电弧防护装置 |
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| 申请号 | CN201480023154.0 | 申请日 | 2014-03-07 | 公开(公告)号 | CN105144327B | 公开(公告)日 | 2017-06-06 |
| 申请人 | 嘉灵科技有限公司; | 发明人 | 迈克尔·法萨诺; 林建专; | ||||
| 摘要 | 断路器 包括具有外部部分的防护部件，此外部部分在断路器壳体外限定了空间，并且 覆盖 断路器壳体中的通 风 口以将气体和碎屑从 通风 口 引至出口。该外部部分还能防止将断路器插入比限定空间的距离更近的断路器盒中。这样可以有利地防止从断路器触点到断路器盒发生 电弧 放电。所述外部部分也可以防止断路器插入断路器盒中而使得断路器壳体中的通风口被堵住。在一些 实施例 中，防护部件包含延伸入断路器壳体的内部部分，并设置成阻止触点电弧作用产生的碎屑或者其它碎屑进入断路器的机械装置中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种断路器，包括： |
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| 说明书全文 | 电弧防护装置技术领域背景技术[0002] 断路器是一种可用来防止电路受到由过载或短路所引起的损害的装置。例如，当被断路器所保护的电路发生功率骤增时，断路器将会脱扣(trip)。这将引起断路器从“开启”位置弹向“关闭”位置，并将切断由该断路器主导的电源。断路器通过该方式脱扣，可避免启动过载电路时引起的火花，并且还可以避免毁坏耗电装置或与被保护的电路连接的其他装置。 [0003] 标准的断路器具有输入电路和输出电路。通常，输入电路接收进入的电，最常见的是来自电力公司的电。这通常被称作断路器的“线路”端。输出电路，通常是指“负荷”，从断路器连出，并连接至正由断路器供电的电气部件。断路器可以保护直接连接着断路器的独立部件，例如空调设备，或者，断路器可以保护多个部件，例如连接着终止于插座的电力电路的家用电器。 [0004] 断路器可用作保险丝的替代品。保险丝只能工作一次，随后必须更换。与保险丝不同，断路器可(手动或自动地)进行复位，以继续正常运行。当对区域的供电停止时，操作者可检查配电盘来得知断路器已经脱扣到“关闭”位置。然后断路器可弹至“开启”位置，电力又可恢复。 [0005] 一般来说，断路器具有两个位于壳体内的触点，用于连接和断开线路和负荷。典型地，第一触点是固定的，并且可以与线路或负荷的任何一个连接。典型地，第二触点相对于第一触点是可移动的，使得当断路器处于“关闭”或脱扣位置时，第一和第二触点之间存在有间隙，并且线路是与负荷断开的。 [0006] 在通过分离触点来工作的断路器中，当断路器脱扣时，通电触点分离，导致触点之间的间隙变宽，而可移动触点从闭合位置移动至开路位置。 [0007] 当触点从闭合位置开始分离或从开路位置完全闭合时，触点之间短暂地存在有非常小的间隙，直至触点闭合或开路。若触点之间的电压足够高，就可能穿过此间隙产生电弧。这是因为在通常应用中，触点之间的击穿电压在压力和电压条件下与距离正相关。 [0009] 这些效果可能会影响断路器的运转。 [0010] 其中一个可能后果在于，电弧可以使断路器中的其它组件和/或者周围组件短路，导致产生损坏并且存在潜在火灾或触电安全隐患。 发明内容[0014] 因此，本发明的一个目的是提供一种具有防护部件的断路器。 [0015] 本发明的另一个目的是提供一种用于断路器的防护部件，以使气体能够从断路器中排出。 [0016] 本发明的另一个目的是提供一种用于断路器的防护部件，引导气体沿一特定方向从断路器中排出。 [0017] 本发明还有一个目的是提供一种用于断路器的防护部件，防止电弧使断路器面板或其它附件短路。 [0018] 本发明的另一个目的是提供一种防护部件，保护断路器的机械装置不受由电弧在触点之间产生的碎屑的影响。 [0019] 本发明的目的可通过提供一种断路器来实现，所述断路器包括配置为在闭合时接触，在开路时分开的触点；配置成打开和闭合所述触点的机械装置；包围所述机械装置和所述触点的壳体；位于所述壳体中的开口，其适用于使气体能够逸出所述壳体；以及连接至所述壳体的防护装置；其中，所述防护装置包括在所述开口周围限定空间的外部部分，该空间位于所述壳体的外部；以及其中，所述外部部分包括出口，并且所述外部部分设置用于将气体从所述开口导向所述出口。 [0020] 在一些实施例中，断路器还包括第二壳体和位于所述第二壳体中的使气体能够从所述第二壳体逸出的第二开口；其中，所述防护装置连接至所述第二壳体；以及其中，所述防护装置包括在所述第二开口周围限定第二空间的第二外部部分，该第二空间位于所述第二壳体的外部；以及其中，所述第二外部部分包括第二出口，并且所述第二外部部分设置用于将气体从所述第二开口导向所述第二出口。可选地，所述外部部分和所述第二外部部分与所述防护装置成一体。 [0023] 在一些实施例中，所述防护罩还包括延伸至所述壳体中的内部部分。可选地，所述壳体包括部分地包围所述机械装置的机械装置区，和部分地包围所述触点的触点区；以及所述内部部分将所述机械装置区与所述触点部分地区分开。 [0024] 在一些实施例中，所述断路器包括可活动臂，其配置用于将所述机械装置和所述触点分开。可选地，所述可活动臂通过与所述内部部分邻接、重叠、或者以其它方式与所述内部部分配合将所述机械装置和所述触点分开。 [0025] 在一些实施例中，所述内部部分与外部部分为一个单一的整体装配件或单一工件。 [0026] 在一些实施例中，所述壳体包括部分地包围所述机械装置的机械装置区和部分地包围所述触点的触点区；以及，所述内部部分在一定程度上将所述机械装置区与所述触点区分开。 [0027] 在一些实施例中，所述壳体包括在其间形成凹部的两个半壳。可选地，所述防护装置保持在所述两个半壳之间。可选地，所述两个半壳之一包括通道，所述防护装置保持在该通道中。可选地，所述防护装置的几何轮廓接合所述两个半壳之一，将所述防护装置保持在所述壳体中。可选地，所述两个半壳之一包括具有一个或者多个通道拐角部分的通道；以及所述防护装置包括延伸部分，该延伸部分具有一个或者多个对应于所述通道拐角部分的防护装置拐角部分，并且该延伸部分穿过所述通道从所述壳体的外部延伸到所述壳体的内部。可选地，所述延伸部分与所述通道配合，并保持在所述通道中。在一些实施例中，所述壳体包括两个槽口，所述防护装置包括两个支架，该两个支架穿过所述槽口从所述壳体的外部通到所述壳体的内部。在一些实施例中，一端子与所述防护装置结合。 [0028] 在一些实施例中，包括具有与所述防护装置中的槽口接合的凸起件的端子。 [0029] 本发明的其它目的通过提供一种断路器来实现，所述断路器包括配置为在闭合时接触，在开路时分开的触点；配置为打开和闭合所述触点机械装置；包括两个半壳的壳体，该两个半壳限定出部分地包围所述机械装置的机械装置区，和部分地包围所述触点的触点区；配置成使气体能够从所述壳体逸出的通风口；以及连接至所述壳体的防护装置，该防护装置包括在所述通风口周围限定空间的外部部分和出口。 附图说明[0031] 图1为根据本发明一个方面的具有防护部件的断路器的截面示意图； [0032] 图2为图1所示的断路器的部分分解示意图； [0033] 图3为图1和图2所示的防护部件的立体图； [0034] 图4为图1-3所示的连接至壳体的防护部件的立体图； [0035] 图5为图1-4所示的连接至壳体的防护部件的立体图，其中包括附加部件； [0036] 图6为图1-4所示的连接至壳体的防护部件的立体图，其中包括附加部件； [0037] 图7和8示出了图1-4所示的防护部件，其中包括附加部件。 具体实施方式[0038] 图1示出了根据本发明的具有防护部件165的断路器100的实施例。 [0039] 断路器100包括连接至线路端子110的静触点105。该线路端子接收来自诸如发电机(未示出)的电源的电。在一些应用中，电由电力公司供应。 [0040] 动触点115设置在动接触臂120上，该动接触臂120可以在闭合位置和开路位置之间移动。在图1中，接触臂120显示处于开路位置，同时动触点115与静触点105分离。 [0041] 动接触臂120通过联动装置145连接至脱扣机构(tripping mechanism)140。