CN103348432B - 一种包括锁定工具的真空断路器 - Google Patents

Abstract

真空泵的可移动部分（35）包含圆形的弹簧（46），所述圆形的弹簧（46）在外支承面（41）的大部分位置上滑动，所述圆形的弹簧（46）可被释放的进入凹槽（40）以限定结束位置，在所述结束位置真空灯泡是打开的，并因此形成了锁定。所述可移动部分（35）可由两段（38、39）形成，所述可移动部分（35）包括由铜制成，具有优秀的导电性能的一段，且这一段朝向固定的接头（37）并且容纳连接到外部的电路的元件。段（38）可由钢制成以改善所述弹簧的滑动而不产生磨损。

Description

一种包括锁定工具的真空断路器

技术领域

本发明涉及一种包括锁定工具的真空断路器。

背景技术

如图1所示，真空断路器包括在壳体(1)内的固定部分(2)和可移动部分(3)，所述固定部分(2)和可移动部分(3)具有相互接触的电连接状态和相互分离的断开状态。所述固定部分(2)连接到穿过所述壳体(1)的导体(4)上，并且自身穿过所述壳体(1)的所述可移动部分(3)通过诸如柔性的电缆(6)之类的装置连接到另一导体(5)上。所述导体(4和5)被连接到任意的电路(未示出)上。能够为多种形状的移动装置(7)对所述可移动部分(3)进行移动。固定的支座(8)通过阻止所述可移动部分(3)的移动来限定打开状态。

这种类型的装置具有下述的多种问题。出于安全因素，将所述开关装置维持在其的一种状态(例如，真空断路器的打开位置)是很有用的，并且因此除支座(8)之外还使用锁定装置或将所述锁定装置作为所述支座(8)的替代物。所述锁定装置可包括当到达相应的位置时接合到所述可移动部分(3)的凹槽(10)中的刃(9)。因此，一个缺点是一个独立的机构来主要用于启动或中断锁定，这使得所述装置非常昂贵。文件US-A-2009/0141416中给出了一个示例，在该示例中，锁定-启动装置是一种火工装置，所述火工装置使得所述锁定-启动装置不适宜重复使用。

然而，所述真空断路器中的可靠的锁定装置是十分必要的，因为所述壳体(1)中的真空将可移动部分(3)朝闭合位置吸引并因此促使锁定状态处于锁定失败的情况下。

另一个困难来自当到达支座时移动结束时刻的冲击能量：因为部件通常是小且易损的，所以这会对整个所述开关装置造成危险。

为了保证更好的保持在所需的位置，当状态改变时对所产生的力的良好的控制也是所期望的。

发明内容

在真空断路器的具体领域中，本发明力图提出一种新型锁定工具，所述新型锁定工具是可靠的同时也是完全被动的。通常本发明涉及一种用于真空断路器的开关装置，所述真空断路器包括可移动部分，所述开关装置包括用于移动所述可移动部分的工具和用于锁定所述可移动部分的工具，其中所述用于锁定所述可移动部分的工具能够伸入到所述真空断路器的所述可移动部分的凹槽中，其特征在于所述锁定工具由螺旋形的弹簧构成，所述螺旋形的弹簧具有张紧力的盘绕所述可移动部分上并且与所述可移动部分的外支承面摩擦。

因此所述外支承面需要配置在所述真空断路器的可移动部分上以容纳所述弹簧，其中在所述真空电路短路器的开关操作所引起的数次冲程期间，所述弹簧在所述可移动部分产生摩擦。尽管磨损可能是令人担忧的，依然发现所述锁定工具是可靠的，使弹簧损坏的所有风险都很小。

然而，有利地，采取一定的防范措施。这样，如果所述凹槽包括锥形面，(所述锥形面通过倒圆部分被连接到所述可以移动部分的所述凹槽的底部上和外支承面上)就可取得在开关期间所述弹簧的拉伸的更加平缓的过渡，这样就改进了其机械特性并增加了其使用寿命。

根据具有同样目的的另一个改进，有利地，所述可移动部分由用不同的材料制成的两段组成，两段中的第一段包含外支承面，锁定发生在所述外支承面上，两段中的第二段包含位于所述真空断路器内的可移动的电触头，所述第一段的材料选择基于材料的机械性能，所述机械性能包括高硬度以通过促进弹簧滑动来限制弹簧的磨损，而所述第二段的材料选择基于材料的电气性能，所述电气性能包括低的电阻率。

和通常的设计相反，所述可移动部分因此不是以一个单独的单元来形成，而是由通过常规方法或工具装配起来的两段，所述装配的方法可以是焊接、钎焊、粘接、热收缩装配或螺纹紧固。

