CN101295590B

CN101295590B - 电气开关装置及其联锁相位屏障

Info

Publication number: CN101295590B
Application number: CN2008101277069A
Authority: CN
Inventors: A·L·戈特沙尔克; F·K·奥斯特洛夫斯基; K·J·麦卡锡; P·R·拉库斯
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2028-03-27
Also published as: EP1975966A2; US7646271B2; EP1975966A3; CA2626985C; CN101295590A; ATE545146T1; US20080237001A1; EP1975966B1; CA2626985A1

Abstract

本发明涉及电气开关装置及其联锁相位屏障。断路器(2)包括外壳(46)，该外壳具有第一侧(48)和与第一侧相对并远离第一侧的第二侧(50)。一定数目的可分离触点(52)被外壳封装。操作机构(54)构造成打开和关闭可分离触点。多个端子(12，14)电连接到所述一定数目的可分离触点。端子从外壳的第二侧突出。一定数目的相位屏障装置(8；10；84；86)布置在外壳的第二侧上。所述一定数目的相位屏障装置中的每一个包括多个独立相位屏障元件(4)和一定数目的联锁元件(6)，每个所述独立相位屏障元件布置在相应的一个端子周围。所述一定数目的联锁元件中的每一个与相邻的一对独立相位屏障元件联锁(20，22)。

Description

电气开关装置及其联锁相位屏障

技术领域

本发明总体上涉及电气开关装置，更具体地涉及用于电气开关装置例如断路器的相位屏障(phase barrier)。

背景技术

用在配电系统中的电气开关装置通常单独地或者与其他开关设备(例如但不限于，电路开关设备和电路断续器例如断路器，接触器，马达启动器，马达控制器以及其他负载控制器)相结合而安装在壳体组件中。

一些电气开关装置，例如，诸如低压断路器的开关设备可能相对较大。为了便于移动(例如，安装；取下；维修)，相当大的断路器通常与滚轮联接，这样可以使这种断路器能够被拉出壳体组件。因此，这种断路器通常被称为“拉出式”断路器。

电力断路器通常尺寸很大并且比较笨重，因此通常与其他开关设备一起安装在机柜或其他外壳中。为了有利于相对于机柜插入和取下电力断路器，通常将电力断路器安装在被称为机盒的框架内，该机盒可被拉入和拉出机柜。因此，“拉出式”称谓通常与这类电力断路器构造相关联。

许多低压断路器采用例如具有模制盖和模制底座的模制壳体。用于此类断路器的操作机构通常安装到模制盖或壳体的前部上，并且通常包含操作手柄和/或其他合适的用户接口。模制底座或后部通常包含电端子。这些电端子有时包括指状端子板(finger cluster)，其构造成电连接到例如机柜的电导体(例如但不限于，固定的插头端子〔stab terminal〕)。对于多极断路器，断路器的每个极可具有自身的指状端子板。

希望使断路器的一个极的电端子与其他断路器极的电端子电绝缘。为实现这一目标，一种现有方案采用相位屏障，该相位屏障在端子附近联接到断路器壳体并构造成使所述端子彼此电绝缘。但是，已知的相位屏障包括一体的定制部件，该部件制成为包含与对应数目的断路器极的端子相对应的必要数目的间隔室。因此，必须为具有不同数量的极的不同断路器制造不同的相位屏障。这种相位屏障还倾向于需要比将相位屏障固定到断路器壳体上所需的更高数量的紧固件。

因此，具有改进电气开关装置例如断路器及其相位屏障装置的空间。

发明内容

通过本发明的实施例可以满足这些和其他需要，本发明针对一种用于电气开关装置例如断路器的联锁的相位屏障装置。该相位屏障装置包括多个单独的相位屏障元件，这些相位屏障元件通过一定数目的(即，至少一个)联锁元件被联锁在一起，以使断路器的端子电绝缘。

作为本发明的一个方面，用于电气开关装置的相位屏障装置包括：多个独立相位屏障元件；和一定数目的联锁元件，所述一定数目的联锁元件中的每一个与相邻的一对独立相位屏障元件联锁。