该联动装置可包括弹簧机构(未示出)，该弹簧机构被施以偏压以便当脱扣机构140脱扣时使动接触臂从闭合位置移动至开路位置。 [0042] 故障检测器150配置为当诸如过载电流的故障状态发生时，启动脱扣机构140。在一些应用中，故障检测器为螺线管。在此实施例中，如果通过螺线管的电流超过某水平，螺线管会产生足以启动脱扣机构140的电磁场。螺线管还可以选择性地与用于当电流超过某水平时启动脱扣机构的活塞或其他电枢结合工作。 [0043] 应理解的是，也可以采用在发生特定情况时能使脱扣机构140脱扣的其它故障检测方法。 [0044] 动触点115通过故障检测器150和连接装置155连接至负荷端子195。当动触点115处于闭合位置时(未示出)，静触点105和动触点115彼此接触，电可以从线路端子110通过触点105和115流向负荷端子195。 [0045] 还可设置手柄160，用于复位脱扣机构140和将动触点115返回至闭合位置，或用于手动使脱扣机构140脱扣和将动触点115移动至开路位置。 [0046] 电弧隔板185包括多个间隔排列的电弧板，其配置用来隔开和熄灭触点105和115之间产生的电弧。 [0047] 通风口180设置在电弧隔板185的与触点105和115相对的一侧上。通风口180可以构建为断路器100的壳体10中的一个开口或多个开口。 [0048] 在一示例运转中，触点105和115之间产生的电弧(未示出)被卷入电弧隔板185中并且被熄灭。在一些应用中，磁性元件或电磁元件(未示出)可以使电弧转向进入电弧隔板185。气体和电弧产生的触点碎屑可以通过电弧隔板185的板的过滤，通过通风口180排出。 [0049] 在示例断路器100的具体应用中，通风口180的位置可能受到设计元素例如断路器壳体10的几何结构及构成，以及内部安装有断路器100的任何断路器盒或其它外壳(未示出)的限制。 [0050] 在一些条件下，例如，若触点和断路器盒之间的电势超过它们之间的击穿电压，和/或者超过电弧隔板中断电弧的能力，通风口180可以为电弧提供通路，使断路器盒通过通风口180短路。举例说明，此情况可以在各种不同的条件下发生，例如严重过流、通风口和断路器盒表面的间距不足、或者存在能够产生从触点到断路器盒的传导通路的悬浮颗粒物或经电离的气体。 [0051] 作为其它目的之一，为解决电弧通过通风口180短路的问题，防护部件165包括电弧防护装置170，该电弧防护装置延伸过通风口180并与其相隔距离190。电弧防护装置170在断路器100的壳体10与其之间限定一空间，并且该电弧防护装置170是封闭的，使得从通风口180排出的气体可以直接排向出口181。电弧防护装置170可以提供几个优点。 [0052] 在一个示例应用中，电弧防护装置170可以防止断路器100被安装在断路器盒(未示出)中将会堵住通风口180的位置。这样可以有利地确保气体能够从断路器100中排出。 [0053] 在另一个示例应用中，电弧防护装置170也可以防止断路器100被安装在断路器盒(未示出)内的某位置，在该位置中触点105、115或电弧隔板185离断路器盒表面的距离将会小于距离190。这样可以有利地通过增大触点105、115和断路器盒表面之间的击穿电压来降低这些部件之间的电弧的危险性。这是因为在典型应用中的压力和电压条件下击穿电压与距离正相关。可以根据具体应用的要求设计距离190，或者可以选择距离190，确定联动元件TM TM TM(live elements)和应用标准(例如由国家电气制造协会 (NEMA )、(美)保险商实验所(ULTM)、加拿大标准协会TM(CSATM)、美国消防协会TM(NFPATM)发布的标准，或者现有技术已知的用于断路器封闭几何结构的其它标准或规范)中所规定的断路器盒(未示出)之间的最小距离。在一示例应用中，距离190为12.7毫米(0.5英寸)。 [0054] 在另一个示例应用中，电弧防护装置170也可以防止断路器100被安装在断路器盒(未示出)中的某位置，在该位置通风口180要比限定外部空间的距离更靠近断路器100和电弧防护装置170之外的物体。这可以有利地提供空间用于排出气体的逸出、膨胀、扩散、冷却、和/或稀释，防止气体或者电弧放电通过由未扩散的排出气体或颗粒物质形成的传导通路损坏周围结构。 [0055] 在另一个示例应用中，电弧防护装置170可以有利地为通风口180提供比原本可能的开口都要大的开口，因为电弧防护装置170作为额外的绝缘屏障，可以防止电弧使断路器盒或其它附件(未示出)等外部物体短路。 [0056] 在另一示例应用中，电弧防护装置170可以有利地将从排出风口180逸出的气体和/或者颗粒碎屑通过出口181导入非危险区。 [0057] 作为其它目的之一，为解决电弧产生触点碎屑导致损坏的问题，防护部件165也可以包括机械防护件175，该机械防护件设置用来防止或者阻止碎屑进入联动装置145、脱扣机构140，和断路器100的其它部件中。 [0058] 机械防护件175配置在断路器100内，使得当动接触臂120处于开路位置时，机械防护件175和动接触臂120能够配合使联动装置145、脱扣机构140和断路器100的其它部件与触点105、115，电弧隔板185以及断路器100内部的一般区域部分或者完全隔离，其中在此一般区域中，会发生电弧放电和产生由电弧放电生成的碎屑。 [0059] 当动接触臂120处于开路位置时，机械防护件175和动接触臂120可以通过邻接、重叠、或者彼此处于相邻或相近位置，或者通过在机械防护件175和动接触臂120形成的角度顶点处接触配合，使联动装置145、脱扣机构140和断路器100的其它部件与触点105、115，电弧隔板185以及断路器100内的一般区域部分或完全隔离，其中在此一般区域中会发生电弧放电和产生由电弧放电生成的碎屑。在一些实施例中，动接触臂120在处于开路位置时接触机械防护件170。在其它实施例中，动接触臂120终止于机械防护件175附近，而不会接触到该机械防护件。 [0060] 在示例故障状况期间，通过断路器的运行分开触点105和115。通过机械防护件175与接触臂120的配合，防止断路器100中包含移动部件和运转断路器100所需的其它机械装置的部分受到断路器100中会发生电弧放电和产生碎屑的部分的影响。 [0061] 在一些实施例中，电弧防护装置170和机械防护件175可以构造成为一体，即防护部件165。这样可以有利地使这些部件能够很容易地与断路器100进行组装，或者能够很容易地为断路器100提供更新件或替换件。在另一个实施例中，电弧防护装置170和机械防护件175可以合并成为一个装配件，或者子装配件。 [0062] 图2为图1中所示的断路器的分解示意图，其显示了防护部件165和周围结构，以举例说明本发明的目的。 [0063] 防护部件165显示为形成电弧防护装置170和机械防护件175的一体式构件。在一些实施例中，该防护部件包括上支架225。 [0064] 以局部立体剖视图示意电弧防护装置170，举例说明通风口180被电弧防护装置170所防护，通过这种方式形成管道。将穿过通风口180离开壳体10的气体(未示出)引向由电弧防护装置170形成的管道的出口180。 [0065] 如图所示，可以组装半壳200,200’形成壳体10。在各种不同的实施例中，防护部件165保持在半壳200,200’之间。 [0066] 在一些实施例中，上支架225可以通过半壳200中的槽口235延伸至壳体10中。在一些实施例中，防护部件165的几何轮廓(feature)210与半壳200的几何轮廓220相互配合，将防护部件165保持在壳体10中。防护部件165中的几何轮廓210可以包括弯曲部分，拐角部分，或者一连串弯曲部分或拐角部分。半壳200中的几何轮廓220可以包括弯曲部分，拐角部分，或者一连串弯曲部分或拐角部分，与几何轮廓210紧密配合或以其它方式对应于几何轮廓210。可选地或者附加地，几何轮廓220可以包括被模塑或切成包括对应于几何轮廓210的弯曲部分，拐角部分，或者一连串弯曲部分或拐角部分的半壳200的通道。 [0067] 几何轮廓210和220的各种不同构型在不偏离本发明的情况下可以用于将防护部件165保持在壳体10内。可选地，可以采用螺钉、突起物或其它固定装置(未示出)将防护部件165保持在壳体10内。 [0068] 半壳200’可以包括各种不同的对应于半壳200的结构。例如，几何轮廓210’和槽口235’可以各自分别对应于几何轮廓210和槽口235。