予備成形シェッドを有するヒューズ絶縁支持ブラケット

本発明は、電気的過負荷に対して保護するために電力分配システムで使用され得るヒューズ安全器に関する。

関連出願との相互参照 本出願は、米国特許法第119条の規定により、2014年3月20日出願の米国仮特許出願第61/968020号に基づく優先権を主張するものである。

本発明は、電気的過負荷に対して保護するために電力分配システムで使用され得るヒューズ安全器に関する。高電圧ドロップアウト・ヒューズのような屋外安全器は、システム過負荷または故障状態によって破損される可能性がある機器のための渦電流保護を行うことができる。そのような屋外安全器は、架空配電線の一区域または機器の破損された部分での故障電流または過負荷電流を取り除くために使用され得る。

屋外安全器は、ヒューズ管(ヒューズ素子を含む)と、安全器が固定された支持体から安全器の導電性部分を電気的に絶縁する取り付け絶縁体とを含むことができる。取り付け絶縁体は、典型的には、外側シールドを含む。外側シールドは、一般に、絶縁体の外側のクリープ距離およびフラッシュオーバ距離を増加させるためのいくつかの半径方向に延びるフィンを含む。従来のシステムでは、外側シールドは、絶縁体を単体としてオーバーモールド成形することによって形成される。

本発明の一態様によれば、ヒューズ安全器のための支持ブラケットは、(i)上部と、上部と反対側の下部と、上部と下部との間の中間部とを有する絶縁ロッドと、(ii)上部の外側表面の上に締まり嵌めを介して固定された第1のシェッド・スリーブであって、第1のシェッド・スリーブの内側表面が、上部の外側表面と第1のシェッド・スリーブの内側表面との間の誘電体界面を形成する、第1のシェッド・スリーブと、(iii)下部の外側表面の上に別の締まり嵌めを介して固定された第2のシェッド・スリーブであって、第2のシェッド・スリーブの内側表面が、下部の外側表面と第2のシェッド・スリーブの内側表面との間の誘電体界面を形成する、第2のシェッド・スリーブと、(iv)第1のシェッド・スリーブと第2のシェッド・スリーブとの間の絶縁ロッドの中間部に固定された取り付けブラケットとを備える。

本発明の一態様によれば、ヒューズ安全器を組み立てるための方法が提供される。方法は、(i)上部と、上部と反対側の下部と、上部と下部との間の中間部とを有する絶縁ロッドを設けることと、(ii)絶縁ロッドの中間部に取り付けブラケットを固定することと、(iii)上部の外側表面の上に第1の予備成形シェッド・スリーブを摺動させることであって、第1の予備成形シェッド・スリーブの内側表面が、上部の外側表面と第1の予備成形シェッド・スリーブの内側表面との間の誘電体界面を形成する、第1の予備成形シェッド・スリーブを摺動させることと、(iv)下部の外側表面の上に第2の予備成形シェッド・スリーブを摺動させることであって、第2の予備成形シェッド・スリーブの内側表面が、下部の外側表面と第2の予備成形シェッド・スリーブの内側表面との間の誘電体界面を形成する、第2の予備成形シェッド・スリーブを摺動させることとを含む。

