CN201181681Y - 脱扣装置和带有这种装置的漏电保护插座 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种脱扣装置，包括脱扣器、与所述脱扣器可移动连接的锁扣元件、以及与所述锁扣元件可移动接触的电磁元件，所述脱扣器两侧分别设有向外延伸的提臂，其中，在所述脱扣器的上方还设有与脱扣器配合连接的脱扣压板，在该脱扣压板的上方设有与其配合连接的脱扣弹簧。进一步，该脱扣装置还设有位于脱扣器和电路板之间的辅助开关。本实用新型还提供了一种带有该脱扣装置的漏电保护插座。本实用新型的脱扣装置及插座结构简单、安全可靠、可适用于各种类型的插座，且更为有效地增加了脱扣压板对输出动触头臂的抵接力，同时，辅助开关的设置可确保过长时间的大电流不会对脱扣线圈造成损害。

Description

脱扣装置和带有这种装置的漏电保护插座
技术领域
本实用新型涉及一种漏电保护插座(GFCI)，尤其涉及漏电保护插座中使用的脱扣装置。
背景技术
电气设备漏电时，通常呈现异常的电流或电压信号，漏电保护设备用于检测、处理此异常电流或电压信号，以促使执行机构动作，自动切断故障处的电源。目前常用的漏电保护设备为电流型漏电保护设备，是以电路中零序电流的一部分(通常称为残余电流)作为动作信号，且多以电子元件作为中间机构，用以对来自零序互感器的漏电信号进行放大和处理并输出到执行机构，灵敏度高，功能齐全。
漏电保护插座是电流型漏电保护设备的一种，是指具有对漏电流检测和判断并能切断回路的电源插座。其额定电流一般为20A以下，漏电动作电流6～30mA，灵敏度较高，常用于手持式电动工具和移动式电气设备的保护及家庭、学校等民用场所，主要作为移动式较小负荷设备、家用电器等需要漏电保护的电源。
一般地，电流型漏电保护设备主要包括检测元件(零序电流互感器)、中间机构(放大器、比较器或脱扣器)、执行机构以及试验装置。而在漏电保护插座中，中间机构通常采用脱扣器。
按照脱扣方式的不同可将脱扣器分为电子型与电磁型两类，由于电磁型脱扣器的电磁元件抗干扰性强以及抗冲击(过电流和过电压的冲击)能力强，不需要辅助电源，且零电压和断相后的漏电特性不变，因而被广泛采用。
然而，在现有漏电保护插座中，脱扣器的结构虽然多种多样，但往往都存在一些结构上的缺陷，例如在专利号为ZL00250313.1、ZL02243496.8的中国专利中，所采用的可移动触头臂的一端为固定的，另一端铆接有与之对应的电触头，因此输入与输出连接的断开完全靠动触头臂自然的弹性来完成，由于动触头臂的弹性难以在生产中控制一致，而且又无法用仪器对其100％的测试，如果使用了弹性不好的动触头臂在GFCI中，一旦负载侧出现特低接地故障如1000A以上的故障电流时，虽然GFCI有脱扣功能，但由于电流太大，触头分离时会产生电弧使触头熔化熔接在一起，已不能仅依靠脱扣器的脱扣功能来断开输入与输出的连接，这样，使用者在不知情的情况下继续使用带有此缺陷的产品是非常危险的，这种情况下一旦出现漏电情况，它不仅有损坏电器的可能，而且对人身安全带来极大的隐患。
实用新型内容
因此，本实用新型的一个目的在于提供一种脱扣装置，该脱扣装置中提供了与执行机构相配合的辅助脱扣装置以及辅助开关等元件，在漏电保护设备中发生漏电现象时，该脱扣装置可更加灵敏迅速地自动切断故障处的电源；即使发生触头由于过大电流而熔化熔接在一起的情况，辅助脱扣装置的设置可有效增大接触触头之间的分离力，从而保证了脱扣的实施。
为此，本实用新型提供的脱扣装置包括脱扣器、与所述脱扣器可移动连接的锁扣元件、以及与所述锁扣元件可移动接触的电磁元件，所述脱扣器两侧分别设有向外延伸的提臂，其中，在所述脱扣器的上方还设有与脱扣器配合连接的脱扣压板，在该脱扣压板的上方设有与其配合连接的脱扣弹簧。
所述脱扣压板的下表面对应于所述脱扣器的提臂延伸设有压板凸块，可选地，在所述提臂的上表面也可设有凸块。有利地，压板凸块和提臂的凸块都可设置为圆弧形。
所述脱扣装置还包括设置在所述脱扣器下方的辅助开关，该辅助开关包括辅助动触头臂和辅助静触头臂。所述脱扣压板的下表面对应于所述脱扣器的提臂延伸设有压板辅助臂，所述压板辅助臂延伸超出所述提臂，并邻近所述辅助动触头臂。
