CN1050437C - 用于电力熔断器的撞针装置 - Google Patents

Abstract

一种撞针装置(S)用于对熔断器(F)的工作状态提供可见指示，它包含同轴配置在熔断器内部的管状外套(18)，整体一块形成的罩形元件(27)，活塞装置(28)，撞针(22)，火药(30)，导电的针装置(24)，细长的点火元件(17)和电起动装置(15、26、25)。

Description

用于电力熔断器的撞针装置

本发明涉及一种用于电力熔断器的撞针装置。

一种公知类型的熔断器撞针装置为弹簧动作型，在其中撞针座于一个压缩弹簧上，而弹簧利用一个与熔断器熔丝以分流方式电连接的高阻张紧导线使其保持在压缩状态。当熔断器熔丝断开时，由于流经该导线的分流电流作用使该导线很快熔断。高阻张紧导线的熔断导致撞针释放，通过熔断器端部伸出，从而提供熔断器动作状态的指示或者启动产生一个信号或者驱动开关装置。

弹簧动作型撞针组件的缺点是高成本和大尺寸。

另一种公知的熔断器撞针是所谓的火药或粉药致动型，在其中利用一个点火元件使粉药填料点燃，驱动活塞装置，因此将撞针推动进入动作状态。

火药驱动型装置的缺点主要集中在这种机理必须利用密配合公差，防止活塞驱动气体逸出才能实现。这种结构成本特别贵。因为难于处理而易损坏，这时由于点火元件通常是高阻脆性导线，由于它的易碎属性而易损坏。

另一火药或粉药驱动型熔断器撞针公开在1982年3月30日刊出的4322706号美国专利中。在4322706号美国专利的装置中，容纳一个脆性细长点火元件的撞针外套包含两个或多个互补配合的部分。在至少一个配合部分的表面上形成有长槽。这些配合的部分有效地将外套的一端密封，使它基本上为气密性的。利用火药操作在外套中可滑动的活塞。该活塞为具有一个向外扩张的凸缘部分的杯状结构，该凸缘部分使得无需对扩张凸缘的活塞和对外套的内表面要求密配合的机加工公差，就能基本上防止在活塞与外套内壁之间的推进气体泄漏。

在4322706号美国专利中公开的撞针装置的主要缺点在于，点火元件必须牢固地固定到触点和接触极上，它们又被焊到杯状活塞的底部。因为这些元件通常是很小的，在杯状活塞中的这些元件的组件带来的困难在于使得杯状活塞提供的工作空间是非常小的。

本发明的目的是提供一种能消除或至少削弱先有技术的上述缺点，尺寸小，且易于组装的撞针装置。

为此，本发明提供一种用于电力熔断器的撞针装置，包括一个活塞，其可在一个外套中滑动并由火药和点火元件操作，点燃所述火药以传递活塞的操作运动，将撞针驱动到其操作状态，所述撞针装置包含：管状导电外套；整体一块形成的罩形元件，它配置在所述管状外套中并具有一个伸出的端部和一个开口的端部以及一腔体，该伸出的端部延伸通过所述外套的第一端部，而腔体与所述的开口的端部相连通；活塞装置，它具有一个容纳在所述罩形元件的所述开口的端部中的中央伸出部，用于与所述罩形元件的所述腔体形成一个内腔；撞针，它邻近所述活塞装置配置在所述外套中，并配合所述活塞装置的动作，朝着所述外套的第二端部移动；火药，配置在由所述罩形元件和所述活塞装置所形成的所述内腔内；导电的针装置，它通过所述罩形元件的伸出端部伸出，并通过所述管状外套伸出；细长的点火元件，它固定到所述针装置上，延伸通过在所述内腔中的所述火药中，并介于所述罩形元件和所述活塞装置的邻接的表面之间，介于所述外套的内壁和所述活塞装置的外壁的接触表面之间，用于将所述点火元件电连接到所述外套上；以及电起动装置，用于电起动将火药点燃的所述点火元件，借此使所述活塞装置和所述撞针移动到所述管状外套的所述第二端部。

