專利名稱：包括環(huán)境補償雙金屬元件保持和釋放電弧故障指示器的斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電氣開關(guān)裝置，更具體地涉及斷路器，例如電弧故障斷路器。
背景技術(shù)：
斷路器用于保護電氣電路由于過流狀況如過載狀況或者較高電平短路或故障狀 況而受損。在用于居民和照明商業(yè)應用的、通常被稱作微型斷路器的小型斷路器中，通常通 過熱磁脫扣裝置來提供這種保護。該脫扣裝置包括雙金屬元件，該雙金屬元件響應于持續(xù) 的過流狀況而受熱和彎曲。繼而所述雙金屬元件松開彈簧供能的操作機構(gòu)，該操作機構(gòu)打 開斷路器的可分離觸點以中斷被保護電力系統(tǒng)中的電流流動。 超小型斷路器例如用在飛行器(飛機)電氣系統(tǒng)中，其中它們不僅提供過流保護， 還用作開啟和關(guān)閉設(shè)備的開關(guān)。這樣，它們經(jīng)受大量的使用，且由此必須能夠可靠地執(zhí)行許 多工作循環(huán)。它們還必須小，以適應斷路器面板的高密度布局，斷路器面板使得使用者可接 近用于多種電路的斷路器。飛行器電氣系統(tǒng)通常由數(shù)百個斷路器構(gòu)成，每個斷路器通過推 拉手柄用于電路保護功能以及電路斷開功能。推拉手柄從內(nèi)向外運動以打開負載電路。在 發(fā)生過載或故障狀況的情況下，該動作可以是手動的或自動的。如果推拉手柄從外向內(nèi)運 動，則負載電路被重新通電。如果負載電路已被自動斷電，則推拉手柄的從外向內(nèi)的操作對 應于斷路器的重置動作。 通常，超小型斷路器僅提供由閂鎖(latch)執(zhí)行的、針對持續(xù)過流的保護，閂鎖由 雙金屬元件響應于由過流導致的I&發(fā)熱而觸發(fā)。人們對于提供額外保護、且最重要的是電 弧故障保護有著越來越濃厚的興趣。電弧故障通常是高阻抗故障且可以是間斷的。然而， 這種電弧故障可引起火災。 在零星的電弧故障狀況期間，斷路器的過載能力將不起作用，因為故障電流的均 方根(RMS)值太小以致于不能致動自動脫扣電路。向斷路器添加電弧故障感測會增加一個 用于濺射電弧故障保護所需的元件——理想地，電弧故障感測電路的輸出直接脫扣及由此 打開斷路器。但是，仍然希望提供分開的指示以將電弧故障脫扣與過流引起的脫扣區(qū)分開 來。 最后，希望提供響應于例如由短路引起的非常高的過流而進行的即時脫扣。
在非常小的封裝(將在長時間內(nèi)大量使用的情況下可靠操作)中提供可替換的保 護和分開的指示是一種挑戰(zhàn)。需要一種滿足上述所有標準且可自動組裝的裝置。
在飛行器應用中，兩個實用方面的考慮使得難以實現(xiàn)、乃至可能不希望自動操作。 首先，傳統(tǒng)的飛行器斷路器的設(shè)計使得難以向其增加外部致動的脫扣電路。其次，飛行器上 的某些特定電路是如此關(guān)鍵，以致于在電路被斷電之前希望機組人員進行手動干預。
US專利No. 6， 542， 056公開了一種可動的和可照亮的電弧故障指示器，包括一第 一支腳，該支腳在其下端附近具有凹口。該凹口由彈簧的第一臂接合。所述彈簧具有被銷 保持在機構(gòu)板上的中央部，和保持在板上的并排銷之間的第二臂。所述指示器還包括第二支腳或光管元件和與所述支腳連接的可照亮環(huán)部。所述指示器通常凹嵌在斷路器殼體的座 圈中。在正常工作狀況下，電弧故障電路使發(fā)光二極管(LED)通電。所述光管的自由端通 常靠近所述LED且通常在電路通電時從其接收光。這樣，所述LED通常照亮所述光管且由 此照亮所述可照亮環(huán)部。所述可照亮環(huán)部是可見的，以便在被照亮時指示所述電路的適當 通電。脫扣馬達的指示器閂鎖通常保持住所述彈簧的第一臂。當所述脫扣馬達通電時，所 述第一臂從所述指示器閂鎖的開口脫開并向上驅(qū)動所述指示器的第一支腳，由此將指示器 環(huán)向上驅(qū)動至電弧故障脫扣位置，在該電弧故障脫扣位置所述光管與所述LED分離。由于 所述脫扣，電力從所述電路移除且所述可照亮環(huán)部不再被照亮。

發(fā)明內(nèi)容
這些和其它需求由本發(fā)明的實施例來滿足，本發(fā)明的實施例提供了一種脫扣機
構(gòu)，該脫扣機構(gòu)包括構(gòu)造成響應于熱故障而脫扣打開操作機構(gòu)的第一部分、構(gòu)造成補償所 述第一部分的第二部分，和構(gòu)造成響應于電弧故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的第三部分。 指示器包括指示器部和從所述指示器部設(shè)置的支腳。偏壓機構(gòu)構(gòu)造成偏壓(偏置)所述指 示器部。所述脫扣機構(gòu)的第二部分通常構(gòu)造成保持所述指示器的支腳，由此抵抗所述偏壓 機構(gòu)的偏壓而保持所述指示器，并且還構(gòu)造成響應于所述脫扣機構(gòu)的第三部分和所述電弧 故障而釋放所述指示器的支腳，由此向所述偏壓機構(gòu)的偏壓釋放所述指示器。 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，斷路器包括包括開口的殼體；設(shè)置在所述殼體中的可
分離觸點；構(gòu)造成打開和閉合所述可分離觸點的操作機構(gòu)；構(gòu)造成與所述操作機構(gòu)協(xié)作以
脫扣打開所述操作機構(gòu)的脫扣機構(gòu)，該脫扣機構(gòu)包括構(gòu)造成響應于熱故障而脫扣打開所述
操作機構(gòu)的第一部分、構(gòu)造成補償所述第一部分的第二部分，和構(gòu)造成響應于電弧故障而
脫扣打開所述操作機構(gòu)的第三部分；指示器，該指示器包括指示器部和從所述指示器部設(shè)