本实用新型的另一目的在于提供一种带有上述脱扣装置的漏电保护插座，其包括壳体和设置在所述壳体内的电路板；所述电路板上安装有一对输出触头臂、一对输入触头臂、复位开关、以及带有脱扣器、锁扣元件和电磁元件的脱扣装置；所述壳体内还设有复位机构、试验机构、以及一对插座片，所述插座片上分别设有电触头。
其中，有利地，将所述输入触头臂设置为静触头臂，其一端装设入所述电磁元件，另一端设有静电触头；而所述输出触头臂设置为动触头臂，设有四个并置的弹性金属片，并分别在弹性金属片的自由端设有动电触头；所述脱扣器设置在输出动触头臂的下方，脱扣器两侧分别设有向外延伸的提臂，在输出动触头臂的上方设有与脱扣器配合连接的脱扣压板，该脱扣压板上还设有与其配合连接的脱扣弹簧。
所述脱扣压板的下表面对应于所述脱扣器的提臂延伸设有压板凸块，同样可选地，在所述提臂的上表面也可设有凸块，并都可优选设置为圆弧形。
所述漏电保护插座还包括设置在所述脱扣器下方并安装在所述电路板上的辅助开关，该辅助开关包括辅助动触头臂和辅助静触头臂，及其相应的辅助动电触头和辅助静电触头。
所述脱扣压板的下表面对应于所述脱扣器的提臂延伸设有压板辅助臂，所述压板辅助臂延伸超出所述提臂，并邻近所述辅助动触头臂。
在所述电路板和所述输入触头臂之间还可设有一电弧挡板，以保护电路板上的电子元件不会受到电触头分离时所产生的电弧的损害，该电弧挡板可由耐电弧的材料制成，例如PVC、GPO-3层压板(浸以不饱和聚酯树脂糊的无碱玻璃纤维毡板)等绝缘材料。
进一步地，所述复位机构包括复位按钮、与该复位按钮固定连接的复位销、以及套装在该复位销上的复位弹簧，其中，所述复位销贯穿所述脱扣压板、脱扣器以及锁扣元件上分别设置的相应通孔，所述脱扣弹簧也套装在该复位销上并位于所述复位弹簧下方。
有利地，所述脱扣弹簧与所述复位弹簧间隔设置。
可见，本实用新型与现有技术相比具有至少如下几方面的优点：
1、本实用新型的脱扣装置及插座结构简单、安全可靠、使用方便，并且由于将脱扣压板与脱扣器相配合连接、结构紧凑，因而可适用于各种类型的插座；
2、本实用新型的脱扣装置及插座采用脱扣压板与脱扣弹簧相结合的方式，更为有效地增加了脱扣压板对输出动触头臂的抵接力；
3、本实用新型的脱扣装置及插座采用了设置在脱扣器下方并安装在电路板之上的辅助开关，使得在发生漏电故障时，可断开连接以确保过长时间的大电流不会对脱扣线圈造成损害。
附图说明
本实用新型的更多特征及优点将通过下面结合附图对优选实施方式的进一步详细说明来更好的理解，其中：
图1为本实用新型漏电保护插座的立体图；
图2为本实用新型漏电保护插座的分解图；
图3a为本实用新型漏电保护插座中脱扣装置的示意性局部放大分解图；
图3b为图3a中的脱扣装置组装在电路板上的示意性立体图；
图4a-4b示出了处于复位状态时的本实用新型漏电保护插座，其中，图4b为与图4a不同侧面示出的示意性剖面图；
图5a-5b示出了处于脱扣状态时的本实用新型漏电保护插座，其中，图5b为与图5a不同侧面示出的示意性剖面图；
图6为本实用新型漏电保护插座的电路原理图。
附图标记说明
1上盖               2，3防插装置
4复位按钮           5复位销
51锁定槽            6试验按钮
7接地架组件         71，72接地叶片
8脱扣弹簧                   9脱扣压板
91，92压板辅助臂            93，94压板凸块
95压板凸缘                  96压板通孔
10，11输出动触头臂          101，102，111，112输出动电触
                            头
12锁扣元件                  121锁扣通孔
122卡槽
13脱扣器                    131，132提臂
133，134提臂凹槽            135，136提臂凸块
137脱扣器通孔               138锁扣容置槽
14脱扣线圈弹簧              15脱扣铁芯
16线圈架                    161脱扣线圈
17辅助动触头臂              171辅助动电触头
18辅助静触头臂              181辅助静电触头
19中层支架                  20，21插座片
