CN102262974A - 设有熔丝座和熔丝熔断器的熔丝断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设有熔丝座(2)和熔丝熔断器的熔丝断路器(1)，熔丝熔断器包括驱动杠杆(3)，其中所述驱动杠杆适于由操作员启动并适于启动用于断开熔丝的杠杆。根据本发明，驱动杠杆的枢转方向与熔丝座管的枢转方向相反，并且部件的安装在熔丝座管的开放下端附近留有足够空的区域，以允许由于断开熔丝所产生的气体排放出去，而不会干扰气体的流动。这使得熔丝断路器安全地驱动和安全地操作。本发明还涉及一种翻新现有熔丝断路器的方法。

Description

设有熔丝座和熔丝熔断器的熔丝断路器

技术领域

本发明涉及设有熔丝座和用于机械地断开熔丝的熔丝熔断器的熔丝断路器。

本发明更特别地涉及熔丝熔断器和熔丝座在断路器上的相对安装。

该装置的特别有益的应用是其在通常为7千伏(kV)至38kV的额定电压范围内的架空配电网络中的使用。

背景技术

包括容纳金属丝形式的电熔丝的熔丝座和用于机械地断开熔丝的通常称为熔丝熔断器的熔丝断路器是本领域中已知的。

例如，美国专利6 583 708 B1公开了一种现有技术的熔丝断路器。

图1和图1A是现有技术的熔丝断路器1的一部分的简化图。它包括熔丝座2、带有驱动杠杆3的熔丝熔断器、以及耳轴4，熔丝座2和驱动杠杆3可移除地枢转安装于该耳轴上。

为了更加精确，熔丝座2包括一凸缘，该凸缘形成位于管21底部的底座20，该底座具有延伸部200，所述延伸部通过轴201在耳轴4上枢转。

因此，熔丝座2安装成通过轴201相对于耳轴4枢转。它是如图1A中的箭头O所示的通过拉动眼孔22而断开。

熔丝熔断器包括具有端部的驱动杠杆3，所述端部形成为挂钩30，当断路器1处于安装配置并位于使电流流动的闭合位置中时，所述挂钩适于依靠操作员所持有的驱动杆将其朝向地面拉动而启动。

驱动杠杆3包括两个臂部31、32，且通过驱动杆6可移除地枢转安装在耳轴4上。

该驱动杆6安装在耳轴4的引脚(pin)41中。驱动杠杆3的两个臂部31、32的端部(驱动杆6紧密配合地安装于其中)位于耳轴4的由两个引脚41之间的间隔所限定的内部空间中(图1A)。

形成断开杠杆的另一个杠杆7本身具有圆柱形部分70，驱动杆6紧密配合地安装在该圆柱形部分中。该杠杆还具有适于与熔丝接触并拉伸熔丝的断开部分71和适于与底座20的对接部分202机械地对接并对其施加推力的对接部分72。

因此，驱动杠杆3、驱动杆6和断开杠杆7安装成一起围绕通过两个引脚41的对准而限定的几何轴线转动。

此外，断开杠杆7与复位弹簧接触，所述复位弹簧未示出且具有防止杠杆7在熔丝熔断时留在气体疏散区中的功能。该弹簧还具有在断开弱电流时将熔丝从管中抽出的功能。

耳轴4包括：螺杆40，螺母5可旋拧于其上；管状部分42，熔丝座2通过轴201相对于耳轴4在该管状部分上枢转，如上所解释；以及引脚41，用于围绕装置1的下支撑部(未示出)枢转。

相应地，引脚41限定相对于机械组件的支撑部(未示出)的一枢转轴，该机械组件由熔丝座管2、包括驱动杠杆3的熔丝熔断器、耳轴4、驱动杆6、断开杠杆7和用于杠杆3、7的复位弹簧(未示出)组成。

螺母5用于机械地紧固容纳在熔丝座管2中的熔丝，并使电流在两个支撑部(未示出)之间流动，在该两个支撑部之间，熔丝座2安装在封闭位置。

现有技术的装置1的操作的描述如下，以在需要时机械地断开熔丝，但仅是手动操作而已。

如果操作者在图1中箭头A所指的方向上对驱动杠杆3施加牵引力，则该杠杆使得断开杠杆7围绕驱动杆6枢转。这使得通过螺母5保留在耳轴4的螺杆40上的熔丝由于杠杆7的断开部分71所施加的拉力而被拉断，其中所述断开部分接触并拉伸熔丝并因此将熔丝断开。

