CN1186794C - 在制造过程中支承真空断路器分组件的设备及相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于真空断路器的静止和活动触头分组件(31，71)的组件和相关方法。该组件采用在分组件(31，71)的电极(32，72)上加工的圆周槽(34，74)，一个具有第一部分(38，78)的保持环(36，76)插入槽(34，74)中。保持环(36，76)的第二部分(40，80)为叠放在保持环(36，76)上的构件(44，46，84)提供稳定的结构支承。构件(44，46)被夹紧在一起，钎焊材料(60，88)施加在各真空断路器构件(44，46，84)之间的接合部。本发明也涉及包括钎焊工艺的用于构制真空断路器分组件的方法。

Description

在制造过程中支承真空 断路器分组件的设备及相关方法
本发明涉及在制造过程中支承分组件的构件的设备和相关的方法，具体来说，本发明涉及在制造过程中支承真空断路器分组件部分的设备和相关方法。
真空断路器一般用于中断中、高压交流电流。断路器包括一个基本呈圆筒形的真空外壳，该外壳包住一对共轴对准的、具有相对接触表面的可分开的触头组件。接触表面在电路闭合位置上相互抵靠，并可分离以打开电路。每个电极组件连接于一个载流接线柱，载流接线柱在真空外壳外面延伸，并连接于直流电路。美国专利第5,777,287号和第5,793,008号的主题提供了传统真空断路器技术的实例。
对于(1)静止的真空断路器电极及其端极和(2)活动的真空断路器电极及由其支承的相关元件如波纹管和波纹管罩的分组件，传统的支承结构都适用。这种传统结构需要在电极本体上机加工出台阶或凸部，以便为进一步的生产加工，如钎焊，形成可叠放零件的稳定位置。
加工上述凸部除去材料，从而使电极带有一个横截面较小的区域。这种横截面的减小在工作中使电极的电流密度增大。电流密度的增大不利地导致由流过电极的电流产生的热量的增加。但是，当电极中电流密度减小时，电极产生的热量也将减小。通过增加电极的横截面积，或者通过减少从电极机加工掉的材料，可以增加流过电极的连续电流量而不超过电极的工作温度极限。另外，电流密度是电极横截面积平方的函数。因此，从电极除去的材料量的减少可以减小作为一变量即电极横截面积的平方的函数的电极的载流能力。
为了在电极上形成凸部或台阶，相当大量的材料必须用自动或手动车床从电极机加工并被抛弃。另外，生产真空断路器电极分组件的传统作法必须设置一个接合环(staking ring)，该接合环机械地接合电极，以便支承由电极支承的构件如波纹管和波纹管罩及保持其位置。该接合环专门用来为其后的钎焊操作准备电极分组件及其有关构件。
尽管存在用于构制静止和活动电极分组件的前述方法，对于可以减轻传统真空断路器制造实践中的问题的构制设备和方法，仍存在实际的和基本的需要。
本发明的制造设备和方法已经显著地改善了在与真空断路器有关的现有技术中通常使用和公知的那些工业实践。
按照本发明的一个方面，提供一个组件，其用于真空断路器的活动触头分组件。真空断路器的活动部分包括一电极和至少一个邻近于电极被支承的构件。
提供一个支承组件，它包括一个设备，例如具有第一和第二部分的螺旋保持环。螺旋保持环的第一部分设置在活动触头分组件的电极上形成的槽中。螺旋保持环的第二部分超过电极外表面延伸以形成一个支承凸部。然后，真空断路器构件可以在支承凸部上叠放就位。可以采用一种装置如构件保持环，以便将叠放的构件夹紧在构件保持环和螺旋保持环形成的支承凸部之间。最后，在上述的槽、保持环和被支承的构件之间对组件进行钎焊，以便形成真空密封。
按照本发明的另一个方面，设置一个组件，其用于真空断路器的静止触头分组件。静止触头分组件包括一电极，该电极穿过一个端板上形成的一个孔。一个用于该静止触头分组件的组件包括一个设备，例如，一个具有第一和第二部分的螺旋保持环。螺旋保持环的第一部分设置在电极上形成的槽中。螺旋保持环的第二部分从电极外表面延伸一个距离以形成一个支承凸部。该支承凸部抵抗重力，对一个围绕电极外圆周的端板提供支承和稳定作用。在其后的真空断路器制造加工中对该组件进行钎焊以形成真空密封。
