带有调整磁力脱扣高、低限的单独间隙的断路器

摘要

一种多相断路器(1)具有一个磁力脱扣组件(97)，它包括一个调整杆(131)能纵向可滑动以在每极的跳闸电流从高限到低限的全范围。同时调整由单独扭簧(119)加到磁力脱扣组件可动衔铁(111)上的偏压，调整杆上装的调整螺钉(159)用于在高限和低限整定值下对每极独立地调整其衔铁和固定磁力构件之间的间隙。一组附加调整螺钉(161)可插入调整杆中，以在弹簧偏压整定的全范围内单个的调整间隙。

说明书

本发明一般涉及到带有磁力脱扣装置的断路器，更详细地说，涉及到带有调整间隙的装置和偏压在该磁力脱扣装置上的弹簧的断路器。

断路器对电力系统在电气故障情况下提供保护，例如各种的过电流和短路。通常断路器包括一个由弹簧驱动的操作机构，该机构根据电力系统的异常电流来遮断通过导体的电流以断开电气上的接触。操作机构由一个脱扣闩进行释放，该脱扣闩依次由与电力系统每相有关的脱扣机构进行操作。通常脱扣机构包括一个磁力脱扣装置，该装置包括由一个流过导体中的电流来励磁的固定磁力构件和一个向固定磁力构件方向吸引的可动衔铁以操作脱扣闩。脱扣闩依次释放操作机构，以断开电力系统每一相的电触头。用一个弹簧对可动衔铁向着离开固定磁力构件方向偏压，从而当无异常用电流时，在衔铁和固定磁力构件之间形成一个间隙。

通常，设有可调整电流强度的装置，以使磁力脱扣装置在该电流下驱动操作机构。这种调整可由改变施加于衔铁的弹簧偏压和/或用机械的方法调整其间隙的大小来完成，例如改变带螺纹的螺钉或凸轮的位置来改变施加于衔铁的弹簧偏压。这些调整装置应使断路器达到细调，以保证它能在所期望的故障电流强度下动作。它们还能用于提供断路器跳闸的整定范围。例如，一台断路器可以提供一个额定跳闸整定范围在低限为500安和高限为1000安之间。

美国专利NO.4，691，182就是一个具有调整弹簧偏压和断路器每极间隙装置的实例。弹簧的偏压由一个可转动的凸轮对每极单独地进行调整，该凸轮通过一个拉簧转动一个控制杆来调整施加于可转动衔铁上的偏压。由一个带螺纹的螺钉对衔铁和固定磁力构件之间的间隙提供单独调节。在这种断路器中，不可能分别地以调节弹簧的高限和低限位置来调整间隙。因为由弹簧偏压所建立的所有整定与间隙整定值是相同的。

美国专利NO.4，630，019公布了一种断路器，其中磁力脱扣装置的衔铁由一个螺圈形扭簧来施加偏压。弹簧偏压的调整可将扭簧的一个臂嵌到支撑板上许多槽中之一内实现。

在其它国家中销售的一些断路器，其中设有同时调整断路器所有各极磁力脱扣机构的衔铁上弹簧偏压的装置。这些断路器中有的也包括通过一种带螺纹的螺钉或可转动的凸轮装置来调整衔铁和固定磁力构件之间间隙的装置，但是，就专利申请人所知，这些断路器都不能提供一种以调整弹簧的高限和低限位置而独立地调整其间隙的装置。

对于一台断路器所有各极采用公共的弹簧调整来选择断路器运行范围以内的脱扣整定是明显方便的，然而因缺乏以高限和低限弹簧偏压整定进行单独的间隙调整以致目前应用的断路器限制了在脱扣整定范围两端提供准确的脱扣能力。例如把弹簧偏压调到高限脱扣值并调整其间隙，这就可能保证断路器在一个预定的高限定值容许间隙以内脱扣。由于有各极公用一个弹簧调整和单独的间隙调整，于是对所有各极的这项高限整定值便能满足该容许间隙，然而，弹簧的偏压整定到低限脱扣值时，则对已经为高限脱扣定值所整定的间隙将不能保证对低限脱扣定值提供所期望的容许间隙。

所以对于带这样磁力脱扣装置的一种断路器有必要提出，由调整加在磁力脱扣装置衔铁上弹簧偏压而建立高限和低限脱扣位置，而同时单独地进行间隙的调整。对这样一种断路器最好是，其中弹簧的偏压能够同时对断路器所有各极进行调整，然而对每个间隙的高限和低限整定位置又可以单独地分别进行调整。

