CN105684116B - 具有扩大的压力卸放阀的断路器及相关的配电板和配电系统 - Google Patents

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Abstract

提供了包括压力释放阀的断路器。所述压力释放阀包括通气部和屏障部。所述屏障部构造成在受到由电弧产生的过热时打开，并允许气体从所述断路器逸散。还提供了相关的配电板和配电系统。

Description

具有扩大的压力卸放阀的断路器及相关的配电板和配电系统
技术领域
本发明构思总地涉及断路器，更具体地涉及具有压力卸放阀的断路器。
背景技术
断路器是用于控制电流向电路中的流动的配电装置。断路器通常构造成在异常工作状况如短路时断开。在一些断路器中，当断路器断开时，电路内的静触头和动触头配置成分离。这些触头的分离会形成电弧，需要在来自电弧的热损坏断路器之前使电弧冷却/熄灭。
可利用由断路器内的熄弧材料产生的熄弧气体来冷却电弧。例如，断路器中的触头可由诸如尼龙、青壳纸(fish paper)、三水合铝(ATH)等的熄弧材料包围。当产生电弧时，这些材料形成熄弧气体，但气体产生的过大压力可能导致收纳断路器的塑料材料裂开或爆炸。
发明内容
本发明构思的一些实施例提供了包括压力释放阀的断路器，所述压力释放阀包括通气部和屏障部。所述屏障部构造成在受到由电弧产生的过热(过多热量)时打开，并允许气体从断路器逸散。
在又一些实施例中，所述屏障部可包括构造成响应于由电弧产生的过热而弯曲的塑料。所述塑料可包括形状记忆聚合物。在某些实施例中，所述屏障部的材质可以不是塑料。例如，所述材质可以是金属或青壳纸。
在又一些实施例中，所述通气部可具有大于1/8英寸的直径。
在一些实施例中，所述气体可包括由设置在所述断路器中的熄弧材料产生的熄弧气体。所述熄弧材料可包括三水合铝(ATH)、尼龙和/或青壳纸。
在又一些实施例中，所述断路器可包括与通信电路通信的智能断路器，所述通信电路与负载中心相关联。
本发明构思的又一些实施例提供了构造成接纳断路器的配电板。所述配电板包括：壳体；与所述壳体联接的框架；和位于所述壳体中的压力释放阀。所述压力释放阀包括通气部和屏障部。所述屏障部构造成在受到由电弧产生的过热时打开，并允许气体从断路器逸散。
本发明构思的一些实施例提供了包括壳体、负载中心和位于所述壳体中的断路器的配电系统。所述壳体包括压力释放阀，所述压力释放阀包括通气部和屏障部。所述屏障部构造成在受到由电弧产生的过热时打开，并允许气体从断路器逸散。
附图说明
图1是根据本发明构思的一些实施例的断路器的框图。
图2是根据本发明构思的一些实施例的包括压力卸放阀的断路器的图。
图3是根据本发明构思的一些实施例的包括压力卸放阀的断路器的图。
图4是根据本发明构思的一些实施例的压力卸放阀的图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更充分地描述本发明构思，在附图中示出了本发明构思的例示性实施例。在图中，为了清楚可能夸大了各区域或特征的相对尺寸。然而，本发明构思可以采用多种不同形式来实施并且不应该被解释为受限于文中陈述的实施例；确切地说，提供这些实施例是为了使本公开内容的全面和完整，并且这些实施例将向本领域的技术人员充分地传达本发明构思的范围。
将会理解，当一个元件被称为与其它元件“联接”或“连接”时，其可与其它元件直接联接或连接，或者也可存在中间元件。相比而言，当一个元件被称为与其它元件“直接联接”或“直接连接”时，不存在中间元件。同样的附图标记始终表示同样的元件。如文中所用，用语“和/或”包括相关的所列物件中的一个或多个的任意组合和全部组合。”
此外，文中为了便于说明可能使用诸如“在...之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等的空间比较性用语以描述如图所示的一个元件或特征与其它一个或多个元件或特征的关系。将会理解，空间比较性用语旨在除图中所示的取向外还涵盖装置在使用或工作中的不同取向。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为在其它元件或特征“之下”或“下方”的元件于是将定向在其它元件或特征的“上方”。因此，示例性用语“在...之下”可以涵盖上方和下方两种取向。该装置可按其它方式定向(旋转90度或以其它取向)并且相应地解释文中使用的空间比较性用语。
文中所用的术语仅出于说明特定实施例的目的且并非旨在限制本发明构思。如文中所用，单数形式“一”、“一个”和“该(所述)”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确地指出。还将会理解，术语“包括”和/或“包含”在用于该说明书中时表明所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组合的存在或添加。如文中所用，用语“和/或”包括相关的所列物件中的一个或多个的任意组合和全部组合。
除非另有限定，文中所用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员一般所理解的含义相同的含义。还将会理解，例如常用字典中定义的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术背景下的含义一致的含义，不应以理想化或过于拘泥形式的方式解释，除非文中明确地这样限定。
