带有密封的可互换极点的低压断路器 |
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| 申请号 | CN200710152968.6 | 申请日 | 2007-09-29 | 公开(公告)号 | CN101159204B | 公开(公告)日 | 2012-10-03 |
| 申请人 | ABB股份公司; | 发明人 | M·库尔尼斯; F·加姆巴; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种低压 断路器 ，其包括：密封结构；控制机构；多个断路极点，其中每个断路极点包括壳体，壳体容纳密封安瓿，密封安瓿又包含至少一个固定触头和至少一个移动触头，它们可彼此联接和断开，所述壳体包括限定了内部的第一侧和第二侧，所述内部包含所述安瓿，所述第一侧上的外 侧壁 与所述第二侧的外侧壁互补并可与所述第二侧的外侧壁相联，所述极点并排设置以便形成一组与所述密封结构的至少一部分互补的极点；所述断路器还包括位于所述控制机构和所述极点之间的操作连接装置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种低压断路器(1)，其包括： |
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| 说明书全文 | 带有密封的可互换极点的低压断路器技术领域背景技术[0002] 术语低压断路器同等地既用来指所谓的断路器隔离器又用来指自动断路器，自动断路器是用来中断电流的包括安全装置的装置，该安全装置在发生过载、短路或其它电异常的特定条件下自动地断开接触。因此，在以下描述中，术语断路器用来指自动断路器或任意其它类型的单极或多极的低压断路装置(例如：隔离器)。 [0004] 断路器还包括控制装置，为简短起见在下文中通过术语控制器来表示，其建立所述电流中断装置的相互联接和断开。 [0005] 根据所需的方法，控制器包括推动装置例如弹簧或磁体，其提供极点中联接和断开电流中断装置需要的能量。除了推动装置之外，控制器可包括置于推动装置和相应极点的移动触头之间的适当的控制和传动运动链(特别是轴和/或滑动构件，和/或连接杆)。 [0006] 安装者通常利用适当计算以便制定一组要符合的性能要求来选择断路器，以适合它预定用于的负载和电网范围的特定特征。这就是为什么制造商生产包括不同的尺寸的系列装置的原因，其中每个尺寸适于覆盖特定范围的特征。 [0007] 对断路器的最常见的要求可利用本发明所属技术领域的普通技术人员已知的定义来总结，采用所谓的铭牌数据或″技术规格″的形式。在对断路器的要求之中通常考虑以下几点：额定电压(Ue)、额定耐击电压值(Uimp)、额定电流(Iu)、不同条件中的断开能力(Icu、Ics、Icw)、接通能力(Icm)、机械寿命、允许工作频率、标准条件中的电耐久性、短路以后的电耐久性的比例损失、电动力学极限能力、相之间的绝缘等等。 [0008] 断路器的性能取决于其组成部件的特征的组合特别是控制器和电极。控制器根据先前建立的方法提供触头打开和关闭操作所用的能量，而电极—其包括触头—是用于产生电流和中断电流的基本装置。 [0009] 已经做了许多研究来既分别地又整体上改进控制器和电极的特征。因此，今天有各种的所述元件，其中每个的特征在于特殊的优点和缺点。 [0010] 特别是，制造商优化和利用可获得的技术来生产能足够覆盖各种型式安装需要的不同的性能组合的断路器系列和尺寸。 [0011] 当然不可能具有适合于每一种所需特定性能组合的特殊断路器。一般而言，选择具有比严格地需要稍微更好的性能的断路器，而在需要时采取措施使其性能减小或降低(例如利用中继器和电流传感器的不同标度)。