用于指示配电装置的位置的系统和方法.pdf

本发明涉及用于指示配电装置的位置的系统和方法。配电装置构造成以便通过位移机构在罩壳内移入到电连接状态且移出到电断开状态。该系统包括至少具有第一位置和第二位置的旋转指示器，第一位置指示连接状态且第二位置指示断开状态，指示器可操作地连接至位移机构，以响应于位移机构在至少连接状态和断开状态之间的运动来旋转指示器。该系统还包括当位移机构处于连接状态时使指示器的旋转朝向第一位置偏置、且当位移机构处于断开状态时使指示器的旋转朝向第二位置偏置的偏置装置。该系统还包括当位移机构处于连接状态时将指示器保持在第一位置处的第一机械止动件，以及当位移机构处于断开状态时将指示器保持在第二位置处的第二机械止动件。

权利要求书
1.  一种用于指示配电装置的位置的系统，所述配电装置构造成以便通过位移机构在罩壳内移入到电连接状态及移出到电断开状态，所述系统包括：
至少具有第一位置(48)和第二位置(50)的旋转指示器(40)，所述第一位置指示所述连接状态，且所述第二位置指示所述断开状态，所述指示器可操作地连接至所述位移机构，以响应于所述位移机构在至少所述连接状态和所述断开状态之间的运动来旋转所述指示器；
当所述位移机构处于所述连接状态时使所述指示器的旋转朝向所述第一位置偏置、且当所述位移机构处于所述断开状态时使所述指示器的旋转朝向所述第二位置偏置的偏置装置(46)；以及
当所述位移机构处于所述连接状态时将所述指示器保持在所述第一位置处的第一机械止动件(76)，以及当所述位移机构处于所述断开状态时将所述指示器保持在所述第二位置处的第二机械止动件(78)。

2.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括将所述位移机构的运动转换成所述指示器(40)的旋转运动的转换机构。

3.  根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述偏置装置与所述第一机械止动件(76)协作，以将所述指示器(40)保持在所述第一位置(48)处，且所述偏置装置与所述第二机械止动件(78)协作，以独立于所述转换机构而将所述指示器保持在所述第二位置(50)处。

4.  根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述转换机构包括可操作地连接至所述位移机构的凸轮销(70)和可操作地连接至所述凸轮销和所述指示器(40)的杆(64)。

5.  根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述指示器(40)具有在所述第一位置和所述第二位置(48，50)之间的一个或多个位置，且所述指示器向所述一个或多个位置的运动取决于所述转换机构的运动。

6.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述位移机构包括联接至导引螺杆的旋转位移轴(60)，所述导引螺杆导致在至少所述连接状态和所述断开状态之间的线性运动。

7.  一种指示配电装置的位置的方法(120)，所述配电装置构造成以便通过位移机构在罩壳内移入到电连接状态及移出到电断开状态，所述方法包括：
使所述位移机构运动，以使所述配电装置在至少所述连接状态和所述断开状态之间运动；
将所述位移机构的平移运动转变成所述指示器(40)的旋转运动，所述指示器至少具有第一位置(48)和第二位置(50)，所述第一位置指示所述连接状态，且所述第二位置指示所述断开状态；
当所述位移机构处于所述连接状态时，偏置所述指示器以使其朝向所述第一位置旋转，且当所述位移机构处于所述断开状态时，偏置所述指示器以使其朝向所述第二位置旋转；以及
当所述位移机构处于所述连接状态时将所述指示器保持在所述第一位置处，且当所述位移机构处于所述断开状态时将所述指示器保持在所述第二位置处。

8.  根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述指示器(40)在所述位移机构处于所述连接状态时保持在所述第一位置(48)处，且独立于所述转换而保持在所述第二位置(50)处。

9.  根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述转换包括响应于所述位移机构的所述运动来旋转杆(64)，所述杆可操作地连接至凸轮销(70)和所述指示器(40)，且所述凸轮连接至所述位移机构。

10.  根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述指示器(40)具有在所述第一位置和所述第二位置(48，50)之间的一个或多个位置，且所述指示器向所述一个或多个位置的运动取决于所述转换。