本明細書に記載の実施態様によるヒューズ安全器組立体を示す側面図である。

図1のヒューズ安全器組立体の支持ブラケットの側面図および上面図である。

図2の支持ブラケットの分解側面組立図である。

図3の上側シェッド・スリーブの下面図および絶縁ロッドの上部の上面図である。

図2の支持ブラケットの上側シェッド・スリーブの側面斜視図である。

本明細書に記載の別の実施態様による別の上側シェッド・スリーブの側面斜視図である。

本明細書に記載の別の実施態様による上側シェッド・スリーブの側面断面図を伴う、取り付けブラケットを示す分解側面図である。

本明細書に記載の別の実施態様によるヒューズ安全器組立体のための支持ブラケットの側面図である。

本明細書に記載の一実施態様によるヒューズ安全器のための支持ブラケットを組み立てるための例示的なプロセスの流れ図である。

以下、添付図面を参照して詳細に説明する。異なる図面中の同じ参照番号は、同じまたは類似の要素を指すものとする。

本明細書に記載のシステムおよび/または方法は、ヒューズ安全器のための支持ブラケットに関する。一実施態様では、支持ブラケットは、絶縁ロッドを含むことができ、絶縁ロッドは、絶縁ロッドの上端に第1のねじ付き支持棒を有し、絶縁ロッドの下端に第2のねじ付き支持棒を有する。1つまたは複数のシェッド・スリーブは、締まり嵌めを介して、第1の支持棒と第2の支持棒との間の絶縁ロッドの外側表面の上に固定され得る。1つまたは複数のシェッド・スリーブの内側表面は、絶縁ロッドの外側表面とシェッド・スリーブの内側表面との間の誘電体界面を形成する。取り付けブラケットは、第1のねじ付き支持棒と第2のねじ付き支持棒との間の支持ブラケットの一部に固定され得る。1つまたは複数のシェッド・スリーブは、絶縁ロッドの上への取り付け前に、予備成形され得る。

別の実施態様では、ヒューズ安全器のための支持ブラケットは、上部と、上部と反対側の下部と、上部と下部との間の中間部とを有する絶縁ロッドを含むことができる。第1のシェッド・スリーブは、第1のシェッド・スリーブの内側表面が、上部の外側表面と第1のシェッド・スリーブの内側表面との間の誘電体界面を形成するように、上部の外側表面の上に、締まり嵌めを介して固定され得る。同様に、第2のシェッド・スリーブは、第2のシェッド・スリーブの内側表面が、下部の外側表面と第2のシェッド・スリーブの内側表面との間の誘電体界面を形成するように、下部の外側表面の上に、別の締まり嵌めを介して固定され得る。取り付けブラケットは、第1のシェッド・スリーブと第2のシェッド・スリーブとの間の絶縁ロッドの中間部に固定され得る。

図1は、本明細書に記載のシステムおよび/または方法が実施され得る例示的なデバイス10の図を提供する。一実施態様では、デバイス10は、ヒューズ安全器組立体を含むことができる。デバイス10は、例えば、架空配電システムで使用され得る。

装置(例えば、デバイス10)を参照して本開示で使用するとき、「高電圧」という用語は、3キロボルト(kV)を超える公称システム電圧で動作するように構成された機器を指す。したがって、「高電圧」という用語は、一般に「配電」システムと呼ばれる、約3kV〜38kVの公称電圧で動作するシステムのような、電気ユーティリティ・サービスで使用するのに適した機器、ならびに、約38kVを超える公称電圧で動作する「伝送」システムで使用するための機器を指す。

デバイス10は、一般的に、ヒューズ組立体200を支持する支持ブラケット100を含むことができる。デバイス10は、システムの過負荷または故障状態によって破損される可能性がある機器のための渦電流保護を提供することができる。図1に示すように、デバイス10は、典型的には、ヒューズが切れたとき、ヒューズ組立体200の一部がそれ自体の重量の下で回転し、勝手に開くことを可能にする角度で、ヒューズ組立体200が取り付けられる。より具体的には、過負荷状態が生じたとき、ヒューズ組立体200内のヒューズ・リンクは、溶解することになり、ヒューズ組立体200が落下すること、およびデバイス10を流れる電流を遮断することを引き起こす。

図2は、支持ブラケット100の側面図および上面図を含み、図3は、支持ブラケット100の組立または分解図である。図2および図3をまとめて参照すると、支持ブラケット100は、取り付けブラケット104を有する絶縁ロッド102を含むことができる。絶縁ロッド102は、絶縁ロッド102の各端部にねじ付き支持棒108を有する固体絶縁コア103を含むことができる。絶縁コア103は、例えば、繊維ガラス材料または別の絶縁材料を含むことができる。例えば、絶縁コア103は、全米電気機械製造業者協会(NEMA:National Electrical Manufacture Association)名称G−10またはFR−4によるガラス繊維強化エポキシ積層チューブを含むことができる。

