一种合闸机构及使用该合闸机构的断路器

申请号 CN201180005186.4 申请日 2011-03-29 公开(公告)号 CN102884602B 公开(公告)日 2015-09-02
申请人 北京ABB低压电器有限公司; 发明人 王农;
摘要 一种自动合闸机构及其微型 断路器 。该自动合闸机构包括合闸机构腔体、合闸驱动机构(11)、体积可变部件(7)、 驱动器 (9)以及合闸 手柄 (2)。其中该合闸驱动机构(11)和体积可变部件(7)设置在该合闸机构腔体内,该驱动器(9)设置在该体积可变(7)内。并且,将该体积可变部件(7)配置为可以按照驱动器(9)的控制增大或减小体积。将该合闸驱动机构(11)设置为将膨胀机构(7)体积增大所产生的 力 向合闸手柄(2)传递。该合闸机构具有结构简单、操作便利以及成本低等优点。
权利要求

1.一种断路器的自动合闸机构,其特征在于,所述自动合闸机构包括:
合闸机构腔体、合闸驱动机构、体积可变部件、驱动器以及合闸手柄
其中该合闸驱动机构和体积可变部件设置在该合闸机构腔体内,该驱动器设置为与该体积可变部件相配合;并且,
将该体积可变部件配置为,按照驱动器的控制增大或减小体积;并且
将该合闸驱动机构设置为,将体积可变部件的体积增大所产生的向合闸手柄传递;
所述体积可变部件外面包裹有弹性薄膜
所述合闸驱动机构包括合闸驱动通道和多个圆珠,所述合闸手柄设置在该合闸驱动通道中远离体积可变部件的一端,
其中所述合闸驱动通道呈弧形,并与所述合闸手柄闭合轨迹线重合,所述合闸驱动通道与所述合闸机构腔体相连;
在所述体积可变部件体积增大的过程中,所述多个圆珠从所述合闸机构腔体中向所述合闸驱动通道中移动,所述多个圆珠经过所述合闸驱动通道向该合闸手柄移动,并推动所述合闸手柄合闸。
2.如权利要求1所述的自动合闸机构,其中:
所述合闸机构腔体是刚性的;
所述驱动器是电加热元件;并且
所述体积可变部件在受到电加热元件加热之后,体积将逐渐增大。
3.如权利要求1或2所述的自动合闸机构,其中:
所述体积可变部件通过与其相连的活塞作用于合闸驱动机构;
所述体积可变部件在受到电加热元件加热之后,体积朝活塞方向增大。
4.如权利要求1所述的自动合闸机构,其中:
所述体积可变部件由石蜡或受热伸长的记忆合金弹簧制成;且
所述圆珠由、陶瓷、塑料、玻璃或树脂制成。
5.一种微型断路器,其特征在于,所述微型断路器包括如权利要求1-4中任意一个所述的自动合闸机构。

说明书全文

一种合闸机构及使用该合闸机构的断路器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种自动合闸机构以及断路器。具体的说,本发明涉及一种新型自动合闸机构以及采用了该自动合闸机构的微型断路器。

背景技术

[0002] 断路器用于接通、承载以及断开正常或是异常电路条件下的电路连接。作为一种终端保护设备,其在各种建筑的配电系统中得到了广泛使用。为了对终端设备提供电气保护,在出现异常的情况下,断路器断开终端设备与电源的连接,并等到操作条件恢复正常的时候,通过合闸将电流重新接入该终端设备。
[0003] 常见的各种断路器机构如微型断路器、漏电断路器等产品,在使用过程中一般都是通过手动合闸的方式来重新接上断开的电路。然而,随着对提高工作效率的要求,在建筑中越来越普遍地使用自动化系统,断路器设备也需要配备自动合闸装置,以成为自动化系统的一部分并且提高工作效率。
[0004] 由于微型断路器、漏电断路器在合闸的过程中,诸如四连杆的动作机构的操作是一个储能的过程,在合闸的动作中,需要很大的矩。目前在断路器设备中采用的自动合闸装置,都采用电动机驱动,通过齿轮减速得到大的力矩,以使微型断路器、漏电断路器合闸。但是使用这种电动机齿轮和控制系统组成的自动合闸装置,结构很复杂,体积很大,且成本很高。

