带有改进接触臂机架的电气开关装置

本发明涉及电气开关装置，并且更具体地涉及多电极电气开关装 置中的接触指，支撑接触指的接触机架和电极轴的结构和配合。

用于电力配电系统的电气开关装置包括诸如电路断路器，网路保 护器，变换开关和断路开关。一个普通类型的电力空气电路断路器有 一个容纳多电极组合的模制箱体，这些电极组合都通过一个可转动的 电极轴被一个共同的操作机构驱动。每个电极包括一个接触臂机架， 它被电极轴上的一个电极臂绕轴在关和开位置之间转动。这个接触臂 机架支撑着带可移动触点的接触臂，在接触臂机架处于关闭位置时， 这些可动触点与固定触点相吻合。一般来说，接触臂是由多个固定在 机架上的共同回转枢轴上的接触臂叠片或指构成的。接触弹簧在关闭 位置上将接触指压向固定触点以便提供接触压力和容纳磨损。密封的 电弧室围绕着触点容纳电弧产生的气体，从而改进中断性能和电极绝 缘。如前所述，接触指可在接触臂机架上回转。在这里需要使接触指 可以回转而不产生触指周围电弧气体显著的旁通回路。同时也需要以 足够的强度支撑回转轴上的触指，以维持它抵抗故障电流电磁力的位 置。回转轴必须有足够大的直径以便架设多个触指并保持足够的刚 性。这就需要有一个包含很大质量和材料的大轴。它也在接触指上产 生一个大的孔，同样需要额外的材料和成本。最后，由于每个触指的 负荷是由触指回转轴承担到接触机架上的支承点上去的，在接触臂机 架里就需要这些外置支承点有相当的强度。也需要有一个标准设计可 以用于一个范围内的额定电流。这就需要减少接触指的数目而又维持 气体密闭。

众所周知，可动主触点应与接触指的自由端有一距离，从而可作 为起弧趾，在主触点闭合之前在电路断路器关闭过程中与静止起弧触 点相接触，在主触点闭合时使接触指围绕共同回转轴摆动。在打开时， 接触弹簧再次摆动接触指，从而使电弧接触，直到主触点拉弧完成电 流中断之后才分离。

在所有的接触指上都有起弧趾的地方，对于电弧来说，它可以形 成在横跨电极的任何一点上。在电极打开的过程中起弧接触到的最后 部件上最有可能发生电弧。这是因为，在电极打开中，起弧在通常同 样一点上接触所有的部件，由于制造公差所形成的微小差别可以使接 触的最后分离部位置改变。因此，电弧可以在跨越电极的任何地方形 成，通常是靠近一个外侧的边缘。这种电弧的偏中心位置可以使中断 操作失败。

一个制造商已经采用限制固定起弧触点的宽度到电极的中央来使 电弧居中。这种设置的缺点是，尽管所有接触指的共同特性可以被维 持，但是外侧的触指落在主触点上，而不是落在更硬的起弧触点上。 这就造成主触点在产品寿命期间的过早磨损和变平。另外的厂商移去 外侧接触指上触指的起弧端，以便使电弧取中。这种方法具有同样的 会加速外侧触指主触点的磨损的缺点，也需要使用两种不同类型的接 触指。

在带有整体电弧室密封的电路断路器中，在最初的安装和随后的 维修时，需要安装和移去活动的接触机架组合(即接触机架)。但是， 电弧室密封却会妨碍接近到驱动连接部件。目前的技术包括一个位于 接触机架顶部封闭表面里的接近口，可以通过这个口子将工具伸进去 操作分开装置。这个装置通常是一个横向销钉，它可以滑进或滑出驱 动连接，并被一个弹簧或定位螺钉维持在位。

这种方法的缺点是用于将弹簧保持在位的零件的成本。而且，将 工具伸入和将销钉侧向滑入也是一个费时费力的操作。如果有杂物存 在，是很难将销钉滑入的，在使用定位螺钉的情况下，这个销子可能 会因为疏忽处于非配合位置，或者螺钉未被上紧。

