專利名稱：電極軸位于電極安裝倉中且電動強度高的低壓多極斷路器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有高的電動力強度的高電流低壓多極斷路器。過去，用作大型發(fā)電設備中送進和送出的基礎開關設備的高強度電流斷路器(用于639A與6300A之間)由裝配在金屬框架上的組合元件構成，因而它們被稱作“開放式”電源斷路器。然而，屬于低功率斷路器領域一部分的設備，因有一個絕緣保護外殼而逐漸被稱為“模壓盒”斷路器。在模壓增強聚酯的絕緣保護外殼中裝有帶滅弧室的電極和操作機構及跳閘裝置。該保護外殼通過確保對斷路的隔離和對外部影響的限制、以及在電極之間提供整體的間隔及在電源電路與附件之間提供良好的絕緣而使這些設備的整體尺寸減小。
EP-A-0,322,321描述了這種斷路器，它的盒體通過將形成斷路器前面板的蓋、后面板和中間盒裝配在一起而構成。中間盒的前表面將上述盒體分成由該表面和蓋限定的前倉、和用于放置電極并與前倉絕緣的后倉。前倉放置操作機構，該操作機構作用在所有電極共用的、被稱為電極軸的橫向開關軸。這個軸由裝配在中間盒前表面的軸承支撐。后倉本身被絕緣分隔部分進一步分成存放電極的單獨倉。另外，中間盒的前壁上對于每個電極都設有一個開口，以進入相應單獨倉。每個電極包括一對可分離觸頭，即靜觸頭和動觸頭，和一個滅弧室。每個動觸頭借助經相應進入開口而穿過中間盒前壁的連桿與橫向軸機械連接。
將一個動觸頭連接到橫向軸的每個桿，以這樣的設置在觸頭的閉合位置和在垂直于電極軸轉動軸線的截面平面內，穿過連桿轉動軸線的直線與電極軸轉動軸線之間的距離很小。換言之，電極軸上的觸頭所產生的力最終引起的轉動力矩很小，因此當連桿傳送大的電動力時可以保證在電極軸上只產生小的轉動力矩。在觸頭閉合位置的靜力平衡時，操作機構作用在電極軸上的轉矩與連桿傳送的電動力相反。這個轉矩在操作機構處只產生小的力。另外，電極軸導向軸承上的反作用的合力很大，抵抗與連桿和操作機構傳送的力。
這種結構的斷路器具有高的電動強度。實際上，這些斷路器必須被限定，以便實現(xiàn)實現(xiàn)電器設備中的時間選擇性，并能經受產生大的電動力的故障電流，該電動力會使觸頭分離。電極軸的、帶有動觸頭的連桿的、以及到達操作機構的連桿的相對設置必須是，使這些力不會產生觸頭的分離或操作機構的打開。在這種情況下，所選擇的設置可借助電極軸的軸承使這些力傳送到盒體，因此，操作機構不會受到過大的力或轉矩。
但是，電極軸的引導和力向斷路器盒的傳送并不十分令人滿意。實際上，對于橫向軸的尺寸、配置和支承必須進行限制，以便限制它們的變形并使它們不妨礙操作。此外，由于傳送到電極軸軸承的大的力會將電極軸軸承從固定它們的中間盒的前表面扯下，所以必須很好地把電極軸軸承固定在盒中。為增加裝配剛性，就要在盒體上使用昂貴苯重的固定件和附加部件。該斷路器的裝配要求大量的部件，因而導致高的成本、和復雜的裝配。這種結構進一步限制了斷路器的小型化。
另外，許多用作電極軸與各電極之間連桿的通道的開口不利于滅弧室的密封。不過，電弧及由電弧在滅弧室分隔部分的某些元件處所產生的吸熱汽化會導致過高的壓力和氣流壓力，該氣流必須被導向設有適當過濾器的排出口。為了不妨礙滅弧室的電弧入口，明智的選擇是將這些排出口設置在滅弧室底部。用作連桿通道的開口位于滅弧室入口處觸頭的正上方，所以嚴重妨礙氣流到達排出口。它使不受控制的氣流通過沒有任何保護過濾器的前倉和前表面的開口而直接到達外部。