此外，图1和图1A的断路器设计为：熔丝座管2的端部圆顶(enddome)23与支架(未示出)的上部保持接触，并且因此在熔丝完全熔断之前不会断开。在熔丝完全熔断之后，通过相对于轴201上的支架200枢转的耳轴4以及相对于轴6上的熔丝座支架的底部爪和耳轴4的引脚41枢转的耳轴4自身而使熔丝座管2机械打开。只有当熔丝不再在耳轴4和管2之间施加拉力时，这种双重(two-fold)枢转才有可能发生。这种双重枢转使得管2的底部向前和向下摆动(当以绝缘体在右侧和管2在左侧来观察熔丝座时，如箭头A所示地围绕轴6转动，对应于逆时针方向)。在摆动时，管2不再通过圆顶形片簧22保留在顶部，而是整个管在其自身重量的作用下围绕耳轴4摆动。这在上游触头和下游触头之间产生了绝缘距离，并提供了熔丝实际上已断开的可视指示。

此外，断开杠杆7的对接部分72适于与熔丝座2的底座20上的对接部分202对接。如果熔丝没有机械地断开或没有熔断，则以上对接将所有的部件都保持在合适的位置。

换言之，熔丝熔断器装置的设计在操作杠杆3时影响以下顺序：

·机械地断开熔丝，因此断开支架的下部和上部之间的电流；

·一旦电流被断开，则通过端部圆顶23和支架的上部之间的分离使熔丝座管2枢转远离支架的下部，因此切断电路。

发明人已经意识到目前销售的这种类型的所有装置存在着重大风险。

这种重大风险是，当操作员启动驱动杠杆3(如图1中箭头A所示)时，在熔丝座仍然带电(熔丝还没有机械地断开)的情况下，熔丝座2可能会相对于其支架而打开。

显然，这种打开动作不是所需的操作，且造成了操作员的安全问题。此外，这可能会引起安装有断路器的高压和中压线路上的问题。

图1和图1A所示的现有技术的装置还具有以下缺点。按照如上所述的设计，驱动杠杆3的臂部31、32具有位于耳轴4的内部空间中的端部，其中该内部空间由两个引脚4限定并在熔丝座管2的下面延伸。

在启动驱动杠杆3时，为了防止所述杠杆和其下面的熔丝座管2之间的机械干扰，有必要在它们之间提供较大的间隙。这意味着要生产在臂部31、32之间具有较大空隙的杠杆3。换言之，驱动杠杆3具有复杂的形状，因此生产也很复杂，并始终会对气体的疏散构成障碍。

可能会认为文献US 4 774 488中已经提出了在熔丝座仍然带电的情况下相对于其支架的无意打开问题的解决方案：熔丝座7在顺时针方向打开，而用于驱动熔丝12的杠杆30在逆时针方向启动。虽然该文献本身解释了启动驱动杠杆30不会对装置的其它部件施加任何力(见第4栏，第23-27行)，但是这样的表述需要论证。驱动杠杆30在其上枢转的轴33以一种悬臂安置的方式固定于熔丝座7的紧固插座19并与枢转轴26分离，围绕该枢转轴枢转的有机械组件(包括具有其插座19的熔丝座7、8)和熔丝熔断器(包括驱动杠杆35、导电元件21、耳轴27和断开杠杆25等)。

