CN102426999B - 模数化断路器的操作机构 - Google Patents

Abstract

一种模数化断路器的操作机构，杠杆和锁扣分别枢转安装在触头支持上，在杠杆上的第一搭扣面与在锁扣上的第二搭扣面之间具有接触锁定和分离解锁两种状态，并且在接触锁定状态下，杠杆、锁扣和触头支持三者之间不能相对自由运动；而在分离解锁状态下，杠杆和锁扣能相对于触头支持自由转动。动触头通过第一连接结构和压力弹簧枢转安装在触头支持上，该弹簧一端与触头支持连接，另一端与动触头连接，该弹簧储能并向处于闭合状态下的动触头与静触头提供接触压力。锁扣上带有一个通过第二连接结构安装连接的限制件，其上的弹性触角与外壳上的滑动面接触并滑动配合。该产品不仅提高了可靠性和寿命，而且体积小、零件少、成本低，易于大规模自动化生产。

Description

模数化断路器的操作机构

技术领域

本发明涉及一种低压塑壳电路断路器的操作机构，尤其是一种模数化微型断路器的操作机构。

背景技术

模数化微型断路器由于其体积小、分断能力高和卡轨式安装方便，受到市场的青睐，目前广泛应用于公用建筑及民宅作为电器的分、合闸、过载、短路保护用。现有的模数化微型断路器一般采用例如中国发明专利申请CN88103427A所公开的操作机构，这类操作机构包括一个与传动连杆连接的手柄所构成的肘节、一个具有一块可转动地安装在枢轴上的板的动触头支持装置以及一个可被跳闸杆的动作断开的机械连锁，这种连锁是由跳闸杆的一个止动挡与旋转安装在板的心轴上的一个锁闩相配合构成的，连扦直接连接到锁闩上，这种常规装配结构组成了一个减速传动级。

但是已有的操作机构的零件数多，操作力或跳闸力偏大，如CN88103427A的触头支持36是通过一个弹簧38与一个旋转板40固定在一起，触头支持36与旋转板40可以小范围转动以保证产品触头压力及超程，该旋转板不仅需要占据较大的空间，而且还需要采用较昂贵的材料，操作机构不仅零件多，而且装配效率低，使得断路器的体积偏大或者在体积缩小后分断能力等性能指标下降，难以实现微型断路器的进一步微型化。另外，现有微型断路器操作机构的动触头与触头支持之间是通过粘接或热铆等方式用胶粘结或焊接在一起来实现固定连接，工序复杂，且牢固度不可靠。生产过程不环保，产生有害气体且工人劳动强度大降低了生产效率。由于粘接用胶至少需两种胶混合，然后还需送入加热设备烘干处理，不仅需要很长的粘接剂固化的工期，而且在此过程中胶难免流出，不可避免地经常发生粘接剂污染断路器动触点的问题，可能导致断路器触点存在不通电问题，而清除该污染困难要花费大量的工时。如果采用热铆固定连接方式，不仅会导致生产效率的大幅度下降，而且这种热铆需采用较贵的材料做支撑件，且热塑固定连接的强度较低。况且，将动触头与触头支持刚性固定连接的方式，使操作机构的操作力或跳闸力偏大，不利于断路器的寿命。

发明内容

本发明要解决的是现有技术存在的上述问题，提供一种小型化的模数化断路器的操作机构，旨在进一步提高断路器的可靠性、使用的安全性以及生产效率，使断路器体积小型化、结构更合理、更易于大规模自动化组装生产。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：

一种模数化断路器的操作机构，包括分别枢转安装在断路器外壳10上的操作手柄1，带有动触头5的触头支持2、固定安装在外壳10上的静触头9、分别与外壳10和操作手柄1连接的返回弹簧8、分别与外壳10和触头支持2连接的储能弹簧7、连杆6、杠杆3和安装在触头支持2上的锁扣4，该操作手柄1通过连杆6与杠杆3铰链连接，动触头5与静触头9执行闭合/分断配合，所述触头支持2通过第二枢轴26枢转安装在断路器外壳10上。所述的杠杆3和锁扣4分别枢转安装在触头支持2上，在杠杆3上设有第一搭扣面31，在锁扣4上设有第二搭扣面41，第一搭扣面31与第二搭扣面41可搭扣连接使第一搭扣面31与第二搭扣面41之间具有接触锁定和分离解锁两种状态，并且，在第一搭扣面31与第二搭扣面41搭扣连接的接触锁定状态下，杠杆3、锁扣4和触头支持2三者之间不能相对自由运动；在第一搭扣面31与第二搭扣面41接触搭扣连接的分离解锁状态下，杠杆3和锁扣4能相对于触头支持2自由转动。所述的动触头5通过压力弹簧11枢转安装在触头支持2的转轴22上，压力弹簧11的一端与触头支持2连接，压力弹簧11的另一端与动触头5连接，在断路器合闸状态，压力弹簧11储能并向处于闭合状态下的动触头5与静触头9提供接触压力。所述的锁扣4上安装连接一个限制件40，限制件40上设有曲形的弹性触角401，所述弹性触角401与外壳10上的滑动面104接触并滑动配合。