本發(fā)明的目的是克服已有技術中的缺點，特別是提高具有高的電動力強度的斷路器的結構剛性，并降低成本。
根據(jù)本發(fā)明，借助具有絕緣材料盒的高電動力強度的低壓斷路器解決這一問題，該斷路器包括一個連接到電極軸的操作機構，電極軸由牢固地固定到該盒的軸承支撐；多個電極，每個電極至少包括一對可分離的觸頭部件，每對觸頭部件中的至少一個觸頭部件、即所謂的動觸頭部件機械地連接到電極軸，電極軸、操作機構和動觸頭部件能夠在與每對觸頭部件的分離相對應的打開位置和與每對觸頭部件之間的觸頭閉合相對應的閉合位置之間移動；該斷路器的盒體包括一個放置操作機構的前倉和一個被中間壁從前倉分離的、并進一步被分隔部分分割成單獨倉的后倉，每個單獨倉放置斷路器的一個電極，斷路器的電極轉動軸位于后倉中。
在電極軸位于前倉的技術裝置中，必須在打開位置在電極軸與動觸頭部件之間設置一個最小距離。動觸頭部件與電極軸之間的連接實際上是通過前倉與后倉之間的中間壁構成的。因為電極軸與連接部件之間不存在任何部件，所以本發(fā)明的結構可使這一距離明顯減小、甚至消除。于是，裝置的整體尺寸也被減小。
該結構也可使作用在觸頭的電動力被盒體接受，而不使中間部件產生大的變形。實際上，就可以在后倉中設置支撐軸承了。如果這些軸承要至少部分地固定到中間壁，則相對施加在動觸頭部件上的電動力，易于使固定部件從剪切的工作狀態(tài)變?yōu)閴嚎s工作狀態(tài)。
另外，這個結構可以取消位于電極軸與每個動觸頭部件之間用作連桿通道的出口。因而，減小了前倉的污染，改善了斷路氣體流向滅弧室底部出口的狀況。
由于不再需要經中間分隔部分的開口在電極軸與每個連桿之間設置連接，所以裝配比較簡單。
每個分隔部分最好支撐一個所述軸承，電極軸在一個所述軸承處穿過每個分隔部分。這種結構可在不增加組件整體變形的前提下增加軸承、并沿電板軸規(guī)則地設置軸承。此外，也可以保證將軸承設在滅弧室的分隔部分之間，或者設置在自備的支撐上。優(yōu)選的是，每個分隔部分包括與中間壁一起模制的分隔元件，該元件的邊緣上形成了一個半圓柱區(qū)，構成了相應軸承部件。于是，得到一個使裝配容易且價格便宜的多功能部件。
優(yōu)選的是，中間壁包括一個用于電極軸與打開機構之間的機械連接部件的通道的開口。
優(yōu)選地，電極軸的外表面由電絕緣材料、特別是熱固聚酯塑料制成。這一結構可使電極之間和操作機構兩方面均得到電絕緣。在斷路后，熱固塑料提供良好的介電強度。在實踐中，電極軸可由疏松的熱固材料制成。另一方面，電極軸可以是金屬體，上面覆蓋絕緣材料。
斷路器優(yōu)選的是包括至少一個連桿，該連桿位于電極軸與每個動觸頭之間，通過一個樞軸連接到電極軸上，并使連桿在被稱為裝配位置的電極軸和連桿的一定的相對位置上，可以自由地沿平行于樞軸軸線的方向移動，而且一旦連桿裝配完并移開裝配位置，就形成了防止連桿平行于樞軸軸線方向的橫向移動的牢固連接，裝配位置是這樣的一種位置在操作狀態(tài)中，電極軸和連桿不會處于這一位置。
通過結合附圖中的非限定性實例對本發(fā)明實施例所作的說明，本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征將變得更加清楚，附圖中

