CN1234594A - 拉出式大电流开关 - Google Patents

Abstract

一个大电流的熔断开关包括一不导电的基座,一个不导电的可移走的顶盖,几个导电的熔断器夹头,和一具有叶片式端板的熔断器。熔断器夹头是固定地装在基座内,熔断器是保持在顶盖内。开关作用是通过把顶盖插入或取走从而使熔断器接通或切断开关所接入的电路来完成的。开关与电路直接在熔断器夹头相连接,因此能实现一紧凑的设计,并消除不需要的多重电气连接。

Description

拉出式大电流开关

本发明一般地说涉及一开关，特别是涉及一种借助熔断器的取出而具有遮断大电流直流回路能力的拉出的大电流开关。

具有遮断大电流直流回路能力的开关被应用于许多场合，其中一种用途是在电信工业中。电信用电力厂的直流侧通常包括附属于用以提供备用直流电力的高安培一小时的蓄电池架线的回路。在这种回路中操作的开关通常需要承受高达100,000安培的短路电流。

以前在这种用途中所用的直流开关具有拧紧在开关内部的熔断器。在这种装置中更换熔断的熔丝时需要利用诸如扳手之类的金属工具来松开把熔断器固定在开关上的螺母。金属工具或金属硬件与铜汇流排、整流器或蓄电池外壳相接触的潜在可能性会引起设备短路的危险。现有的直流开关其体积也很大，而且很复杂和昂贵。

授于Canney公司的美国专利US3,418,615公开了一种可移开的熔断器架，用来把未熔断的变压器变换成熔断的变压器。Canney熔断器架包括一熔丝容器，其上装有一盖子。盖子包括一对熔断器座，其中装有一对圆柱形的熔断器。圆柱形熔断器的较薄的箍形端子并不适宜于在开关过程反复地把熔断器从熔断器夹子中取出时由于摩擦而造成的磨损。这一对熔断器夹子是装在每一熔丝容器上。其中一个熔断器夹子上具有一条状的凸出部从侧面向外延伸，作为连接到变压器的一个端子上之用。另外一个熔断器夹子具有一端子状的元件也从容器的侧面凸出。这些附加的条状元件和端子状元件表示额外的电气接触。这些额外的电气接触是不利的，因为它们使电阻增大，从而使运行温度以及电压降(或功率损耗)增高。

授于Erickson公司的美国专利US4,536,046公开了一种用于断路器箱中的拉出式熔断开关。这开关包括一底座和一可移开的盖子。底座包括从其侧面向外延伸的端子接触。熔断器夹子装在底座上用以容纳圆柱形的熔断器元件。熔断器安装在底座元件内部，并当盖子除去后仍保留在底座内部。盖子具有一向下延伸的叶片，它同底座构成一电气连接。单独的条状元件可作为熔断器夹子与侧面端子的电气连接之用。如上所述，这些额外的电气连接都是不需要的。

授予Cosgrove公司的美国专利US3,139,499公开了一种能够取代断路器的熔丝适配器，此适配器具有一基体和一可移走的盖子。盖子包括装有一圆柱形熔断器元件的熔断器夹子。盖子还具有一指示熔丝是否熔断的指示灯。单独的电气接触安装在基体上并通过导线在电气上把熔断器连接到端子上。

授于Horn公司的美国专利US2,091,204公开了一种能插入在电力工具用的三相电源中的熔断器箱。此熔断器箱包括一基板和一可移走的顶盖。顶盖具有一熔断器夹持元件，它夹住一圆柱形熔断器。熔断器在电气上通过单独的U-形接触夹和一个拧在每一接触夹子上的条形元件连接到侧面端子上。

授于Kobryner公司的美国专利US3,272,947公开了一种拉出式开关装置。该开关具有一盘子或基板和一个顶盖。顶盖具有保持熔断器元件的端子用的熔丝夹头，单独的凸缘和母线指用螺栓装在基板上并当顶盖插入基板时，在电气上将熔断器连接在母线排上。又是同样，由这种结构形成的额外电气接触导致电阻和运行温度的增高以及高的电压降(或功率损耗)。

