專利名稱：具有與滅弧觸頭連為整體的電弧流道的電開關(guān)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有滅弧觸頭的電開關(guān)設(shè)備，滅弧觸頭在主觸頭后打開以保護主觸頭，使其免于燃弧引起的損傷和磨損。更具體來說，本發(fā)明涉及電弧流道的結(jié)構(gòu)，電弧流道將電弧從滅弧觸頭轉(zhuǎn)送至熄弧溝，在熄弧溝中電弧熄滅。
配電系統(tǒng)的電開關(guān)設(shè)備包括斷路器、網(wǎng)絡(luò)保護器、轉(zhuǎn)換開關(guān)及斷路開關(guān)等裝置。電力斷路器一般用于將配電網(wǎng)連接于電源。這種電力斷路器必須能夠承受一段時間的高電流而不跳閘，以便給予網(wǎng)中斷路器對故障作出反應(yīng)并隔絕故障的時間，從而使服務(wù)混亂限制在局部區(qū)域。因此，在電力斷路器作出反應(yīng)時，可能必須中斷相當(dāng)大的電流，因而在斷路器觸頭打開時引發(fā)電弧。大家知道在斷路器觸頭打開的路徑附近設(shè)置熄弧溝。熄弧溝的結(jié)構(gòu)是與電弧成橫向延伸的多塊隔板。當(dāng)觸頭打開時，電弧被電磁力送至電弧隔板，電弧隔板將電弧冷卻，并通過將電弧分成多段而增加電弧電壓，這兩種作用都有助于滅弧。
在帶有“踵-趾式(heel-toe)”觸頭分開動作的電力斷路器中，銅的觸頭銷(“趾”)的發(fā)弧端在斷路器已經(jīng)開始打開后與靜止的銅滅弧觸頭(“趾塊(toe block)”)接觸。然后，主觸頭分開，接著滅弧觸頭分開，導(dǎo)致在銅的滅弧觸頭之間起弧。這可保護主觸頭，使其免于由于燃弧引起的損壞。一般在靜止滅弧觸頭的頂部安裝電弧流道，以便為電弧提供流向熄弧溝的表面。電弧在滅弧觸頭上形成，必須越過接合部至電弧流道。在低電流時，電弧上的電磁力可能不足以迫使電弧越過上述接合部。電弧的一端可能仍舊留在靜止滅弧觸頭上，從而嚴重?zé)g觸頭。如果電弧不移向電弧流道，電弧就不會在斷路器中斷的時間內(nèi)到達熄弧溝。
另外，當(dāng)在滅弧觸頭上形成電弧時，電弧更傾向于沿著該零件的尖銳邊緣或角部運行。電弧流道往往具有一條達到零件中央的槽以形成吸引電弧流動的邊緣。槽的邊緣吸引電弧流至電弧流道的中央，在中央附近接合熄弧溝，更快地將電弧熄滅。在電流水平較低時，電弧可能被吸引至靜止滅弧觸頭的橫向延伸的邊緣而不是電弧流道上的槽的邊緣。這可防止電弧沿電弧流道流動，即，使電弧流向電極的一側(cè)，在那里電弧可沿電弧室內(nèi)壁流動。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種電開關(guān)設(shè)備，它帶有用于熄滅在電流中斷時產(chǎn)生的電弧的改進的裝置。
更具體來說，本發(fā)明的目的是提供上述改進的裝置，它將電弧從靜止滅弧觸頭引入熄弧溝。
上述目的是通過本發(fā)明的電開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)的，在本發(fā)明的電開關(guān)設(shè)備中，靜止的滅弧觸頭和電弧流道是整體的，因而消除了兩部分之間的接合部。這提供了從電弧形成點至電弧流道頂部的單一的光滑表面，因此即使在低電流水平時也增加了電流沿電弧流道流入熄弧溝的運動速度。另外，在滅弧觸頭上沒有可能將電弧引至熄弧溝一側(cè)的頂部邊緣。另外，整體的電弧流道可以減少零件數(shù)目，比標準結(jié)構(gòu)更易于制造。
