一种断路器的限位锁结构的制作方法

1.本实用新型涉及断路器技术领域，特别是一种断路器的限位锁结构。


背景技术：

2.目前航空领域用断路器大多均为热型断路器，以热双金属电热脱扣原理工作，具有体积小、重量轻等特点，断路器在应用中易受振动、冲击、加速度及振动环境影响，出现误动作保护现象，从而影响断路器工作可靠性。其抗振特性主要由解锁机构解锁灵敏度影响。解锁灵敏度越高，断路器的控制精度就越高，但抗振特性相对就会降低，反之亦然。
3.如中国专利201610751704.1公开的一种按柄式断路器，具有体积小、重量轻、寿命长、安装使用方便的特点，能手动按压锁定接通电源、过流脱扣自动切断电源，手动拔出操作手柄切断电源，脱扣电流精度高，抗振动、抗冲击能力强，主要适用航天、航空、机车等领域。其锁定组件包括锁定片、u型锁定片和基座，所述锁定片与推杆片末端铆接，锁定片一侧设有扭簧；所述u型锁定片固定在锁定轴上，所述u型锁定片与扭簧之间设有拉簧。
4.为了提高热型断路器的抗振性能，达到航空领域的高要求，必须对断路器及其核心部件进行研发改进。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于，提供一种断路器的限位锁结构。采用热双金属电热脱扣原理，具有结构简单、抗振效果好、适用于航空断路器特殊应用领域的特点。
6.本实用新型的技术方案：一种断路器的限位锁结构，包括锁片，锁片两侧设有定位轴，锁片分为锁扣部件和补偿部件，锁扣部件上设有锁扣槽。
7.上述的断路器的限位锁结构，所述锁扣槽下端倾斜设置，锁扣槽下端与锁片的倾斜角度β为2-11
°
。
8.上述的断路器的限位锁结构，所述β为2.1-10.8
°
。
9.上述的断路器的限位锁结构，所述β为4-8.8
°
。
10.上述的断路器的限位锁结构，所述补偿部件下端设有倾斜的限位块，限位块与补偿部件倾斜角度γ为2.5-11.5
°
。
11.上述的断路器的限位锁结构，所述γ为2.7-11.1
°
。
12.上述的断路器的限位锁结构，所述γ为4.4-9.1
°
。
13.上述的断路器的限位锁结构，所述锁片上设有焊接块。
14.上述的断路器的限位锁结构，所述补偿部件上设有空槽。
15.有益效果：断路器工作原理如下：当断路器操作机构处于闭合接通状态时，连动扣片受连杆机构及连杆机构中扭簧及拉簧作用与限位锁组件中限位锁锁扣槽相扣，使断路器保持接通锁定状态。申请人研究发现，断路器抗振效果，锁定强度主要受限位锁锁扣角度决定，锁扣角度偏大会导致连动扣片锁定点与限位锁锁扣槽扣紧抱死，脱扣机构产生是热推力不足以解锁，导致机构不能正常解锁脱扣；锁定角度偏小则易导致连动扣片锁定点与限
位锁锁扣槽锁扣出现打滑或扣不住现象，机构锁扣不可靠，导致机构抗振特性差。因此，其核心技术是限位锁的结构设计。
16.本专利的断路器解锁机构受力分析及锁定力度分析如图2、图3。本项目断路器抗振动、冲击、加速度能力主要取决于机构的锁定力度，锁定力度主要来源于复位弹片变形推力及限位锁零件锁扣角度，复位弹片推力过大或限位锁锁扣角度过大，断路器难以解锁；复位弹片推力推力过小或限位锁锁扣角度过小，断路器抗振动、冲击能力减弱，通过多次摸底试验及数据记录分析，复位弹片的力值及锁定力度值计算如下：
17.p＝ebh3x/4l318.式中：p—解锁过程复位弹片的最大变形力(n)
19.e—弹性模量(n/mm2),取值176500n/mm220.b—复位弹片的宽度(mm)，设计值为3mm
21.h—复位弹片厚度(mm)，选材为0.12mm
22.x—复位弹片最大挠度，设计值为1(mm)