在本发明的方法中，提供一种组装真空断路器的分组件部分的方法。该方法开始时例如使用手动或自动车床在电极上加工一条槽。电极稳固在夹具中，将一个装置如螺旋保持环嵌入电极上形成的槽中。在本实施例中，螺旋保持环具有一个接合部分和一个支承部分，该接合部分径向向内延伸一个选择的深度而进入上述槽，该支承部分则伸过电极的外表面以形成一个支承凸部。为了制造真空断路器的活动触头分组件的目的，各构件可叠放在上述支承部分形成的支承凸部上。
本发明的方法也包括提供一种设备如构件保持环，其可靠地内装或夹紧叠放在支承凸部上的构件。这种方法然后包括将构件保持环钎焊在叠放的构件上，以便在真空断路器内的最后组件中为分组件形成真空密封。钎焊步骤也在电极和保持环之间的电接触。
通过在电极上机加工相对较小的槽，每个零件在车床上的加工时间缩短几分钟，从而增加了在一定时间在机床上可加工的零件数量，并可提高总的生产效率。构件保持环可用来将叠放的构件夹紧在一起，由于避免了采用普通铆接环所必须使用的机械接合，因而有助于真空断路器的生产组装。螺旋保持环设置在槽中，构件保持环向下压紧在螺旋保持环上叠放的构件上。包括支承在电极上的构件的整个组件变得基本上为刚性的，为钎焊和附加生产加工作好准备。本发明的设备和方法比现有技术可显著缩短真空断路器分组件的制造周期。
本发明也提供了通过减少从电极机加工掉的材料量而增加电极横截面积的优点。通过电极的连续电流量然后可以增加而不超过电极的工作温度极限。本发明可减小作为电极横截面积增加的函数的通过电极的电流密度。
本发明的一个目的是提供一种用于真空断路器的组件，它可减少在制造过程中从长形电极机加工掉的材料量。
本发明的另一个目的是提供一种组件，它可显著缩短构制真空断路器的静止和活动触头分组件部分所需要的周期。
本发明的另一个目的是消除钎焊操作之前的不必要的生产步骤及以后的真空断路器的分组件部分的制造操作。
本发明的另一个目的是降低构制真空断路器分组件所需的操作者的技术水平。
现在对照以下附图对本发明进行详细描述，进一步阐明本发明的上述和其它的目的。
图1是关于现有技术的纵剖图，它是通过真空断路器的活动触头分组件的结构布置截取的；
图2是通过本发明结构截取的纵剖图，表示其用于真空断路器的活动触头分组件；
图3是本发明中采用的保持环的平面图；
图4是在本发明的一个方面中采用的构件保持环的平面图；
图5是关于现有技术的纵剖图，它是通过真空断路器的静止触头分组件的结构布置截取的；
图6是通过本发明的组件的截取纵剖图，其适用于真空断路器的静止触头分组件。
现在参阅图1描述真空断路器的活动触头分组件1的传统结构。活动触头分组件1包括一个长形电极2，该电极的基本圆周部分在一个特定区域中被机加工掉一个深度4，上述特定区域可以靠近电极2的触头端3。这样就形成一个凸部6，这使构件如波纹管8和波纹管罩10可以叠放并支承在凸部6上。在其后的制造过程中，一个凿密环(stakingring)12设置在上述两构件8和10上，以便牢固地把两构件8和10容纳在凿密环12和支承凸部6之间。可使用普通的金属锥或冲头冲击凿密环以形成将凿密环钉牢在电极2上的压痕(未画出)。凿密环12可由标准杆料制成。然后，凿密环12按照普通方式在凿密环12、触头端3和波纹管罩10之间的位置上用钎焊材料14进行钎焊。
现在参阅表示本发明的图2和3，真空断路器的活动触头分组件31设有一个电极32，该电极具有最好基本围绕电极32的整个圆周加工的一条槽34。槽34最好加工到至少大约为0.055至0.065英寸的宽度43和至少大约为0.035至0.045英寸的深度45。
