電弧材料是能夠展示耐電弧破壞性能并抵擋起弧之后的高電壓的合金合成物。銅-鉻合金由于它們抵抗大的起弧的性能和它們保持在已發(fā)生起弧之后斷續(xù)器承受的高電壓的能力而是供最高故障電流等級(jí)使用的已知材料。優(yōu)選的銅-鉻合金基于合金合成物的總重量包括從約10至約60重量％的絡(luò)或從約10至約25重量％的絡(luò)和余量的銅。純鉻是很貴的元素，因此可能優(yōu)選的是它在合金合成物中的存在量與合金合成物中的銅的存在量相比在可行的情況下盡可能低以降低成本。用于所公開的構(gòu)思中的適當(dāng)?shù)姆离娀〔牧习ǖ幌抻阢~、銅-鉻合金、銅-鐵合金、銅-鉻鐵合金及其混合物。
[0029]在某些實(shí)施例中，防電弧材料包括例如呈純銅和/或銅合金形式的銅，和鉻合金，其中該鉻合金為鉻鐵合金。這些成分中的每種成分的量可變化。基于合成物的總重量，鉻鐵合金可構(gòu)成約5至約60重量％。所述銅可構(gòu)成余量。絡(luò)鐵合金成分是這樣的絡(luò)-鐵合金，其中鉻和鐵各者的量可變化?；阢t鐵合金成分的總重量，鉻可構(gòu)成約70重量％且鐵可構(gòu)成約30重量％。
[0030]在某些實(shí)施例中，防電弧材料是基于合金合成物的總重量包括約25重量％的鉻和余量的銅的銅-鉻合金。銅-鉻合金的各種形式和用于制造銅-鉻合金的方法在本領(lǐng)域中是已知的。銅-鉻合金的形式和用于制造合金的方法對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)不是關(guān)鍵的，且因此用于本發(fā)明中的適當(dāng)?shù)你~-鉻合金可以從本領(lǐng)域中已知且可商購(gòu)到的合金中選擇。例如，Eaton公司使用粉末金屬工藝來(lái)制造銅-絡(luò)合金。其它已知的銅-絡(luò)合金包括通過(guò)包括真空感應(yīng)熔煉、擠出、真空感應(yīng)熔煉和擠出、熔滲、熔滲和擠出在內(nèi)的工藝而制造的呈圓筒形的合金，通常最終機(jī)加工成形。其它工藝方法可包括粘合劑輔助的粉末金屬擠出。
[0031]在某些實(shí)施例中，防電弧材料結(jié)合在屏蔽結(jié)構(gòu)中(例如，與屏蔽結(jié)構(gòu)共同形成)以形成復(fù)合體，而在其它實(shí)施例中，防電弧材料施加至或沉積在屏蔽結(jié)構(gòu)的表面上以在其上形成一層或涂層，例如薄膜。形成防電弧屏蔽件的非限制性的示例包括:
[0032].利用等靜壓機(jī)靠著心軸共同形成防電弧材料和屏蔽結(jié)構(gòu)；
[0033].使用具有橫向(側(cè)向)作用模具的單軸壓機(jī)靠著心軸共同形成防電弧材料和屏蔽結(jié)構(gòu)；
[0034].通過(guò)壓縮彈性體來(lái)使防電弧材料膨脹以配合于屏蔽結(jié)構(gòu)或在防電弧材料內(nèi)進(jìn)行膨脹液壓成形并迫使它順循屏蔽結(jié)構(gòu)的形狀；
[0035].形成包括適當(dāng)粘合劑的防電弧材料的粉末金屬混合物并且將該混合物施加于屏蔽結(jié)構(gòu)的表面并同時(shí)燒結(jié)防電弧材料和將防電弧材料燒結(jié)結(jié)合至屏蔽結(jié)構(gòu)，其中施加步驟可通過(guò)(i)將混合物攤鋪在所述表面上或(ii)形成條帶并且將條帶施加于所述表面來(lái)執(zhí)行；