授于Nordon公司的美国专利US4,966,561和US5,186,637各公开了一种具有一插座的熔断器握持器和一熔断器载体。熔断器载体从基板的分离是借助一凸轮动作的杠杆来实现的。熔断器载体具有一对接触圆柱形熔断器元件两个端部的端子座。在端子座上用螺栓装有单独的U-形接触，它的每一腿由一对装在插座上的接触指所握持，从而通过多重电气接触把熔断器连接到插座上。一个单独的夹紧元件接纳一穿过插座侧面上一个开孔而插入的电气接片。这样所构成的结果是很复杂的并具有多重的电气连接。

本发明的目的在于提供一种紧凑的大电流的熔断开关，它不需用工具而能取出熔断器元件来遮断大电流的回路。

为了达到此目的以及其他目的，本发明的拉出式熔断开关可包括一不导电的基板，一个其上有一熔丝载体的不导电的可移走的顶盖，一个安装在熔丝载体内部的具有一熔体和从熔体两端凸出的叶片式端板的熔断器，以及安装在基座内的导电的熔断器夹头。熔断器夹头适配于接纳叶片式端板。

根据本发明原理的开关结构也可包括一不导电的基座，一个不导电的可移走的具有一熔断器载体的顶盖，和至少一个装在基座内的导电的熔断器夹头。基座内至少设有一开孔，其中至少装入一个熔断器夹头，并使熔断器夹头的一个表面位于开孔之内，以便一直接进行电气连接的位置。

图1表示根据本发明的一个开关的分解透视图；

图2表示图1的开关除去基座后的顶盖、熔断器、和弹簧夹头的端部视图；

图3表示本发明的开关在组装后处于运行状态下的透视图；

图4表示图1的开关基座的顶视图；

图5表示图1所示开关的顶视图；

图6表示按图5中直线6-6所取得的截面图；

图7表示按图5中直线7-7所取得的截面图；

图8表示按图5中直线8-8所取得的截面图；

图9表示图1所示的开关的底视图；

图10表示图2所示的开关的部件的侧视图；

图11表示根据本发明用来指示熔丝熔断的一个报警电路的示意图。

现在参照附图对本发明进行说明如下。在所有附图中的同一元件均用相同的代号来表示。

按照本发明原理的开关结构在图1和3中用代号10清楚地表示出。开关10的主要部件包括：一个不导电的基座15，一个不导电的顶盖20，导电的熔断器夹头30，和一个熔断器180。顶盖20是可移走地被接纳在基座15之内。熔断器夹头30被固定安装在基座15内，并且熔断器180是装在顶盖20之内。开关10在电气上通过熔断器夹头30而与一电路(图中未表示)相连接。如在后面将详细说明的那样，开关是通过把顶盖20(连同熔断器180)从基座15分离而使之切断，从而使回路断开的。

顶盖20一般是一个矩形的元件，顶盖20可由任何非导电材料制成，最好是一种可模制的塑料。顶盖20具有一水平的外表面22，其上设有一透明的窗口55，可用来观察熔断器180。

在表面22上还设有两个绞链45。在两个绞链45之间装有一可摆动的手柄50。一个凸块52有助于使手柄50保持在两个绞链45之间。

沿着顶盖20的外部垂直表面82设有一导槽80，如图1和3所示。导槽80是设置在顶盖20上，当顶盖20适当地插入基座15后，导槽80正好接纳一位于基座15上的凸出导块85。

在顶盖20的垂直端面102上设有一弓形的凹口100，它的尺寸能容纳熔断器180的圆柱形熔体185。如从图6和7可见，顶盖20的另一个端面上并不设有这样的凹口。取而代之的是沿着其内部垂直表面91设有一熔断器导槽90。当熔断器180被插入顶盖时，凸出的叶片式端板190便被接纳在端板导槽90之间。这种结构能使熔断器180只能通过顶盖20上具有凹口100的端面才能插入或抽出。首先插入的熔断器180的端板被导槽90所接纳。

顶盖20还包括一用来装载熔断器180的构件25。从图2可见构件25一般包括一圆形的承载环26，承载环26把圆柱形熔体180接纳在其中。承载环26可以是一个单独的元件安装在顶盖20上，也可以同顶盖20一起制成一整个结构。熔断器180一旦被接纳在承载环26内之后，它就与顶盖20相偶合，因此当顶盖20从基座15上移走时，便使熔断器180也从基座15上移走。