置的支腳；以及偏壓機構(gòu)，該偏壓機構(gòu)構(gòu)造成偏壓所述指示器部，其中所述脫扣機構(gòu)的第
二部分通常構(gòu)造成保持所述指示器的支腳，由此抵抗所述偏壓機構(gòu)的偏壓而保持所述指示
器，并且其中所述脫扣機構(gòu)的第二部分還構(gòu)造成響應于所述脫扣機構(gòu)的第三部分和所述電
弧故障而釋放所述指示器的支腳，由此向所述偏壓機構(gòu)的偏壓釋放所述指示器。 所述脫扣機構(gòu)的第一部分可包括構(gòu)造成響應于所述熱故障而脫扣打開所述操作
機構(gòu)的雙金屬元件；且所述操作機構(gòu)的第三部分可包括構(gòu)造成響應于所述電弧故障而脫扣
打開所述操作機構(gòu)的螺線管。 所述指示器的支腳可以是第一支腳；所述指示器可包括從所述指示器部設(shè)置的第 二支腳；所述殼體可包括座圈，該座圈包括開口和內(nèi)表面；所述指示器的第一支腳可包括 通常由所述脫扣機構(gòu)的第二部分保持的鉤；所述偏壓機構(gòu)可將所述指示器部偏壓至所述殼 體的外部；且所述指示器的第二支腳可包括底腳，該底腳構(gòu)造成在所述脫扣機構(gòu)的第二部 分響應于所述電弧故障而釋放所述指示器的第一支腳之后與所述座圈的內(nèi)表面接合，由此 限制所述指示器部向所述殼體外部的移行。 所述脫扣機構(gòu)的第一部分可包括構(gòu)造成響應于所述熱故障而脫扣打開所述操作 機構(gòu)的第一雙金屬元件，所述脫扣機構(gòu)的第二部分可包括構(gòu)造成針對環(huán)境溫度的變化補償 所述第一雙金屬元件的第二環(huán)境補償雙金屬元件，且所述第一雙金屬元件和所述第二環(huán)境 補償雙金屬元件兩者可以是長形的并包括第一端部、與所述第一端部相對的第二端部以及位于所述第一和第二端部之間的中間部分，所述第一雙金屬元件的中間部分可構(gòu)造成響應 于流過所述可分離觸點的電流的增大沿第一方向運動，所述第一雙金屬元件的中間部分可 構(gòu)造成響應于流過所述可分離觸點的電流的減小沿相反的第二方向運動，所述第二環(huán)境補 償雙金屬元件的中間部分可構(gòu)造成響應于所述環(huán)境溫度的升高沿所述第一方向運動，所述 第二環(huán)境補償雙金屬元件的中間部分可構(gòu)造成響應于所述環(huán)境溫度的降低沿所述相反的 第二方向運動。 所述脫扣機構(gòu)的第三部分可包括電弧故障脫扣電路以及包括線圈和柱塞的螺線 管，所述第二環(huán)境補償雙金屬元件可包括通常保持所述第二環(huán)境補償雙金屬元件的第一 端部相對于所述殼體固定的彈簧，所述第二環(huán)境補償雙金屬元件的第一端部可載持閂鎖元 件，所述閂鎖元件可通常鎖住所述指示器的支腳；所述電弧故障脫扣電路可構(gòu)造成檢測所 述電弧故障并使所述線圈通電，且所述柱塞可構(gòu)造成響應于所述線圈被通電而使所述第二 環(huán)境補償雙金屬元件的中間部分沿所述相反的第二方向運動以脫扣打開所述可分離觸點， 并且還使所述第二環(huán)境補償雙金屬元件的第一端部運動，以使得所述閂鎖元件響應于所述 電弧故障而釋放所述指示器的支腳。 所述操作機構(gòu)可包括穿過所述殼體的開口的柱桿和在所述殼體外部設(shè)置在所述 柱桿上的操作元件；所述指示器部可以是圍繞所述操作柱桿的導管，所述脫扣機構(gòu)的第一 部分可包括構(gòu)造成響應于所述熱故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的第一雙金屬元件，所述脫 扣機構(gòu)的第二部分可包括構(gòu)造成針對環(huán)境溫度的變化補償所述第一雙金屬元件的第二環(huán) 境補償雙金屬元件，所述第二環(huán)境補償雙金屬元件可包括彈簧和保持閂鎖元件的端部，所 述彈簧可通常保持所述第二環(huán)境補償雙金屬元件的端部相對于所述殼體固定，所述閂鎖元 件可通常鎖住所述指示器的支腳，所述第二環(huán)境補償雙金屬元件和所述脫扣機構(gòu)的第三部 分可獨立于所述第一雙金屬元件而響應所述電弧故障。 所述脫扣機構(gòu)的第一部分可包括構(gòu)造成響應于所述熱故障而脫扣打開所述操作 機構(gòu)的第一雙金屬元件，所述脫扣機構(gòu)的第二部分可包括構(gòu)造成針對環(huán)境溫度的變化補償 所述第一雙金屬元件的第二環(huán)境補償雙金屬元件，所述第二環(huán)境補償雙金屬元件可包括一 定數(shù)量的彈簧和保持閂鎖元件的端部，所述一定數(shù)量的彈簧可通常保持所述第二環(huán)境補償 雙金屬元件的端部相對于所述殼體固定，所述閂鎖元件可通常鎖住所述指示器的支腳，所 述第二環(huán)境補償雙金屬元件和所述脫扣機構(gòu)的第三部分可獨立于所述第一雙金屬元件而 響應所述電弧故障。 所述閂鎖元件可通常利用一力鎖住所述指示器的支腳，且所述第二環(huán)境補償雙金 屬元件還可包括一定數(shù)量的調(diào)節(jié)元件，所述一定數(shù)量的調(diào)節(jié)元件與所述一定數(shù)量的彈簧協(xié) 作以調(diào)節(jié)所述力。 作為本發(fā)明的另一個方面，飛行器斷路器包括包括開口的殼體；設(shè)置在所述殼 體中的可分離觸點；構(gòu)造成打開和閉合所述可分離觸點的操作機構(gòu)；構(gòu)造成與所述操作機 構(gòu)協(xié)作以脫扣打開所述操作機構(gòu)的脫扣機構(gòu)，該脫扣機構(gòu)包括構(gòu)造成響應于熱故障而脫扣 打開所述操作機構(gòu)的第一雙金屬元件、構(gòu)造成補償所述第一雙金屬元件的第二環(huán)境補償雙 金屬元件，和構(gòu)造成響應于電弧故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的電弧故障脫扣電路；指示 器，該指示器包括指示器部和從所述指示器部設(shè)置的支腳；和構(gòu)造成偏壓所述指示器的偏 壓機構(gòu)，所述第二環(huán)境補償雙金屬元件通常構(gòu)造成保持所述指示器的支腳，由此抵抗所述偏壓機構(gòu)的偏壓而保持所述指示器，并且所述第二環(huán)境補償雙金屬元件還構(gòu)造成響應于所 述電弧故障脫扣電路和所述電弧故障而釋放所述指示器的支腳，由此向所述偏壓機構(gòu)的偏 壓釋放所述指示器。 