小型保險絲斷路開關的製作方法
2023-05-29 06:17:01 4
專利名稱：小型保險絲斷路開關的製作方法
技術領域：
本申請要求美國臨時申請60/215441的優先權，其公開於2000年6月30日。
本發明涉及斷路開關，尤其涉及保險絲斷路開關。
現有技術作為一種過流保護裝置，保險絲廣泛用於防止電路損壞。保險絲端子通常用來在電源與電路元件或設置在電路中的元件組合之間形成電聯接。在保險絲端子之間連接一個或更多的可熔線或元件，或保險絲元件裝置，因而在經過保險絲的電流超過一個預定極限時，可熔元件熔化，斷開一個或更多經過保險絲的電路，防止電路元件損壞。
在一些應用中，保險絲不僅用於提供熔斷的電聯接，還用於連接和斷開，或轉換，目的是接通或中斷一個或多個電聯接。這樣，電路通過保險絲的導電部分接通或中斷，由此接通或斷開相關電路。通常，保險絲置於一個保險絲固定物中，該固定物的端子連接到指定電路。當保險絲的導電部分，如保險片，端子或金屬環，與保險絲固定物端子配合時，電路就通過保險絲連通，當保險絲的導電部分與保險絲固定物端子斷開時，電路通過保險絲斷開。因此，通過將保險絲從保險絲固定物端子插入或取出，就實現了保險絲斷路開關的功能。
然而，已知的這種類型保險絲斷路開關在某些應用中存在著缺點。例如，在通信應用中，設備負載不斷增加的功率需求，致使許多保險絲斷路開關不合適。此外，有限的場地布線選擇會阻礙普通線路輸入總線的使用，並且為了連接到通信配電盤，可能要求輔助元件。進一步說，特別是當使用大量斷路開關時，必須快速、準確地識別出斷開保險絲，以便識別和更換斷開保險絲。傳統的保險絲狀態識別機構對於通信應用而言沒有所期望的可靠。至少由於上述原因，傳統的保險絲斷路開關不能完全滿足某些最終應用的要求，如在通信系統中的應用。
發明概要在一示例性實施例中，一保險絲斷路開關裝置包括一個拔出型保險絲裝置和一個開關外殼裝置。該保險絲裝置包括一個線路(line)側引導部分，一個負載側引導部分，及兩者之間的一保險絲元件。該開關外殼裝置包括一個外殼，該外殼限定了一接收該保險絲的保險絲插座，一第一接觸裝置位於外殼中，當保險絲插入到保險絲插座時，該第一接觸裝置連接到保險絲的線路側引導部分，及一個位於該外殼中的第二接觸裝置，當保險絲插入到保險絲插座時，該第二接觸裝置連接到保險絲的負載側引導部分。一個與保險絲的線路側引導部分和保險絲的負載側引導部分相聯的斷開保險絲指示裝置，一個報警輸出端子，該報警輸出端子從開關裝置外殼伸出，並與斷開保險絲指示裝置相聯。當連接到用戶端子外部電路時，斷開保險絲指示裝置提供本地保險絲狀態指示功能，報警輸出端子便於遠距指示保險絲狀態。
在各種實施例中，開關外殼裝置包括一插塞接觸裝置，一盒型接觸裝置，及一用於增加本領域接線方式的端子柱。在一個實施例中，設置了一個共用接觸總線棒，用於連接到端子柱，從而進一步增加接線和輔助連接方式。
在一個示例性實施例中，保險絲的線路側引導部分和負載側引導部分都包括端子片，該端子片穿過端子開口，該端子開口延伸穿過保險絲插座的底部。端子片與開關外殼裝置的端子接觸裝置配合。斷開保險絲指示裝置包括一個連接到保險絲端子片的高電阻電路，該電路包括電晶體元件和一個發光二極體(「LED」)。該LED由電晶體元件響應電路的壓降而激發。開關外殼還包括內部報警端子，該內部報警端子與保險絲插座內的保險絲的報警端子配合，並進一步與報警輸出端子相聯。因此，斷開保險絲指示裝置通過照亮LED，指示本地保險絲狀態，並為遠距保險絲狀態指示產生了一個報警信號，該報警信號經過開關外殼報警輸出端子被輸出。
因此為保險絲斷路開關提供了多種接線方式，包括共用總線連接，而不用輔助元件。提供了可靠的本地和遠距保險絲狀態指示，便於很快識別和更換斷開保險絲。因此提供了一種通用小型保險絲斷路開關盒，該開關盒更適於這樣的應用，如通信應用，其中傳統保險絲斷路不那麼令人滿意。
圖1是保險絲斷路開關裝置的分解透視圖；圖2是圖1所示保險絲裝置的橫截面圖；圖3是圖1所示開關外殼裝置的裝配透視圖；圖4是圖3所示開關外殼裝置的側部裝配圖；圖5是開關外殼裝置第二實施例的透視圖；圖6是圖5所示開關外殼裝置的側部正視圖；圖7是開關外殼裝置第三實施例的透視圖；及圖8是圖7所示開關外殼裝置的側部正視圖；圖9是開關外殼裝置第四實施例的透視圖；圖10是一開關外殼裝置的第五實施例的透視裝配圖；圖11是圖10所示開關外殼裝置的側部正視圖；圖12是圖2所示保險絲的透視裝配圖；圖13是圖12所示保險絲的報警電路示意圖；圖14是圖12所示保險絲的報警電路。
優選實施例的詳細說明圖1是一個保險絲斷路開關裝置10的分解透視圖，它包括用於與開關外殼裝置14可移動配合的保險絲12。在一個實施例中，開關外殼裝置14包括一第一插塞接觸裝置16，其用於插入式聯接到線路輸入總線(圖中未示)，還包括一第二插塞接觸裝置18，用於插入式聯接到負載側設備(圖中未示)，例如配電盤。當保險絲12完全插入開關外殼裝置的保險絲插座20中時，經過保險絲12的電路通過第一和第二插塞接觸裝置16、18就接通了。這樣，在一示例性實施例中，保險絲斷路開關裝置10理想地適於保護通信設備免受故障電流的破壞，還便於通過從開關外殼裝置14中抽出保險絲12而將負載斷路。但應該理解，本發明用於許多保險絲系統都是有益的，本發明決不局限於任何特別的使用或應用中。
在本發明的示例性實施例中，當保險絲12插入開關外殼裝置14中時，至少有一部分從保險絲插座20中突出或伸出，因而通過對可操作地連接到開關外殼裝置14上的保險絲12外觀的視覺檢查，可以完成保險絲的局部狀態表示，下面將作詳細描述。此外，在一實施例中，由於保險絲12的一部分從保險絲插座中伸出，保險絲12可以很容易地用手插入開關外殼裝置14和取出，也就是說，不需要工具，只需簡單地抓住保險絲部分的頂部，並操縱位於保險絲插座20中的保險絲12，就可完成下面描述的開關功能。