以上这些需要和其它各种要求，可由本发明来满足，在发明的断路器包括有：一个可锁住的操作机构，并当其释放时能操作于断开电气触头;一个脱扣闩它可以从加偏压位置转动到脱扣位置以释放该操作机构;以及一个磁力脱扣组件，该组件包括：一个固定的磁力构件;一个可动衔铁，该衔铁由异常电流的作用被吸引到固定磁力构件处，而使脱扣闩转动到脱扣位置;弹簧装置，向离开固定磁力构件方向加偏压于衔铁上，并在固定磁力构件与衔铁之间形成一个间隙;以及调整装置，该装置由弹簧装置来调整加到衔铁上的偏压从而获得从高限到低限的一定调整范围，和独立地在高限和低限调整的间隙。

更具体地说，调整装置是一个可以直线地活动的滑动部件，在断路器各极上可以同时调整弹簧的偏压，和每一极由滑动部件带动的用于在高限和低限弹簧偏压整定下单独调整间隙的分立的间隙调整装置。对每一极的间隙调整装置包括：一个第一突出部分，它可从滑动部件可选择延伸地支撑着衔铁，并只有当滑动部件在高限整定位置附近时调整其间隙;以及一个第二突出部分，它可从滑动部件可选择延伸地支撑着衔铁，并只有当滑动部件在低限整定位置附近时调整其间隙。

如果需要的话，与每一极有关的一个第三突出部分也可以选择延伸地支撑着衔铁，并且在弹簧偏压的所有整定值下调整其间隙。

结合附图阅读以下实施例说明将对本发明获得充分理解。其中：

图1是本发明断路器的一个平面图;

图2是图1断路器的一个侧视图;

图3是通过图1断路器的Ⅲ-Ⅲ剖线放大的垂直剖面图，断路器是在闭合位置;

图4是拆开外壳的图1断路器一部分放大的垂直剖面图;

图5是图1断路器中沿图3相同剖线剖开的一部分放大的垂直剖面图，但示出断路器在断开位置;

图6是图1断路器中沿图3和5相同剖线剖开的一部分放大的垂直剖面图，但示出断路器在脱扣位置;

图7A是图4中断路器一部分平面图，并说明本发明的磁力脱扣调整机构位于高限调定位置;

图7B是相似于图7A的一个平面图，但说明调整机构位于中间整定位置;

图8是一个沿着垂直于图4左侧平面剖开的断路器垂直剖面图;

图9A，B和C都是示意图，对应地说明磁力脱扣调整闩分别位于中间、高限和低限整定位置;

图10示出图7A和B中断路器被拆开的部分零件的平面图。

参照附图，这里说明的是一个模制的壳的断路器1，包括有一个按照本发明的指导实施的为调整脱扣整定点带有改进装置的磁力脱扣组件。同时，在这里断路器1是当作一个三相或三极的断路器来进行描述和说明的，但本发明的原理同样适用于单相或多相断路器，并适用于交流和直流断路器。

断路器1包括有一个模制的，电气上绝缘的顶盖3，该顶盖由螺钉7机械地固定到一个模制的，电气上绝缘的底盖或底座5上。装有第一组电气端接或线路端接9a、9b和9c，其中每一个端接对应一个极或一相。同样地在断路器底座5的另一端装有第二组电气端接，或负荷端接11a、11b和11c。为了保护三相电力系统，这些端接用于将断路器在电气上串联地连接到一个三相电路。

断路器1还包括一个电气上绝缘的、刚性的，通过一个开口15嵌到顶盖3内的手柄13，该手柄用于将断路器1置到“闭合”位置（图3）或“断开”位置（图5）。断路器1也可假设为处于“脱扣”位置（图6）。为了下一步进行保护运行，断路器1可以由搬动手柄13经过“断开”位置（图5）从“脱扣”位置复置到“闭合”位置。手柄13可以手动或由操作机构21自动操作，这个问题待详。最好是一个与手柄13一齐动的电气上绝缘的窄板17盖住开口15的底面，这个窄板作为断路器1内部和外部之间的一个电气隔板。

作为断路器1的内部主要部件包括有：每一相用的一组电触头19，一个操作机构21和一个脱扣机构23。每组电触头包括一个下部电触头25和一个上部电触头27。与每组电触头19附带有一个灭弧栅29和一个带槽的推动器31，此二者都是常规的。简短地说，在故障情况下，灭弧栅29可将分开的电触头25和27之间所形成的单个电弧分解成为一系列短电弧，这样就增加了维持电弧所需要的总电压，导致对故障电流大小的一种限制。带槽的推动器31由一组放在电气绝缘壳内的基本上为U形的钢迭片所组成或由电气绝缘的基本上为U形的钢条组成，并被置于触头25、27的周围，以便集中在大短路电流和故障电流情况下产生的磁场增大分开触头25和27的磁排斥力，从而加速它们的分开。电触头25和27的迅速分离导致产生一个相当大的电弧电阻从而限制了故障电流的大小。对于灭弧栅29和带槽的推动器31可在美国专利NO.3，815，059中有更详细的叙述。