下述优选实施例的撞针装置提供了一种改进的密封组件，这种密封组件载有火药并在密封组件中配置点火元件，使得点火元件从密封组件向外延伸并在装置的主套内壁的接触表面和撞针之间延伸，用来使点火元件和装置的主套形成电接触。

本实施例密封组件包含一个罩形元件和一个活塞，该罩形元件最好为整体一块结构，具有一个带开孔的伸出端部，并延伸通过撞针装置的管状外套的一端，具有的开口端部与一腔体相连通，该活塞具有中央伸出部分，该中央伸出部分容纳在罩形元件的开口端部，用于形成盛放火药的腔体。带有加大头部的黄铜针插入在该腔体内，进入罩形元件的孔中。最好，点火元件的一个端部绕在黄铜针上并夹紧在针的加大头部和形成腔体的罩形元件的内壁之间，点火元件的另一端夹在活塞和罩形元件的配合表面之间以及夹在活塞和撞针与装置外套的内壁配合的表面之间，这种配置使点火元件与外套产生电连接。一个导电管状元件装到从外套向外伸出的黄铜针的端部，一个导线螺旋线圈最好通过盘卷管状元件而附着到其上。为了装入熔断器，通过将撞针装置外套的一端接触熔断器外套，和将导线螺旋线圈在熔断器外套内部纵向拉伸以便线圈与熔断器外套的另一端相接触，使撞针装置装入到熔断器外套中。

因此，本实施例是一种用于熔断器的撞针装置，与现有技术相比，它易于组装，能确保点火元件固定安装以用作在熔断器中的分流电路。活塞和撞针装置外套之间的密配合公差能保证在用于操作撞针的活塞和外套之间形成一个基本气密的密封。该装置具有一种盛有火药的密封组件的独特设计以及一种终接点火元件端部的独特装置，以便可靠地点燃火药，驱动在撞针装置内部的撞针。

通过参阅本文的附加说明和对本发明的如下介绍，本发明将会更充分地得到理解和评价。

图1是一个电力熔断器和在其中安装的熔断器撞针的横断面视图，它们构成为本发明的一个优选实施例：

图2是在图1中一般表示的撞针装置的放大的横断面视图，撞针处在其正常未动作状态；以及

图3是图2中的局部横断面经放大的视图，以放大方式表示在本发明的密封组件中的点火元件的附着和配置。

本发明是对与在上述4322706号美国专利中所公开的撞针装置相似的、用在熔断器中的撞针装置的一种改进。

在各图中，数码1标注用于熔断器下的管状外套，它由绝缘材料构成。端帽2和3配置在管状外套1的两相对的端部，它们由适当的导电材料构成。外帽4和5通过压配合分别环绕端帽2和3固定安装，端帽2和3一般利用固化的材料以压力安装方式，沿着在6和7所示的凸缘部分到管状外套1上。端部接线环8固定在帽2内侧，配置在帽2内形成的中心孔的内部。端部接线环9以同心方式位于帽3内部并构成为帽3的一部分。外套1用石英砂10充满，该石英砂最好呈球形，颗粒的粒级尺寸在指定的范围内。

若干螺旋状可熔元件11-14设置在熔断器F的外套1中，埋置在颗粒状填充剂10内并为其所支撑。由图1清楚地看到这些螺旋元件11-14的布置排列，它们的端部分别与接线环8和9相连。环8和9与帽4和5一起构成熔断器F的终端连接元件。

根据本发明，撞针装置5以这种方式安装在熔断器F的内部，在它的左端它与帽4贴靠接触，在它的右端则与高阻导线15相连，导线的右端在16处与帽5电连接。由于导线15具有高电阻而且因为可熔元件11-14具有低电阻，在正常的状态下流经熔断器F的电流通过可熔元件11-14导通。当这些元件熔断时，线路电压加在高阻导线15的两端，接着通过点火元件17和通过撞针组件S的各导电部分产生电流以便驱动撞针组件S，关于这些下文将进行讨论。

如图2和3清楚表示的，撞针装置S包括一个管状外套18，它最好由一种导电材料例如黄铜制成，如在图2和3右侧所表示的在它的一端有一个孔19，如在图2的左侧所表示的在它的另一端向外带凸缘。