圖2是保險絲12(也示於圖1)的剖視圖，其包括第一和第二保險絲端子30，上述保險絲端子30從保險絲外殼32中伸出，並與主保險絲34電聯接，上述主保險絲34裝配在保險絲外殼32中並在第一和第二端子30之間延伸。當電路通過保險絲端子30接通時，電流流經主保險絲34，當流經主保險絲34的電流達到一個預定閥值時，也就是說，發生故障電流時，主保險絲34熔化、蒸發或以別的方式斷開，以防止電流流過。這樣，在保險絲端子30與負載側電氣元件之間產生了斷開電路，電路被保險絲12隔斷，因此防止電路遭受故障電流的損壞。一種電弧淬熄材料，如矽石沙，圍繞外殼32中的主保險絲34，這樣當主保險絲34斷開時，可防止和/或抑制保險絲端子30之間的電弧現象。
在一個實施例中，主保險絲34製作成使保險絲12有25-125安培的額定範圍，以及在80V直流電時有100KA的安全中斷。在可替換實施例中，不同的保險絲額定值可通過製作保險絲外殼32內的不同主保險絲34而獲得，因而不同額定值的保險絲基本上具有同樣的尺寸、形狀或底腳，進一步說，各種不同的保險絲可用於同一開關外殼裝置，如在本領域中用於多種功能的開關外殼裝置14(如圖1所示)。然而可以想到的是，本發明用於具有不同額定值、形狀或尺寸的各種保險絲系統都是有益的。因此，在此描述和舉例說明的具體保險絲實施例的目的只是為了闡明的目的，並不是在任何方面對本發明進行限制。
保險絲12還包括一個本地和遠距保險絲斷開指示裝置36，用來顯示保險絲12的工作狀態。保險絲斷開指示裝置36包括一個高電阻電路(下面進一步描述)，該高電阻電路與一通過保險絲外殼32的頂面40可以看到的發光二極體或LED38聯接。如下面要詳細描述的一樣，當主保險絲34斷開時，LED38會發光。
可以想到的是，在可替換實施例中，可使用機電保險絲狀態顯示機構。例如在一個示例性實施例中，電路場所中的保險絲斷開指示裝置36包括一第二保險絲(圖2中未示)，其連接在保險絲端子30之間，並與主保險絲34平行。第二保險絲的電阻比主保險絲34大得多，因而當保險絲12工作時，也就是說，當主保險絲34沒有斷開時，基本上所有流經保險絲12的電流都流過主保險絲34。然而，當主保險絲34斷開，流經主保險絲34的電路中斷時，電流就流經第二保險絲，觸發一電子或機械指示器，該指示器用於斷開保險絲的本地和遠距顯示。
在另外的可替換實施例中，也可用其它已知的電動、機械或機電裝置，來可視地顯示保險絲12的工作狀態。
斷開保險絲指示裝置36還包括一個導電報警端子42，該端子42從保險絲外殼32的開口44中突出。當保險絲端子報警器42連接到一電阻式負載，如通常在現有通信設備中找到的繼電器線圈(圖中未示)時，當主保險絲34斷開時，就有一個信號傳送到繼電器線圈，因此對斷開保險絲所處的特定位置引起注意。本地保險絲狀態指示識別出位於特定位置的一個或多個斷開保險絲。這樣，即使使用位於多種位置的許多保險絲，也可以高效地給斷開保險絲定位。
圖3和圖4顯示了保險絲斷路開關裝置10(圖1所示)的開關外殼裝置14。開關外殼裝置14包括一個由絕緣材料製成的外殼52，該外殼在保險絲插座20的底部56具有保險絲端子開口54，用於接納保險絲端子片30(圖2所示)。導電彈性夾58和相應的加強預緊金屬線彈簧件59被設置在每一個保險絲端子開口54的下面，並位於保險絲插座20下的孔60中。一橋部62從各夾58向下伸到導電插塞接觸裝置16、18，用於聯接到線路輸入總線(圖中未示)或負載總線(圖中未示)。當保險絲端子30插入保險絲端子開口54中時，保險絲端子30被夾在彈性夾58中，因而與突出於外殼52的底部64的插塞接觸裝置16、18電聯接。
由於開關外殼裝置14的內傳導部分位於保險絲插座底面56的端子開口54的下方，所以基本上防止了其與開關外殼裝置14的導電部分的偶然接觸，因此為保險絲12提供了一個安全斷路功能。然而在可替換實施例中，應該理解，可通過將開關外殼裝置14的傳導部分伸到用於連接保險絲導電部分的保險絲插座20中，而使開關外殼裝置14的導電部分暴露在插座20中。這樣，其它類型的保險絲，如具有主保險絲的金屬環或保險絲管，都可適用於具有端子片30的保險絲12(如圖1和2所示以及上文上述)。可以相信，對於本領域技術人員來講，可以對開關外殼裝置14作一些必要的修改，來適應這些並不進一步描述的各種保險絲。
靠近相鄰孔68中的保險絲夾58設置一開關外殼內部報警端子66，該端子66包括位於頂端72的突出邊70，上述頂端72從保險絲插座20的側壁76中的一個開口74中突出。這樣，當保險絲12完全插入保險絲插座20時，報警端子突出邊70就與穿過外殼開口44(示於圖2)的保險絲報警端子42(示於圖2)接觸。內部報警端子66還與從開關外殼52底部64中伸出的遠距輸出報警端子78聯接，由此在保險絲斷開狀態下，提供了一個用於將保險絲斷開報警信號傳送到最終用途設備的電路(圖中未示)。
在一個示例性實施例中，輸出報警端子78位於一個中間孔84中，該中間孔84形成於臨近外殼底端64的外殼52底部中，並且大約位於插塞接觸裝置16、18的中間。在可替換實施例中，輸出報警端子容納於相鄰孔86、88中，該相鄰孔86、88形成於孔78兩邊的外殼52底部。這樣，輸出報警端子可根據實際應用，有選擇地定位在孔84、86、88之間的最理想位置。
裝配插入底腳80容納於保險絲插座20兩側的插座82中，因而開關外殼裝置14可固定在最終用途應用中的位置。每個裝配底腳80包括一個安裝一緊固件(未示出)的螺紋孔，上述加強件插入位於保險絲20兩側的裝配口84。這樣，當插入底腳80與緊固件配合時，插入底腳80牢固地將開關外殼裝置14定位在理想位置。