在特殊的实施例中，所述开关装置包括一用于为一电路和所述真空断路器的所述可移动部分的以下部分之间提供电连接的元件，该以下部分为所述真空断路器的所述可移动部分中位于所述凹槽和所述可移动的触头之间的第二段；为了取得高的机械硬度和良好的导电性，所述第一段和所述第二段的材料是纳米微粒形成的铜合金；所述外支承面包括朝所述凹槽收窄的锥形部分，当所述真空断路器处于所述可移动部分触及所述真空断路器中的固定触头的位置时，所述弹簧和所述锥形部分摩擦，占据相关位置的零件(例如弹簧)施加轴向推力到所述可移动部分上，所述推力的被控制为施加静压力到处于闭合位置的所述真空断路器的触头上；通过一个或多个相似的螺旋形的弹簧来实现锁定和电流传输；通过一个或多个相似的螺旋形的弹簧来实现电流传输。

举例来说，所述两段可以分别用钢和铜制成。

附图说明

下文将结合下面的附图对本发明进行描述，其中：

图1示出了上述的一种真空断路器；

图2a和2b示出了本发明的第一实施例，其中真空断路器分别处于其打开和闭合状态；

图3示出了锁紧弹簧；

图4示出了一种电连接装置；

图5a和5b示出处于打开和闭合状态的本发明的最后一个实施例；以及

图6示出了弹性保持机构。

具体实施方式

图2a和图2b示出了所述真空断路器的必要元件，具有本发明的可移动部分(35)的第一实施例，所述可移动部分(35)滑动地穿过所述真空断路器的壳体(36)，固定触头(37)也延伸于所述壳体(36)中。所述可移动部分(35)包含居后的第一段(38)和居前的第二段(39)，所述居后的第一段(38)由坚硬的材料制成，制作所述居前的第二段(39)的材料是优良的导电体，所述第二段(39)在所述壳体(36)内朝向所述固定触头(37)延伸，所述第二段(39)因此建立一种可移动的电接触。图2a示出处于打开状态的真空断路器，可移动的杆(35)和所述固定触头(37)分离；图2b示出处于闭合状态的所述真空断路器，所述可移动的杆(35)和所述固定触头相接触。

所述第一段(38)包括凹槽(40)，所述凹槽(40)定向为接近所述第二部分(39)，所述第一段(38)还包括位于所述凹槽(40)的后方的外支承面(41)。所述凹槽(40)包括凹槽底部(42)和连接所述凹槽底部(42)到所述外支承面(41)上的锥面(43)；倒圆部分(44和45)建立了所述锥面(43)和相应的凹槽底部(42)以及外支承面(41)之间的平缓过渡，以这种方式来消除锋利的边缘。

所述开关装置还包含接合在固定的支撑体(47)的凹槽中的螺旋形的弹簧(46)。所述可移动部分(35)在所述第一段(38)处穿过所述支撑体(47)延伸。弹簧(46)在图3中示出并且包含很多环圈(48)，每个所述环圈(48)在外半径和内半径之间延伸，所述环圈通过所述内半径和所述可移动部分(35)接触。所述弹簧可由卷绕成环圈的常见的螺旋形的弹簧制成，并且所述弹簧具有焊接到连接点(49)的末端。所述弹簧(46)在所述外支承面(41)上摩擦，在所述可移动部分(35)的大部分位置，所述外支承面(41)向外径向地推(离开)所述弹簧；而例外的情况是所述真空断路器的最远的打开状态下，这时所述弹簧(46)到达所述凹槽(40)并且以弹性变形的方式占据所述凹槽(40)。因此取得的闭合位置是稳定的，所述弹簧(46)对变形的抵抗力(该抵抗力促使所述弹簧(46)保持在所述凹槽(40)中)大于所有力，所述所有力包括施加到所述可移动部分(35)上的空气静力：促使朝向闭合位置返回的推力。所述返回到所述闭合位置仅可能通过故意施加一个附加力到所述可移动部分(35)来实现。

可使用任何合适的方法使所述第一段和第二段(38和39)的接触，例如使用焊接、钎焊、粘接、热收缩装配或螺纹紧固等方法。所述第二部分(39)容纳一个在连接到所述可移动部分(35)上的电路的一小部分上的电连接元件。在第一实施例中，所述电连接元件可以是金属编织电缆或是由导电金属制成的柔性箔片，所述电连接元件通过焊接或钎焊连接到所述可移动部分(35)。在图4所示的第二实施例中，所述的接触由另外的螺旋形的弹簧(50)提供，所述螺旋形的弹簧(50)和所述弹簧(46)类似并且如同所述弹簧(46)那样，接合到另一个固定的支撑体(51)的凹槽中。

在一实施例中，所述第一段(38)和所述弹簧(46)由钢制成，这能使它们之间的相互摩擦造成的磨损较小，因此降低了弹簧损坏的风险(即使在多次操作之后)。

所述第二段(39)和所述第二弹簧(50)都由具有良好导电性能的材料制成，这样就提供了具有低电阻值的电接触。在圆柱形的轴上摩擦的所述第二弹簧(50)承受的弹性变形的幅度小于所述第一弹簧(46)。所述第二弹簧的尺寸的选择可不同于所述第一弹簧。即使所述第二弹簧不是用钢制成的，所述第二弹簧的损坏的风险也被降低了。

