电气开关装置及其可调节承载组件 |
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| 申请号 | CN201010224023.2 | 申请日 | 2010-04-08 | 公开(公告)号 | CN101901727B | 公开(公告)日 | 2015-08-19 |
| 申请人 | 伊顿公司; | 发明人 | L·J·卡普勒斯; D·C·特纳; M·A·麦克菲; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及电气 开关 装置及其可调节承载组件。为电气开关装置如 断路器 (50)提供了一种可调节承载组件(100)。可调节承载组件(100)包括具有第一承载构件(150)和可枢转地联接到第一承载构件(150)的第二承载构件(152)的承载体(102)。调节机构(154)联接到承载体(102)，多个 弹簧 (156)配置在调节机构(154)和第二承载构件(152)之间。弹簧(156)对第二承载构件(152)施加 偏压 力 ，调节机构(154)可相对于承载体(102)进行调节以调节所述偏压力。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于电气开关装置(50)的可调节承载组件(100)，所述可调节承载组件(100)包括： |
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| 说明书全文 | 电气开关装置及其可调节承载组件[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请与共同转让、同时提交的以下申请相关： 技术领域[0004] 所公开的构思一般涉及电气开关装置，更具体地涉及例如为断路器的电气开关装置。所公开的构思还涉及用于电气开关装置的承载组件(carrier assembly)。 背景技术[0005] 电气开关装置如断路器为电气系统提供保护以免遭受电气故障状况，例如电流过载、短路、异常电压和其它故障状况。通常，断路器包括响应于这类故障状况而打开电触点组件以中断流过电气系统的导体的电流的操作机构。 [0006] 如图1所示，某些断路器的电触点组件包括具有多个动触点3的动触点组件1，所述动触点可运动成与相应的静触点(未示出)产生电接触和脱开电接触。具体地，动触点3配置在动触点臂或指(finger)5上，动触点臂或指5可枢转地联接到承载组件7(又见图 2A和2B)。承载组件7包括多个触点弹簧9(在图2A和2B中示出)，它们构造成将指5(图 1)和配置在其上的相应动触点3(图1)偏压抵靠在静触点(未示出)上以在断路器闭合时提供和维持接触压力并适应磨损。承载组件7还包括多个吹 离(脱扣，blow off)弹簧 11(有时也称为凸轮弹簧)(在图2B的分解视图中最佳地示出)，它们构造成减少断路器故障切除时间。也就是说，承载组件7被设计成限流的，使得在较高电流故障状况下动触点组件1的动触点3(图1)“吹离”(例如，分离)相应的静触点(未示出)。 [0007] 除其它缺点之外，这种承载组件设计的缺点尤其在于包括很多部件并且比较难以组装。例如而非限制，如在图2A和2B的示例中所示，承载组件7包括多达20个或更多的触点弹簧9，它们难以进行组装并且难以与承载组件7的相应的指5(图1)适当地对准。不当的对准导致弹簧力不一致，以及断路器的比期望值低的耐受额定容量(等级)。这种承载组件设计还容易受到承载组件7的各部件间的尺寸偏差的影响，这一方面可能导致不期望的低吹离力(例如，产生不期望电气切断的误分断)，另一方面可能促成不期望的高吹离力，这可能导致比期望值高的电流流过断路器并对断路器造成损害。 [0008] 此外，为了确保断路器在工作中能够恰当地运作，对某些承载组件(例如，7)进行测试以验证所要求的吹离力处于预定的上限和下限之间。因此，如果这些承载组件不处在规定的上限和下限以内，则它们会被废弃。希望减少或尽量减少废品的数量以尽量提高承载组件(例如，7)的产率，特别是考虑到其较高的成本。 [0009] 因此，对于例如为断路器的电气开关装置及其承载组件存在改进的空间。发明内容 [0010] 这些及其它需求由所公开构思的实施例来满足，所述实施例涉及用于电气开关装置如断路器的动触点组件的可调节承载组件。