CN105047495B - 万能式断路器板式触头系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种万能式断路器板式触头系统，包括动触头组和触头支架，动触头组由母排、软联结和触头片依次连接而成，动触头组安装在触头支架中；触头支架的结构是，包括弹簧支持本体，弹簧支持本体的两边分别设置有一个接耳，各个触头片上部位于两个接耳之间的U型槽中，各个触头片的上部通过上支撑轴支撑在两边接耳的接耳孔中，弹簧支持本体的两侧对称固定安装有一个挡片，中间旋转轴从各个触头片中部穿过并支撑在两侧挡片上；在触头片和软联结连接处的正面围挡有U型触头罩，在软联结的背面围挡有U型绝缘护板。本发明的装置，结构简单，适应性强，工作可靠。

Description

万能式断路器板式触头系统

技术领域

本发明属于低压配电电器技术领域，涉及一种万能式断路器板式触头系统。

背景技术

中国专利200510025637.6公布了一种断路器动触头结构，为了提高短时耐受电流，触头支持中采用增加触指数量的方案，具体实施为去除触指间与触头支持成一体的隔离栅片，使用固定支架和栅片来分隔触指，采用减薄隔离栅片增加触指的容纳空间，进而增加触指数量的办法。这种方法与现有技术存在以下缺点：

1)该结构中隔离栅片的厚度一般都被压缩到0.8-1mm的范围，而使用热塑性材料来制造隔离栅片，热塑性材料在温度较高时其结构强度会降低，隔离栅片会变软，使得触指左右晃动甚至出现较大位移。触指的移动导致压在触指腹部凹槽中的触头弹簧发生歪斜，导致在合闸时触头弹簧有效压缩量减小，触头终压力减小、接触电阻增加、触头及整个断路器温升增加，一方面降低触头的抗熔焊性；另一方面导断路器温升过高，使设计效果大打折扣；且因为零件的增加，结构太过紧凑，导致安装困难，不易实现自动化。再一方面触头支架采用隔离栅片，也会减少增加弧触头或主动触头的片数，限制短时耐受能力、分断能力的提高及可靠分断。

2)是在有限的空间内增加触指数，过多的触指数量和过薄的触指厚度导致压在触指腹部的触头弹簧中径尺寸受到制约，结果是触头弹簧高径比过大。而触头弹簧长时间连续工作时弹簧总是处于其极限受压状态，因此弹簧易过早因疲劳而失效，导致合闸位置时的触头弹簧对触指压力减小，即触头终压力减小，进而短时耐受电流减小，选择性保护的范围就变小、极差配合的精确度降低或失效，降低断路器的短路耐受性能。

3)由于现有断路器触头系统中的弹簧触头片未压在触头位置背部中心，或未在中心的对称两侧，结合动触头片的圆弧状，采用拉伸试验机和压感纸对触头的接触状况进行了测试，弹簧安装偏离动触头中心造成接触面变窄，导电率降温升升高的问题。

4)由于现有触头系统的触头导电板直接通过弹簧支撑在触头支架上，当触头系统的动、静触头承受短路电流产生的高热量时，导电板也会产生极高的温度(没有隔热绝缘装置)，此时触头弹簧处于被导电板压紧状态，触头弹簧的表面温度会高于300℃，弹簧会被高温退火，导致触头压力降低，因此弹簧易过早因疲劳而失效，导致合闸位置时的触头弹簧对触指压力减小，即触头终压力减小，进而短时耐受电流减小，选择性保护的范围就变小、极差配合的精确度降低或失效，降低断路器的短路耐受性能，导电板也会产生极高的温度也会导致触头是造成断路器通电能力低，温升升高的主要因素、断路器各相分闸同步性较差、一路触头烧损引发其它路触头烧损，断路器结构复杂、分合速度低、电寿命短的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种万能式断路器板式触头系统，解决了现有技术中存在的降低本体温升高，触头系统的回路数少，可利用空间小，散热和承载短时耐受电流能力低，分断能力低、分断分闸不同步、触头不被同时烧损，触头电寿命短，不能实现断路器小型化，轻量化、大容量化的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种万能式断路器板式触头系统，包括动触头组和触头支架，动触头组由母排、软联结和触头片依次连接而成，动触头组安装在触头支架中，