圖1是從電極位置切開的本發(fā)明斷路器的透視圖；圖2是本發(fā)明斷路器一部分盒體和電極軸的分解透視圖；圖3是在閉合位置時圖1所示斷路器的剖視圖；圖4是在打開位置時圖1所示斷路器的剖視圖；圖5是在電極軸和與一個電極相連的連桿在裝配之前的透視圖；圖6是在電極軸和與一個電極相連的連桿在所謂的裝配位置的透視圖；圖7是裝配有連桿的電極軸的透視圖，其中顯示斷路器打開時電極軸與連桿的相對位置；圖8是裝配有連桿的電極軸的透視圖，其中顯示斷路器閉合時電極軸與連桿的相對位置。
參看圖1-3，具有高電動力強度的低壓非限制斷路器10設置在一個由前倉12和后倉14構成的模制盒體內。前倉12由前面板16、與前表面一起鑄造的側面板18、和將它與后倉分開的中間壁20所限定。它包括位于前面板上使樞轉柄22通過的開口，樞轉柄22用于復位斷路器的操作機構24；打開按鈕；及閉合按鈕。操作機構24裝在前倉12中。
后倉14由中間壁20、構成后表面的后板26、和側面板28限定，側面板28的一部分與后板一起鑄造、側面板28的另一部分與中間壁一起模制。后板26支撐連接片30，連接片30將斷路器10連接到外部電路。固定螺絲32將后板26與中間壁20相互固定，固定螺絲32的尺寸可經受高的剪切應力。在圖2中可看到的、設置在中間壁20上的開口34使前倉12與后倉14之間連通。分隔部分38進一步將后倉14分隔成單獨的倉36。每個分隔部分38包括兩個設置在一個中間部件兩側的橫向部件。每個橫向部件包括與后板一起模制的分隔元件40和與中間壁一起模制的分隔元件42，分隔元件40、42被連接在已裝配單元上。中間部件包括高度大于鄰接的橫向元件40、與后板一起模制的分隔元件44。分隔元件44包括在進行裝配時與牢固地連接到中間壁20上的橫向分隔元件42的互補槽48配合的肋46。后板的中間分隔元件44具有平滑的半圓柱表面50。中間壁20具有高度較低的互補中間分隔元件52，它也具有平滑的半圓柱表面54，半圓柱表面54面對牢固連接到后板的中間分隔元件52上的半圓柱表面50。
斷路器的電極56安放在每個單獨倉36中。每個電極56包括滅弧室58和可分開的觸頭裝置。后者包括與穿過絕緣盒體后板26的斷路器的連接片30電連接的靜觸頭部件60、和動觸頭部件61。后者設置有多個平行地轉動安裝在由支撐通道66支撐的第一橫軸64上的觸指62。每個觸指的根部由金屬編織帶構成的柔性導體68連接到斷路器的第二連接片30。每個觸指62具有在圖3閉合狀態(tài)中與靜觸頭部件60的接觸盤72配合的接觸盤70。通道66是U形的(見圖5)，其靠近第二連接片的端部設置一個軸74，軸74安裝在被固定連接到絕緣盒體的軸承中，使通道66能在圖3所示的電極56的閉合位置與圖4所示的打開位置之間轉動。觸頭壓力彈簧裝置76設置在通道66的槽口中，并驅使觸指62沿反時針方向繞第一軸64轉動。
滅弧室58具有當電極分離發(fā)生時拉出的電弧的消電離板的疊層、和用于滅弧氣體排出的出口。更詳細的電板結構可在FR-A-2,650,434中找到，有關這方面的說明在此引作參考。
電極軸78位于半圓柱區(qū)50、54之間，兩個半圓柱區(qū)一旦裝配后則形成緊密的軸承，支撐軸78繞其軸線79轉動。軸78由熱固聚酯模制。一對平行傳動桿80將每個通道66連接到電極軸78，傳動桿80圍繞與軸64相同的幾何軸轉動。樞軸81將每個桿80連接到電極軸78。
