用于断路器的热过载跳闸装置.pdf

本发明提供了一种用于断路器的热过载跳闸装置，它包含双金属3U、3V、3W，差动移位机构，分别从第一和第二移位器凸出并相对于每一双金属末端部分的臂部分，其中，呈矩形框架的适配器安装在每一相的相应一个双金属末端部分上，适配器具有与第一和第二移位器相应臂部分之间间隔对应的外部尺寸，在双金属安装位置上，适配器放置并固定在其相向端与移位器相应臂部分末端部分紧密邻接的位置上。

1.  一种用于断路器的热过载跳闸装置，它包含双金属，每一双金属与主电路的一个相对应，并用作检测过电流或相中断的装置；和一个差动移位机构，所述差动移位机构与每一相的双金属操作端相对，所述移位机构用来将与接触靴开启和变化机构链接的电闸接收器移动到一个释放位置，以便打开主电路的接触靴，所述差动移位机构包含沿每一相的双金属安装并位于每一双金属相对侧呈板形的第一和第二移位器，所述双金属沿所述装置的纵轴成一字形排列，所述差动移位机构还包含跨越所述第一和第二移位器延伸并将它们链接在一起的操纵杆，每一臂部分从所述第一移位器横向凸出，并且相应的臂部分从相互相对跨越在每一相双金属相应一个的末端部分上的第二移位器横向凸出，其特征在于，所述装置是以这样的方式安装的，即，确定所述第一和第二移位器臂部分的初始尺寸，从而所述移位器臂部分的末端部分包括构成调整区域的延伸部分相互重叠，并根据安装到所述断路器中双金属的安装位置数据，调整所述第一和第二移位器臂部分的末端，从而在末端之间形成与所述双金属板厚相应的间隔；
其中，所述第一和第二移位器中的每一个是通过塑料模压形成的，并且所述塑料模压通过冲压加工来调整。

2.  如权利要求1所述的热过载跳闸装置，其特征在于，所述第一和第二移位器中的每一个是通过塑料模压形成的，并且所述模压是通过插入压模的薄金属板用作所述臂部分的延伸而获得的。

用于断路器的热过载跳闸装置
本申请是申请日为2000年3月31日，申请号为00104937.2，名为“用于断路器的热过载跳闸装置”申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种双金属型的热过载跳闸装置，用于模压外壳的断路器和电磁接触器，并组装在断路器内，用以防止电机的过电流或相位中断。
背景技术
首先，作为双金属型的热过载跳闸装置，图10和图11中分别示出了与电磁接触器(用于三相工作)组合在一起的热动继电器的整体结构和该热动继电器基本部件的结构。图10中，1是外壳，2是由相应于每一相U、V、W的双金属3U、3V、3W组成的热元件部分，4是缠绕在每一相的双金属周围用以传导电路电流的加热器，5是按照双金属的弯曲变形而工作的差动移位机构，6是接触机构，而7是与差动移位机构5同步使接触机构6打开和闭合的反向弹簧机构。
每一相的双金属3U、3V和3W沿装置的横向轴向一字形等间距地排列，每一双金属有一端(图中是上端部)通过支承固定装置8固定在外壳1上。同时，如图11所示，差动移位机构是由第一移位器(推动器)5I和第二移位器(拉动器)5II(每一移位器成平板形状，沿双金属3U、3V、3W安装排列，并安装在双金属相对的地方)，以及操纵杆5III(跨越在移位器5I和5II上，可旋转地与它们链接在一起)组成的组件。第一移位器5I有一个臂部分5a，第二移位器5II有一个臂部分5b，每一臂部分5a和相应的臂部分5b弯曲成“L”形，相互相对地跨越在每一相的双金属3U、3V、3W相应一个的末端部分3a上，末端部分用作操作端。另外，这样一种跳闸装置是通过先将双金属3U、3V、3W装入壳1内，随后采用这样一种方式插入移位机构5内从而链接到每一相的双金属的末端部分上。