触头支架的结构是，包括弹簧支持本体，弹簧支持本体的两边分别设置有一个接耳，各个触头片上部位于两个接耳之间的U型槽中，各个触头片的上部通过上支撑轴支撑在两边接耳的接耳孔中，弹簧支持本体的两侧对称固定安装有一个挡片，中间旋转轴从各个触头片中部穿过并支撑在两侧挡片上，

在触头片和软联结连接处的正面围挡有U型触头罩，在软联结的背面围挡有U型绝缘护板。

本发明的万能式断路器板式触头系统，其特征还在于：

母排为多个并列平行的U型槽组成，软联结为多个单件并列组成，触头片为多个单件并列组成；母排与软联结一端对应连接，软联结另一端与触头片对应连接，软联结与触头片的连接部位称为凸台联接结。

弹簧支持本体的U型槽中水平设置有一道内槽，内槽中设置有一排绝缘的短圆柱，每个短圆柱圆周均套装有一个弹簧；在每个触头片的背面均设有一个绝缘膨胀栓，绝缘膨胀栓套装在弹簧另一端。

弹簧支持本体的U型槽中水平设置有二排短圆柱，每个短圆柱圆周均套装有一个弹簧，对应的，在每个触头片的背面均设有两个绝缘膨胀栓，每个触头片上的上下两个绝缘膨胀栓各自套装在弹簧另一端，与相对竖排的上下两个短圆柱一一对应连接。

弹簧支持本体的上端水平设置一个横隔板，将U型槽分为上半部分的上内槽和下半部分的下内槽，在上内槽中水平排列上下两排长圆柱，每个触头片上的上下两个绝缘膨胀栓套装在弹簧另一端，与相对竖排的上下两个短长圆柱一一对应连接。

弹簧支持本体的上端设置矩形槽和U型腔，矩形槽中设置一排长圆柱，每个长圆柱上套装有外弹簧及内弹簧，每个触头片上的一个绝缘膨胀栓通过一个外弹簧与相对的一个短长圆柱一一对应连接。

触头片的结构是，

在触头片弯钩形头部设置有弯头，弯头的折弯处设置有上安装孔；在触头片上斜棱边的中心处焊接有触点，与触点相对的触头片背面设置有锥孔；触头片下部的折弯处固定连接有直板，直板一面开有开口槽，开口槽的开口向下，开口槽中心开有下安装孔；

软联接的上焊结焊接在开口槽中，上焊结开有与下安装孔同心同大小的轴孔；软联接的下焊结安装在母排的凹形槽中。

母排的另一种结构称为母排二，母排二后端为圆柱体，母排二前端为板式形状。

U型触头罩的结构是，包括U型绝缘板，U型绝缘板上端连接有L型绝缘板，触头片的上部露出L型绝缘板的上端，U型绝缘板两侧连接有金属连接板，金属连接板通过中间旋转轴支撑在两侧挡片上。

本发明的有益效果是，包括以下方面：

1)空间利用率高，去除现有技术触头支持的固定多块绝缘隔板，去除了动触头之间布置的多个分立的绝缘夹片，去除了触头弹簧支持上的弹簧定位孔及相关整体的隔离绝缘体，使触头系统回路数增加2路到5路；同时使大触头超大容量触头系统回路数的增加不受限制，可一次设置24路的触头系统，大大提高了载流能力和实现了超大容量断路触头系统。

2)结构简单，装配定位方便。动触头片与软联结焊结凸台组件上设计的具有同心轴孔，使得动触头片紧密分割软联结成为独立的导电回路，平均减少了分路的电流，减小了电动力，同时触头支持本体可使得动触头片与软联结焊结凸台紧密压在一体(起到限位作用)，使触头系统不会脱出。

3)每个触头系统回路与相邻触头系统回路由导电的软联结焊结凸台隔离成为并联的多路电路，即使动触头重量减轻，又承载额定电流和短路电流被触头系统回路总数平均化、大大减少了单路触头系统所承载的电流。解决了短路电流在开闭触头的过程中，电弧对任一触头的烧损、电磨损都会影响整个系统的电动稳定性；杜绝了一触头的烧损造成其他路的、甚至整个断路器的烧损。