说明书用于指示配电装置的位置的系统和方法
技术领域
本文公开的主题涉及配电设备，且更具体地，涉及用于配电装置的指示器。
背景技术
传统的配电设备大体包括一个或多个断路器，且常常包括容纳在开关设备壳体和其它电气设备中的可抽出单元中的多个断路器。需要定期移除断路器可抽出单元，以有利于相关开关装置的维护和/或更换。为了有利于移除，或以其它方式从电路中断开断路器，断路器被“移出”，也就是说，断路器中的断路开关从连接位置运动到断开位置。
典型的断路器具有三个位置。第一位置是“连接位置”，其中断路器的主断路开关和辅助断路开关连接至电路上。第二位置是“断开位置”，其中主断路开关和辅助断路开关是断开的。第三位置是“测试位置”，其中主断路开关是断开的，但辅助断路开关是连接的。例如，测试位置允许用户检查辅助断路开关的运行或控制电力。断路器可以在这三个位置之间运动。当移出时，断路器通过测试位置从连接位置移到断开位置。
与断路器相结合而包括有位移机构(racking mechanism)，例如允许该机构旋转以使断路器运动到连接位置的位移轴。结合该位移机构，提供了各个位置的指示器，且其大体取决于该位移机构的旋转来指示位置。然而，指示器和位移机构之间的不同步可以导致指示器错误地或不完全地指示断路器的位置，且由此证明其在指示断路器是否完全地连接或断开时是不准确的。
发明内容
一种根据本发明的示例性实施例而构造的用于指示配电装置的位置的系统，该配电装置构造成以便通过位移机构在罩壳内移入到电连接状态及移出到电断开状态，该系统包括至少具有第一位置和第二位置的旋转指示器，第一位置指示连接状态，且第二位置指示断开状态，指示器可操作地连接至位移机构上，以响应于位移机构在至少连接状态和断开状态之间的运动来旋转指示器。该系统还包括当位移机构处于连接状态时使指示器的旋转朝向第一位置偏置、且当位移机构处于断开状态时使指示器的旋转朝向第二位置偏置的偏置装置。该系统还包括当位移机构处于连接状态时将指示器保持在第一位置处的第一机械止动件，以及当位移机构处于断开状态时将指示器保持在第二位置处的第二机械止动件。
本发明的其它示例性实施例包括指示配电装置的位移位置的方法，该配电装置构造成以便通过位移机构在罩壳内移入到电连接状态且移出到电断开状态。该方法包括使位移机构运动以使配电装置在至少连接状态和断开状态之间运动，以及将位移机构的平移运动转换成指示器的旋转运动，指示器至少具有第一位置和第二位置，第一位置指示连接状态，且第二位置指示断开状态。该方法还包括当位移机构处于连接状态时偏置指示器以使其朝向第一位置旋转，以及当位移机构处于断开状态时偏置指示器以使其朝向第二位置旋转。该方法还包括当位移机构处于连接状态时将指示器保持在第一位置处，以及当位移机构处于断开状态时将指示器保持在第二位置处。
通过本发明的示例性实施例的技术可以实现另外的特征和优点。本文详细描述了本发明的其它实施例和方面，且这些实施例和方面被视为要求保护的本发明的一部分。参照说明和附图，以便于更好地理解本发明的优点和特征。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施例示意了断路器的配电装置组件的右侧透视图；
图2是图1的断路器的侧视图；
图3是处于连接状态的图1的断路器的主断路开关的侧视图；
图4是处于断开状态的图1的断路器的主断路开关的侧视图；
图5是根据本发明的示例性实施例的图1的配电装置组件的指示器滚筒组件的右侧透视图；
图6是断路器箱的一部分的前视图；
图7是包括位移机构和图5的指示器组件的断路器箱的一部分的透视图；
图8是处于断开状态的图5的指示器滚筒组件的侧视图；
图9是示意了处于断开状态的图5的指示器滚筒组件的断路器箱的一部分的侧视图；
图10是处于连接状态的图5的指示器滚筒组件的侧视图；
图11是示意了处于连接状态的图5的指示器滚筒组件的断路器箱的一部分的侧视图；以及
