CN100334667C - 电开关装置的开关壳体及其组装方法 - Google Patents

Abstract

一种电开关装置，具有能够与至少一个开关电极组件(80)装配在一起的开关壳体，该电开关装置包括两个位于可沿水平位移轴(X)移动的接触桥(83)两侧的灭弧分离单元(81，82)。所述开关壳体包括：第一元件(20)，其包括一个由开关装置(10)的第一水平面形成的底部(21)，这样形成了一个具有腔室(29)的箱体，这个腔容纳了电极开关组件的第一分离单元(81)；装配到第一元件(20)上的第二元件(30)，其包括一个由开关装置(10)的对着第一水平面的第二水平面构成的底部(31)，这样形成了一个具有腔室(39)的箱体，这个腔容纳了电极开关组件的第二分离单元(82)。本发明还涉及一种组装这种开关装置的方法。

Description

电开关装置的开关壳体及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种低压电气开关装置，特别是接触器、断路器或接触器-断路器型的开关装置，包括由两部分构成的开关壳体，每部分形成一个壳体，该壳体包围灭弧分离单元提供更好的刚性以及更好的耐气压性。本发明还涉及一种组装这种开关装置的方法。

背景技术

现有的电开关装置包括弧控制装置，其中灭弧分离器以尽可能快的速度将两个触头分开时产生的电弧消灭并排出。这些弧控制装置必须可以承受电弧下游的大电弧以及高压气体过压，特别是在设计用来短路电流保护的装置中。弧控制装置结合到开关壳体中，因此壳体的壁必须能够承受电极触头在打开期间而产生的过压。

通常，开关装置包括由绝缘材料制成的具有箱形基部的壳体，其底部形成开关装置的背面。这个箱在前面打开，这样电极开关组件的各组成元件(例如可动接触桥、桥动作推杆、接触压力弹簧、桥保持壳体、灭弧分离单元、偏转器等等)可以从前面插入到这个箱中。

一般来说，为了便于开关装置组装，电极开关组件要全部或部分组装后才插入到箱中。然后箱覆盖上盖或帽使其密封，进而形成开关壳体，其被分成用于开关装置不同电极的多个弧控单元。该盖子还支撑激活开关装置可动触头的脱扣系统。例如，这个脱扣装置可以是一个机械锁定单元、磁性开关单元和/或热开关单元。

箱和盖之间的结合必须进行仔细的设计，因为该结合部要受到气体过压的高应力作用，尤其是对应于气体过压很高的区域的、靠近分离单元外端的位置。在一个常规结构中，几乎要在整个箱的前表面上来打开开关壳体箱以及箱与盖之间的结合区，否则很难将电极开关组件的各种组分插入到开关壳体中，特别是在预先组装好了的时候。因此，这种结合区所占的区要很大，并且还包括靠近分离单元端部的区域。这样由于压力产生了很大的力，这导致了开关壳体机械性能降低，该开关壳体必须通过附加增强装置进行补偿以在箱和盖之间保持良好密封。

发明内容

因此，如果能够设计一种简单的开关壳体设备，既能减少弧控制装置内部的过压应力，又能够保证电极开关组件和脱扣系统快速、简单的组装，特别是在必须承受大电流的高额定值开关中，那么，将是有利的。

因此，本发明的一个目的是通过减小结合区所占的面积和增加形成开关壳体的不同部件的刚性提供在开关壳体中的这个结合区对于过压的更好的机械强度和更好的密封。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种电开关装置，其包括一个设计成保持至少一个电极开关组件的开关壳体，电极开关组件在可沿水平移动轴移动的可动接触桥的两侧设置有两个灭弧分离单元。这个开关壳体包括第一元件和第二元件。第一元件包括两个侧壁、一个后壁、一个前壁和一个由开关装置的第一水平面形成的底部，这样形成了一个具有腔室的箱体，这个腔容纳了电极开关组件的第一分离单元。第二元件包括两个侧壁、一个后壁、一个前壁和一个由开关装置正对第一水平面的第二水平面构成的底部，这样形成了一个具有腔室的箱体，这个腔容纳了电极开关组件的第二分离单元。

根据一个特点，多极开关装置的开关壳体的每个元件还包括在固定到所述元件的前壁、后壁和底部上的相邻极之间的分隔隔板。根据另一个特点，开关壳体每个元件优选由单一的模制件构成。