4)提高了触头系统动作可靠性。由于绝缘膨胀栓的窄直口槽，使各弹簧隔热有效定位压在触头片上，保持弹簧在短路过程中弹簧压力保持恒定，有效降低温升、弹簧不退火和老化，有效避免触头系统动作时触头支持里的弹簧卡死，进而增大了短时耐受电流减小，选择性保护的范围就变大、极差配合的精确度提高，提高断路器的短路耐受性能。

5)增加了触头弹簧内径的安装孔深度，减小了触头弹簧的高径比，提高了触头弹簧的工作稳定性，增加了使用寿命。

6)弹簧相对动触头片中心布置，使圆弧状动触头随着使用期的延长，动触头片与静触头片的接触面积不断增大，延长断路器的使用电寿命和增大了短路耐受电流的承载能力。本发明采用的弹簧压在触头位置背部中心，或在中心的对称两侧，接触面积长度为9mm，而采用现有技术远离和偏斜触头片上触头位置，接触面积长度为4mm。

7)两组平行回转支撑轴的设置，提高了触头系统能够通过的短时耐受电流值，使各触头片的同步性能得到一致的提高，消除了由于一路的短路导致其它路的断路器的烧损。

8)消除了中间旋转轴与触头支持孔的磨损可开裂造成动触头的失效。

9)提高了断路器的通断能力、温升等性能指标，实现对低压配电电路的接通和分断，降低所要承载电流时的温升、提高短时耐受能力、分断短路电流的能力及提高断路器的寿命。

附图说明

图1是本发明万能式断路器板式触头系统的整体结构示意图；

图2是本发明万能式断路器板式触头系统的爆炸结构示意图；

图3是本发明的弹簧支持本体中双层弹簧的结构示意图；

图4是本发明的弹簧支持本体中大弹簧套小弹簧的结构示意图；

图5是现有动触头片的结构示意图；

图6是本发明中的动触头片3的结构示意图；

图7是本发明中的动触头片3与软联结2的组合结构示意图；

图8是本发明中的绝缘膨胀栓6的实施例1结构示意图；

图9是本发明中的绝缘膨胀栓6的实施例2结构示意图；

图10是本发明的另一形式母排二9的结构示意图。

图中，1.母排，2.软联结，3.触头片，4.中间旋转轴，5.弹簧，6.绝缘膨胀栓，7.弹簧支持本体，8.挡片，9.母排二，10.U型触头护罩，11.U型绝缘护板，12.上支撑轴，13.金属连接板，14.L型绝缘板，15.U型绝缘板，17.弹簧压片，19.下支撑轴，21.接耳孔，22.内槽，23.短圆柱，25.接耳，26.U型槽，27.下内槽，28.上内槽，29.长圆柱，40.外弹簧，41.矩形槽，42.内弹簧，43.U型腔，45.转孔，46.连接板开槽，50.上台阶圆柱筒体，51.筒体，52.上窄直口槽，53.中间体，54.下窄直口槽，55.锥形筒体，56.上安装孔，57.凸台联接结，58.弯头，59.触点，60.开口槽，61.弯钩形头部，62.下安装孔，63.锥孔，64.上焊结，65.下焊结。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参见图1、图2、本发明的万能式断路器板式触头系统结构是，包括动触头组和触头支架，动触头组由母排1、软联结2和触头片3依次连接而成，

其中，母排1为多个并列平行的U型槽组成，软联结2为多个单件并列组成，触头片3为多个单件并列组成；母排1与软联结2一端对应连接，软联结2另一端与触头片3对应连接，软联结2与触头片3的连接部位称为凸台联接结57；

动触头组安装在触头支架中，通过操作机构实现动作，使其触点与静触头上触点接触导通称为导电接触系统；

触头支架的结构是，包括支持和起到绝缘隔热作用的弹簧支持本体7、前后起到绝缘保护作用的U型触头护罩10和U型绝缘护板11、左右起到支撑和隔离作用的挡片8、中间旋转轴4和上支撑轴12，与动触头组连接的弹簧5及绝缘膨胀栓6。

