CN104137214A - 断路器加热器双金属组件、加热器双金属装置及组装方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种加热器双金属装置。加热器双金属装置具有：具有第一部分和第二部分的加热元件；在第一部分和第二部分之间的第三部分处联接到加热元件的双金属元件；以及在第三部分处联接到加热元件的支撑构件，支撑构件包括对准表面，对准表面适于接收在形成于断路器壳体的隔开部分中的凹槽之中。如在其它方面，提供了包括加热器双金属装置的组件和组装加热器双金属组件的方法。

Description

断路器加热器双金属组件、加热器双金属装置及组装方法

技术领域

本发明总体涉及断路器，并且更具体地涉及适用于断路器中的加热器双金属组件(heater-bimetal assemblies)。

背景技术

在断路器内，可设置一个或多个可移动电触头。在某些断路器构造中，这样的电触头可由一个或多个柔性导体电联接到加热器双金属组件。加热器双金属组件的功能是：当在由断路器保护的电路中遇到持久过电流的情况时，使断路器跳闸。跳闸涉及加热元件的电阻加热，这反过来加热双金属元件，从而导致双金属元件弯曲。在弯曲时，双金属元件与跳闸机构的一部分接合地接触，并且如果存在足够的加热，结果将会使断路器跳闸。这会断开电触头，从而断开保护电路。

然而，现有的加热器双金属组件设计可以对断路器的性能产生不一致。

发明内容

在第一方面，提供了一种断路器加热器双金属装置。所述断路器加热器双金属装置包括：具有第一壳体部分和与所述第一壳体部分间隔开的第二壳体部分的壳体；横跨在所述第一壳体部分和第二壳体部分之间的支撑构件；联接到所述支撑构件的加热元件，所述加热元件具有在第一方向上从所述支撑构件延伸的第一部分和在第二方向上从所述支撑构件延伸的第二部分；以及联接到所述加热元件并在第三方向上从所述加热元件延伸的双金属元件。

在另一方面，提供了一种断路器加热器双金属组件。所述断路器加热器双金属组件包括：壳体，具有带有第一凹槽的第一壳体部分和带有第二凹槽从所述第一壳体部分间隔开的第二壳体部分；加热元件，具有在第一方向上延伸并适于连接到一个或多个柔性导体的第一部分和在第二方向上并适于联接到一个或多个负载导体的第二部分；双金属元件，在所述第一部分和所述第二部分之间联接到所述加热元件的第三部分，所述双金属元件在第三方向上从所述加热元件延伸；以及支撑构件，在所述第三部分处固定到所述加热元件并且横跨在所述第一壳体部分和所述第二壳体部分之间，所述支撑构件具有在所述第三部分处延伸超出所述加热元件的宽度的端部和接收在所述第一凹槽和第二凹槽中的对准表面(registrationsurfaces)。

在一装置方面，提供了一种加热器双金属装置。所述加热器双金属装置包括：加热元件，具有在第一方向上延伸的第一部分和在第二方向上延伸的第二部分，所述第一部分适于联接到一个或多个柔性导体，所述第二部分适于联接到负载导体；双金属元件，在所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分处联接到所述加热元件，所述双金属元件在第三方向上从所述加热元件延伸；以及联接到所述加热元件的支撑构件，所述支撑构件包括对准表面，所述对准表面适于接收在形成于断路器壳体中的凹槽之中。

在一方法方面，提供了一种组装加热器双金属组件的方法。所述方法包括：提供断路器壳体，所述断路器壳体具有带有第一凹槽的第一壳体部分和从所述第一壳体部分间隔开的第二壳体部分，所述第二壳体部分带有第二凹槽；提供加热器双金属装置，所述加热器双金属装置具有：具有在第一方向上延伸的第一部分和在第二方向上延伸的第二部分的加热元件、联接到所述加热元件并在第三方向上延伸的双金属元件、以及在所述第一部分和所述第二部分之间联接到所述加热元件的支撑构件，所述支撑构件具有对准表面；以及将支撑构件的对准表面接收在第一凹槽和第二凹槽中。