借助一释放杆70能防止熔断器从凹口100中滑出，这可从图6中清楚地看出。释放杆70包括一释放凸头71和保持凸块75。当熔断器180插入承载环26时，熔体185的一端压在保持凸块75的斜面76上，使释放杆构件70向上移动而使熔断器180的熔体185通过。当熔断器180全部插入后，释放杆70又回到图6所示的位置。于是保持凸块75与熔体185的端面相啮合，从而防止熔断器180通过凹口100而从顶盖中掉出。为了把熔断器180从顶盖20中取出，可按图5中箭头A的方向推动释放凸头71，使释放杆70向上移动到一定位置，使在保持凸块75与熔体185之间形成一间隙。于是熔断器便能通过凹口100而从顶盖20中取出。

熔断器180一般可具有一圆柱形的熔体185，在其两侧各设有凸出的叶片式端板190。为了便于从基座中装入和取出熔断器180起见，叶片式的端板190在边缘195处可以制成倒角。这里推荐采用凸出的叶片式端板190是因为它的实际截面尺寸在反复的插入和取出的“开关”功能中不容易损坏或磨损。相反，较薄的卡箍式端子很容易损坏。

如在图1,3和4中所示，基座15也是一矩形的元件，它用来接纳顶盖20，基座15可由任何适当的非导电材料制成，最好是可模制的塑料。基座15在其两侧设有多个通风孔115。在图1例如示出了三个通风孔115。

基座15的底板上也设有多个通风孔116，其中4个孔表示在图4和9中。通风孔116在基座15模制过程中也兼有型心孔的功能。

基座15还包括从其垂直外部端面121上凸出的安装凸缘120。这些安装凸缘120上设有安装孔122，可使诸如螺栓或螺钉之类的紧固件穿过。

如图1,3和5所示，基座15设有一凸出导块85，它与顶盖20中的安装导槽80相配合，从而保证顶盖20正确地组装在基座15上凸出导块85还兼有作为一指示器例如发光二极管的外壳的功能。指示器可通过开孔87看到。如后面还将更具体地说明，此指示灯提供一种就地指示熔丝熔断的一种方法。

在基座15内部，沿着第一垂直内表面86(见图1和8)设有一第一壁架110。壁架110是这样定位的，使顶盖20在全部插入基座15后处于壁架110上。沿着第二垂直内表面171还至少设有一第二壁架170。第二壁架170是这样定位的，即使熔断器夹头30装入基座15后位于第二壁架170上。

如图9所示，基座15底部包括一隙缝35，它使熔断器夹头30的底面40通过基座15的底部而暴露在外。在基座15的底部还可设置几个螺纹套筒161和162，以便在开关上安装单独的部件，例如报警电路板(图中未表示)。

在基座15内装有几个熔断器夹头30。熔断器夹头30可由任何导电材料制成，其结构可从图1,2和8中清楚地表明。每一熔断器夹头30具有一个平坦的水平底板125，从底板125的两端延伸出两个第一垂直段130，从第一垂直段130上延伸出两个第一倾斜段135，从第一倾斜段135上延伸出两个第二垂直段140，以及从第二垂直段140上延伸出两个第二倾斜段145，在熔断器夹头30上设有几个小孔31，以便在小孔上进行电气连接。此电气连接的目的在后面再作具体的讨论。

当熔断器180插入熔断器夹头30时，叶片式端板190的下部表面首先与第二倾斜段145啮合，并以其斜面的作用把两段145互相推开。然后叶片式端板190与第二垂直段140相啮合。如图8所示，当熔断器180全部插入熔断器夹头30后，每一端板190的下部与第二垂直段140相啮合，而每一端板190的上部则与第二倾斜段145相啮合。

弹簧夹150的作用是使叶片式端板190更可靠地保持在熔断器夹头30之内。如图1和2所示，弹簧夹150可借助设在熔断器夹头30上的几个位于上方的凸出物151和几个位于下方的凸出物152来准确地保持在其适当的位置上。

熔断器夹头30上设有几个孔155穿过底面40和水平底板125，如图9所示。在每一开孔155中置入一螺纹套筒160。螺纹套筒160适配于接纳螺纹连接器(图中未表示)，用来把开关10连接到一个电路(图中未表示)。利用此结构可提供一位置用以把电路直接连接在熔断器夹头30的水平底部125的底面40上。这种结构有利于提供一紧凑的整体组装尺寸，并消除了常用的附加端子。通过消除不必要的端子元件和连接元件，本发明能显示其较低的电阻和运行温度以及较低的电压降(或功率损耗)。