图12是提供了用于指示配电装置的位移位置的示例性方法的流程图。
具体实施方式
提供了一种用于指示配电装置(例如断路器)的位移状态或位置的系统和方法。该系统包括通过使用偏置装置(如连接至指示器的偏心弹簧)确定地限定了断路器的断开和连接状态的旋转机械式位移指示器。在一个示例性实施例中，通过转换机构，例如具有凸轮轮廓且与位移机构相互作用的指示器杆，来追踪位移位置。这些位置显示在定位于指示器上的标签或其它指示上。包括了机械止动件，以限定指示器上的位置，且其与偏置装置协作，以清楚地指示断开和连接状态而不考虑杆的变化。如此处所用，断路器或其它配电装置的“状态”指的是该装置的位置和/或该装置中的导致各种连接状态(例如本文所述的连接、断开和测试状态)的各种断开。
首先参照图1，大体以10表示了根据本发明的示例性实施例构造的配电装置组件。配电装置组件10包括壳体或抽出式子结构12。配电装置组件10还包括布置在抽出式子结构12中、以电路断路14的形式显示的配电装置。在一个实施例中，断路器14容纳在箱15中。断路器14可以容易地安装到抽出式子结构12中，以接合断路器14的主电气断路开关和辅助电气断路开关。
参照图2，断路器14包括安装在其中以便于断路器14的操作的触头臂组件16。触头臂组件16包括主断路开关18和20以及具有安装到一端上的可动触头24的臂22。臂22具有附连到相对端、由(例如)编织的铜质电缆制成的柔性的导电带26。固定触头28安装到主触头20的一端上。带26使触头臂22电联接至允许电流流经断路器14的主触头20上。
参照图3-4，显示了当断路器14处于连接状态和断开状态时断路器14的主断路开关18、20。如图3所示，在连接状态下，主断路开关18、20通过连接器20电连接至电路28上。在一个实施例中，如本领域已知，连接器30是主断路开关指状物。显示了包括进线总线32和负载总线34的电路28的一部分。
图4中显示了在断开位置中，主断路开关18、20被移动以脱离连接器30，且从而使主断路开关18、20从电路28上电断开。本文所述的断路器和连接机构仅是示例性的，且其可以是任何适当的形式和构造。
参照图5，大体以40表示了根据本发明的示例性实施例而构造的指示器组件。指示器组件40包括安装到托架44上的指示器滚筒42。指示器滚筒42可以绕中心轴线旋转。在当前的示例性实施例中，指示器滚筒42是圆柱形滚筒，然而，指示器滚筒42可以具有能够响应于断路器14和/或位移机构的位置变化而旋转的任何形式。偏心弹簧14在一端处连接至指示器滚筒42，且在另一端处连接至固定的托架44。
指示器滚筒42包括设置在指示器滚筒42的表面上的多个指示器。指示器定位在该表面上，从而指示器滚筒42的旋转使得指示器绕轴线运动。在一个示例性实施例中，指示器包括连接位置指示器48，以用于指示断路器14处于连接状态，在该状态中，断路器的主断路开关18、20和辅助断路开关完全地接合。指示器还包括断开位置指示器50，以用于指示断路器14处于断开状态，在该状态中，主断路开关18、20和辅助断路开关脱开。在一个示例性实施例中，指示器还包括测试位置指示器52，以用于指示断路器14处于测试状态，在该状态中，主断路开关18、20是断开的，但辅助断路开关是连接的。当断路器14移入或移出时，指示器滚筒42相应地旋转。
例如，指示器滚筒42定位在第一位置处，即以便指示断路器14处于连接状态。当断路器14移出到断开状态时，指示器滚筒42朝第二状态旋转，即断开位置。同样，当指示器滚筒42在连接位置和断开位置之间旋转时，其也将旋转经过另外的位置，例如指示断路器处于测试状态的测试位置。
在本文所述的示例性实施例中，配电装置是断路器。在另一个示例性实施例中，配电装置是低压断路器，例如空气断路器(ACB)。
在一个示例性实施例中，断路器14包括各种构件，例如任何数量的主断路开关和辅助断路开关、断路器锁定机构和跳闸单元。
