包括真空芯筒和固定裝置的斷路模塊及電路開關裝置的製作方法
2023-05-06 12:22:11 2
專利名稱：包括真空芯筒和固定裝置的斷路模塊及電路開關裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電路開關裝置的模塊，包括真空芯筒(cartridge)和將該真空芯筒固定在支撐支架上的裝置。本發明還涉及一種包括至少一個這樣模塊的開關裝置。
通常，真空芯筒包括主體，該主體形成密封的腔體並裝有一對可分離的接觸件，其中至少有一個可運動的接觸件。該可運動的接觸件牢牢固定在金屬杆上，該金屬杆能夠平行於其軸線平移運動，並從芯筒的第一軸向端伸出。通過密封波紋管使得杆和腔體壁面之間密封，該波紋管允許杆平移運動。該杆設計成與芯筒的驅動機構相連。另一接觸件通常是靜止的接觸件，它牢牢固定在穿過芯筒主體的固定杆上，以便能從芯筒的與第一軸向端相反的第二軸向端的外部連接。該可運動杆通過導引襯套(guide sleeve)導引相對於芯筒軸向運動，該導引襯套形成芯筒主體的組成部分，並伸入到芯筒的內部。該結構的各種實施例在文獻DE2440827、US-A-4403124、US4933518、US4983793、US5004877和US5168139中說明。
在文獻EP0058519中公開了一種三相電路開關裝置，該裝置的各相都包括前述類型的、由絕緣材料製成的剛性支架支撐的真空芯筒。在第一軸向端的一側，芯筒主體通過支撐板固定在支架上，該支撐板有第一軸向端直徑大小的孔，並形成芯筒主體座。在第二軸向端的一側，芯筒主體通過杆的固定螺母固定在支架上，該杆安裝在牢牢固定在支架上的電連接帶上。在支撐板和杆之間沒有相互作用。
柔性電連接件通過箍環安裝到杆的自由端。當該裝置裝配時，箍環的連接操作需要在芯筒安裝在支撐板上之後進行，因為箍環連接件太大了，以至於不能通過支撐板的孔。而且，芯筒在其支架上的定位必須精確進行，以便不會迫使可運動連接杆離開由芯筒內部的導引襯套所確定的平移軸線。這些缺點不利於該裝置的產業化。
本發明的一個目的是便於有真空芯筒的電路開關裝置的裝配，尤其是便於由芯筒和其支撐支架構成的斷路模塊的裝配。
為此，本發明的目的是提供一種用於電路開關裝置的斷路模塊，包括-至少一個真空芯筒，該真空芯筒包括主體，該主體形成包容有一對可分離的接觸件的腔體。所述接觸件的一個牢牢固定在可運動金屬杆上，該杆的一部分從芯筒主體的第一軸向端伸出該腔體；-芯筒的支撐支架；-固定和導引環，該固定和導引環包括-孔，該孔形成芯筒的杆的軸嚮導引鞘，導引該杆沿孔的幾何軸線相對於該環平移運動-徑向定位表面，該徑向定位表面與芯筒主體配合，防止芯筒主體有任何相對於該環的孔的幾何軸線的徑向運動-用於固定到該芯筒的支撐支架上的裝置。
該環既可以相對於芯筒導引該杆，也可以相對於支架固定該芯筒。因此可以減小鏈條的尺寸，從而有更大的導引精度，且成本低。
優選的是，該支架裝備有導引滑軌，該環為滑動載物架的形式，以便以垂直於孔的幾何軸線的方向在所述導引滑軌內滑動。這樣，通過使環在滑軌內滑動，可以在將該組件插入支架之前裝配該芯筒和環。根據一個實施例，固定裝置包括彈性夾，該彈性夾通過卡緊形成固定裝置。這一通過彈性夾固定的方法使得裝配非常簡單。該彈性夾優選是在環上，並與支架上的承載表面配合。
優選是，環包括兩個部分，這兩個部分能夠採取彼此開啟的狀態和閉合狀態，在開啟狀態時，芯筒的杆能徑向插入，在閉合狀態時，徑向定位表面與芯筒主體配合，孔與杆配合。這種優選的結構能夠在安裝該環以便將芯筒固定在其支架內之前，將柔性導體安裝在芯筒的杆上。根據優選實施例，該環的兩部分彼此通過鉸鏈鉸接。在閉合狀態時，該環的兩部分彼此通過固定裝置固定。這樣的結構使得裝配更容易。
優選的是，該環有軸向定位表面，該表面形成芯筒主體軸向端一部分的座。因此能簡化該環的定位。
根據一個實施例，該環由如6-6聚醯胺的塑料材料製成。
優選的是，該模塊包括單個真空芯筒。
根據本發明的另一特徵，本發明的還一目的是提供電路開關裝置，該電路開關裝置包括至少一個上述模塊和所述模塊的杆的驅動機構。