在多种优选的但可替换的布置中，所述可移动部分(35)包括至少一个轴对称区域，或所述可移动部分(35)是完全轴对称的，这样其方向对于用于紧固所述可移动部分的所述两段的系统没有任何差别。通过所述卷绕的螺旋形的弹簧(46)施加到所述可移动部分(35)的力可通过对下述因素进行适当的选择而任意的决定，所述因素为：所述卷绕的螺旋形的弹簧施的外直径和内直径；所使用弹簧丝的直径的种类；还有所述可移动部分(35)的轮廓的直径；容纳所述卷绕的螺旋形的弹簧(46)的凹槽的定位。所述卷绕的螺旋形的弹簧应保持在它的弹性范围之内。所述螺旋形的弹簧(46)，所述可移动部分的第二段(39)和所述支撑体(47)所使用的材料需要恰当的选择以使它们具有优良的导电性。所述元件的表面处理应当是合适的。在一个优选地实施例中，进行了表面镀银。

在另一个实施例中，一个单独的弹簧既在打开位置提供了机械锁定功能，又提供了导通电流的电气功能。在一个变化的实施例中，应用了多个弹簧，其中每个弹簧都提供了锁定在打开位置以及导电的双重功能。

通过图5a和5b描述另外一个实施例，图5a和5b还示出了所述开关装置的打开状态和闭合状态。在此实施例中，所述可移动部分(52)和上述的该部分的不同之处在于，所述可移动部分(52)包括锥形的微小部分(53)，所述锥形的微小部分(53)形成所述外支承面(54)的一部分并且位于凹槽(40)的后方。通过这种布置，当所述真空断路器处于图5所示的闭合状态时，所述弹簧(46)延伸于所述锥形部分(53)上并且施加一个轴向分力。所述轴向分力促使闭合，因此使得有可能对机构中潜在的故障进行弥补，所述潜在的故障是磨损或能降低所述可移动部分(52)和固定部分(60)之间的电接触质量的其它任何原因导致的。

本发明可以和另一个和本申请同时递交的专利申请的发明相结合，在那个申请中所述可移动部分和弹簧丝配合，通过进入凹槽或到达所述可移动部分上的支座，所述弹簧丝适于可逆的锁定，并且因为它们具有弹性还能提供很好的缓冲性能。

Claims (11)

1.用于真空断路器的开关装置，所述真空断路器包括可移动的杆，所述开关装置包括用于移动所述可移动的杆(35、52)的工具和用于锁定所述可移动的杆的锁定工具，所述锁定工具能够伸入到所述可移动的杆的凹槽(40)中，其特征在于，

所述锁定工具由螺旋形的弹簧(46)形成，所述螺旋形的弹簧具有张紧力地盘绕在所述可移动的杆上并且与所述可移动的杆的外支承面摩擦。

2.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述凹槽包括锥形面(43)，所述锥形面(43)通过倒圆部分连接到所述可移动的杆的所述凹槽的底部(42)上和所述外支承面上。

3.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于，所述可移动的杆由用不同的材料制成的两段组成，第一段(38)包含所述凹槽(40)和所述外支承面，并且第二段包含位于真空断路器内的可移动的电触头，所述第一段的材料选择基于材料的机械性能，所述机械性能例如高硬度和低摩擦系数；而所述第二段的材料选择基于材料的电气性能，所述电气性能例如良好的导电性。

4.根据权利要求3所述的开关装置，其特征在于，所述第一段的材料是钢基材料，并且所述第二段的材料是铜基材料。

5.根据权利要求3所述的开关装置，其特征在于，为取得高的机械硬度和良好的导电性，所述第一段和所述第二段的材料是纳米微粒形成的铜合金。

6.根据权利要求3所述的开关装置，其特征在于，所述开关装置包括一用于为一电路和所述真空断路器的所述可移动的杆的第二段之间提供电连接的电连接元件，所述第二段位于所述凹槽和所述可移动的电触头之间。

7.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述外支承面包括朝所述凹槽收窄的锥形部分(53)，当所述真空断路器处于所述可移动的杆触及所述真空断路器中的固定触头的位置时，所述弹簧和所述锥形部分(53)摩擦，占据相关位置的例如弹簧之类的零件施加轴向推力到所述可移动的杆上，所述推力被控制为施加静压力到处于闭合位置的所述真空断路器的触头上。

8.根据权利要求6所述的开关装置，其特征在于，通过一个或多个相似的螺旋形的弹簧来实现锁定和电流传输。

9.根据权利要求6所述的开关装置，其特征在于，通过一个或多个相似的螺旋形的弹簧来实现电流传输。

10.根据权利要求9所述的开关装置，其特征在于，所述电连接元件是柔性的导电电缆或柔性的导电箔片。

11.根据权利要求9所述的开关装置，其特征在于，所述电连接元件是第二螺旋形的弹簧(50)，所述第二螺旋形的弹簧(50)盘绕在所述可移动的杆的第二段上并且与所述第二段摩擦。