每个独立相位屏障元件可以是对称的并包括具有一定数目的槽的第一侧面和具有相同数目的槽的相对的第二侧面；每个联锁元件可以是对称的并且包括具有一定数目的销的第一侧和具有相同数目的销的相对的第二侧；每个所述销可构造成与对应的一个所述槽配合。

每个独立相位屏障元件可包括具有两个第一槽的第一侧面和具有两个第二槽的第二侧面；每个联锁元件可包括具有两个第一销的第一侧和具有两个第二销的第二侧；所述两个第一销可构造成与相邻的一对独立相位屏障元件中的一个相位屏障元件的两个第一槽配合；并且所述两个第二销可构造成与相邻的一对独立相位屏障元件中的另一个相位屏障元件的两个第二槽配合。

每个独立相位屏障元件可包括具有一定数目的锥形槽的第一侧面和具有一定数目的锥形槽的第二侧面；每个联锁元件可包括具有一定数目的锥形销的第一侧和具有一定数目的锥形销的第二侧；并且每个锥形销可构造成与相应的一个锥形槽配合。

所述一定数目的锥形销可以是四个锥形销；所述四个锥形销中的每一个可包括一锥形部；所述一定数目的联锁元件中的每一个可包括一体部，该体部包括第一侧、与所述体部的所述第一侧相对并远离所述体部的所述第一侧的第二侧、以及从所述体部的所述第一侧延伸到所述体部的所述第二侧的四个边缘；所述四个锥形销中的每一个可限定四个边缘中对应的一个；并且所述四个边缘中的每一个可包括靠近所述体部的所述第一侧的突起，该突起形成所述四个锥形销中的对应一个的锥形部的至少一部分。

每个所述独立相位屏障元件的第一侧面的一定数目的锥形槽可以是两个锥形槽，并且每个所述独立相位屏障元件的第二侧面的一定数目的锥形槽可以是两个锥形槽；每个所述独立相位屏障元件的所述第一侧面和第二侧面的每个锥形槽可以是弹性的并且构造成响应于与对应的一个锥形销的接合而挠曲。

作为本发明的另一方面，一种电气开关装置包括：外壳，该外壳包括第一侧和与第一侧相对并远离第一侧的第二侧；被外壳封装的一定数目的可分离触点；构造成打开和关闭可分离触点的操作机构；与所述一定数目的可分离触点电连接的多个端子，所述端子穿过外壳的第二侧突出；以及设置在外壳的第二侧上的一定数目的相位屏障装置，所述一定数目的相位屏障装置中的每一个包括：多个独立相位屏障元件和一定数目的联锁元件，每个所述独立相位屏障元件设置在对应的一个端子周围，所述一定数目的联锁元件中的每一个与相邻的一对独立相位屏障元件联锁。

所述一定数目的相位屏障装置可以是设置在多个线路端子周围的第一相位屏障装置和设置在多个负载端子周围的第二相位屏障装置。

线路端子可位于负载端子上方；第一相位屏障装置可设置在外壳的第二侧上并且与设置在外壳的第二侧上的第二相位屏障装置对称。

附图说明

通过结合附图阅读下面对优选实施例的描述，可以获得对本发明的充分理解，其中：

图1是根据本发明实施例的包含多个相位屏障元件和多个联锁键的断路器的后部的局部分解等距视图。

图2是根据本发明一个实施例的包含主插头(primary stab)和指状端子板的多个被联锁的相位屏障元件的后部的局部分解等距视图。

图3是图1所示断路器的后部的等距视图，其中相位屏障元件和联锁键处于完全组装位置。

图4是图1所示断路器的后部的局部分解等距视图，但是还包含根据本发明一个实施例的多个主插头和多个指状端子板。

图5是图3所示断路器的后部的垂直正视图。

图6是根据本发明另一实施例的两个相位屏障元件和一个联锁键的垂直正视图。

图7是根据本发明另一实施例的两个相位屏障元件和两个联锁键的俯视平面图。

具体实施方式

为了举例说明的目的，本发明的实施例将以应用于三极断路器进行说明，但是很明显这些实施例也可应用于具有任何合适的多个极或任何合适的多个端子的各种电气开关装置(例如但不限于，电路开关设备和其他电路断续器，例如接触器，马达启动器，马达控制器和其他负载控制器)。