因此，需要有改进的电气开关装置，如克服了这些缺点的电力空 气电路断路器。

这个以及其它的要求可以被本发明所满足，本发明致力于这样的 电气开关装置，其中接触机架具有凹下的表面与回转轴在径向上对准 以用于接触指，同时可回转接触指上的径向凸出表面安座其上，在接 触闭合时将作用在接触指上的反应力传输到接触机架上去。这就减小 了回转轴的弯曲，并允许它和它的支撑可以减小尺寸。对于较低额定 值的应用，某些接触指可以被环形分隔器所代替，这些分隔器也座落 在机架的径向凹下表面上。本发明的另一方面，是接触机架带有凹槽， 接触指上的径向延伸的横向延长体座于其中，以便提供一个密封来限 制在电流中断时产生的起弧气体。这些凹槽的底部形成了径向的表 面，接触指就面对这个表面安置。接触机架最好有一个机体，在其中 安装有回转轴，以及有一个密封组件，它与机体相配合并提供封闭机 构，这个机构在指之间延伸以便限制电弧气体。这个密封组件也有径 向凹面，与它相面对安装的有接触指，或者是提供的分隔器。这个密 封组件带有空间上分开并有相面对凹口的支脚，它与回转轴的两端相 配合以便将密封组件固定到机架体上。接触指被安置得面对接触机体 里凹槽的径向表面以及密封组件里径向的凹面，可以在允许接触指回 转时维持气体封闭。

本发明的又一个方面是，当接触机架不处于关闭位置时，接触弹 簧推压接触指所面对的止动表面带有一个外形，它将所选择的一个接 触指比其它的接触指推出得更靠近静止触点。这一点使所选接触指上 的起弧趾，在关闭时为第一个接触静止起弧触点或趾体，而在打开时 则为最后一个，从而使电弧集中在这些接触指的起弧趾上。这些所选 定的接触指最好是靠内的接触指。这种安排可以使电弧集中在内指 上，而不会在其它接触指的主触点上产生过度磨损，也不需要对那些 针对电弧的接触指有不同的规格。

本发明的另一个方面是，接触机架被连接机构连接到电气开关装 置的操作机构的电极臂上，这个连接机构包括一个连接到邻近一端电 极臂的连接体，这个连接体还有一个从一个第二端横向延伸的驱动 销。接触机架有一个凹槽，它的尺寸可以用可回转方式容纳这个连接 体，有一个横对凹槽的位于接触机架内的通道，以及在凹槽里的一个 狭缝引导到这个通道，这个狭缝比通道窄。驱动销可在这个通道内自 由转动，并被销住只能在驱动销和接触机架间一个预定的转动方向上 通过狭缝滑动。固定机架的回转是可以被释放的，以便允许接触机架 转动到一个预定的方向，使得驱动销可以通过狭缝被插入到通道中或 从通道中取出。

对本发明的充分理解可以通过如下参照附图对优先实施例的说明 而获得，其中：

图1是根据本发明的一个电力空气电路断路器的分解的等比例 图。

图2a是通过图1的电路断路器的一个垂直剖面图，所示为全关位 置。

图2b与图2a类似，但是所示为电路断路器关闭顺序中的同时接 触和趾尖接触过程。

图2c与图2a类似，但是所示为接触指即将断开在起弧趾上的接 触。

图2d与图2a类似，但是所示为接触机架处于完全打开位置。

图3是形成电路断路器一部分的接触机架的等比例图，部分零件 被略去以便可以看得更清楚，并且带有移走和转动了的封闭组件。

图4是从另一个角度看如图3的部分零件被略去的接触机架的等 比例图，封闭组件被安装就位但是部分被切去。

图5是接触机架底部的等比例图，驱动连接组合被从机架上分 离。

图6与图5类似，显示驱动连接组合与机架相配合。

图7是一个示意图，显示接触机架被转动，使机架从驱动连接上 脱离，以便从电路断路器上拆下来。

本发明可以应用到电气开关装置，如电路断路器，网路保护器， 转换开关和切断开关，并以应用为一个电力电路断路器来加以说明。

参看图1，根据本发明的电力空气断路器1有一个外壳3，它包括 一个模压的前箱体5和后箱体7，以及一个盖子9。举例说明的电路断 路器1有3个电极10，带有前后箱体5，7，形成三个电极室11。每 个电极10还有一个电弧室13，由一个通气的电弧室盖15封闭。

电路断路器1有一个操作机构17，固定在前箱体5的前方，并被 盖子9封闭。操作机构17有一个前面19，它可以通过盖子上的一个 开口21被接近。这个操作机构17包括一个大弹簧18，它被上紧以便 贮存关闭电路断路器的能量。面板19安装着压关按钮23，它可以被 操作来释放关闭弹簧以便关闭电路断路器，并且还安装有一个压开按 钮25用于打开电路断路器。指示器27和29分别显示负载弹簧的状态 和接触器的开关情况。负载弹簧利用操作负载把手31或利用一个马达 (没有画出)遥控来被加载。