更具體來說，整體的滅弧觸頭和電弧流道包括一個導(dǎo)電構(gòu)件，該導(dǎo)電構(gòu)件具有與電開關(guān)設(shè)備的線路導(dǎo)體電接觸的底面、鄰近于由線路導(dǎo)體承載的靜止主觸頭的滅弧觸頭表面和伸向熄弧溝的流道表面。滅弧觸頭表面基本垂直于底面并且與流道表面成鈍角。設(shè)置在滅弧觸頭表面和流道表面之間的拱形表面消除了可能使電弧側(cè)向偏移的表面間的尖銳邊緣。
導(dǎo)電構(gòu)件最好是一個金屬片構(gòu)件，例如銅的或電鍍鋼的金屬片構(gòu)件，它具有一個形成底面的底部、一個帶有滅弧觸頭表面的滅弧觸頭部分和一個形成流道表面的流道部分。滅弧觸頭部分和流道部分之間的一個拱形部分形成拱形表面。一個支承構(gòu)件設(shè)置在滅弧觸頭部分和外殼之間以便在斷路器打開和閉合過程中機械支承及傳遞靜止滅弧觸頭部分上的反作用力。支承構(gòu)件可以與外殼整體形成，也可以是一個單獨的構(gòu)件，借助共用緊固件與金屬片構(gòu)件一起固定在線路導(dǎo)體上。
本發(fā)明特別適用于帶有“踵-趾式”觸頭分開動作的電開關(guān)設(shè)備，其中，“趾”是觸頭銷構(gòu)成活動滅弧觸頭的部分。金屬片構(gòu)件的靜止滅弧觸頭部分構(gòu)成趾塊。
對照以下附圖閱讀下面對推薦實施例的描述，可以全面理解本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明的裝有整體的滅弧觸頭和流道的斷路器的垂直剖視圖，圖中斷路器處于完全閉合位置。
圖2類似于圖1，但是表示觸頭銷即將斷開滅弧趾上的觸頭。
圖3類似于圖1，但是表示觸頭承載件處于完全打開的位置。
圖4是圖1所示的整體的滅弧觸頭和流道的立體圖。
本發(fā)明適用于電開關(guān)設(shè)備，例如，斷路器、網(wǎng)絡(luò)保護器、轉(zhuǎn)換開關(guān)和斷路開關(guān)等，下面將針對電力斷路器進行描述。
圖1至圖3所示的電力空氣斷路器1具有一個外殼3，其包括模制的前殼5和后殼7，它們共同形成容納電極裝置11的電極室9。斷路器1一般具有三個電極，三相系統(tǒng)中每相一個電極。圖1-3是電極室9之一的垂直剖視圖，它們沿著稍許不同的剖線截取以表示有關(guān)的特征。每個電極包括一個線路側(cè)導(dǎo)體13，它伸出后殼7，以便連接于交流電源(未畫出)。負載導(dǎo)體15也伸出后殼7(見圖1)，以便于典型地連接于負載網(wǎng)(也未畫出)的導(dǎo)體。
每個電極裝置11具有一對主觸頭17，其包括一個靜止主觸頭19和一個活動主觸頭21。活動主觸頭21由活動導(dǎo)體組件23承載?；顒訉?dǎo)體組件23包括多個觸頭銷25，它們以軸向間隔開來的關(guān)系安裝在樞銷27上，樞銷27固定在觸頭承載件29上。觸頭承載件29具有一個模制的本體31和一對腿部33(只畫出一個)，腿部33具有可轉(zhuǎn)動地支承在外殼3(圖3)中的樞軸35。
如圖3所示，觸頭承載件被驅(qū)動聯(lián)桿機構(gòu)37繞樞軸35轉(zhuǎn)動，聯(lián)桿機構(gòu)37包括一驅(qū)動銷39，該驅(qū)動銷通過槽43裝在承載件本體31中的橫向通道41中，驅(qū)動銷39借助平面45鍵接于槽43。驅(qū)動銷39固定在驅(qū)動聯(lián)桿47上，聯(lián)桿47在承載件本體31中的槽49中擺轉(zhuǎn)。驅(qū)動聯(lián)桿47的另一端可擺動地由銷51連接于極軸55上的極臂53，極軸35以類似方式連接于斷路器其它電極中的承載件。極軸55由示意表示的操縱機構(gòu)57轉(zhuǎn)動，操縱機構(gòu)安裝在前殼5的前部并由一個蓋(未畫出)封蓋。
在每個觸頭銷25的與其自由端間隔開來的一個點上固定一個活動主觸頭21。觸頭銷25的鄰近于自由端的部分構(gòu)成一個活動滅弧觸頭，或稱為“滅弧趾”59。靜止滅弧觸頭61與滅弧趾59一起構(gòu)成一對滅弧觸頭63，是由整體的滅弧觸頭和流道65構(gòu)成的。