一絕緣蓋86固定到外殼52上，為開關外殼裝置14的上述元件形成了一個安全的保護罩，並形成完整的插座20。在一個實施例中，外殼52和蓋86是由絕緣材料製成的，如能承受保險絲斷路開關裝置10的工作環境以及保險絲12斷開的工作條件的塑料和熱塑性材料。在一示例性實施例中，根據已知方法和設備，如超聲粘接技術的蓋86永久地粘接到外殼52上。
因此，提供了一種保險絲斷路開關裝置10，便於安裝到現有設備上，不需要輔助元件或者用手布線聯接。通過將撥出型保險絲，如保險絲12從開關外殼保險絲插座20中插入或抽出，而實現開關功能，本地和遠距保險絲斷開指示器能迅速指示出要替換的已斷開的保險絲。由於開關外殼裝置20要接納各種不同等級的保險絲，所以提供了一種適於廣泛應用的通用的保險絲斷路開關裝置10。
圖5和圖6顯示了開關外殼裝置100的第二實施例，它用於保險絲如保險絲12(示於圖2)，以形成與前述保險絲斷路開關裝置10(示於圖2)類似的保險絲斷路開關裝置，只不過在開關外殼裝置14的位置(示於圖1)上用的是開關外殼裝置100。
開關外殼裝置100包括一個外殼102，外殼具有位於保險絲插座108底部106的保險絲端子開口104，用來接受保險絲端子片30(示於圖2)。導電彈性夾109及相應的加強預緊金屬線彈簧件111位於每個保險絲端子開口104的下面，並位於保險絲插座108下面的孔110中。橋部112從各個夾109向外伸到位於接線腔室116中的盒型接觸裝置114，用於連接到線路輸入總線(圖中未示)或負載總線(圖中未示)。剝離電線穿過接線腔室116中的電線輸入部118，並穿到位於每個接線腔室116中的每個盒型插座114中的電線插座120中。通過接線腔室116中的頂部開口124接近螺釘形連接件122，以確保將線路輸入總線和負載線連接到各自的盒型接觸裝置114。盒型接觸裝置114接線後，當保險絲端子30(示於圖2)插入保險絲端子開口104並由夾109夾住時，就通過保險絲12接通了一個電路。
正如前面針對開關外殼裝置14(示於圖3和圖4)所描述的，開關外殼裝置100的內部導電部分位於保險絲插座底面106的端子開口104的下方，因而通過基本上消除其與開關外殼裝置100的導電部分的偶然接觸而為保險絲12提供了一個安全斷路功能。然而在可替換實施例中，應該理解，開關外殼裝置100的導電部分可以通過將開關外殼裝置100的導電部分伸到用於連接保險絲導電部分的保險絲插座108上而保持暴露在插座108中。這樣，其它類型的保險絲，如具有主保險絲的金屬環或保險絲管，都可適用於具有端子片30的保險絲12(如圖1和2所示以及上文上述)。可以相信，對於本領域技術人員來講，可以對開關外殼裝置100作一些必要的修改，來適應這些並不進一步描述的各種保險絲。
靠近相鄰腔68中的保險絲夾109設置一開關外殼內部報警端子126，該端子126包括位於頂端72的突出邊70，上述頂端72從保險絲插座108的側壁136中的一個開口134中突出。這樣，當保險絲12完全插入保險絲插座108時，報警端子突出邊130就與穿過外殼開口44(示於圖2)的保險絲報警端子42(示於圖2)接觸。內部報警端子126還與從開關外殼102側壁140伸出的遠距輸出報警端子138聯接，由此在保險絲斷開狀態下，提供了一個用於將保險絲斷開報警信號傳送到最終用途設備的電路(圖中未示)。
DIN軌道銷142插入溝槽144中，上述溝槽144形成於與報警端子138相對的開關外殼102的底側。溝槽144包括上下定位槽146，用來接受DIN軌道銷142的各個定位肋板147，並確保銷142相對於開關外殼102的正確定位。銷142使開關外殼裝置100能夠卡緊式聯接，並從或向35mm的DIN軌道(圖中未示)移動，該DIN軌道位於銷內部突出部148與互補的突出部149之間，上述互補的突出部形成了開關外殼102的對角。突出部148、149一起在開關外殼102的中間低位部分形成了DIN軌道溝槽150。
一絕緣蓋152固定到外殼102上，為開關外殼裝置100的上述元件形成了一個安全的保護罩，並形成完整的電阻絲插座108。在一個實施例中，外殼102和蓋150是由絕緣材料製成的，如能承受保險絲斷路開關裝置的工作環境以及相應保險絲，如電阻絲12(圖1和2中所示和如上上述)斷開的工作條件的塑料和熱塑性材料。在一示例性實施例中，根據已知方法和設備，如超聲粘接技術的蓋150永久地粘接到外殼102上。
因此，提供了一種保險絲斷路開關裝置，便於安裝到現有設備上，不需要輔助元件或者用手布線聯接。通過將撥出型保險絲，如保險絲12從開關外殼保險絲插座108中插入或抽出，而實現開關功能，本地和遠距保險絲斷開指示器能迅速指示出要替換的已斷開的保險絲。由於開關外殼裝置108要接納各種不同等級的保險絲，所以提供了一種適於廣泛應用的通用的保險絲斷路開關系統。
圖7和圖8顯示了開關外殼裝置160的第三實施例，它結合了開關外殼裝置14和100的特徵(如上面分別相對於圖3-6所描述的)。
開關外殼裝置160可用於保險絲，如保險絲12(示於圖2)，以形成一個與前述保險絲斷路開關裝置10(示於圖2)類似的保險絲斷路開關裝置，只是保險外殼裝置14由保險外殼裝置160替代而已(圖1、3和4中示出)。
開關外殼裝置160包括一個外殼162，外殼162具有位於保險絲插座168底部166的保險絲端子開口164，用來接受保險絲端子片30(示於圖2)。導電彈性夾170、171及相應的加強預緊金屬線彈簧件173位於每個保險絲端子開口164的下面，並位於保險絲插座168下面的孔172中。橋部174從夾170向下伸到導電插塞接觸裝置176，用於連接到線路輸入總線(圖中未示)或負載總線(圖中未示)。橋部168從夾171向外伸到位於接線腔182中的盒型接觸裝置180，用於連接到線路輸入總線(圖中未示)或負載總線(圖中未示)。一剝離電線穿過接線腔室182中的電線輸入部184，並穿到位於盒型插座180中的插座186中。通過接線腔室182中的頂部開口190接近螺釘形連接件188，以牢固地將線路輸入總線和負載線連接到盒型接觸裝置180。盒型接觸裝置180接線且插塞接觸裝置176插入總線棒後，當保險絲端子30(示於圖2)插入保險絲端子開口164並由夾170、171夾住時，就通過保險絲接通了一個電路。