这个共同的操作机构17，利用一个电极轴33连接到每个单独的 电极上去，在电极轴上对于每个电极有一个凸起35。作为常规，操作 机构17有一个释放单元(没有画出)，它根据预定的流经电路断路器的 电流参数，起动操作机构来利用电极轴33的转动打开电路断路器的所 有电极。

如在图2a-2d中所示，电路断路器1的每个电极有可分开的主触 点37，这个主触点由静止主触点39和活动主触点41构成。静止主触 点39被连接到一个供电线导体43上，这个导体安装在后箱体7上并 从其上朝后伸出。活动主触点41被安装在一个活动导体组合45上。 这个组合包括一个接触机架47，多个接触指49利用一个回转轴51以 可转方式安装在这个机架上。活动主触点41固定在接触指49上，在 回转轴51到一个第一或自由端53之间的中部位置上。邻近接触指的 自由端53有一个电弧趾55，它形成一个活动电弧触点，它与一个通 过导电壁片59固定到线路导体上并形成静止电弧触点的趾体57一 起，形成一对电弧触点。

活动导体组合45进一步包括柔性分流器61，这个分流器将接触 指49连接到一个负载导体63上，负载导体也从后箱体7上朝后突出。 作为常规，一个电弧斜槽65被提供在电弧室13里。一个电弧流动器 67将电弧从趾体导引到电弧室中去，在电弧室中电弧以熟知的方式熄 灭。

在图2a-2d以外，来看看图3，4，5，接触机架47有一个模制体 69和一对利用螺栓70固定其上的支脚71。固定支轴73从支脚71的 自由端向外凸出。回转轴51以其端部被支撑在支脚71里。接触指49 以可回转方式固定在回转轴51上。接触指49的第二端75，被一对坐 落在模制体凹部83中的接触弹簧79，压在模制体69上的一个止动横 档77上。这个止动横档77有一个外形，它包括位于止动横档中心的 一个凹部83。这一点允许接触弹簧79转动与凹部83对准的中央接触 指，使得它的第一端或自由端53，比其它的处于外侧的接触指，更远 地被突出于接触机架。

接触指49带有扩大的部分85，它在径向上从安装孔87朝向外延 伸，进入机架体的凹槽89中。凹槽89由翅片91界定，翅片在位于回 转轴51上的接触指之间延伸，并在轴向上将它们分开。接触机架47 还包括一个封闭组件93，它在图3中看得最清楚，在那里它被从机架 47上移开并转动了180°。这个封闭组件93有一个弧形底座95，从 这个底座上有一个朝外延伸的遮板97。翅片99从封闭基体上朝内径 向延伸以形成槽101。基座95上的端壁103带有相对的圆形凹口105， 它与回转轴51的端部配合，以便将封闭组件固定在机架体69上，如 图4所示。在这个组装上去的位置，翅片99在封闭组件93上在接触 指49之间延伸，并且与机架体上的翅片91相对准以形成封闭，用于 防止电弧气体通过接触指之间的空隙流出。如在图2d中可见，封闭板 97还额外限制触点打开时电弧气体围绕机架47流动。

参看图2a，接触指49的加大部位85带有径向伸展的凸出部107， 它坐落在机架体上的槽89和封闭组件的槽101中的径向凹下表面109 和111中。这些表面用于传递接触指49和机架体69之间的作用力， 以防止回转轴51的弯曲。这就可以使轴51用较轻规格或更便宜的材 料来制作。而且，回转轴51的支撑，即支脚71，可以得到减轻了的 负担。这个径向表面的安置可以维持气体封闭而又允许接触指转动。

如图2d中所示，接触机架47是以可回转方式安装的，以便转动 打开和关闭可分触点37。轴承窝113由前箱体5和后箱体7上的配合 凹口115形成，用于支脚71自由端上的转轴73。机架47被一个连接 组合117绕着转轴73转动，这个组合117以可转动方式连接到电极轴 33上的电极凸起35上。

这个电路断路器1是按下述方式操作的：

在接触机架47转动到如图2a所示的完全关闭位置上，可分离触 点37被闭合以完成一个电路连接，这个电路包括供电线导体43，固 定触点39，活动触点41，接触臂49，柔性分流器61和负载导体63。 在这个完全关闭的位置上，电弧触点被打开。而且，在这个完全关闭 的位置，接触臂的第二端75被从止动横档77上分开。接触弹簧79 维持着固定和活动触点39，41之间的压力。

