CN100437871C - 用于熔丝断路器的合成绝缘子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电熔丝断路器的绝缘子(20)，包括一个带有连接件(40)的合成主体(30)，一个壳体(50)，其中合成主体(30)位于壳体(50)之内。

Description

用于熔丝断路器的合成绝缘子

技术领域

本发明涉及用于电力分配系统的熔丝断路器，并且尤其涉及用于熔丝断路装置中的合成绝缘子。

背景技术

电断路器是一种用于对电力分配网提供保护的装置。如果比如在线路上的电流中存在电涌现象，那么断路器上的熔断器将被烧断，从而切断向一部分电网的电力供给。由此，一部分电网断电。尽管一部分电网发生断电，但是防止了整个电网遭受电涌的冲击，并且保持正常工作。

电断路器包含三个部件：一个熔断器，一个绝缘子以及一根保险丝。当熔断器被烧断时，会在绝缘子上以物理方式施加作用力。因此，绝缘子必须被制成具有足够的强度，以承受当熔断器被烧断时来自于熔断器的损坏。因此，绝缘子以瓷料或者某些其它陶瓷材料制成，用于增大强度以防止当熔断元件启用时的损坏。例如在授予给Field的美国专利No.4774488中教导了使用一种瓷料绝缘子，在此通过引用将该专利中公开的内容全部结合入本发明。

但是，陶瓷和金属绝缘子较为笨重；它们需要专用的组装夹具或者工艺，并且难以使用和难以进行搬运及运输。陶瓷绝缘子还很脆弱并且易于碎裂和断裂。

与电断路器伴生存在一些问题。当在熔断器组件处于打开或者闭合位置的同时电流直接从导电表面快速流动至接地表面时，会出现一个所述问题。这种现象被称作“飞弧”。导电表面与接地表面之间的电流行进间隙被称作“放电距离”。

当电流沿着绝缘子的表面行进或者“蠕变(creep)”时，会出现另外一种与常规断路器相关的问题，即旁通过熔断器组件。当绝缘子具有较小的表面距离时，会出现“蠕变”现象。当水、灰尘、碎屑、盐、气载物质以及大气污染物被捕获在绝缘子表面上并且形成一个用于电流的便捷通路时，会出现所述现象。该表面距离也被称作断路器的“漏电”、“跟踪”或者“蠕变”距离。

由于这些问题，断路器必须由多种不同尺寸的绝缘子制成。根据工作电压和环境状况，断路器被制成带有多种绝缘子尺寸，它们提供了不同的放电和蠕变距离。空气中的放电距离是已知的，因此绝缘子必须被制成各种尺寸，以便增大该距离并且使得合适尺寸的绝缘子与一个特定电压相匹配。蠕变距离也必须随着横跨导电体的电压增大而增大，从而可以防止出现“飞弧”现象。

已经设计出带有塑料或者聚合物绝缘子的断路器；但是，这种绝缘子的设计结构复杂并且需要使用大量的劳力进行制造。这种断路器的示例包括授予给Tillery等的美国专利No.5300912，其题目为“Electrical Cutout for High Voltage Power Lines”，在此通过引用将其中公开的内容结合入本发明。但是，Tillery等采用了一种注射模制而成的绝缘子，其带有一个复杂的非实心横剖面构造(第6栏第20至22行)，在其上安装有裙部(skirts)(第4栏第53至54行)。

用于断路器中的其它绝缘子使用了“翼片”或者“裙部”，它们需要额外的时间和人工进行组装。例如，授予给Brandi的美国专利No.5128648公开了使用大量的圆形“翼片”(第3栏第45至47行)，这些“翼片”环绕一根杆放置(图3)，该美国专利的题目为“Line Cutoutfor Electrical Distribution System”，在此通过引用将其中公开的内容结合入本发明。在授予给Harmon的美国专利No.4870387中，公开了一种由玻璃珠和脱水矾土填充的双酚(dehydrated alumina-filled bisphenol)制成的绝缘子(参见第4栏第34至36行)，其采用了具有卵形横剖面构造的“裙部”(第4栏第44至48行)，该美国专利的题目为“Beam Strengthened Cutout Insulator”，在此通过引用将其中公开的内容结合入本发明。

