CN1097272C - 带有触头销导向件的电力开关设备 - Google Patents

带有触头销导向件的电力开关设备 Download PDF

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Abstract

一种触头销导向件(147)横向地向电力开关设备(1)的触头承载件(47)上的触头销(49)延伸，并具有供触头销(49)延伸穿过及保持有间隔关系的有间隔的开口(149)。触头销导向件(147)被定位得使邻接触头销(49)自由端(53)的灭弧趾(55)与主触头(41)及触头弹簧(79)隔离，以便保护后者的零件免受灭弧时所生电弧气体与碎屑之害。触头销导向件(147)中的开口(149)是狭长的，以使得触头销(49)有差异地摆动但不是轴向移动。触头销导向件(147)在模制于触头承载件(47)的自由端(153)中的凹座(151)中滑动，并被触头销(49)捕获而随其移动。

Description

带有触头销导向件的电力开关设备
本发明涉及电力开关设备，尤其是涉及带有多个触头销的此类设备以及一个触头销导向件，该导向件在电流中断时保持各个触头销之间的间隔，并阻挡电弧气体沿着触头销往回走的通道。
用于电力分配系统的电力开关设备，包括各种装置，例如电路断路器、电网保护器、转换开关及隔离开关。一种通常类型的电气电路断路器，具有一个模制外壳容纳的多极组件，这些组件均由一个共用操作机构驱动。每一极均包括一个由操作机构在断开位置与闭合位置之间摆动的触臂承载件。触臂承载件支承着具有活动触头的触臂，这些活动触头与触臂承载件在闭合位置处所支承的固定触头接合。通常而言，触臂由装在承载件的一个共用枢轴销上的多个触臂叠片或触头构成。触头弹簧把各个触头销偏压得靠着闭合位置处的固定触头，以便提供触头压力并调节磨损量。
在短路情况下，需要使各个触头销横向地抵抗磁荷载。由于异相的各邻近电极的磁作用，各个触头销往往左右摆动，这就使得活动触头滑到固定触头上。在断电时，当各个触头发出电弧，磁力往往把各个触头销的末端拉到一起而朝向电极中央。各个触头销可能弯曲得尖端接触，甚至可以焊接在一起，失去它们各自单独的作用。可以把一些分隔片模制入承载件中，但这些分隔片难以模制入且在断电时常会断裂。模制它们所需的锥度，限制了它们给触头定位的效果。另外，需要使各根触头弹簧免遭电弧所生碎屑之害，这种碎屑可聚集在各个线圈之间，在断电之后限制弹簧的活动。触头承载件部分地遮蔽弹簧，但必须有足够的空隙使触头销摆动到充分受压的位置。
因此，对于改进的电力开关设备，需要有多个平行而有间隔的触头销，配置得在发出电弧时防止触头弯曲或焊接在一起。
还需要此类改进的电力开关设备使触头弹簧及一些主触头免受各个分开的灭弧触头所生电弧气体及碎屑之害。
同时也需要此类电力开关设备达到各部件的配置简单而又节约成本的效果。
这些需要及其他需要，由涉及电力开关设备的本发明来满足。此种设备包括一个与若干狭长触头销成横向延伸的触头导向件，这些触头销摆动地装在一个触头承载件上，该承载件安装得在活动触头的闭合位置与断开位置之间移动，这些活动触头在闭合位置时处于带固定触头的触头销上，而当在断开位置时则与固定触头分离。该触头导向件有一些有间隔的开口，触头穿通这些开口且各触头是分开的。安装装置把触头导向件装在触头承载件上，当触头围着承载件的枢轴销转动时导向件滑动。触头导向件所用安装装置最好是触头承载件中的一个空穴，此空穴可让导向件在其中滑动地被接纳。导向件为了滑动而被触头捕获在空穴中。在本发明的推荐实施例中，导向件在其中滑动的那个空穴，是触头承载件一个端面。各个触头销摆动地装在承载件的一根枢轴销上，且由触头弹簧将它们围着该枢轴销偏移。当触头在触头承载件上转动时，导向件滑进与滑出空穴。导向件横向延伸到触头自由端上灭弧趾与触头弹簧之间的触头处。导向件也位于主触头与灭弧趾之间。因此，触头弹簧与主触头免受灭弧触头所生电弧气体及碎屑之害。导向件上有一些槽供导向件的钩爪延伸。这些槽的尺寸可使触头移动到有差异的位置上。导向件限制着触头的横向移动，且当高强度电流短路时防止大小相当的磁力使触头弯曲。
连同附图一起阅览下述说明的推荐实施例，可充分理解本发明。在这些图中：
