9、如權利要求6所述斷路器，其特徵在於所述轉軸（8）、觸動件（9）以及受力件（10、30、31）設計成一體。

實施方式

參照圖1-6，所述低壓斷路器具有底座4、基座17和蓋18組成的外殼，該斷路器包括並排放置的三極觸頭裝置5。觸頭裝置5內，兩個滅弧柵片室14，兩對安裝在所述滅弧柵片室14的接觸頭12、13能在通過的電流超過一定值時所產生的電動斥力的作用下分開，形成對所述電流的限制，一個使所述接觸頭斷開和閉合的操作機構1，一個驅動所述操作機構1的過載和/或短路故障的熱能、電磁脫扣裝置15和一個轉軸8，所述轉軸8的下端設定在底座4的支承32上，上端樞裝在支件33上，所述支件33與底座4機械連線。所述轉軸8通過底部設定的一對受力件30接受來自於觸頭裝置5中的力，產生旋轉力矩，該力矩達到一定值時，驅動所述操作機構1的跳閘裝置23。

所述受力件30呈柱體，該柱體的截面可以為任何形式，通常為方柱體、圓柱體或者橢圓柱體，在該實施方式中，採用方柱體。

所述轉軸8的頂端設有觸動件9，其下是主體轉軸35和受力件30，採用模製塑膠製成一體化結構。所述觸動件9與鎖扣7相對配置。中間觸頭裝置5兩側面均設有內通的開口凸緣6，而兩側的觸頭裝置5僅在向內一側設開口凸緣6。所述開口凸緣6與產生貯存高壓氣體的空間34連通。感測件29為具有與開口凸緣6內孔適配截面的柱體，套裝在開口凸緣6內，與受力件30相對。在該實施方式中，所述感測件29為與所述受力件30形狀相匹配的方柱體。所述感測件29在開口凸緣6內浮動並可以作一定距離的軸向運動，當其撞擊旋轉受力件30後，旋轉受力件30有一定限位，感測件29也被限制，只有一定的移動距離。感測件29接受從觸頭裝置5的開口凸緣6逸出的氣流後向外彈出，打擊旋轉受力件30，形成一個繞轉軸8旋轉的力，此旋轉力傳遞到觸動件9處被放大，進而快速打擊鎖扣7，產生跳閘。復位彈簧3使主體轉軸8復位，同時感測件29也被復位以便更好地完成下一次短路分斷。

圖7所示實施方式是在上述實施方式基礎上改進的，不同之處在於設定在轉軸8上的受力件30為單個，這樣，每個觸頭裝置5均在同一側設有開口凸緣6，與受力件30相對應。同樣這種結構更適合單極斷路器。

圖8、9所示的是該發明另一實施方式，所述受力件為翼形片31，開口凸緣6的外表面27呈圓錐形。感測件29為具有錐形或半球形頭部的圓柱體，套裝在開口凸緣6內，與翼形片31相對，翼形片31的受力面20與所述開口凸緣6的 軸線相垂直。感測件29在開口凸緣6內浮動並可以作一定距離的軸向運動，當其撞擊旋轉翼形片31後，旋轉翼形片31有一定限位，感測件29也被限制，只有一定的移動距離。感測件29接受從觸頭裝置5的開口凸緣6逸出的氣流後向外彈出，打擊旋轉翼形片31，形成一個繞轉軸8旋轉的力，此旋轉力傳遞到觸動件9處被放大，進而快速打擊鎖扣7，產生跳閘。

圖10、11所示的是該發明再一實施方式，與圖1實施方式不同的是：觸頭裝置5上的開口凸緣6的外表面27也呈柱狀，轉軸底部設有杯形受力件10，該受力件10直接套裝在所述的開口凸緣6上，並且兩者配合的距離大於所述受力件10的工作行程。所述開口凸緣6的外表面27可以是任何形式的柱面，在該實施方式中為圓柱面，相應地所述杯形受力件10的內表面也呈圓柱面。

當低壓斷路器受到大電流衝擊時，接觸頭12、13斥開，產生電弧，繼而產生能量和衝擊，其中大部分被滅弧柵片消耗，部分能量和衝擊沿著觸頭裝置5的開口凸緣6逸出，因左右杯形受力件10接受從相鄰兩極觸頭裝置5的開口凸緣6逸出的氣流，這樣就產生了一個使轉軸繞自身軸體旋轉的力，此旋轉力傳遞到頂部觸動件9處被放大，進而快速打擊跳扣，使之繞自身軸體按反時針轉動，產生跳閘。由於該力的產生早於熱能、電磁系統中電磁部分動作產生的力，因而中間減少了一個電磁力通過調節桿16、跳扣22打擊跳閘裝置23的環節，所以能使低壓斷路器快速分斷，提高分斷能力。

圖12所示實施方式是在上述實施方式的基礎上改進的，不同之處在於轉軸的杯形受力件10為單個，這樣，每個觸頭裝置5均在同一側設有開口凸緣6，與杯形受力件10相對應。這種結構更適合單極斷路器。

榮譽表彰

2010年11月15日，《具有快速跳閘功能的低壓斷路器》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。