因此，启动驱动杠杆30可对熔丝座7、8施加无意的力，并可能使其打开。

上述文献中的装置还具有另一个严重的缺点：如图3所示，用于断开熔丝的熔丝熔断器的一些部件位于熔丝座8的紧固插座19的一侧，而其它部件位于插座19的另一侧。为了更加精确，用于断开熔丝的断开杠杆25安装为在插座19的一侧上枢转，而驱动杠杆30(其连接臂部31、32的端部34启动断开杠杆25的枢转)安装在另一侧。所以，这样的安置方式意味着驱动杠杆30的臂部31、32位于管8的下面。当断开电流时，喷出气体的适当排放对于断开以正确地继续进行是决定性的。因此，排放路线上任何部件的存在都会产生干扰，所述干扰可能会在管的上面形成等离子，这样会在下游触头(位于其上)和断路器支架之间的管的外部造成爆破。因此，如果电流被正确地断开，特别是如果断开不是由熔丝熔断器的机械断开引起的，则管下面的杠杆3的臂部31、32的存在是不可接受的，因为臂部可能干扰喷出气体的排放，这可能会导致熔丝没有实际断开或在管周围出现导电气体(等离子)，并因此导致在熔丝座管8的外部产生电弧。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种熔丝断路器的解决方案，其可缓解现有技术的装置的缺点并且更特别地可能避免以下两种风险：

·如果驱动杠杆被启动以便机械地断开熔丝，则在熔丝座带电的情况下熔丝座由于打开而动作所产生的任何风险；

·干扰喷出气体和熔丝座管中产生的气体的排放所产生的任何风险。

本发明的另一个目的是提出一种简单地实施并易于安装的解决方案。

本发明的进一步目的是提出一种解决方案，其可在现有断路器的至少一部分、特别是包括框架和绝缘体(例如陶瓷绝缘体)的部件中实施。

通过用于熔丝断路器的机械组件来实现上述目的，所述组件适于可移除地枢转安装在断路器的支架的两个部件之间，所述组件包括：

·熔丝座管，适于容纳熔丝且具有上端和下端，所述上端包括适于封闭该管以使熔丝的一端插入并将熔丝保持在适当位置的圆顶，所述下端是开放的以允许由于断开熔丝所产生的气体排放出去，熔丝座管适于安装成在熔丝座管仅与支架的下部接触的开放位置与熔丝座管还与支架的上部接触并对接的封闭位置之间枢转；

·熔丝熔断器，包括：

·耳轴，熔丝座管枢转地安装在耳轴上，所述耳轴包括适于可移除地安装在支架的下部的引脚，以使机械组件能够相对于引脚枢转，还包括用于固定熔丝的另一端的工具；

·驱动杠杆，安装成在耳轴上枢转并适于由操作员启动；

·断开杠杆，安装成相对于耳轴枢转并适于由驱动杠杆启动且机械地拉伸熔丝以断开熔丝；

在该组件中，耳轴上的驱动杠杆的枢转方向与熔丝座管的枢转方向相反，并且不管杠杆和管的位置如何，耳轴上的杠杆和熔丝座管的安装在管的开放下端附近留有足够空的区域，以允许由于断开熔丝所产生的气体排放出去，而不会干扰气体的流动。

因此，本发明主要包括在熔丝座和熔丝熔断器之间产生相对安装，其中熔丝熔断器与目前在现有断路器上所生产的熔丝熔断器相反，且不会妨碍熔丝断开时喷出电弧的气体的疏散。因此，本发明的驱动杠杆的机械启动在与打开熔丝座所必需的机械力相反的方向上引入机械力，且没有部件妨碍在电流断开时排放气体所必需的熔丝座管下面的区域。

换言之，当操作员驱动驱动杠杆直到熔丝断开时，所引入的机械力仍然将熔丝座保持在支架的两个导电部件之间。这是一种简单的机械方法，可提供防止在熔丝座带电时无意打开熔丝座的安全特征。

根据有利的特征，驱动杠杆为直的细长形状，具有相对于耳轴横向布置的臂部并与熔丝座管隔开一定距离。因此，可简单生产和合并驱动臂部。

优选地，驱动杠杆利用紧固于驱动杠杆并安装在耳轴的引脚中的驱动轴来启动断开杠杆。因此，它被限定为用于启动熔丝熔断器以及耳轴和熔丝座管在其支架上枢转的共同轴。换言之，当熔丝熔断器枢转时，在组件的支架和熔丝熔断器之间存在直接的机械干扰。

优选地，驱动轴旋拧于驱动杠杆。

有利地，凸轮紧密配合地安装在驱动轴上并倚靠断开杠杆，凸轮具有适于与熔丝座管的对接部分对接并使其在熔丝断开时枢转的对接部分。因此，通过启动驱动杠杆，借助于凸轮直接对断开杠杆施加力矩，所以与现有技术的解决方案相比，待施加的机械力减小。