因此，开关壳体的第一和第二元件之间的结合区处于一个平面中，这个平面大致平行于开关壳体的第一和第二水平面。但是，在已知的解决方法中，这个结合区位于垂直于接触桥水平位移轴的大致垂直的面上。由于在这样的开关装置中，由于布置了开关组件，开关壳体的高度大于它的深度，因此这允许结合区占有非常小的面积并具有更好的机械强度。

本发明的另一个目的是提出组装这种电开关装置的简单、快速的方法。

为了实现这个目的，组装方法包括顺次的多个步骤：将电极开关组件插入到开关壳体的第一元件中；将脱扣系统挂在第一元件上；然后，将开关壳体的第二元件固定到第一元件上，以同时闭合开关壳体并锁定脱扣系统。

根据一个特点，脱扣系统悬挂步骤包括将一个机械锁定单元闩锁定到第一元件上的步骤，和一个将一个磁/热单元闩锁到这个机械锁定单元的步骤。

附图说明

在阅读随后结合参考由例子和附图给出的实施方式的详细说明之后，可以清楚了解本发明的其它特点和优点，其中：

图1示出了本发明开关装置的简化侧视图；

图2示出了开关装置的开关壳体的第一元件的剖视图；

图3示出了具有机械锁定单元和磁/热单元的脱扣系统的简化示意图；

图4示出了电极开关组件要插入到开关装置中的部分；

图5示出了开关装置与开关装置的开关壳体的第二元件组装时的剖视图，开关装置包括图2、3、4中的组件；

图6示出了图1中的开关装置的剖视图，其包括图5中的不同部分以及前表面单元；

图7示出了一个三极开关装置的空的开关壳体的两元件的俯视透视图。

具体实施方式

参照不同的附图，电气开关装置10，例如断路器、接触器或单极或多极接触器-断路器型开关装置，设计成通过将电极上游电流线路75转换到电极下游电流线路59来控制和/或保护下游电路。通常，上游电流线路75可以通过未示出的开关装置10的上游端子单元连接到一个上游供电电路上。下游电流线路59可以通过图中未示出的开关装置10的下游端子单元连接到下游负载电路上。

开关装置的每个电机都具有一个类似图4中示意性示出的电极开关组件80，其包括支撑两个可动触头84、85的可动导电桥83，两个可动触头位于中间水平轴X的两侧。桥83沿向前/向后方向的位移轴X的平动，这样可以使桥83的可动触头84、85与开关装置的上游和下游固定触头76、56分开或连接。当可动触头与固定触头接触时，被认为是开关装置处于闭合位置，以连接上游电流线路75和下游电流线路59；当上述的接触断开时，被认为是开关装置处于打开或脱扣位置。

在所示的例子中，电极开关组件80还包括一个可以使可动桥83沿打开方向动作的推进杆78，以及一个未示出的接触压力弹簧，其设计成可以使可动桥83沿闭合方向动作。很明显，其它令可动桥83移动的装置很显然也是可以的。

在可动桥83的X轴每一侧上的电极开关组件80都包括一个第一灭弧分离单元81和一个第二灭弧分离单元82，其目的在于引导可动触头84、85与相应的固定触头76和56分别打开时产生的电弧，并将电弧导向外面。各种公知的装置比如偏转器89也可以用来帮助消灭电弧。在像短路电流这样的强电流产生之后触头打开之时而出现的脱扣会引起很大的气体过压，这些气体随即被朝着分离单元81、82的外部端头81′、82′引导。

优选的是，由于在安装到一个开关装置的开关壳体(或盒体)上之前便于组装电极开关组件80的不同零部件，所以，每个电极开关组件80预先组装好。因此，这种开关装置必须首先充分地打开，以易于插入开关组件80，其次一旦开关装置组装好后要提供很好的抵抗气体过压能力。

这是为什么本发明的开关装置10的开关壳体包括两个特殊的元件20、30的原因。如图2和7所示，开关壳体的第一元件20具有两个处于后壁23和前壁22之间的大致平行的侧壁24、25，以及一个连接垂直壁22、23、24、25的底部21。因此，第一元件20形成了第一大致平行六面体形的箱体，该箱体在底部21的相对侧开口。第一箱体10的腔29全部或部分地包含电极开关组件80的第一分离单元81。第一元件20的底部21构成开关装置10的壳体的第一水平表面，例如顶面。

参照图5和7，开关壳体的第二元件30在后壁33和前壁32之间具有两个大体平行的侧壁34、35，以及连接垂直壁32、33、34、35的底部31。因此，第二元件30形成了第二大致平行六面体形的箱体，该箱体在底部31的相对侧开口。第二箱体的腔39可以完全或部分的包围电极开关组件80的第二分离单元82。第二元件30的底部31形成开关装置10的壳体第二水平表面，例如与顶面21对着的底面。