通过示出一些示例性实施例和实现方案、包括为实施本发明所设想的最佳模式，本发明的其它方面、特征和优点可从下面的详细描述中清楚地了解到。本发明也可以有其它不同的实施例，并且其若干细节可在各个方面进行修改，所有这些都不脱离本发明的范围。因此，附图和说明本质将被认为是说明性的，而不是限制性的。本发明是要涵盖本发明范围之内的所有的修改、等同物和替代物。

附图说明

图1A示出了根据实施例的加热器双金属组件的顶视图。

图1B示出了沿着图1A剖切线1B-1B截取的加热器双金属组件的部分横截面侧视图。

图1C示出了沿着图1A剖切线1C-1C截取的加热器双金属组件的部分横截面前视图。

图1D示出了根据实施例的加热元件的侧视图。

图1E示出了根据实施例的加热元件的顶视图。

图1F示出了根据实施例的支撑构件的前视图。

图2示出了接收在根据实施例的壳体的凹槽中的支撑构件的部分侧视图。

图3示出了接收在根据实施例的壳体中的多个加热器双金属装置的部分顶视图。

图4是示出根据实施例的加热器双金属组件的组装方法的流程图。

具体实施方式

在现有的加热器双金属装置和组件中，将加热器双金属装置安装到断路器壳体中可以导致加热器双金属装置在断路器壳体内的错位。这样的错位可以导致双金属元件相对于跳闸机构的跳闸构件的位置变动。由于这样的错位，断路器的校准可能变得更加困难和易变。此外，一个或多个实施例可有助于防止对损坏的加热器元件或不正确地形成的元件的组装。另外，各实施例可提供到壳体内的更有效连接。而且，理想的是，断路器部件到断路器壳体内的组装是完全重力组装的(entirely gravity assembled)。也就是说，所有部件应当在重力的作用下垂直地下降到断路器壳体中，并且将加热器双金属装置连接到断路器壳体的所有紧固件也应当垂直地组装。

鉴于上述困难和所需组件的属性，并且特别地希望减少校准偏差并提供对各部件的改进组装，所以提供了改进的加热器双金属装置和断路器加热器双金属组件。断路器加热器双金属组件包括：具有间隔开的第一壳体部分和第二壳体部分的断路器壳体、横跨在第一壳体部分和第二壳体部分之间的支撑构件、联接到支撑构件的加热元件、以及联接到加热元件的双金属元件。

加热器双金属装置包括：加热元件，具有适于联接到一个或多个柔性导体的第一部分和适于联接到一个或多个负载导体的第二部分；双金属元件，在第三部分处联接到加热元件，第三部分位于所述第一部分和第二部分之间；以及在第三部分处联接到加热元件的支撑构件，所述支撑构件包括对准表面，对准表面适于接收在形成于断路器壳体中的凹槽之中。

如根据下文将变得显而易见的，根据实施例的加热器双金属装置的结构可以有利地在断路器壳体内提供改进的定位(即，更精确的定位)。而且，加热器双金属装置的结构非常适于使用重力组装技术。

加热器双金属装置、包括一个或多个加热器双金属装置的断路器加热器双金属组件和断路器加热器双金属组件的组装方法的这些和其它实施例在下面参考图1A-4进行描述。附图不一定是按比例绘制的。相同的标号通篇用来表示相同的元件。

现在具体参考图1A-1B，示出了断路器加热器双金属组件100。断路器加热器双金属组件100将在本文中称为“断路器加热器双金属组件”或者仅称为“加热器双金属组件”。例如，加热器双金属组件100可由安装在断路器的壳体102内的一个或多个加热器双金属装置101构成，如图1A-1B所示。断路器可包括一个或多个加热器双金属装置101。例如，单个加热器双金属装置101可被提供用于断路器的每个电极。例如，三极断路器可包括三个加热器双金属装置101，如图3所示。

