CN105453207A - 用于开关柜的连接装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于开关柜(2)的连接装置，所述连接装置包括：-梅花形簇部分(3)，所述梅花形簇部分用于与接触柱元件(4)电接合；-安装端部分(5)，所述安装端部分用于机械连接至极端子(6)；-和导电传输部分(7)，所述导电传输部分用于将电流从所述接触柱元件(4)传输至所述极端子(6)，所述导电传输部分(7)中的每一个均从相应的梅花形簇部分(3)延伸至所述安装端部分(5)的相应的基部部分(8)。所述梅花形簇部分(3)和相应的导电传输部分(7)和相应的基部部分(8)是彼此一体的，以限定相应的单片式部分(9)。
Description
技术领域
本公开涉及一种用于开关柜的连接装置,特别地涉及一种适用于将开关装置(特别是断路器)的可移动导电端子连接到开关柜的固定导电端子上的连接装置。
背景技术
在中压领域中，已知的是使用梅花形接触组件(tulip-contact-assembly)，该梅花形接触组件用于将设置在拉出式断路器上的可移动导电端子电连接至开关柜的固定导电端子上。
已知的梅花形接触组件包括支撑框架，该支撑框架由一对星形凸缘限定，所述一对星形凸缘相互平行且间隔开、并且通过杆元件彼此固定。梅花形接触组件包括多个不同且分开的接触指状件，所述接触指状件搁置到形成在星形凸缘上的承座部分中、并且由围绕支撑框架的中心轴线以环形形状延伸的螺旋弹簧压靠在承座部分上。合适的外部凹槽形成在接触指状件上，以便容纳螺旋弹簧并将其保持在正确的位置中。在另一类型的梅花形接触组件中，支撑框架包括实体支撑芯元件而非一对星形凸缘，接触指状件通过更多螺旋弹簧和适当的锚固元件与该实体支撑芯元件联接。因此，该梅花形接触组件包括相当多数量的不同的互连部件，每个互连部件均经受专门的制造工艺。
每个接触指状件平行于上述中心轴线延伸并包括用于与开关柜的固定接触销可移除地接合的前接触部分和旨在与可移动断路器的导电臂保持接触的后接触部分。
前接触部分和后接触部分具有矩形横截面和平面接触表面，并分别与固定接触销和导电臂的弯曲表面切向地接触。这意味着前接触部分和后接触部分在单个局部接触区域中分别触碰固定接触销和导电臂。为了改善电传输能力，过去已经提出了其它类型的梅花形接触组件，该梅花形接触组件与以上讨论类型的梅花形接触组件相比包括更多数量的接触指状件，该梅花形接触组件增加了与固定接触销和与导电臂电接触的区域的数量。在该类型中，接触指状件围绕中心轴线成对分布并且每一个接触指状件相对于以前所讨论的接触指状件具有更小的厚度。不管怎样，由于具有大量的不同的互连部件，该梅花形接触组件相对于以前所讨论的梅花形接触组件来说甚至具有更加复杂的结构。此外，大量的接触指状件意味着将要处理更大的表面，以用于满足导电性的要求；而且这意味着制造成本的增加，这使得该梅花形接触组件相当昂贵。
因此，以上所讨论的所有方案的梅花形接触组件均包括相互机械地互连从而限定多个连接区域的相当多的不同零件，该连接区域被证实为对于热耗散、电传输能力和机械阻力的要求而言是相当关键的。
发明内容
期望的是，特别地通过提供一技术解决方案来改善电连接装置，该技术方案结构上极其简化且能廉价地获得、并且该技术方案同时能够获得具有增强的导电性能和高机械可靠性的连接。
另外的目的是提供一种解决方案，该解决方案能够降低任何对不准的困难以及任何在电连接中的接触电阻的局部化和可变性。
这通过在此描述的并在所附权利要求中限定的连接装置来获得。
根据本公开，提供了一种用于开关设备的连接装置，该连接装置包括：
-梅花形簇部分，该梅花形簇部分用于与接触柱元件电接合；
-安装端部分，该安装端部分用于机械地连接至极端子；
-导电传输部分，该导电传输部分用于将电流从所述接触柱元件传输至所述极端子，所述导电传输部分中的每一个均从相应的梅花形簇部分延伸至所述安装端部分的相应的基部部分，
其特征在于，所述梅花形簇部分与相应的导电传输部分以及与相应的基部部分彼此成为一体，以便限定出相应的单片式部分。