正如前面針對開關外殼裝置100(示於圖5和圖6)所描述的，開關外殼裝置160的內部導電部分位於保險絲插座底面166的端子開口164的下方，因而通過基本上消除其與開關外殼裝置160的導電部分的偶然接觸而為保險絲12提供了一個安全斷路功能。然而在可替換實施例中，應該理解，開關外殼裝置160的導電部分可以通過將開關外殼裝置160的導電部分伸到用於連接保險絲導電部分的保險絲插座168上而保持暴露在插座168中。這樣，其它類型的保險絲，如具有主保險絲的金屬環或保險絲管，都可適用於具有端子片30的保險絲12(如圖1和2所示以及上文上述)。可以相信，對於本領域技術人員來講，可以對開關外殼裝置160作一些必要的修改，來適應這些並不進一步描述的各種保險絲。
靠近相鄰腔194中的保險絲夾170設置一開關外殼內部報警端子192，該端子192包括位於頂端198的突出邊196，上述頂端198從保險絲插座168的側壁102中的一個開口200中突出。這樣，當保險絲12完全插入保險絲插座168中時，報警端子突出邊196就與穿過電阻絲外殼開口44(示於圖2)的保險絲報警端子42(示於圖2)接觸。內部報警端子192還與從開關外殼160底部206或側部伸出的遠距輸出報警端子204聯接，由此在保險絲斷開狀態下，提供了一個用於將保險絲斷開報警信號傳送到最終用途設備的電路(圖中未示)。在一個示例性實施例中，導線在內部報警端子192與遠距輸出報警端子204之間延伸，在其間建立了一個電連接。
裝配突出部206從開關外殼160的兩邊伸出，將開關外殼裝置160固定在最終用途設備中。
一絕緣蓋208固定到外殼162上，為開關外殼裝置160的上述元件形成了一個安全的保護罩，並形成完整的電阻絲插座168。在一個實施例中，外殼162和蓋208是由絕緣材料製成的，如能承受保險絲斷路開關裝置的工作環境以及相應保險絲，如電阻絲12(圖1和2中所示和如上上述)斷開的工作條件的塑料和熱塑性材料。在一示例性實施例中，根據已知方法和設備，如超聲粘接技術的蓋208永久地粘接到外殼162上。
因此，提供了一種保險絲斷路開關裝置，不論在線路和負載設放備之間的不同電接觸面的情況如何，便於安裝到現有設備上，而不需要輔助元件。通過將撥出型保險絲，如保險絲12從開關外殼保險絲插座168中插入或抽出，而實現開關功能，本地和遠距保險絲斷開指示器能迅速指示出要替換的已斷開的保險絲。由於開關外殼裝置168要接納各種不同等級的保險絲，所以提供了一種適於廣泛應用的通用的保險絲斷路開關系統。
圖9是開關外殼裝置220第四實施例的透視圖，顯示了如下上述的另一個連接選擇。
開關外殼裝置220可用於保險絲，如保險絲12(示於圖2)，以形成一個與前述保險絲斷路開關裝置10(示於圖1)類似的保險絲斷路開關裝置，只是保險外殼裝置14由保險外殼裝置220替代而已(圖1、3和4中示出)。
開關外殼裝置220包括一個外殼222，外殼222具有位於保險絲插座228底部226的保險絲端子開口224，用來接受保險絲端子片30(示於圖2)。導電彈性夾230、232位於每個保險絲端子開口224的下面，並位於保險絲插座228下面的孔234中。一橋部236從夾230向下伸到導電插塞接觸裝置238，用於連接到線路輸入總線(圖中未示)或負載總線(圖中未示)。一橋部240從夾232向外伸到位於端子柱242，用於連接到根據已知原理和技術的輸入側或負載側電路。當建立起與端子柱242的電聯接且插塞接觸裝置238插入總線棒後，當保險絲端子30(示於圖2)插入保險絲端子開口224並由夾230、232夾住時，就通過保險絲12接通了一個電路。
正如前面針對開關外殼裝置160(示於圖7和圖8)所描述的，開關外殼裝置220的內部導電部分位於保險絲插座底面226的端子開口224的下方，因而通過基本上消除其與開關外殼裝置220的導電部分的偶然接觸而為保險絲12提供了一個安全斷路功能。然而在可替換實施例中，應該理解，開關外殼裝置220的導電部分可以通過將開關外殼裝置220的導電部分伸到用於連接保險絲導電部分的保險絲插座228上而保持暴露在插座228中。這樣，其它類型的保險絲，如具有主保險絲的金屬環或保險絲管，都可適用於具有端子片30的保險絲12(如圖1和2所示以及上文上述)。可以相信，對於本領域技術人員來講，可以對開關外殼裝置220作一些必要的修改，來適應這些並不進一步描述的各種保險絲。
靠近相鄰腔246中的保險絲夾230設置一開關外殼內部報警端子244，該端子244包括位於頂端250的突出邊248，上述頂端250從保險絲插座228的側壁254中的一個開口252中突出。這樣，當保險絲12完全插入保險絲插座228中時，報警端子突出邊248就與穿過電阻絲外殼開口44(示於圖2)的保險絲報警端子42(示於圖2)接觸。內部報警端子244還與從開關外殼222底部258伸出的遠距輸出報警端子256聯接，由此在保險絲斷開狀態下，提供了一個用於將保險絲斷開報警信號傳送到最終用途設備的電路徑。如上面相對於圖4上述，輸出報警端子256可以選擇性地定位在形成於靠近外殼底部258的外殼222下部中的三個腔中。
裝配插入底腳258接收在電阻絲插座228兩側的插座260中，因而開關外殼裝置220可固定在最終用途的位置中。每個安裝底腳258包括一用於接收一緊固件(未示出)的螺紋孔，該緊固件插入位於電阻絲插座20兩側的安裝孔261中。這樣，當由一緊固件配合時，插入底腳258將開關外殼裝置220牢固地定位在所需位置。