如上所述，断路器是用于控制电流向电路中的流动的配电装置。断路器通常构造成在异常工作状况如短路时断开。在一些断路器中，当断路器断开时，电路内的静触头和动触头配置成分离。这些触头的分离会形成电弧，需要在来自电弧的热损坏断路器之前使电弧冷却/熄灭。
可利用由断路器内的熄弧材料产生的熄弧气体来冷却电弧。例如，断路器中的触头可由诸如尼龙、青壳纸、三水合铝(ATH)等的熄弧材料包围。当产生电弧时，这些材料形成熄弧气体，但这些气体产生的过大压力可能导致收纳断路器的塑料材料裂开或破裂。因此，在高故障电流期间形成大量熄弧气体的一个限制性因素是由气体形成的过大压力。
因此，本发明构思的实施例提供了构造成在受到由高故障电流产生的过热时打开的压力卸放阀。打开该阀可允许在断路器的塑料壳体因由被集留在其中的气体形成的压力而裂开之前释放熄弧气体。如文中将在下面参照图1至4说明的，一些根据本发明构思的实施例的压力卸放阀包括通气部和位于通气部上方的屏障部。屏障部可由构造成响应于高温而弯曲的塑料材料制成，所述弯曲形成可供气体在被集留的气体的压力损坏断路器的塑料壳体之前逸散的开口。
将会理解，虽然文中是关于与包含塑料材料的屏障相结合的通气口来说明本发明构思的实施例的，但本发明构思的实施例并不限于此。例如，一些实施例可包括这样的压力卸放阀，该压力卸放阀包括由热来触发而使得阀打开和气体逸散的钢质弹簧而不脱离本发明构思的范围。此外，屏障的材质不限于塑料，例如，该材质可以是金属或青壳纸而不脱离本发明构思的范围。
现在参照图1，将说明根据本发明构思的一些实施例的配电板或负载中心的框图。如图1所示，负载中心100包括封壳105。该封壳包括2条电力线路L1和L2、分别与第一和第二总线1和2联接的主断路器110以及与总线1和2连接的多个断路器位置1-4。
将会理解，尽管负载中心100被示出为包括一个主断路器110和四个断路器位置，但本发明构思的实施例不限于此构型。例如，负载中心可结合有两个以上的断路器以提供安全和可控的电力分配。各断路器可具有40个以上的断路器位置而不脱离本发明构思的范围。这些负载中心100已变成民用和商用结构中的共同特征。
此外，图1的断路器是智能断路器且因此具备与通信电路130通信的能力。智能断路器可被远程监视和管理。尽管图1示出了智能断路器，但本发明构思的实施例不限于此构型。根据本发明构思的实施例的压力卸放阀可与能受益于改善的气体释放能力的任意类型的断路器相结合地使用。
当断路器中产生电弧时，电弧应当在约一半电弧周期内熄灭，例如，电弧应当在约8.0ms内熄灭。如上所述，在断路器中的触头周围可设置有熄弧材料以产生用于冷却/熄灭电弧的熄弧气体。这些材料可包括例如尼龙、青壳纸、三水合铝(ATH)并且可与例如模塑物料混合。在常规设备中，当产生电弧时，来自这些材料的气体在约2.0ms内积聚并可能导致断路器的塑料壳体破裂或裂开。常规设备可包括通气通道，但这些通气口(孔)的尺寸受保险商实验室(underwriting lab，UL)标准限制，所述标准将塑料壳体中的孔的直径限制在1/8英寸。因此，可能的通气量受到孔的小直径的限制。
如图2至图4所示，本发明构思的一些实施例包括压力卸放阀，该压力卸放阀包括通气口240、340和位于通气口上方的屏障250、350。由于通气口240、340由屏障250、350覆盖，所以根据文中所述的实施例的压力卸放阀的尺寸不受UL标准的限制。因此，根据文中所述的实施例的压力卸放阀可被制成为大得多且因此允许更多气体更快地逸散。
特别地，如图2所示，在断路器的任意部分上可设置有一个或多个压力卸放阀。压力卸放阀可包括通气通道240和位于其上的屏障250。在一些实施例中，屏障250可包括构造成响应于电弧的热而形成开口以使得由熄弧气体引起的过大的内部压力能被释放以避免损坏或破坏断路器的热敏塑料。
在一些实施例中，屏障250可由例如由Dynalloy公司提供的形状记忆聚合物制成。如上所述，尽管根据本发明构思的一些实施例屏障250被描述为受热弯曲的塑料材料，但实施例并不限于此。
如图3进一步示出的，包括通气口340和屏障350的压力卸放阀可允许熄弧气体更快地逸散并因此允许断路器中具有更多熄弧材料而不损坏或破坏断路器的塑料壳体。
现在参照图4，由于通气口440由屏障450覆盖，所以压力卸放阀的尺寸不受1/8英寸直径的UL标准的限制。根据本发明构思的实施例的压力卸放阀的尺寸仅受它被用在其上的断路器的尺寸的限制。压力卸放阀可以布置在断路器上的任何实用的位置。如图4所示，通气口440相对于断路器的尺寸而言可具有长度(L)和宽度(W)。因此，较小的断路器可具有小的压力卸放阀。类似地，较大的断路器可具有大的压力卸放阀。尽管压力卸放阀在图4中被示出为呈矩形，但本发明构思的实施例不限于此构型。压力卸放阀可具有任意形状如圆形、正方形等而不脱离本发明构思的范围。
如上文简要描述的，使用根据本发明构思的实施例的压力卸放阀，可在高故障电流期间产生大量熄弧气体而不会形成过大的压力导致壳体的塑料裂开或破裂。如上所述，当通气口上的屏障受到由电弧产生的过热时，塑料屏障弯曲以允许气体逸散。因此，气体不会积聚在断路器的内部而导致断路器壳体损坏。
在附图和说明书中，已公开了本发明构思的示例性实施例。然而，可以对这些实施例做出许多变型和改进而不会实质上脱离本发明构思的原理。因此，尽管使用的是具体的术语，但它们仅在概括和说明的意义上被使用而非出于限制的目的，本发明构思的范围由所附权利要求来限定。