所述電弧故障脫扣電路可包括機電機構(gòu)，所述第一雙金屬元件可響應于所述熱故 障而運動以獨立于所述機電機構(gòu)脫扣打開所述操作機構(gòu)，且所述機電機構(gòu)可構(gòu)造成響應于 所述電弧故障而使所述第二環(huán)境補償雙金屬元件運動以脫扣打開所述操作機構(gòu)。


當結(jié)合附圖閱讀時可從下面對優(yōu)選實施例的描述中獲得對本發(fā)明的充分理解，在 附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的斷路器的側(cè)視圖。 圖2是沿圖1的線2-2截取的剖視圖。 圖3是圖2的操作手柄和指示器處于閉合位置的簡化視圖。 圖4是圖2的操作手柄和指示器處于打開熱位置的簡化視圖。 圖5是圖2的操作手柄和指示器處于打開電弧故障位置的簡化視圖。 圖6是圖2的操作手柄、指示器和閂鎖機構(gòu)處于閉合位置的簡化視圖。 圖7是圖2的操作手柄、指示器和閂鎖機構(gòu)處于打開電弧故障位置的簡化視圖。 圖8是圖2的操作手柄、指示器和座圈的分解軸測圖。 圖9是圖2的操作手柄、指示器和閂鎖調(diào)節(jié)機構(gòu)的軸測圖。 圖10是圖2的操作機構(gòu)的一部分的立視圖。
具體實施例方式
如本文所用，術(shù)語"數(shù)量"應指一或大于一的整數(shù)(即，多個)。 如本文所用，關(guān)于兩個或更多個部分"連接"或"聯(lián)接"在一起的表述應指所述部
分直接結(jié)合在一起或通過一個或多個中間部分結(jié)合在一起。此外，如本文所用，關(guān)于兩個或
更多個部分被"連結(jié)"的表述應指所述部分直接結(jié)合在一起。 如本文所用，術(shù)語"熱故障"應指熱過載電流狀況或其它過流狀況。 本發(fā)明是結(jié)合超小型的飛行器或航空電弧故障斷路器進行描述的，但是本發(fā)明也
可應用于多種用于電力電路的斷路器。 參照圖1和2，斷路器(例如但不限于超小型飛行器或航空電弧故障斷路器1)包 括可分離觸點100 (圖10)，構(gòu)造成打開和閉合所述可分離觸點100的操作機構(gòu)102 (圖2和 IO)，和構(gòu)造成與操作機構(gòu)102協(xié)作以脫扣打開操作機構(gòu)102和可分離觸點100的脫扣機構(gòu) 104 (圖2)。 繼續(xù)參照圖2，脫扣機構(gòu)104包括構(gòu)造成響應于熱故障而脫扣打開操作機構(gòu)102的 第一部分如長形的雙金屬元件184，構(gòu)造成針對環(huán)境溫度變化補償雙金屬元件184的第二 部分如長形的環(huán)境溫度補償雙金屬元件190，和第三部分如電磁裝置，例如螺線管(例如但 不限于微型線圈組件98)，其包括脫扣線圈39和柱塞106，構(gòu)造成在脫扣線圈39響應于檢 測到電弧故障而通電時脫扣打開操作機構(gòu)102。環(huán)境溫度補償雙金屬元件190響應于環(huán)境 溫度且獨立于雙金屬元件184而運動。雙金屬元件184響應于其由流過可分離觸點100 (例如但不限于熱故障)和流過雙金屬元件184的電流變化所引起的溫度變化而運動。該運動 獨立于螺線管柱塞106。柱塞106響應于電弧故障且獨立于雙金屬元件184使環(huán)境溫度補 償雙金屬元件190運動。 脫扣機構(gòu)104還包括構(gòu)造成響應于檢測到電弧故障而脫扣打開操作機構(gòu)102的 電弧故障脫扣電路105。電弧故障脫扣電路105包括微型線圈組件98和如在US專利 No. 7， 170， 376中公開的電弧故障檢測電路107，該專利結(jié)合于此作為參考。雙金屬元件184 響應于熱故障而運動以獨立于微型線圈組件98脫扣打開操作機構(gòu)102，微型線圈組件98構(gòu) 造成響應于檢測到電弧故障而使環(huán)境溫度補償雙金屬元件190運動以脫扣打開操作機構(gòu) 102。電弧故障檢測電路107響應于電弧故障而使脫扣線圈39通電。繼而，柱塞106和環(huán) 境溫度補償雙金屬元件190響應于線圈39被通電而運動。 通常，雙金屬元件184和環(huán)境溫度補償雙金屬元件190的兩端(相對于圖2的上 端和下端)固定安裝在殼體112內(nèi)。雙金屬元件184的中間(例如但不限于，中央)部分 構(gòu)造成響應于流過可分離觸點100的電流的增大(及由此響應于雙金屬元件184的溫度升 高)向右(相對于圖2)運動且構(gòu)造成響應于流過可分離觸點100的電流的減小(及由此 響應于雙金屬元件184的溫度降低)向左(相對于圖2)運動。環(huán)境溫度補償雙金屬元件 190的中間(例如但不限于，中央)部分構(gòu)造成響應于環(huán)境溫度的升高向右(相對于圖2) 運動且構(gòu)造成響應于環(huán)境溫度的降低向左(相對于圖2)運動。 脫扣指示器122包括指示器部108和從該指示器部設(shè)置的支腳110。 一偏壓機構(gòu) (例如但不限于彈簧111)構(gòu)造成將指示器部108偏壓至殼體112的外部，如圖5所示。如 將所述，環(huán)境溫度補償雙金屬元件190包括閂鎖元件191，該閂鎖元件通常構(gòu)造成保持脫扣 指示器支腳110，由此抵抗彈簧111的偏壓保持脫扣指示器122。該閂鎖元件191構(gòu)造成響 應于柱塞106而釋放脫扣指示器支腳IIO(柱塞106響應于檢測到電弧故障而向左(相對 于圖2)運動)，由此響應于彈簧偏壓而釋放脫扣指示器122向上(相對于圖2)運動。操作 機構(gòu)102的電弧故障脫扣和通過脫扣指示器122的電弧故障脫扣指示都通過微型線圈組件 98和環(huán)境溫度補償雙金屬元件190來進行。這里，指示器部108可穿過殼體開口 123設(shè)置 且響應于來自電弧故障檢測電路107的電子信號來布置，該電子信號使脫扣線圈39通電。