一絕緣蓋262固定到外殼222上，為開關外殼裝置220的上述元件形成了一個安全的保護罩，並形成完整的電阻絲插座228。在一個實施例中，外殼222和蓋262是由絕緣材料製成的，如能承受保險絲斷路開關裝置的工作環境以及相應保險絲，如電阻絲12(圖1和2中所示和如上上述)斷開的工作條件的塑料和熱塑性材料。在一示例性實施例中，根據已知方法和設備，如超聲粘接技術的蓋262永久地粘接到外殼222上。
因此，提供了一種保險絲斷路開關裝置，不論在線路和負載設放備之間的不同電接觸面的情況如何，便於安裝到現有設備上，而不需要輔助元件。通過將撥出型保險絲，如保險絲12從開關外殼保險絲插座228中插入或抽出，而實現開關功能，本地和遠距保險絲斷開指示器能迅速指示出要替換的已斷開的保險絲。由於開關外殼裝置228要接納各種不同等級的保險絲，所以提供了一種適於廣泛應用的通用的保險絲斷路開關系統。
圖10和圖11顯示了與開關外殼裝置220(示於圖9)相似的開關外殼裝置280的第五實施例，其中，同樣的元件用同樣的參數表示。
與開關外殼裝置220(示於圖9)不同，開關外殼裝置280進一步包括一個共用的接線棒282，用來連接到端子柱242上。接線棒282包括一個反旋轉凸緣284，一個扁平連接部286，以及一個基本上垂直於連接部286延伸的總線部288。連接部286包括一個貫穿的開口290，用來插入端子柱242，總線部包括兩個端子柱292，用來建立根據現有設備和技術的電連接。反旋轉凸緣284壓靠端子橋部240，並包含在形成於外殼222中的狹槽294中，以確保總線棒282相對於外殼222的正確定位。總線棒282用螺母296和墊圈298、300緊固到端子柱242上。
可以想到的是，在可替換實施例中，在不脫離本發明範圍的前提下，可使用具有更多或更少局部的其它結構的接線棒282。此外，在可替換實施例中，總線部288可包括多於或少於圖10所示的兩個端子柱292，在端子柱292的位置也可使用其它接觸機構。例如，在不脫離本發明範圍的前提下，除其它已知的接觸形式外，前述的接觸裝置，即插塞接觸裝置或盒型裝置，都可用在總線棒282中。
另外，與開關外殼裝置220(示於圖9)不同，在插塞接觸裝置238(如圖9所示)的位置，第二端子柱302從端子橋部236伸出。這樣，根據已知方法和設備建立與柱302的電聯接，從而當保險絲12插入保險絲插座228中時通過保險絲12(示於圖1和圖2)形成了一個完整的電聯接。
可以想到的是，還可以用其它與端子柱302連接的共用總線棒如總線棒288來代替或附加到與圖示的端子柱242連接的接線棒288。這樣，就可將共用接線棒用於所示的輸入側和/或負載側電連接和輔助連接。
一絕緣蓋262固定到外殼222上，為開關外殼裝置100的上述元件形成了一個安全的保護罩，並形成一完整的插座228。在一個實施例中，外殼222和蓋262是由絕緣材料製成的，如能承受保險絲斷路開關裝置的工作環境以及相應保險絲，如電阻絲12(圖1和2中所示和如上上述)斷開的工作條件的塑料和熱塑性材料。在一示例性實施例中，根據已知方法和設備，如超聲粘接技術的蓋永久地粘接到外殼222上。
因此，提供了一種保險絲斷路開關裝置，該開關裝置有助於使用共用總線棒安裝。通過將撥出型保險絲，如保險絲12從保險絲插座228中插入或抽出，而實現開關功能，本地和遠距保險絲斷開指示器能迅速指示出要替換的已斷開的保險絲。由於開關外殼裝置280要接納各種不同等級的保險絲，所以提供了一種適於廣泛應用的通用的保險絲斷路開關系統。
圖12是一示例性拔出型保險絲裝置12的透視裝配圖，使用了前述開關外殼裝置14(示於圖3和圖4)、100(示於圖5和圖6)、160(示於圖7和圖8)、220(示於圖9)和280(示於圖10和圖11)。雖然可以想到，其它類型的保險絲也可類似地用於開關外殼裝置14、100、160、220和280中。
電阻絲12包括相對的前後蓋280、282，它們通過已知緊固件相互連接，上述緊固件包括鉚釘284和螺釘(未示)，但不僅限於此。設置在前後蓋280、282之間的是保險絲286，包括保險絲外殼32，從外殼32伸出的保險絲端子30，以及電連接到保險絲端子30的主保險絲34，上述保險絲端子30位於形成在保險絲外殼32中的保險絲隔間288中。正如圖12所示，保險絲34是基本上平的且大致直線狀的導電條，其包括一個截面減小的區域，或者其中的弱區。一旦發生預定的故障電流時，根據保險絲34的尺寸和特性，弱區達到一個足以熔化、碎裂、蒸發、分解或斷開保險絲34的工作溫度，從而斷開經過保險絲34的電連接。但可以理解的是，在可替換實施例中，在不脫離本發明範圍的前提下，可以選擇性地在所示保險絲34處使用各種保險絲元件。除了與現有技術中相似的其它保險絲元件以外，本發明中還可以使用例如非直線狀(如彎曲可弧形)保險絲元件，包括很多弱區的保險元件，以及沒有弱區的金屬絲保險元件。
端子柱290延伸穿過保險絲隔間288的一個頂面292，形成一個與斷開指示裝置36的電聯接。報警端子42裝配在隔間294中，並與斷開指示裝置36建立起電聯接。
斷開保險絲指示裝置36包括一個印刷電路板296，該電路板296包括開口298，用於與端子柱290電聯接，該端子柱290又連接到保險絲端子30，該保險絲端子30與外部電路(未示)建立了總線和負載電聯接。印刷電路板296包括高電阻電路，如下上述，當主保險絲34熔化、碎裂、蒸發、或以其它方式斷開或中斷保險絲端子30之間由保險絲34連接的電路時，其響應端子柱290的壓降，控制LED38，這樣在保險絲34工作時LED38發光，從而提供了局部保險絲狀態指示。印刷電路板上的電路還通過開關外殼裝置，如裝置14、100、220和280的報警端子42和相關報警端子，發信號給外部設備，如通信系統中的繼電器。