当电路断路器开始打开时，接触机架开始按逆时针方向转向图2b 中所示的位置。在这个位置上，机架在逆时针方向稍微偏离图2a中的 位置，接触弹簧79在顺时针方向摆动接触指49，从而使它们围绕可 分离触点37摆动并且关闭电弧触点。在这时，电流既流经闭合的可分 离触点，又流经起弧触点。在接触机架继续它的打开过程中的逆时针 转动并到达图2c中所述的位置时，可分离触点就被打开。除此之外， 图2c中外侧的接触指49o的第二端75已经落在止动横档77上，并 被与机架一起转动来打开相关联的电弧触点和可分离触点。但是，中 心接触指49c的第二端进入止动横档77的下凹83中，因此可以继续 转动而维持中心电弧接触闭合。然后，机架47在逆时针方向的继续转 动，会只在中心接触指的趾体57和电弧趾55c之间形成一个电弧。这 个电弧然后被引弧器67传递到电弧斜槽65中熄灭。

图2d显示机架处于完全打开的位置，中心接触指49c处于超前位 置。这样，在下一个闭合循环中当机架移动到关闭位置时，中心接触 臂的电弧触点将第一个接触，然后才是外侧接触指的电弧触点。这将 造成接触指摇摆到图2b中所示的位置，其中电弧触点和可分离触点都 被闭合。当机架到达图2a所示的完全关闭位置时，电弧触点断开，所 有的电流流经闭合的可分离触点37。

电路断路器1是做成为标准组件的，因此相同的基本结构可应用 于一个宽范围的电流额定值。对于最高的额定电流，最大数量的接触 指被安装在机架里。对于例举的机架，这是有12个接触指。对于这样 一个高电流额定值，一套额外的柔性导流片(没有画出)可以接在接触 指和负载导体63之间。在这些应用中，更大的电源线导体43和负载 导体63被采用。对于较低的电流额定值，需要较少的接触指49。在 这些情况中，环形壁片119代替了被取走的接触指。这样，如在图3 和图4中所示，在机架每一端上的两个外侧接触指已经被这些环形壁 片所代替。这些环形壁片有二个功能：和它们代替的接触指一样，它 们有相同的面对径向表面109和111的径向凸出表面120，以便传输 接触指和机架之间的作用力，它们还可以阻挡电弧气体的流动。

电路断路器1的另一个独特的方面，是机架47和电极轴凸起35 之间的连接121。参看图2a，图5和图6，这个连接121包括连接组 合117以及它的连接到电极凸起35和机架47的可转动连接。连接组 合117包括一对连接体123，它们带有偏心端125，跨在电极凸起35 上，它们通过一个销钉127被连接到这个凸起上、一个驱动销129通 过连接体123的其它端横向伸延并被固定，从而使它不能相对于连接 而转动。机架47的背后带有一个凹槽131，它的大小能以可转动方式 接受连接体123。一个环形通道133被模压在连接机架47中，横向朝 向凹槽131。凹槽131中的一对切口135通向通道133。驱动销129 在通道133中可以自由转动，但是被平台137锁住，使它只能够在驱 动销129和接触机架47之间的一个预定的转动方向上通过切口135 滑动。这个预定的在驱动销129和机架47之间的位置，不能用以可转 动方式固定在外壳3里的机架来确定，用于进行如图2a-2d中所示的 转动。如前面所讨论过的，接触机架支脚71的转轴73被容纳在轴承 窝113里，这个轴承窝由前箱体5和后箱体7里的相面对的凹口115 形成。为了安装或拆去机架47，后箱体7被取走。这就允许转轴73 利用转动弧形表面139被移到右侧，这个弧形表面位于机架体69上， 中心在转轴73上，面对着前箱体5的表面141，如图7中所示。这就 将切口135与驱动销129上的平台137对准，使得在接触机架47被 拉出到右侧时，驱动销129通过缺口135。连接123最好提供有一个 凸轮表面145，它抵压在外壳的隔板143上，以便如图7中所示那样 定位连接体123，用于安装一个新的或修好的接触机加47。

尽管本发明的具体的实施例已被加以详细说明，对于那些内行来 说非常明显的是，这些细节的各种改变和代替可以从本发明的整体技 术中获得。因此，所公开的特别设置只是用于说明，并不对本发明的 范围加以限制，本发明由所附的权利要求书及任何和全部的等同物给 出完全的说明。