具有悬挂式可移动触头组件的电流断路器 |
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| 申请号 | CN200680016447.1 | 申请日 | 2006-05-03 | 公开(公告)号 | CN101176178B | 公开(公告)日 | 2011-08-03 |
| 申请人 | ABB股份公司; | 发明人 | N·布雷夏尼; L·博内蒂; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种优选地用于 低 电压 系统的自动 开关 (1)。所述自动开关(1)包括一个 外壳 (2)，所述外壳对于每个 电极 包括至少一个固定触头(10)和至少一个可移动触头(20)，所述可移动触头(20)被容纳在一个相应的底座(25)中，所述底座(25)布置在可移动部件(50)上，所述可移动部件(50)可操作地连接到一个控制机构(60)，以允许其运动。根据本发明的自动开关(1)包括用于 支撑 所述可移动部件(50)的装置，该装置被束缚到所述控制机构(60)的结构件(70)上。所述支撑装置通过 铰链 连接装置支撑着所述可移动部件(50)，以便为所述可移动部件本身提供转动中心。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于低电压系统的多极开关(1)，包括： |
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| 说明书全文 | 具有悬挂式可移动触头组件的电流断路器技术领域背景技术[0002] 众所周知，自动开关和隔离开关包括一个或更多电极，与每个电极相联系的是至少一个固定触头和至少一个可移动触头，它们可彼此连接/分开。根据已知技术的自动开关还包括允许可移动触头运动的控制机构，以允许它们与相应的固定触头连接或分开。 [0004] 在用于低电流(指示为高至800A)并具有某种有限分断能力(breaking capacities)的开关的情况下，存在促使主轴与可移动触头重合的方法，以形成一个转动的可移动部件，该可移动部件能够保证相位之间的绝缘，且当然也能够保证相关运动和力的正确传递。该可移动部件通常由盒体的结构件来支撑，该盒体用于容纳开关，该结构件和可移动部件本身一起，基本上形成了支承区域。 [0005] 给定相同的介电特性，当相关电流增加时，对于可移动部件的机械紧密性的要求增加，所述介电特性是在任何情况下必须保持和保证的。 [0006] 从实践观点看，对于更好机械特性的要求导致可移动部件径向尺寸的增加，从而导致在所述支承区域中所产生的摩擦的增加。这无疑对装置的性能带来负面影响，并倾向于缩短开关及其部件的寿命，导致整体机械效率的逐渐退化。 [0007] 为了克服上述缺点，还曾使用穿过可移动部件的金属加强轴，从而实现在某些配置中超过800A的额定电流。然而，由于它们的使用是极为苛刻的，这些轴可能妨碍电极之间的电绝缘特性，因而从使用观点看当然是甚为不利的。实际上，上述方面目前使可移动部件优选用于低电流开关。 [0008] 因而，存在将可移动部件的应用也扩展到如下开关，所述开关被设计为用于提供额定电流和分断能力方面的高性能，以便创造出更为紧凑的组件结构，该结构易于组装且由有限数量的部件构成。 发明内容[0009] 基于这些考虑，构成本发明主题的主要任务是提供一种开关，该开关将使得上述局限性和缺点得以克服。 [0011] 构成本发明主题的另一任务是提供一种开关，其中构成开关的不同部件之间的摩擦将极为有限，并将适于高性能和长使用寿命。 [0012] 本发明的另一目的是提供一种开关，该开关将表现出高可靠性，将易于制造，并提供有竞争力的成本。 [0013] 该任务和上述以及其它目的是通过一种开关来实现的，并将通过下文更清晰地展现出来，该开关包括： [0014] -外壳，该外壳对于每个电极包括至少一个固定触头和至少一个可移动触头，两者可彼此相连/分开；以及 [0015] -由成形体确定的可移动部件，该成形体对于所述开关的每个电极包括至少一个底座，每个底座被设计用于容纳相应电极的至少一个可移动触头。 [0016] 根据本发明的开关特征在于它包括： [0017] -控制机构，该控制机构可操作地连接到所述可移动部件，以允许其运动，所述控制机构包括机械装置，所述机械装置由一结构件来支撑，所述结构件被连接到所述外壳上；以及 [0018] -支撑装置，所述支撑装置被约束在所述控制机构的结构件上，并通过铰链连接装置被可操作地连接到所述可移动部件上，以便为所述可移动部件本身提供转动中心。 [0019] 根据本发明的开关的特点在于所述可移动部件的径向尺寸，由于存在支撑装置，所述可移动部件的径向尺寸可自由扩展，所述支撑装置为所述可移动部件本身提供转动中心和转动销，限制了用于其支撑及其转动所需的支承区域。此外，所述支撑装置仅被直接束缚到所述控制机构的结构件上，该事实相当有利于开关的组装和维护。附图说明 [0020] 本发明的更多特征和优点将通过根据本发明的开关的优选的但并非唯一的实施例的描述更为清晰地展现出来，这些实施例在附图中通过示例方式来说明，其中[0021] -图1为根据本发明的开关的第一实施例的第一透视图，所述开关包括能量积累控制机构； [0022] -图2为根据本发明的开关的第一透视图，其包括一直接控制机构； [0023] -图3和图4为根据本发明的开关的外壳的各部件一个可能实施例的第一透视图； [0024] -图5和图6是图3和图4所示外壳的各部件的第二透视图； [0025] -图7和图8是根据本发明的开关的可移动部件和支撑装置的一个可能实施例的透视图； [0026] -图9是图1所示根据本发明的开关的各部件的第一分解图； [0027] -图10是图1所示开关的第二分解图； [0028] -图11是图1所示开关的第二透视图； [0029] -图12是图2所示根据本发明的开关的分解图； [0030] -图13是根据本发明的开关的示意图，它包括可互换的控制机构； [0031] -图14是根据本发明的开关的支撑装置与可移动部件之间连接的一种可能形式的示意性横剖面图；且 [0032] -图15是根据本发明的开关的控制机构与可移动部件之间连接的一种可能形式的示意性横剖面图。 具体实施方式[0033] 参照上述附图，根据本发明的开关包括外壳2，该外壳2包含一个或更多电极，每个电极由至少一个固定触头10确定，该固定触头10与至少一个可移动触头20彼此连接/分开。该外壳2还容纳有可移动部件50，该可移动部件50由绝缘材料制成的成形体构成，该绝缘材料优选地为热固性树脂，该成形体对于开关1的每个电极均包括至少一个底座25。可操作地连接到可移动部件50上的是一个控制机构，该控制机构基本上由机械装置组成，该机械装置由一结构件70支撑，该结构件70例如通过利用拉杆(tie-rods)62稳定地连接到外壳2，如下文更详细的说明。 [0034] 参见图1，开关1包括一能量积累型控制机构60，该控制机构60通常用在设计为高额定电流值和/或分断能力的应用场合。可选地，所述控制机构也可由一直接型控制机构61(示于图2)来代替，该直接型控制机构61特别地适用于低额定电流和/或低分断能力。 [0035] 根据本发明的开关1的特征在于：它包括支撑装置，该支撑装置被束缚到该控制机构60的结构件70上，并同时通过铰链连接装置连接到所述可移动部件50上。由后续描述可清晰地显现，该支撑装置相对于所述外壳2支撑着该可移动部件50，防止了更多接触区域的形成，如上所述，这些接触区域成为摩擦的不利现象的根源。该支撑装置同时还为所述可移动部件本身提供转动中心，并发挥轴承的功能。该方案显得完全不同于某些传统方案，在这些传统方案中容纳壳体被用作可移动部件的支撑装置，或者与另一些方案相比显得完全不同，在所述另一些方案中使用围绕着可移动部件的特定支撑，然而会产生大范围的相对接触区域。 [0036] 参见图3和图4，所述外壳2优选地由底部3构成，该底部3被连接到盖子4上，以便产生空间，在该空间中容纳有开关1的精密的电学部件。特别地，底部3包括第一结合表面6A，从该表面6A上伸出一系列突起5A，这些突起5A被设计用于插入到布置在盖子4的第二结合表面6B上的孔穴7B中。