熔断器夹头30是通过水平底板125与保持凸缘175的啮合来保持在基座15之内的。如图6所示，这些保持凸缘175可以同基座15形成一个整体。

实现就地和遥远对开关10内的熔断器180的状态进行指示的功能是本发明的另一方面。就地指示是由图9所示的发光二极管65所提供，它可从基座15中的孔87中观察到。遥远指示是由一遥测装置60来提供，它在电气上通过连接在熔断器夹头的小孔31上的导线61和62而与开关10相连接的。此安排示意地表示在图9中。

一个报警电路可用来提供所需的遥远指示。图11表示该电路的一个例子。报警电路是设计成工作电压范围为直流-80-+80V。由于采用了一对匹配的NPN和PNP晶体管，所以电路在正的或负的极性下都能起作用。当未熔断的熔丝在电路内运行时，熔丝两端的电压降是可以忽略的。在此状态下晶体管不导通，报警电路不起作用。但当熔丝熔断后，在熔丝两端出现的电压降相当于系统电压。此电压降通过导线61和62传送到监测装置60，并使其中一个晶体管(取决于系统的极性)进入饱和导通状态。从而接通报警电路。所产生的报警信号传输到一遥远指示器。至少可采用一个

的快速连接186通过一适当的连接器来传输遥远报警输出。如图9所示，快速连接186可通过开孔116来接近。与上述电路有关的是应注意偏置电阻R1的额定值约为330KΩ。另外如前所述，蓄电池/整流器的极性也可与图11中所示的相反。

必须注意，开关10的具体尺寸应根据特殊的用途而定。作为一个实例，在图2,5,6,8和9中所标的各种尺寸可参考如下：

尺寸代号	说明	尺寸(毫米/英寸)
			200	熔断器保持环26的内径	39.12/1.540
205	保持环26的曲率半径	38.10/1.500
			210	手柄50顶部与夹头30底部125的底面40之间的垂直距离	123.32/4.588
215	绞链45顶部与夹头30底部125的底面40之间的垂直距离	100.20/3.945
			220	水平表面22与熔断器夹头30底部125的底面40之间的垂直距离	87.50/3.445
225	由第一垂直段130之间的距离所限定的熔断器夹头30的水平宽度	52.96/2.085
			230	熔断器夹头30的厚度	3.18/0.125
235	顶盖20的水平深度	60.33/2.375
			240	基座15的水平深度	60.42/2.615
245	基座15开孔的水平宽度	99.06/3.900
			250	安装凸块120两端之间的水平距离	139.70/5.500
255	基座15两侧的孔122的中心之间的水平距离	122.43/4.820
			260	基座15同一侧的两个孔122之间的水平距离	41.20/1.615
265	基座15底部的水平宽度	105.16/4.140
			270	保持凸缘175的垂直尺寸	23.621/0.930
275	熔断器夹头30与基座15的内部表面之间	0.70/0.028

	的间隙
			280	基座15的最大垂直高度	100.20/3.945
285	在同一熔断器夹头30上的两孔155的中心距	16.76/0.660
			290	在两对面的熔断器夹头30上的孔155的中心距	61.47/2.420
295	熔断器夹头30的锁住凸出物165的垂直尺寸	11.18/0.440
			300	熔断器夹头30的锁住凸出物165的水平尺寸	31.50/1.240

现在对如何操作开关10的例子加以说明。开关10在熔断器夹头30的表面40上被连接到一个电路，例如一个大安培-小时的蓄电池电路上。电气连接可通过把一个外螺纹连接器(图中未表示)配合地接纳在螺纹套筒160内来实现。开关10的基座15可借助紧固件(图中未表示)穿过孔122用机械方法来固定。顶盖20中载有带凸出叶片式端板190的熔断器180，并以可拆卸的方式被接纳在基座15之内。在把顶盖20插入基座15时，熔断器180的端板190与导电的熔断器夹头30相接触，从而在电气上把熔断器夹头30与整个电路相连接。

一旦顶盖20全部插入基座15之后，开关10处于接通状态。开关的切断可以通过握住手柄50把顶盖20从基座15上脱离来实现。此时熔断器180也被移走，从而使熔断器夹头30之间的电气连接被断开而使电路中断。

熔断器180的状态能进行就地和/或遥远监测，就地指示可由装在基座15内的发光二极管65来提供。当熔断器180熔断时，由于伴随它所产生的电压降而使晶体管NPN或PNP导通而使发光二极管65动作。同样，遥测装置60能通过导线61和62在孔31上连接到基座上。当熔断器熔断时所产生的电压降便使通过至少一个