如圖4所示，整體的滅弧觸頭和流道65是一個導(dǎo)電構(gòu)件，具有一個帶底面69的底部67、一個帶有滅弧觸頭表面73的滅弧觸頭部分71和一個帶有流道表面77的流道部分75。在推薦實施例中，整體的滅弧觸頭和流道65是一個金屬片構(gòu)件，是由銅或鍍鎳、銅或其它適當(dāng)材料的鋼制成的。整體的滅弧觸頭和流道65借助穿過支承塊81、底部67、線路導(dǎo)體13的螺栓79安裝在線路導(dǎo)體上，并由設(shè)置在外殼中的槽82中的螺母80固定，如圖2所示。整體的滅弧觸頭和流道65的滅弧觸頭表面73平行于靜止主觸頭19，但側(cè)向伸向活動滅弧觸頭即滅弧趾59，其目的將在下文討論。流道部分75與滅弧觸頭部分71成鈍角α，并向上向外通向熄弧溝83的一側(cè)。因此，在形成滅弧觸頭部分17和流道部分75時金屬片構(gòu)件65彎成一個小于90°的角β。熄弧溝83是公知的，包括由一對熄弧側(cè)板87(只畫出一個)以間隔開來的關(guān)系固定的多個熄弧板85。在熄弧溝83的另一側(cè)是一個熄弧頂板89，它向下延伸并指向活動滅弧觸頭59，其目的也將在下文描述。
觸頭銷25受到裝在承載件本體31的凹部93中的成對的螺旋壓簧91的順時針方向的偏壓。操縱機構(gòu)57轉(zhuǎn)動極軸55，極軸55又使觸頭承載件29在打開和閉合位置之間擺動以打開和閉合觸頭。在圖3所示的打開位置上，觸頭承載件逆時針轉(zhuǎn)動，因此，可分開的主觸頭17和滅弧觸頭63完全打開。當(dāng)承載件92順時針轉(zhuǎn)向閉合位置時，滅弧趾59首先接觸滅弧觸頭表面73，如圖2所示。當(dāng)承載件29繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動時，彈簧91由于觸頭銷25繞樞銷72擺動而壓縮直至主觸頭17閉合。進一步轉(zhuǎn)動至圖1所示完全閉合位置時導(dǎo)致滅弧觸頭63打開，而主觸頭17仍舊閉合。在該閉合位置上，電路從線路導(dǎo)體13通過閉合的主觸頭17、觸頭銷25、撓性分流器95和負載導(dǎo)體15(見圖2)而完成。為了打開斷路器，操縱機構(gòu)57松釋極軸55，因而受壓縮的彈簧91使承載件29在圖1中看去逆時針方向加速擺動。開始時，由于承載件移離線路導(dǎo)體，觸頭銷29擺動，因而滅弧觸頭63閉合，而主觸頭仍舊閉合(未畫出)。當(dāng)承載件29繼續(xù)逆時針運動時，主觸頭打開，如圖2所示，全部電流轉(zhuǎn)向滅弧觸頭63。如果電流正由斷路器承載，例如當(dāng)斷路器響應(yīng)于過載或短路而跳閘時，隨著承載件繼續(xù)逆時針轉(zhuǎn)動而使靜止滅弧觸頭61和活動滅弧觸頭即滅弧趾59分開時，在這兩個觸頭間形成電弧。由于主觸頭17已經(jīng)打開，起弧被限制于滅弧觸頭63，這樣就延長了主觸頭63的壽命。電弧中的電流產(chǎn)生的電磁力將電弧向外推向熄弧溝83，因而靜止滅弧觸頭61上的電弧端部沿整體的滅弧觸頭和流道65的滅弧觸頭部分71移向流道部分75。同時，承載件的迅速打開使滅弧趾59鄰近于熄弧頂板89的自由端，因而電弧從滅弧趾59伸向熄弧頂板并沿熄弧頂板移入熄弧板85，使電弧分成若干較短的部分。大家知道，電弧的這種拉伸及分成較短的部分可增加電弧電壓。電弧電壓的增加，以及電弧被熄弧板85冷卻促進了電弧的中斷。