图1是体现本发明的电气电路断路器的分解立体图；
图2a是图1所示电路断路器处于完全闭合位置的垂直剖面图；
图2b是相似于图2a的视图，但显示在电路断路器闭合顺序过程中触头与趾同时接触的情况；
图2c是相似于图2a的视图，但显示触头销正要在灭弧趾处断开触头的情况；
图2d是相似于图2a的视图，但显示在完全断开位置处的触头承载件的情况；
图3是触头承载件的立体图，图中所示承载件构成电路断路器的部件，其中一些部件为了清晰的缘故而排除了，且密封件也去除与替换了；
图4是从另一个角度所视的触头承载件的立体图，显示图3中所示排除了的一些部件，且密封件在场但部分地去除了；
图5是触头承载件的底视的立体图，所示驱动连杆组件与承载件分离了；
图6是相似于图5的视图，所示驱动连杆组件与承载件接合；
图7的立体图显示触头承载件被转动得为了将承载件从电路断路器上卸下而与驱动连杆不连接；
图8是带有触头导向件的触头承载件的立体图，显示出一些部件拆除了，且导向件钩爪处于退缩位置；
图9是相似于图8的视图，但显示出导向件钩爪是伸出的。
本发明可应用于电力开关设备，例如电路断路器、电网保护器、转换开关及隔离开关，以下说明以电力电路断路器为例。
参见图1，本发明的电力电路断路器1，具有一个由模制的前壳体5与后壳体7及盖子9组成的外壳3。示例的电路断路器1具有3个电极10与前、后壳体5、7一起构成3个电极室11。每个电极10还有一个被通风的电弧室盖子15围住的电弧室13。
电路断路器1具有一个装在前壳体5前面并被盖子9盖住的操作机构17。该操作机构17有一个通过盖子中的一个开口21可通入的面板19。操作机构17包括一根被充电而为闭合电力断路器存储能量的大弹簧18。面板19上装有闭合按钮23，该按钮被驱动就会放开闭合弹簧以便将电路断路器闭合，面板上还装有为了断开电力断路器所用的断开按钮25。显示器27与29分别显示充电弹簧的情况与各触头的断开/闭合状态。充电弹簧由操作充电柄31或遥控地由电机控制器(未显示)来充电。
共用的操作机构17由每个电极都有一个突齿35的一根电极轴33连接着各个电极。如常规的那样，操作机构17包括一个跳闸器(未显示)，该跳闸器通过转动电极轴33以回应流经电路断路器的电流的预定特性，将电路断路器的所有电极都断开。
如图2a至2d所示，电路断路器的每个电极包括由固定主触头39与活动主触头41构成的一些可分开的主触头37。固定主触头39固定在一根安装在后壳体7并从那儿向后突出的导线43上。活动主触头41则装在一个活动的导体组件45上。该组件包括一个触头承载件47，在承载件上可摆动地由一根枢轴销51装有若干触头销49。活动主触头41在枢轴销51与第一端即自由端53之间的大约中间固定在触头销49上。邻接着触头自由端53的是一个灭弧趾55，它形成一个与趾阻断件57配合的可动的电弧触头，趾阻断件形成一个通过导电的间隔件59而固定在导线上固定的灭弧触头，这些触头形成一组灭弧触头。
活动的导体组件45，还包括把触头销49与也从后壳体7向后突出的负荷导体63相连接的柔软分线61。如常规的那样，在电弧室13中配有熄弧沟65。一条电弧滑道67把电弧从趾阻断件导向电弧室，电弧以公知方式在该室中熄灭。
除了图2a至2d外再参见图3、4与5，触头承载件47包括一个模制底盘69及由螺栓70固定在底盘69两端的一对臂71。从臂71的自由端向外伸出安装枢轴73。枢轴销51的末端支承于臂71中。触头销49可摆动地装在枢轴销51上。触头销49的第二端75，被一对落在模制底盘的凹座81中的触头弹簧79偏移得贴靠在模制底盘69的止动凸缘77上。止动凸缘77的形状，包括处于止动凸缘中央的凹陷部分81。这使得触头弹簧79把与凹座83对齐的中央触头转动得将第一端即自由端53从触头承载件比起其他外侧的触头更向外突出。