除了其它优点之外，优点尤其在于，所述承载组件的可调节特性使得其能够被比较快速和容易地组装并被调节成位于必要的或期望的工程规格界限(例如但不限于，针对吹离力)之内。 [0011] 作为所公开构思的一个方面，为电气开关装置提供一种可调节的承载组件。该可调节的承载组件包括：包括第一承载构件和可枢转地联接到第一承载构件的第二承载构件的承载体；联接到承载体的调节机构；和配置在调节机构和第二承载构件之间的多个弹簧(弹性件)，所述弹簧构造成对第二承载构件施加偏压力(偏向力)。调节机构可相对于承载体进行调节以调节所述偏压力。 [0012] 调节机构可包括长形构件和一定数量的紧固件，其中紧固件将长形构件紧固于承载体的第一承载构件。紧固件可构造成被上紧以使长形构件朝第一承载构件移动，从而增大偏压力，以及被松开以使长形构件移动离开第一承载构件，从而减小偏压力。 [0013] 作为所公开构思的另一个方面，一种电气开关装置包括：一定数量的静触点；和至少一个承载组件，该至少一个承载组件包括：包括第一承载构件和可枢转地联接到第一承载构件的第二承载构件的承载体；联接到第二承载构件的多个动触点臂，每个动触点臂包括可运动成与所述一定数量的静触点中相应的一个静触点产生电接触和脱开电接触的动触点；联接到承载体的调节机构；和配置在调节机构和第二承载构件之间的多个弹簧，所述弹簧对第二承载构件施加偏压力。调节机构可相对于承载体进行调节以调节所述偏压力。附图说明 [0014] 在结合附图阅读时从下面对优选实施例的描述中可获得对所公开构思的充分理解，在附图中： [0015] 图1是现有技术的动触点组件及其承载组件的轴测视图； [0016] 图2A是图1的、现有技术的承载组件的轴测视图； [0017] 图2B是图2A的、现有技术的承载组件的分解轴测视图； [0018] 图3是根据所公开构思的实施例的承载组件的轴测视图； [0019] 图4A是图3的承载组件的轴测视图； [0020] 图4B是图4A的承载组件的分解轴测视图； [0021] 图5A和5B分别是用于图4B的承载组件的弹簧导向器之一的轴测视图和端视图；和 [0022] 图6是图4A的承载组件的端视图。 [0023] 附图标记列表 [0024] 1 动触点组件 [0025] 3 动触点 [0026] 5 指 [0027] 7 承载组件 [0028] 9 触点弹簧 [0029] 11 吹离弹簧 [0030] 50 电气开关装置 [0031] 52 静触点 [0032] 54 极 [0033] 100 承载组件 [0034] 102 承载体 [0035] 104 动触点臂 [0036] 104′ 动触点臂 [0037] 106 动触点 [0038] 108 触点弹簧 [0039] 110 承载体的部分 [0040] 112 弹簧导向器 [0041] 114 导向构件 [0042] 116 导向构件的平坦部 [0043] 118 平坦部的第一侧 [0044] 120 平坦部的第二侧 [0045] 122 间隙 [0046] 124 突起部 [0047] 126 平坦部的第一边缘 [0048] 128 平坦部的第二边缘 [0049] 130 平坦部的第一端部 [0050] 132 平坦部的第二端部 [0051] 134 触点弹簧的第一端部 [0052] 136 触点弹簧的第二端部 [0053] 138 触点弹簧的线圈 [0054] 140 突出部 [0055] 150 第一承载构件 [0056] 152 第二承载构件 [0057] 153 销构件 [0058] 154 调节机构 [0059] 156 吹离弹簧 [0060] 158 长形构件 [0061] 160 第一紧固件 [0062] 162 第二紧固件 [0063] 164 箭头 [0064] 166 长形构件的第一端部 [0065] 168 长形构件的第二端部 [0066] 170 中间部分 [0067] 172 凹座 [0068] 174 吹离弹簧的第一端部 [0069] 176 吹离弹簧的第二端部 [0070] 178 吹离弹簧的线圈 [0071] 180 第一侧壁 [0072] 182 第二侧壁 [0073] 184 体部 [0074] 186 第一槽 [0075] 188 第二槽 [0076] 190 杆 [0077] 192 杆的第一端部 [0078] 194 杆的第二端部 [0079] 196 体部的第一侧 [0080] 198 体部的第二侧 [0081] 200 体部的开孔 [0082] 202 长形的弹簧保持器 [0083] 204 第一侧 [0084] 206 突出部 [0085] 208 第二侧 具体实施方式[0087] 如本文所用，术语“吹离力”是指趋于断开可分离电触点(例如，静触点；动触点)之间的电接触的电磁力。