本公开还包括一种包含一个或更多个该连接装置的开关装置(特别是一种断路器)，以及可被等同地称为配电面板或配电室或配电盘、且包括该开关装置的开关柜。
本公开的特征和优点将从说明书和权利要求中得出。
附图说明
参照附图能够更好地理解和实施本公开，所述附图以非限制性示例的方式示出了本公开的实施例，在附图中：
图1是根据本公开的连接装置的透视图；
图2是在图1中的连接装置的正视图；
图3是根据本发明的连接装置的另一方案的透视图；
图4和5分别是图1中的连接装置的相应的纵向截面视图和侧视图；
图6是取自图4中的平面VI-VI的横截面视图；
图7是取自图4中的平面VII-VII的横截面视图；
图8是取自图4中的平面VIII-VIII的横截面视图；
图9和10是本发明的连接装置的另一相应方案的纵向截面；
图11是设置有根据本发明的连接装置的断路器的侧视图，所述断路器在开关柜中呈插入的操作构造；
图12示出了在抽出位置中的图11的断路器。
具体实施方式
参考附图，示出了连接装置1，该连接装置特别适于以非限制的方式在中压领域中使用，出于本申请的目的，术语“中压”指的是应用范围从1kV直至数十kV(例如52kV)。连接装置1适用于被安装至开关装置30(例如断路器30，特别是容纳于开关柜2中的抽出式断路器30)的极端子6。该断路器30以非限制性的方式呈如下类型：该断路器由触轮(trolley)支撑，该触轮可从相对于开关柜2的抽出位置移动至开关柜2中的插入位置，在抽出位置中，可移动导电端子与固定导电端子(比如接触柱元件4)脱离开；在插入位置中，可移动导电端子连接至相应的固定接触柱元件4。
在以下示范性且非限制性的描述中，参照固定至断路器30的极端子6的连接装置1。然而，在另一可替代的应用中，可能的是，将连接装置1组装到固定极端子上，该固定极端子设置在开关柜的固定区段上，以接收设置在抽出式断路器30上的可移动导电接触柱元件并与其接合。换言之，连接装置1可同等地作为固定触头或者可移动触头。
如附图中所示，连接装置1包括用于机械连接至极端子6的安装端部分5和适于与接触柱元件4电接合的多个指状突出部10。指状突出部10按照围绕纵向轴线16的圆形样式布置，因此限定出用于接收接触柱元件4的联接腔15。特别地，指状突出部10以均匀的角度围绕纵向轴线16分布。
所有指状突出部10一起限定出梅花形簇结构50，该梅花形簇结构50放置在连接装置1的与安装端部分5相反的一端。梅花形簇结构50被分成多个梅花形簇部分3且由该多个梅花形簇部分3组成，每个梅花形簇部分均包括一个或更多个指状突出部10。
换言之，一组特定数量(例如两个或三个或者其它期望的数量)的指状突出部10限定相应的梅花形簇部分3。
连接装置1包括用于每个梅花形簇部分3的导电传输部分7，该导电传输部分适于在处于接合构造中时将电流从接触柱元件4传输至上述的极端子6。特别地，导电传输部分7成形为细长的簧片元件，该细长的簧片元件以悬臂的方式从安装端部分5的相应的基部部分8突出。
每一个梅花形簇部分3连同相应的导电传输部分7和相应的基部部分8彼此成为一体，以限定出相应的单片式部分9。在图1、9和10中所示的方案中，各单片式部分9彼此成为一体，以一起限定出连接装置1的单独的整个本体(enbloc-body)11。另一方面，根据可替代的方案，连接装置1由任何期望数量的不同的且分开的单片式部分9限定，该单片式部分适于联接在一起用于限定一个组装的本体。在图3所示的示范性的非限制的方案中，连接装置1由四个单片式部分9限定，该四个单片式部分构造成旨在相互组装用于限定连接装置1的单个本体的不同的延伸元件。在该情况下，每个单片式部分9包括两个指状突出部10，所述两个指状突出部与共同的基部部分8成为一体、且从共同的基部部分8突出。
然而，除了三个，连接装置1还可包括不同的期望数量的单片式部分9。
因此，连接装置1可形成为单个部分的装置(图1所示的方案)或者形成为多个部分的装置(根据图3的示范性方案)。
