CN103636086B - 密封插入式断路器组件 - Google Patents

Abstract

一种具有界定密封的内部的外壳（4、12、24）的插入式断路器面板（2）。所述外壳包括：壳体（4）、可拆装地联接到所述壳体的面板（14）和以使面板和壳体密封地接合的方式设置在面板和壳体之间的前部密封元件（44）。该面板还包括：联接到壳体的电气总线结构（6）、联接到所述电气总线结构的若干第一插入式元件（8）和设置在所述外壳中的若干断路器（10）。每个断路器包括：手动操作器（30）和至少一对第二插入式元件（32），每个第二插入式元件电联接到一个对应的第一插入式元件。所述手动操作器从形成在面板中的相应开口穿过并伸出。该面板还包括：电联接到电气总线结构的若干馈电线（16、18、20）和若干负载连接器（22，24）。

Description

密封插入式断路器组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年6月21日提交、序号为61/499,358、标题为“SEALED PLUG-IN CIRCUIT BREAKER ASSEMBLY”（密封插入式断路器组件）的美国临时专利申请的优先权，该申请通过引用被包含于本文。

技术领域

所公开的概念一般涉及断路器，并且更具体地，涉及断路器组件，例如用于若干断路器的断路器面板。

背景技术

断路器例如用于飞行器电气系统中，其中断路器不仅提供过流保护而且还用作用于开启和关闭设备的开关。飞行器断路器或超小型断路器例如通常比较小，以适应飞行器断路器面板的较高密度布局，这使得用于大量电路的断路器对于用户是可接近的（accessible）。飞行器电气系统例如可包括数百个断路器，这些断路器中的每个用于电路保护功能以及通过推拉把手断开电路的功能。

断路器推拉把手从内向外移动，以便断开对应的负载电路。该动作可以是手动的，或者在过载状态或故障状态的情况下是自动的。如果推拉把手从外向内移动，则负载电路被重新通电。如果负载电路已经自动地断电，则推拉把手的从外向内的操作对应于断路器重置动作。

这种断路器通常包括螺纹盖板（threaded bezel）。合适的紧固件例如螺母和垫片将断路器安装在飞行器断路器安装面板的对应开口处。推拉把手穿过盖板到达安装面板的用户侧。断路器通常也包括设置在安装面板对面维护侧的线和负载螺丝端子（load screw terminal）。

飞行器断路器面板通常被包装并且暴露在它们所安装的环境中。例如，在军用飞行器应用中，断路器面板可被安装在经常暴露在诸如潮湿、盐雾腐蚀、沙子和灰尘及其它环境条件中的飞行器的常压区域中。这些条件可能减少断路器面板的可靠性。

断路器组件存在改进的余地。

发明内容

通过所公开的概念的实施例满足了这些需求和其它需求，所述实施例针对密封插入式断路器面板。除了其它益处外，密封插入式断路器面板提供了一种能够被可靠地放置在严酷环境条件中的耐环境面板。

根据所公开的概念的一个方面，提供了密封插入式断路器面板。这种密封插入式断路器面板包括：外壳，该外壳界定与外部密封的内部。该外壳包括：壳体；可拆装地联接到该壳体的面板（face plate），该面板有形成于其中的若干开口；以及以使该面板和该壳体密封地接合的方式设置在该面板和该壳体之间的前部密封元件。所述断路器面板还包括：联接到所述壳体的电气总线结构；联接到该电气总线结构的若干第一插入式元件；设置在所述外壳中的若干断路器；若干馈电线，所述若干馈电线具有在所述外壳上提供并且被密封于所述外壳的若干端子；以及在所述外壳上提供并且被密封于所述外壳的若干负载联接器。所述若干断路器中的每个包括：手动操作器和至少一对第二插入式元件，该手动操作器穿过所述面板的若干开口中的一个对应开口并且从该对应开口伸出。所述第二插入式元件中的每个电联接到所述第一插入式元件中的一个对应的第一插入式元件。所述若干端子中的每个电联接到所述电气总线结构并且被构造为向该总线结构提供电力。所述负载连接器中的每个具有若干电联接到所述总线结构的负载引脚。

所述面板可以包括：若干颈圈部，每个颈圈部被设置在所述若干开口中的各自的开口周围，并且所述若干断路器中的每个可以包括：颈部，该颈部设置在所述手动操作器周围；以及断路器密封元件，该断路器密封元件在所述颈部周围以使该颈部与所述若干开口中的一个对应开口的颈圈部密封地结合方式被提供。