[0036].制備防電弧材料，將屏蔽結(jié)構(gòu)形成為兩部分，并將防電弧材料附著于屏蔽結(jié)構(gòu)的表面且例如通過(guò)硬焊將兩個(gè)屏蔽件部分密閉地密封在一起；和
[0037].制備防電弧材料，將它安置在心軸上，然后通過(guò)金屬旋壓而在防電弧材料周圍形成屏蔽結(jié)構(gòu)。
[0038]圖1示出具有第一圓筒形陶瓷絕緣管12a、第二圓筒形陶瓷絕緣管12b和定位在其間的圓筒形防電弧屏蔽件40的真空斷續(xù)器10。屏蔽件40包括金屬面41和形成在金屬面41的內(nèi)表面上的防電弧材料42。金屬面41被密閉地密封于第一和第二陶瓷絕緣管12a、12b。亦即，在屏蔽件40的一端，金屬面41與第一陶瓷絕緣管12a的一端密閉地密封，而在屏蔽件40的相對(duì)端，金屬面41與第二陶瓷絕緣管12b的一端密閉地密封?？墒褂帽绢I(lǐng)域中已知的各種通常的設(shè)備和技術(shù)來(lái)提供密閉的密封。例如，可通過(guò)熔焊或硬焊來(lái)提供密閉的密封。第一和第二陶瓷絕緣管12a、12b各者分別與端部密封件51和52聯(lián)接。亦即，第一和第二陶瓷絕緣管12a、12b的未與屏蔽件40密封的各端分別與端部密封件51和52聯(lián)接。在真空斷續(xù)器10的腔內(nèi)形成有真空封殼50。
[0039]在替代實(shí)施例中，防電弧材料42可以或者可以不遍及金屬面41的整個(gè)表面延伸。亦即，例如，金屬面41的為了密閉密封的目的而與第一和第二陶瓷絕緣管12a、12b接觸的部分可以如圖1所示不包括防電弧材料42。在其它實(shí)施例中，防電弧材料42可以存在于金屬面41的整個(gè)表面上。
[0040]第一電極組件20和第二電極組件22在由屏蔽件40形成的內(nèi)部管狀腔內(nèi)縱向地對(duì)準(zhǔn)。第一和第二電極組件20、22具有對(duì)向的接觸面且可相對(duì)于彼此軸向移動(dòng)以斷開和閉合交流電路。接觸面在電路閉合位置彼此靠接且為了斷開電路而分離。電弧在觸頭向電路斷開位置移動(dòng)分開時(shí)在接觸面之間形成。起弧持續(xù)到電流被中斷為止。
[0041]在不打算受任何具體理論約束的情況下，可認(rèn)為由于屏蔽件40延伸至真空斷續(xù)器10的外表面(而不是如其它設(shè)計(jì)中常見的那樣形成在真空斷續(xù)器的腔內(nèi))，所以存在可容納更大的電極組件20、22的由屏蔽件40形成的更大絕緣區(qū)域。
[0042]第一電極組件20與大體圓柱形的第一接線柱31連接，該第一接線柱穿過(guò)端部密封件51中的孔從真空封殼50伸出，與交流電路(未示出)連接。此外，第一電極組件20包括安裝在其上的波狀部28，該波狀部密封真空封殼50的內(nèi)部，同時(shí)容許第一電極組件20從如圖1所示的閉合位置移動(dòng)到電路斷開位置(未示出)。第一蒸氣凝結(jié)屏蔽件32安裝在第一接線柱31上。
[0043]第二電極組件22與穿過(guò)端部密封件52延伸的大體圓柱形的第二接線柱35連接。第二蒸氣凝結(jié)屏蔽件36安裝在第二接線柱35上。第二接線柱35借助于例如但不限于熔焊或硬焊而與端部密封件52剛性和密閉地密封。
[0044]被電弧氣化的來(lái)自第一和第二電極組件20、22的接觸面的金屬在起弧期間形成中性等離子體并且凝結(jié)回到第一和第二電極組件20、22的接觸面上而且還分別凝結(jié)到第一和第二蒸氣凝結(jié)屏蔽件32和36各者上。