在本发明的一个实施方式中，提供了倚靠在耳轴上且断开杠杆枢转地安装于其上的部件，所述部件通过穿过该部件的驱动轴紧固到耳轴上。这种变型在配置中可能是有利的，在这种配置中，现有的断路器被翻新，只需要对现有的耳轴钻孔。

可选地，在不同的实施方式中，断开杠杆安装成在耳轴上枢转。该实施方式是有利的，因为在断开杠杆直接在耳轴上枢转时只使用少数部件。

优选地，驱动轴还构成耳轴的枢转轴。

本发明提供了一种翻新包括熔丝座管和熔丝熔断器的熔丝断路器的方法，其中执行以下步骤：

a)拆卸包括熔丝座管和熔丝熔断器的机械组件，其中熔丝熔断器包括适于由操作员启动的驱动杠杆和用于断开由驱动杠杆启动的熔丝的杠杆，其中驱动杠杆的启动在熔丝座管朝向其支架的开放位置而枢转的方向上产生机械力；

b)重新组装如前面提到的机械组件。

因此，本发明的方法使得断路器的部件实现互换成为可能，以便在不会对设备的整体性能有任何影响的情况下使现有装置的熔丝断开的机械驱动实现安全。

在本发明的一个实施方式中，在步骤a)中所提到的机械组件包括驱动杠杆、断开杠杆和熔丝座管枢转地安装在其上的耳轴，其中在步骤b)之前，执行改装耳轴的步骤a1)，且用步骤a1)中所改装的耳轴重新组装机械组件。

步骤a1)可有利地包括对耳轴钻孔。

最后，本发明涉及包括如上所述机械组件的熔丝断路器在通常为7kV至38kV的额定电压的架空配电网络中的应用。

当断路器处于安装配置中并位于封闭位置中时，驱动杠杆有利地位于大致水平的位置。

驱动杠杆相对于操作员有利地位于熔丝座管的右手侧，且位于处于安装配置和封闭位置中的断路器下面。

操作员优选地通过朝向地面施加牵引力来启动杠杆。

附图说明

在阅读完以下通过非限制性示例并参照图1至图7给出的详细说明后，可以更好地理解本发明，附图中：

图1是现有技术的熔丝断路器的机械组件的等距透视图；

图1A是图1的断路器的机械组件的等距分解透视图；

图2是本发明的第一实施方式的熔丝断路器的机械组件的等距透视图；

图2A是图2的断路器的等距分解透视图；

图3和图4是本发明的第二实施方式的熔丝断路器的机械组件的不同角度的等距透视图；

图5A和图5B是本发明的熔丝断路器的机械组件的一部分的等距透视图；

图6A和图6B是本发明的第二实施方式的断路器的前视图和侧视图；

图7是本发明的断路器在其安装配置中的等距透视图。

具体实施方式

只对现有技术和本发明的熔丝断路器的机械部件进行详细描述，这些部件示出了本发明。

因此，对图7中所示的熔丝、熔丝座支架、绝缘体部件和导电端子不进行特别描述。

为了更清晰的目的，可参考描述了用于高压架空网络中的熔丝断路器的所有部件和功能的所有技术文献，例如美国专利6 583 708 B1。

为了清晰的目的，现有技术的断路器(图1和图1A)和本发明的断路器(图2至图7)共有的部件具有相同的参考标号。

在整个本申请文件中，通过参照位于支架上的断路器来理解术语“下”和“上”，驱动杠杆通过操作员将其向下拉动而启动，并且熔丝座管适于向下枢转。

已经在序言中对示出了现有技术的断路器的图1和图1A进行了评论，因此这里不对其进行评论。

发明人已经发现，当启动如图1和图1A所示的现有技术装置的驱动杠杆3时，存在着重大风险。箭头A所指方向上的力或负载会造成耳轴4的动作，并因此引起图1中箭头R(即与熔丝座2的打开方向O相同的方向)所示的熔丝座2的动作。电流在该启动期间且在熔丝被机械断开之前流动。换言之，熔丝座仍然带电，因此打开熔丝座会产生不利后果。