下部电触头25包括一个由紧固件35固定到底座5上的U形固定部件33，触头37用于实际地和电气地接触到上部电触头27上，设有一条电气绝缘带39用以减少在上部电触头27和下部电触头25的各部分之间产生电弧的可能性。由底座5向外引出的线路端接9包括部件33的整个端部。

上部电触头27包括一个可转动的触头臂41和一个用于实际地和下部电触头25电气相接触的触头43。

操作机构21包括：一个中心偏离的肘节机构47，一个整体模制的横杆49，一对刚性的分隔开的金属侧板51、一个刚性的能绕枢轴转动的金属手柄轭53，一个刚性的止销55，一对操作拉簧57和一个锁住机构59。

偏心的肘节机构47包括一个刚性的金属托架61，它可绕着一个托架支撑销63的纵向中心轴转动，该销支撑在侧板51上。

此外，肘节机构47包括有一对上肘节连杆65，一对下肘节连杆67，一个肘节弹簧销69和一个上肘节连杆随动销71。下肘节连杆67由肘节联结销73固定到上部电触头27的可转动触头臂41的任一侧面上。销73的两端被安放和卡在模制横杆49内。于是，由下肘节连杆67的运动便产生上部电触头27的运动和相应横杆49的运动。照这样，由于断路器1中间的一极或一相的操作机构21使上部电触头27的运动，通过该刚性的横杆49的作用就同时使与断路器1其它各极或各相中有关的各电触头27作相同的运动。

上肘节连杆65和下肘节连杆67由肘节弹簧销69形成可转动地连接。操作拉簧57拉伸在肘节弹簧销69和手柄轭53之间，以致使弹簧57保持处于拉伸状态，使偏心的肘节机构47的动作能够响应手柄13的外部运动而进行控制。

上部连杆65也包括用于接受和持住销71的凹口或凹槽77，销71在与托架61旋转轴保持一预定分开距离的位置处穿过托架61。来自弹簧57的弹簧拉力把销71保持在与上肘节连杆65相啮合。于是托架61的转动造成连杆65上部各部分产生相应的运动或位移。

托架61具有一个定界出一个平的锁定表面的槽或沟79，该表面构形成为与在细长槽的上端或在基本上平的中间连锁板83中的孔口81所形成的平的托架连锁面相啮合的形状。托架61还包括有一个基本上为平的手柄轭接触面85，其外形构成为与向下垂挂的在手柄轭53上端形成的伸长表面87相接触的形状。在脱扣操作期间，操作弹簧57使手柄13运动，并且表面85和87使手柄13位于其“闭合位置”（图3）和“断开位置”（图5）中间的“脱扣位置”（图6）以指示出断路器1已经脱扣。另外表面85和87的啮合复置操作机构21，相继到达一个脱扣位置，这是由托架61抵抗着操作弹簧57的偏压顺时针方向运动，从它的“脱扣位置”（图6）到达并越过它的“断开位置”（图5）而使在沟79上和孔口81中的该连锁面能够释放。

对于操作机构和与它有关的模制横杆49的进一步详述可以从美国专利NO.4，630，019中公开的相似操作机构的说明书中得到。

脱扣机构23包括：一个中间连锁板83，一个整体模制的脱扣闩89，一个托架连锁板91，一个扭簧支持销93，一个双向作用的扭簧95，一个磁力脱扣组件97和一个为双金属片形式的热脱扣器99。

整体模制的脱扣闩89被支撑在断路器1模制外壳的底座5中竪向的各隔板101内，各隔板使断路器的三个极分隔开（参看图7）。脱扣闩89具有用于使每极径向向下延伸的驱动杆103（参看图3、5和6）。脱扣杆105从脱扣闩向外延伸与托架连锁板91相啮合。托架连锁板91装配得围绕平行于脱扣闩的轴转动。双向作用的扭簧95的一个臂向托架连锁板91施加偏压以顶着中间连锁杆81。扭簧95的另一臂支撑着脱扣闩89上的一个竪向突出部分107，以反时针方向加偏压于脱扣闩上，如图3所示。

对于断路器在“闭合”位置来说，如图3所示拉簧57企图以反时针方向转动托架61。然而，在这种情况下上述企图由于脱扣闩89上的脱扣杆105保持就位的托架连锁板91和通过中间连锁板83的作用而被阻止了。