所有这些不同的替代方案具有以下共同的技术特征：从指状突出部10的每个自由端部直到在安装端部分5中的相应的基部部分8，不存在连接区域也不存在被联接的不同部件，而是延伸用于连接装置1的整个长度的单个一体式材料部分(即单片式部分9)。换言之，与包括相互联接的不同部件并且每个部件具有专门功能(即，具有接触功能的指状件部分、支撑框架、螺旋弹簧以及传输电的导电臂)的现有技术的梅花形装置不同，在本发明的连接装置1中，每个单片式部分9发挥所有的必要功能。在其它方面，每个单片式部分9是自支撑的、是自弹性偏压的、并用于与接触柱元件4相接触并传输电流。
在所有方案中，连接装置1由于其结构简单而适于有利地且容易地由金属板获得。特别地，连接装置1通过使金属板经受剪切、轧制和折叠操作而获得。
特别地，连接装置1由Al和/或Cu金属板获得。
在上述所有方案中，连接装置1用作在一整块中所获得的具有接触臂和簇布置的一体式接触臂，这与现有技术不同，现有技术中的梅花形系统包括不同的且分开的接触指状件，该接触指状件的后接触部分与不同的导电臂保持接触。
每个指状突出部10包括包含在相应的导电传输部分7中的挠性条带区域13和适于与接触柱元件4接触的接触弯曲端部14。挠性条带区域13构造成在接触柱元件4相对地插入接合到联接腔15中时弹性地挠曲。通过适当地选择挠性条带区域13的几何参数(比如厚度和/或横截面轮廓和/或长度)，获得用于指状突出部10的期望的/要求的柔性。此外，指状突出部10通过从连接装置1的安装端部分5延伸至前端部27的细长形缝隙22而彼此分开。细长形缝隙22与挠性条带区域13的合适的几何形状结合来为指状突出部10提供要求的有弹性的柔性、并且使指状突出部10在它们的径向和离心扩张运动中挠曲并彼此移动离开。
细长形缝隙22还具有提升热耗散作用的功能。
每一个接触弯曲端部14朝向联接腔15中的纵向轴线16突出。
接触弯曲端部14包括内弯曲表面17，该内弯曲表面适于提升在接触柱元件4的推压作用下的指状突出部10的弹性变形，以有助于将接触柱元件插入至联接腔15中。特别地，每个接触弯曲端部14包括在内弯曲表面17上的前引导区域，该前引导区域朝向纵向轴线16倾斜、并构造用于接收接触柱元件4的推压作用。所有前引导区域一起限定在梅花形簇结构50上的截锥形插入带31，该截锥形插入带有助于将接触柱元件4插入到联接腔15中。
例如在图5中更好地示出的，依据平行于所述纵向轴线16的平面，内弯曲表面17具有凸形轮廓。如在图8中示出的，依据横向于纵向轴线16的平面，内弯曲表面17具有凹形轮廓。凹形轮廓具有一弯曲半径，该弯曲半径根据接触柱元件4的外弯曲半径选择，以实现在相互接合构造中的大接触面积。
该内弯曲表面17的凹形轮廓有利地使得接触弯曲端部14能够与接触柱元件4的圆柱形表面有效地匹配。获得了在连接装置1和接触柱元件4之间的大接触区域，该大接触区域总体上改善了导电能力并且还最小化了由于电流而导致的热量的升高和集中。
在每个接触弯曲端部14上，获得构造成用于接收辅助弹性元件19的外凹槽表面18，该辅助弹性元件适于朝向相互径向收缩的位置压迫指状突出部10。
每个指状突出部10能够构造成使其自身朝向纵向轴线16自发地偏压。然而，辅助弹性元件19还有助于在最佳的压力条件下将指状突出部10(特别是接触弯曲端部14)压靠在接触柱元件4上。当辅助弹性元件19进一步将接触弯曲端部14压靠在接触柱元件4上时，接触电阻进一步减小，避免了局部过热并保持了材料的完整性。
因此，连接装置1具有这样的外纵向轮廓：该外纵向轮廓从安装端部分5延伸，其中，笔直部分25平行于纵向轴线16，并且凹陷部分28远离安装端部分5放置，即，放置在前端部27附近。换言之，连接装置的外径在整个导电传输部分7上保持为恒定的第一数值并且在所述凹陷部分28处具有第二数值，该第一数值是最大值，而该第二数值小于所述第一数值。连接装置1因此具有中空圆柱形本体的形状，该中空圆柱形本体的外部设置有带槽前端部区域。