发明内容

[0005] 本发明的一个目的在于克服现有技术自动合闸装置的缺点,提供一种新型的自动合闸机构和使用这种自动合闸机构的断路器。所提出的新型自动合闸机构具有结构简单、操作简便以及构造成本较低的优点。
[0006] 根据本发明的一种优选实施方式,提出了一种断路器的自动合闸机构,其包括合闸机构腔体、合闸驱动机构、体积可变部件、用于驱动可变部件体积变化的驱动器以及合闸手柄。其中该合闸驱动机构和体积可变部件设置在该合闸机构腔体内,该驱动器设置在该体积可变部件内;。并且,将该体积可变部件配置为可以按照驱动器的控制增大或减小体积;将该合闸驱动机构设置为将膨胀机构体积增大所产生的力向合闸手柄传递;所述体积可变部件外面包裹有弹性薄膜;所述合闸驱动机构包括合闸驱动通道和多个圆珠,所述合闸手柄设置在该合闸驱动通道中远离体积可变部件的一端,其中所述合闸驱动通道呈弧形,并与所述合闸手柄闭合轨迹线重合,所述合闸驱动通道与所述合闸机构腔体相连;在所述体积可变部件体积增大的过程中,所述多个圆珠从所述合闸机构腔体中向所述合闸驱动通道中移动,所述多个圆珠经过所述合闸驱动通道向该合闸手柄移动,并推动所述合闸手柄合闸。
[0007] 根据另一优选实施方式的自动合闸机构,其中:所述合闸机构腔体是刚性的。所述驱动器是电加热元件。并且所述体积可变部件在受到电加热元件加热之后,体积将逐渐增大。
[0008] 根据另一优选实施方式的自动合闸机构,体积可变部件通过活塞推动合闸手柄运动,并且驱动器是电加热元件。受到加热之后,可变部件的体积朝向特定的方向增大。
[0009] 根据另一优选实施方式的自动合闸机构,其中所述体积可变部件由石蜡制成。所述圆珠由、陶瓷、塑料或树脂制成。
[0010] 根据本发明的一种优选实施方式,提出了一种微型断路器,其包括如上所述的自动合闸机构。附图说明
[0011] 本发明的这些和其他方面将从下面参照附图的详细描述中变得显而易见,其中:
[0012] 图1示出了依照本发明一种优选实施方式的微型断路器的侧视图;以及[0013] 图2示出了另一种自动合闸机构的优选实施方式。