设置这些结构的位置，使得在装配半壳 210,210’时，它们可以对齐。在一些实施例中，将防护部件165保持在这些生成的结构内。 [0069] 在其它实施例中，半壳210’不包括半壳210的对应结构，而仅仅是一盖件(未示出)。在这些实施例中，防护部件165通过该盖件保持在半壳210的结构内。 [0070] 图3为防护部件165的立体示意图，其进一步说明了电弧防护装置170、机械防护件175和出口181。图中还显示了紧固套筒300，其在一些实施例中可以用来将防护部件165连接至壳体10或者帮助防护部件165连接至壳体10。 [0071] 图4为一立体示意图，其显示了防护部件165利用穿过紧固套筒300安装的紧固件400连接至壳体10。本领域技术人员将会领会的是，还可以利用其它方式将防护部件165连接至壳体10，而不会偏离本发明的目的。 [0072] 图5为示出了本发明所述的包括附加特征的防护部件的立体示意图。 [0073] 防护部件565包括电弧防护装置570、机械防护件575和出口581。这些元件与上文关于图1-4所述的电弧防护装置170、机械防护件175和出口181基本相同。此外，防护部件565包括延伸部分500。 [0074] 延伸部分500包括紧固套筒510，其相似于关于图3和4所述的紧固套筒300，此外延伸部分500还包括附加的紧固套筒520，紧固件515和525穿过紧固套筒510和520安装，将防护部件565连接至壳体10。 [0075] 延伸部分500还包括端子防护件530，其经由活动铰链540以一定角度从延伸部分500的其它部分伸出。活动铰链为薄的柔性铰链，其由与该柔性铰链连接的零件相同的材料制成。典型地，将与铰链连接的零件变薄或进行削减，使其能够沿活动铰链的线轮廓弯曲。 在一些实施例中，这意味着延伸部分500和端子防护件530被模塑成一体，并且沿活动铰链 540折叠。在一些实施例中，端子防护件可以包括利用本领域已知方法连接至延伸部分500的单独部件(未示出)。 [0076] 图6示出了连接在断路器600和第二断路器610之间的防护部件565。利用穿过断路器600中相应的紧固套筒的紧固件615,620可以将防护部件565在断路器600和断路器610之间固定到位。可选地，紧固件615和/或者620可以穿过第二断路器，或者穿过断路器600和610两者。 [0077] 端子防护件530显示延伸遮过端子695。这样可以有利地防止端子695无意接触到断路器盒内表面，例如，或者防止使用者无意碰到端子695。 [0078] 图7和8进一步图示说明了本发明所述的防护部件的附加特征。 [0079] 防护部件765包括电弧防护装置770、出口781、延伸部分700、端子防护件730和活动铰链740。这些部件基本相似于关于图5所示的电弧防护装置570、出口581、延伸部分500、端子防护件530和活动铰链540。 [0080] 此外，防护部件765包括第二电弧防护装置770’和第二出口781’。第二电弧防护装置770’和第二出口781’显示与电弧防护装置770和出口781形成为一体。然而，在一些实施例中，这些元件也可以是连接在一起的单独装配件。 [0081] 防护部件765还包括插入凸起件775,775’。然而，在一些实施例中，插入凸起件775,775’可以替换为与关于图1-4所示的机械防护件175相似的机械防护件。 [0082] 图8示出了连接在断路器800和第二断路器810之间的防护部件765。利用穿过断路器800，第二断路器810，或者断路器800及810两者中相应的紧固套筒的长形紧固件815,825可以将防护部件765在断路器800和断路器810之间固定到位。插入凸起件775,775’使防护部件765对准或保持在位。 [0083] 电弧防护装置775和775’以与关于图1-4中所示的电弧防护装置170和通风口180相同的方式分别延伸遮过断路器800和810中的通风口(未示出)。 [0084] 端子防护件730以与关于图5中所示的端子防护件530相似的方式延伸遮过断路器800的端子(未示出)。在一些实施例中，端子防护件(未示出)可以延伸越过断路器810的端子。 |
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