如在圖9中最佳地示出，環(huán)境溫度補償雙金屬元件190包括一定數(shù)量的彈簧200 和保持閂鎖元件191的端部202。彈簧200通常保持相對于殼體112固定的環(huán)境溫度補償 雙金屬元件190的端部202 (圖2)，且閂鎖元件191通常鎖住指示器支腳110。
可分離觸點IIO(圖10)設(shè)置在殼體112(例如封殼)內(nèi)，殼體112在其上具有一 對端子114和116，所述端子延伸到封殼112的外部以分別與電源和負載電連接。封殼112 包括座圈(例如但不限于帶螺紋的導電套圈118)，所述座圈包括開口 123和內(nèi)表面125。套 圈118延伸到封殼112的外部，用于引導操作柱桿(例如但不限于柱塞組件121)的操作手 柄(例如但不限于手動操作器120)。套圈118與螺母119 一起提供了用于斷路器1在面板 (未示出)上的安裝和導電連接機構(gòu)。 手動操作器120和脫扣指示器122能夠穿過套圈118的開口 123相對于套圈118 進行滑動軸向運動。手動操作器120具有中央部124。 U形夾(馬蹄鉤)或熱閂鎖元件136具有閂鎖表面138和抵靠部140。 U形夾136 可樞轉(zhuǎn)地由銷142支承，銷142可相對于手動操作器120在槽143中運動。銷142的端部保持在中央殼體112中的凹槽(未示出)內(nèi)，所述凹槽引導其軸向運動。 機械閂鎖元件146具有閂鎖表面148，閂鎖表面148與套圈118上的相配合的閂鎖
表面150接合。閂鎖元件146構(gòu)造成與閂鎖表面150接合，直到閂鎖20被致動。 彈簧162設(shè)置成相對于套圈118向上彈性地偏壓手動操作器120、U形夾136和閂
鎖元件146。 接觸柱塞組件165的可動接觸托架或柱塞164在其中具有用于接納U形夾136的 中央開口 166。接觸托架164載持接觸橋168 (圖IO)，接觸橋168具有安置在其上的一對 可動觸點170(僅示出一個觸點170)。可動觸點170可與固定觸點172接合以完成從端子 114通過斷路器1的電流響應雙金屬元件184到端子116的電路。螺旋線圈柱塞復位彈簧 174(圖2)在一端抵靠殼體112的彈簧保持部175，在其另一端抵靠可動接觸托架164，以便 通常相對于殼體112向上偏壓接觸托架164。 接觸托架164在其中具有用于接納熱滑動部如過載滑動件180和環(huán)境滑動部如 環(huán)境溫度滑動件182的橫向延伸槽178。過載滑動件180可在長形的電流響應雙金屬元件 184的影響下在接觸托架164的內(nèi)部運動，電流響應雙金屬元件184在其各端由端部支承件 185保持在殼體112內(nèi)。過載滑動件180構(gòu)造成在沒有熱故障的情況下卡住U形夾136，當 過載滑動件180與雙金屬元件184的中間部分向右(相對于圖2)運動時釋放U形夾136。 如將所述，除了向雙金屬元件184提供環(huán)境溫度補償外，環(huán)境溫度滑動件182還構(gòu)造成在沒 有熱故障或沒有電弧故障的情況下卡住U形夾136，當環(huán)境溫度滑動件182與柱塞106和環(huán) 境溫度補償雙金屬元件190的中間部分向左(相對于圖2)運動時釋放U形夾136。因而， 環(huán)境溫度補償雙金屬元件190和微型線圈組件柱塞106獨立于雙金屬元件184而響應于電 弧故障。 U形夾引導組件(例如但不限于由陶瓷制成)186將過載滑動件180聯(lián)接到雙金屬 元件184且使它與雙金屬元件184絕緣。過載滑動件180具有槽188，該槽接納U形夾136 且與U形夾136緊密配合以響應于滑動件180的橫向運動(例如，相對于圖2向右)實現(xiàn) 閂鎖20的致動和U形夾136的釋放。這繼而釋放閂鎖元件146以便打開觸點170、 172 (圖 10)。 環(huán)境溫度滑動件182位于過載滑動件180下方且可在長形的環(huán)境溫度補償雙金屬 元件190的影響下在接觸托架164的內(nèi)部運動，環(huán)境溫度補償雙金屬元件190是環(huán)境補償 器組件192的一部分，環(huán)境補償器組件192包括可調(diào)螺釘引導件193、校準螺釘194和補償 器彈簧195。 環(huán)境溫度補償雙金屬元件190與環(huán)境溫度滑動件182互鎖，由此該滑動件182的 橫向運動由該雙金屬元件190部分地控制。環(huán)境溫度滑動件182具有槽196，當斷路器1處 于觸點閉合位置時，如所示，槽196接納U形夾136的彎鉤端抵靠部140。在觸點閉合位置， U形夾136的閂鎖表面138以由彈簧174提供的向上彈性偏壓確定的壓力與環(huán)境溫度滑動 件182的鄰近槽196周邊的上表面接合。 參照圖3，手動操作器120和脫扣指示器122被示出為處于圖2的斷路器1的閉合 位置。操作機構(gòu)102包括柱塞組件121 (柱塞組件121穿過殼體122的開口 123)和在殼體 112外部設(shè)置在柱塞組件121上的手動操作器120。指示器部108是圍繞柱塞組件121的 導管(例如但不限于暈圈(halo))。如上面關(guān)于圖2所述，雙金屬元件184和過載滑動件180釋放U形夾136及由此柱塞組件121，以響應于熱故障使手動操作器120進一步延伸到 殼體112外部，如圖4所示。