类似地，从该第二表面6B上也伸出另一些突起5B，这些突起5B可被插入到布置在第一结合表面6A上相应的孔穴7A中。大体上，这两个结合表面6A和6B具有可至少部分地在几何上互相配合或互补的形状，这使得构成整个外壳2的零件中的一些能够互相穿插。 [0037] 参见图5和图6，结合的紧密性还通过一系列紧固螺钉9来保证，该紧固螺钉9保证了壳体2抵抗应力的恰当阻力，该应力是壳体2在开关1的正常工作过程中所承受的。如图所示，紧固螺钉9被插入到底部3和盖子4上的孔13中，并可选地可由诸如螺栓或拉杆的其它在功能上相当的装置来代替。 [0038] 可选地，该外壳可由金属薄板制成，如所谓的“开放式(open)”或“空气断路器”(ACB)型的开关中常用的那样。 [0039] 图9提供了容纳壳体2的底部3内侧的一个更清晰的视图，在该底部3上预配置有固定触头10，每个固定触头10电连接到电极21。每个所示固定触头10均包括一活动部分10A，该活动部分10A与配置在可移动触头20上的相应活动部分20A相接触。固定触头10和可移动触头20均可优选地包括一熄弧沟(arc chute)11，该熄弧沟11具有偏移电弧的功能，以便限制触头本身活动部件的老化。 [0040] 在使用金属型外壳的情况下，绝缘部件将被设置在固定触头与壳体本身之间，正如在已知技术中常用的那样。 [0041] 参照图4和图6，盖子4可优选地由绝缘材料制成，以改善构成开关的金属部件之间的电绝缘。由于盖子4被结合到底部3，它对于开关的每个电极形成至少一个电弧室200。优选地在每个电弧室200中容纳有断弧部件，该断弧部件具有便于熄灭电弧的功能，该电弧是在开关1的触头分离时产生的。每个电弧室200包括至少一个顶部开口203，该顶部开口203构成排泄气体的出口，该气体是在形成电弧时产生的。盖子4还具有侧面开口204，该侧面开口204使得操作者能够接触到可移动部件50，以便例如放置或取下布置在控制机构60与可移动部件50之间的连接装置，以及/或者使得用于指示状态(比如断开、闭合、跳闸)的轴或杆能够通过。 [0042] 再次参见图1和图2，该容纳壳体2优选地可完善有施加在盖子4上的防护罩5，并且，如果需要的话，可由操作者容易地取下防护罩5，以便能够接触到开关1的内部零件。 [0043] 图7和图8示出了根据本发明的可移动部件50的一个可能的实施例，且更特别地示出一个用于三极开关的可移动部件。这并不排除使用下文中提出的技术方案的可能性，这些技术方案还用于具有不同数量电极的开关。现在参照图7，可移动部件50由一个成形体确定，该成形体对于开关1的每个电极均包括一个底座25。容纳在每个底座25中的是可移动触头20，该可移动触头20可由单一件或者由多个彼此相邻的部件制成，如图8中清晰地所示。这些底座25被如此配置，以便彼此相邻，并被特别地布置，以使容纳在其中的可移动触头20将相对于可移动部件本身具有一个公共转轴100。所述转轴100在实体上由横向转动销构成，这些销布置在每个底座25中所获得的适当的壳体23中。 [0044] 在其一个优选实施例中，底座25基本上由一个前壁26、一个基本上与该前壁26相对的后壁27、并由大体上彼此相对的第一侧壁28和第二侧壁29确定。这些壁以某种方式相互排列，以便形成至少一个第一开口和一个第二开口，从所述两个开口中分别伸出相应的可移动触头20和电接合(electrical junction)装置47(见图8)。后者由例如由铜丝编缆构成，它将可移动触头20电连接到电极22，该电极22又被连接到开关1所插入的电网上。在开关1按照已知的双中断(double interruption)原理发挥功能的情况下，则从所述第二开口可优选地伸出其它电触头，这些电触头被设计成与另一系列固定触头相连，这些固定触头总体上与上述固定触头相同。 [0045] 可移动部件50包括布置在两相邻底座25之间的基本上呈圆形的连接部件55A和55B。在图7和图8所示的方案中，这些圆形连接部件55A和55B相对于由底座25占据的空间而言，其一部分显露出来。该方案仅被认为是可移动部件的一种可能的但绝非唯一的实施例。 [0046] 这些连接部件55中的每一个包括至少一个径向凹槽，用于将可移动部件50连接到所述支撑装置，如下所述。更精确地，图7和图8中所示的可移动部件50包括第一连接部件55A和第二连接部件55B，分别包括第一径向凹槽51和第二径向凹槽52。 [0047] 在其一个优选实施例中，再次如图7所示，所述支撑装置由至少一个第一支撑臂80和一个第二支撑臂81构成，具有至少两个彼此相对的端部。特别地，它们中的每一个包括至少一个连接到可移动部件50上的第一工作端85，以及一个第二保持端86，该第二保持端86被束缚在控制机构60和61的结构件70上。根据一个优选实施例，所述两个支撑臂 80和81具有“三叶(three-lobed)”构型，包括一个与前述第二端86相邻的第三保持端 86A。 [0048] 图9是根据本发明的开关1的第一实施例的一个分解图，配备有一个能量积累控制机构60。该机构60的结构件70基本上包括第一侧面71和第二侧面72，在两侧之间设有用于使该可移动部件50运动所需的机械装置。在两侧面71和72之间设有一横向壁74，该横向壁74具有增强控制机构60机械刚性的用途。在该横向壁74的侧面布置有一个装载杠杆(loading lever)35，该装载杠杆35具有致动装置36的功能，装置36用于装载机械装置的弹簧。 [0049] 在所示方案中，第一侧面71还包括侧开口77，该侧开口77被设置用于使部件79伸出，用于指示开关1的状态(例如断开、闭合、跳闸)。 [0050] 如图9所示，优选地，通过利用可拆卸固定装置73，所述支撑臂80和81在每个侧面71和72的外侧上被束缚到控制机构60上，该固定装置73比如为螺钉或铆钉。在另一方案中，支撑臂80和81还可与侧面71和72制成单一体，从而无需使用固定装置。 [0051] 控制机构60的结构件70包括紧固突起78，这使得控制机构本身固定到开关1的容纳壳体2上，并特别地固定到底部3上。如上所述，优选地借助于多个拉杆62来实现固定，所述拉杆62被插入到配置在外壳2底部3上的通孔中，然后被旋拧到布置在该紧固突起78上的螺纹孔34中。显然，所述连接使得可移动部件50相对于壳体2基本上以悬臂方式悬挂，且针对所述目的，就其实现更大抗折弯性并由此实现可移动部件本身更稳定的定位而言，该支撑臂80和81的“三叶”形状是特别有利的。 [0052] 如上所述，该支撑臂80和81通过铰链连接为可移动部件50提供转动中心。铰链连接被设置在所述径向凹槽51和52之内，该凹槽51和52被预先布置在可移动部件50的连接部分55A和55B中。特别地，参见图7，该铰链连接装置对于每个支撑臂80和81包括一转动销110和111，该转动销110和111被插入到布置在第一工作端85上的第一孔84中以及布置在可移动部件50上的第二孔中。 [0053] 图7和图14示出了这些转动销110和111的一个优选实施例，这些销具有至少一个第一已校准的(calibrated)纵向部分112，该纵向部分112结合到相应支撑臂80或81上的第一孔84的内表面。每个销优选地还包括第二保持部分113，该第二保持部分113通过摩擦或螺纹连接被束缚到可移动部件50的第二孔中。在实际中，该第二部分113使所述销能够相对于可移动部件50定位，而所述已校准部分112使得可移动部件本身能够相对于支撑它的支撑臂80和81转动。从装配观点来看，就每个转动销具有限定的轴向尺寸，以便于将其定位在可移动部件50中相应于径向凹槽51和52的位置而言，所述方案是极为有利的。 [0054] 图14示出了所述连接的横截面图，该方案的优点清晰地显现出来。转动销位于它们的工作位置，利用了位于容纳底座25侧壁上的间隙114。所述转动销110和111的限定的轴向尺寸还有利地提高了所述连接的机械可靠性。 [0055] 可选地，所述两销110和111也可由单个横向销代替，一旦该销被插入到可移动部件50中，该销即可到达径向凹槽51和52两者之中。 [0056] 图7、9和15示出了控制机构60与可移动部件50之间一种可能的连接方式。特别地，控制机构60包括第一连杆91与第二连杆92，两者通过公共的横向驱动销131可操作地连接到可移动部件50上。