23.l—复位弹片有效长度(mm)4.8mm
24.p＝ebh3x/4l3＝(176500
×3×
0.123×
1)/(4
×
4.83)
[0025] ＝2.1n
[0026]
p:复位弹片变形力
[0027]
fj:解锁力度
[0028]
ft:锁定力度
[0029]
由：fj＝(p
×
lp)/lj＝(2.1
×
2.6)/8.2＝0.66n
[0030]
ft＝(p
×
lp)/lt＝(2.1
×
2.6)/5.5＝1n
[0031]
通过对热脱扣器进行多次线性力的研究分析、三维仿真、理论计算及试验验证，确定热脱扣中热双金属片热线性区内所能产生的最大形变推力，在不超过此动能的基础上尽量降低解锁机构解锁灵敏度，将限位锁锁扣角度设定在一定范围，从而提升断路器抗振能力，保证断路器可靠工作。
[0032]
通过理论计算，该类型断路器的热脱扣器线性推力为1.2～1.5n ＞0.66n(机构解锁力度)，能可靠推动机构解锁，同时对锁定力度抗振动、冲击、加速度能力进行多次试验及数据采集，当锁定力度≥ 0.75n，限位锁锁扣角度设计在2
°
～11
°
(如图1所示)范围内时，可满足正弦振动：(10～500)hz，0.75mm/10g；(10～2000)hz， 0.75mm/15g；随机振动：0.2g2/hz(10～2000hz)；加速度：17g；冲击：75g(11ms)；炮击振动：1.462g2/hz(30～2000hz)。
[0033]
综上所述，该类型断路器的锁定力度设计值为1n＞0.75n，限位锁锁扣角度设计在2.1
°
～10.8
°
范围内，完全能满足该系列产品抗高量值振动、冲击、加速度技术指标要求。
[0034]
补偿部件用于与补偿片连接，在补偿部件下端设置倾斜的限位块，可以限制补偿片的工作行程，以免补偿片推力过大导致断路器解锁，经试验，限位块与补偿部件倾斜角度γ为2.5-11.5
°
，可以满足系列产品抗高量值振动、冲击、加速度技术指标要求。
[0035]
技术优点：
[0036]
国内同行厂家，该类产品内部机构为弹片式结构，无类似独立的抗振机构，抗振性能由整体机构决定，且该类机构为前产品结构，综合技术性能较差，属低抗振量级产品。我公司该类断路器产品抗振机构主要技术优点如下：
[0037]
1)具备独立抗振机构设计，且抗振结构简单可靠；
[0038]
2)抗振量值国内领先，国外先进，指标对比如表1；
[0039]
3)可应用于振动环境较复杂，对抗振性能要求较高的应用场合。
[0040]
采用本产品的断路器，综合技术性能指标高于国内同行同类产品指标，达国内领先，国外先进，与国内外同类先进厂家断路器技术指标对比如表1：
[0041]
表1 与国内外同类先进厂家断路器技术指标对比
[0042]
附图说明
[0043]
图1是本实用新型的结构立体示意图；
[0044]
图2是本实用新型的俯视图；
[0045]
图3是图2中a-a向示意图；
[0046]
图4是图2中b-b向示意图；
[0047]
图5-7是限位锁组件自由、锁定和补偿状态示意图；
[0048]
图8是锁定力度分析图；
[0049]
图9是限位锁组件安装示意图。
[0050]
附图标记：1-锁片，2-定位轴，3-锁扣部件，4-补偿部件，5
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锁扣槽，6-空槽，7-限位块，8-焊接块，9-限位弹片，10-限位补偿片，11-连动扣片，12-连杆机构。
具体实施方式
[0051]
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