此外，在如美国专利4 774 488中公开的现有技术的断路器中，驱动杠杆30和断开杠杆25以位于熔丝座管下面的方式安装。因此，它们妨碍了由于熄灭熔丝断开引起的电弧而产生的气体的排放。

这是为什么发明人已经生产如图2至图6B中所示的机械组件的原因，其中，驱动杠杆3的机械启动不会使耳轴4或熔丝座2在打开方向O上引起任何动作，并且其中，没有机械部件会妨碍由于熄灭熔丝断开引起的电弧而产生的气体的排放。

换言之，本发明的机械组件在与打开熔丝座所必需的力相反的方向上引入机械力。

如图1和图1A中所示，熔丝座管2包括适于封闭管的端部圆顶23，以使熔丝的一端能够插入并将其保持在适当位置，且耳轴4包括螺母5旋拧于入其上的螺杆40，所述螺母和螺杆一起构成用于固定熔丝的另一端的工具。

与现有技术的装置相比，本发明的断路器1还包括紧密配合地安装在驱动轴6上的凸轮8，驱动轴本身通过螺钉12固定于驱动杠杆3。

在图2、图2A和图5A的实施方式中，断开杠杆7安装成在附加的锁定部件9上枢转，该锁定部件具有与耳轴4的内表面410配合的表面9.1。该部件9还包括驱动轴6所穿过的孔90。

此外，断开杠杆7通过安装在杆10上的复位弹簧11而被朝着附加部件9弹簧承载(spring-loaded)，杆10本身安装在部件9中。因此，当没有施力时，该复位弹簧11使断开杠杆7和驱动杠杆3返回到其各自的位置。

通过启动驱动杠杆3而使驱动轴6枢转引起断开杠杆7经由凸轮8的枢转，但不会引起部件9的枢转。

在图3、图4、图6A和图6B的实施方式中，断开杠杆7安装成经由安装复位弹簧11的杆10在耳轴4上枢转。

如图5A中更好示出的，本发明的组件使得驱动杠杆3经由凸轮8在断开杠杆7上直接施加力矩成为可能。

此外，杠杆7上的对接部分(参照图5A中的80和图5B中的72)使得其可能与管的底部处的对接部分202配合，以克服复位弹簧所施加的力而将所述杠杆7保持在初始位置，同时不会对熔丝施加任何力。

如图5B中更好示出的，可将驱动轴6安装在断开杠杆7的管状部分70上。

如图6A和图6B中更好示出的，驱动杠杆3为直的细长形状，具有相对于耳轴4横向布置的臂部，并与熔丝座2的管21隔开一定距离。

在图2、图2A和图5A的实施方式中，在如箭头A所示地启动驱动杠杆3时，凸轮8被转动并引起断开杠杆7在部件9上向下枢转。与熔丝接触的断开杠杆7的枢转拉伸熔丝直至其断开。倚靠在耳轴4的内部410的部件9没有移动，因此不会造成耳轴4和熔丝座2在箭头O所示的打开方向上动作。

在图3、图4和图6A、图6B的实施方式中，通过驱动杠杆3进行的凸轮8的枢转使得断开杠杆7在相同的方向A上枢转，其中所述方向A是与熔丝座2的管21的枢转方向相反的方向。

图4中示出了没有阻碍由于熄灭熔丝断开引起的电弧所产生的气体的排放，其中可看到没有部件(特别是断开杠杆7)面向熔丝座2的管21的开口210。

图7中示出了在通常为7kV至38kV的额定电压的架空配电网络中使用的包括本发明的机械组件的熔丝断路器。该设备在通常方式下主要包括绝缘体13和带有两个部件140、141的支架。

本发明的机械组件可移除地安装在支架的两个部件140、141、耳轴4的引脚41或者锁定在支架的下部140中的驱动轴6之间，而端部圆顶23位于锁定在支架的上部141中的熔丝座2的管21的封闭位置中。

在不脱离本发明范围的情况下，可对所描述的机械组件作出其它改进和变化。

例如，虽然所描述的驱动杠杆3通过操作员用断路器在逆时针方向(从前面观察绝缘体在右侧)(图7)驱动而被启动，但是可设想操作员用该装置在顺时针方向(也是从前面观察)驱动。