连杆91和92被插入到布置在可移动部件50的底座25的前壁上的空洞部分中，并被横向地穿孔，以便容纳驱动销131。特别地参见图7，这些空洞部分位于可移动部件50上并基本上在布置径向凹槽51和52的同一侧，该径向凹槽51和52用于连接支撑臂80和81。就其使得连杆91和92能够根据所使用的控制类型而定位在不同距离处而言，多个空洞部分的存在是特别有利的。作为该空洞部分的替代物，可配置有孔的径向突起来用于驱动销131的插入。然而，后者必须在任何情况下布置在相对于可移动部件50的转轴偏心的位置，该转轴是由连接到支撑臂80和81上的前述转动销100和101提供的。以此方式，随着驱动销131的位移，产生一个扭矩，该扭矩驱动着可移动部件50转动，并从而使可移动触头20转动。 [0057] 图10是根据本发明的开关1的第二分解图，示出了后者能够得以组装的形态。 [0058] 第一步着手于在底座25中放置可移动触头20，然后将支撑臂80和81组装到可移动部件50上。在本步骤中，可移动触头20优选地已通过前述电接合装置47连接到相应的电极22上。然后，将可移动部件50放置在外壳2中，并随后连接到控制机构60，该外壳2是由底部3与盖子4之间的结合产生的。特别地，通过利用横向销131，运动装置的连杆91和92被固定到可移动部件50上一个相应于其空洞部分的位置上。然后，借助于可拆卸固定装置73，将支撑臂80和81固定到控制机构60的结构件70的侧面71和72上相应于保持端86和86A的位置，该保持端86和86A是配置在支撑臂本身上的。然后，通过利用轴向拉杆62，将控制机构60定位在正确的工作位置，该轴向拉杆62将控制机构60稳定地连接到底部3上。控制机构60的侧面71和72以如此方式成形，以便与盖子的后壁32相配合，该盖子在实际中充当控制机构本身与底部3之间的隔离器。以此方式，从该控制机构60上悬挂的可移动部件50也被放置在正确的工作位置。由绝缘材料制成的盖子4的存在也有助于提高控制机构相对于电学部件的绝缘。 [0059] 在壳体由金属薄板制成的情况下，比如在空气断路器(ACB)的典型构造中那样，控制机构的结构的侧面可如此成形，以便直接与所述外壳的底部相配合。 [0060] 图11示出了以上刚才所述的处于主要组装步骤末尾的开关1。特别地，它示出了布置在盖子4的侧面31上的侧开口204，该侧开口204使得接触到盖子本身的内部，以便放置或取下横向驱动销131，该驱动销131将控制机构60连接到可移动部件50上。该方案基本上使得无需分开构成壳体2的两壁，即可从开关1上取下控制机构60，从实用观点看具有明显的优点。 [0061] 图12为根据本发明的开关1的第二实施例的一个分解图，包括一个直接型控制机构61。不象能量积累控制机构60那样，该直接型控制机构61用于低电流值和/或分断能力，并包括一个控制杠杆76，用于由操作者闭合、断开或重置开关1。该直接型控制机构61虽然具有不同的构造，也适于有利地连接到根据上述相同形式的外壳2的底部3上。 [0062] 由上所述，可以理解，根据本发明的开关1的另一优点是由以下事实来体现的：它在结构上以某种方式被构造，从而可方便地以一个具有不同构造和性能的控制机构来替换控制机构，如图13中示意性地所示。由此，可通过简单地拉出驱动销131，将支撑臂80和81从控制机构60的侧壁71和72上分离，并通过取下拉杆62而将控制机构60的侧壁71和72从外壳2的底部3中释放，从而容易地以一个能量积累控制机构60来替换一个直接型控制机构61。以此方式，同一开关1可用于不同的应用场合，从而表现出相当的功能灵活性。 [0063] 由此，根据本发明的开关所采用的技术方案使预定任务和目的得以充分实现。该开关具有紧凑的内部结构，可容易地组装，并由有限数量的部件构成。支撑装置的使用限制了摩擦区域，从而提高了开关的机械效率。 [0065] 在实际中，所使用的材料以及附随的尺寸和形状均可为任意的，可依据需要和技术发展状况而定。 |
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