[0052]
实施例1。一种断路器的限位锁结构，如图1-4所示，包括锁片 1，锁片1两侧设有定位轴2，锁片1分为锁扣部件3和补偿部件4，锁扣部件3上设有锁扣槽5。
[0053]
所述锁扣槽5下端倾斜设置，锁扣槽5下端与锁片1的倾斜角度β为2-11
°
，可以提高锁扣的稳定性。
[0054]
更好的方案，所述β为2.1-10.8
°
。更好的是，所述β为4-8.8
°
。
[0055]
所述补偿部件4下端设有倾斜的限位块7，限位块7与补偿部件 4倾斜角度γ为2.5-11.5
°
，补偿部件4用于连接限位补偿片，限位块7用于限制限位补偿片的行程，防止补偿片误操作。更好的方案，所述γ为2.7-11.1
°
。进一步，所述γ为4.4-9.1
°
。
[0056]
所述锁片1上设有焊接块8，用于安装限位补偿片。
[0057]
所述补偿部件4上设有空槽6，用于减轻补偿部件4的重量，平衡锁扣部件3和补偿部件4的重量。
[0058]
工作原理：限位锁的锁片1和限位弹片9、限位补偿片10组成限位锁组件，在自由、
锁定和补偿状态下如图5-7所示，其中限位锁主要起机构锁扣及高抗振特性；限位弹片9主要起机构复位作用；限位补偿片10主要起温度补偿作用。如图9所示，限位锁组件安装在断路器内，锁扣部件3的锁扣槽5用于和连动扣片11进行配合，实现解锁和锁定功能，当断路器操作机构处于闭合接通状态时，连动扣片11受连杆机构12及连杆机构12中扭簧及拉簧作用与限位锁组件中限位锁锁扣槽5相扣，使断路器保持接通锁定状态。
[0059]
实施例2，一种断路器的限位锁结构，如图1-4所示，包括锁片 1，锁片1两侧设有定位轴2，锁片1分为锁扣部件3和补偿部件4，锁扣部件3上设有锁扣槽5。
[0060]
所述锁扣槽5下端倾斜设置，锁扣槽5下端与限位锁1的倾斜角度β为3
°
。
[0061]
所述补偿部件4下端设有倾斜的限位块7，限位块7与补偿部件 4倾斜角度γ为3.6
°
，补偿部件4用于连接限位补偿片，限位块7 用于限制限位补偿片的行程。
[0062]
所述锁片1上设有焊接块8，用于安装限位补偿片。
[0063]
实施例3，一种断路器的限位锁结构，如图1-4所示，包括锁片 1，锁片1两侧设有定位轴2，锁片1分为锁扣部件3和补偿部件4，锁扣部件3上设有锁扣槽5。
[0064]
所述锁扣槽5下端倾斜设置，锁扣槽5下端与限位锁1的倾斜角度β为10
°
。
[0065]
所述补偿部件4下端设有倾斜的限位块7，限位块7与补偿部件 4倾斜角度γ为10.8
°
，补偿部件4用于连接限位补偿片，限位块7 用于限制限位补偿片的行程。
[0066]
实施例4，一种断路器的限位锁结构，如图1-4所示，包括锁片 1，锁片1两侧设有定位轴2，锁片1分为锁扣部件3和补偿部件4，锁扣部件3上设有锁扣槽5。
[0067]
所述锁扣槽5下端倾斜设置，锁扣槽3下端与限位锁1的倾斜角度β为7.3
°
。
[0068]
所述补偿部件4下端设有倾斜的限位块7，限位块7与补偿部件 4倾斜角度γ为7.8
°
，补偿部件4用于连接限位补偿片，限位块7 用于限制限位补偿片的行程。
[0069]
实施例5，一种断路器的限位锁结构，如图1-4所示，包括锁片 1，锁片1两侧设有定位轴2，锁片1分为锁扣部件3和补偿部件4，锁扣部件3上设有锁扣槽5。
[0070]
所述锁扣槽5下端倾斜设置，锁扣槽3下端与限位锁1的倾斜角度β为6.4
°
。
[0071]
所述补偿部件4下端设有倾斜的限位块7，限位块7与补偿部件 4倾斜角度γ为6.9
°
，补偿部件4用于连接限位补偿片，限位块7 用于限制限位补偿片的行程。