通過下面對本發明的特殊實施例的說明，可以更好地了解本發明的其它優點和特徵，該特殊實施例只是作為非限定性的實施例，並由附圖表示，附圖中
圖1是本發明的開關裝置的透視圖，包括安裝在支撐支架內的真空芯筒；圖2是圖1中的開關裝置的軸向剖視圖；圖3表示能夠在該芯筒和連接帶之間形成電連接的柔性電連接件；圖4是表示開關裝置在裝配前的部件分解圖；圖5是表示使芯筒的杆與柔性電接插件之間連接的銅焊操作的示意圖。
參考圖1和2，開關裝置包括真空芯筒10，該真空芯筒10由支架12支撐並由傳統類型的機構13驅動。安裝在支架12上的兩連接帶14和16設計為使裝置與母線(未示出)電連接。
這裡採用通用術語真空芯筒表明公知類型的組件，包括柱形體17，該柱形主體17形成內部相對真空佔優勢的腔體18，並裝有一對可分離的接觸件22、24。該柱形主體17自身分成由絕緣材料構成的中部絕緣部分19、形成第一封閉凸緣的第一金屬端部分20和形成第二封閉凸緣的第二金屬端部分21。接觸件中的一個是銅焊在導體柱體26端部上的墊片22，並與該柱體一起形成靜止的接觸裝置28。柱體26穿過第二凸緣21並與第二凸緣21焊接。柱體26還焊接到自身與連接帶14焊接的硬金屬線圈29上。這樣，在靜止接觸件28和連接帶14之間通過線圈29形成導電連接。線圈29設計為在接觸件22、24的分開區域內產生磁場，以便在將兩接觸件分開時斷開兩接觸件之間所產生的電弧。因為用螺釘將線圈29固定在支架12上，因此在自身牢固固定在芯筒的柱形體17上的柱體26與支架12之間形成剛性連接。而且，正如下面將詳細介紹的，第一凸緣20通過安裝在支架的槽130內的固定環100而相對於支架12安裝定位。
接觸件24是銅焊在可運動接觸裝置30端部上的墊片，該可運動接觸裝置30主體由金屬導電桿32構成，本例是銅杆，它穿過第一凸緣20的孔。如圖5清楚所示，該杆32通過更小直徑的部分36伸出到腔體外部，從而確定了中間軸肩38。杆的端部有軸向螺紋孔39。銅焊在杆32和第一末端部分的內壁上的密封波紋管40使得可運動接觸裝置30能夠相對於靜止接觸裝置28軸向平移運動，同時在腔體18內保持真空佔優勢。
杆32通過絕緣臂42與有兩個平行臂81、82的控制杆80相連。絕緣臂42包括由塑料材料製成的主體43，該主體43一方面模製在第一螺紋杆44的端部上，另一方面模製在位於該第一桿44的軸向延伸位置處的第二螺紋杆45的頭部上。第一螺紋杆44擰入位於芯筒的杆32的端部處的螺紋盲孔39中。管狀調節螺母46擰在第二螺紋杆45上。該螺母在其一端支撐有作用於接觸壓力彈簧48端部的支撐座47。彈簧48的另一端壓在第二支撐座49上，該第二支撐座49支撐於杆83上。該杆83包括孔84，該孔84形成穿過有管狀螺母46的導引鞘。杆83可在由控制杆80的臂81、82支撐的橫向芯軸85內自由旋轉。導引鞘84使螺母46既可以平行於其軸線平移運動，也可以自由轉動。該螺母46包括軸肩，該軸肩支撐於杆83的與第二支撐座49相對的部分上。控制杆80的兩臂81、82樞接由支架12支撐的芯軸86上，且臂81、82的自由端通過開啟和閉合機構(未示出)共同運動，該開關機構設計為驅動該可運動接觸裝置30在與靜止接觸裝置28接觸的位置和分離位置之間運動。當開啟時，控制杆80繞圖2中的芯軸86逆時針旋轉，直接驅動杆83、螺母46、臂42和可運動接觸裝置30。當閉合時，控制杆80繞芯軸86順時針旋轉，驅動杆83，該杆83通過支撐座49壓縮彈簧48。閉合力再由彈簧48並通過傳遞系統傳遞給可運動接觸裝置30，該傳遞系統包括支撐座47、螺母46和絕緣臂42。
杆32與母線的電連接是通過柔性電連接件50實現的，該電連接件50如圖3所示，其一端56構成連接帶16，而另一端銅焊在杆32的主體上。該柔性連接件50由一束金屬薄片52構成，本例為銅薄片。各金屬薄片52包括彎曲的中間部分54，在該中間部分54的兩端各延伸有扁平的端部56、58。薄片52有不同的長度和形狀，以便合在一起形成在中間部分54處有所需彎曲形狀的薄片束。在端部56、58處，薄片52通過離子擴散焊接法相互焊接起來，而不用添加任何材料，因此，各端部構成剛性單塊部分。在中間部分54中，薄片52保持彼此分離，從而使這樣形成的電連接件50有很好的整體柔性。如圖4所示，構成連接帶的端部56包括固定裝置60和連接裝置62，該固定裝置60成開口螺紋孔的形式，用於將連接帶固定在開關裝置支架上；該連接裝置62成其它螺紋孔的形式，用於連接到母線上。另一端部58包括孔64，該孔64的直徑與杆36的芯軸的直徑相當。