201，211插座片电触头        202，212金属叶片
22复位弹簧
23试验片                    24电路板
25复位开关                  251复位开关动电触头
252复位开关静电触头         26磁环组件
27，28输入静触头臂          271，281输入静电触头
29底座                      30，31插座输出端
32，33插座输入端            34装配螺钉
35电弧挡板
具体实施方式
在电磁型漏电保护插座中，通常所遵循的电路原理大致为(参照图6)：
插座正常工作时，按下复位按钮使复位开关(SW1)闭合接通，由于复位开关通常穿过电磁组件中的磁环组件，由此复位开关的闭合使磁环组件检测到并产生电压输出，通过集成电IC输出控制信号使可控硅SCR导通，电磁线圈SOL带电并产生磁场，从而进一步带动中间机构，即脱扣器和锁扣元件发生移动并锁紧，使插座的输入、输出电触头(RESET)相互接触，实现了电源输入端(LINE)和输出端(LOAD)的电力连接。
而在插座中发生漏电时，磁环组件检测到漏电电流使可控硅SCR导通，脱扣线圈得电并产生磁场，以带动脱扣器和锁扣元件发生移动并释放，从而分断电路。快速高灵敏度的漏电保护插座从电路发生故障到电路分断的过程很快，即使发生了人身触电，当触电电流还没有引起致命的危害时即迅速分断电路，保护了人身安全。
本实用新型基于此原理进一步作出了改进。如图1所示，本实用新型的漏电保护插座主要包括由上盖1和底座29组成的壳体，其中上盖1上设有插头插孔以及供安置复位按钮4和试验按钮6的开口。
图2的分解图清晰示出了该插座内部各部件的结构。可以看出，壳体内部还设有中层支架19，在上盖1和中层支架19之间设有接地架组件7，在中层支架19和底座29之间设有电路板24。
在接地架组件7上设有接地叶片71，72，这些接地叶片分别与接地引脚相连并对准上盖1上的相应插孔。在中层支架19的两侧分别设有插座片20，21，其上设有与相应插孔对准的金属叶片202，212，以及电触头201，211。
在电路板24上安装有一对输出触头臂10，11、一对输入触头臂27，28、复位开关25、以及带有脱扣器13、锁扣元件12和电磁元件的脱扣装置，所述电磁元件包括磁环组件26、线圈架16及设置在其上的脱扣线圈161，在脱扣线圈161的内部放置有脱扣铁芯15，该脱扣铁芯15与一脱扣线圈弹簧14相抵接。其中，输入触头臂27，28为静触头臂，其一端装设入所述磁环组件26，另一端设有静电触头271，281；输出触头臂10，11为动触头臂，设有四个并置的弹性金属片，并分别在弹性金属片的自由端设有动电触头101，102，111，112；脱扣器13设置在输出动触头臂10，11的下方，脱扣器两侧分别设有向外延伸的提臂131，132，在输出动触头臂的上方设有与脱扣器配合连接的脱扣压板9，该脱扣压板上还设有与其固定连接的脱扣弹簧8。为了保护电路板上的电子元件不会受到各电触头分离时所产生的电弧的损害，在电路板24和输入触头臂27，28之间还可设有一电弧挡板35，如图2-3b所示。该电弧挡板35的结构并没有特别的限制。
从图2-3b所示的结构图中可以看出，在该优选实施方式中所采用的脱扣压板9的结构为与脱扣器13的结构相对应的一种细长板状结构，当然可以理解的是，任何可使脱扣压板9与脱扣器13相互配合以辅助提供对输出动触头臂的抵接力的结构都是可以采用的。在该脱扣压板9的下表面以及脱扣器13的提臂131，132的上表面都可分别延伸设有压板凸块93，94和提臂凸块135，136，用以增强对夹持在其间的输出动触头臂10，11施加动作的灵敏度。更进一步地，脱扣压板9的下表面对应于所述脱扣器的提臂131，132延伸设有压板辅助臂91，92，所述压板辅助臂可选地设置为可将提臂131，132包覆的U型形状，以有助于脱扣压板和脱扣器的协同运动。其中。该U型结构的一个分支还可通过卡置在提臂上的提臂凹槽133，134内而与脱扣器13固定连接，而另一个分支则延伸超过所述提臂，并与设置在脱扣器13下方且安装在电路板24上的辅助开关17，18的辅助动触头臂17相接触。在辅助动触头臂17和对应的辅助静触头臂18上设有辅助动电触头171和辅助静电触头181。