动触头与触头支持可通过第一连接机构相连，所述的第一连接结构包括形成在触头支持2上的限位槽21、形成在限位槽21内的转轴22、形成在限位槽21的一个侧壁上的开口23和形成在动触头5上的通孔51，动触头5通过通孔51枢转安装到转轴22上，并从开口23装入限位槽21内，以便由转轴22和限位槽21共同限定动触头5只能朝与闭合运动方向相反的方向摆动。

所述的锁扣4可通过第二连接结构与限制件40安装连接，其中所述的第二连接结构包括形成在锁扣4上的安装槽42、形成在限制件40上的安装凸起402，限制件40通过其上安装凸起402固定安装在锁扣4的安装槽42内。或者，所述的第二连接结构包括形成在限制件40上的安装槽42、形成在锁扣4上的安装凸起402，锁扣4通过其上安装凸起402固定安装在限制件40的安装槽42内。另外，所述的第二连接结构还可包括：所述限位器40、锁扣4均通过第四轴24枢转安装在触头支持2上，并且所述限位器40、锁扣4分列触头支持2的两侧，比如，第四轴24贯穿触头支持2并从触头支持2两侧伸出，所述限位器40、锁扣4分别第四轴24的一端。

其中，在操作手柄1处于对应合闸位置的第一稳定位置状态下，连杆6铰链连接的第一转动中心P与第二转动中心S之间的连线A位于操作手柄1的第一枢转中心O的下面；在操作手柄1处于对应分闸位置的第二稳定位置状态下，所述的连线A位于操作手柄1的第一枢转中心O的上面。所述的连杆6与杠杆3铰链连接的第一转动中心P设置在杠杆3的第二枢转中心Q与第一搭扣面31之间。所述的连杆6铰链连接的第一转动中心P与第二转动中心S之间的连线A的延长线从杠杆3的第二枢转中心Q与锁扣4的第三枢转中心R之间穿过。

其中所述的锁扣4还包括一个传动杆12和形成在锁扣4上的孔43，传动杆12的一端安装在孔43内。所述的锁扣4上设有至少一个触碰面44。

其中所述的压力弹簧11为扭簧。

本发明采用较少的零部件实现操作机构的功能，采用弹性连接取代粘接或热铆等刚性连接方式实现动触头与触头支持之间的连接，不仅提高了产品可靠性和寿命，而且体积小、零件少、成本低，易于大规模自动化生产。

附图说明

图1是本发明的模数化断路器的操作机构的实施例的结构示意图，图中示出了操作手柄1处在对应闭合位置的第一稳定位置下的各零件的状态。

图2是图1所示操作机构实施例的分闸状态的结构示意图，图中示出了操作手柄1处在对应分断位置的第二稳定位置下的各零件的状态。

图3是图1所示的操作机构实施例的装配立体示意图。

图4是图3的背视立体示意图，图中示出了动触头与触头支持的连接结构及装配关系。

图5是图1所示操作机构实施例的爆炸图，图中示出了本发明的模数化断路器操作机构的部分零件的形状结构及装配关系。

图6是图2和图3中的C局部放大示意图，图中示出了杠杆与锁扣在锁定状态下的接触配合关系。

图7是图1所示的实施例的原理示意图，图中示出了操作机构在闭合状态下相关运动构件的转动中心的位置关系。

图8是图1所示的实施例的原理示意图，图中示出了操作机构在分断状态下相关运动构件的转动中心的位置关系。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例，以微型断路器为例，进一步描述本发明的模数化断路器的操作机构的具体实施方式。本发明的模数化断路器的操作机构不限于以下实施例的描述。