當保險絲裝配好時，在前後蓋282、280的頂面302、304上分別貼上標籤300。在一個實施例中，標籤300包括保險絲參數和等級的標記，還有一個貫穿的開口，用於容納斷路指示裝置LED38，以便於通過對LED38的視覺觀察很容易確認保險絲的工作狀態。如果LED38沒有發光，保險絲12正常，也就是說，保險絲34沒有因故障電流狀態而斷開。另一方面，如果LED38發光，則保險絲12不正常，應該用具有正常功能的保險絲更換。
保險絲286還包括一個開口304，該開口304從保險絲外殼32的底部穿過，方便將電弧淬熄介質如矽石沙導入，並包圍隔間38中的端子30和保險絲34，這樣當主保險絲34斷開時，可防止和/或抑制保險絲端子30之間的電弧現象。當保險絲隔間288中填充電弧淬熄介質之後，將一插塞插入開口304，從而當保險絲12裝配時密封保險絲隔間288。在一個示例性實施例中，插銷306是一個根據現有技術用在開口304上的金屬球。
此外，一個極化突出部308從保險絲外殼32的一側伸出，該保險絲外殼32在開關外殼(如圖1所示)的保險絲插座一側容納在補充狹槽中。突出部308阻止保險絲12插入保險絲插座，除非在突出部308插入狹槽中這一指定方向時。這樣，相對於與可適用開關外殼裝置的總線和負載聯接確保了保險絲端子的正確極化。
圖13示意性地表示出使用中的保險絲12(示於圖1、2和12)的報警電路310。保險絲端子30(示於圖1、2和12)在312、314點處，通過上述開關外殼裝置的可適用端子接觸部，連接到終端用戶應用的總線和負載電路。因此形成了一個通過保險絲34(示於圖2和12)並通過電子監視電路316的電路，該電子監視電路316形成在斷開保險絲指示裝置36(示於圖12)的印刷電路板296(示於圖12)上。電子監視電路316具有足夠的電阻，因而在保險絲12正常工作狀態下基本上全部流經保險絲12的電流都流過保險絲34。
當保險絲34在電流過載或短路的條件下斷開時，電子監視電路316檢測出端子30之間的壓降並照亮LED(示於圖12)，並通過報警端子42(示於圖2和12)將報警信號輸出到開關外殼裝置，如上述裝置14、100、160、220和280的遠距輸出報警端子318。報警端子輸出318連接到終端用戶電路320，在一示例性實施例中，該終端用戶電路320包括一個繼電器，該繼電器可用於識別使用大量位於不同位置的保險絲的系統中工作或斷開保險絲的位置。在一個實施例中，LED38的負載側連接到輸出報警端子318，從而向繼電器322提供20mA的電流，用於遠距保險絲狀態指示。這樣，當激活LED28時，一遠距報警信號同樣經過輸出報警端子318傳送。
圖14顯示用於報警電路310(示於圖13)的一示例性電子監視電路316。端子J1連接到保險絲的總線或輸入側，更具體地，連接到保險絲端子柱290(示於圖12)，該端子柱290與保險絲的線路側電路相聯。端子J2連接到保險絲的負載或輸出側，更具體地，連接到保險絲端子柱290(示於圖12)，該端子柱290與保險絲的負載側電路相聯。端子J3通過適當的阻抗電聯接到保險絲電路的回程或共用接地。一對匹配的電晶體，即NPN電晶體Q1和PNP電晶體Q2，與二極體D3、D4一起使用，防止經過各電晶體Q1、Q2漏電(在一個實施例中大約有1.2mA)。因此，二極體D3、D4防止由電晶體Q1和Q2的低基發射器電壓導致故障保險絲狀態指示，並進一步在保險絲工作期間為電子監視電路316的弧壓提供短暫的抗幹擾性。一雙級LED38(在圖14中由D5所示，也示於圖12中)連接到電晶體Q1、Q2和端子J3。
在正常工作條件下，電子監視電路316是一個被動元件，也就是說，電子監視電路的主動元件是絕緣的，端子J1和J2之間的壓降可以忽略。因此，LED38沒有發光，電路元件上的應力主要是熱。然而，當保險絲電路的過載或短路導致保險絲12，或具體說是保險絲34工作之後，所產生的端子J1和J2之間的壓降，根據系統電壓的極性，使電晶體Q1或Q2飽和，並主動激發LED38。
更具體地，在系統正電壓的情況下，當保險絲34斷開時，全部系統電壓加到端子J1和J2之間，從而通過電阻器R1將PNP電晶體Q2的基極發射極向前偏壓。在這種情況下，由於基極發射極電壓大於相應的最小向前偏壓電壓，所以PNP電晶體Q2的集電極-發射極飽和，系統電壓施加在LED38上，從而照亮了LED。
在系統負電壓的情況下，當保險絲34斷開時，全部系統電壓就加到端子J1和J2之間，從而通過電阻器R1將NPN電晶體Q1的基極發射極向前偏壓。在這種情況下，由於基極發射極電壓大於相應的最小向前偏壓電壓，所以NPN電晶體Q1的集電極-發射極飽和，系統電壓施加到LED38上，從而照亮了LED。
電阻器R1的適當選擇確保了電晶體Q1、Q2在正和負電壓條件下的飽和。電晶體Q1、Q2的飽和，在與報警輸出端子J3串聯的端子J1處，電子地開閉保險絲的線路或輸入側，由此照亮雙級LED38，從而顯示本地斷開保險絲的狀態。對於遠距斷開保險絲報警指示，端子J3通過圖13所示的設備如繼電器，連接到保險絲電路的回程或共用接地。當保險絲斷開時，電子監視電路316將使繼電器改變狀態，並能夠遠距識別斷開保險絲的狀態。
在一特定實施例中，電晶體Q1和Q2具有至少為200VDC的額定電壓，以確保在80VDC的系統電壓下電子監視電路的正常工作。此外，在一個實施例中，電晶體Q1和Q2需要至少約100uA的基極電流來正常工作。另外，在一個實施例中，使用最小開啟電壓18VDC，電阻器R1的值大約有59千歐，由此產生了大約300uA的基極電流。
雖然本發明中描述了各種特定實施例，但是本領域技術人員應該認識到，本發明也可經過進行一定的修改來實現，這並不脫離權利要求書的精神和範圍。
權利要求