操作機構24具有儲能閉合裝置和打開裝置。這種結構及其具體內容可在FR-A-2,589,626中找到，有關這方面的說明在此引作參考。這里僅重述一下，該打開裝置具有曲柄裝置，曲柄裝置包括兩個借助轉動軸86而彼此鉸接的兩個桿82、84，下傳動桿82借助轉動軸88機械地連接到電極軸56，轉動軸88與形成在曲柄90中的軸承配合工作，曲柄90牢固地連接到軸78。打開彈簧92固定在軸88與固定的安全套管之間。如圖3所示，在閉合位置，形成在中間壁20上的開口34可使下傳動桿82和打開彈簧92穿過。在閉合位置，桿80作用在電極軸78上的轉矩明顯低于傳動桿82產生的轉矩。換言之，電極軸78的軸線79與包含桿80樞軸的軸線64、81的平面之間的距離小于電極軸78的軸線79與包含下傳動桿82轉動軸的軸線86、88的平面之間的距離。實際上，兩個距離的比小于0.3。
在圖3所示的閉合位置，可以看到，對于每個電極56，觸指62的接觸盤70壓在靜觸頭部件60的接觸盤72上。接觸壓力由彈簧裝置76提供，該接觸壓力可以補償任何可能的機構游隙和接觸盤70、72的磨損。作用于觸指62上的電動力在通道66處由彈簧76的承載表面和軸64接受，并產生一個圍繞通道66的轉動軸74的轉矩，該轉矩會使通道66沿觸頭分離方向轉動。這個轉矩由桿80在其相應的轉動軸64處作用在通道66上的相反轉矩平衡。所以，在動態(tài)平衡中，桿80在將其連接到通道66上的連接樞軸64處受到一個指向將其連接到電極軸78的連接樞軸81的力。傳輸?shù)綐休S81的這個力產生圍繞電極軸78的軸線79的轉矩。每個電極都產生相同的現(xiàn)象。打開裝置曲柄杠桿機構的下傳動桿82產生的轉矩與所有的桿80和打開彈簧92在軸78上的產生的力矩的總和相反。由于桿80、傳動桿82和電極軸78的相對位置，即與傳動桿82相比、桿80的轉矩較弱，所以傳動桿82處的合力保持適中。于是，可以看出高電動力強度的斷路器的特性，由于觸頭部件上的電動力只在操作機構上產生有限的應力，因此，操作機構能夠抵抗這些力。在平衡中，電極軸78在支撐軸承上產生壓力，其合力是與桿80和傳動桿82所產生合力相抵抗的反作用力。這些相對較大的壓力主要作用在位于中間壁20上的半圓柱區(qū)54上。
當斷路器發(fā)生斷路時，桿82停止對電極軸反時針轉動的抵抗。由打開彈簧92和在桿80的連接樞軸81與軸78處的電動力合力所產生的轉動將所有的通道66驅向圖4所示的打開位置。在這個位置，電極軸78的曲柄90從開口34略微露出。
圖5-8表示由樞軸所實現(xiàn)的電極軸78和帶有各通道66的連桿80之間的連接裝配模式。對于每個電極，電極軸78具有臂94，臂94支撐兩個相對電極軸78的轉動軸79偏心的同軸樞軸81。這些樞軸81都位于臂的側面100的槽口98中。凸片102蓋住槽口98而形成槽104。
在設計用來與軸78一起操作的側面上，每個桿80包括設計用來形成一個樞軸81的軸承的圓柱孔108和平面部分110。在進行裝配時，桿80的位置使得平面部分110與凸片100的底邊平行，如圖6所示的相對裝配位置。而后，可將樞軸81插入孔108。裝配完成后，將桿80和電極軸78構成的組件置于盒體內。在盒體內，組件在兩個極端位置之間擺動圖7所示的與觸頭打開相應的位置，和圖8所示的與觸頭閉合相應的位置。在這兩個位置以及在所有的中間位置，桿80與電板軸78的相應槽104一起操作。這些槽形成一個防止桿80沿平行于樞軸軸線81的方向移動的導向作用。于是，實現(xiàn)了不需要使用任何附加中間部件的簡單的可靠連接。