这样一种过电流跳闸装置的运行是众所周知的。当过电流流过主电路时，加热器4产生热，使双金属3U、3V和3W弯曲和移位，将第一移位器5I推向左方，从而使操纵杆5III使图10中的反向弹簧机构7翻转而切换接触机构6中的触点。另外，如果在主电路中出现相中断，则该中断相的双金属(不弯曲或移位)将第二移位器5II限制保持在等待位置，而其他相的双金属将第一移位器5I推向左方。这样，第一和第二移位器5I和5II之间的差动会使操纵杆5III按逆时针方向振动，进行与上述类似的接触切换操作。
在装入模压外壳断路器中的热工作跳闸装置中，按照双金属弯曲位移工作的差动移位机构释放开启和闭合机构中的电闸接收器，将主电路触点靴限制保持在闭合位置上，从而使主电路触点靴进行跳闸操作。
在上述传统结构中，当用于每一相的双金属3U、3V、3W和差动移位机构5已被组装在树脂壳1内的时候，形成一种产品，而如果在每一双金属尾端部分3a和第一移位器5I的臂部分5a之间以及在双金属的末端部分3a和第二移位器5II的臂部分5b之间分别保持构成作用间隙的间隙d、e，那么在双金属中会出现偏移损耗，妨碍将位移正确传送到差动移位机构5。另外，如果在产品组装过程中，双金属3U、3V、3W的相间间距因双金属安装位置(倾斜)或双金属组件差错而改变，那么它们的操作特征也会受到影响，而使跳闸装置不按照要求来工作。
因此，在产品组装后的检验过程中，传统技术分别测量参考点0与每一相双金属3U、3V、3W的末端3a之间的距离a、b、c，以及每一相双金属末端部分3a和第一移位器5I的臂部分5a之间和双金属的末端部分3a与第二移位器5II的臂部分5b之间的间隙d、e。只要有间隙超过所允许的范围，则调整每一相双金属3U、3V、3W的末端和第一移位器5I的臂部分5a与双金属末端和第二移位器5II的臂部分5b之间的间隙d、e，从而通过使支承双金属3U、3V、3W的支承轴8正确重叠而落在允许的范围内，而得到预定的位置精确性(例如±0.2mm)。
然而，为了正确地使用于双金属的支承固定装置重叠，必须将产品从组装线移送到另一条线上进行操作，因而需要大量的时间和人力进行间隙调整。另外，在矫正重叠以后支承固定装置8会向后反弹，从而很难精确地对间隙进行调整。结果，必须花费大量的精力用来开发合适的矫正措施。
发明内容
考虑到上述问题，本发明用来解决上述问题。所采用的方法是，提供用于断路器的热过载跳闸装置，用以在安装期间吸收和矫正每一相双金属安装位置中产生的相间间距误差或双金属安装误差，以确保双金属和移位器之间的相对位置精度。
为了实现上述目的，按照第一方面，本发明提供了一种用于断路器的热过载跳闸装置，它包含双金属，每一个对应于主电路的一相，并用作检测过载电流或相中断；和一个与每一相地双金属工作端部相对的差动移位机构，移位机构使与一个接触靴开启和闭合机构相连的电闸接收器移动到一个释放位置，以便使主电路的接触靴打开，差动移位机构包含沿每一相双金属安装并位于每一双金属相对侧的第一和第二移位器，双金属沿装置的纵轴成一字形排列，差动移位机构还包含操纵杆，该操纵杆跨越第一和第二移位器，将它们连接在一起，每一个臂部分横向从第一和第二移位器中相应的一个凸出，第一和第二移位器相向跨越在每一相双金属相应一个的末端位置上，每一相的双金属有一个适配器，该适配器安装在其末端的位置处，并且有一个与第一移位器的臂部分和第二移位器的臂部分之间的间隔对应的外尺寸，并且根据安装在断路器中双金属的安装位置数据，适配器是通过将其定位而固定在相应一个双金属末端位置上，从而安装在第一和第二移位器相应一个臂部分的末端之间。特别是，适配器是以下述形式构成的：适配器是一个矩形框架，通过压配方式固定在每一个双金属的末端部分。每一双金属的末端的顶部上形成一个窄凸起，并且适配器框通过压配被固定在凸起上。