特别是参阅图2，撞针装置基本上包含：密封组件21、撞针22、限位环23、在密封组件21中的针元件24、导电的管状连接件25、如图2所示的呈螺旋线圈形式的导引导线26和上述的点火元件17。

密封组件21位置邻近该含孔19的管状外套18的端部，根据本发明的一个特征，密封组件21包括罩形元件27和活塞28，它们配合工作以便形成一个用于在其中盛放火药30的密封区域29。

由图3清楚地看到，罩形元件27具有一个带孔32的伸出端部31和一个开口的端部33，该开口端部33利用的连通腔34构成内腔29。伸出端部31压入到并紧贴容纳在外套18的孔19中，该端部31是由导电材料制成的，最好是黄铜。孔32对周围环境是开通的，并与罩形元件27的内腔29相连通。

由图2和图3清楚地看到，活塞28具有一个中央伸出部分35，该部分装配到并紧贴容纳在罩形元件27的开口端部33。最好使罩形元件27和活塞28的各配合的或接触面之间具有紧配合公差或紧贴配合，以便将点火元件17的一端夹持在其间。点火元件17的另一端围绕黄铜针24缠绕几圈固定，将黄铜针压配进入并紧贴容纳在罩形元件27的孔32中。由图3还可以清楚地看到针24具有的一个加大的头部36位于在内腔29中，具有的另一端37与罩形元件27的伸出端部31一道伸出外套18。

当点火元件17的一端固定安装到最好为黄铜的针24上时，点火元件的另一端可拉紧而且保持就位在罩形元件27和活塞28的接触表面之间，导致点火元件17纵长延伸在内腔29中并埋置在如在图中以30表示的火药中。

点火元件17一般为平直的脆性高阻导线，最好由钨制成，其直径约为四分之三英寸，因此，使它能以上述讨论的方式固定内腔29中(见图3)。

特别是参阅图2看出，通过利用焊接或压接将管状连接器25连接到针24的端部以及如图所示在管状连接器25的另一端处将导引导线26用机械方式卷紧或夹紧，使点火元件17电连接到导引导线26上。

罩形元件27和活塞28最好由一种绝缘材料制成，可以是一种塑料例如尼龙或任何的适当的合成橡胶或聚合材料，并且每一个都为整体一块的结构，或者通过注塑成型或者通过机械加工而制成。

再参阅图2，撞针22位置靠近并贴紧活塞28。撞针22可以为钢制的，它包含一个加大的基座部分38和小的杆状部分39，如图2左部所示，在杆状部分39的端部有一尖点40。

根据本发明的另一个特征，点火元件17在加大的基座部分38和管状外套18的内壁的配合的表面之间延伸，从图2可以看出，点火元件17的端部尽可能地沿着撞针22在管状外套18中延伸。

在外套18的凸缘20中的限位环23固定到垫环41的面上。最好使垫环41的内径稍大于针体22的外径，使得针22在火药30爆炸的作用下能够移动通过垫环41，直到针22的基座部分38贴靠垫环41。最好，限位环23沿它的内径有一系列的齿，如图上23a所示。这些齿有助于在爆炸发生之后降低针22反向移动到外套18中的机会。

选择活塞28的尺寸，以便将其实现轻压配合进入罩形元件27；选择活塞28和罩形元件27的尺寸，以便将它们实现以轻压配合进入外套18的内孔。此外，选择罩形元件27的形状，使之保证在针24和外套18之间的电绝缘，正如上面所指示的，罩形元件27和活塞28两者都是由一种绝缘材料例如塑料制成的。

在组装撞针装置S时，要按照如下操作：将点火元件17绕在针24的加大头部36后面。将针24按压配合通过在罩形元件27上的孔32中，因此将点火元件17夹紧在针24的加大头部36之下。

大约70毫克经过计量的火药量放入元件27的内腔29，然后用活塞28密封以便形成密封组件21，该火药可以是低粒级黑色枪支火药或等效的火药，例如在市场上可得到的由堪萨斯州的Hodgedon Powder Co.所生产的Pyrodex P^。进行操作将点火线17夹在罩形元件27和活塞28的相互配合的和接触的表面之面，留下一段相对短的点火元件17使其露出。