整體的靜止滅弧觸頭和流道65消除了現(xiàn)有技術(shù)中構(gòu)成靜止滅弧觸頭的熄弧塊和單獨的電弧流道之間存在的接合部。這使電弧更容易從靜止滅弧觸頭61移至流道部分75，再從那里借助槽97形成的邊緣向上流向熄弧溝，在本實施例中槽97是一條封閉的槽。另外，由于滅弧觸頭部分71是一個與底部67成橫向的平的部分，因而向著流道部分的彎曲不象現(xiàn)有技術(shù)的單獨的電弧流道中那么急劇，現(xiàn)有技術(shù)的單獨電弧流道具有一個與底部67類似的底部，該底部向著流道部分的彎曲大于90°。整體的靜止滅弧觸頭和流道65也具有一個在滅弧觸頭部分71和流道部分之間的拱形部分99，其形成一個拱形表面101，沒有可能會使電弧向側(cè)面偏移或減慢電弧向熄弧溝運動的任何尖銳的側(cè)向邊緣。
承載件29具有將電弧集中在靜止滅弧觸頭61中央附近的特征，因而有助于使電弧指向中央槽97。如圖2所示，觸頭銷25的末端103被彈簧91偏壓在承載件本體31上的止動凸起部105上。止動凸起部105的中央有一凹部107(見圖1)，該凹部使中央觸頭銷25可在不處于閉合位置時比外部觸頭銷進一步地順時針轉(zhuǎn)動(見圖3)。因此，在中央觸頭銷25上的滅弧觸頭59在閉合過程中首先接觸。更重要的是，這些滅弧觸頭在打開過程中最后分開，因而只在中央的滅弧觸頭之間起弧。
在斷路器閉合過程中，活動滅弧觸頭59以很大的力觸及靜止滅弧觸頭61。支承塊81將反作用力從金屬片制成的整體的滅弧觸頭和流道65傳入外殼3，從而防止了該金屬片構(gòu)件的扭曲或彎曲。支承塊可以不是單獨的構(gòu)件，而是與外殼3的后殼7整體模制。
雖然已經(jīng)詳述了本發(fā)明的具體實施例，但是，本專業(yè)技術(shù)人員懂得按照公開的內(nèi)容可對這些細節(jié)作各種修改和替代。因此，公開這些具體的布置只是為了說明，而并不是對本發(fā)明范圍的限定。
權(quán)利要求
1．電開關(guān)設(shè)備(1)，它包括一個外殼(3)；安裝在所述外殼(3)中的一個負載導(dǎo)體(15)和一個線路導(dǎo)體(13)；一對包括活動主觸頭(21)和靜止主觸頭(19)的主觸頭(17)和一對包括活動滅弧觸頭(59)和靜止滅弧觸頭(61)的可分開的滅弧觸頭(63)，所述靜止主觸頭(19)和靜止滅弧觸頭(61)與所述線路導(dǎo)體(13)電接觸；一個活動導(dǎo)體組件(23)，將所述活動主觸頭(21)和所述活動滅弧觸頭(59)連接于所述負載導(dǎo)體(15)并包括一個觸頭承載件(23)，其在一個打開位置和一個閉合位置之間移動以打開和閉合所述成對的可分開的觸頭(17,63)；至少一個觸頭銷(25)，可擺動地安裝在所述觸頭承載體(29)上并使所述活動滅弧觸頭(59)鄰近于一個自由端，使所述活動主觸頭(21)與上述自由端間隔開來；以及觸頭彈簧裝置(91)，其擺動地偏壓所述至少一個觸頭銷(25)；以使當(dāng)所述承載件(29)移至所述打開位置時，從只有所述可分開的主觸頭(17)在所述承載件(29)處于所述閉合位置時的閉合擺向兩對所述可分開的觸頭(17,63)的閉合，擺向只有所述可分開的滅弧觸頭(63)的閉合，擺向兩對可分開的觸頭(17,63)都打開；一個鄰近于所述活動導(dǎo)體組件(23)設(shè)置的熄弧溝(83)；以及一條電弧流道(75)，其與所述靜止滅弧觸頭(61)是整體的并伸向所述熄弧溝(83)，從而當(dāng)所述可分開的滅弧觸頭由于所述活動導(dǎo)體組件(23)的運動從閉合位置打開時，為所述可分開的滅弧觸頭(63)之間形成的電弧提供一條沒有接合部的通道。
2．如權(quán)利要求1所述的電開關(guān)設(shè)備(1)，其特征在于所述靜止滅弧觸頭(61)和整體的電弧流道(75)包括一個導(dǎo)電構(gòu)件(65)，其具有一個與所述負載導(dǎo)體(15)接觸的底面(69)、一個形成所述靜止滅弧觸頭(61)的靜止滅弧觸頭表面(73)和一個通向所述熄弧溝(83)的流道表面(77)。