所述颈部和颈圈部中的至少一个可以包括：环形槽，该环形槽被构造为安置用于密封该颈部和颈圈部断路器密封元件。

所述面板可以包括：若干系留紧固件，其可拆装地接合所述壳体，以便该面板可拆装地联接到该壳体。

所述外壳还可包括：后盖，所述后盖可拆装地联接到所述壳体；以及后部密封元件，所述后部密封元件在该后盖和该壳体之间以使该后盖和该壳体密封地接合的方式被设置。

所述壳体还可包括：若干系留紧固件，其可拆装地接合所述后盖，以便该后盖可拆装地联接到该壳体。

所述若干端子中的每个端子可以包括：由穿过所述后盖的导电材料形成的接线柱（post），该接线柱经由圆形锁紧螺母和圆形O型圈的相互作用联接到该后盖并且密封于该后盖，该圆形O型圈被压缩在该圆形锁紧螺母和该后盖之间。

所述若干负载连接器中的每个负载连接器经由O型圈或垫圈元件可以联接到所述后盖元件并且与该后盖元件密封。

每个负载连接器的所述若干负载引脚可以通过带状电缆电联接到所述电气总线结构。

所述壳体和后盖中的至少一个可以包括：定向排气孔，该定向排气孔被构造为从所述外壳的内部排出压力。

附图说明

从以下结合附图阅读的优选实施例的描述中，能够达到完全理解所公开的概念，在附图中：

图1是根据所公开的概念的示例实施例的密封插入式断路器组件的前视图。

图2是图1的密封插入式断路器组件的顶视图。

图3是图1的密封插入式断路器组件的后视图。

图4是图1的密封插入式断路器组件的前等距视图。

图5是沿图1的线5-5的图1的密封插入式断路器组件的剖视图。

图6是图5的剖视图的一部分的放大细节图，示出了断路器和面板之间的密封接口。

图7是图1的密封插入式断路器组件的等距视图，大致地示出了密封插入式断路器组件的顶部和后部。

具体实施方式

如本文所用，术语“若干”应该意味着一个或大于一的整数（即多个）。

如本文所用，两个或更多个部件“联接”在一起的表述应该意味着所述部件直接连接在一起或者通过一个或多个中间部件连接。

如文中所用，术语“紧固件”指的是任何合适的连接机械装置或紧固机械装置，明确地包括但不限于螺钉、螺栓、螺母(例如但不限于锁紧螺母）和它们的组合。

结合超小型断路器或飞行器断路器描述所公开的概念，尽管所公开的概念也可适用于用于宽广范围的不同应用的宽广范围的不同断路器。这种断路器可用于例如但不限于具有约400Hz的典型频率的飞行器交流（AC）电气系统中，但也可用于直流（DC）系统中。还将变得明显的是，所公开的概念适用于其他类型的断路器面板，包括以其他频率运行的AC系统中使用的那些断路器面板；适用于更大型的断路器，例如小型民用断路器或商用断路器；以及适用于宽广范围的断路器应用，例如但不限于民用、商业、工业、航空航天和汽车应用。作为进一步的非限制性的示例，在宽广范围的频率（例如但不限于50、60、120、400Hz和更高或更低的频率）下的AC运行（例如但不限于120、220、480-600VAC）和DC运行（例如但不限于42VDC）两者都是可能的。

参见图1-7，示出了断路器组件，例如示例性的插入式断路器面板2。插入式断路器面板2包括：壳体4、联接到壳体4的电气总线结构6（图5）、联接到电气总线结构6（图5）的若干第一插入式元件8、多个断路器10（在说明性的示例实施例中示出了十三个断路器，尽管能够使用任何合适的数量）、联接到壳体4的后面部分（未编号）的后盖12、和联接到壳体4的前面部分（未编号）的面板14。应当了解，一般由壳体4、面板14和后盖12构成外壳（未编号），从以下更进一步的详细说明中将理解，该外壳界定与该外壳外部在环境上密封并且因此也与断路器面板2所位于的周围环境在环境上密封的内部。

尽管能够使用宽广范围的其它合适的总线结构，但是在图5的剖视图中所示出的总线结构6可以与在专利号为8，094，436B2的美国专利中所详细描述的总线结构相同或类似，该美国专利的内容通过引用被包括在本文中。

参见图2、3和5，经由例如用于三相系统的馈电线16、18和20将电力提供给总线结构6。通常，对于馈电线16、18、20中的每个可存在单个三极AC断路器（未示出）和用于三相中的每一相的多个单极AC断路器（未示出）。例如，馈电线16、18、20中的每个是具有用于对应馈电线的三相的三个电力端子（未编号）的三端子接线盒。

馈电线16、18、20中的每个馈电线的端子中的每个端子密封于后盖12。如在图5的剖视图中所示，馈电线中的每个馈电线中的电力端子中的每个电力端子（在图5中只示出馈电线18的一个电力端子）是由穿过后盖12的导电材料形成的实心接线柱18a。接线柱18a通过圆形锁紧螺母19和在圆形锁紧螺母19和后盖12之间被压缩的圆形O型圈21（示出是压缩的）的相互作用联接到后盖12并且密封于后盖12。