Claims (19)

1.一种断路器，其包括：
壳体；和
位于所述壳体的外侧部分上的压力释放阀，所述压力释放阀包括通气部和屏障部，所述屏障部构造成在受到由电弧产生的过热时打开所述通气部，并允许气体从所述断路器逸散，
其中，所述气体包括由设置在所述断路器中的熄弧材料产生的熄弧气体。
2.根据权利要求1所述的断路器，其中，所述屏障部包括构造成响应于由电弧产生的过热而弯曲的塑料。
3.根据权利要求1所述的断路器，其中，所述屏障部包括金属或青壳纸中的一者。
4.根据权利要求2所述的断路器，其中，所述塑料包括形状记忆聚合物。
5.根据权利要求1所述的断路器，其中，所述通气部具有大于1/8英寸的直径。
6.根据权利要求1所述的断路器，其中，所述熄弧材料包括三水合铝(ATH)和青壳纸中的至少一者。
7.根据权利要求1所述的断路器，其中，所述断路器包括与通信电路通信的智能断路器，所述通信电路与负载中心相关联。
8.一种配电板，所述配电板在其中具有断路器，所述断路器包括：
壳体；
位于所述壳体内的熄弧材料；和
位于所述壳体的外侧部分上的压力释放阀，所述压力释放阀包括在所述壳体中的通气口和与所述通气口联接的屏障，所述屏障构造成在所述屏障受到由所述壳体内的电弧产生的过热时打开所述通气口，并允许响应于电弧由所述熄弧材料产生的熄弧气体从所述断路器逸散。
9.根据权利要求8所述的配电板，其中，所述屏障包括构造成响应于由电弧产生的过热而弯曲的塑料。
10.根据权利要求9所述的配电板，其中，所述塑料包括形状记忆聚合物。
11.根据权利要求8所述的配电板，其中，所述通气口具有大于1/8英寸的直径。
12.根据权利要求8所述的配电板，其中，所述壳体在其中具有动触头和静触头；所述熄弧材料在靠近所述静触头和动触头中的至少一者的位置设置在所述壳体内并且包括三水合铝(ATH)和青壳纸中的至少一者。
13.根据权利要求8所述的配电板，其中，所述断路器包括与通信电路通信的智能断路器，所述通信电路与负载中心相关联。
14.一种配电系统，包括：
壳体；
负载中心；和
位于所述壳体内的断路器，所述壳体包括位于所述壳体的外侧部分上的压力释放阀，所述压力释放阀包括通气部和屏障部，所述屏障部构造成在受到由电弧产生的过热时打开所述通气部，并允许气体从所述断路器逸散，
其中，所述气体包括由设置在所述断路器中的熄弧材料产生的熄弧气体。
15.根据权利要求14所述的配电系统，其中，所述屏障部包括构造成响应于由电弧产生的过热而弯曲的塑料。
16.根据权利要求15所述的配电系统，其中，所述塑料包括形状记忆聚合物。
17.根据权利要求16所述的配电系统，其中，所述通气部具有大于1/8英寸的直径。
18.根据权利要求14所述的配电系统，其中，所述熄弧材料包括三水合铝(ATH)和青壳纸中的至少一者。
19.根据权利要求14所述的配电系统，其中，所述断路器包括与通信电路通信的智能断路器，所述通信电路与所述负载中心相关联。
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