弹簧支持本体7的两边分别设置有一个接耳25，各个触头片3上部位于两个接耳25之间的U型槽26中，各个触头片3的上部通过上支撑轴12支撑在两边接耳25的接耳孔21中，弹簧支持本体7的两侧对称固定安装有一个挡片8，中间旋转轴4从各个触头片3中部穿过并支撑在两侧挡片8上，这样，通过上支撑轴12和中间旋转轴4将所有触头片3窜为一体，使得所有触头片3的下端(凸台联接结57)固定在两侧挡片8之间；

在弹簧支持本体7的U型槽26中水平设置有一道内槽22，内槽22中设置有一排绝缘的短圆柱23，每个短圆柱23圆周均套装有一个弹簧5；在每个触头片3的背面均设有至少一个绝缘膨胀栓6，绝缘膨胀栓6套装在弹簧5另一端(即弹簧5两端套压的短圆柱23和绝缘膨胀栓6，用于支撑动触头组，除起到绝缘绝热外，防止各个触头片3发生歪斜晃动)；

在触头片3和软联结2连接处的正面围挡有U型触头罩10，U型触头罩10包括U型绝缘板15，U型绝缘板15上端连接有L型绝缘板14，触头片3的上部露出L型绝缘板14的上端，U型绝缘板15两侧连接有金属连接板13，金属连接板13通过中间旋转轴4支撑在两侧挡片8上；金属连接板13通过中间旋转轴4支撑在两侧挡片8，挡片8装配后在接耳孔21的两侧面的凹槽内，比直接支撑在绝缘的热塑材料上耐磨，寿命长；中间旋转轴4两端分别通过螺钉及其弹簧压片17实现与挡片8的紧固；在软联结2的背面围挡有U型绝缘护板11，U型绝缘护板11两端通过下支撑轴19支撑在挡片8中(下支撑轴19与挡片8不导电)。

第二种方式是，在弹簧支持本体7的U型槽26中水平设置有二排短圆柱23，每个短圆柱23圆周均套装有一个弹簧5，对应的，在每个触头片3的背面均设有两个绝缘膨胀栓6，每个触头片3上的上下两个绝缘膨胀栓6各自套装在弹簧5另一端，与相对竖排的上下两个短圆柱23一一对应连接。

参照图3，第三种方式是，在弹簧支持本体7的上端水平设置一个横隔板，将U型槽26分为上半部分的上内槽28和下半部分的下内槽27，上内槽28和下内槽27的深度较大，在上内槽28中水平排列上下两排长圆柱29，每个触头片3上的上下两个绝缘膨胀栓6各自套装在弹簧5另一端，与相对竖排的上下两个短长圆柱29一一对应连接。

参照图4，或者在弹簧支持本体7的上端设置矩形槽41和U型腔43，矩形槽41中设置一排长圆柱29，每个长圆柱29上套装有外弹簧40及内弹簧42(内外弹簧是针对薄触头片，防止压偏)，每个触头片3上的一个绝缘膨胀栓6通过一个外弹簧40与相对的一个短长圆柱29一一对应连接。

上述的短圆柱23和长圆柱29的长度均为弹簧总长的0.1倍-0.3倍；短圆柱23和长圆柱29的中心与触头片3上安装的绝缘膨胀栓6的锥孔中心同轴或对正；

内槽22、上内槽28、矩形槽41中所要安装的弹簧5与短圆柱23及长圆柱29，与安装后的触头片3上的绝缘膨胀栓6受压正对垂直设置。

触头片3上的绝缘膨胀栓6与弹簧支持本体7上的短圆柱23、长圆柱29一一对应设置。

参照图5，现有动触头片的结构是，转孔45位于连接板开槽46上方，即转孔45位于连接板开槽46之外，该结构浪费铜材，铜板长度比本发明长，导致重量大，电动力补偿低，可靠性差。

参见图6，本发明触头片3与现有动触头片(见图5)具有明显的区别特征，本发明触头片3的结构是，

触头片3弯钩形头部61设置有弯头58，弯头58的(第一)折弯处设置有上安装孔56，该上安装孔56用于安装上支撑轴12；在触头片3上斜棱边的中心处焊接有触点59，与触点59相对的触头片3背面(下棱边中心)设置有锥孔63(一个或两个)，每个锥孔63中安装有一个绝缘膨胀栓6；触头片3下部的(第二)折弯处固定连接有直板，直板一面开有开口槽60，开口槽60的开口向下，开口槽60中心开有下安装孔62，下安装孔62用于安装中间旋转轴4。