然后如图2所示，将密封组件21插入外套18，因此，可靠地将点火元件17夹紧在活塞28和外套18的内壁的接触表面之间，借此保证点火元件17与金属外套18的可靠的电连接，并且利用点火元件17形成了一个在金属针24和外套18之间的电路，该金属针24连到管状连接件25和导引导线17上，点火线17通过在密封组件21的内腔29中的火药30。

插入密封组件21接着再插入撞针22、垫环41和限位环23，在各图中表示了撞针装置的非动作状态。撞针22插入到外套18中，使得点火元件17如图2所示沿着撞针22在外套18的内壁的接触面之间延伸。

当撞针装置S插入到图1所示的熔断器中时，图2中的螺旋线圈状的导引导线26在熔断器中被拉伸，以便将它连接到图1所示的端帽5上。

使可熔元件11-14熔断的一个过电流使得通过高阻导线26流过的电流足以将钨点火线17加热到可靠点燃火药30。这种作用使得在密封组件21的内腔29中产生压力，该压力在各图中向左推动活塞28，并使撞针22从图中所示位置运动到穿过端帽4的位置上。通过端帽4伸出大约3/8英寸的撞针尖点40可被观察到并指示熔断器已经动作。当然，假如需要，撞针22利用公知技术用以动作某些其它的信号装置或开关装置或微动开关装置。

正如上述所评论的，常规采用钨丝作点火元件17，该钨丝脆而易断，这样是不实用的，但是它通过黄铜针24和金属管状连接件25电连接到张紧的导线26上，导线26按常规方式可以由比钨更耐久的铜镍合金材料来制成，以便在将撞针装置S装入图1所示的熔断器F和其动作的过程中能耐受剧烈操作。

当为了说明的目的，上面已经对本发明的一个特定实施例做了介绍，本技术领域的熟练人员将会认识到，在不脱离由附加的权利要求所述的本发明的情况下，可以对各种细节作各种变化。

按照专利法的条款规定，我们已经解释了本发明的工作原理和介绍我们认为是其最好的实施例。

Claims (15)

1.一种用于电力熔断器(F)的撞针装置(S)，包括一个活塞，其可在一个外套中滑动并由火药和点火元件操作，点燃所述火药以传递活塞的操作运动，将撞针驱动到其操作状态，其特征在于，所述撞针装置(S)包含：

管状导电外套(18)，

整体一块形成的罩形元件(27)，它配置在所述管状外套(18)中并具有一个伸出的端部(31)和一个开口的端部(33)以及一腔体(34)，该伸出的端部(31)延伸通过所述外套(18)的第一端部，而腔体(34)与所述的开口的端部(33)相连通，

活塞装置(28)，它具有一个容纳在所述罩形元件(27)的所述开口的端部(33)中的中央伸出部(35)，用于与所述罩形元件(27)的所述腔体(34)形成一个内腔(29)，

撞针(22)，它邻近所述活塞装置(28)配置在所述外套(18)中，并配合所述活塞装置(28)的动作，朝着所述外套(18)的第二端部移动，

火药(30)，配置在由所述罩形元件(27)和所述活塞装置(28)所形成的所述内腔(29)内，

导电的针装置(24)，它通过所述罩形元件(27)的伸出端部(31)伸出，并通过所述管状外套(18)伸出，

细长的点火元件(17)，它固定到所述针装置(24)上，延伸通过在所述内腔(29)中的所述火药(30)中，并介于所述罩形元件(27)和所述活塞装置(28)的邻接的表面之间，介于所述外套(18)的内壁和所述活塞装置(28)的外壁的接触表面之间，用于将所述点火元件(17)电连接到所述外套(18)上，以及

电起动装置(15、26、25)，用于电起动将火药点燃的所述点火元件(17)，借此使所述活塞装置(28)和所述撞针(22)移动到所述管状外套(18)的所述第二端部。

2.如权利要求1所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中所述的罩形元件(27)和所述活塞装置(28)是由一种电绝缘材料构成的。

3.如权利要求1所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中的罩形元件(27)和所述活塞装置(28)是用聚合材料通过注塑成型制成的。

4.如权利要求1所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中所述的罩形元件(27)和所述活塞装置(28)是通过机加工制成的。