磁力脱扣组件97包括：一个固定磁力构件109，一个衔铁111，和用于调整脱扣磁力的装置113。平面的衔铁111沿着一个水平轴弯曲并且在115处开槽，用于接受销117，衔铁可绕着销117转动。

调整装置113包括一个支撑在竪向突出部分121上螺圈形扭簧119（参看图4）。扭簧119具有一个弹簧臂123，它支撑着衔铁111上一个向上凸出的舌片125，以偏压该衔铁离开固定磁力构件109而在其间形成一个间隙127。扭簧119的另一弹簧臂129与一个调整杆131相啮合。调整杆131包括一个垂挂的唇状物133，扭簧119的弹簧臂123对着唇状物133偏压衔铁111上的舌片125。扭簧119的上弹性臂129与唇状物133中的凹口135相啮合。

为了调整杆131可直线地和纵向的移动，它由托架139上的第一水平凸缘台137支撑着。在调整杆131的每一端扩大部分143上直立的销141通过在凸缘台139中细长的槽145向上延伸（参看图7和10）。

开口环145安放在销141中的沟内（未示出），该环可滑动地连接调整杆131到托架凸缘台137上。在开口环145和凸缘台137之间装有垫圈147。

一个可转动的凸轮机构149安装在托架139的一个可提升的第二凸缘台151上，邻接于调整杆131的一端，该机构具有一个偏心的、垂立的销153，该销嵌入在调整杆131扩大一端143的一个横向槽155中。用一种工具例如螺丝刀插入槽157转动凸轮装置149，就能直线地和纵向的移动调整杆。从图1可以看出，可转动的凸轮装置149通过断路器1上的盖子3是可以接触到的，所以提供了不需要拆卸外壳即可对调整杆131的位置进行调整的方法。

因对每个衔铁111施加了偏压的扭簧119的弹簧臂129与调整杆131中的槽135相啮合，每一极衔铁上的偏压即可借助于转动可转的凸轮装置149同时地进行调整。由于调整杆131是在其行程的极右端，如图7A所示，由弹簧119将最大的弹簧偏压加于衔铁111上。这就对断路器1磁力脱扣的各整定范围提供了高限整定值。

为了对断路器1每个极在这个高限整定值下单独地细调，第一套凸出部分采取带有螺纹的螺钉159a、159b和159c穿过在调整杆131上凸缘台133并且支撑住有关衔铁上的舌片125的背面。由于调整螺钉159a、159b和159c突出在凸缘台133以外的长度，则在衔铁111和固定磁力构件109之间的间隙127能够对每极单独的进行调整。于是，当调整杆将所有三个极上的弹簧拉力同时调整到高限整定值时，即能利用螺钉159a、159b和159c对每一极的高限整定位置分别进行细调。

当调整杆被移动到最左边，每一个衔铁111上的弹簧偏压被减少到磁力脱扣所需的低限整定值。由于调整杆131在这个位置上，第二套突出部分采用带螺纹的螺钉161a、161b和161c的形式拧过调整杆131的凸缘台133而与有关衔铁上的舌片125对准，并允许对断路器1的每一极在低限整定位值下分别调整间隙。

从示意图9A、9B和9C将会看出，调整螺钉159和161被间隔开，以致当调整杆定位于磁力脱扣高限整定位置时，螺钉159仅与衔铁111的舌片125对准，示于图9B中。在这个位置上，螺钉161对衔铁111的间隙整定没有作用。相反地，由于调整杆131位于磁力脱扣低限整定位置，示于图9C，螺钉161与舌片125对准，以对间隙127提供调整。衔铁111上舌片125的侧边缘163相对于衔铁111的平面倾斜一个角度，以提供一个凸轮面，当调整杆分别地接近于高限和低限整定位置时，该凸轮面导引衔铁111进入到由螺钉159和161建立的间隙整定位置。螺钉161和159允许在高限和低限弹簧偏压整定值时进行单独地间隙调整，并且对每极分别进行调整。

附加的一套螺钉165a、165b和165c可设置在螺钉159和161之间，邻接于每一极并且通过调整杆131行程的全范围，对准地支撑着相关衔铁的舌片。这一套附加螺钉在弹簧偏压整定的全范围内保持与相关的舌片125相接触。所以在进行调整间隙127中提供了附加的灵活性。由于调整杆131设置在它行程的中部，如图9A和7B所示，所以只是调整螺丝165a、165b和165c与相应的舌片125对准，并且间隙即被置于弹簧偏压整定的全范围内。