因此，两个元件20和30设计成两个刚性半盒体，这样当组装装置10时，它们可以彼此嵌套以构成闭合的开关壳体而在腔29、39中形成弧控制装置。由于箱体形状是在一侧上打开，因此很容易将电极开关组件80插入到开关壳体的每个半壳20、30中。一旦组装完成，两个元件20、30利用连接装置比如卡接装置28、38而互相固定，卡接装置28、38例如由元件20的弹性装置28构成，其端部可以卡进元件30的开口38中。其它的诸如连接螺钉的连接装置也可以使两个元件20、30相互固定。

在像图7示出的多极开关装置的情况中，每个元件20、30还在每个相邻极之间包括分隔隔板26、36以将各极彼此隔离。每个隔板26和36分别固定到元件20和30的后壁23和33、前部22和32以及底部21和31上。这些隔板26和36分别大体平行于侧壁24、25和34、35，并形成一个分隔系统，其分别限制出分隔腔29和39，进而为每极形成各自的弧控制装置。

图7示出了一个三极开关装置，其中每个元件20、30包括两个分隔隔板26、36。在所述的实施方式中，每个分隔隔板36还包括一个内部凹口，相应的分隔隔板26将插入其中。结果在分隔隔板26、26之间形成了重叠。这个解决方案的优势在于，能够保证电极的不同弧控制装置29、39之间良好的密封，也考虑了极之间的漏电距离以及隔板26、36之间接合区的刚性。

后壁23、33之间以及侧壁24和44、25和35之间的接合，也可以容易地实现重叠。另一方面，前壁22、32设置成在它们之间留出足够的空间，尤其是要能够使每个极的推杆78向后滑动。

优选的是，开关壳体的每个元件20和30都由一个用绝缘塑料材料模铸成的单个部件构成，这样，简化了开关装置的制造，还在各电极极的不同腔29、39之间提供了良好的密封，以及元件20、30更好的刚性。另外，两个元件20、30的内部尺寸可以设计成这样，即当它们互相接触地固定时，它们可以保持住置于内部的不同电极的开关组件的位置。还有，元件20、30的底部21、31，在开关装置10的顶部和底部，包括几个开孔27、37以将气体从不同弧控制装置29、30中排到外面。

对应于两个组装好的元件之间接合处的两元件20、30之间的接合区，位于大体平行于开关壳体底部21、31的大致水平面上(见图1和6)。传统的解决方法中，箱体和盖之间的接合区设置在垂直于水平位置轴X的大致垂直平面上靠近开关壳体前部的位置上。另外，在这样的开关装置中，由于开关组件80结构以及电极的布置，开关壳体的高度低于其深度。

因此，利用本发明，接合区所占表面与传统方法相比显著地减小了。因此，对给定的气压来说，施加到两元件20、30之间接合区上的压力明显减小，因此可以获得更好的机械强度。这种设置也意味着元件20、30的不同部分，特别是在分隔隔板26、36上的部分，其刚性被提高了。另外，有利的是，两元件20、30之间的接合区可以保持远离分离单元81、82的外部端头81′、82′，这可以不需抵抗额外的过压。由于开关外壳设置成两个单独的元件20、30，因此首先可以轻易地插入预先安装好的电极开关组件，其次得到了更好的抵抗气体过压的极弧控制装置。

一旦组装好后，元件20、30的侧壁24、25和34、35形成开关装置10壳体的侧表面。随后开关壳体形成开关10的基座，具体来说，脱扣系统可以固定在该基座上。另外，在开关壳体的侧壁23、33之一上还设有构件用于将该开关10结合到诸如DIN导轨或其它的任何组件支撑上。在附图中，这些连接装置设置在元件20的后壁23上。

为了控制和/或保护下游电路，开关装置10包括由几个功能单元之一构成的脱扣系统。在所述的例子中，脱扣系统包括用于每一极的机电型磁/热开关单元50和机械锁合单元40。类似的，也可以考虑采用其它诸如具有电检测的磁和/或热开关单元的功能单元。

机械锁合单元40具有一个锁41，能够按公知方式沿开口方向在每个电极的推杆78上施加力，例如通过连接片。为简化起见，图中未示出该连接片。类似的，机电磁/热开关单元50传送电源电流在对应极中循环，且该机电磁/热开关单元可以串连设置热脱扣装置51，如利用加热器激活的双金属片，由磁性线圈和撞针构成的磁性脱扣装置52，其沿打开方向作用在电极的可动桥83上，例如通过穿过推杆的撞杆上对起作用。为简化起见，未在图中示出该穿过推杆78的撞杆。