取り付けブラケット104は、例えば、亜鉛めっき鋼で形成された肘部105およびリング106を含むことができる。肘部105(フランジとも呼ばれる)は、デバイス10が(例えば、図1に示すように)垂直からある角度で接地要素に取り付けられることを可能にするために、取り付け開口部および角度付きフレームを含むことができる。取り付けブラケット104のリング106は、絶縁ロッド102の上を摺動され得、絶縁コア103およびリング106に挿通されたピン107を使用して、絶縁ロッド102の中間部に固定され得る。

各ねじ付き支持棒108は、例えば、スタッドが取り付けられた雄または雌の六角コネクタを含むことができる。ねじ付き支持棒108の六角コネクタは、絶縁コア103およびねじ付き支持棒108の界面に肩109を形成するように、絶縁コア103の端部に取り付けられ得る。一実施態様では、ねじ付き支持棒108は、ワッシャ112およびナット114を介して支持棒108のスタッド上に固定された(肩109に当接し得る)エンド・ブラケット110を受け入れることができる。エンド・ブラケット110が回転しないように、六角形状の開口部が、ねじ付き支持棒108の六角形状部分と整合するようにエンド・ブラケット110に機械加工され得る。エンド・ブラケット110、ワッシャ112、およびナット114が、絶縁ロッド102の端部で各ねじ付き支持棒108に固定されたとき、ヒューズ組立体200は、各エンド・ブラケット110に取り付けられ得る。

支持ブラケット100は、水分および汚染による電圧フラッシュオーバまたは電圧トラッキングを防止するために、上側絶縁体シェッド・スリーブ120および下側絶縁体シェッド・スリーブ130(本明細書では、合わせて「絶縁体シェッド・スリーブ120/130」、または総称的に「絶縁体シェッド・スリーブ120/130」と呼ぶ)を含むこともできる。絶縁体シェッド・スリーブ120/130は、一般に、例えば、誘電性シリコーン、熱可塑性エラストマ、または、エチレン−プロピレン−ジエンモノマ(EPDM:ethylene−propylene−dienemonomer)などの、熱および圧力の下で加硫されたゴムから形成され得る。本明細書に記載の実施態様によれば、絶縁体シェッド・スリーブ120/130は、絶縁ロッド102の円周上に押圧され、絶縁コア103との締まり嵌めを介して位置を維持するように寸法が決められた内部孔を有する予備成形構成要素であってよい。一実施態様では、予備成形シェッド・スリーブ120/130は、手動処理なしでフラッシュ(例えば、成形プロセスによって残される不要な材料)を除去する自動化された方法で製造され得る。

絶縁コア103の(例えば、絶縁ロッド102の円周に沿った)外側表面は、各絶縁体シェッド・スリーブ120/130の内側表面とのクリーンな接触を提供するために、全体的に滑らかで円筒状である。締まり嵌め(摩擦嵌めとも呼ばれる)は、各絶縁体シェッド・スリーブ120/130の内側表面が、絶縁ロッド102の外側表面と絶縁体シェッド・スリーブ120/130との間の誘電体界面を形成することを保証する。

いくつかの実施態様では、絶縁体シェッド・スリーブ120/130は、各々、支持ブラケット100の外側のクリープ距離を増加させるためのいくつかの半径方向に延びるフィン122/123を含むことができる。フィン122/123は、地上または野ざらしのスイッチ施設で望ましい可能性がある。増加したクリープ距離は、例えば、絶縁体シェッド・スリーブ120/130上のフィン122/132の間隔および/または寸法を変化させることによって提供され得る。