1.一種保險絲斷路開關裝置，包括一個保險絲，包括一個線路側引導部分，一個負載側引導部分，以及位於兩者之間的一保險元件；一個開關外殼裝置，包括一外殼、一第一接觸裝置和一第二接觸裝置，該外殼包括一用於接收上述保險絲的保險絲插座，該第一接觸裝置位於上述外殼中且當上述保險絲插入上述插座中時連接到上述保險絲的上述線路側引導部分，該第二接觸裝置位於上述外殼中且當上述保險絲插入上述插座中時連接到上述保險絲的上述負載側引導部分。一保險絲斷開指示裝置，該指示裝置與上述保險絲的上述線路側引導部分以及上述保險絲的上述負載側引導部分相聯；上述開關外殼裝置還包括一與上述保險絲斷開指示裝置相聯的報警端子輸出端。
2.根據權利要求1所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述第一和第二接觸裝置中之一包括一個插塞接觸裝置。
3.根據權利要求1所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述第一和第二接觸裝置中之一包括一個盒型接觸裝置。
4.根據權利要求1所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述第一和第二接觸裝置之一包括一個端子柱。
5.根據權利要求4所述的保險絲斷路開關裝置，還包括一個與上述端子柱相聯的共用總線棒。
6.根據權利要求1所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述保險絲線路側引導部分和上述保險絲負載側引導部分都包括一端子片。
7.根據權利要求6所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述保險絲插座包括一個底部和端子開口，該端子開口延伸穿過上述底部，當上述保險絲插入上述插座時，上述線路側和上述負載側端子片插過上述端子開口中。
8.根據權利要求7所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述第一和笫二接觸裝置包括保險絲夾，當上述保險絲插入上述插座時，上述保險絲端子插入上述保險絲夾中。
9.根據權利要求1所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述保險絲斷開指示裝置包括一個高電阻電路。
10.根據權利要求9所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述電路包括至少一個電晶體元件和一個LED，上述LED由上述至少一個電晶體元件響應上述電路的壓降而激發。
11.根據權利要求9所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述保險絲包括一個外殼，上述保險絲斷開指示裝置設置於上述外殼內，並與上述線路側引導部分和上述負載側引導部分相聯。
12.根據權利要求1所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述保險絲還包括一個與上述保險絲斷開指示裝置相聯的報警端子，上述開關外殼還包括一個與上述保險絲插座和上述報警輸出端子相聯的內部報警端子，當上述保險絲插入上述插座時，上述保險絲報警端子與上述內部報警端子配合。
13.一種保險絲斷路開關裝置，包括一拔出型保險絲裝置；及一開關外殼裝置，用來接收上述拔出型保險絲裝置，上述開關外殼裝置包括一個外殼，包括一保險絲插座，一與上述保險絲插座相聯的第一端子腔室，一與上述保險絲插座相聯的第二端子腔室；一設置於上述第一端子腔室中的第一端子接觸裝置，當上述保險絲裝置插入上述插座時，上述第一端子接觸裝置建立了一個經過上述保險絲裝置的線路側電聯接；一設置於上述第二端子腔室中的第二端子接觸裝置，當上述保險絲裝置插入上述插座時，上述第一端子接觸裝置建立了一個經過上述保險絲裝置的負載側電聯接，當上述保險絲裝置連接到上述保險絲插座時所述保險絲裝置的至少部分從上述保險絲插座伸出，以利於本地保險絲的視覺指示；及一個遠距輸出報警端子，該報警端子從上述外殼中伸出，並從上述保險絲裝置傳送一信號，以便於遠距指示保險絲斷開狀態。
14.根據權利要求13所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述第一和第二端子接觸裝置中的至少一個包括一個插塞接觸裝置。
15.根據權利要求13所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述第一和第二端子接觸裝置中的至少一個包括一個盒型接觸裝置。
16.根據權利要求13所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述第一和第二端子接觸裝置中的至少一個包括一個端子柱。
17.根據權利要求13所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述外殼還包括一個DIN軌道銷。
18.根據權利要求13所述的保險絲斷路開關裝置，還包括一個從上述第一和第二端子接觸裝置中的一個伸出的共用總線棒。
19.根據權利要求18所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述外殼包括一個用於接收上述共用總線棒的反旋轉槽。
20.根據權利要求13所述的保險絲斷路開關裝置，上述開關外殼裝置還包括一個與上述保險絲插座相聯的內部報警端子，上述內部報警端子與用於傳達報警信號的上述報警端子輸出聯接。
21.根據權利要求13所述的保險絲斷路開關裝置，還包括一個與上述保險絲插座相聯的保險絲斷開指示裝置。
22.根據權利要求14所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述保險絲斷開指示裝置與上述拔出型保險絲裝置聯接。
23.根據權利要求22所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述保險絲斷開指示裝置包括一個高電阻電路。