参见图1至6所示的微型断路器的操作机构，包括断路器外壳10、杠杆3、锁扣4、动触头5、分别枢转安装在断路器外壳10上的操作手柄1和触头支持2、固定安装在断路器外壳10上的静触头9、分别与断路器外壳10和操作手柄1连接的返回弹簧8、分别与断路器外壳10和触头支持2连接的储能弹簧7、分别与操作手柄1和杠杆3铰链连接的连杆6。操作手柄1通过其上设置的第一轴孔19枢转地安装在断路器外壳10上的第一枢轴102上，操作手柄1绕第一枢轴102转动的中心为第一枢转中心O(参见图8或7)，触头支持2通过其上设置的第二枢轴26枢转地安装在断路器外壳10上的第二轴孔(图中末示出)上。返回弹簧8的一端与断路器外壳10连接，其另一端与操作手柄1连接。储能弹簧7的一端与断路器外壳10连接，储能弹簧7的另一端与触头支持2连接。连杆6的一端与操作手柄1铰链连接，连杆6与操作手柄1铰链连接的转动中心为第二转动中心S(参见图8或7)，连杆6的另一端与触头支持2上的杠杆3铰链连接，连杆6与杠杆3铰链连接的转动中心为第一转动中心P(参见图8或7)。动触头5具有与静触头9分离的分断状态和与静触头9接触的闭合状态，在动触头5处于闭合状态下，储能弹簧7储能，相应地在动触头5处于分断状态下，储能弹簧7释放。操作手柄1受断路器外壳10上的第一定位面101和第二定位面102的阻挡限制，具有对应所述的动触头5与静触头9的闭合状态的第一稳定位置和对应所述的动触头5与静触头9的分断状态的第二稳定位置。操作手柄1与第一定位面101的接触使操作手柄1稳定在第一稳定位置，在此位置下，返回弹簧8储能；操作手柄1与第二定位面102的接触使操作手柄1稳定在第二稳定位置，在此位置下，返回弹簧8释放。这里枢转安装是指两个零件安装在一起后能转动(确切说是摆动)的安装。铰链连接是指两个零件连接在一起后只有一个转动自由度的连接。

所述的杠杆3和锁扣4分别枢转安装在触头支持2上，具体是指在触头支持2上设有第三枢轴25和第四枢轴24，在杠杆3上设有第三轴孔32，杠杆3通过第三轴孔32枢转安装在触头支持2上的第三枢轴25上，杠杆3绕第三枢轴25转动的中心为第二枢转中心Q(参见图8或7)。在锁扣4上设有第四轴孔42，锁扣4通过第四轴孔42枢转安装在触头支持2上的第四枢轴24上，锁扣4绕第四枢轴24转动的中心为第三枢转中心R(参见图8或7)。在杠杆3上设有第一搭扣面31，在锁扣4上设有第二搭扣面41，在第一搭扣面31与第二搭扣面41接触锁定状态下，杠杆3、锁扣4和触头支持2三者之间不能相对自由运动。在第一搭扣面31与第二搭扣面41分离解锁状态下，杠杆3和锁扣4能相对于触头支持2自由转动。在锁扣4上还设有一个限制件40，限制件40通过一个第二连接结构与锁扣4安装连接，这里所述的第二连接结构包括形成在锁扣4上的安装槽42、形成在限制件40上的安装凸起402和圆孔403，安装凸起402安装在安装槽42内，圆孔403与锁扣4一起枢转安装在触头支持2上的第四轴24上。如图3、4所示，所述限位器40、锁扣4均通过第四轴24枢转安装在触头支持2上，并且所述限位器40、锁扣4分列触头支持2的两侧，第四轴24贯穿触头支持2的前后并从触头支持2两侧伸出，所述限位器40、锁扣4分别第四轴24的一端。附图所示的第二连接结构是优选方案，可替代该方案的另一方案是：所述的第二连接结构包括形成在锁扣4上的安装槽42、形成在限制件40上的安装凸起402，安装凸起402固定安装在安装槽42内。在限制件40上设有曲形的弹性触角401，形成在限制件40上的曲形的弹性触角401与断路器外壳10上的滑动面104接触并滑动配合。动触头5通过第一连接结构和压力弹簧11枢转安装在触头支持2上，压力弹簧11的一端与触头支持2连接，另一端与动触头5连接。这里所述的第一连接结构包括形成在触头支持2上的限位槽21、形成在限位槽21内的转轴22、形成在限位槽21的一个侧壁上的开口23和形成在动触头5上的通孔51，动触头5通过通孔51从开口23枢转安装到转轴22上，并装入限位槽21内。开口23的宽度稍微大于动触头5的宽度，以允许动触头5从开口23通过为度。在动触头5安装到位状态下，转轴22和限位槽21的三个侧壁(图中末示出)共同限定动触头5只能朝一个方向摆动，该摆动方向与动触头5的闭合运动方向相反，即与静触头9对动触头5的接触阻挡的作用力的方向一致。附图所示的实施例的第一连接结构的开口23的宽度稍微大于动触头5的宽度，这是优选的方案，可替代该方案的另一方案是，开口23的宽度等于动触头5的宽度，此时要求开口23的宽度与动触头5的宽度之间的公差配合来保证开口23允许动触头5通过。在动触头5处于分断状态下，压力弹簧11的弹性作用力驱使动触头5与限位槽21的底面(图中末示出)接触，使动触头5处在与触头支持2无相对位移(角位移)的状态；在动触头5处于闭合状态下，由于静触头9对动触头5的接触阻挡，使动触头5与触头支持2之向产生相对角位移，并致使压力弹簧11产生弹性变形而储能，也就是，在动触头5处于闭合状态下，压力弹簧11储能并向动触头5与静触头9提供接触压力。触头压力弹簧11优选采用扭簧。