对每一电极来说，开关装置10包括形成上游电流电极线的固定的上游导体75，其一端为由两个支脚73和74形成的大致U形(参见图2)。U形中的一只支脚74带有与可动触头84配合的固定上游触头76。根据本发明，通过将开关壳体的第一元件20的前壁22插入U形两支脚73、74之间的空间，上游导体75被插入到开关装置10中。支脚73、74之间的空间可以这样选择，即一旦上游导体75插入，其卡在围绕前壁22的两支脚73、74之间而被保持就位。

类似的，开关装置10也包括在下游的固定导体55，其一端为大致U形，由两个支脚53和54(参见图3)形成。U形中的一只支脚54带有与可动触头85配合的下游固定触头56。在图3示出的例子中，下游导体55与热脱扣装置51、磁性脱扣装置52和下游电流电极线59串连连接。因此，下游导体55被固定到电极的磁/热开关单元50上。当单元50组装到开关装置10中时(参见图5)，开关壳体的第二元件30的前壁32插入到每个下游导体55的两支脚53、54之间的内部空间内，这样在关闭开关壳体的同时保持和锁住脱扣系统。支脚53、54之间的距离可以如此设计，即下游导体55通过卡在围绕前壁22的两支脚73、74之间而被固定就位。

本发明还涉及一种简单、快速组装前述开关装置的方法。根据本发明，该方法按顺序包括下述步骤：

第一插入步骤A，插入每个电极开关组件80，其中电极开关组件80已经装入到由开关壳体第一元件20每个腔29形成的弧控制装置中。第一元件20的开口箱体形状能够很容易地实现通过箱体开口的插入。这个步骤通过表示第一元件20的图2和表示开关组件80的图4之间的从下往上的箭头A图示出。上游电极导体75是在预先插入步骤中插入的，或者是在步骤A过程中插入，特别是如果它们与电极开关组件80预先组装好了的情况下。U形支脚74、73位于第一元件22的前壁22的两侧以将上游导体75保持就位，例如通过将其卡入或楔入或陷进的方式。

第二悬挂步骤B，将开关装置10的脱扣系统40，50挂在第一元件20。这个步骤在图中通过表示脱扣系统40、50的图2和图3之间的箭头B表示。步骤B依据组成脱扣系统的功能单元的数量可以分成几个阶段。在一个脱扣系统包括机械锁合单元40和一个或几个磁/热开关单元50的开关装置10中，悬挂步骤B包括将锁合单元40挂在第一元件20的前壁22的第一步骤。例如，锁合单元40可以通过滑动、楔合或其它方式，通过从顶部到底部的垂直移动而插入，锁住单元40的任何垂直移动，然后保持就位与第一元件20接触。这个悬挂步骤B还包括将每个磁/热单元50固定到由第一元件20和单元40构成的组件上的另一个悬挂步骤。例如，磁/热单元50可以通过滑动、楔合或其它方式在水平移动中插入直到其与第一元件20接触上，然后保持就位在锁合单元40中。每个磁/热单元50已经固定到锁合单元40上后，可以锁住整个脱扣系统以防止任何垂直移动。结果就是图5的上部示出的组件。在这个步骤期间，也使作用于推杆78的装置就位。

第三固定步骤C，将第二元件30固定到第一元件20上以闭合开关壳体并最终能够锁住脱扣系统与开关壳体接触。第二元件30的开口箱体形状，能够很容易地将事先插入到第一元件20中的每个电极开关组件80的第二分离单元82插入到由每个腔39形成的弧控制装置中，这一步通过图5中从下到上的箭头C表示。在步骤C期间，第二元件30的前壁32插入并保持就位在固定到每个磁/热单元50上的每个下游导体55的U形两支脚53、54之间的位置，例如通过卡入、楔入或陷进的方式，这样该脱扣系统可以完全地被锁住。

第二元件30优选通过卡装配合装置28、38或诸如螺钉的其它构件连接到第一元件20上。因此，有利的是，步骤C中利用前壁32地将脱扣系统完全地锁定，并通过将第二元件30固定到第一元件20上而在一个单独操作中闭合该开关壳体。这样提供了组装该开关的快速、简单并有效的方法。

还有一个连接步骤用于将具有控制和/或显示装置的前表面单元60定位到脱扣系统40、50的前部，以最终得到如图1到6示出的组装好的开关10，其中该控制和/和显示装置包括在开关装置中。