3．如權(quán)利要求2所述的電開關(guān)設(shè)備(1)，其特征在于所述導(dǎo)電構(gòu)件(65)的所述滅弧觸頭表面(73)基本與所述底面成橫向并與所述流道表面(77)成鈍角(α)。
4．如權(quán)利要求3所述的電開關(guān)設(shè)備(1)，其特征在于所述導(dǎo)電構(gòu)件(65)還具有一個在所述滅弧觸頭表面(73)和所述流道表面(77)之間的拱形表面(101)。
5．如權(quán)利要求2所述的電開關(guān)設(shè)備(1)，其特征在于所述導(dǎo)電構(gòu)件(65)是一個金屬片構(gòu)件，具有一個帶有所述底面(69)的底部(67)、一個帶有所述靜止滅弧觸頭表面(73)的靜止滅弧觸頭部分(71)和一個帶有所述流道表面(77)的流道部分(75)。
6．如權(quán)利要求5所述的電開關(guān)設(shè)備(1)，其特征在于所述流道部分(75)具有一個在橫向上基本處于中央的縱向槽(97)。
7．如權(quán)利要求5所述的電開關(guān)設(shè)備(1)，其特征在于所述金屬構(gòu)件(65)在的述滅弧觸頭部分(71)和所述流道部分(75)之間有一個帶有拱形表面(101)的拱形部分(99)。
8．如權(quán)利要求7所述的電開關(guān)設(shè)備(1)，其特征在于所述活動滅弧觸頭(59)包括在所述至少一個觸頭銷(25)上的滅弧趾。
9．如權(quán)利要求5所述的電開關(guān)設(shè)備(1)，其特征在于所述導(dǎo)電構(gòu)件(65)的所述滅弧觸頭表面(73)與所述底面(69)基本成橫向并與所述流道表面(77)成鈍角((α)。
10．如權(quán)利要求9所述的電開關(guān)設(shè)備(1)，其特征在于在所述滅弧觸頭部分(71)和所述外殼(3)之間包括一個支承構(gòu)件(81)。
11．如權(quán)利要求10所述的電開關(guān)設(shè)備(1)，其特征在于設(shè)有緊固裝置(79)，其穿過所述支承構(gòu)件(81)、所述底部(67)和所述線路導(dǎo)體(13)并固定在所述外殼(3)上。
12．如權(quán)利要求11所述的電開關(guān)設(shè)備(1)，其特征在于所述金屬片構(gòu)件(65)在所述滅弧觸頭部分(71)和所述流道部分(75)之間包括一個帶有拱形表面(101)的拱形部分(99)。
13．如權(quán)利要求1所述的電開關(guān)設(shè)備(1)，其特征在于所述活動滅弧觸頭(59)包括在所述至少一個觸頭銷(25)上的滅弧趾。
全文摘要
電開關(guān)設(shè)備(1)的整體靜止滅弧觸頭(61)和電弧流道(75)由導(dǎo)電構(gòu)件(65)構(gòu)成，其鄰近靜止主觸頭(19)固定在線路導(dǎo)體(13)上，為電弧提供從滅弧觸頭(61)至電弧流道(75)的無接合部通道。導(dǎo)電構(gòu)件最好是金屬片構(gòu)件，具有固定于線路導(dǎo)體(13)上的底部(67)、鄰近靜止主觸頭(19)并基本垂直于線路導(dǎo)體(13)的滅弧觸頭部分(73)和通向熄弧溝(83)的與滅弧觸頭部分(71)成鈍角(α)的流道部分(75)。滅弧觸頭部分(71)和外殼(3)間的支承構(gòu)件(81)將活動導(dǎo)體組件(23)作用在金屬片構(gòu)件(65)上的反作用力傳入外殼(3)。
文檔編號H01H9/38GK1238540SQ9910633
公開日1999年12月15日 申請日期1999年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月7日
發(fā)明者保羅·R·拉科斯, 格倫·C·西森, 威廉·J瓊斯 申請人:尹頓公司