下面结合图1、2、7和8，进一步说明本发明的模数化断路器的操作机构的工作原理。在操作手柄1处于如图1或7所示的第一稳定位置状态下，连杆6的铰链连接的第一转动中心P与第二转动中心S之间的连线A位于操作手柄1的第一枢转中心O的下面，在此状态下，储能弹簧7通过触头支持2、杠杆3传递给连杆6的力沿着连线A作用于操作手柄1，由于连线A位于操作手柄1的第一枢转中心O的下面，所以连杆6作用于操作手柄1的力使操作手柄1产生顺时针方向的扭矩，该扭矩推动操作手柄1与第一定位面101接触、并使操作手柄1稳定在第一稳定位置，动触头5与静触头9闭合。在操作手柄1处于如图2或8所示的第二稳定位置状态下，连杆6的铰链连接的第一转动中心P与第二转动中心S之间的连线A位于操作手柄1的第一枢转中心O的上面，在此状态下，储能弹簧7通过触头支持2、杠杆3传递给连杆6的力沿着连线A作用于操作手柄1，由于连线A位于操作手柄1的第一枢转中心O的上面，所以连杆6作用于操作手柄1的力使操作手柄1产生逆时针方向的扭矩，该扭矩推动操作手柄1与第二定位面102接触、并使操作手柄1稳定在第二稳定位置，动触头5与静触头9分断。连杆6与杠杆3铰链连接的第一转动中心P设置在杠杆3的第二枢转中心Q与第一搭扣面31之间，这样的设置使连杆6对杠杆3的作用力驱使第一搭扣面31向第二搭扣面41摆动，以实现第一搭扣面31与第二搭扣面41的接触锁定。连杆6铰链连接的第一转动中心P与第二转动中心S之间的连线A的延长线从杠杆3的第二枢转中心Q与锁扣4的第三枢转中心R之间穿过。由于该结构特征和上述的第一转动中心P设置在第二枢转中心Q与第一搭扣面31之间的结构特征，实现了杠杆3与锁扣4之间的锁定或解锁。具体地说，在第一搭扣面31与第二搭扣面41接触锁定状态下，杠杆3、锁扣4和触头支持2三者之间不能相对自由运动，从而触头支持2受连杆6的作用力控制，只能响应操作手柄1的合闸或分闸操作。当锁扣4的触碰面44或传动杆12上受到断路器致动装置(如电磁脱扣装置、双金属片)的触碰时，锁扣4发生绕第三枢转中心R转动，该转动使第二搭扣面41与第一搭扣面31分离解锁，从而杠杆3失去约束，能相对于触头支持2自由转动，此时触头支持2不受连杆6的作用力控制，而在储能弹簧7的弹力作用下响应自动跳闸动作。在自动跳闸动作结束后，锁扣4的限制件40上的弹性触角401的弹力作用驱使锁扣4往回转动，使第一搭扣面31与第二搭扣面41回到接触锁定状态，在此锁定状态下，触头支持2又恢复到只能响应操作手柄1的合闸或分闸操作状态。

参见图1、2、3、5所示，安装在触头支持上的锁扣4还包括一个传动杆12和形成在锁扣4上的孔43，传动杆12的一端安装在孔43内，传动杆12的另一端与双金属片(图中未示出)触动配合。所述的锁扣4上设有一个触碰面44，用于与电磁脱扣装置(图中未示出)触动配合。为满足可适配较多的致动装置的需要，可增加触碰面44的数量，增加的触碰面44可设置在可推动锁扣4逆时针转动的锁扣4的其它位置上。