[0045]雖然圖1中所示的真空封殼50是真空斷續(xù)器10的一部分，但應(yīng)理解的是，如本文中所用的術(shù)語(yǔ)“真空封殼”意在包括形成基本上氣密的包封區(qū)域的、具有陶瓷與金屬密封的任何密封構(gòu)件。此類密封的包封區(qū)域在工作期間可維持在低于大氣壓、大氣壓或高于大氣壓的壓力下。
[0046]根據(jù)所公開的構(gòu)思的防電弧屏蔽件可利用各種已知的工藝方法形成，例如但不限于粉末冶金、擠出、鍛造和鑄造工藝。傳統(tǒng)的粉末冶金技術(shù)包括但不限于擠壓和燒結(jié)、擠出(例如，粘合劑輔助的擠出)、粉末注射成形和粉末鍛造。擠出包括熱擠出或冷擠出，而鍛造包括熱鍛造或冷成形。鑄造包括真空感應(yīng)熔煉、砂鑄和其它通常的鑄造方法。
[0047]根據(jù)所公開的構(gòu)思的某些實(shí)施例，獲得了屏蔽結(jié)構(gòu)并且防電弧材料結(jié)合在屏蔽結(jié)構(gòu)的組成體中或施加至屏蔽結(jié)構(gòu)的表面。
[0048]在某些實(shí)施例中，防電弧材料包括銅-鉻合金。銅和鉻成分可以呈干形式，例如粉末。銅和鉻粉末混合在一起以形成合金混合物。在某些實(shí)施例中，鉻粉末可以是構(gòu)成預(yù)合金化的鉻-鐵粉末的鉻鐵合金粉末。銅和鉻粉末可被霧化、化學(xué)還原、電解形成、研磨或通過(guò)任何其它已知的粉末生產(chǎn)工藝形成。粉末形態(tài)可以是球形、針狀或不規(guī)則的。銅-鉻合金粉末混合物被壓制成形并燒結(jié)?？筛鶕?jù)本領(lǐng)域中已知的通常的成形和燒結(jié)設(shè)備和工藝來(lái)進(jìn)行成形和燒結(jié)。被成形的、燒結(jié)的物件形成防電弧屏蔽件?？蛇x地，可能需要對(duì)被成形的、燒結(jié)的物件進(jìn)行機(jī)加工以最終確定屏蔽件的形狀。
[0049]示例
[0050]下面提供了根據(jù)所公開的構(gòu)思的某些實(shí)施例的防電弧屏蔽件的制造和用途的非限制性的示例。
[0051]示例I
[0052]1.通過(guò)粉末金屬工藝形成銅-鉻屏蔽套。
[0053]2.將銅-鉻屏蔽套組裝在剛性的心軸上，緊密地配合，其中將心軸按照復(fù)合式防電弧屏蔽件的最終幾何形狀成形。
[0054]3.將金屬管安置在心軸和銅-鉻屏蔽套周圍。
[0055]4.將組件封裝在橡膠袋中。
[0056]5.將袋裝組件安置在等靜壓機(jī)中并且施加16，OOOpsi的壓力以迫使金屬管成形并將銅-鉻屏蔽件鎖定在屏蔽件上。
[0057]6.從壓機(jī)移除袋裝組件并從心軸移除所形成的屏蔽件。
[0058]7.將所形成的復(fù)合式防電弧屏蔽件的端部機(jī)加工成最終形狀。
[0059]8.通過(guò)將密閉的外屏蔽件硬焊在真空斷續(xù)器的絕緣陶瓷上來(lái)組裝真空斷續(xù)器。
[0060]示例2
[0061]1.通過(guò)粉末金屬工藝形成銅-鉻屏蔽套。
[0062]2.將銅-鉻屏蔽套組裝在剛性的心軸上，緊密地配合，其中將心軸按照復(fù)合式防電弧屏蔽件的最終幾何形狀成形。
[0063]3.將金屬管安置在心軸和銅-鉻屏蔽套周圍。
[0064]4.將由心軸、銅-鉻屏蔽套和金屬管構(gòu)成的組件安置在具有橫向作用構(gòu)件的壓模內(nèi)，所述壓模將管成形為屏蔽件的最終幾何形狀并且將銅-鉻套鎖定就位。
[0065]5.在單軸壓機(jī)上在模具中形成復(fù)合式屏蔽件。
[0066]6.排出復(fù)合式屏蔽件而使其與心軸分離