一実施態様では、上側絶縁体シェッド・スリーブ120および下側絶縁体シェッド・スリーブ130の構成は、上側絶縁体シェッド・スリーブ120および下側絶縁体シェッド・スリーブ130のための交換可能な構成要素を提供するために同一であってよい。別の実施態様では、図1〜図3に示すように、上側絶縁体シェッド・スリーブ120および下側絶縁体シェッド・スリーブ130は、実質的に同様であり得るが、フィン122およびフィン132は、(例えば、上側絶縁体シェッド・スリーブ120および下側絶縁体シェッド・スリーブ130が絶縁ロッド102の両端に設置されたとき、同じ方向に傾斜を提供するように)反対方向に傾斜123/133を有することができる。さらに他の実施態様では、上側絶縁体シェッド・スリーブ120および下側絶縁体シェッド・スリーブ130は、(例えば、取り付けブラケット104の設置場所に応じて)異なる軸長および/または異なるフィン122/132の量を有することができる。

図3に示すように、上側絶縁体シェッド・スリーブ120および下側絶縁体シェッド・スリーブ130は、それぞれ、絶縁ロッド102の上端および下端の上を摺動することができる。いくつかの実施形態では、上側絶縁体シェッド・スリーブ120および下側絶縁体シェッド・スリーブ130は、締まり嵌めを介して絶縁ロッド102上の定位置に保持され得る。すなわち、上側絶縁体シェッド・スリーブ120および下側絶縁体シェッド・スリーブ130は、各々、絶縁コア103の円周にわたって延伸され得るように円周寸法が決められた中央孔(それぞれ、参照124および134)を有することができる。締まり嵌めは、結合剤を使用することなく、絶縁コア103の外側表面と絶縁体シェッド・スリーブ120/130の内側表面との間に(例えば、中央孔124/134に沿って)、実質的に空隙のない誘電体界面を提供する。一実施態様では、絶縁体シェッド・スリーブ120/130は、絶縁ロッド102の外側表面と絶縁体シェッド・スリーブ120/130の内側表面との間の界面で使用される(シーラント、潤滑剤、または接着剤のような)いかなる追加の材料もなしに、絶縁ロッド102に押し付けられ得る。

図4は、上側シェッド・スリーブ120および絶縁ロッド102の締まり嵌めを示すために、上側シェッド・スリーブ120の簡略化した下面図および絶縁ロッド102の簡略化した上面図を提供する。下側シェッド・スリーブ130は、下側シェッド・スリーブ130および絶縁ロッド102の同様の締まり嵌めを提供するために、上側シェッド・スリーブ120と同様に構成され得る。図4に示すように、絶縁ロッド102の外径118は、上側シェッド・スリーブ120の中央孔124の内径128よりも大きい。上側シェッド・スリーブ120の内側表面は、中央孔124に沿って、全体的に滑らかで円筒形である。したがって、上側シェッド・スリーブ120は、設置時に絶縁ロッド102に加えられている一貫したフープ力により、気密/水密嵌合を提供するために、絶縁ロッド102の上に引き伸ばされ、操作され、押し付けられ、および/または押圧され得る。絶縁ロッド102と上側シェッド・スリーブ120との間の締まり嵌めは、絶縁ロッド102と上側シェッド・スリーブ120との間の誘電体界面を提供することができる。下側シェッド・スリーブ130は、絶縁ロッド102の異なる部分の上に適用され得る。例えば、上側シェッド・スリーブ120は、取り付けブラケット104より上の絶縁ロッド102の円筒状部分を覆うように構成され得、下側シェッド・スリーブ130は、取り付けブラケット104より下の絶縁ロッド102の円筒状部分を覆うように構成され得る。