5.如权利要求1所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中所述的用于电起动所述点火元件的电起动装置还包含：

管状导电元件(25)，它在一端连接到所述针装置(24)并配置在所述管状外套(18)的上部，以及

高阻导引导线装置，它附着安装到所述导电元件(25)的另一端部，用于构成连接到所述针装置(24)和所述点火元件(17)的电路，该点火元件(17)固定到所述针装置(24)和所述熔断器(F)上。

6.如权利要求5所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中所述的高阻导引导线装置(15)是由铜镍合金制成的。

7.如权利要求1所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中所述的点火元件(17)是由钨制成的。

8.如权利要求1所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中所述的针装置(24)是由黄铜制成的。

9.如权利要求1所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中所述管状外套(18)是由黄铜制成的。

10.一种用于电力熔断器(F)的撞针装置(S)，包括一个活塞，其可在一个外套中滑动并由火药和点火元件操作，点燃所述火药，以传递活塞的操作运动，将撞针驱动到其操作状态，其特征在于，所述撞针装置(S)包含：

管状导电外套(18)，

罩形元件(27)，用作所述外套(18)的第一端，

活塞装置(28)，它配置在所述外套(18)内，并与所述罩形元件(27)配合，以便形成一个基本上气密封的内腔(29)，

撞针(22)，它配置在所述外套(18)内部，并配合所述活塞装置(28)的动作移动，朝外套(18)的第二端运动，

火药(30)，配置在由所述罩形元件(27)和所述活塞装置(28)形成的所述内腔(29)中，

细长的点火元件(17)，延伸通过在所述内腔(29)中的火药(30)，以及

起动装置(15、24、25、26、27、28、38)，用于起动所述点火元件(17)，它包括配置装置(27、28、38)，用于将所述点火元件(17)至少配置在所述活塞装置(28)的外侧，与所述管状外套(18)的内壁形成传导电流的接触，还包括电连接装置(15、25、26)，用于电连接在所述管状外套外部的所述点火元件，以便点燃所述火药(30)，借此使所述活塞装置(28)在所述管状外套(18)内产生所述动作移动。

11.如权利要求10所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中所述的罩形元件(27)具有一个从所述外套(18)的所述第一端部伸出的伸出端部(31)和一个用于与所述活塞装置(28)形成所述内腔(29)的开口端部(33)。

12.如权利要求11所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中所述的伸出端部(31)具有孔装置(32)，以及其中所述的电连接装置，用于电连接在所述管状外套外部的所述点火元件(17)，该电连接装置包含：

导电针装置(24)，它配置在所述罩形元件(27)中并且可靠地经过所述孔装置(32)伸出并固定在其中，以便在其间形成一个基本上密实的气密封，

所述针装置(24)具有装置(36)，它配置在所述内腔(29)中，与所述罩形元件(27)的内壁相接触，用于将所述的点火元件(17)的所述第一端牢固地固定在所述内腔(29)之内。

13.如权利要求12所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中所述的针装置(24)是由黄铜材料制成的，其中用于将所述点火元件可靠地固定在所述内腔中的所述针装置的所述装置(36)在所述针装置的第一端处由一个加大的头部构成。

14.如权利要求12所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中所述的活塞装置(28)具有一个中央伸出的端部(35)，它容纳在所述罩形元件(27)的所述开口部分(33)，用于通过相互配合它们的表面形成所述的内腔(29)，以及

其中所述的点火元件(17)电连接到所述管状外套(18)的所述内壁是通过将所述点火元件(17)的另一端夹在所述罩形元件(27)和所述活塞装置(28)的相互配合的表面之间，以及夹在至少所述活塞装置(28)与所述管状外套(18)的所述内壁的相互配合的表面之间。

15.如权利要求12所述的用于电力熔断器的撞针装置，其中所述的电连接装置用于电连接在所述管状外套(18)外部的所述点火元件(17)，该电连接装置还包含：

导电的管状装置(25)，它电连接到从所述罩形元件(27)的所述孔装置(31)伸出的所述针装置(24)的端部，以及

高阻导引导线装置(15)，它附着安装到所述管状装置(25)并延伸通过所述电力熔断器(F)并与所述电力熔断器(F)相接触。

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