在另一个示例性实施例中，断路器14可以结合到箱15或其它组件中。箱15和/或断路器14可以包括有适当的电气设备，以及/或者可以结合到容纳箱15和任何其它适当的电气装置(例如各种开关和另外的断路器)的适当的开关设备壳体中。在一个示例性实施例中，箱15结合到允许根据需要移除断路器14或其它开关装置的可抽出单元中，以便例如有利于开关装置的维护或更换。
参照图6，在一个示例性实施例中，指示器滚筒组件40设置在箱15或其它壳体中。箱15包括前面板54，前面板54又包括显示开口56。取决于指示器滚筒42的位置，显示开口56暴露指示器中的一个。在图5-7中所示的示例性实施例中，指示器滚筒42处于断开位置，且断开位置指示器50相应地通过显示开口56而暴露。
再参照图5，偏心弹簧46在一端上连接至指示器滚筒42，且在另一端上连接至固定的托架44。
参照图7，其显示了箱15的一部分，该箱15容纳有指示器组件40、可操作地与指示器组件40连通的位移机构以及指示器组件40和位移机构安装在其上的基座组件58。
在一个示例性实施例中，位移机构包括位移轴60和千斤顶(screwblock)62。位移轴60联接至包括导引螺杆(未示出)的千斤顶62。位移轴60可旋转地联接至导引螺杆。例如，位移轴60包括外螺纹，且导引螺杆包括内螺纹。位移轴60中的螺纹接合千斤顶62的导引螺杆上的相应的螺纹，从而位移轴60的旋转使千斤顶62产生线性运动。千斤顶62的线性运动又使断路器14的主断路开关18、20和辅助断路开关产生运动，以使断路器14在连接状态和断开状态之间运动。
在一个示例性实施例中，箱15包括转换机构，例如将千斤顶62的线性运动转换成指示器滚筒42的旋转运动的杆连接器。该杆连接器包括安装到枢轴销66上且可以绕其旋转的杆64。杆64包括具有足以引起杆64的旋转运动的凸轮轮廓的凸轮凹槽68。凸轮销70从千斤顶62中伸出，且沿着旋转顶高器62线性地运动。凸轮销70沿凸轮凹槽68的运动使得杆64绕枢轴销66旋转。
在杆64的另一端上的是通过适当的销74(在图9中示出)或其它凸出物而联接到指示器滚筒42的狭槽72。杆64的旋转又使得指示器滚筒42绕该滚筒的轴线旋转。
这些实施例仅是示例性的，因为可以使用用于使断路器断路开关在连接位置和断开位置之间运动的任何机构。此外，本文所述的杆64是示例性的，因为可以使用用于将旋转运动施加到指示器滚筒42上的任何适当的构造。
参照图8-11，在一个示例性实施例中，托架44还包括布置成与偏心弹簧46协作以分别将指示器滚筒42偏置到断开位置和连接位置的机械止动件76和78。机械止动件76和78可以具有使得滚筒42在选定位置处停止旋转的任何适当的形状。例如，机械止动件76、78可以包括从托架44中伸出且与指示器滚筒42中的相对应的凹陷或凹槽协作的刚性或弹性的凸出物。在本文所述的示例性实施例中，机械止动件76、78设置在托架44上。然而，止动件也可以设置在指示器滚筒42上。
参照图8和9，其显示了指示器滚筒42处于断开位置，其中偏心弹簧46朝向断开位置施加张力(例如，沿相对于图8的逆时针方向和相对于于图9的顺时针方向)，且机械止动件76阻止进一步的旋转，并且相应地将指示器滚筒42保持在断开显示位置上。断路器14从断开状态朝向连接状态的运动致使杆64抵消弹簧46的张力，且朝向连接位置旋转指示器滚筒42。当滚筒42旋转时，偏心弹簧46的力增大，直到偏心弹簧46被压成偏心或中心状态，且其后偏心弹簧46施加使得滚筒42朝连接显示位置旋转的力。当杆64移动到连接位置时，偏心弹簧46在滚筒42上施力，以朝向机械止动件78偏置滚筒42，从而将滚筒42保持在连接显示位置上。
参照图10和11，其显示了指示器滚筒42处在连接位置上，其中滚筒42由偏心弹簧46偏置，且由机械止动件78保持就位。