每个加热器双金属装置101可经由一个或多个电导体103如编织铜缆线(braided copper cables)互连到电触头组件的一个或多个接触指或臂(未示出)。在一些实施例中，一个或多个柔性电导体103被构造并适于例如通过闪蒸(braising)连接到在第一方向上延伸的加热元件104的第一部分104A。可以使用用于连接的其它手段。例如，柔性电导体103可以是编织铜线，并且可连接(例如，通过焊接、钎焊等)到连接元件105，连接元件105则由一个或多个紧固件105A诸如螺栓、螺钉等连接到加热元件104。连接元件105可由任何合适的导电材料制成，比如铜或钢。连接元件105可具有螺纹，以接收一个或多个紧固件105A。

加热元件104的第二部分104B在第二方向上延伸，并适于电联接到一个或多个负载导体106。所描绘实施例中的负载导体106可以是附接至负载线107的凸耳(在图1A和1C中虚线示出)。然而，可使用用于将电负载线107连接到加热器双金属装置101的任何合适的联接手段。其它类型的连接包括压接连接器、汇流条等。

位于第一部分104A和第二部分104B之间，可设置加热元件104的第三部分104C。第三部分104C可在第三方向上延伸，并且可以是平面的。在一个或多个实施例中，第一部分104A和第二部分104B可以是平面的。在一些实施例中，第一部分104A和第二部分104B可设置在不同的平面上。例如，不同的平面可以是平行的平面。第一部分104A的平面可低于第二部分104B的平面。第三部分104C可从第一部分104A的平面大致垂直地延伸(即，与第一部分104A大约呈90度)。可提供弯曲部分104D，作为从第三部分104C的平面到第二部分104B的平面的过渡。狭窄部分104E可设置在邻近于第三部分104C的第二部分104B之上。狭窄部分104E的较窄宽度可提供增强的电阻加热。

在第三部分104C处联接到加热元件104的是双金属元件108。本文所用的术语“双金属元件”包括当暴露在变化的温度下时具有移位(例如，弯曲)的能力和功能的元件。“双金属元件”可包括具有两种或更多种异种金属--比如钢和铜，或在某些情况下是钢和黄铜--的元件。可使用其它的异种金属。双金属元件108可由通过铆接、闪蒸或焊接等在其整个长度上结合在一起的带形成。不同的膨胀系数导致被结合的带在受热时单向弯曲，并且在冷却时在相反的方向上返回。当双金属元件108受热时，具有较高热膨胀系数的金属设置在曲线外侧。

双金属元件108可在第三部分104C处联接到加热元件104，并可在第三方向上延伸，第三方向可与加热元件104的第一部分104A的平面大致垂直。双金属元件108可如图1C所示从加热元件104的纵向中心横向地偏移，并且可包括锥形形状。双金属元件108可以逐渐变细，从双金属元件108附接至加热元件104的基底108A处的相对较大宽度缩到自由端108B的相对较小宽度。例如，双金属元件108可介于约50mm至70mm长，在基底108A处约15至20mm宽，以及在自由端108B处约5至10mm宽。可使用其它尺寸。

在第三部分104C处联接到加热元件104的是支撑构件109。如图2所示，支撑构件109可包括设置在每个端部上的对准表面109A、109B，其适于接收到凹槽102C、102D中，凹槽102C、102D形成在断路器壳体102中。凹槽102C、102D可包括适当的锥形侧面，以确保组装的容易和支撑构件109在壳体中的安全和精确位置。如安装的，支撑构件109端部在凹槽102C、102D中的配合应当紧贴，可能有轻微的压入配合。

在所描绘的实施例中，支撑构件109可包括杆诸如平板，并且可包括一个或多个螺纹孔111A、111B。支撑构件109可由钢材制成。可使用其它合适的材料。支撑构件109可具有介于约40mm至约50mm的长度、约10mm至约15mm的高度以及约2mm至约3mm的厚度。可使用其它尺寸。在一个或多个实施例中，包括对准表面109A、109B的端部延伸超出加热元件104在附接点处(例如，在第三部分104C处)的最大宽度。在所描绘的实施例中，双金属元件108可通过紧固件110A、110B附接至第三部分104C，紧固件110A、110B可接收通过形成于加热元件104中的孔，并被固定在支撑构件109中的螺纹孔111A、111B之中(见图1F)。