在特定的电气故障状况(例如但不限于，电流过载；短路；其它故障状况)下，吹离力超过相反的偏压力，从而导致动触点被吹离对应的静触点以断开经过其的电流流动。 [0088] 术语“吹开(blow open)力”与术语“吹离力”含义相同。例如，在包含有限流触点结构的开关装置中，可分离触点通常布置成提供特定长度的导体以在并行导体构件中提供方向相反的并行电流路径。随着电流的幅度增大，电流产生动态地排斥导体构件的电磁力。如果一个导体构件被固定，则该排斥磁力指向可动的导体构件，作为驱动可动的导体构件离开固定的导体构件以使触点分离的吹开力。参见例如美国专利No.5,694,098。 [0090] 如本文所用，关于两个或更多个部分“联接”在一起的叙述是指各部分直接地接合在一起或通过一个或多个中间部分接合在一起。 [0091] 如本文所用，术语“数量”是指1或大于1的整数(即多个)。 [0092] 图3、4A和4B示出用于电气开关装置如断路器(在图3中总体用附图标记50表示)的承载组件100，所述断路器包括一定数量的极(在图3中总体用附图标记54示出一个极)，每个极均具有一定数量的静触点52(在图3中用虚线图以简化形式示出一个静触点52)。为了公开的简化和图示的方便，在本文中示出和描述了一个承载组件100，但是应认识到，断路器50(图3)也可采用任意已知的或适当的替换数量的承载组件(例如，100)。例如而非限制，断路器50(例如，50(图3))的每个极(例如，54(图3))均可包括对应的承载组件(例如，100)，这样，例如而非限制，一三极断路器可包括三个承载组件100，每个极一个承载组件。 [0093] 如图3所示，每个承载组件100包括一承载体102、多个可枢转地联接到承载体102的动触点臂104、和多个配置在动触点臂104上的动触点106。每个动触点106可按一般公知的方式运动成与对应的一个静触点52(在图3中用虚线图以简化形式示出)产生电接触(未示出)和脱开电接触(图3)。为了图示方便，在图4A和4B中未示出动触点臂 104。而是，已从图4A和4B中移除了动触点臂104(图3和6)以示出位于下面的结构，例如配置在动触点臂104(图3和6)下方的多个触点弹簧108。 [0094] 每个触点弹簧108配置在承载体102的一部分110和对应数量的动触点臂104(图3和6)之间。例如，如在图6的端视图中最佳地示出，触点弹簧108配置在承载体102的一部分110和相邻的成对动触点臂104、104′之间。在图4A、4B和6的示例中，承载组件包括五个触点弹簧108，每个触点弹簧都构造成偏压所存在的总共十个动触点臂104(见图3和 6)中相应的相邻一对动触点臂(例如，见图6的相邻的成对动触点臂104、104′)。然而，应认识到，承载组件100也可包括任意已知的或适当的替换数量和/或构型的触点弹簧108、动触点臂104、104′(图6)和/或弹簧导向器112(在下文中参照图4A-6加以讨论)，而不会背离所公开构思的范围。还应 认识到，为了图示方便，仅对一个触点弹簧108的特征(例如，第一端部134；第二端部136；线圈138)进行了标示(例如，见图4A、4B和6)。其它四个触点弹簧108实质上相同。 [0095] 继续参照图4A和4B以及图5A和5B，可认识到每个弹簧导向器112均包括导向构件114，如图6所示，该导向构件构造成配置在相应的一个触点弹簧108和相应的相邻一对动触点臂104、104′之间。这样，弹簧导向器112保持触点弹簧108与相应的一对相邻动触点臂104、104′(图6)之间的对准。更具体地，导向构件114包括具有相对的第一和第二侧118、120的平坦部116。第一侧118跨越至少两个动触点臂104(例如，见图6的导向构件114的平坦部116的跨越了一对相邻动触点臂104、104′的第一侧118)。如图6所示，平坦部116的第二侧120与相应的触点弹簧108接合。 [0096] 如图6所示，从导向构件114的平坦部116的第一侧118向外伸出的突起部124构造成配置在一对相邻动触点臂104、104′之间的间隙122中。这样，优选为长形突片124的所述突起部用于使弹簧导向器112相对于动触点臂104、104′固定，并因此保持动触点臂104、104′与相应的一个触点弹簧108之间的对准。