触头销49有一个扩大部分85顺径向从安装孔87往外延伸，这些扩大部分伸入承载件本体的槽89中。槽89由伸展于枢轴销51上的触头之间并径向间隔的肋片91所限定。触头承载件47还包括一个在图3中看得最清楚的密封件93，在该图中它已从承载件47上卸下并被转动了180度。这个密封件93有一弧形基座95，从该基座上向外伸出一块遮护板97。肋片99从密封件基座顺径向朝内延伸，形成槽101。基座95的端壁103具有在前的圆形凹陷105与枢轴销51的端部配合，把密封件如图4所示固定在承载件底盘69上。在这个组装位置上，密封件93的肋片99伸展于各个触头销49之间并与承载件底盘上的肋片91对齐，从而形成密封，以防止电弧气体流穿过触头之间的间隙。如从图2d可见，当触头断开时，密封遮护板97还限制着承载件47周围的电弧气体流动。
参见图2a，触头销49的扩大部分85，具有落在承载件底盘的槽89中及密封件的槽101中的径向凹面109与111中的径向凸面107。这些凹、凸表面起到在触头销49与承载件底盘69之间传送反作用力的作用，从而防止枢轴销51弯曲。这使得枢轴销51可用较轻的规准材料或更节省成本的材料制成。另外，枢轴销51的支承件即臂71，也减少了支承负载。这样落合的径向表面会保持气密，同时又使触头能转动。
如图2d所示，触头承载件47为了转动而被可摆动地安装，以便断开与闭合可分开的触头37。用于臂71自由端上枢轴73的支承凹座，由前壳体5与后壳体7中的适配凹陷115形成。承载件47由可摆动地连接着电极轴33上电极突齿35的连杆组件117围着枢轴73转动。
电路断路器1的操作如下：随着触头承载件47被转动到图2a所示完全闭合位置，可分开的触头37被闭合而完成一条包括导线43、固定触头39、活动触头41、触头臂49、柔软分线61及负荷导体63的电路。在此完全闭合位置上，灭弧触头被断开了。另外，在完全闭合位置上，触头臂的第二端75就与止动凸缘77有间隔，触头弹簧79则保持固定触头39与活动触头41之间的触头压力。
当电路断路器开始断开时，触头承载件49开始逆时针地转动到图2b所示位置。在此位置上，由于承载件逆时针地与图2a所示位置微微有间隔，触头弹簧79就顺时针地摇动触头销49，从而在可分开的触头37周围摇动，且闭合灭弧触头。在此位置上，电流流经闭合的可分开触头与灭弧触头二者。当在断开期间触头承载件继续逆时针地转动，且它到达图2c所示位置时，可分开的触头已经分开了。此外，图2c所示外触头销49的第二端75已落在了止动凸缘77上，且它们因而随着承载件转动，就断开相关的灭弧触头，并断开可分开的触头。然而，中央触头销49c的第二端却进入止动凸缘77的凹陷83中，且因而就能继续转动并使灭弧的中央触头保持闭合。承载件47沿逆时针方向继续转动，进而仅会抽动趾阻挡件57与中央触头上灭弧趾55c之间的电弧。该电弧于是就被电弧滑道67送往其熄灭处的熄弧沟65。
图2d显示处于完全断开位置的承载件随中央触头销49c前进的情况，因此，当承载件47在下一个闭合循环期间移到闭合位置时，中央触头臂的灭弧触头会首先接触，随后是外触头灭弧触头接触。这会使触头摇动到图2b所示位置，在此位置上，灭弧触头与可分开的触头二者均闭合。当承载件到达图2a所示完全闭合位置时，灭弧触头就分开，且所有的电流流经闭合了的可分开触头37。
电路断路器构造为组件形式的，从而，同样的基本构造可用于大范围的额定电流。对于最高强度的额定电流，把最大数量的触头安装于承载件中。对于示例的承载件，为12个触头。对于此种高强度的额定电流，可使一组额外的柔软分线(未显示)连接于触头与负荷导体63之间。在此种用途中，使用较大的导线43及负荷导体63。对于较低强度的额定电流，则要求较少的触头销49。在此种情况下，环状间隔件119取代了卸走的触头。因此，如图3与图4所示，在承载件每一端的两个外触头就被这些环状间隔件119替代了。这些环状间隔件有两个功能：它们有着同样是径向的凸面120而像它们替代的触头一样落靠在径向表面109与111上，以便在触头与承载件之间传送反作用力；且它们阻止电弧气体流动。