環(huán)境溫度補償雙金屬元件190及其閂鎖元件191(圖2)在沒 有電弧故障的情況下將指示器支腳110保持在圖3和4所示的位置。優(yōu)選地，手動操作器 120包括，例如但不限于，通常位于殼體開口 123中且由此隱藏在圖3的閉合位置的白色部 (未示出)。但是，在圖4的打開位置，且在沒有電弧故障的情況下，該白色部被露出以表示 斷路器1的手動打開或熱脫扣。 如圖5所示，當柱塞106(圖2)和環(huán)境溫度補償雙金屬元件190(圖2)協(xié)作以釋 放U形夾136及由此柱塞組件121時，環(huán)境溫度補償雙金屬元件190及其閂鎖元件191 (圖 2)向左(相對于圖2-5)運動(如在圖8中最佳地示出)，以響應于檢測到電弧故障而將指 示器支腳110釋放至圖5所示的位置。這響應于檢測到電弧故障將手動操作器120進一步 延伸至殼體112外部，并且還延伸指示器部108，這表示脫扣是響應于檢測到電弧故障的。
如圖3-5和8所示，脫扣指示器122還包括從指示器部108設(shè)置的第二支腳204。第 一支腳110包括鉤形部206，該鉤形部與環(huán)境溫度補償雙金屬元件190的閂鎖元件191 (圖 2)接合，且響應于檢測到電弧故障而被釋放。第二支腳204包括底腳208，該底腳有利地 用作止動部，如在圖5中最佳地示出，用于停止脫扣指示器122在其被釋放之后的向上豎直 (相對于圖3-5)移行。在閂鎖元件191 (圖2)響應于檢測到電弧故障而釋放第一支腳110 之后，底腳208與座圈118的內(nèi)表面125接合，由此限制指示器部108在殼體112外部的移 行。這確定了指示器部108(例如但不限于黃色帶)在座圈118的頂端(相對于圖5)上方 露出多少。第二支腳204由此還起到支承表面和重量平衡件的作用，以防止脫扣指示器122 在一側(cè)比在另一側(cè)向上移行得更高(相對于圖5)。 脫扣指示器122不與熱相關(guān)地被配置，或者與環(huán)境溫度補償雙金屬元件190 (圖2) 響應于環(huán)境溫度變化而運動相關(guān)地被配置，因為環(huán)境溫度補償雙金屬元件190通常在兩端 被固定(如圖2和6所示)，雖然環(huán)境溫度補償雙金屬元件190的頂部(相對于圖7)可向 左(相對于圖2和7)運動，如在圖7中最佳地示出。環(huán)境溫度補償雙金屬元件190和雙金 屬元件184(圖2)兩者都隨環(huán)境溫度的變化在它們的中間部分偏曲。但是，脫扣指示器122 對環(huán)境溫度補償雙金屬元件190的熱功能沒有影響，因為彈簧200 (圖9)通常將環(huán)境溫度 補償雙金屬元件190的頂部(相對于圖2和9)保持就位。這一直是這樣，直到脫扣線圈39 被通電且柱塞106向左(相對于圖2和7)運動，這使環(huán)境溫度補償雙金屬元件190的頂部 (相對于圖7)向左(相對于圖7)運動，以使閂鎖元件191釋放脫扣指示器支腳110。這還 使環(huán)境溫度補償雙金屬元件190的中間部分向左(相對于圖7)運動以釋放U形夾136且 脫扣打開可分離觸點100 (圖10)。 圖6示出位于閉合位置的手動操作器120、脫扣指示器122和閂鎖元件191的簡化 視圖。脫扣指示器122的第一支腳110優(yōu)選為柔性的且包括鉤部206。閂鎖元件191與鉤 部206接合且使脫扣指示器支腳110偏曲，由此抵抗彈簧111的偏壓保持脫扣指示器122。
如圖6所示，殼體112的座圈118包括保持元件(例如但不限于，銷210)，且座圈 118包括形成開口 123的導管212。柱塞組件121穿過開口 123且手動操作器120在殼體 112外部設(shè)置在柱塞組件121上。指示器部108是圍繞柱塞組件121的導管，其中第二支腳 204設(shè)置在保持元件(例如但不限于，銷210)和座圈導管212之間。示例性的銷210有助 于使電弧故障脫扣指示器122在被配置時保持被正確地安置，如圖5和7所示。
圖8示出圖2的手動操作器120、脫扣指示器122和座圈118的分解軸測視圖。脫 扣指示器122優(yōu)選地由適當?shù)囊壕Ь酆衔?LCP)制成，其提供適當?shù)娜嵝?，同時還具有適當 的耐用性。當重新鎖住脫扣指示器122(圖2-4和6)時，來自彈簧200(圖9)的作用在閂 鎖元件191上的力充分地和稍微地使第一指示器支腳110偏曲以用于鎖定。這種柔性有助 于將閂鎖元件191預加載到指示器支腳110上而不斷裂。這在承受斷路器1的振動和沖擊 狀況的整個使用過程中提供了可靠的閂鎖接合。此外，電弧故障脫扣指示器122獨立于熱 機構(gòu)起作用，且由此對斷路器的過流保護或可靠性沒有不利影響。 如在圖8中最佳地示出，指示器部108是暈圈形導管，具有內(nèi)部部分215、外部部分 216、貫穿其的開口 217以及位于內(nèi)部部分215和外部部分217之間的厚度218。所述暈圈 形導管設(shè)置在殼體112的座圈118的開口 123內(nèi)。示例性的厚度218為大約0. 015英寸至 大約0. 020英寸。這有利地允許座圈118具有大約0. 4375英寸的外徑。相比之下，US專利 No. 6， 710， 688公開了明顯更大的裝置、不同的電弧故障指示器機構(gòu)和不適配于某些特定的 戰(zhàn)斗機和軍用直升機應用的0. 468英寸直徑的座圈。 參照圖9，示出圖2的手動操作器120、脫扣指示器122和用于閂鎖元件191的調(diào) 節(jié)機構(gòu)222。閂鎖元件191通常利用適當?shù)牧︽i住脫扣指示器支腳110。環(huán)境溫度補償雙 金屬元件190還包括一定數(shù)量的調(diào)節(jié)元件(例如但不限于調(diào)節(jié)螺釘224)，其與所述一定數(shù) 量的彈簧200協(xié)作以調(diào)節(jié)所述力。