具体实施方式

[0014] 图1示出了一种依照本发明优选实施方式的微型断路器1。具体的说,图中示出的是一种普通手动合闸微型断路器1,其包括合闸手柄2、合闸驱动通路3、插头4、圆柱复位弹簧5、耐高温弹性薄膜6、体积可变部件7、导线8、加热元件9、腔体支架10及合闸驱动部件11。
[0015] 在上述部件之中,断路器的自动合闸机构包括刚性的腔体支架10,加热元件9和体积可变部件7被耐高温弹性薄膜6包裹,并设置在支架内空间的一侧。支架空间内相对的另一侧设置有驱动部件11。弹性薄膜6中的加热元件通过导线8与建筑的自动化系统(图中未示出)相连接。该自动合闸机构的工作原理如下所述。
[0016] 在断路器断开之后,安装在建筑物中的自动化系统将探测当前的电气条件,在认为电气条件已经满足终端设备安全操作的需要时,就向断路器发出相应的指示,并且通过导线8向加热元件7通入电流。通电的加热元件随之开始产生热量,并使得耐高温弹性薄膜内的体积可变部件7逐渐升温并膨胀。该加热元件可以设置在弹性薄膜之内,也可以设置在薄膜外。只要与体积可变部件相互适当配合,能够保证良好热传导的任何设置方式都可以在本实施例中采用。
[0017] 在一种优选实施方式中,体积可变部件7在常温状态下为固体,但是随温度的升高会变为液体,随着融化的过程,该部件的总体积将相应增加。因此,随着弹性薄膜6中体积可变部件体积增加,弹性薄膜占据的支架内空间也逐渐增加。具体的说,该体积可变部件可以由石蜡制成。
[0018] 驱动部件11位于腔体支架10的空间内与弹性薄膜所在区域相对的另一侧,用于驱动断路器的合闸操作。如图所示,该驱动部件11包括多个小圆珠和驱动通路,随着体积可变部件体积的增大,原本处于腔体支架空间内的小圆珠被慢慢挤向驱动通路3,并沿着与断路器手柄闭合轨迹线重合的驱动通路移动。在驱动通路远端还设置有复位弹簧5,小圆珠向合闸手柄处的移动需要克服该复位弹簧的弹力。合闸手柄2位于该驱动通路的端部,随着体积可变部件体积的不断增加,小圆珠将移动到该合闸手柄处,并将推动断路器合闸手柄2,导致断路器1合闸。
[0019] 在探测到断路器合闸之后,建筑自动化系统就切断给加热元件9的电流,体积可变部件7逐渐降温并凝固。在体积可变部件凝固的过程中,弹性薄膜所占据的体积逐渐减小,并在圆柱复位弹簧5的作用下聚集在腔体支架空间内远离驱动通路的一侧。处于驱动通路中的小圆珠也将在弹簧推力的作用下逐渐回到腔体支架空间中。这样,自动合闸机构回到操作之前的初始状态,直到自动化系统再次给加热元件通电开始新的一次合闸操作。
[0020] 需要注意的是,也可以使用其他的化合物取代石蜡,只要该化合物受热之后体积膨胀,并且其热胀冷缩效果明显。具体的说,石蜡在其熔点温度附近具有很大的体膨胀系数,当压力为200MPa时,其最大体膨胀率可以达到15%。该可膨胀的化合物并不限于固体,具有较大热膨胀系数的液体可以一样用于本新型所提出的自动合闸机构。此外,将石蜡体积膨胀的力传递给合闸手柄的小圆珠可以由钢、铁、陶瓷、塑料、、玻璃或是树脂等材料制成,只要其具有的强度满足力传导的要求。
[0021] 在本发明的另一个优选实施例中,还提出了一种使用记忆合金弹簧作为膨胀或长度变化部件的方案,依照该方案的合闸机构的结构如图2所示。
[0022] 图2和图1所示实施方式的区别在于,图2中采用记忆合金材料制造的可以伸缩的弹性部件7’和活塞部件6’取代了第一实施方式中的石蜡膨胀材料7和弹性薄膜6。
[0023] 在加热元件的加热作用下,记忆合金弹性部件7’将逐渐伸展一定长度,在弹性部件伸展的过程中,将推动与其连接的活塞。活塞在支架的空间内运动,并将空间内的小圆珠推到合闸手柄驱动通路3之中。依照与第一实施例类似的方式,小圆珠导致合闸手柄合闸。当给加热元件断电之后,记忆合金弹性部件将冷却并逐渐收缩成初始长度。与此同时,通过复位弹簧5的作用力,将处于驱动通路中的小圆珠推回支架空间中。
[0024] 针对不同特性的记忆合金部件,驱动其进行伸展和收缩的驱动装置不仅可以是加热装置,也可以是产生电磁的装置或是产生特定信号的其他驱动器。
[0025] 在一种实施方式中,可以使用PTC元件作为加热元件9。但其他可以将电流转换为热量的发热装置,也可以用在本新型所提出的自动合闸机构中。
[0026] 本发明提出的自动合闸装置,利用物质相变产生的膨胀或记忆合金产生的长度变化,再利用小圆珠将体积或长度变化转换成沿特定方向的推力,以自动操作断路器的闭合。与现有技术中电动机结构自动合闸装置相比,本发明所提出的这种自动合闸装置体积很小,成本相对低,并且可靠性很高。
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