按照第二方面，本发明提供了一种用于断路器的热过载跳闸装置，它包含双金属，每一个对应于主电路的一相，并用作检测过载电流或相中断；和一个与每一相的双金属工作端部相对的差动移位机构，移位机构使与一个接触靴开启和闭合机构相连的电闸接收器移动到一个释放位置，以便使主电路的接触靴打开，差动移位机构包含沿每一相双金属安装并位于每一双金属相对侧的第一和第二移位器，双金属沿装置的纵轴成一字形排列，差动移位机构还包含操纵杆，该操纵杆跨越第一和第二移位器，将它们连接在一起，每一个臂部分横向从第一和第二移位器中相应的一个凸出，第一和第二移位器相向跨越在每一相双金属相应一个的末端位置上，每一相的双金属有一个适配器，该适配器安装在其末端的位置处，并且有一个与第一移位器的臂部分和第二移位器的臂部分之间的间隔对应的外尺寸，并且根据安装在断路器中双金属的安装位置数据，适配器是通过将其定位而固定在相应一个双金属末端位置上，从而安装在第一和第二移位器相应一个臂部分的末端之间。特别是，适配器是以下述形式构成的：适配器是一个矩形板，通过粘结固定在每一双金属的末端部分上。
如上所述，通过将适配器安装在每一相相应的一个双金属末端部分上，并且将适配器配合在差动移位机构移位相应臂部分的末端之间，适配器和差动移位机构相应臂部分的末端相互邻接而几乎没有间隙，而使得双金属的弯曲位移通过适配器被精确地传送到移位器。另外，在将适配器安装到双金属上的安装过程中，根据将移位机构的安装位置用作基准得到的每一相双金属的安装位置数据来确定适配器的位置并安装适配器。因此，可以吸收由双金属安装位置和安装误差产生的相间间距误差，而提高跳闸操作的精确性。
按照第三方面，装置是如下那样安装的：规定第一和第二移位器每一臂部分的初始尺寸，从而移位器的臂部分的末端部分包括构成调整区域的延伸部分相互重叠，并且根据安装在断路器中双金属的安装位置数据，调整第一和第二移位器臂部分的末端，从而在末端之间形成与双金属板厚相应的间隔。第一和第二移位器中的每一个是由可以通过压力加工来调整的塑料压制形成的。
按照第四方面，装置是如下那样安装的：规定第一和第二移位器每一臂部分的初始尺寸，从而移位器的臂部分的末端部分包括构成调整区域的延伸部分相互重叠，并且根据安装在断路器中双金属的安装位置数据，调整第一和第二移位器臂部分的末端，从而在末端之间形成与双金属板厚相应的间隔。另外，第一和第二移位器中的每一个是通过臂部分的延伸插入压模的薄金属板得到的塑料压制形成的。
在安装过程中，这种结构可以单独吸收每一相安装位置或双金属误差中产生的相间间距变化，从而确保双金属和移位器之间的相对位置精度。特别是，通过插入压制用于每一移位器臂部分的薄金属板，可以提高调整精度。
如上所述，按照本发明的结构具有下述效果：
按照第一和二方面，将适配器安装在每一相相应一个双金属的末端位置处，适配器具有相应于差动移位机构第一和第二移位器臂部分之间间隔的外部尺寸，并且位于双金属安装位置上，适配器位于并固定在其纵端邻接相应移位器臂部分的端面上的位置处。因此，当安装产品时，适配器纵端邻接差动移位机构相应的臂部分上而几乎没有间隙，从而使得双金属的弯曲位移可以精确地通过适配器传送到移位器而没有偏转损耗。