应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的改进，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模数化断路器的操作机构，包括:动触头(5)、静触头(9)、枢转安装在断路器外壳(10)上的操作手柄(1)、通过第二枢轴(26)枢转安装在断路器外壳(10)的触头支持(2)、分别与外壳(10)和操作手柄(1)连接的返回弹簧(8)、分别与外壳(10)和触头支持(2)连接的储能弹簧(7)、连杆(6)、杠杆(3)和锁扣(4)，该操作手柄(1)通过连杆(6)与杠杆(3)铰链连接，动触头(5)与静触头(9)执行闭合/分断配合，其特征在于：

所述的杠杆(3)和锁扣(4)分别枢转安装在触头支持(2)的第三枢轴(25)和第四枢轴(24)上，杠杆(3)与锁扣(4)搭扣连接使杠杆(3)、锁扣(4)和触头支持(2)三者之间不能相对自由运动，杠杆(3)解除与锁扣(4)的搭扣连接使杠杆(3)和锁扣(4)恢复相对于触头支持(2)的自由转动；

所述的动触头(5)通过压力弹簧(11)枢转安装在触头支持(2)的转轴(22)上，压力弹簧(11)套装在转轴(22)上，压力弹簧(11)的一端与触头支持(2)连接，压力弹簧(11)的另一端与动触头(5)连接，在断路器合闸状态，压力弹簧(11)储能并向处于闭合状态下的动触头(5)与静触头(9)提供接触压力；

所述的锁扣(4)上安装连接一个限制件(40)，限制件(40)上设有曲形的弹性触角(401)，所述弹性触角(401)与外壳(10)上的滑动面(104)接触并滑动配合。

2.根据权利要求1所述的模数化断路器的操作机构，其特征在于：触头支持(2)上设有限位槽(21)，动触头(5)的转轴(22)形成在限位槽(21)内，限位槽(21)的一个侧壁上设有开口(23)，动触头(5)上设有通孔(51)，动触头(5)通过通孔(51)枢转安装到转轴(22)上，并从开口(23)装入限位槽(21)内，以便由转轴(22)和限位槽(21)共同限定动触头(5)只能朝与闭合运动方向相反的方向摆动。

3.根据权利要求1所述的模数化断路器的操作机构，其特征在于：锁扣(4)上设有安装槽(42)、限制件(40)上设有安装凸起(402)，限制件(40)通过其上的安装凸起(402)插装在锁扣(4)安装槽(42)内；或者锁扣(4)上设有安装凸起(402)、限制件(40)上设有安装槽(42)，锁扣(4)通过其上的安装凸起(402)插装在限制件(40)的安装槽(42)内。

4.根据权利要求1所述的模数化断路器的操作机构，其特征在于：所述限制件(40)、锁扣(4)均通过第四轴(24)枢转安装在触头支持(2)上，并且所述限制件(40)、锁扣(4)分列触头支持(2)的两侧。

5.根据权利要求1所述的模数化断路器的操作机构，其特征在于：

所述连杆(6)与操作手柄(1)铰链连接的转动中心为第二转动中心(S)，连杆(6)与杠杆(3)铰链连接的转动中心为第一转动中心(P)；

在操作手柄(1)处于对应合闸位置的第一稳定位置状态下，连杆(6)铰链连接的第一转动中心(P)与第二转动中心(S)之间的连线(A)位于操作手柄(1)的第一枢转中心(O)的下面；

在操作手柄(1)处于对应分闸位置的第二稳定位置状态下，所述的连线(A)位于操作手柄(1)的第一枢转中心(O)的上面。

6.根据权利要求1所述的模数化断路器的操作机构，其特征在于：所述杠杆(3)具有一个与锁扣(4)搭扣的第一搭扣面(31)，所述的连杆(6)与杠杆(3)铰链连接的第一转动中心(P)设置在杠杆(3)的第二枢转中心(Q)与第一搭扣面(31)之间。

7.根据权利要求6所述的模数化断路器的操作机构，其特征在于：所述连杆(6)与操作手柄(1)铰链连接的转动中心为第二转动中心(S)，所述的连杆(6)铰链连接的第一转动中心(P)与第二转动中心(S)之间的连线(A)的延长线从杠杆(3)的第二枢转中心(Q)与锁扣(4)的第三枢转中心(R)之间穿过。

8.根据权利要求1所述的模数化断路器的操作机构，其特征在于：所述的锁扣(4)还包括一个传动杆(12)和形成在锁扣(4)上的孔(43)，传动杆(12)的一端安装在孔(43)内。

9.根据权利要求1或8所述的模数化断路器的操作机构，其特征在于：所述的锁扣(4)上设有至少一个触碰面(44)。

10.根据权利要求1所述的模数化断路器的操作机构，其特征在于：所述的压力弹簧(11)为扭簧。