现在仍参阅图2和3，一个装置如螺旋保持环36设置在槽34中。螺旋保持环36具有一个伸入槽34的第一部分38和一个从电极32的外表面42延伸一个距离41的第二部分40。第一部分38最好基本充满槽34。螺旋保持环36可以具有位于其圆周部分上的间隙37。螺旋保持环36最好为传统的能够关于其几何中心胀缩并可绕电极32伸展多于一圈、最好至少两圈的径向弹簧。显然，螺旋保持环36可以是任何适于对构件提供足够支持，以便在其后的制造中被钎焊而形成真空密封的保持环。包括波纹管44和波纹管罩46的构件叠放在螺旋保持环36的第二部分40上。
现在参阅图2至4，一个构件保持环48围绕电极32圆周接合，与叠放的包括波纹管44和波纹管罩46的构件基本密切地接触。构件保持环48的结构可容纳并牢固地将叠放的构件夹紧在构件保持环48和螺旋保持环36的第二部分40之间。构件保持环48在其使用中无需围绕电极32的整个圆周基本连续地延伸，而是必须在叠放的构件上施加足够的力，以便能够在其后进行钎焊操作，从而为被夹紧的叠放构件形成真空密封。如图4中更具体地表示的那样，构件保持环48可以设有交替的凸区20和凹区22。构件保持环48也可以具有基本与前述的螺旋保持环36相同的结构。构件保持环48也可以设有小于电极32的外径D的内径d，因此，当其围绕电极32的圆周设置，用于夹紧并固定构件如波纹管44和波纹管罩46时，构件保持环48可特别地以凸区20“咬”入电极32，
现在再次参阅图2，钎焊材料49施加在叠放的构件、电极和保持环之间的选择的区域上。这样就在分组件31内形成真空密封，以便在其后的制造操作中装入真空断路器中。钎焊材料49可以是传统的固体式钎焊材料，在与钎焊有关的加热操作中熔化并附着在分组件及其构件上。电极32以传统的方式由铜或铜合金构成。波纹管44和波纹管罩46最好由不锈钢制成。波纹管44最好为传统的薄金属波纹管。保持环36最好具有基本为矩形的横截面。保持环36由从包括不锈钢、碳钢和弹簧钢的组中选择的一种材料构成。
现在参阅图5，该图表示真空断路器的静止触头分组件51的传统的制造结构。在这个实施例中，电极52具有从电极52机加工掉的深度54。机加工形成一个凸部56，它对电极52提供支承，使其抵靠在凸部56上，与端板58基本密切地接触。电极52基本靠电极52抵靠端板58时的重量保持在位。然后，施加钎焊材料，以便密封电极52和端板58之间的接合部位。
现在参阅表示本发明的图6，本发明的组件设置在真空断路器的静止触头分组件71中。静止触头分组件71包括一个电极72，该电极72上机加工出一条基本围绕电极72的整个圆周的槽74。一螺旋保持环76设置在槽74中，并具有一个伸入电极72的槽74中的第一部分78和一个从电极72的外表面82延伸的第二部分80。螺旋保持环76的第二部分80提供稳定、紧密的结构支承作用，端板84抵抗重力。第二部分80从电极72的外表面82延伸一个距离85。槽74在电极72内加工出一个深度86和一个宽度87。深度86最好为大约0.035至0.045英寸。槽74的宽度87最好为大约0.055至0.065英寸。施加钎焊材料88以焊住保持环76、端板84和电极72之间的接合部位。螺旋保持环76最好为矩形横截面，并围绕电极72的外周延伸最好至少两圈。
在本发明的方法实施例中提供了一种组装真空断路器分组件的方法。该方法是以在电极上机加工圆周槽开始的。机加工步骤可以借助手动车床或自动的或CNC车床进行。在组装过程中，电极被稳固在一个夹具中。将具有第一部分和第二部分的支承装置如螺旋保持环插入，以其第一部分可卸地接合在圆周槽中。支承装置的第二部分伸过电极的外表面，形成一个支承凸部，然后将构件叠放在该支承凸部上。在本发明的方法的附加方面中，构件借助一个装置如螺旋保持环牢固、刚性地夹紧在支承凸部上。然后对螺旋保持环和其它构件进行钎焊，以便形成真空断路器内的真空密封，并形成螺纹保持环和电极之间的电接触。
虽然为了说明的目的已经描述了本发明的具体实施例，但是，本专业技术人员显然可对细节作各种变化而并不超出本发明的范围。

Claims (16)