図5Aは、上側シェッド・スリーブ120の側面斜視図である。図5Bは、本明細書に記載の別の実施態様による上側シェッド・スリーブ520の側面斜視図である。図3および図5Aをまとめて参照すると、上側シェッド・スリーブ120のステム部126は、上側シェッド・スリーブ120が絶縁ロッド102の上部の上を完全に摺動することができ、支持ブラケット100が組み立てられたとき、中央孔124が上端ブラケット110に対して終端することができるように成形され得る。下側シェッド・スリーブ130(図5Aには示さず)は、同様に構成され得、絶縁ロッド102の下側部分上に組み立てられ得る。

対照的に、図3および図5Bをまとめて参照すると、上側シェッド・スリーブ520は、六角形状開口部524を有する一体型ガスケット522を組み込んだステム部526を含むことができる。六角形状開口部524は、ねじ付き支持棒108の六角形部分の上に嵌合する/広がるように寸法が決められ得る。ガスケット522は、中央孔124を部分的に覆うため、および、絶縁ロッド102の肩109を越える上側シェッド・スリーブ520の挿入を防止するために、ステム部526に接合することができる。したがって、支持ブラケット100が上側シェッド・スリーブ120の代わりに上側シェッド・スリーブ520を使用して組み立てられたとき、上端ブラケット110は、絶縁ロッド102の肩109と上端ブラケット110との間にシールを形成するために、ねじ付き支持棒108の六角形部分およびガスケット522の上に固定され得る。また、ガスケット112は、絶縁コア103の上端の周囲に耐候性シールを提供するために、上端ブラケット110とナット114との間をシールすることができる。下側シェッド・スリーブ(図示せず)は、上側シェッド・スリーブ520と同様に構成され得、絶縁ロッド102の下側部分上に組み立てられ得る。

図6は、本明細書に記載の別の実施態様による上側シェッド・スリーブ620の側面断面図を伴う、取り付けブラケット104を示す分解側面図である。上側シェッド・スリーブ620は、全体的に、中央孔124を有する上側シェッド・スリーブ120と同様に構成され得る。しかしながら、図6に示すように、拡張部621が、上側シェッド・スリーブ620の底部に含まれ得る。拡張部621は、中央孔124の直径よりも大きい直径の孔622を含むことができる。孔622は、シェッド・スリーブ620および取り付けブラケット104の両方が絶縁ロッド102の上に設置されたとき、上側シェッド・スリーブ620が取り付けブラケット104のリング106の一部に重なる、またはそれを受け入れることを可能にすることができる。拡張部621は、したがって、中央孔124および拡張孔622の接合部で、リング106の上端と肩623との間の界面を覆うことができる。拡張部621の軸長に応じて、一実施形態では、拡張部621は、取り付けブラケット104の肘部105による妨害を回避するために、切り欠き624を含むことができる。

図7は、本明細書に記載の別の実施態様による支持ブラケット700の側面図である。図7に示すように、単一のシェッド・スリーブ720は、絶縁ロッド102を覆うために使用され得る。上側シェッド・スリーブ120および下側シェッド・スリーブ130と同様に、シェッド・スリーブ720は、フィン722と、締まり嵌めを提供するために絶縁ロッド102の円周にわたって引き伸ばされ得るように寸法が決められた円周を有する中央孔とを含むことができる。図7の構成では、シェッド・スリーブ720は、取り付けブラケット704が取り付けられる前に、絶縁ロッド102の上に設置され得る。取り付けブラケット704は、例えば、絶縁ロッド102およびシェッド・スリーブ720両方の一部の上に取り付けられ得る。したがって、取り付けブラケット104(例えば、図3)とは対照的に、取り付けブラケット704は、取り付けブラケット704が絶縁ロッド102およびシェッド・スリーブ720の上に配置されることを可能にするために、クランプ金具706および/またはツーピース結合金具を使用することができる。別の実施態様では、取り付けブラケットのための異なる構成が、絶縁ロッド102の両端で取り付けブラケットを固定するために使用され得る。