如圖4詳細所示，環100由塑料材料製成，本例為6-6聚醯胺，它包括兩個部分101、102，這兩部分101、102由鉸鏈103相互連接起來，從而能呈現圖4所示的開口裝配狀態和圖2所示的閉合狀態，在該閉合狀態中，彈性卡鉤104卡入相應的孔106中。該閉合的環形成有平底107和柱形圓周壁108的凸緣，芯筒10的第一凸緣20的端部能夠插入該柱形圓周壁108中。平底的中心部分包括孔120，用於使芯筒的杆32穿過。該孔通常為柱形形狀，用於導引杆32。環100有兩個主側導軌109和兩個輔助側導軌112，這兩個主側導軌109通過兩個側凸緣110與平底107相連，兩個輔助側導軌112通過另兩個側凸緣114與平底107相連。各輔助導軌112位於主導軌109其中一個的延伸部分中。各主導軌109分別形成有前部的臺階狀擋塊116和後部的彈性夾118。
芯筒主體17的絕緣部分19由有肋片的絕緣襯套90覆蓋(圖2)，該肋片設計為用於增加裝置的活動金屬部件之間的的蠕變距離。襯套90的上部加寬形成唇邊(lip)92，該唇邊92覆蓋線圈29的一部分，從而增加活動金屬部件之間的距離。內表面塗有半導電塗料的中間墊片94使場力線平滑地向線圈29的邊緣閉合。
由塑料材料製成的絕緣臂42主體43形成柱形套筒，該柱形套筒保護彈簧48和螺紋杆45，從而一方面形成在杆32和柔性連接件50之間的電絕緣，另一方面形成在杆32和柔性連接件50之間的機械連接。
將芯筒10裝入支架12中是通過以下方式進行的。第一步，將柱體26焊接在由線圈29和連接帶14形成的組件上。再將絕緣襯套90壓配合到芯筒主體17上和線圈29上。
然後，必須給芯筒10裝上它的電連接件50。杆32的芯軸36和由金屬填充化合物製成的插入墊圈68一起插入孔64，如分解圖4所示。該金屬填充化合物必須有相對低的熔化溫度，優選是小於700℃，從而不會破壞芯筒的內部銅焊。例如，本例中該化合物是56％的銀、22％的銅、17％的鋅和5％的銻，熔點大約650℃。如圖5示意表示的熱源70位於孔的自由端，直到墊圈68熔化，金屬填充化合物的一部分由於毛細現象軸向滲透到孔和芯軸之間接觸面處的柱形間隙中。如銅焊專家所公知的，零件之間的初始間隙，即孔和芯軸之間的初始間隙必須合適選擇，一方面要顧及在進行銅焊時要裝配的表面之間的浸潤，另一方面要保證在以後使用時銅焊接頭的機械強度。所獲得的銅焊接頭72一方面有在孔和芯軸之間的柱形接觸區74，另一方面有在孔64的頂部邊緣和杆的軸肩38之間的環形接觸區76。
當這些裝配過程完成後，杆32徑向插入開口環100中，再將環100閉合，從而包圍芯筒主體17的第一凸緣20的端部和杆32，彈性卡鉤104卡入相應的孔106內。然後，將這樣形成的組件橫向插入支架12中，導軌109插入橫向槽130中並由這些槽形成滑動導引。然後，該環形成滑動載物架，在槽130中滑動直到擋塊116遇到支架的相應表面，再將彈性夾118卡在支架的相應承載表面132上。
然後，只剩下將連接帶14、16和線圈29固定在支架12上、將絕緣臂擰入杆的螺紋孔中和通過調節螺母調節接觸壓力。
嚴格地說，在移動部件之間沒有間隙的情況下，由控制杆80傳遞給芯簡10的杆32的運動不會相對於支架12完全直線運動。不過，因為控制杆80和杆32之間的夾角總是非常接近於直角，且芯筒的杆32在其開啟位置和其閉合位置之間的運行不超過幾毫米，與此對應的控制杆80的旋轉角不超過幾度。因此，在沒有間隙的情況下，杆32的徑向移動距離大約是其軸向運動距離的百分之一。在所述實施例中，該徑向移動被傳動系統的各種元件之間的間隙吸收，尤其是耳軸85和芯軸86之間的間隙。不過，如果需要運行更長距離，就可能需要在控制杆90、92、94的橢圓部分內導引杆126。