24.根據權利要求23所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述電路包括至少一個電晶體元件和一個LED，上述LED由至少一個電晶體元件響應電路的壓降而激發。
25.一種保險絲斷路開關裝置，包括一拔出型保險絲，包括一個外殼，一個位於上述外殼內的保險絲元件，以及一個配置用來視覺顯示上述保險絲元件狀態的保險絲斷開指示裝置；一開關外殼裝置，包括一個限定了一保險絲插座的外殼，該插座用來接收上述拔出型保險絲，至少一個第一端子接觸裝置，該第一端子接觸裝置包括一個連接到外部電路的插塞接觸裝置，以及一個報警端子輸出端，該輸出端從上述外殼中伸出，配置成連接到遠距保險絲狀態指示電路。
26.根據權利要求25所述的保險絲斷路開關裝置，上述開關外殼裝置還包括一個第二端子接觸裝置，上述報警端子輸出端位於上述第一端子接觸裝置和上述第二端子接觸裝置之間。
27.根據權利要求25所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述第二端子接觸裝置包括一個盒型接觸裝置。
28.根據權利要求25所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述斷開保險絲指示裝置包括一個高電阻電路。
29.根據權利要求28所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述拔出型保險絲裝置還包括從上述外殼中伸出的第一和第二端子。
30.根據權利要求29所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述保險絲插座包括一個底部和從中延伸穿過的端子開口，當上述拔出型保險絲裝置連接到上述開關外殼裝置時，上述拔出型保險絲裝置的上述第一和第二端子插入上述端子開口。
31.一種保險絲斷路開關裝置，包括一拔出型保險絲裝置，包括一個保險絲外殼，從上述外殼內伸出的第一和第二保險絲端子，以及一個高電阻電路的保險絲斷開指示裝置，該高電阻電路包括一個用於顯示本地保險絲狀態的LED；一開關外殼裝置，包括一外殼，該外殼包括一用於接收上述撥出型保險絲裝置的保險絲插座，上述保險絲插座包括一個底部及從中貫穿的第一和第二端子開口；靠近上述保險絲插座設置的第一和第二端子接觸裝置，上述第一和第二端子接觸裝置包括彈性彈簧夾，當上述第一和第二保險絲端子插入上述保險絲插座的上述端子開口時，上述彈簧夾接收上述第一和第二保險絲端子；一內部報警端子，當上述保險絲裝置位於上述保險絲插座中時，該內部報警端子與上述斷開保險絲指示裝置的上述保險絲斷開指示相聯；及一報警端子輸出端，該報警端子輸出端與上述內部報警端子相聯，並從上述開關外殼裝置的上述外殼中伸出。
32.根據權利要求31所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述保險絲裝置包括一個報警端子，該報警端子從上述斷開保險絲指示裝置伸到上述外殼中的一開口。
33.根據權利要求31所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述第一和第二端子接觸裝置中的一個包括一盒型接觸裝置。
34.根據權利要求31所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述第一和第二端子接觸裝置中的一個包括一插塞接觸裝置。
35.根據權利要求31所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述第一和第二端子接觸裝置中的一個包括一端子柱。
36.根據權利要求35所述的保險絲斷路開關裝置，還包括連接到上述端子柱的共用接觸總線棒。
37.根據權利要求31所述的保險絲斷路開關裝置，其中上述電路還包括至少一個電晶體元件，上述LED由上述至少一個電晶體元件響應上述電路的壓降而激發。
38.一種保險絲斷路開關裝置，包括一拔出型保險絲，包括一個保險絲外殼，從上述外殼伸出的第一和第二保險絲端子，及一個包括一高電阻電路的保險絲斷開指示裝置，該高電阻電路包括至少一個電晶體元件和一個LED，上述LED由上述至少一個電晶體元件響應電路的壓降而激發；及一開關外殼裝置，包括一構造成用於接收上述拔出型保險絲裝置的外殼，設置在上述外殼中的第一和第二端子接觸裝置，當上述保險絲連接到上述開關外殼時，上述第一和第二端子接觸裝置通過上述拔出型保險絲形成一線路側電聯接和一負載側電聯接。
39.一種保險絲斷路開關裝置，包括一拔出型保險絲裝置，包括一對保險絲端子及一個其間延伸的保險絲元件；一開關外殼裝置，包括一構造成用於接收上述保險絲裝置的外殼，及一對位於其中的可開關的端子接觸器，用於接收該對保險絲端子，上述端子接觸器中的至少之一包括一插塞接觸裝置。
全文摘要
保險絲斷路開關裝置包括一個拔出型保險絲裝置和一個開關外殼裝置。該保險絲裝置包括一個線路側引導部分,一個負載側引導部分,以及兩者之間的保險元件。開關外殼裝置包括一個用來接收該保險絲的保險絲插座,以及第一和第二接觸裝置,當保險絲被插入到保險絲插座時,該第一接觸裝置連接到保險絲的線路側引導部分,該第二接觸裝置連接到保險絲的負載側引導部分。一個斷開保險絲指示裝置用來與保險絲的導電部分聯接,一個報警輸出端子從開關裝置外殼伸出,並與斷開保險絲指示裝置聯接。當連接到外部電路時,斷開保險絲指示裝置提供了本地保險絲狀態指示功能,報警輸出端子便於遠距指示保險絲狀態。
文檔編號H01H85/30GK1335635SQ0112548
公開日2002年2月13日 申請日期2001年6月30日 優先權日2000年6月30日
發明者J·A·託雷, R·E·莫勒特, B·H·斯科金 申請人:庫帕技術公司