除前面提到的优点之外，这种类型的设计是非常模块化的。开关装置10的每个模块都可以与其它模块(电极开关组件、锁定单元、磁/热单元、前表面单元等等)分开设计并组装。这样，首先在维护操作期间便于用一个模块来代替另一个模块，也便于设计电开关的来自同一基础的不同功能，或者便于使用通用模块来设计各种各样的开关。

很明显，可以想象到对于细节的其它各种变化和改进，甚至可以考虑利用等同件，而这些并不会超出本发明的构思。

Claims (15)

1.一种电开关装置，具有能够与至少一个电极开关组件(80)装配在一起的开关壳体，在可动桥(83)的X轴每一侧上的电极开关组件(80)都包括一个第一灭弧分离单元(81)和一个第二灭弧分离单元(82)，其特征在于，所述开关壳体包括：

第一元件(20)，其包括两个侧壁(24、25)、一个后壁(23)、一个前壁(22)和一个由电开关装置(10)的第一水平面形成的底部(21)，这样形成了一个具有腔室(29)的箱体，这个腔容纳了电极开关组件的第一灭弧分离单元(81)，

独立于第一元件(20)的第二元件(30)，其包括两个侧壁(34、35)、一个后壁(33)、一个前壁(32)和一个由电开关装置(10)的对着第一水平面的第二水平面构成的底部(31)，这样形成了一个具有腔室(39)的箱体，这个腔容纳了电极开关组件的第二灭弧分离单元(82)。

2.根据权利要求1的电开关装置，其特征在于，多极开关装置的开关壳体中，第一元件(20)、第二元件(30)还分别包括各相邻电极之间相应的分隔隔板(26、36)，所述分隔隔板(26、36)分别固定在所述第一元件(20)、第二元件(30)的相应后壁(23、33)和相应前壁(22、32)以及相应底部。

3.根据权利要求1或2的电开关装置，其特征在于，开关壳体的第一元件(20)、第二元件(30)分别由单一模制件构成。

4.根据权利要求1到2中任意一项的电开关装置，其特征在于，第一元件(20)和第二元件(30)装在一起后，在前壁(22、32)之间留有足够的空间，使各电极的推杆(78)能够滑动，而推杆(78)能够使电极的可动触头(83)移动。

5.根据权利要求4的电开关装置，其特征在于，对于每个电极都包括承载固定的上游触头(76)的U形的上游导体(75)，第一元件(20)的前壁(22)可以插入到每个上游导体(75)的U形中。

6.根据权利要求1的电开关装置，其特征在于，它包括可使开关装置各电极的可动接触桥(83)活动的脱扣系统，对于每个电极，还包括承载固定的下游触头(56)的U形的下游导体(55)，第二元件(30)的前壁(32)插入到每个下游导体(55)的U形中，锁住脱扣系统与开关壳体接触。

7.根据权利要求6的电开关装置，其特征在于，该脱扣系统包括一个机械锁定单元(40)。

8.根据权利要求6或7的电开关装置，其特征在于，脱扣系统包括一个磁/热单元(50)。

9.根据权利要求1的电开关装置，其特征在于，第一元件(20)和第二元件(30)通过卡接装置(28、38)而相互固定。

10.一种组装根据前述权利要求之一的电开关装置(10)的方法，其特征在于，该组装方法按顺序包括下列步骤：

插入步骤(A)，将各电极开关组件(80)插入开关壳体第一元件(20)，

悬挂步骤(B)，将脱扣系统挂在第一元件(20)上，

固定步骤(C)，将开关壳体的第二元件(30)固定到第一元件(20)以同时闭合开关壳体并可锁定脱扣系统。

11.根据权利要求10的组装方法，其特征在于，脱扣系统包括一个U形的电极下游导体(55)，该脱扣系统通过将第二元件(30)的前壁(32)插入到每个电极下游导体(55)的U形中而被锁定。

12.根据权利要求10的组装方法，其特征在于，悬挂步骤(B)包括将机械锁定单元(40)闩锁到第一元件(20)上的步骤，以及随后的将磁/热单元(50)闩锁到机械锁定单元(40)的步骤。

13.根据权利要求10的组装方法，其特征在于，第二元件(30)利用卡装装置固定到第一元件(20)上。

14.根据权利要求10的组装方法，其特征在于，包括一个预先步骤，插入一个U形的电极上游导体(75)，第一元件(20)的前壁(22)能够装配在U形电极上游导体中。

15.根据权利要求10的组装方法，其特征在于，包括一个附加步骤，将该开关装置的前表面单元(60)固定到脱扣系统的前部上。

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