还可设想驱动杠杆可通过操作员的向上推力而被启动。

Claims (13)

1.一种用于熔丝断路器(1)的机械组件，所述组件适于可移除地枢转安装在所述断路器的支架(14)的两个部件(140、141)之间，所述组件包括：

熔丝座管(2)，适于容纳熔丝且具有上端和下端，其中所述上端包括用于封闭所述管以使所述熔丝的一端能够插入并将熔丝保持在适当位置的圆顶，所述下端是开放的以允许由于断开所述熔丝所产生的气体排放出去，所述熔丝座管适于安装成在所述熔丝座管仅与所述支架的下部接触的开放位置与所述熔丝座管还与所述支架的上部接触并对接的封闭位置之间枢转；

熔丝熔断器，所述熔丝熔断器包括：

耳轴(4)，所述熔丝座管(2)枢转地安装在所述耳轴上，所述耳轴包括适于可移除地安装在所述支架的下部的引脚，以使所述机械组件能够相对于所述引脚枢转，所述耳轴还包括用于固定所述熔丝的另一端的工具；

驱动杠杆(3)，安装成在所述耳轴(4)上枢转并适于由操作员启动；

断开杠杆，安装成相对于所述耳轴枢转并适于由所述驱动杠杆启动且适于机械地拉伸所述熔丝以断开熔丝；

在该组件中，所述耳轴上的所述驱动杠杆的枢转方向与所述熔丝座管的枢转方向相反，并且不管所述杠杆和所述管的位置如何，所述耳轴上的杠杆和熔丝座管的安装在所述管的开放下端附近留有足够空的区域，以允许由于断开熔丝所产生的气体排放出去，而不会干扰气体的流动。

2.根据权利要求1所述的机械组件，其中，所述驱动杠杆为直的细长形状，具有相对于所述耳轴(4)横向布置的臂部并与所述熔丝座管隔开一定距离。

3.根据权利要求1或2所述的机械组件，其中，所述驱动杠杆利用紧固于所述驱动杠杆并安装在所述耳轴的引脚中的驱动轴(6)来启动所述断开杠杆。

4.根据权利要求3所述的机械组件，其中，所述驱动轴旋拧于所述驱动杠杆。

5.根据权利要求3或4所述的机械组件，其中，一凸轮紧密配合地安装在所述驱动轴上并倚靠所述断开杠杆。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的机械组件，其中，所述断开杠杆安装成在所述耳轴(4)上枢转。

7.根据权利要求6所述的机械组件，其中，所述驱动轴(6)还构成所述耳轴(4)的枢转轴。

8.一种翻新包括熔丝座管和熔丝熔断器的熔丝断路器的方法，其中，执行以下步骤：

a)拆卸包括所述熔丝座管和熔丝熔断器的机械组件，其中所述熔丝熔断器包括适于由操作员启动的驱动杠杆和用于断开由所述驱动杠杆启动的熔丝的杠杆，其中所述驱动杠杆的启动在所述熔丝座朝向其支架的开放位置而枢转的方向上产生机械力；

b)重新组装根据任一前述权利要求所述的机械组件。

9.根据权利要求8所述的翻新方法，其中，在步骤a)中所提到的机械组件包括驱动杠杆、断开杠杆和熔丝座管枢转地安装在其上的耳轴，其中在步骤b)之前，执行改装所述耳轴的步骤a1)，且用步骤a1)中所改装的耳轴重新组装所述机械组件。

10.根据权利要求9所述的翻新方法，其中，所述步骤a1)包括对所述耳轴钻孔。

11.包括根据权利要求1至7中任一项所述的机械组件的熔丝断路器在通常为7kV至38kV的额定电压的架空配电网络中的应用。

12.根据权利要求11所述的应用，其中，当所述断路器处于安装配置中并位于封闭位置中时，所述驱动杠杆位于大致水平的位置。

13.根据权利要求11或12所述的应用，其中，所述驱动杠杆相对于操作员位于所述熔丝座管的右手侧，且位于处于安装配置和封闭位置中的所述断路器的下面。

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