因此，希望存在一种简单的设计结构，来有利于方便地制造电力工业所需的多种不同尺寸的断路器和绝缘子。还希望存在一种更轻的绝缘子，容许更为方便地进行搬运和运输。还有，希望存在这样一种绝缘子，其将不会捕获水、灰尘、碎屑、盐以及气载物质，并且由此减小了有效蠕变距离。最终，还希望存在一种更为坚固的绝缘子，当熔断器被烧断时其将不会碎裂或者断裂，并且可以承受由供电线路施加的拉力。

本发明旨在克服现有系统中固有的这些以及其它缺点。

发明概述

本发明的保护范围仅由所附权利要求加以限定，并不受在本概述内所描述内容的任何影响。简而言之，一种用于实施本发明中的技术特征的电熔丝断路器包括：(i)一个绝缘子，该绝缘子包括一个具有至少两个连接件的合成主体；(ii)一个熔断器组件，其中一个第一连接件将所述合成主体耦合在该熔断器组件上，而一个第二连接件将所述主体耦合在一个公用设施构件上；以及(iii)一个壳体，其中所述合成主体位于该壳体之内。

本发明还包括一种用于电熔丝断路器的绝缘子，包括：(i)一个具有至少两个连接件的合成主体，其中一个第一连接件将该合成主体耦合在一个熔断器组件上，而一个第二连接件将该合成主体耦合在一个公用设施构件上；以及(ii)一个壳体，其中所述合成主体位于该壳体之内。

附图简述

图1描绘了一个熔丝断路器的实施例。

图2描绘了一个用于熔丝断路器的绝缘子实施例。

图3描绘了一个用于熔丝断路器的绝缘子主体实施例。

图4描绘了一个用于熔丝断路器的绝缘子壳体实施例。

图5描绘了一个端部连接件的实施例。

图6描绘了一个支撑连接件的实施例。

图7描绘了一个用于熔丝断路器的熔断器实施例。

图8描绘了一个用于熔丝断路器的熔断器下侧套筒的前侧视图。

优选实施例

下面参照附图，图1、2、3和4示出了一个构成本发明优选实施例的熔丝断路器，并且包括一个熔断器组件60和一个绝缘子20，其中绝缘子20具有一个带有连接件44、45、46的主体30和一个壳体50。

本发明的优选实施例带有端部连接件44、45和一个支撑连接件46。根据本发明的一个方面，支撑连接件46将主体30固连在一个公用设施构件上，比如公用电杆(utility pole)或者横臂上。根据本发明的另外一个方面，端部连接件44、45将主体30耦合到一个导电体上。根据本发明的再一个方面，一个端部连接件44、45将主体30耦合到一个熔断器组件60上。

图5描绘了被制成“L”形状的端部连接件44、45，并且如图6中描绘的那样，优选实施例中的支撑连接件46倾斜设置。在本发明的优选实施例中，连接件44、45、46由金属制成。根据本发明的一个方面，连接件44、45、46由钢制成。根据本发明的另外一个方面，连接件44、45、46由铝制成。根据本发明的再一个方面，连接件44、45、46由一种金属合金制成。根据本发明的又一个方面，连接件44、45、46由一种合成材料制成。

在优选实施例中，连接件44、45、46塑造而成。在本发明的一个方面，连接件44、45、46锻造而成。在另外一个方面，连接件44、45、46机加工而成。在本发明的再一个方面，连接件44、45、46铸造而成。

连接件44、45、46带有多个表面。如图5和6中所示，在本发明的优选实施例中，至少一个连接件44、45、46具有一个锚固表面41。在优选实施例中，锚固表面41被描绘成具有一个带有隆起表面43的圆锥表面42。优选实施例中的锚固表面41容许将所述连接件保持在主体30之内。还有，优选实施例中的至少一个连接件44、45、46具有一个颈部47，该颈部47由多个平整表面48形成。优选实施例中的各个连接件44、45、46均已经被制造成带有一个开口40，用于容纳一个连接构件，比如在图1中描绘出的螺栓84。

本发明中的端部连接件并不局限于前述内容；只要一个连接件至少用于将主体30耦合到一个熔断器组件上，那么其就是落入本发明范围之内的端部连接件。还有，支撑连接件46并不局限于前述内容；只要一个连接件至少用于将主体30固连到一个公用设施构件上，那么其就是落入本发明范围之内的支撑连接件。

主体30由一种合成材料制成。对于本发明来说，合成材料是本技术领域中的任何物质，只要其具有电绝缘性能、具有足够的强度来承受熔断器被烧断、并且与瓷料相比每单位体积的质量较小即可。优选实施例中的合成材料由能够提供电绝缘性能的材料制成，优选的是由聚合物制成。也可以使用具有电绝缘性能的其它物质。