电路断路器1的另一独特之处是承载件47与电极轴35之间的连接件121。参见图5与图6，该连接件包括连杆组件171，以及其与电极突齿35与承载件47的枢轴接头。连杆组件117包括一对连杆123，该连杆具有叉跨电极突齿35的分岔端125，分岔端由一根销子127连接着电极突齿。一根驱动销129横向穿通连杆123的其他末端并固定在末端上，从而它相对于连杆不能转动。承载件47的背面配有一条大小可摆动地接纳连杆123的槽131。一条圆形通道模制入与槽131横切的触头47中。驱动销129可自由地在通道133中转动，但它由平面137键合得仅在处于驱动销129与触头承载件47之间预定的转动朝向时才能穿过槽133而滑动。驱动销129与承载件47之间的这一预定位置，对于图2a至2d所示，闭合位置与断开位置之间的正常范围转动而言，是不能以可摆动地把承载件安装进外壳3而形成的。如前所述，触头承载件的臂71上的枢轴73，被由前壳体5与后壳体7中的前面的凹陷115所形成的支承凹座所捕获。为了安装或卸去承载件47，要移开后壳体7。这样，会使得如图7所示，由于转动承载件底盘69上位于枢轴73中央贴靠在前壳体5的表面141上的弧形表面139，使枢轴73移向右边。这样就使槽135与驱动销129上的平面137对齐，从而，当触头承载件47退到右边时，驱动销129就穿过槽135。连杆123最好配有凸轮面145，该凸轮面贴靠着外壳中的隔板143，以便为了安装或维修触头承载件47而将连杆123如图7所示定位。
图8与图9显示一个触头销导向件147，它配置在触头承载件47上，用以在电流中断时，使可分开的主触头37免受产生于灭弧触头57与59所生电弧气体与碎屑之害。触头导向件是一块由电绝缘材料制成的遮护板，它为每个触头销49设有一条槽149。遮护板147由模制入承载件底盘69的端面153中的凹座151而安装在承载件上。遮护板为了在凹座151中滑动而被触头销49捕获。如图中可见，遮护板147横向地往灭弧趾55与主触头41之间的触头延伸。它还把触头弹簧79与灭弧趾55分开。因此，弹簧与主触头就免受电流中断时产生的电弧气体与碎屑之害。
槽149的大小适应触头销49有差异的转动。如上所述，当承载件处于断开位置时，中央触头比外触头向固定触头突出得更远。这些槽149足够长，以致它们不会干扰触头的这种操作。如图8中可见，当触头闭合时，触头导向件147由于触头销49相对于承载件底盘69的转动而被推入凹座151中。当断路器断开时，由于触头销49如图9所示在承载件47上转动，触头导向件147就被拉出凹座151。
尽管已详细说明了本发明的特定实施例，但专业人员会明白，按所公开的总体原理，对实施例的细节可做各种修改与替换。相应地，所公开的专门配置是，对于随附权利要求书所充分阐明的本发明的范围及其任何与所有等同之处，仅是为了说明起见且不局限于此。

Claims (14)

1.一种电力开关设备(1)，包括：
一个外壳(3)；以及
至少一个电极(10)，该电极包括：
一个有着固定触头(39)的固定导体；
若干触头销(49)，每个触头销均有一个活动触头(41)；
一个触头承载件(47)，具有一个枢轴销(51)，按有间隔的平行关系上述若干触头销(49)可转动地安装在枢轴销(51)上；
为了在闭合位置与断开位置上移动而可转动地安装上述触头承载件(47)所用的第一安装装置(73、113)，在闭合位置上，上述活动触头(41)与上述固定触头(39)接合，而在断开位置上，上述活动触头(41)与上述固定触头(39)有间隔；
触头弹簧(79)，它装在上述触头承载件(47)中，且围绕所述枢轴销(51)偏压上述多个触头销(49)，以便在上述闭合位置上对于上述活动触头(41)连同上述触头承载件(47)施加接触压力；
一个触头销导向件(47)，它相对于上述触头销(49)而横向延伸，且具有一些供上述触头销(49)延伸穿过及保持分开的有间隔开口(149)，以及把上述触头销导向件(147)安装在上述触头承载件(47)上的第二安装装置(151)，用以在上述触头销(49)围着上述枢轴销(51)转动时让触头销导向件在上述触头承载件(47)上滑动。
2.根据权利要求1所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述第二安装装置(151)包括位于上述触头承载件(47)中的一个凹座，上述触头导向件(147)可滑动地被接纳在该凹座中。
3.根据权利要求2所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述触头承载件(47)具有一个端面(153)，且上述凹座(151)位于该端面中。