如图1A-1B所示，加热元件104可在断路器壳体102的基底部分102C处联接到壳体102。基底部分102C可具有从壳体102基底延伸的一个或多个凸耳(例如，凸台或立管)。例如，在它们头部上具有锥形底面的紧固件112A，诸如平头内六角螺钉(flat-head socket-head cap screw)或其它类似的锥头螺钉或螺栓，可接收通过加热元件104第二部分104B中的锥形孔并被固定在所捕获的螺纹元件112B中，螺纹元件112B被模制或以其它方式接收到壳体102中(例如，凸耳中)。加热元件104可在第二部分104B上任何合适的位置如狭窄部分104E处被固定到壳体102的基底。

图3示出了多加热器双金属组件300的部分顶视图，它可由安装在断路器的断路器壳体102内的多个加热器双金属装置101构成。任何合适数量的加热器双金属装置101可包含在组件300中，比如针对两极断路器为两个，针对三极断路器为三个，针对四极断路器为四个(带(N)相的三极)等。

图4示出了根据实施例的加热器双金属组件的组装方法的流程图。方法400包括：在402中，提供断路器壳体(例如，壳体102)，所述断路器壳体具有带有第一凹槽102C的第一壳体部分(例如，第一壳体部分102A)和从第一壳体部分间隔开的第二壳体部分(例如，第二壳体部分102B)，第二壳体部分带有第二凹槽(例如，第二凹槽102D)。在404中，提供加热器双金属装置(例如加热器双金属装置101)。加热器双金属装置101具有：加热元件(例如，加热元件104)，加热元件具有在第一方向上延伸的第一部分(例如，第一部分104A)和在第二方上延伸的第二部分(例如，第二部分104B)；双金属元件(例如，双金属元件108)，联接到加热元件并在第三方向上延伸；以及支撑构件(例如，支撑构件109)，在第一部分和第二部分之间(例如，在第三部分104C处)联接到加热元件，支撑构件具有对准表面(例如，对准表面109A、109B)。在406中，将支撑构件的对准表面接收在第一凹槽和第二凹槽中。

加热器双金属装置101可附接至壳体102的另一个位置，比如上文所讨论的第二部分104B的狭窄部分104E。可使用加热元件104上的其它合适的次级附接位置。共同地，在第一壳体部分和第二壳体部分102A、102B和加热元件104上的其它地方将双金属加热器装置101连接到壳体102可提供非常稳定的和可重复的重力辅助安装。因此，可提供双金属元件108邻近于断路器跳闸机构的跳闸构件114(图1A)的非常精确的定位。

虽然本发明易于做出各种修改和替换形式，但具体实施例和方法已经借助附图中的示例被示出，并在本文中详细地描述。然而，应当理解，这并不意味着将本发明限制为所公开的特定的装置、系统或方法，而与此相反，其意图在于涵盖落入发明范围之内的所有的修改、等同物和替代物。

Claims (20)

1.一种断路器加热器双金属组件，包括：

具有第一壳体部分和与所述第一壳体部分间隔开的第二壳体部分的壳体；

横跨在所述第一壳体部分和第二壳体部分之间的支撑构件；

联接到所述支撑构件的加热元件，所述加热元件具有在第一方向上从所述支撑构件延伸的第一部分和在第二方向上从所述支撑构件延伸的第二部分；以及

联接到所述加热元件并在第三方向上从所述加热元件延伸的双金属元件。

2.如权利要求1所述的加热器双金属组件，其中，所述加热元件的第一部分包括平面表面，所述平面表面适于将所述加热元件联接到一个或多个柔性导体。

3.如权利要求1所述的加热器双金属组件，在所述第一部分和所述第二部分之间包括在第三方向上延伸的所述加热元件的第三部分，其中所述加热元件在所述第三部分处被联接到所述支撑构件。