在脱扣压板9、脱扣器13以及锁扣元件12上分别设置有通孔96，137和121，用以供复位机构中的复位销5穿过。该复位销5与复位按钮4固定连接并套装有复位弹簧22。在脱扣压板9的上方设有脱扣弹簧8，其借助于沿通孔96向上延伸的凸缘95而套装在脱扣压板9上。应该理解的是，脱扣弹簧8和脱扣压板9之间的配合连接也可采用其它适合的方式，例如焊接固定等。而为了更稳固地将脱扣压板9和脱扣器13配合连接在一起，还可沿脱扣器通孔137向上延伸形成一凸缘，以配合插入到压板通孔96中。当然，脱扣压板9和脱扣器13之间的配合连接并不局限于在此描述的提臂凹槽以及凸缘的形式。此外，有利地将脱扣弹簧8也套装在复位销5上并与复位弹簧22间隔设置，如图4a-5b中所示。
在脱扣器13上还设有供锁扣元件12穿过的锁扣容置槽138，同时，锁扣元件12优选设置为L型结构，在与设有通孔121的侧面基本垂直的一侧面上设有卡槽122，用以与脱扣铁芯15相互卡紧，从而实现其与脱扣铁芯15的同步运动。
复位开关25也设置在电路板24上，包括焊接在电路板24上的复位开关静电触头252，以及设置在同样焊接在电路板上的弹性金属片上的复位开关动电触头251。
此外，由于该插座是一个起到保护作用的装置，因此定期检查其是否完好可靠是非常有必要的。由此在插座片21的下方与试验按钮6之间可设置有一试验片23以构成试验机构，通过试验按钮6和限流电阻的串联，可模拟漏电路径，以检查装置能否正常动作。
最后，在上盖1和接地架组件7之间还可安装有对应于插孔的防插装置2和3，在底座29的两侧对称设有电源输入端32，33和输出端30，31，并由装配螺钉34将上盖1，中层支架19、底座29等部件紧固连接在一起构成完整的漏电保护插座。
下面参照附图来描述插座的具体动作过程。首先参照图4a和4b，示出的是处于正常工作，即复位状态下的插座。当按下复位按钮4时，与其固定连接的复位销5向下移动，复位弹簧22被压缩，同时脱扣压板9、脱扣器13向下移动，使得复位开关25的动电触头251和静电触头252接触导通，因而在脱扣线圈161内产生电流并形成磁场，以吸引脱扣铁芯15带动锁扣元件12移动，同时复位销5上的锁定槽51穿过锁扣元件12上的通孔121；此时，由于复位开关25自身的弹性作用使其自动断开连接，脱扣线圈161内没有电流通过，磁场消失，脱扣线圈弹簧14发生作用使锁扣元件12往回移动，使得复位销5借助于锁定槽51而与锁扣元件12相互锁定；由于复位弹簧22的设计，在复位按钮4上所施加的力消失后，先前被压缩的复位弹簧22被释放，带动复位销5向上移动，因为此时复位销5与锁扣元件12是锁紧在一起的，所以复位销5的上移带动锁扣元件12、脱扣器13以及脱扣压板9同时上移，脱扣器13的提臂131，132将输出动触头臂10，11托起，并使得输出动电触头102，111与输入静电触头271，281接触导通，而输出动电触头101，112与插座片电触头201，211接触导通，从而实现电源输入端与输出端的电连接。值得注意的是，脱扣压板9的压板辅助臂91，92在复位前是与辅助动触头臂相接触的，而在进行复位后，由于脱扣压板9向上移动，那么压板辅助臂91、92也随之向上移动，因此，辅助开关17，18的辅助静电触头181与辅助动电触头171连接导通。
如图5a-5b所示，当插座内发生漏电现象时，磁环组件26检测到漏电电流而使脱扣线圈161得电并产生磁场，脱扣铁芯15推动锁扣元件12移动，使得复位销5的锁定槽51从锁扣元件12的锁扣通孔121中滑出并向上弹起，脱扣压板9和脱扣器13相应下落；此时，先前由于脱扣压板9向上移动而被压缩的脱扣弹簧8被释放，在其回弹力的作用下，脱扣压板9快速下压输出动触头臂10，11，使连接导通的输出动电触头102，111与输入静电触头271，281，以及输出动电触头101，112与插座片电触头201，211分离，从而将电源输入端与输出端的电连接快速断开。由于与脱扣器13相互作用的为输出动触头臂10，11，使得输出端的快速电流消失更有利地保证了人身安全。
同样由于脱扣压板9的快速下压，压板辅助臂91，92重新接触辅助动触头臂17并下压，因此，连接导通的辅助静电触头181与辅助动电触头171分离，辅助开关17，18断开，在图6中，辅助开关17，18以SW3表示。