當然，本發(fā)明并不限于上述的實例。顯然，例如通道66上的桿80的樞軸軸線不必與觸指62的樞軸軸線相同。而且，每個電極可以只有一個桿80。此外，可以采取一些結構，使軸承穿過分隔部分的地方增加緊密度。所以，軸承可設置成具有“之”字形形貌，其中間的環(huán)形槽與軸的一個互補凸凹面配合。也可在盒體的外側壁處設置附加軸承。實例中所述的斷路器包括儲能機構。但是，在本發(fā)明的范圍內，電極軸的操作機構可以是任何種類的。因此，所述機構可以由任何其它的以手動或電機驅動復位的已知機構替換。
權利要求
1．一種高電動力強度的低壓斷路器(10)，具有一個由絕緣材料制成的盒體，該低壓斷路器(10)包括操作機構(24)，它連接到由牢固地固定到所述盒體上的軸承支撐的電極軸(78)；多個電極(56)，每個電極(56)包括至少一對可分離觸頭部件(60,61)，每對觸頭部件中的至少一個為動觸頭部件(61)，其機械地連接到電極軸(78)上，操作機構(24)和動觸頭部件(61)可在與每對觸頭部件(60,61)的分離相對應的打開位置和與每對觸頭部件(60,61)間的接觸相對應的閉合位置之間移動，斷路器的盒體包括用于存放操作機構(24)的前倉(12)、和由中間壁(20)從前倉(12)分開的并進一步由分隔部分(38)分割成單獨倉(36)的后倉(14)，每個單獨倉(36)存放斷路器(10)的一個電極(56)，其特征在于，電極軸(78)的轉動軸(79)位于后倉(14)中。
2．如權利要求1的斷路器，其特征在于，每個所述分隔部分(38)支撐一個所述的軸承，電極軸(78)在一個所述軸承處穿過每個分隔部分(38)。
3．如權利要求2的斷路器，其特征在于，每個所述的分隔部分(38)包括與中間壁(20)一起模制的分隔元件(52)，在中間壁(20)的邊緣形成有一個半圓柱區(qū)(54)，形成了相應的軸承部件。
4．如前述任一權利要求的斷路器，其特征在于，中間壁(20)包括一個可使電極軸(78)與操作機構(24)之間的機械連接部件(82)通過的開口(34)。
5．如前述任一權利要求的斷路器，其特征在于，電極軸(78)的外表面由電絕緣材料、特別是熱固聚酯塑料制成。
6．如前述任一權利要求的斷路器，其特征在于，它包括至少一個位于電極軸(78)與每個動觸頭部件(61)之間的連桿(80)，連桿(80)由樞軸(81)連接到電極軸(78)上，使連桿(80)在被稱為裝配位置的電極軸(78)和連桿(80)的一個相對位置上，沿平行于樞軸(81)的軸的方向自由地移動，一旦連桿(80)完成裝配、并從其裝配位置移開后，就能夠實現(xiàn)一種牢固的連接，防止連桿(80)沿平行于樞軸(81)的軸向的平動，所述裝配裝置位置是這樣的一種位置在操作狀態(tài)中，電極軸(78)和連桿(80)不會位于這一位置上。
全文摘要
一種高電動力強度的低壓多極斷路器10,包括一個由絕緣材料制成的盒體,該盒分成用于存放打開和閉合操作斷路器的操作機構24的前倉12、和由中間壁20從前倉分開的后倉14。后倉14被分隔部分38再分成單獨倉36,每個單獨倉36存放斷路器的一個電極56。操作機構24連接到所有電極56的公共電極軸78。電極軸78位于后倉14中、并由穿過分隔部分的軸承支撐。
文檔編號H01H71/10GK1298547SQ99805429
公開日2001年6月6日 申請日期1999年6月7日 優(yōu)先權日1998年6月24日
發(fā)明者讓－菲利普·赫平, 安德烈·拉索, 讓－皮埃爾·尼博恩 申請人:施耐德電器工業(yè)公司