這樣構成的子組件形成模塊，該模塊可以在沒有機構13而儲存之前在工廠內進行裝配和測試。最終的開關裝置組件可以有延遲。通過將多個杆並排布置，該模塊能夠構成彼此不同的開關裝置。
當然可以進行各種變化。
滑動導引可以反過來，這樣，形成於支架上的導軌與形成於環周圍的槽配合。通過彈性夾固定的方式可以由其它合適的固定方式替代。鉸鏈可以省略，這樣，環在開口狀態時由兩個彼此完全分離的部件組成。也可以有其它變化。例如，如果施加的電壓允許，襯套可以省略。傳動控制杆可以這樣布置，它的樞軸是在通過機構和杆運動的自由端之間。
如前所述，該裝置可以是單杆或多杆的。當它為多杆時，該支架可以為並排布置的不同杆所公用。不過，優選是布置成單杆模塊，每個模塊有自己的支架，這非常有利於模塊化。機構可以是任何公知類型的可驅動控制杆80的機構，如電磁鐵、軸杆機構。開關裝置可以是任意類型，例如開關或斷路器，有或者沒有斷開部件。該真空芯筒可以包括兩個可運動的接觸裝置。
權利要求
1．一種用於電路開關裝置的斷路模塊，包括至少一個真空芯筒(10)，其包括主體(17)，該主體(17)形成含有一對可分離的接觸件(22、24)的腔體(18)，所述接觸件的一個(24)牢牢固定在可運動金屬杆(32)上，該杆(32)的一部分從芯筒(10)主體(17)的第一軸向端伸出該腔體；芯筒的支撐支架(12)；其特徵在於它還包括固定和導引環(100)，該固定和導引環(100)包括孔(120)，該孔形成芯筒的杆(32)的軸嚮導引鞘，導引該杆(32)沿孔(120)的幾何軸線相對於該環(100)平移運動；徑向定位表面(108)，該徑向定位表面(108)與芯筒主體(17)配合，防止芯筒主體(17)有任何相對於該環(100)的孔(120)的幾何軸線的徑向運動；用於固定到該芯筒的支撐支架上的裝置。
2．根據權利要求1所述的斷路模塊，其特徵在於該支架(12)有導引滑軌(130)；該環(100)為滑動載物架的形式，以便以垂直於孔(120)的幾何軸線的方向在所述導引滑軌(130)內滑動。
3．根據前述任一項權利要求所述的斷路模塊，其特徵在於，固定裝置包括彈性夾(118)，該彈性夾通過卡緊形成固定裝置。
4．根據前述任一項權利要求所述的斷路模塊，其特徵在於，該環(100)包括兩個部分(101、102)，這兩個部分能夠呈現彼此開啟的狀態和閉合狀態，在開啟狀態時，芯筒的杆(32)能徑向插入；在閉合狀態時，徑向定位表面(108)與芯筒主體(17)配合，孔(120)與杆(32)配合。
5．根據權利要求4所述的斷路模塊，其特徵在於，環的兩部分(101、102)彼此通過鉸鏈(103)鉸接。
6．根據權利要求4所述的斷路模塊，其特徵在於，在閉合狀態時，該環(100)的兩部分(101、102)彼此通過固定裝置(104、106)固定。
7．根據前述任一項權利要求所述的斷路模塊，其特徵在於，該環(100)有軸向定位表面(107)，該表面形成芯筒主體(17)的軸向端(20)的一部分的座。
8．根據前述任一項權利要求所述的斷路模塊，其特徵在於，該環(100)由塑料材料製成。
9．根據前述任一項權利要求所述的斷路模塊，其特徵在於，該模塊包括單個真空芯筒(10)。
10．一種電路開關裝置，其包括至少一個根據前述任一項權利要求所述的模塊和所述模塊的杆的驅動機構(13)。
全文摘要
一種用於電路開關裝置的斷路模塊,具有包括主體17的真空芯筒10和該芯筒的支撐支架12。該芯筒有金屬杆32,該金屬杆32可平移運動且驅動可運動接觸件24。環100使芯筒主體17相對於支架12徑向定位並構成杆32的導引鞘。為了裝配,環100可以開啟,這樣能將杆32徑向插入。當芯筒主體被包圍後,環100徑向插入支架的導引槽130中。
文檔編號H01H33/66GK1319863SQ0111183
公開日2001年10月31日 申請日期2001年3月21日 優先權日2000年3月31日
發明者雷納爾德·馬林－帕克, 西裡·米蘭, 丹尼斯·米蘭 申請人:施耐德電器工業公司