如前所述，在实际使用过程中，需要用试验机构来定期检测该漏电保护插座的功能是否可靠，其操作过程为：在插座的正常使用状态下按下试验按钮6，通过按钮下方设置的机构如压杆来下压试验片23与试验电阻(未示出)导通以模拟漏电电流，类似地，脱扣线圈161产生磁场使锁扣元件12移动，锁定槽51从锁扣通孔121中滑出，脱扣弹簧8快速反弹，脱扣压板9快速下压，使插座内的电连接快速断开。当检测完毕并确认插座可正常使用时，再次按下复位按钮4即可重新建立电连接。
本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，但都属于本实用新型的保护范围。上述实施例的描述是例示性的而不是限制性的。

Claims (11)

1、脱扣装置，包括脱扣器(13)、与所述脱扣器可移动连接的锁扣元件(12)、以及与所述锁扣元件(12)可移动连接的电磁元件，其中，所述脱扣器(13)两侧分别设有向外延伸的提臂(131，132)，其特征在于，在所述脱扣器的上方还设有与脱扣器配合连接的脱扣压板(9)，在该脱扣压板的上方设有与其配合连接的脱扣弹簧(8)。
2、根据权利要求1所述的脱扣装置，其特征在于，所述脱扣压板(9)的下表面对应于所述脱扣器的提臂(131，132)延伸设有压板凸块(93，94)。
3、根据权利要求1所述的脱扣装置，其特征在于，还包括设置在所述脱扣器(13)下方的辅助开关(17，18)，该辅助开关包括辅助动触头臂(17)和辅助静触头臂(18)。
4、根据权利要求3所述的脱扣装置，其特征在于，所述脱扣压板(9)的下表面对应于所述脱扣器的提臂(131，132)延伸设有压板辅助臂(91，92)，所述压板辅助臂延伸超出所述提臂，并邻近所述辅助动触头臂(17)。
5、漏电保护插座，包括壳体和设置在所述壳体内的电路板(24)；
所述电路板(24)上安装有一对输出触头臂(10，11)、一对输入触头臂(27，28)、复位开关(25)、以及带有脱扣器(13)、锁扣元件(12)和电磁元件的脱扣装置；
所述壳体内还设有复位机构、试验机构、以及一对插座片(20，21)，所述插座片上分别设有电触头(201，211)；
其特征在于，所述输入触头臂(27，28)为静触头臂，其一端装设入所述电磁元件，另一端设有静电触头(271，281)；
所述输出触头臂(10，11)为动触头臂，设有四个并置的弹性金属片，并分别在弹性金属片的自由端设有动电触头(101，102，111，112)；
所述脱扣器(13)设置在输出动触头臂(10，11)的下方，脱扣器两侧分别设有向外延伸的提臂(131，132)，在输出动触头臂的上方设有与脱扣器配合连接的脱扣压板(9)，该脱扣压板上还设有与其配合连接的脱扣弹簧(8)。
6、根据权利要求5所述的漏电保护插座，其特征在于，所述脱扣压板(9)的下表面对应于所述脱扣器的提臂(131，132)延伸设有压板凸块(93，94)。
7、根据权利要求5所述的漏电保护插座，其特征在于，还包括设置在所述脱扣器(13)下方并安装在所述电路板(24)上的辅助开关(17，18)，该辅助开关包括辅助动触头臂(17)和辅助静触头臂(18)及其相应的辅助动电触头(171)和辅助静电触头(181)。
8、根据权利要求7所述的漏电保护插座，其特征在于，所述脱扣压板(9)的下表面对应于所述脱扣器的提臂(131，132)延伸设有压板辅助臂(91，92)，所述压板辅助臂延伸超出所述提臂，并与所述辅助动触头臂(17)相接触。
9、根据权利要求8所述的漏电保护插座，其特征在于，在所述电路板(24)和所述输入触头臂(27，28)之间设有一电弧挡板(35)。
10、根据权利要求1所述的漏电保护插座，其特征在于，所述复位机构包括复位按钮(4)、与该复位按钮固定连接的复位销(5)、以及套装在该复位销上的复位弹簧(22)，其中，所述复位销(5)贯穿所述脱扣压板(9)、脱扣器(13)以及锁扣元件(12)上分别设置的相应通孔(96，137，121)，所述脱扣弹簧(8)也套装在该复位销(5)上并位于所述复位弹簧(22)下方。
11、根据权利要求10所述的漏电保护插座，其特征在于，所述脱扣弹簧(8)与所述复位弹簧(22)间隔设置。
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