另外，在将适配器安装到双金属上的过程中，每一相的适配器按照预定的相间距被保持在安装夹具上，并且随后用移位机构安装位置作为参考点定位和安装在每一相相应双金属的末端位置上。因此，双金属安装位置或双金属安装误差所产生的相间距误差被吸收，而提高了断路器跳闸工作特性的精度。
另外，按照第三和四方面，为了进行安装，设置第一和第二移位器臂部分的初始尺寸，从而移位器臂部分的末端部分包括构成调整区域的延伸部分相互重叠，并根据组装到断路器内双金属的安装位置数据，调整第一和第二移位器臂部分的末端，从而在末端之间形成与双金属板厚相应的间隔。臂部分末端的调整用来吸收由双金属安装位置或双金属安装误差引起的相间距变化，从而确保双金属和移位器之间的位置精度。另外，通过插入压模的薄金属板用作移位器相应臂部分的延伸部分，可以进一步提高调整精度。
附图说明
图1是相应于本发明例1的热过载跳闸单元的结构。图1(a)是俯视图，图1(b)是主视图，图1(c)是侧视图。
图2是按照图1所示结构每一相相应双金属上已经安装适配器的安装阶段。图2(a)是俯视图，而图2(b)是主视图。
图3是说明吸收双金属相间间距误差的原理图，图中示出了与图2(b)相应的典型情况。
图4是图1中基本部件的详细结构图。图4(a)是安装有适配器的双金属的侧视图，图4(b)是适配器部件的俯视图，而图4(c)是图4(b)的侧视图。
图5是示出图4所示实施例的基本部件的详细结构图。图5(a)是安装有适配器的双金属的侧视图，图5(b)是适配器部件的俯视图，而图5(c)是图5(b)的侧视图。
图6是第一和第二移位器的初始形状(调整前的形状)，二者是与本发明例2相应的差动移位机构。图6(a)和(b)分别是第一和第二移位器的俯视图。
图7是图6中所示实施例的差动移位机构的结构图。图7(a)是安装状态的俯视图，而图7(b)是图7(a)中移位器臂部分的放大部分的图。
图8是示出如何得到双金属位置以调整图6和图7中差动移位机构中的间隙的测量图。
图9是安装有例2热过载跳闸装置的模压外壳断路器的内部结构俯视图。
图10是传统的热过载跳闸装置的热动继电器的整体结构图。
图11是包含双金属与差动移位机构组合的过载和相中断的传统结构图。
符号说明：
2：热元件部分
3U、3V、3W：双金属
3b：末端部分的凸起
4：加热器
5：差动移位机构
5I：第一移位器
5II：第二移位器
5III：操纵杆
5a、5b：臂部分
5a-1、5b-1：调整部分
5c：用于移位器而插入压模的金属板
8：双金属支承固定装置
10：开启和闭合机构部分
11：电闸接收器
14、15：适配器
16X、16Y：位置测量仪
具体实施方式
下面举例描述本发明的一个实施例。在每一实施例的附图中，与图11中相应的构件具有相同的标号，因而其描述从略。
[例1]
图1至5是相应于本发明权利要求1至4的例子。首先，图1(a)至1(c)中示出了整个装置的安装结构。例子中给出了一种模压外壳断路器的过载跳闸单元。它由每一个相应于主电路的一个相位的安装双金属3U、3V、3W、差动移位机构5、用于主电路接触靴的开启和闭合机构部分10、用作将差动移位机构5的操纵杆5III与开启和闭合机构部分10的电闸接收器11相连的连接杆的补偿双金属12和外壳9的可调盘(adjustable dial)13组成。该单元是安装在断路器的主体内的，该断路器配备有主电路端、接触靴机构和其他相应的元件。
尽管每一相的双金属3U、3V、3W和差动移位机构5与图11中是基本相似的，但双金属3U、3V、3W(图示的例子中，每一双金属的下端是由装置外壳9通过支承固定装置8支承的)中的每一个的下端是通过支承固定装置8安装在外壳9上的，并且每一个具有一个按照本发明的适配器14(适配器的结构将在下文中描述)还配备在上侧末端部分3a，末端部分用作操作端。