参照图9和11，在一个实施例中，狭槽72限定了第一宽度80，且销74限定了小于第一宽度80的第二宽度82，而且当指示器滚筒42在连接位置或断开位置中的任何一个上时又限定了狭槽72和销74之间的间隙。在一个实施例中，第二宽度由销74的直径限定。这个间隙量由第一宽度80和第二宽度82之间的差值限定，且可以是任何适当的差值。该差值允许偏心弹簧46和机械止动件76、78将指示器滚筒42精确地保持在连接位置或断开位置中的任何一个上，而不管间隙范围内的杆64的变化。当断路器14在连接状态和断开状态之间运动时，杆64运动到本文所述的间隙以外。因此，杆64接合销74，且导致指示器滚筒旋转。因此，当断路器14处于连接或断开状态时，滚筒42精确地保持在相应的位置上(不依赖于杆64的变化)，并且当断路器14在连接状态和断开状态之间运动时，杆64使滚筒42运动。在一个实施例中，第二宽度82远小于第一宽度80，也就是说，第二宽度82和第一宽度80之间的差值大于由正常制造公差所引起的任何宽度差值，提供该制造公差是例如为了防止结合。
因此，在连接位置或断开位置两者中的任一个上，由于弹簧46的力和机械止动件76或78，滚筒42保持在相应的显示位置上，且不依赖于杆的变化，杆的变化可能导致滚筒42的位置变化，且从而影响指示器的明确性。因此，保证了连接/断开位置的明确指示，而且消除了由于杆和滚筒之间的差异引起的不明确显示的可能性。
图12示意了用于指示配电装置(如断路器)的位移位置的示例性方法120。方法120包括一个或多个阶段121、122、123和124。在一个示例性实施例中，该方法包括以所描述的顺序来执行所有阶段121、122、123和124。然而，可以省略某些阶段，可以增加阶段，或者可以改变各阶段的顺序。
在第一阶段121中，使位移机构接合，以使断路器14在连接状态和断开状态之间运动。这是例如通过旋转位移轴60且转而导致千斤顶62的线性运动来实现的。
在第二阶段122中，位移机构的运动转换成指示器滚筒42的旋转运动，其响应于至少连接位置和断开位置之间的位移机构而旋转。在一个实例中，通过响应于千斤顶62而使杆64旋转、且又经由狭槽72而使指示器滚筒42旋转来转换运动。
在第三阶段123中，当位移机构处于连接状态或断开状态时，分别朝向连接位置或断开位置偏置指示器滚筒42。这是例如通过使偏心弹簧46连接至指示器滚筒42来实现的，偏心弹簧42在指示器滚筒42上朝向连接位置或者断开位置两者中的任一位置施加偏置力。
在第四阶段124中，当位移机构处于连接或断开状态时，指示器滚筒42分别在连接位置或断开位置上保持就位。在一个实例中，机械止动件76或78逆着偏心弹簧46的偏置力使指示器滚筒42保持就位。这样，偏心弹簧46和机械止动件76或78协作，以将指示器滚筒42保持在连接位置或断开位置中的任何一个上，而不依赖于杆64。
本文所述的系统和方法提供了优于现有技术系统的许多优点。因为指示器朝向连接显示位置或断开显示位置而偏置，所以确保了指示器确定地指示位置。这与例如完全地依赖于杆的旋转且由此可能不能完全地旋转指示器以明确地指示位置的现有技术系统大不相同。本文所述的系统和方法对制造差异也是不敏感的，因为位置是由可设计成仅在确实到达某位置时指示该位置的机械止动件来确定的。
大体上，此书面说明使用包括最佳模式的实例来公开本发明，而且还使得本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实施任何所结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求书限定，且可以包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有无异于权利要求书的字面语言的结构性元素，或者如果这种其它实例包括具有并非实质性地不同于权利要求书的字面语言的等效结构性元素，那么这些其它实例意图处于本发明的示例性实施例的范围之内。