所述力的增大導致響應于檢測到電弧故障相對更慢地釋 放脫扣指示器122 ;所述力的減小導致響應于檢測到電弧故障相對更快地釋放脫扣指示器 122，以及引起所述釋放的螺線管柱塞106(圖2)的更小的力。在該示例中，存在兩個調(diào)節(jié) 螺釘224和兩個彈簧200。調(diào)節(jié)螺釘224向電弧故障閂鎖元件191提供期望量的彈簧壓縮。 這調(diào)整由閂鎖元件191和脫扣指示器支腳110形成的閂鎖的響應性。 圖10示出通過圖2的斷路器1的電流路徑。當可分離觸點100 (觸點170、 172) 閉合時，經(jīng)線路端子114和第一固定觸點172A、從第一可動觸點170到接觸橋168到第二可 動觸點170(未示出)、從第二可動觸點170到第二固定觸點172B、從第二固定觸點172B經(jīng) 第一柔性導體219到雙金屬元件184的第一支腳(未示出)、經(jīng)雙金屬元件184到其第二支 腳(未示出)到第二柔性導體220，再到負載端子116建立起電流路徑。
雖然已詳細描述了本發(fā)明的具體實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應認識到，可根據(jù)本 公開的所有教導對這些細節(jié)作出各種變化和替換。因此，所公開的特定布置僅是例述性的 且不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求的全部范圍及其任意和所有等同物 給定。
權(quán)利要求
一種斷路器(1)，包括包括開口(123)的殼體(112)；設(shè)置在所述殼體中的可分離觸點(100)；構(gòu)造成打開和閉合所述可分離觸點的操作機構(gòu)(102)；構(gòu)造成與所述操作機構(gòu)協(xié)作以脫扣打開所述操作機構(gòu)的脫扣機構(gòu)(104)，所述脫扣機構(gòu)包括構(gòu)造成響應于熱故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的第一部分(184)、構(gòu)造成補償所述第一部分的第二部分(190)，和構(gòu)造成響應于電弧故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的第三部分(98，105)；指示器(122)，所述指示器包括指示器部(108)和從所述指示器部設(shè)置的支腳(110)；和構(gòu)造成偏壓所述指示器的偏壓機構(gòu)(111)；其中所述脫扣機構(gòu)的第二部分通常構(gòu)造成保持所述指示器的支腳，由此抵抗所述偏壓機構(gòu)的偏壓而保持所述指示器，以及其中所述脫扣機構(gòu)的第二部分還構(gòu)造成響應于所述脫扣機構(gòu)的第三部分和所述電弧故障而釋放所述指示器的支腳，由此向所述偏壓機構(gòu)的偏壓釋放所述指示器。
2. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述脫扣機構(gòu)的第一部分包括構(gòu)造成 響應于所述熱故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的雙金屬元件(184);所述操作機構(gòu)的第三部 分包括構(gòu)造成響應于所述電弧故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的螺線管(98)。
3. 如權(quán)利要求1所述的斷路器(1)，其特征在于，所述指示器的支腳是第一支腳(110); 所述指示器包括從所述指示器部設(shè)置的第二支腳(204);所述殼體包括座圈(118)，所述座 圈包括所述開口和內(nèi)表面(125);所述指示器的第一支腳包括通常由所述脫扣機構(gòu)的第二 部分保持的鉤(206);所述偏壓機構(gòu)將所述指示器部偏壓至所述殼體的外部；所述指示器 的第二支腳包括底腳(208)，所述底腳構(gòu)造成在所述脫扣機構(gòu)的第二部分響應于所述電弧 故障而釋放所述指示器的第一支腳之后與所述座圈的內(nèi)表面接合，由此限制所述指示器部 向所述殼體外部的移行。
4. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述脫扣機構(gòu)的第一部分包括構(gòu)造 成響應于所述熱故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的第一雙金屬元件(184);所述脫扣機構(gòu)的 第二部分包括構(gòu)造成針對環(huán)境溫度的變化補償所述第一雙金屬元件的第二環(huán)境補償雙金屬元件(190);所述第一雙金屬元件和所述第二環(huán)境補償雙金屬元件兩者都是長形的且包括第一端部、與所述第一端部相對的第二端部以及位于所述第一和第二端部之間的中間部 分，所述第一雙金屬元件的所述中間部分構(gòu)造成響應于流過所述可分離觸點的電流的增大 沿第一方向運動，所述第一雙金屬元件的所述中間部分構(gòu)造成響應于流過所述可分離觸點 的電流的減小沿相反的第二方向運動，所述第二環(huán)境補償雙金屬元件的所述中間部分構(gòu)造 成響應于所述環(huán)境溫度的升高沿所述第一方向運動，所述第二環(huán)境補償雙金屬元件的所述 中間部分構(gòu)造成響應于所述環(huán)境溫度的降低沿所述相反的第二方向運動。