根据本发明，所述合成材料是一种化合物，比如有机化合物，与瓷料相比，其每单位体积的质量较小，并且仅由一种材料制成。根据本发明的一个方面，所述合成材料是一种树脂。根据本发明的另外一个方面，所述合成材料是一种聚合物。根据本发明的再一个方面，所述合成材料是一种塑料，比如热塑性塑料或者热固性塑料。根据本发明的又一个方面，所述合成材料是一种聚酯。根据本发明的还有一个方面，所述合成材料是一种环氧树脂。

本发明中的合成材料为多种化学组合物。根据本发明的一个方面，所述合成材料是一种混合物。根据本发明的另外一个方面，所述合成材料是一种由混合物与加强材料形成的混合物。

所述加强材料具有多种形状和构造。根据本发明的一个方面，所述加强材料呈珠子形状。在一个实施例中，所述加强材料为玻璃珠。根据本发明的另外一个方面，所述加强材料呈纤维形状。在本发明的一个实施例中，所述加强材料是玻璃纤维。本技术领域中那些熟练人员将会明白，可以使用由珠子和纤维组成的加强材料，以及它们的任意组合。

在本发明的一个实施例中，所述加强材料是一种诸如玻璃这样的绝缘材料。本技术领域中那些熟练人员将会明白，合成材料是一种混合有玻璃的聚合物。在另外一个实施例中，所述加强材料是一种芳酰亚胺(arimid)。本技术领域中那些熟练人员将会明白，合成材料是一种混合有芳酰亚胺(arimid)的聚合物。

根据本发明的一个方面，合成材料是一种混合有聚酯的聚合物。根据本发明的另外一个方面，所述合成材料是一种混合有树脂的聚合物。根据本发明的再一个方面，所述合成材料是一种混合有塑料的聚合物。根据本发明的又一个方面，所述合成材料是一种混合有环氧树脂的聚合物。

混合物并不局限于前述内容，并且合成材料也并不局限于前述内容。只要一种物质具有电绝缘性能、具有足够的强度来承受熔断器被烧断、并且与瓷料相比每单位体积的质量较小，那么其就是落入本发明范围之内的合成材料。

如图3中所描绘的那样，优选实施例中的主体30被制成带有连接件44、45、46。根据本发明的一个方面，主体30通过一种被称作内嵌模制的注射模制工艺制成。优选实施例通过内嵌模制工艺制成，并且使用了一个分为多个部分的模具。根据本发明的另外一个方面，主体30带有通过转移模制工艺制得的连接件44、45、46。根据本发明的再一个方面，主体30带有通过压缩模制工艺制得的连接件44、45、46。根据本发明的又一个方面，主体30被制成带有通过铸造工艺制得的连接件44、45、46。

主体30由多个形状组成。本技术领域中那些熟练人员将会明白，主体30可以由多个半径不同的圆柱形状组成。根据本发明的另外一个方面主体30由多个圆锥形状组成。还有，本技术领域中那些熟练人员将会明白，主体30可以由具有大量半径的圆锥形状组成。

在通过使用两件式模具制造优选实施例中的主体30的过程中，端部连接件44、45被置于模具的相对端部处。下面参照图5，各个端部连接件的“L”形状相互面对。如图3中所描绘的那样，支撑连接件46位于两个端部连接件44、45之间。在连接件44、45、46被置于模具中之后，模具被闭合起来。在模具闭合之后，将合成材料注射入该模具之内。在合成材料被注射之后，模具被去除。主体30随后被置于壳体50之内。

图4描绘了本发明的优选实施例中的壳体50。在图4示出的优选实施例中，壳体50由硅橡胶制成。根据本发明的另外一个方面，壳体50由一种弹性性制成。根据本发明的再一个方面，壳体50由橡胶制成。在本发明的又一个方面，壳体50由EPDM制成。在本发明的还有一个方面，壳体50由室温硫化型橡胶(“RTV橡胶”)制成。根据本发明的再一个方面，壳体50由一种橡胶与弹性体材料的合成物制成。

优选实施例中的壳体50通过一种被称作内嵌模制的注射模制工艺制成。根据本发明的一个方面，内嵌模制工艺通过使用一个分为多个部分的模具来完成。根据本发明的一个方面，壳体50通过转移模制工艺制成。根据本发明的另外一个方面，壳体50通过压缩模制工艺制成。根据本发明的再一个方面，壳体50通过铸造工艺制成。