另一方面，上述补偿双金属12呈发针形状，并且有一端通过支承轴12a旋转支承在夹持部分元件9a上，该夹持部分元件9a安装在装置外壳9上，与上述可调盘13组合在一起，而另一端与差动移位机构5的操纵杆5III的末端相对。另外，补偿双金属12有一个安装在上面的驱动片，用以将电闸接收器11驱动到释放位置上，以便使开启和闭合机构10执行跳闸操作。
采用这种结构，当双金属3U、3V、3W因过电流或相中断而引起的弯曲位移使差动移位机构部分10的操纵杆5III动作时，操纵杆5III将补偿双金属12的末端沿图中向左的方向推进。于是，补偿双金属12顺时针绕支承轴12a旋转运动，将电闸接收器11推进到释放位置上，而释放开启和闭合机构部分10的电闸。结果，开启和闭合机构10跳闸，而开启断路器主体的主电路接触靴。
接着描述上述适配器14的结构。如图4(a)至(c)所示，适配器14是一个矩形环形框架，由冲压加工金属材料或模压塑料压制而成，并采用压配合方式通过压入配合固定在一个窄凸起物3b上，凸起物是形成在双金属3U、3V、3W中每一个的顶部上的。图4(b)中适配器14的尺寸p、q、r如下：首先，外部宽度p被设置为等于差动移位机构5的第一移位器5I的壁部分5a和其第二移位器5II的臂部分5b之间的间隔，并且将内部宽度q设置为比双金属的板厚大0.5mm，从而使具有如下所述的双金属的相间间距误差。另外，r的尺寸被设置为小于在双金属的顶部上形成的凸起3b的宽度的一个公盈。适配器14通过对其定位安装在双金属3U、3V、3W中的每一个上，从而配合在差动移位机构5的第一移位器5I的臂部分和其第二移位器5II的臂部分5b之间，并且在图示的安装位置上几乎无间隙。
下面参照图2和图3说明产品的组装过程中安装适配器的过程。在包括双金属3U、3V、3W、开启和闭合机构部分10、电闸接收器11和补偿双金属12的元件被组装在装置外壳9内之后，适配器14是在设置差动移位机构5之前安装的。这时，为了例如在组装以后确保正确重现图1中所描述的双金属/差动移位机构的相对位置关系，将组装在装置外壳9上的电闸接收器11用作测量参考点0，以确定每一相相应双金属3U、3V、3W上安装的每一适配器14的参考点0和后端面的位置之间的参考距离A、B、C(距离B是双金属的相间距)，从而在适配器的安装期间，适配器14被定位在用于每一个安装的产品的参考距离处，并且随后压入配合和固定在相应的双金属3U、3V、3W的顶部凸起物3b上。所以，如果在每一相双金属的末端位置和与预定的相间距相关的相应参考位置之间出现图3中所述双金属3U、3V、3W的安装位置倾斜而引起偏差(误差)t₁、t₂、t₃，那么该误差被吸收在适配器14的内部宽度q的范围内(见图4(b))。
在实际的安装过程中，向自动安装机器人的搬运头(handling head)发指令，按照预定的相间间距吸入并保持三个适配器14，并且随后移动和定位，从而将适配器14(现被吸入和保持)被置于距测量参考点0为距离A、B、C的位置上，即，将电闸接收器11如上所述安装在外壳9上。随后，放下搬运头，同时将适配器14压到相应双金属3U、3V、3W的顶部凸起3b上。
因此，如图1中所示，在后续安装过程中差动移位机构5的安装以后，双金属3U、3V、3W中的每一个通过每一个适配器14邻接在第一移位器5I的臂部分5a的一个端面上和第二移位器5II的臂部分5b的一个端面上。随后，在产品组装后，就不需要进行需大量时间和劳动力的调整工作，并且，如果在实际操作期间出现过电流，双金属的弯曲变形无偏差损耗地被传送到差动移位机构，产生稳定的操作特性。