1.一种真空断路器的静止或活动触头的分组件部分(31，71)，包括：具有0.035至0.045英寸的深度和0.055至0.065英寸的宽度的圆周槽(34，74)的长形电极(32，72)，在所述圆周槽(34，74)中接合地插入有一支承装置(36，76)的第一部分(38，78)，所述真空断路器的至少一个构件设置在所述支承装置的第二部分(40，80)上或抵靠在该部分上，所述第二部分从电极的外表面(42，82)延伸出一距离，并且一钎焊材料密封地施加在所述电极、支承装置和所述至少一个构件上。
2.如权利要求1所述的分组件部分，其特征在于：所述至少一个构件支承地叠放在支承装置(36)的第二部分(40)的顶部上，并且夹紧装置(48)夹紧在所述支承装置的第二部分上，以将所述至少一个构件可靠地包含在其间，钎焊材料也密封地施加在所述夹紧装置上，从而在一活动触头的情况下在其分组件部分内建立一真空密封。
3.如权利要求2所述的分组件部分，其特征在于：所述至少一个构件包括一波纹管(44)和一波纹管罩(46)。
4.如权利要求2或3所述的分组件部分，其特征在于：所述夹紧装置为一具有交替的凸区和凹区(20，22)的保持环(48)。
5.如权利要求1所述的分组件部分，其特征在于：所述至少一个构件为一围绕一静止触头的分组件部分的电极(72)的整个圆周设置的端板(84)，并且第二部分(80)克服重力为所述端板提供支承和稳定作用。
6.如权利要求1所述的分组件部分，其特征在于：所述槽(34，74)基本上围绕所述电极(32，72)的整个圆周延伸。
7.如权利要求1所述的分组件部分，其特征在于：所述支承装置是一个基本为矩形横截面的螺旋保持环(36，76)。
8.如权利要求7所述的组件，其特征在于：所述环围绕所述电极的圆周延伸至少两圈。
9.一种组装真空断路器的静止或活动触头的分组件部分(31，71)的方法，包括：
在所述分组件部分的长形电极(32，72)上机加工具有0.035至0.045英寸的深度和0.055至0.065英寸的宽度的圆周槽(34，74)；
将一支承装置(36，76)的第一部分(38，78)插入所述槽中以接合所述支承装置；
将所述真空断路器的至少一个构件放置在所述支承装置的第二部分(40，80)上或抵靠在该部分上，所述第二部分从电极的外表面(42，82)延伸出一距离；和
钎焊所述支承装置到所述电极和所述至少一个构件上。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述至少一个构件支承地叠放在支承装置(36)的第二部分(40)的顶部上，并然后用一夹紧装置(48)夹紧在所述第二部分上，接着钎焊所述夹紧装置和所述构件，以在一活动触头的情况下在其分组件部分内建立一真空密封。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述至少一个构件包括一波纹管(44)和一波纹管罩(46)。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于：所述夹紧装置为一具有交替的凸区和凹区(20，22)的保持环(48)。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述至少一个构件为一围绕一静止触头的分组件部分的电极(72)的整个圆周设置的端板(84)，并且第二部分(80)克服重力为所述端板提供支承和稳定作用。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述槽(34，74)基本上围绕所述电极(32，72)的整个圆周延伸。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述支承装置是一个基本为矩形横截面的螺旋保持环(36，76)。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述环围绕所述电极的圆周延伸至少两圈。
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