这里使用的方向用语，例如左、右、顶、底、上、下、前、后及其派生词，是指图中所示元件的方位，除非在文中明确指出，否则不应作为对权利要求的限制。

这里使用的术语“紧固件”是指任何合适的连接或紧固机构，其显然包括但不限于，螺钉，螺栓，以及螺栓和螺母(例如但不限于，锁紧螺母)、螺栓、垫片和螺母的组合。

这里使用的术语“联锁”是指锁定在一起、联合(uniting)、或连接，以便一个部件或部分的位置被一定数目的其它部件或部分的位置所限制。这里使用的术语“独立的”是指能够单独存在。

这里所使用的两个或更多部件被“联接(coupled)”在一起的表述是指这些部件直接接合在一起或通过一个或多个中间部件接合。此外，这里所使用的两个或更多部件“附接(attached)”的表述是指这些部件直接接合在一起。

这里所使用的术语“数目(number)”表示一或大于一的整数(即，多个)。

参考图1，断路器2的后部包含多个独立的相位屏障元件4和多个联锁元件(例如，联锁键6)。如图所示，断路器2具有两个独立的相位屏障装置8，10，分别用于上部(相对于图1)线路端子12(图4所示)和下部(相对于图1)负载端子14(图4所示)。每个该示例性相位屏障装置8，10包括三个独立的相位屏障元件4和两个联锁键6。每个联锁键6与相邻的一对独立相位屏障元件4联锁，对此将在下文解释。这样可以使用单个模型(未图示)来制造独立相位屏障元件4，该独立相位屏障元件4可被预先组装成用于特定断路器例如断路器2的期望的结构(例如但不限于，三极相位屏障装置8，10)。

联锁键6将两个独立相位屏障元件4保持在一起。这样使-例如但不限于-两个或三个或四个相同的相位屏障元件4能够分别通过一个或两个或三个相同的联锁键6联接到一起，以便用于相应的两极或三极或四极断路器。例如，图1示出三极断路器2。

相位屏障元件4是对称的并且它的两个相对侧面16，18具有槽20(如图1-6所示)以接纳联锁键6的销22(图1中示出一个键6的三个销22，图5中以虚线示出一个键6的四个销22)。每个联锁键6也是对称的并具有四个边缘24(图1中示出两个键6的三个边缘24，图5中以虚线示出一个键6的四个边缘24)，每个边缘24具有一锥形(例如，在图1的左上部较窄并且在图1的右下部较宽)销22。当独立的相位屏障元件4被联锁在一起形成形式为该示例性三极相位屏障装置8或10的组件时，锥形销22与锥形(例如，在图1的左上部较窄并且在图1的右下部较宽)槽20接合并在该组件上附加结构。如图5所示，键6的两个销22(虚线所示)与一个相位屏障元件4的两个槽20(虚线所示)配合，并且另两个销22与相邻的相位屏障元件4的两个槽20(虚线所示)配合。

锥形销22具有突起26(图1示出两个突起26)，该突起与相位屏障元件4的侧面16，18上的锥形槽20接合。如图所示，四个锥形销22中的每一个限定了四个边缘24中的对应一个。该示例性的模制塑料锥形槽20优选地具有弹性，并且可在突起26在相应锥形槽20的入口28被压入时，响应于与相应的一个锥形销22的接合而发生挠曲。当键6被压入时该突起26与相位屏障元件4的锥形槽20发生干涉。这种压入配合有助于相互保持两个相邻的相位屏障元件4。因此，键6的锥形销22和相位屏障元件4的锥形槽20有助于将独立的元件保持在一起以形成该示例性的三极相位屏障装置8，10。