的快速连接186而连接到开关10上的晶体管NPN或PNP动作而提供遥远的报警。

这里仅对一个优先实施例作了特殊说明和描述，但应该了解本发明可以有许多改进和变动，这些改进和变动包括在所附权利要求中而并不背景本发明的精神和范围。

Claims (20)

1．一种拉出式的熔断开关包括：一个不导电的基座；一个不导电的可移走的、其中装有熔断器载体的顶盖；一个装在所述熔断器载体内的、具有一熔体和从它两端凸出的叶片式端板的熔断器；至少一个装在所述基座内的导电的熔断器夹头；以及至少一个能适配于直接容纳所述的叶片式端板中之一的熔断器夹头。

2．根据权利要求1的开关，其特征在于，所述的顶盖包括一清楚的窗口，从它可以观察到所述的熔断器。

3．根据权利要求1的开关，其特征在于，有一就地监测装置电气连接在所述的开关上。

4．根据权利要求1的开关，其特征在于，有一遥远监测装置在电气上与所述的开关相连接。

5．根据权利要求1的开关，其特征在于，就地和遥远监测装置在电气上与所述的开关相连接，所述的就地和遥远监测装置互相与一报警电路相连接，所述的就地监测装置包括一发光二极管，所述的遥远监测装置包括一远方报警器，以及所述的发光二极管和远方报警器通过至少一个晶体管受所述报警电路两端的电压降的影响而产生动作。

6．根据权利要求1的开关，其特征在于，所述的顶盖包括一释放杆和保持凸块，它们能够把所述的熔断器固定在所述的顶盖上，并能予以释放。

7．根据权利要求1的开关，其特征在于，所述顶盖包括一熔断器保持环。

8．根据权利要求1的开关，其特征在于，所述顶盖包括一设在顶盖外部表面上的导槽，和所述的基座包括一设在所述基座内表面上的凸出导块，当所述顶盖正确地插入所述基座时，所述的凸出导块与所述的导槽配合地相啮合。

9．根据权利要求1的开关，其特征在于，所述顶盖包括一设在所述顶盖内表面上的熔断器端板导块，它与所述的熔断器端板适配地相啮合。

10．根据权利要求9的开关，其特征在于，所述顶盖包括一设在其一端侧面上的弓形凹口，在所述顶盖的另一侧设有所述的端板导块，因此熔断器只能从所述顶盖的具有弓形凹口的一侧插入。

11．根据权利要求1的开关，其特征在于，所述的至少一个熔断器夹头具有：一水平的底板，一对各从所述水平底板两侧延伸出的第一垂直段，一对各从所述的第一垂直段之一延伸的第一倾斜段，一对各从所述的第一倾斜段之一延伸的第二垂直段；以及一对各从所述的第二垂直段之一延伸的第二倾斜段。

12．根据权利要求1的开关，其特征在于，至少有一弹簧夹装在所述的熔断器夹头上，所述的弹簧夹适配于使熔断器夹头与所述的叶片式端板牢固地啮合。

13．根据权利要求1的开关，其特征在于，所述的至少一个熔断器夹头具有一水平底板，和几个设在所述水平底板上的开孔。

14．根据权利要求1的开关，其特征在于，所述的基座包括几个保持凸缘，它与所述的至少一个熔断器夹头的水平底板相啮合，因此能把所述的至少一个熔断器夹头保持在所述的基座内。

15．根据权利要求1的开关，其特征在于，所述基座包括至少一个开孔，其中置入所述熔断器夹头的一个表面，因此提供一个直接电气连接的位置。

16．一个拉出式熔断开关包括：一个具有至少一个设在其中的开孔的不导电的基座；一个具有一熔断器载体的可移走的不导电的顶盖；和至少一个装在所述的至少一个开孔中的导电的熔断器夹头；夹头的一个表面放置在所述的开孔中，因此提供一直接电气连接的位置。

17．根据权利要求16的开关，其特征在于，具有一熔体和端板的熔断器安装在所述的熔断器载体内。

18．根据权利要求17的开关，其特征在于，所述的熔体是圆柱形的。

19．根据权利要求18的开关，其特征在于，所述的端板是从所述熔体的两端延伸的叶片式元件。

20．根据权利要求19的开关，其特征在于，所述的叶片式元件的边缘是经过倒角的。

Images