如上面已经提及的，该几何构造能够使得只通过加工金属板而有利地获得连接装置1。连接装置1的每个区域能够例如只通过冷加工金属板而获得。例如，连接装置1的圆柱形形状可以通过轧制金属板获得，而接触弯曲端部14、以及外凹槽表面18和内弯曲凸表面17能够通过局部地折叠金属板获得。与现有技术的梅花形系统不同，不需要昂贵的机加工操作来获得指状元件上的凹槽，因此简化了制造工艺，并节省了随之带来的时间和成本。
通过加工金属板，获得了在它的每个区域中均具有相同厚度的连接装置1。特别地，厚度沿着整个指状突出部10保持恒定，因此确保了在任何地方均具有相同的电性能1，比如均匀的接触电阻特性。获得了遍及整个连接装置1的更好的和均匀的导电性能，而没有出现不期望的电阻增大的局部现象，该电阻增大的局部现象可导致材料的热应力。
有利地，在连接装置1中还可避免机械应力集中，连接装置1的疲劳强度也得以提高。
在安装端部分5上，根据图10所示的方案，获得了凸形装配表面20，该凸形装配表面适于匹配设置在极端子6上的凹形接收座21。凸形装配表面20与相应的凹形接收座21相结合的构造使得连接装置1相对于接触柱元件4能够可调节地枢转运动，有助于连接装置1和接触柱元件4的相对接合并克服任何错位的问题。因此，通过合适的机械连接元件使凸形的安装端部分5与凹形接收座21联接，获得了期望的相对转动的自由度(如箭头32所示)，该期望的自由度使得断路器30在开关柜2的插入位置中的接合更容易。
根据图9所示的可能的方案，连接装置1还包括用于指状突出部10的邻接搁靠元件23。特别地，邻接搁靠元件23容纳在联接腔15中、并且在连接装置1与接触柱元件4脱开时搁置地接收指状突出部10。换言之，指状突出部10被弹性地预加载，以在断路器30的抽出位置中抵靠在该邻接搁靠元件23上，并且只在接触柱元件4接合接触弯曲端部14时与该邻接搁靠元件23分离，并因此将接触弯曲端部14推至径向扩张位置。
参考图9，在可与之前描述的任何方案结合的另一方案中，连接装置1包括位移控制元件24，该位移控制元件构造成用于将指状突出部10的过多的位移传递至布置在相对侧的另一指状突出部10。位移控制元件24特别地包括围绕指状突出部10的外部布置的环形元件24。在工作期间，如果接触柱元件4因为可能的显著错位而仅仅与梅花形簇结构50的一部分主要地相互作用，则原本将在该部分上产生的高弹性变形通过环形部件24而减少，环形元件24因此将高弹性变形传递和分配至梅花形簇结构50的相对的部分。这样，大体上所有的接触弯曲端部14遵循环形元件24的运动并到达相对于接触柱元件4的自定中和对准的位置。
由于上面描述的构造，有利的是，连接装置1与现有技术系统相比组装和装配起来更快，并且不要求用于安装的特殊且复杂的工具。
从以上描述明显可见的是，连接装置1呈现为结构简单且可靠的技术方案，用于实现在开关柜中的有效电传输。该方案能够成功地处理由于高柔性的指状突出部10而引起的连接中的错位问题。
整个连接装置1或者每个梅花形簇部分3的一体式结构、特别是由于恒定的厚度而使得能够避免电阻的局域化和可变性。
由于单片式构造，实现了机械互连零件以及连接区域的大量减少，这意味着在过热条件、电传输能力以及机械阻力特性上的全面改善。
本发明的连接装置1与现有技术的装置相比还被证实为是更便宜和更可靠的技术方案。更精确地，由于上面描述的区别结构构造，相对于现有技术的梅花形装置来说，获得连接装置1所必须的导电材料的量更少。
允许对连接装置1进行修改或改变，所有修改或改变均在如所附权利要求限定的本发明的构思范围内；任何细节可采用技术上等同的元件来代替。
上面描述的一个或多个元件可以不同地成形和/或定位、等等。
只要材料与具体的应用以及各独立部件兼容，则该材料可以是根据需求和现有技术中的任何材料。
Claims (15)
1.一种用于开关柜(2)的连接装置，所述连接装置包括：
-梅花形簇部分(3)，所述梅花形簇部分用于与接触柱元件(4)电接合；
-安装端部分(5)，所述安装端部分用于机械连接至极端子(6)；
-导电传输部分(7)，所述导电传输部分用于将电流从所述接触柱元件(4)传输至所述极端子(6)，所述导电传输部分(7)中的每一个均从相应的梅花形簇部分(3)延伸至所述安装端部分(5)的相应的基部部分(8)，