联锁键6包括体部7，该体部7具有贯穿其中的两个示例性开口29。使用两个螺钉30穿过联锁键开口29进入断路器后部壳体34内的对应开口32。每个相位屏障元件4具有用于螺钉30的间隙槽36。两个相邻的相位屏障元件4被限制在键6和后部壳体34之间。可使用多个其他的螺钉38穿过例如在两个外侧相位屏障元件4的两个外侧拐角内的开口40，以便将三极相位屏障装置8的端部进一步固定到后部壳体34。

联锁键体部7包括第一侧42，与第一侧42相对并远离第一侧42的第二侧44，以及从第一侧42延伸到第二侧44的四个边缘24。这些边缘24中的每一个包括靠近第一侧42的一个对应的突起26，其形成对应的一个锥形销22的锥形部的至少一部分。

如图4所示，断路器2包括外壳46，该外壳46具有第一侧48和与第一侧48相对并远离第一侧48的第二侧50。多个可分离触点52(以虚线简化示出)由外壳46封闭。操作机构54(以虚线简化示出)构造成打开和闭合可分离触点52。多个端子12，14与可分离触点52电连接。线路和负载端子12，14从外壳的第二侧50突出。该示例性三极相位屏障装置8、10也设置在外壳的第二侧50上。例如，如图所示，断路器2为三极断路器并且三个可分离触点52中的每一个电连接在对应的一对线路和负载端子12、14之间。虽然图示为三极断路器，但是本发明可用于具有任何合适极数的断路器。

还参考图2，每个独立相位屏障元件4包括与外壳第二侧50邻近的基底56。对于用于螺钉30(图2)的每一个键开口29(图4)，基底56包括用于对应螺钉的间隙槽36。基底56还包括用于紧固件38(图2)的开口40，该紧固件38将基底56紧固到外壳第二侧50(图4)。

继续参考图2和4，端子12和14(图4)中的每一个包括主插头58和指状端子板60。主插头58以公知的方式电地和机械地连接到指状端子板60。对应的一个独立相位屏障元件4基本上布置在指状端子板60周围。也在断路器2的对应的主插头58上方使用相位屏障元件4。在每个相位屏障元件4内部，对应的弹簧加载的指状端子板60电地和机械地连接到断路器2的对应的主插头58(例如，对应极的线路插头端子或负载插头端子)。包含相位屏障元件4、主插头58和指状端子板60的断路器2构造成通过转动曲柄被移动(cranked)到机柜中(未示出)。该机柜包括固定的一组插头62(一个固定的插头62以虚线图示出)，每一个插头62与对应的一个弹簧加载指状端子板60形成电的和机械的接触。

图3所示图1的断路器2包括处于完全组装位置的相位屏障元件4和联锁键6，但是不包含图4中的端子12，14。相位屏障元件4防止在将断路器2插到机柜(未示出)上或从机柜上取下断路器2期间或者在断路器2发生过载状况期间，从一个主插头58和指状端子板60(图2和4)向相邻的主插头58和指状端子板60产生电弧。

从图3，4和6可见，每个独立相位屏障元件4包括四个绝缘侧面64、66、68、70，第一开口端72(最佳显示于图6)和第二开口端74。第一开口端72邻近外壳的第二侧50。如图2所示，端子10、12的主插头58(图4)通过相位屏障元件4的第一开口端72突出。如图4所示，可通过相位屏障元件的第二开口端74接近指状端子板60。

虽然图4示出线路端子12在外壳第二侧50上位于负载端子14上方(相对于图4)，但是应当理解可以使用端子12、14的任何合适的方位。

参考图4和5，第一三极相位屏障装置8布置在线路端子12周围(图4)，第二三极相位屏障装置10布置在负载端子14周围(图4)。如图5最佳所示，第一三极相位屏障装置8与第二三极相位屏障装置10对称地布置在外壳第二侧50上。这些对称的装置8、10对应于线路和负载端子12、14的对称方位。