馈电线16、18、20的每一相以例如在上述的美国专利8,094,436中所描述的方式电联接到对应的第一插入式元件8，使得供应给馈电线16、18、20的电力的相位电联接到对应的第一插入式元件8。

继续参见图2、3和5，例如通过使用O型圈或合适的垫圈元件（例如图5中所示的垫圈25），在后盖12上提供并且密封于后盖12上若干负载连接器22和24（例如但不限于密封军用的MS38999输出连接器），每个负载连接器都有若干负载引脚（load pin）（未编号）。电气总线结构6（例如，其若干内部电力层）将来自各断路器10的负载输出以及到各断路器10电力输入进行适当的路由。如图5中所示，通过若干导体或带状电缆26，可以将负载输出联接在电气总线结构6和负载连接器22、24中的每个的负载引脚之间。

参见图5和6的剖视图，断路器10中的每个包括：第一表面28（图6）、从第一表面28设置的手动操作器30（例如但不限于推拉操作手柄）、设置在手动操作器30周围并且从第一表面伸出的颈部31（图6）、和设置在第一表面28对面的至少一对第二插入式元件32（图5）。适于在所公开的概念中使用的一种示例断路器是如在美国专利6,84,446BI中所大致描述的密封断路器，该密封断路器已经被改进以利用适于与第一插入式元件8接合的插入式端子。

继续参见图5和6，断路器10中的每个断路器中的第二插入式元件32中的每个第二插入式元件与第一插入式元件8中的一个对应的第一插入式元件配合。每个第二插入式元件32与配合的对应的第一插入式元件8合作，以便将电力输入（例如，线）中的一个提供给对应的断路器10或提供来自对应的断路器10的负载输出（例如，负载）。电力输入可以是例如单相AC输入或单个DC输入。替代地，电力输入可以是例如如在三相馈电线16、18和20处所示出的三相AC输入。

壳体4包括：若干系留紧固件34（例如但不限于支撑螺栓（stanchionbolt）），该系留紧固件以使后盖12可拆装地联接到壳体4的方式与后盖12可拆装地接合。为了避免污染物（例如但不限于潮气、沙子、灰尘）在壳体4和后盖12的接合处进入断路器面板2，在壳体4和后盖12之间提供了后部密封元件36（图5），例如弹性密封件（elastomer seal）。后盖12封装了电气总线结构6和负载连接器22、24之间的接线。

仍参见图5和6，面板14包括：第一表面36、相对的第二表面38和通过面板14的第一表面36和相对的第二表面38设置的若干开口40。面板14还包括：若干颈圈部41，每个颈圈部设置在各自开口40的周围并且从第二表面38伸出。当面板14联接到壳体4时，断路器10的手动操作器30穿过开口40中的一个对应开口，以便操作者可容易地接近（如图4和5中可能最好示出的）。断路器10的第一表面28与面板14的相应颈圈部41的末端（未编号）接合，以便保持若干断路器10中的每个断路器与若干第一插入式元件8中的对应的第一插入式元件配合。

面板14包括：若干系留紧固件42（例如但不限于直角回转紧固件（quarter-turn fastener）），所述系留紧固件可拆装地与壳体4接合，使得面板14可拆装地联接到壳体4。这种布置容易地提供了各断路器10中的一个或多个断路器的维护或检查。为了避免污染物（例如但不限于潮气、沙子、灰尘）在壳体4和面板14的接合处进入断路器面板2，在面板14和壳体4之间提供了前部密封元件44（例如但不限于弹性密封件）以在它们之间形成密封。另外，如图5和6中所示，在每个断路器10的颈部31周围提供了断路器密封元件46（例如但不限于O型圈），以使得在每个开口40的各自颈圈部41和相关联的断路器10的颈部31之间形成密封。这避免了污染物在各自的颈圈部41和相关联的断路器10的颈部31之间进入断路器面板2。为了以满足所需的方式放置密封元件46，可在断路器的颈部31和/或面板14的颈圈部41中的一个或两者中提供凹槽。在示出的示例性实施例中，在断路器10的颈部31中提供了圆形的凹槽47，在该凹槽中放置密封元件46。另外，在面板14的颈圈部41中提供了另一个圆形凹槽48，该圆形凹槽48比圆形凹槽47更浅。