如图2中所描绘的那样，主体30位于壳体50的内部。在目前的优选实施例中，壳体50被内嵌模制在主体30的周围。优选实施例中的主体30被插入一个两件式模具之内，该模具已经被预先加工成带有凸脊；接着，模具被闭合起来。为了制造在图2中描绘出的优选实施例，将硅橡胶注射入模具之内，从而使得这种硅橡胶呈现带有凸脊55的壳体50的形式。在本发明的优选实施例中，凸脊55增大了壳体50的两个端部之间的表面距离。

尽管优选实施例中的壳体50通过利用硅橡胶和一个两件式模具制成，但是也可以使用其它模具。根据本发明的一个方面，所述模具为一个整体。根据本发明的另外一个方面，所述模具由多个部分形成。本技术领域中那些熟练人员将会明白，尽管优选实施例中的壳体50利用一个模具制成，但是本发明中的壳体也可以利用不止一个模具制成。

如图2中所描绘的那样，本发明带有一个熔断器组件60。该熔断器组件包括一个熔丝容器61。下面参照图7，熔丝容器61是一个由绝缘材料制成的中空管62。该中空管62被耦合在一个上侧套筒67上。该上侧套筒67带有一个圆环86，并且被连接在一个端帽70上。端帽70被导电式耦合在一个上侧导电体71上。

上侧导电体71通过螺栓72固定在一个上侧端子73上。在上侧端子73与上侧导电体71之间放置有一个上侧弹簧69，从而使得上侧导电体71在上侧弹簧69的作用下被向下压靠在端帽70上。上侧导电体71被构造成能够以导电关系接收端帽70的上侧端部。一个上侧托架77也通过螺栓72安装在上侧端子73上，并且用于支撑连接件吊钩78。

在中空管62的内部存在有一根杆63。该杆63在中空管62的内部向下延伸至一根保险丝64。该保险丝64在中空管62的内部进一步向下延伸，并且被连接在一个下侧导电体65上。该下侧导电体65向外延伸穿过中空管62的下端部。

中空管62的下端部被固定在一个下侧套筒66上。一个导电连接件68经由枢轴79安装于下侧套筒66上。导电连接件68环绕一根轴76枢转式连接在一个弹射装置75上，并且电耦合在下侧导电体65上，其中下侧导电体65向外延伸穿过中空管62的下端部。本技术领域中那些熟练人员将会明白，导电连接件68和下侧导电体65以多种方式连接起来。例如，在目前的优选实施例中，导电连接件68和下侧导电体65通过一个双头螺栓74和一个螺母77连接起来。下侧导电体65通过被盘绕在双头螺栓74的周围并且由螺母76固定起来，将弹射装置75与导电连接件68连接起来。

下面参照图8，一个下侧弹簧80被锚固在导电连接件68上，并且环绕轴76在弹射装置75上施加一个从下侧套筒66和熔丝容器61向下的旋转力。当弹射装置75沿着一个向上方向100发生旋转并且由此张力施加于下侧导电体65上时，弹射装置75被保持在一个垂直于熔丝容器61的位置处，并且用于支撑熔丝容器61和下侧套筒66。

导电连接件68包括被置于下侧托架82中的耳轴81。下侧托架82被电连接在一个下侧端子85并且耦合在一个端部连接件44上。本技术领域中那些熟练人员将会明白，下侧托架82可以以多种方式连接在下侧端部85上和端部连接件44上。例如，在优选实施例中，下侧托架82借助于一个螺母83和螺栓84被连接在端部连接件45和下侧端子85上。

当在保险丝64处发生断裂时(比如当电涌现象导致保险丝被烧断时)，施加在下侧导电体65上的拉力消失。由于在下侧导电体65上没有拉力，所以下侧弹簧80将使得弹射装置75从熔丝容器61向下转动。弹射装置75将处于一个平行于熔丝容器61的位置，并且由此，不再支撑容器容器61；因为只有下侧托架82用于支撑熔丝容器61，所以熔丝容器61会从下侧托架82上悬摆下来。

为了安装熔丝容器61，将耳轴81置于下侧托架82之内。在耳轴81被置于下侧托架82内之后，本技术领域中公知的钩形杆(hook stick)被插入圆环86之内，从而使得端帽70可以处于上导电体71的操控之下。当弹射装置75垂直于熔丝容器61时，上侧弹簧69和弹射装置75的力用于将熔丝容器61保持在合适位置。