其次，图5(a)至(c)给出应用该适配器的例子。按照本例，采用的不是矩形环形适配器14(见图4)，而是将一板形适配器15粘结固定在双金属3U、3V、3W中每一个的顶部。将适配器15的外部宽度p设置为等于图14中的适配器的外部宽度，并将其纵向宽度s设置为等于双金属的板宽，以便一个大的粘结区域。双金属中的每一个有一个平的顶端表面，用粘结剂将适配器固定在该表面上。这时，考虑到双金属温度可能会增加，最好采用热固性粘结剂。
[例2]
下面根据图6和图9描述相应于本发明的权利要求5至7的例子。首先，图6(a)、(b)中示出了第一和第二移位器5I和5II的形状，这两个移位器是差动移位机构5的元件。即，从移位器主体分支出来并凸出成“L”形的臂部分5a、5b的初始长度L包括构成调整区域的延伸部分(调整方法将在下文中描述)被设置成大于参考尺寸(传统产品)，从而相互相对的臂部分5a和5b的末端部分在第一移位器5I和第二移位器5II与操纵杆5II相组合时相互重叠。移位器5I、5II是塑料铸模压的(plastic molding)，可以通过冲压加工来调整，或形成塑料基底材料(plastic base material)，其中，薄金属板5c是插入压模用于每一相相应的臂部分5a、5b的。通过插入压模的金属板5c用于臂部分5a、5b，可以提高根据冲压(press)加工而进行的调整的尺寸精度。
在将差动移位机构5组装到断路器中去时，用下面的过程在每一相的双金属之间进行间隙调整：对每一半成品，该半成品中包括每一相的双金属3U、3V、3W、电闸接收器11和补偿双金属12的元件被组装在断路器外壳内，如图8所示，沿装置的两个方向即垂直和水平轴向用位置测量仪16X、16Y测量。如图8所示，还测量下面的距离：基准线0和每一相双金属3U、3V、3W末端位置之间的距离A、B、C，差动移位机构5的差动杆(differential lever)5III邻接补偿双金属12末端的点P的距离D，以及P点与补偿双金属12的支承轴12a之间的距离E。读取这些距离作为元件的位置数据。
接着，根据上述位置数据，规定将图6中示出的调整距离F、G用于差动移位机构5的移位器5I、5II(调整距离F、G代表相对于与相位U、V、W的相位V对应的中央臂位置的距离)。随后，按照这些距离，根据相互重叠的臂部分5a、5b的末端部分(图5a-1、5b-1中的阴影部分)的冲压加工，同时加工调整移位器5I、5II。调整距离F是由图8中示出的测量距离B、D以及已知的双金属板厚来确定的；F＝B-D-t，G＝B-D。对相U、W相应的臂部分也是类似调整的。
采用这种方式，在将差动移位机构5组装到每一产品的断路器外壳内之前的过程中，通过调整上述设置的臂部分5a、5b的末端部分，使之具有大于所要求的初始尺寸L，可以在第一和第二移位器5I和5II的臂部分的末端之间提供一个间隔，该间隔对应于先前组装到断路器外壳中每一相3U、3V、3W末端的位置。因此，在已经将差动移位机构5装入了断路器外壳内以后，不管每一相双金属3U、3V、3W的安装位置怎么变化，双金属和差动移位机构5以紧密相互邻接的方式连接在一起，而没有象图11中双金属末端部分和跨越在双金属两端位置相向的轴5I、5II的臂部分5a、5b之间留有的作用间隙d、e。
图9是采用上述过程组装的模压外壳断路器的结构。当被装入断路器外壳17内时，差动移位机构5被置于这样一个位置上，即，在该位置上，在图9中所示的差动移位机构5和双金属3U、3V、3W之间得到一个恰当调节的间隙。