其特征在于，所述梅花形簇部分(3)和相应的导电传输部分(7)和相应的基部部分(8)是彼此一体的，以限定相应的单片式部分(9)。
2.根据权利要求1所述的连接装置，其中，所述各单片式部分(9)是彼此一体的，以一起限定单独的整个本体(11)。
3.根据权利要求1所述的连接装置，其中，所述单片式部分(9)构造成不同的元件，所述不同的元件适于联接在一起用于限定一个组装本体。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的连接装置，其中，每个梅花形簇部分(3)均包括一个或多个指状突出部(10)，所述指状突出部以悬臂的方式从所述安装端部分(5)突出，以限定用于所述接触柱元件(4)的联接腔(15)，每个指状突出部(10)包括包含在相应的导电传输部分(7)中的挠性条带区域(13)和适于与接触柱元件(4)接触的接触弯曲端部(14)，所述挠性条带区域(13)构造成在所述接触柱元件(4)相对地插入接合到所述联接腔(15)中时弹性地挠曲。
5.根据权利要求4所述的连接装置，其中，沿着整个指状突出部(10)中的每一个的厚度保持恒定。
6.根据权利要求4或5所述的连接装置，其中，所述接触弯曲端部(14)朝向所述联接腔(15)的纵向轴线(16)突出并包括内弯曲表面(17)，所述内弯曲表面适于提高相应的指状突出部(10)在所述接触柱元件(4)的推压作用下的弹性变形，以有助于将所述接触柱元件插入到所述联接腔(15)中。
7.根据权利要求6所述的连接装置，其中，依据平行于所述纵向轴线(16)的平面，所述内弯曲表面(17)具有凸形轮廓；依据横向于所述纵向轴线(16)的平面，所述内弯曲表面(17)具有凹形轮廓，所述凹形轮廓具有一弯曲半径，该弯曲半径根据所述接触柱元件(4)的外弯曲半径进行适配，以实现在相互接合构造中所要求的扩大的接触面积。
8.根据权利要求6或7所述的连接装置，其中，在每个接触弯曲端部(14)上，设有构造成用于接收辅助弹性元件(19)的外凹槽表面(18)，所述辅助弹性元件适于朝向相互径向收缩位置压迫所述指状突出部(10)。
9.根据权利要求4至8中的任一项所述的连接装置，其中，所述指状突出部(10)通过细长形缝隙(22)而彼此分开，所述细长形缝隙从所述安装端部分(5)延伸至由所述接触弯曲端部(14)限定的前端部，所述细长形缝隙(22)适于实现用于所述指状突出部(10)的要求的有弹性的柔性且适于提升热耗散功能。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的连接装置，其中，在所述安装端部分(5)上形成凸形装配表面(20)，所述凸形装配表面适于匹配设置在所述极端子(6)上的凹形接收座(21)，以使得所述连接装置(1)相对于所述接触柱元件(4)能够进行调节性的枢转运动，以便有助于所述连接装置和所述接触柱元件的相对接合。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的连接装置，还在其内部包括用于所述指状突出部(10)的邻接搁靠元件(23)，所述指状突出部(10)被弹性地预加载，以在所述连接装置(1)与所述接触柱元件(4)脱开时抵靠在所述邻接搁靠元件(23)上。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的连接装置，还包括位移控制元件(24)，所述位移控制元件构造成用于减少指状突出部(10)的过多的位移、并将该指状突出部的过多的位移传递并分配至布置在相对侧的另一指状突出部(10)。
13.根据前述权利要求中的一项或多项所述的连接装置，其通过剪切的、折叠的和冷轧的金属板获得。
14.一种开关装置，所述开关装置包括一个或多个根据前述权利要求中的任一项所述的连接装置(1)。
15.一种开关柜，所述开关柜包括根据权利要求14所述的开关装置，其中，所述开关装置包括断路器。
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