示例性的长形突片124从导向构件114的平坦部116的第一端部130附近延伸到第二端部132，位于导向构件114的相对的第一和第二边缘126、128中间。 [0097] 弹簧导向器112相对于触点弹簧108和相应动触点臂104、104′的关系进一步由突出部140来实现和保持，突出部140从导向构件114的平坦部116的第二侧120向外突出。如图5A的示例所示，突出部140优选具有大致柱形，并与触点弹簧108接合(例如，配置在该触点弹簧内)，如图6中的虚线图所示。具体地，每个触点弹簧108(图4A、4B和6)都包括第一端部134、配置成与第一端部134相对和离开第一端部134的第二端部136，以及在第一端部和第二端部之间延伸的多个线圈138。如图6中的虚线图所示，大致柱形的突出部140伸入相应的触点弹簧108的线圈138内，使得当承载组件100如所示地被组装时，触点弹簧108的第一端部134与 承载体102的前述部分110接合，并且触点弹簧108的第二端部136靠接导向构件114的平坦部116的第二侧120。然而，应认识到，导向构件114的特征(例如但不限于，平坦部116；突起部124；突出部140)可具有任意已知的或适当的替换构型(未示出)以建立和保持各触点弹簧108和相应的多个(例如但不限于，相邻的一对)动触点臂104、104′(图6)之间的期望取向(例如，对准)，而不会背离所公开构思的范围。 [0098] 因此，应认识到，所公开的弹簧导向器112不仅用于帮助比较快速、容易和正确地组装承载组件100(图3、4A、4B和6)，而且与已知的承载组件(例如，见图2A和2B的承载组件7，其采用了二十个触点弹簧9)相比，还能使要采用的触点弹簧108的数量更少(例如但不限于，五个)。触点弹簧108数量的这种减少进一步简化了组装过程并缓解了与之相关的、潜在的对不准的问题。此外，要采用的是较大的弹簧(例如，将图4A、4B和6的触点弹簧108与图2A和2B的较小的触点弹簧9进行比较)，这提供了进一步的优点，即允许在设计要使用的弹簧时具有大的自由度。这进而允许以施加在弹簧108和/或弹簧108所作用的部件(例如但不限于，承载体102；动触点臂104、104′)上的较小的应力来实现增强的弹簧力。能实现关于可接受触点弹簧力的更严格的接受标准，由此使得断路器(在图3中总体用附图标记50表示)能实现比较高的耐受额定容量(例如但不限于，对于三极断路器为高达约50kA或更高；对于六极断路器为高达约85kA或更高)。 [0099] 除了上述弹簧导向器112之外，承载组件100也优选为可调节的，并且因此克服与已知的、不可调节的承载组件(例如，见图1、2A和2B的承载组件7)相关的缺点(例如但不限于，难以组装；不当的对准；不合规格的吹离力)。具体地，为了确保断路器(在图3中总体用附图标记50表示)在工作中能够恰当地运作，对承载组件100(图3、4A、4B和6)进行测试以验证所要求的吹离力处于预定的上限和下限之间。因此，希望减少或尽量减少废品的数量以提高或尽量提高承载组件100(图3、4A、4B和6)的产率，特别是考虑到其较高的成本。 [0100] 所公开的承载组件100的可调节特性使得其能够被比较快速和容易地组装并被调节成位于必要的或期望的工程规格界限(例如但不限于，用于与吹离力对向的预定偏压力)之内。例如而非限制，某些传统的承载组件(例如但不限于，图1、2A和2B的承载组件7)的产率为约百分之七十至约百分之八十，而可调节的承载组件100将产率大大提升至百分之百或约百分之百。 [0101] 可调节的承载组件100的承载体102优选地包括第一承载构件150和第二承载构件152，第二承载构件152通过销构件153可枢转地联接到第一承载构件150，如图4A所示(也见图4B)。调节机构154联接到承载体102，并且有时被称为吹离弹簧或凸轮弹簧的多个弹簧156配置在调节机构154和第二承载构件152之间。弹簧156对第二承载构件152施加偏压力(例如，与吹离力对向)。如下文所述，调节机构154可相对于承载体102进行调节以调节偏压力。 [0102] 在本文所示和所述的示例中，调节机构154包括长形构件158和一定数量的紧固件，例如图4A、4B和6所示的第一和第二螺钉160、162。如图4A所示，第一紧固件160将长形构件158的第一端部166紧固于第一承载构件150，第二紧固件162将长形构件158的第二端部168紧固于第一承载构件150。