容易想象，这种程序对于适度的等级降低有好处，但是使用规格显著地高于预测的真实需要的器具并不具有经济效益。 [0012] 这些已知类型的电极可分类成沿用已久的至少两个主系列，即自由空气中的极点和所谓的密封极点，密封极点必须容纳在特殊的受控环境中。 [0013] 自由空气中的极点通常用于模制壳体(MCCB)和空气(ACB)断路器装置中，其特征在于在触头附近存在所谓的灭弧腔。灭弧腔将由触头的有源部件占据的区域(在此产生和中断电流)放置成或多或少地直接与外部环境连通。例如参见EP0859387。灭弧腔可包括各种附加元件，在下文中更详细地进行描述。自由空气中的极点型式具有单或多种(例如两种)电流中断能力。触头运动的方式也可改变，为旋转、平移或两者的组合。 [0014] 密封极点通常用于高电压装置，并且通常特征在于存在包围触头区域(电流在此产生和中断)的密封安瓿或腔室，防止触头和外部环境之间的任何自由连通。密封极点还可分类成两种。第一类型包括所谓的真空极点，其在包括已知气体的非常稀薄大气中操作；第二类型包括处于灭弧气体中的极点，在这种情况下密封室包含处于已知压力的特殊的气体或气体混合物。与自由空气中的极点不同，密封极点并不具有直接与外部环境连通的通道，否则会与它们的气密性特征不相容。 [0015] 容易想象在自由空气或密封类型极点的接触区域存在或不存在正常大气会产生非常不同的操作条件。 [0016] 特别是，自由空气中的极点必须特别设计成使得它们避免易于形成任何电弧和等离子弧并且它们相反易于消除任何电弧和等离子弧，众所周知，电弧和等离子弧通过正常大气中通常出现的氧及其它气体的存在而得到支持。为了这个目的，为保证自由空气中的极点的正确操作，特别是当它中断强电流时，必须在接触的活动区之间迅速地产生相当大的间隙(或延长的行程)。其它已知的可选装置，例如偏转器、箔片、过滤器和气化装置，可连接至灭弧腔以帮助熄灭电弧，例如通过使弧转向远离触头的区域，吸收热能以及在气体和滤液的残留腐蚀性已经尽可能降低之后促进等离子去离子以及气体和滤液从断路器流出来进行。 [0017] 假定在触头区域中基本上没有空气或可电离的气体，密封极点在非常不同的条件中操作。实际上，即使当在短路期间中断强电流时，这些情况也决定了在电流中断的区域中对电弧形成的或多或少显著的免疫性，提供了完美的操作的优点，甚至在触头之间只有较小的移动(即行程减小)。另一方面，对于密封极点，必需保证受控环境(正或负相对压力紧密性)得到保持。密封极点还具有以下优点，即几乎不在外部环境中产生电离气体排放物或高温，因此基本上防止了任何引燃或污染周围环境或断路器或者在附近的其他设备(例如包含断路器的配电盘或安装于板上的其它装置)的其它部件或配件的危险。 [0018] 特别是为了支持上述不同的电和物理原理，它们将带有空气中的极点的断路器的操作与带有密封极点的断路器的操作区别开，特别是关于闭合和打开(或断开)位置的触头之间的相对位移的不同需要，还开发了两个分开系列的控制器并且它们很好地确立，即所谓的用于自由空气中的极点的控制器和所谓的用于密封极点的控制器。特别是，用于自由空气中的极点的控制器为所谓的延长行程类型，而用于密封极点的控制器为所谓的减少行程类型。 [0020] 然而，重要的是要注意，密封极点的类别包括不同的结构设计， 这些结构设计可能有不可忽略的差别，例如移动触头行程(它们可或多或少延长)的参数和/或移动触头操作的方式(例如通过在压力下的凸轮或铰链销)，和/或总尺寸。 [0021] 因此，即使在基于使用密封极点的断路器之中，在用于包括控制器的运动链的不同元件和用于其与极点操作连接的相关装置之间的选择可以是相当重要的。 [0022] 简而言之，控制器必须与和运动学、动力学、能量和介电隔离特征相关的约束和要求适合，根据选择的极点类型，它们在每种情况下可能不同，甚至可能彼此相反。 [0023] 极点和控制器通常构成断路器的最重要的、最贵的部件并且必须完全彼此相容。这两种元件之间所需的协同作用引导制造商以完全分开的专门方法设计和制造带有不同类型极点的断路器。这种分开的需要解释了为什么制造商传统上已经放弃采用断路器的更便宜的特征部件(如外壳、配件和安全装置)的甚至边际相容性的机会，以有利于所有有关部件的完全特殊性。 [0024] 简而言之，如果制造商希望生产系列的基于不同类型极点的断路器—以便例如不仅包括大范围的特定规格，而且包括这些规格的不同组合—那么，根据现有技术，制造商实际上不得不放弃使构成部件标准化的任何机会。 [0025] 特别是，不存在这样的可用装置，即，该装置基于采用不同类型的密封极点，该密封极点能提供装置构成部件之间任何可观程度的互换性。 [0026] 这种制造不变性不可避免地被转换为制造商对两种类型断路器的分离设计资源、技术和流水作业生产线的实际需要，最终产生经济成本，该经济成本一定会落在装置的最终成本上。 [0027] 除了经济问题，两种类型装置的用户还要承担实际的附带后果，用户不得不使用两个系列设备的分离系列的部件。 发明内容[0028] 基于这些因素，本发明的主要技术目标是实现一种能够克服上述缺点的断路器。 [0029] 作为这个技术目标的部分，本发明的一个目的是实现一种带有密封极点的断路器，该断路器具有改进的特征以用于工业制造标准化的目的。 [0030] 本发明的另一个目的是实现一种带有密封极点的断路器，其可用于标准控制器，同时还保证与所谓自由空气中的电极的完全相容性。 [0031] 本发明的另一个目的是实现一种带有密封极点的断路器，其中控制器和极点之间的操作连接通过简单的机械装置实现。 [0032] 本发明的另一个目的是实现一种带有密封极点的断路器，其包括数量有限的零件，并且容易装配和安装。 [0033] 本发明的另一个目的是实现一种带有密封极点的断路器，其组成部件容易检查而不需要任何复杂的维护程序。 [0034] 本发明的另一个目的是实现一种带有密封极点的断路器，其容易通过更换数量很有限的零件来转换为空气断路器。 [0035] 本发明的另一个目的是实现一种带有密封极点的断路器，其使得能够实现显著的设计、工程和制造协同，生产成本相应地显著减少。 [0036] 本发明的另一个、不一定是最后一个目的，是实现一种带有密封极点的断路器，其非常可靠并且比较容易以有竞争力的成本制造。 [0037] 所述技术目标和目的以及任何其它通过以下描述显现的目的通过一种低压断路器实现，其包括： [0038] 密封结构： [0039] 控制机构； [0040] 多个断路极点，其中每个断路极点包括壳体，壳体容纳密封安瓿，密封安瓿又包含至少一个固定触头和至少一个移动触头，它们可彼此联接和断开，所述壳体包括限定了内部的第一侧和第二侧，该内部包含所述安瓿，所述第一侧上的外侧壁与所述第二侧的外侧壁互补并可与所述第二侧的外侧壁相联，所述极点并排设置以便形成一组与所述密封结构的至少一部分互补的极点； [0041] 所述控制机构和所述极点之间的操作连接装置。 [0042] 由于其特定结构设计，根据本发明的断路器使得能够克服现有技术的断路器的典型问题。特别是，这种构造非常紧凑和灵活，因为它容易地使得能够通过更换极点和完全或部分地更换位于控制机构与极点之间的运动耦而简单地改变断路器的特征。当然，也没有东西会阻止对断路器的其它零件做出任意所需的改变，例如替换或集成推进构件和/或电子零件。