参见图7，在开口槽60中伸进软联接2的上焊结64，上焊结64焊接在开口槽60中，上焊结64开有与下安装孔63同心同大小的轴孔；上焊结64的轴孔与触头片3的下安装孔62同心，保证安装在中间旋转轴4的各动触头片的同轴一致性；软联接2的下焊结65安装在母排1的凹形槽中。

参照图10，该凸台联接结57与现有动触头片与软联结组成的导电联结具有明显的区别。上焊结64与开口槽60的侧板凸出的方式称为凸台联接结57，用于隔断相邻动触头片的电路，凸台联接结57的凸出厚度大于等于0.2mm且小于等于1.2mm。

动触头片3与软连接2通过凸台联接结57和连接孔62对齐叠加串在一起，凸台联接结57将相邻的动触头片的导电回路隔离分割成各自独立的通路并且限制了动触头的晃动(相邻的动触头片在凸台联接结57的凸台处全导通，焊接有触头的前端触头片由于凸台的间隔，将后端导通的平均分隔成并列的n路导通，到每路前端触头片的电流就为N分之一)；并且多个动触头片3窜在平行布置的上支撑轴12与中间旋转轴4上；上支撑轴12带动动触头组绕接耳孔21转动，实现各相各组同步接通和断开，还可以防止触头松脱跌落。

参见图8，绝缘膨胀栓6实施例1的结构是，包括与触头片3锥孔63插接配合的锥形筒体55，在锥形筒体55圆周沿轴向开有下窄直口槽54；锥形筒体55通过中间体53与筒体51连接，筒体51上端连接有上台阶圆柱筒体50，上台阶圆柱筒体50与筒体51圆周沿轴向开有连通的上窄直口槽52。

实施例1的绝缘膨胀栓6用于绝缘、隔热、定位、承载双弹簧(即外弹簧40与内弹簧42)，上台阶圆柱筒体50和筒体51分别用于内弹簧42和外弹簧40的限位(防晃动)，并且在绝缘膨胀栓6受热膨胀后间隙变小，防止该两个弹簧与绝缘膨胀栓6咬死；

参见图9，绝缘膨胀栓6实施例2的结构是，包括与触头片3锥孔63插接配合的锥形筒体55，在锥形筒体55圆周沿轴向开有下窄直口槽54；锥形筒体55通过中间体53与筒体51连接，筒体51圆周沿轴向也开有上窄直口槽52。

实施例2的绝缘膨胀栓6用于绝缘、隔热、定位、承载单弹簧，上窄直口槽52用于对弹簧5的限位(防晃动)，在绝缘膨胀栓6受热膨胀后间隙变小，防止弹簧5与绝缘膨胀栓6咬死。

参照图10，为母排1的另一种结构形式，称为母排二9，母排二9后端为圆柱体，母排二9前端为板式形状。

本发明的工作原理是，

触头片3的开口槽60去掉现有结构的中间连接板部分，直接与下安装孔63重叠设置，即缩短距离减重又增大短路电流电动力的补偿效果；上焊结64与开口槽60凸出的凸台联接结57，起到平均总电流和隔断相邻动触头的电路；上焊结64的轴孔与动触头片3的下安装孔62的同心，保证各动触头片的同轴一致性，配合上下平行设置的中间旋转轴4和上支撑轴12，起到所有动触头动作的一致性，避免由于一路触头片的损坏，造成其它乃至整个触头系统的损坏。用导电的凸台联接结57替代绝缘栅片，节约空间，使实现超大容量容纳更多触头片的万能式超大容量断路器成为可能。

U型触头罩10以及背部的U型绝缘板11围挡于软联结2和动触头片3的主接触面以下部分的外侧，加之弹簧支持本体7两侧的挡片8，这种设置防止了断线的软联结从两侧意外凸出，导致与其他导体的不良接触；