4.如权利要求1所述的加热器双金属组件，其中，所述加热元件的第二部分被固定到所述壳体的基底部分。

5.如权利要求4所述的加热器双金属组件，其中，所述加热元件的第二部分被固定到形成在所述壳体的基底部分中的一个或多个凸耳。

6.如权利要求5所述的加热器双金属组件，其中，所述加热元件通过使具有锥形头的平头螺钉接收在所述加热元件的锥形孔中被固定到所述壳体的一个或多个凸耳。

7.如权利要求1所述的加热器双金属组件，其中，所述支撑构件包括具有端部的杆，所述端部在位于所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分处延伸超出所述加热元件的宽度。

8.如权利要求1所述的加热器双金属组件，包括：

形成在所述第一壳体部分中的第一凹槽，和

形成在所述第二壳体部分中的第二凹槽。

9.如权利要求8所述的加热器双金属组件，包括：

形成在所述第一凹槽和所述第二凹槽中的锥形侧面。

10.如权利要求8所述的加热器双金属组件，其中，所述支撑构件被接收在所述第一凹槽和所述第二凹槽中。

11.如权利要求8所述的加热器双金属组件，其中，所述支撑构件具有在所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分处延伸超出所述加热元件的宽度的端部，以及接收在所述第一凹槽和所述第二凹槽中的对准表面。

12.一种断路器加热器双金属组件，包括：

壳体，具有带有第一凹槽的第一壳体部分和带有第二凹槽从所述第一壳体部分间隔开的第二壳体部分；

加热元件，具有在第一方向上延伸并适于连接到一个或多个柔性导体的第一部分和在第二方向上并适于联接到一个或多个负载导体的第二部分；

双金属元件，在所述第一部分和所述第二部分之间联接到所述加热元件的第三部分，所述双金属元件在第三方向上从所述加热元件延伸；以及

支撑构件，在所述第三部分处固定到所述加热元件并且横跨在所述第一壳体部分和所述第二壳体部分之间，所述支撑构件具有在所述第三部分处延伸超出所述加热元件的宽度的端部和接收在所述第一凹槽和第二凹槽中的对准表面。

13.一种加热器双金属装置，包括：

加热元件，具有在第一方向上延伸的第一部分和在第二方向上延伸的第二部分，所述第一部分适于联接到一个或多个柔性导体，所述第二部分适于联接到负载导体；

双金属元件，在所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分处联接到所述加热元件，所述双金属元件在第三方向上从所述加热元件延伸；以及

联接到所述加热元件的支撑构件，所述支撑构件包括对准表面，所述对准表面适于接收在形成于断路器壳体中的凹槽之中。

14.如权利要求13所述的加热器双金属装置，包括形成在所述第二部分中的孔，所述孔被构造并适于将所述加热元件固定到断路器壳体。

15.如权利要求14所述的加热器双金属装置，其中，所述孔包括锥形孔。

16.一种组装加热器双金属组件的方法，包括：

提供断路器壳体，所述断路器壳体具有带有第一凹槽的第一壳体部分和从所述第一壳体部分间隔开的第二壳体部分，所述第二壳体部分带有第二凹槽；

提供加热器双金属装置，所述加热器双金属装置具有：具有在第一方向上延伸的第一部分和在第二方向上延伸的第二部分的加热元件、联接到所述加热元件并在第三方向上延伸的双金属元件、以及在所述第一部分和所述第二部分之间联接到所述加热元件的支撑构件，所述支撑构件具有对准表面；以及

将支撑构件的对准表面接收在第一凹槽和第二凹槽中。

17.如权利要求16所述的方法，包括将第二部分固定到断路器壳体的基底部分。

18.如权利要求17所述的方法，其中，将第二部分固定到基底部分包括：将锥头螺钉安装在形成于加热元件中的锥形孔之中。

19.如权利要求16所述的方法，包括将一个或多个柔性导体联接到第一部分。

20.如权利要求16所述的方法，将负载导体联接到第二部分。