附图说明 [0043] 本发明的另外的特征和优点将会通过根据本发明的断路器的优选实施例的以下描述显露出来，附图中给出了其非限制性实例，图中： [0044] 图1是根据本发明的装配好的断路器的透视图； [0045] 图2是根据本发明的断路器的局部分解透视图； [0046] 图3是根据本发明的部分装配好的断路器的若干细部的透视图； [0047] 图4是根据本发明的断路器的若干细部的局部分解透视图； [0048] 图5是根据本发明的断路器的第一实施例的剖视图； [0049] 图6是用于图5中的断路器的实施例的极点和运动耦合的透视图； [0050] 图7是用于图5中的断路器的实施例的极点和运动耦合的局部分解透视图； [0051] 图8是根据本发明的断路器的第二实施例的剖视图； [0052] 图9是用于图8中的断路器的实施例的极点和运动耦合的透视图。 具体实施方式[0054] 根据本发明的断路器的特征之一在于每个所述极点包括第一壳体41，该第一壳体41包含密封安瓿5。至少一个固定触头和至少一个移动触头(附图中未示出)容纳在所述密封安瓿内部，所述固定触头和所述移动触头可彼此联接和断开。 [0055] 壳体41包括第一侧410和第二侧420，它们限定了内部430，内部430容纳所述安瓿5。壳体41为模块化并且彼此互补且可以紧凑方式彼此相联。换句话说，所述第一侧410的外侧壁与所述第二侧420的外侧壁互补并可与所述第二侧420的外侧壁相联，并且极点4并排布置以便形成一组非常紧凑的极点40。而这组极点40与所述密封结构2的至少一部分互补。 [0056] 最后，断路器1还包括用于操作连接所述控制机构3和所述极点4的装置6。操作连接装置的结构和特征在下文更详细地描述。 [0057] 因此，根据本发明的断路器包括一组容易装配和可更换的模块化元件。实际上，由于极点的模块化性质和部件的标准化，根据本发明的断路器1的装配特别简单。术语″模块化″此处意味着，不考虑其电流中断特征(该特征还由所使用的安瓿类型确定)，极点的结构设计在其形状、总尺寸以及与在断路器内部和外部的其它零件的接口方面基本上为标准化。 [0058] 壳体41优选地由绝缘材料制成，并且操作连接装置6包括至少一个由绝缘材料制成的元件。 [0059] 密封安瓿5的特征可根据应用的需要改变。例如，密封安瓿可为所谓的真空类型，或者它可包含已知类型的灭弧气体或此类气体的混合物。 [0060] 如图1和2中所示，密封结构2包括至少两个侧部，所述至少两个侧部21与所述极点40组的两个相对侧的表面互补；侧部21与极点40的组相关联并且利用固定装置完成装配，该固定装置与极点组的相对侧表面交叉布置。 [0061] 例如，固定装置可包括一个或更多交叉连结件25(参见图4)，所述连结件25跨在与一个或多个通孔26、27对齐的极点上。例如，装配可利用螺钉装置28完成，该螺钉装置28接合于连结件25的带螺纹端部中，从而实现简单、坚固和紧凑的结构。 [0062] 控制装置3此处并不详细描述，因为它们可为常规型。然而，参考图5、6、8和9，控制装置3优选地包括用于操作连接至所述操作连接装置6的第一驱动轴30。 [0063] 操作连接装置6优选地将驱动轴30的转动转变成移动触头沿预定轴线50的基本上线性的平移运动。 [0064] 按照图5至9中所示的根据本发明的断路器的特定优选实施例，对于每个极点4，操作连接装置6包括一个驱动杆31，该驱动杆31固定至驱动轴30并且操作连接至相应极点的移动触头。换句话说，控制机构3的驱动轴30和相应的驱动杆31表示了所述控制机构和操作连接装置6之间的界面。 [0065] 更加详细地说，参考图8和9，根据本发明的断路器1的一个可能实施例包括多个极点4，其壳体41的固定样式的轮廓示于图8中。极点4至少部分地容纳在密封结构2内部并且每个极点包括至少一个固定触头和一个移动触头，图中并未示出，因为它们位于安瓿5内部，适于通过移动触头沿着轴线50的平移运动彼此联接和断开。