应当了解，所公开的概念提供了一种环境密封的严酷环境断路器面板，该断路器面板提供：密封的子组件、密封的可拆装面板、密封的断路器、和密封的馈电线端子和连接器。这增加了面板和部件的可靠性，特别是当安装在严酷环境中时。关键的性能改进包括：例如但不限于，阻止了潮气、沙子和灰尘的侵入，并且在不需要在更常规的严酷环境断路器装置中发现的封装材料（例如RTV胶合密封剂或环氧树脂填缝剂）的情况下，增强了介电耐压（dielectric withstand）设计余量。

由于所公开的概念提供了密封的外壳，所以壳体4和/或后盖12中的一个或两者可以包括：定向排气孔50（在图3中示意性地示出），该定向排气孔允许从断路器面板2将由内部热量所产生的压力排出。

虽然已经详细描述了所公开的概念的特定实施例，但本领域技术人员应理解，可借鉴本发明的整体教导开发这些细节的各种修改和替代。因此，所公开的具体布置仅是说明性的而非限制所公开的概念的范围，所述范围由所附权利要求及其任何和全部等效方案的全部涵盖范围给出。

Claims (10)

1.一种密封插入式断路器面板（2），包括：

外壳（4、12、24），所述外壳界定与外部隔绝的内部，所述外壳包括：

壳体（4）；

面板（14），所述面板可拆装地联接到所述壳体，所述面板有若干形成于其中的开口（40）；以及

前部密封元件（44），所述前部密封元件以使所述面板和所述壳体密封地接合的方式设置在所述面板和所述壳体之间；

电气总线结构（6），所述电气总线结构联接到所述壳体；

多个第一插入式元件（8），所述多个第一插入式元件联接到所述电气总线结构；

若干断路器（10），所述若干断路器设置在所述外壳中，所述若干断路器中的每个断路器包括：手动操作器（30）和至少一对第二插入式元件（32），所述手动操作器穿过所述面板的若干开口中的一个对应的开口并且从该对应开口伸出，所述第二插入式元件中的每个第二插入式元件电联接到所述第一插入式元件中的一个对应的第一插入式元件；

若干馈电线（16、18、20），所述若干馈电线具有在所述外壳上提供并被密封于所述外壳的若干端子，所述若干端子中的每个端子电联接到所述电气总线结构并且被构造为向所述总线结构提供电力；以及

若干负载连接器（22，24），所述若干负载连接器在所述外壳上提供并且被密封于所述外壳，所述负载连接器中的每个负载连接器有若干电联接到所述总线结构的负载引脚。

2.根据权利要求1所述的断路器面板（2），其中：

所述面板包括：若干颈圈部（41），每个颈圈部被设置在所述若干开口中的相应开口周围；并且

所述若干断路器中的每个断路器包括：

颈部（31），所述颈部被设置在所述手动操作器周围；以及

断路器密封元件（46），所述断路器密封元件以使所述颈部与所述若干开口中的一个对应开口的颈圈部密封地接合的方式被提供在所述颈部周围。

3.根据权利要求2所述的断路器面板（2），其中所述颈部和所述颈圈部中的至少一个包括：环形槽，该环形槽被构造为安置用于密封所述颈部和所述颈圈部的所述断路器密封元件。

4.根据权利要求1所述的断路器面板（2），其中所述面板包括：若干系留紧固件（42），所述若干系留紧固件可拆装地与所述壳体接合，以便所述面板可拆装地联接到所述壳体。

5.根据权利要求1所述的断路器面板（2），其中所述外壳还包括：后盖（12），所述后盖可拆装地联接到所述壳体；以及后部密封元件（36），所述后部密封元件以使所述后盖与所述壳体密封地接合的方式被设置在所述后盖和所述壳体之间。

6.根据权利要求5所述的断路器面板（2），其中所述壳体包括：若干系留紧固件（34），所述若干系留紧固件可拆装地与所述后盖接合，以便所述后盖可拆装地联接到所述壳体。

7.根据权利要求5所述的断路器面板（2），其中所述若干端子中的每个端子包括：由穿过所述后盖的导电材料形成的接线柱（18a），该接线柱经由圆形锁紧螺母（19）和圆形O型圈（21）的相互作用被联接到所述后盖并且被密封于所述后盖，所述圆形O型圈被压缩在所述圆形锁紧螺母和所述后盖之间。

8.根据权利要求5所述的断路器面板（2），其中所述若干负载连接器中的每个负载连接器经由O型圈或垫圈元件（25）联接到所述后盖元件并且与所述后盖元件密封。

9.根据权利要求1所述的断路器面板（2），其中每个负载连接器的所述若干负载引脚通过带状电缆（26）电联接到所述电气总线结构。

10.根据权利要求5所述的断路器面板（2），其中所述壳体和所述后盖中的至少一个包括：定向排气孔（50），所述定向排气孔被构造为从所述外壳的内部排出压力。