双金属片99通过一个导电部件167电气的连接到负荷端11b。双金属片99的下端设有一个指状物169，它与脱扣闩89上的驱动臂103下端上的一个斜面171间隙开。斜面171限定出一个平面，它的边缘（如图3所示）较右部边缘更窄狭。指状物169和斜面171之间间隙的调整有两种方法来完成。控制杆臂173装在枢轴上可绕着一个销175转动，该臂173的下端与脱扣闩89相啮合，如图4所示。控制杆臂173的上端与托架139上的一个凸缘台179上装配的可转动的凸轮装置177相啮合。凸轮装置177相似于装置149，凸轮装置177的转动造成控制杆臂173去转动轴向滑动的脱扣闩89。由于驱动杆103上的斜面171而使双金属片和脱扣闩之间的间隔能进行调整。凸轮装置177也能通过断路器1的顶盖容易地接近，如图1所示。双金属片的校准可以在制造厂通过转动一个螺钉181来完成。

在双金属片99下端和电触头27上部之间的导电通路，由一种多股软铜线用任何合适的装置接合起来，例如用编织物183连接到双金属片99的下部和横杆49以内电触头27的上部来完成。照这样，通过断路器3在端接9b和11b之间经由下部电触头25、上部电触头27，多股软导线183，双金属片99和导电部件167提供了一个电的通路。

凸轮装置177的调整改变了断路器对低强度过电流的响应时间。因为双金属片被固定的磁力构件109包围着，由双金属片传导的电流在固定磁力构件中产生一个磁场，这个磁场吸引着衔铁111。通过对凸轮装置149的转动，由调整杆131的调整，弹簧的偏压进行了调整，改变了衔铁被吸引到固定磁力构件对应的电流强度。由螺钉159、161和165提供对于高限，低限和所有弹簧偏压相对应的整定位置下对脱扣电流的细调。

在工作时，断路器1被置于闭合位置如图3所示。一种超过由凸轮装置149和调整螺丝159、161和165调整的弹簧偏压所建立的磁力脱扣整定值的电流，在固定磁力构件109中产生一个磁场，它足够使衔铁111按顺时针方向拉向它，已示于图3中。衔铁111的下端在顺时针方向转动脱扣闩一直到托架连锁板91滑动离开脱扣控制杆105。这就释放了托架61而容许操作拉簧57使托架61反时针转动如图3所示，从而造成肘节机构47转折到图6所示位置，因此断开一组电触头19。如前所述，这样就导致横杆49的转动，这种转动即打开断路器1每极的各触头19。

用相同的方式，一种持续的低强度电流使得双金属片99弯曲把指状物169带到与脱扣闩89上脱扣控制杆105的凸轮171相接触，从而转动脱扣闩89并以上述关于磁力脱扣所论述的方式跳开断路器。

由于断路器已脱扣，如图6所示，触头被断开。用手搬动手柄13到“断开“位置如图5所示，断路器1即被复位。这样就转动托架61到一个位置上，在那里由闭锁扭簧95施偏压的托架连锁板91，促使中间连锁板83与托架61中凹槽79的连锁表面相啮合。连锁扭簧95也使脱扣闩反时针转动，直到托架连锁板91由被脱扣闩89上脱扣控制杆105的作用啮合并卡到锁住位置，如图5所示。于是脱扣机构23重新被锁住，并且准备好由搬动手柄13到闭合位置进行断路器的合闸，如图3所示。这样就造成肘节机构47反时针转动越过中心，从而闭合了断路器每一极的各组电触头。

假如希望调整断路器1的瞬时脱扣整定点，可用一个螺丝刀或其它工具插到可旋转的凸轮装置149中并在所希望的方向和要求的量上转动调整杆131即可实现。当希望调整延时跳闸时，可用一工具插到凸轮装置177中，并且被转动以绕枢轴转动控制杆臂173，从而轴向地移动脱扣闩89以调整在双金属片99上的指状物169和脱扣闩89驱动臂103上的斜面171之间的间隙。对每一极其衔铁111和固定磁力构件109之间的间隙127可单独地调整，并且对于断路器1的高限和低限整定位置可以相应的由调整螺钉159和161独立地进行，或由调整螺钉165进行全范围的调整。这些间隙的调整通常在制造厂中校正断路器1时已经进行。

虽然本发明的具体实施例已经详述，但对那些技术上熟练的人们会了解，根据公开的全部技术，对那些细节可产生出各种不同的修改和改变。因此这种特定装置的公开发表意味着仅仅作为一种说明性的实例，并不局限于本发明的范围，该范围指所附权利要求的下述内容和任何与其等同物。