上回转支撑轴12为两端带台阶和内螺纹，具有限位支撑功能。中间旋转轴4为两端带台阶和内螺纹，具有限位和偶转功能。中间旋转轴12与上回转支撑轴4平行设置。

绝缘膨胀栓6、短圆柱23、长圆柱29材料均优选DMC、BMC或SMC，极大杜绝了原来弹簧引发的各种不良。

需要申明的是，上述实施例仅用于对本发明进行说明而非对本发明进行限制，因此，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明精神和范围的情况下对它进行各种显而易见的改变，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种万能式断路器板式触头系统，其特征在于：包括动触头组和触头支架，动触头组由母排(1)、软联结(2)和触头片(3)依次连接而成，动触头组安装在触头支架中，

触头支架的结构是，包括弹簧支持本体(7)，弹簧支持本体(7)的两边分别设置有一个接耳(25)，各个触头片(3)上部位于两个接耳(25)之间的U型槽(26)中，各个触头片(3)的上部通过上支撑轴(12)支撑在两边接耳(25)的接耳孔(21)中，弹簧支持本体(7)的两侧对称固定安装有一个挡片(8)，中间旋转轴(4)从各个触头片(3)中部穿过并支撑在两侧挡片(8)上；在触头片(3)和软联结(2)连接处的正面围挡有U型触头罩(10)，在软联结(2)的背面围挡有U型绝缘护板(11)；

所述的母排(1)为多个并列平行的U型槽组成，软联结(2)为多个单件并列组成，触头片(3)为多个单件并列组成；母排(1)与软联结(2)一端对应连接，软联结(2)另一端与触头片(3)对应连接，软联结(2)与触头片(3)的连接部位称为凸台联接结(57)；

所述的弹簧支持本体(7)的U型槽(26)中水平设置有一道内槽(22)，内槽(22)中设置有一排绝缘的短圆柱(23)，每个短圆柱(23)圆周均套装有一个弹簧(5)；在每个触头片(3)的背面均设有一个绝缘膨胀栓(6)，绝缘膨胀栓(6)套装在弹簧(5)另一端；

所述的弹簧支持本体(7)的U型槽(26)中水平设置有二排短圆柱(23)，每个短圆柱(23)圆周均套装有一个弹簧(5)，对应的，在每个触头片(3)的背面均设有两个绝缘膨胀栓(6)，每个触头片(3)上的上下两个绝缘膨胀栓(6)各自套装在弹簧(5)另一端，与相对竖排的上下两个短圆柱(23)一一对应连接；

所述的弹簧支持本体(7)的上端水平设置一个横隔板，将U型槽(26)分为上半部分的上内槽(28)和下半部分的下内槽(27)，在上内槽(28)中水平排列上下两排长圆柱(29)，每个触头片(3)上的上下两个绝缘膨胀栓(6)套装在弹簧(5)另一端，与相对竖排的上下两个短长圆柱(29)一一对应连接；

所述的弹簧支持本体(7)的上端设置矩形槽(41)和U型腔(43)，矩形槽(41)中设置一排长圆柱(29)，每个长圆柱(29)上套装有外弹簧(40)及内弹簧(42)，每个触头片(3)上的一个绝缘膨胀栓(6)通过一个外弹簧(40)与相对的一个短长圆柱(29)一一对应连接；

所述的触头片(3)的结构是，在触头片(3)弯钩形头部(61)设置有弯头(58)，弯头(58)的折弯处设置有上安装孔(56)；在触头片(3)上斜棱边的中心处焊接有触点(59)，与触点(59)相对的触头片(3)背面设置有锥孔(63)；触头片(3)下部的折弯处固定连接有直板，直板一面开有开口槽(60)，开口槽(60)的开口向下，开口槽(60)中心开有下安装孔(62)；软联接(2)的上焊结(64)焊接在开口槽(60)中，上焊结(64)开有与下安装孔(63)同心同大小的轴孔；软联接(2)的下焊结(65)安装在母排(1)的凹形槽中；

所述的U型触头罩(10)的结构是，包括U型绝缘板(15)，U型绝缘板(15)上端连接有L型绝缘板(14)，触头片(3)的上部露出L型绝缘板(14)的上端，U型绝缘板(15)两侧连接有金属连接板(13)，金属连接板(13)通过中间旋转轴(4)支撑在两侧挡片(8)上。

2.根据权利要求1所述的万能式断路器板式触头系统，其特征在于：所述的母排(1)的另一种结构称为母排二(9)，母排二(9)后端为圆柱体，母排二(9)前端为板式形状。