如图1、5和6所示，相位屏障元件4的相对侧面16、18中的每一个包括两个槽20和与槽20平行的滑道(runner)76。联锁键6的每一侧78、80包括两个销22和与销22平行的凹部82。销22与槽20配合并且凹部82与滑道76配合。

图6示出形成另一个相位屏障装置84的两个独立的相同相位屏障元件4和一个联锁键6。例如，该装置84可在两极断路器(未示出)中用于其两个线路端子(未示出)或两个负载端子(未示出)。可选地，例如，装置84可用在单极断路器(未示出)中，其中一个相位屏障元件4用于线路端子(未示出)并且另一个相位屏障元件4用于负载端子(未示出)。

图7示出形成另一个相位屏障装置86的两个独立的相同相位屏障元件4和两个相同的联锁键6。这里，第二联锁键6(图7的右侧)可用于，例如，与另一个相位屏障元件4(未示出)联锁。

尽管已经详细描述了本发明的特定实施例，但是本领域技术人员应当理解，可以根据所公开的全部教导对这些细节作出各种变型和替代。因此，所公开的特定配置仅仅是示例性的并且不应作为对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附权利要求及其任何和全部等同方案的所有内容给出。

附图标记列表

2 断路器

4 多个独立相位屏障元件

6 多个联锁元件(例如，联锁键)

7 体部

8 独立相位屏障装置

10独立相位屏障装置

12线路端子

14负载端子

16侧面

18侧面

20槽

22销

24边缘

26突起

28入口

29开口

30螺钉

32开口

34断路器后部壳体

36间隙槽

38螺钉

40开口

42第一侧

44第二侧

46外壳

48第一侧

50第二侧

52可分离触点

54操作机构

56基底

58主插头

60指状端子板

62固定插头

64绝缘侧面

66绝缘侧面

68绝缘侧面

70绝缘侧面

72第一开口端

74第二开口端

76滑道

78侧

80侧

82凹部

84相位屏障装置

86相位屏障装置

Claims

1.一种电气开关装置(2)，包括：

外壳(46)，该外壳包括第一侧(48)和与所述第一侧相对并远离所述第一侧的第二侧(50)；

由所述外壳封装的一定数目的可分离触点(52)；

构造成打开和关闭所述可分离触点的操作机构(54)；

与所述一定数目的可分离触点电连接的多个端子(12，14)，所述端子从所述外壳的第二侧突出；和

设置在所述外壳的第二侧上的一定数目的相位屏障装置(8；10；84；86)，所述一定数目的相位屏障装置中的每一个包括：

多个独立相位屏障元件(4)，每个所述独立相位屏障元件设置在对应的一个所述端子周围，和

一定数目的联锁元件(6)，所述一定数目的联锁元件中的每一个与相邻的一对所述独立相位屏障元件联锁(20，22)，

其中，每个所述独立相位屏障元件包括四个侧面(64，66，68，70)、第一开口端(72)和第二开口端(74)；所述第一开口端邻近所述外壳的第二侧；所述四个侧面中的第一侧面(64)与所述四个侧面中的第二侧面(68)相对并远离所述四个侧面中的所述第二侧面；所述四个侧面中的所述第一侧面(64)包括两个第一槽(20)和与所述第一槽平行的第一滑道(76)；所述四个侧面中的所述第二侧面(68)包括两个第二槽(20)和与所述第二槽平行的第二滑道(76)；每个所述联锁元件包括第一侧(78)和第二侧(80)，该第一侧(78)包括两个第一销(22)和平行于所述第一销的第一凹部(82)，该第二侧(80)包括两个第二销(22)和平行于所述第二销的第二凹部(82)；所述两个第一销构造成与所述两个第一槽配合，并且所述第一凹部构造成与所述相邻的一对独立相位屏障元件中的一个相位屏障元件的所述第一滑道配合；所述两个第二销构造成与所述两个第二槽配合，并且所述第二凹部构造成与所述相邻的一对独立相位屏障元件中的另一个相位屏障元件的所述第二滑道配合。