尽管已经参照优选实施例对本发明进行了具体图示和描述，但是本技术领域中那些熟练人员将会明白，在不脱离由所附权利要求限定的本发明技术构思和保护范围的条件下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (21)

1.一种用于电熔丝断路器的绝缘子，包括：

a)具有至少两个连接件的主体，其中至少一个连接件的至少一部分位于该主体之内，并且第一连接件将该主体耦合在熔断器组件上，而第二连接件将该主体耦合在公用设施构件上；以及

b)壳体，其中所述主体位于该壳体之内。

2.根据权利要求1中所述的绝缘子，其特征在于：所述壳体包含有一种橡胶。

3.根据权利要求1中所述的绝缘子，其特征在于：所述主体包含有一种聚酯。

4.根据权利要求1中所述的绝缘子，其特征在于：所述主体包含有一种聚酯与玻璃纤维的混合物。

5.根据权利要求1中所述的绝缘子，其特征在于：至少一个连接件具有一个锚固表面。

6.根据权利要求1中所述的绝缘子，其特征在于：至少一个连接件包含有一种合成材料。

7.根据权利要求1中所述的绝缘子，其特征在于：所述壳体包含有一种硅橡胶。

8.根据权利要求1中所述的绝缘子，还包括一个熔断器组件。

9.根据权利要求1中所述的绝缘子，其特征在于：所述主体是一个合成主体。

10.一种用于电熔丝断路器的绝缘子，包括：

a)包含有一种聚酯并且具有至少两个连接件的主体，其中第一连接件将该主体耦合在一个熔断器组件上，而第二连接件将该主体耦合在一个公用设施构件上；以及

b)壳体，其中所述主体位于该壳体之内，

其中至少一个连接件具有一个容许将该连接件保持在所述主体之内的锚固表面。

11.一种用于电熔丝断路器的绝缘子，包括：

a)包含有一种聚酯并且具有至少两个连接件的主体，其中第一连接件将该主体耦合在一个熔断器组件上，而第二连接件将该主体耦合在一个公用设施构件上；以及

b)壳体，其中所述主体位于该壳体之内，

其中至少一个连接件包含有一种合成材料。

12.一种用于电熔丝断路器的绝缘子，包括：

a)包含有一种聚合物并且具有至少两个包含有一种金属的连接件的主体，其中第一连接件将该主体耦合在熔断器组件上，而第二连接件将该主体耦合在公用设施构件上；以及

b)壳体，其中所述主体位于该壳体之内，

其中至少一个连接件的至少一部分位于所述主体之内。

13.一种用于电熔丝断路器的绝缘子，包括：

a)包含有一种聚合物并且具有至少两个包含有一种金属的连接件的主体，其中第一连接件将该主体耦合在熔断器组件上，而第二连接件将该主体耦合在公用设施构件上；以及

b)壳体，其中所述主体位于该壳体之内，

其中至少一个连接件具有一个容许将该连接件保持在所述主体之内的锚固表面。

14.一种用于电熔丝断路器的绝缘子，包括：

a)包含有一种聚合物并且具有至少两个包含有一种金属的连接件的主体，其中第一连接件将该主体耦合在熔断器组件上，而第二连接件将该主体耦合在公用设施构件上；以及

b)壳体，其中所述主体位于该壳体之内，

其中至少一个连接件包含有一种合成材料。

15.一种制造用于电熔丝断路器的合成绝缘子的方法，包括下述步骤：

a)将主体置于模具之内；

b)环绕所述主体模制出橡胶壳体；以及

c)将一个连接件的至少一部分置于所述主体内部。

16.一种制造用于电熔丝断路器的合成绝缘子的方法，包括下述步骤：

a)将连接件的至少一部分置于一个主体之内；和

b)将所述主体置于一个壳体之内。

17.如权利要求16中所述的方法，其特征在于，所述主体环绕所述连接件的至少一部分模制而成。

18.如权利要求16中所述的方法，其特征在于，所述壳体环绕所述主体模制而成。

19.如权利要求16中所述的方法，其特征在于，所述壳体环绕所述主体注射模制而成。

20.如权利要求16中所述的方法，其特征在于，所述壳体环绕所述主体转移模制而成。

21.如权利要求16中所述的方法，其特征在于，所述壳体环绕所述主体压缩模制而成。

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