5. 如權(quán)利要求4所述的斷路器(l)，其特征在于，所述脫扣機構(gòu)的所述第三部分包括電 弧故障脫扣電路(105)以及包括線圈(39)和柱塞(106)的螺線管(98);所述第二環(huán)境補 償雙金屬元件包括通常保持所述第二環(huán)境補償雙金屬元件的第一端部相對于所述殼體固 定的彈簧(200)，所述第二環(huán)境補償雙金屬元件的第一端部載持閂鎖元件(191)，所述閂鎖元件通常鎖住所述指示器的支腳；所述電弧故障脫扣電路構(gòu)造成檢測所述電弧故障并使所 述線圈通電；所述柱塞構(gòu)造成響應于所述線圈被通電而使所述第二環(huán)境補償雙金屬元件的 中間部分沿所述相反的第二方向運動以脫扣打開所述可分離觸點，并且還使所述第二環(huán)境 補償雙金屬元件的第一端部運動，以使得所述閂鎖元件響應于所述電弧故障而釋放所述指 示器的支腳。
6. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述操作機構(gòu)包括穿過所述殼體的所 述開口的柱桿(121)和在所述殼體外部設(shè)置在所述柱桿上的操作元件(120);所述指示器 部是圍繞所述柱桿(121)的導管(108);所述脫扣機構(gòu)的第一部分包括構(gòu)造成響應于所述 熱故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的第一雙金屬元件(184);所述脫扣機構(gòu)的第二部分包括 構(gòu)造成針對環(huán)境溫度的變化補償所述第一雙金屬元件的第二環(huán)境補償雙金屬元件(190)， 所述第二環(huán)境補償雙金屬元件包括彈簧(200)和保持閂鎖元件(191)的端部，所述彈簧通 常保持所述第二環(huán)境補償雙金屬元件的端部相對于所述殼體固定，所述閂鎖元件通常鎖住 所述指示器的支腳，所述第二環(huán)境補償雙金屬元件和所述脫扣機構(gòu)的所述第三部分獨立于 所述第一雙金屬元件而響應所述電弧故障。
7. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述指示器由液晶聚合物制成。
8. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述指示器部是暈圈形導管(108)，所 述暈圈形導管具有內(nèi)部部分(215)、外部部分(216)、貫穿其的開口 (217)以及位于所述內(nèi) 部部分和所述外部部分之間的厚度(218)，所述暈圈形導管設(shè)置在所述殼體的開口內(nèi)，所述 厚度為大約0. 015至大約0. 020英寸。
9. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述指示器的支腳是柔性的且包括鉤 部(206);所述脫扣機構(gòu)的第二部分與所述鉤部接合并使所述指示器的所述支腳偏曲，由 此抵抗所述偏壓機構(gòu)的偏壓保持所述指示器。
10. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述操作機構(gòu)包括穿過所述殼體的 所述開口的操作柱桿(121)，和在所述殼體外部設(shè)置在所述操作柱桿上的操作手柄(120); 所述指示器部是圍繞所述操作柱桿的導管(108);所述脫扣機構(gòu)的第一部分構(gòu)造成響應于 所述熱故障而釋放所述操作柱桿并將所述操作手柄進一步延伸至所述殼體外部；所述脫扣 機構(gòu)的第二部分構(gòu)造成在沒有所述電弧故障的情況下保持所述指示器的所述支腳。
11. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述操作機構(gòu)包括穿過所述殼體的 所述開口的操作柱桿(121)，和在所述殼體外部設(shè)置在所述操作柱桿上的操作手柄(120); 所述指示器部是圍繞所述操作柱桿的導管(108);所述脫扣機構(gòu)的第二部分與所述脫扣機 構(gòu)的第三部分協(xié)作以響應于所述電弧故障而釋放所述操作柱桿并將所述操作手柄進一步 延伸至所述殼體外部。
12. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述殼體包括座圈(118)，所述座圈 包括所述開口 ；所述座圈具有大約0. 4375英寸的外徑。
13. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述操作機構(gòu)包括操作手柄(120)、 從所述操作手柄設(shè)置的U形夾(136)、構(gòu)造成在沒有所述熱故障的情況下卡住所述U形夾 的第一滑動部(180)，和構(gòu)造成在沒有所述電弧故障的情況下卡住所述U形夾的第二滑動 部(182);所述脫扣機構(gòu)的第一部分包括構(gòu)造成響應于所述熱故障而使所述第一滑動部運 動并釋放所述U形夾的雙金屬元件(184);所述脫扣機構(gòu)的第三部分包括螺線管(9S)，所述螺線管構(gòu)造成響應于所述電弧故障而使所述脫扣機構(gòu)的第二部分和所述第二滑動部運動 并釋放所述U形夾。
14. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述指示器的所述支腳是第一支 腳(110);所述指示器包括從所述指示器部設(shè)置的第二支腳(204);所述殼體包括保持元件 (210)和座圈(118)，所述座圈包括形成所述開口的導管(212);所述操作機構(gòu)包括穿過所 述殼體的所述開口的操作柱桿(121)，和在所述殼體外部設(shè)置在所述操作柱桿上的操作手 柄(120);所述指示器部是圍繞所述操作柱桿的導管(108)，所述第二支腳設(shè)置在所述保持 元件和所述座圈的導管之間。
15. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述脫扣機構(gòu)的第一部分包括構(gòu)造 成響應于所述熱故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的第一雙金屬元件(184);所述脫扣機構(gòu)的 第二部分包括構(gòu)造成針對環(huán)境溫度的變化補償所述第一雙金屬元件的第二環(huán)境補償雙金 屬元件(190)，所述第二環(huán)境補償雙金屬元件包括一定數(shù)量的彈簧(200)，和保持閂鎖元件 (191)的端部，所述一定數(shù)量的彈簧通常保持所述第二環(huán)境補償雙金屬元件的端部相對于 所述殼體固定，所述閂鎖元件通常鎖住所述指示器的支腳，所述第二環(huán)境補償雙金屬元件 和所述脫扣機構(gòu)的所述第三部分獨立于所述第一雙金屬元件而響應所述電弧故障。
16. 如權(quán)利要求15所述的斷路器(l)，其特征在于，所述閂鎖元件通常利用一力鎖住所 述指示器的支腳；所述第二環(huán)境補償雙金屬元件還包括一定數(shù)量的調(diào)節(jié)元件(224)，所述 調(diào)節(jié)元件與所述一定數(shù)量的彈簧協(xié)作以調(diào)節(jié)所述力。
17. 如權(quán)利要求16所述的斷路器(l)，其特征在于，所述力的增大導致響應于所述電弧 故障相對更慢地釋放所述指示器；所述力的減小導致響應于所述電弧故障相對更快地釋放 所述指示器。
18. 如權(quán)利要求l所述的斷路器(l)，其特征在于，所述指示器的支腳是第一支腳 (110);所述指示器包括從所述指示器部設(shè)置的第二支腳(204)，所述指示器部可穿過所述 殼體的所述開口設(shè)置，所述第二支腳構(gòu)造成限制所述指示器部穿過所述殼體的所述開口的 移行。
19. 一種飛行器斷路器(l)，包括 包括開口 (123)的殼體(112);設(shè)置在所述殼體中的可分離觸點(100); 構(gòu)造成打開和閉合所述可分離觸點的操作機構(gòu)(102);構(gòu)造成與所述操作機構(gòu)協(xié)作以脫扣打開所述操作機構(gòu)的脫扣機構(gòu)(104)，所述脫扣機 構(gòu)包括構(gòu)造成響應于熱故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的第一雙金屬元件(184)、構(gòu)造成補 償所述第一雙金屬元件的第二環(huán)境補償雙金屬元件(190)，和構(gòu)造成響應于電弧故障而脫 扣打開所述操作機構(gòu)的電弧故障脫扣電路(98,105);指示器(122)，所述指示器包括指示器部(108)和從所述指示器部設(shè)置的支腳(110);和構(gòu)造成偏壓所述指示器的偏壓機構(gòu)(111);其中所述第二環(huán)境補償雙金屬元件通常構(gòu)造成保持所述指示器的支腳，由此抵抗所述 偏壓機構(gòu)的偏壓保持所述指示器，以及其中所述第二環(huán)境補償雙金屬元件還構(gòu)造成響應于所述電弧故障脫扣電路和所述電弧故障而釋放所述指示器的支腳，由此向所述偏壓機構(gòu)的偏壓釋放所述指示器。
20. 如權(quán)利要求19所述的飛行器斷路器(l)，其特征在于，所述電弧故障脫扣電路包括 機電機構(gòu)(98);所述第一雙金屬元件響應于所述熱故障而運動以獨立于所述機電機構(gòu)脫 扣打開所述操作機構(gòu)；所述機電機構(gòu)構(gòu)造成響應于所述電弧故障而使所述第二環(huán)境補償雙 金屬元件運動以脫扣打開所述操作機構(gòu)。
21. 如權(quán)利要求20所述的飛行器斷路器(l)，其特征在于，所述電弧故障脫扣電路還包 括電弧故障檢測電路(105);所述機電機構(gòu)包括螺線管(98)，所述螺線管包括線圈(39)和 柱塞(106)，所述電弧故障檢測電路響應于所述電弧故障而使所述線圈通電，所述柱塞響應 于所述線圈被通電而使所述第二環(huán)境補償雙金屬元件運動。
22. 如權(quán)利要求21所述的飛行器斷路器(l)，其特征在于，所述第二環(huán)境補償雙金屬元 件獨立于所述第一雙金屬元件而運動；所述第一雙金屬元件響應于所述熱故障且獨立于所 述螺線管的柱塞而運動；所述柱塞響應于所述電弧故障且獨立于所述第一雙金屬元件而使 所述第二環(huán)境補償雙金屬元件運動。
23. 如權(quán)利要求19所述的飛行器斷路器(l)，其特征在于，所述飛行器斷路器是超小型 飛行器斷路器(1)。
全文摘要
一種飛行器斷路器(1)，包括具有開口(123)的殼體(112)、可分離觸點(100)、構(gòu)造成打開和閉合所述觸點的操作機構(gòu)(102)，和構(gòu)造成與所述操作機構(gòu)協(xié)作以脫扣打開所述操作機構(gòu)的脫扣機構(gòu)(104)。所述脫扣機構(gòu)包括響應于熱故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的第一雙金屬元件(184)、補償所述第一雙金屬元件的第二環(huán)境補償雙金屬元件(190)，和響應于電弧故障而脫扣打開所述操作機構(gòu)的電弧故障脫扣電路(98，105)。指示器(122)包括指示器部(108)和從所述指示器部設(shè)置的支腳(110)。彈簧(111)偏壓所述指示器部。所述第二雙金屬元件保持所述指示器的支腳，由此抵抗所述彈簧的偏壓保持所述指示器。所述第二雙金屬元件響應于所述電弧故障脫扣電路和所述電弧故障而釋放所述指示器的支腳，由此向所述彈簧偏壓釋放所述指示器。
文檔編號H01H71/04GK101765897SQ200880100469
公開日2010年6月30日 申請日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者P·W·米爾斯, R·G·本肖夫 申請人:伊頓公司