2.如权利要求1所述的电气开关装置(2)，其中，所述一定数目的联锁元件中的每一个包括体部(7)，该体部包括从中穿过的一定数目的开口(29)；并且所述一定数目的开口中的每一个包括对应的紧固件(30)，以用于将所述体部紧固到所述外壳的第二侧。

3.如权利要求2所述的电气开关装置(2)，其中，每个所述独立相位屏障元件包括邻近所述外壳的第二侧的基底(56)；并且，对于所述一定数目的开口中的每一个，所述基底包括用于对应的紧固件的间隙槽(36)。

4.如权利要求1所述的电气开关装置(2)，其中，每个所述独立相位屏障元件包括邻近所述外壳的第二侧的基底(56)；所述基底包括开口(40)；并且多个所述独立相位屏障元件中的每一个还包括紧固件(38)，以用于将多个所述独立相位屏障元件中的所述每一个的基底紧固到所述外壳的第二侧。

5.如权利要求1所述的电气开关装置(2)，其中，所述相邻的一对独立相位屏障元件接合在所述一定数目的联锁元件中的对应一个和所述外壳的第二侧之间。

6.如权利要求1所述的电气开关装置(2)，其中，每个所述端子包括与指状端子板(60)电地和机械地连接的插头(58)；并且对应的一个所述独立相位屏障元件基本设置在所述指状端子板周围。

7.如权利要求6所述的电气开关装置(2)，其中，每个所述独立相位屏障元件包括四个绝缘侧面(64，66，68，70)、第一开口端(72)和第二开口端(74)；所述第一开口端邻近所述外壳的第二侧；对应的一个所述端子穿过所述第一开口端突出；并且，所述指状端子板可通过所述第二开口端被接近。

8.如权利要求7所述的电气开关装置(2)，其中，所述指状端子板构造成电地和机械地连接到固定的插头(62)。

9.如权利要求1所述的电气开关装置(2)，其中，所述多个端子是一定数目的线路端子(12)和一定数目的负载端子(14)。

10.如权利要求1所述的电气开关装置(2)，其中，所述多个端子是多个线路端子(12)和多个负载端子(14)。

11.如权利要求10所述的电气开关装置(2)，其中，所述线路端子在所述外壳的第二侧上位于所述负载端子上方。

12.如权利要求10所述的电气开关装置(2)，其中，所述一定数目的相位屏障装置是设置在所述线路端子周围的第一相位屏障装置(8)和设置在所述负载端子周围的第二相位屏障装置(10)。

13.如权利要求12所述的电气开关装置(2)，其中，所述线路端子位于所述负载端子上方；并且，设置在所述外壳的第二侧上的所述第一相位屏障装置与设置在所述外壳的第二侧上的所述第二相位屏障装置对称。

14.如权利要求1所述的相位屏障装置(8；10；84；86)，其中，所述销是四个锥形销；所述四个锥形销中的每一个包括锥形部；所述一定数目的联锁元件中的每一个包括体部(7)，所述体部包括第一侧(42)、与所述体部的所述第一侧相对并远离所述体部的所述第一侧的第二侧(44)、以及从所述体部的所述第一侧(42)延伸到所述体部的所述第二侧(44)的四个边缘(24)；所述四个锥形销中的每一个限定所述四个边缘中的对应一个；并且所述四个边缘中的每一个包括靠近所述体部的所述第一侧的突起(26)，所述突起形成所述四个锥形销中的对应一个的锥形部的至少一部分。

15.如权利要求14所述的相位屏障装置(8；10；84；86)，其中，所述槽是锥形的；每个所述独立相位屏障元件的所述第一侧面的所述锥形槽是两个锥形槽(20)，并且每个所述独立相位屏障元件的所述第二侧面的所述锥形槽是两个锥形槽(20)；每个所述独立相位屏障元件的所述第一和第二侧面(64，68)的每个所述锥形槽是弹性的并且构造成响应于与对应的一个所述锥形销(22)的接合而挠曲。