4.根据权利要求1所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述触头销(49)具有邻接一个自由端(53)的灭弧趾(55)；特征还在于：上述第二安装装置(151)安装上述触头销导向件(147)而使其向上述灭弧趾(55)与上述触头弹簧(79)之间的上述触头销(49)横向滑动。
5.根据权利要求4所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述第二安装装置(151)包括位于上述触头承载件(47)中的一个凹座，上述触头导向件(147)被可滑动地接纳在该凹座中。
6.根据权利要求1所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述触头销(49)具有一个枢轴孔(87)，上述枢轴销(51)延伸穿过该孔，且灭弧趾(55)与该枢轴孔(87)有间隔；特征还在于：上述活动触头包括位于上述枢轴孔(87)与在上述触头销(49)上的灭弧趾(55)之间的活动主触头(41)，且上述第二安装装置(151)安装上述触头销导向件(147)，以便使上述灭弧趾(55)与上述活动主触头(41)之间的上述触头销(49)横向延伸。
7.根据权利要求6所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述第二安装装置(151)安装上述触头销导向件(147)，以便使上述灭弧趾(55)与上述触头弹簧(79)之间的上述触头销(49)横向延伸。
8.根据权利要求1所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述触头销导向件(147)中的上述开口(149)的大小，可适应上述触头销(49)围着上述枢轴销(51)做预定有差异的转动，但不是沿着它轴向移动。
9.根据权利要求8所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述触头销导向件(147)中的上述开口(149)的大小，在适应上述触头销(49)预定有差异的转动的同时，使得上述触头销(49)随该触头销(49)的转动而接合及滑动上述触头销导向件(147)。
10.根据权利要求9所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述触头销(49)具有一个枢轴孔(87)，上述枢轴销(51)延伸穿过该孔，且上述狭长触头销(49)上灭弧趾(55)与该枢轴孔(87)有间隔；特征还在于：上述活动触头包括处于该枢轴孔(87)与上述活动灭弧趾(55)之间的上述触头销(49)上的活动主触头(41)，上述触头销导向件(147)横向延伸该灭弧趾(55)与该活动主触头(41)之间的上述狭长触头销(49)。
11.根据权利要求10所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述第二安装装置(151)包括上述触头承载件(47)中的一个凹座，上述触头销导向件(147)被可滑动地接纳在该凹座中。
12.根据权利要求9所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述触头销(49)具有邻接一个自由端(53)的灭弧趾(55)；特征还在于：上述第二安装装置(151)安装上述触头销导向件(147)而使其向上述灭弧趾(55)与上述触头弹簧(79)之间的上述触头销(49)横向滑动。
13.根据权利要求12所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述第二安装装置(151)包括位于上述触头承载件(47)中的一个凹座，上述触头销导向件(147)被可滑动地接纳在该凹座中。
14.根据权利要求13所述的电力开关设备(1)，其特征在于：上述活动触头(151)包括在上述触头销(49)上与上述灭弧趾(55)有间隔的活动主触头(41)，且可滑动地接纳上述触头销导向件(147)的上述凹槽，位于上述灭弧趾(55)与上述活动主触头(41)及上述触头弹簧(79)之间。
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