控制机构3的基本元件已示出，其也至少部分地置于密封结构2内部并且操作连接至极点4。控制机构3包括驱动轴30，对于每个极点，该驱动轴30连接至驱动杆31，该驱动杆31形成与操作连接装置6的界面。 [0066] 在附图8和9的实施例中，所述操作连接装置6包括第一连杆32，该第一连杆连接至所述驱动杆31上的第一连接点310和用于操作所述移动触头的第一托架33。所述第一托架33优选地包括倾斜表面330，所述倾斜表面330操作联接至相应的移动触头并且适于将所述第一托架的平移运动转变成移动触头沿预定轴线50的平移运动。 [0067] 实际上，参考图8，托架33在连杆32的影响下沿基本上水平方向运动；由于这种位移，作用在与移动触头连接的销340上的倾斜表面330决定了移动触头沿着轴线50的移动。 [0068] 由于部件的模块化结构和标准化，根据本发明的断路器1的装配特别简单。实际上，一旦密封结构2、控制机构3、极点4和操作连接装置6已经准备好，就足以将极点4置于密封结构2内部以及将第一连杆32与驱动杆30的第一点310连接，并且通过第一托架33与第一移动触头43连接，于是断路器基本上装配好。 [0069] 根据一个替代实施例，根据本发明的断路器1包括多个极点，其壳体41的固定样式的轮廓示于图5中。极点4至少部分地容纳在密封结构2内部并且每个极点包括至少一个固定触头和一个移动触头，图中并未示出，因为它们位于安瓿5内部，适于通过移动触头沿着轴线50的平移运动彼此联接和断开。控制机构3的基本元件已示出，其也至少部分地置于密封结构2内部并且操作连接至极点4。控制机构3 包括驱动轴30，对于每个极点，该驱动轴30连接至驱动杆31，该驱动杆31形成与操作连接装置6的界面。 [0070] 在所示的情况中，驱动轴30包括第一连接点310和第二连接点320。实际上，操作连接装置6在这种情况下包括第二连杆34，该第二连杆连接至第一驱动杆31的第二连接点320和相应移动触头的第二杆35。 [0071] 第二杆35优选地包括操作联接至所述移动触头的凸轮形表面350，因此所述第二杆35绕着销360的旋转确定了所述移动触头沿着预定轴线50的平移运动。提供了弹簧装置390，该弹簧装置390在杆35上起作用以便保证所需的接触压力。杆35的支点插入狭槽中以便使得它可在以下力的综合作用下摆动：主动力(控制器)、被动力(移动触头)以及非弹性力(接触弹簧)。 [0072] 在图8和9的实施例中优选地也设置了用于类似用途的不同弹簧装置。 [0073] 在各个实施例中，驱动轴30和操作连接装置6之间的操作连接可利用单个销381实现(参见图3)，该销381使每个驱动杆31与相应的连杆32或34连接，或者对于每个极点，利用销380(例如参见图7)使每个驱动杆31与相应的连杆32或34连接。 [0074] 根据以上描述，显然，根据本发明的低压断路器实现了前述目标和目的。实际上，断路器具有由数量有限的部件组成的非常紧凑的结构，其具有标准化特征，从而容易装配和维修。 [0075] 而且，由所示的实施例的比较可以看出，利用图8-9的极点和运动耦合更换图5-7的极点和运动耦合非常容易。为了从图5-7的构型转换至图8-9的构型，只需要从杆31上的连接点320断开连杆34，替换极点和运动耦合，然后将连杆32连接至控制机构3的驱动杆31上的第一点310。显然也可以反向进行这个程序。 [0076] 根据所提供的描述，其它特征、改型或改进都是可行的，并且对于本发明所属领域的普通技术人员显而易见。因此，任何这些特征、改型和改进都将被看作本发明的部分。实际上，可以根据需要和现有技术使用部件的任何材料和任何可能尺寸和形状。 |
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