如大体由图4A的箭头164所示，紧固件160、162可被上紧(拧紧)以使调节机构154的长形构件158朝(例如，从图4A的透视图看去向右)第一承载构件150移动，从而增大前述偏压力，并且它们可被松开以使长形构件158移动离开(例如，从图4A的透视图看去向左)第一承载构件150，从而减小所述偏压力。 [0103] 如图4B所示，长形构件158的位于其第一和第二端部166、168之间的中间部分170包括至少一个凹部172。在图4B的示例中，该中间部分170包括十个凹座172，每个凹座都成形为接纳十个吹离弹簧156中相应的一个吹离弹簧的端部(例如，第二端部176)。 为了图示方便，仅对一个吹离弹簧156的特征进行了标示，但是应认识到其余的吹离弹簧 156实质上是相同的。具体地，每个吹离弹簧156都包括第一端部174、配置成与 第一端部 174相对和离开第一端部174的第二端部176，以及在第一和第二端部之间延伸的多个线圈 178。每个弹簧156的第一端部174配置在承载体102的第二承载构件152附近，并且第二端部176配置在调节机构的长形构件158的中间部分170的相应凹座172中。然而，应认识到，可采用任意已知的或适当的替换数量和/或构型的吹离弹簧156和/或用于其的凹部(例如，172)，而不会背离所公开构思的范围。 [0104] 继续参照图4B，示例性的承载体102的第一承载构件150包括相对的第一和第二侧壁180、182。一体部184在侧壁180、182之间延伸。如图4A所示，第二承载构件152通过前述销构件153可枢转地联接到第一和第二侧壁180、182并配置在这两者之间。第一侧壁180包括第一槽186，第二侧壁182包括第二槽188。承载体102还包括杆190，杆190具有可运动地配置在第一侧壁180的第一槽186内的第一端部192，和可运动地配置在第二侧壁182的第二槽188内的第二端部194。这样，吹离弹簧156用于将杆190偏压抵靠承载体102的第二承载构件152以提供期望的机械吹离力，该吹离力能有利地被调节。 [0105] 更具体地，吹离弹簧156与长形的弹簧保持器202接合，该弹簧保持器又与杆190协作(配合)以接合和偏压可调节承载组件100的第二承载构件152。因此，当可调节承载组件100被组装时，每个吹离弹簧156的第一端部174在第一承载构件150的体部184的第一侧196与第二承载构件152协作，并且每个吹离弹簧156的第二端部176在第一承载构件的体部184的第二侧198与调节机构154协作。这样，每个弹簧156都延伸穿过第一承载构件150的体部184的相应开孔200(在图4B中用虚线图部分示出；也见图3和4A)。然而，应认识到，承载体102的第一承载构件150可具有任意已知的或适当的替换数量和/或构型的开孔(例如，200)以用于适当地接纳从其穿过的吹离弹簧156的线圈178。 [0106] 在图4B的分解视图中最佳地示出的、承载体102的前述长形的弹簧保持器202包括具有多个从其向外伸出的突出部206的第一侧204，和具有弓形形状的第二侧208。如图4A所示及如上文先前所述，长形的弹簧保 持器202的第二侧208的弓形形状与杆190接合。长形的弹簧保持器202的第一侧204的各个突出部206构造成配置在相应的一个吹离弹簧156的一定数量的线圈178内，以便保持其第一端部174。 [0107] 因此，所公开的承载组件100(图3、4A、4B和6)是有利地可调节的，从而使得其能够被比较快速和容易地组装并被调节成位于必要的或期望的工程规格界限(例如但不限于，用于与吹离力对向的偏压力)之内。这又大大减少了如果不符合规格且不能被调节成符合规格则会被排除和废弃的承载组件的数量。这样，除了其它优点之外，特别的一个优点在于承载组件100的产率得以提高。此外，承载组件100的可调节特性使得其能够被精细调整到特定的期望工作范围之内，并大大消除过高的初始弹簧力，该初始弹簧力可能在组装过程中产生并且会不利地在关键工作部件(例如但不限于，承载体102)中引起应力断裂。 [0108] 尽管已详细描述了所公开构思的具体实施例，但本领域技术人员应认识到，可根据本公开的总体教导作出这些细节的各种变型和替换。因此，所公开的特定配置仅仅是例示性的而非限制所公开构思的范围，所公开构思的范围由所附权利要求及其任意和所有等同物的完整范围给定。 |
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