図8は、本明細書に記載の一実施態様によるヒューズ安全器のための支持ブラケットを組み立てるための例示的なプロセスの流れ図である。図8に示すように、プロセス800は、絶縁円筒形ロッドを設けること(ブロック810)と、取り付けブラケットをロッドの中間部に固定すること(ブロック820)とを含むことができる。例えば、ねじ付き支持棒108を含む絶縁ロッド102が、設けられ得る。取り付けブラケット104は、絶縁ロッド102の上を摺動され得、ピン107で固定され得る。

プロセス800は、また、上部の外側表面と上側シェッド・スリーブの内側表面との間の誘電体界面を形成するために、絶縁ロッドの上部の外側表面の上で予備成形上側シェッド・スリーブを摺動させること(ブロック830)を含むことができる。例えば、上側シェッド・スリーブ120は、絶縁ロッド102の上部が中央孔124を満たし、取り付けブラケット104と上部ねじ付き支持棒108との間の絶縁ロッド102の外面に沿って絶縁ロッド102と上側シェッド・スリーブ120との間の誘電体界面を形成するように、絶縁ロッド102の上端に押し付けられ得る。

プロセス800は、また、下部の外側表面と下側シェッド・スリーブの内側表面との間の誘電体界面を形成するために、絶縁ロッドの下部の外側表面の上で予備成形下側シェッド・スリーブを摺動させること(ブロック840)を含むことができる。例えば、下側シェッド・スリーブ130は、絶縁ロッド102の下部が中央孔132を満たし、取り付けブラケット104と下部ねじ付き支持棒108との間の絶縁ロッド102の外面に沿って絶縁ロッド102と下側シェッド・スリーブ130との間の誘電体界面を形成するように、絶縁ロッド102の下端に押し付けられ得る。

ヒューズ安全器支持ブラケットのための絶縁ロッドの上に適用され得る予備成形シェッド・スリーブを設けることは、製造を単純化し、従来の支持ブラケットを製造するために使用される複雑なオーバモールド・プロセスを排除する。加えて、予備成形シェッド・スリーブは、フラッシュを手動で除去する場合を減少させる。汚染蓄積によるフラッシュ・ラインへのトラッキングを回避するために、一部が成形された後、従来の成形プロセスからのフラッシュは、(典型的には手動で)除去されなければならない。同様に、製造中の成形不良からのスクラップは、支持ブラケット全体がシェッドの不良によりスクラップにされなければならない場合を排除することによって、減少され得る。さらに、シェッドのための材料タイプは、顧客の嗜好(例えば、シリコーンまたはEPDMを好む)を満たすために容易に適合され得る。また、取り付けブラケット(例えば、取り付けブラケット104)を覆われないままにする予備成形シェッド・スリーブを使用する実施態様は、取り付けブラケットの周りのシェッド絶縁体を介する侵食による公知の問題を排除することができる。

例示的な実施態様の前述の説明は、例示および説明を提供するが、網羅的であること、または、本明細書に記載の実施形態を開示された正確な形態に限定することを意図していない。修正および変形が、上記の教示に照らして可能であり、または、実施形態の実施から得られ得る。

本発明は、上記で詳細に説明されてきたが、本発明は、本発明の要旨から逸脱することなく変更され得ることは、当業者には明らかであろうことが明白に理解される。形態、設計、または配置の様々な変更は、本発明の要旨および範囲から逸脱することなく本発明に対してなされ得る。したがって、上記の説明は、限定ではなく、例示的であるとみなされるべきであり、本発明の真の範囲は、以下の特許請求の範囲で定義されているものである。

本出願の説明で使用された要素、行為、および命令は、明示的にそのように記述されない限り、本発明にとって重要または必須であると解釈されるべきではない。また、本明細書で使用するとき、「a」という冠詞は、1つまたは複数の項目を含むことが意図されている。さらに、「基づく」という句は、別段に明示的に述べられない限り、少なくとも部分的に「基づく」ことを意味することが意図されている。