CN1175449C - 包括真空芯筒和固定装置的断路模块及电路开关装置 - Google Patents

Abstract

一种用于电路开关装置的断路模块，具有包括主体(17)的真空芯筒(10)和该芯筒的支撑支架(12)。该芯筒有金属杆(32)，该金属杆(32)可平移运动且驱动可运动接触件(24)。环(100)使芯筒主体(17)相对于支架(12)径向定位并构成杆(32)的导引鞘。为了装配，环(100)可以开启，这样能将杆(32)径向***。当芯筒主体被包围后，环(100)径向***支架的导引槽(130)中。

Description

包括真空芯筒和固定装置的 断路模块及电路开关装置

本发明涉及一种电路开关装置的模块，包括真空芯筒(cartridge)和将该真空芯筒固定在支撑支架上的装置。本发明还涉及一种包括至少一个这样模块的开关装置。

通常，真空芯筒包括主体，该主体形成密封的腔体并装有一对可分离的接触件，其中至少有一个可运动的接触件。该可运动的接触件牢牢固定在金属杆上，该金属杆能够平行于其轴线平移运动，并从芯筒的第一轴向端伸出。通过密封波纹管使得杆和腔体壁面之间密封，该波纹管允许杆平移运动。该杆设计成与芯筒的驱动机构相连。另一接触件通常是静止的接触件，它牢牢固定在穿过芯筒主体的固定杆上，以便能从芯筒的与第一轴向端相反的第二轴向端的外部连接。该可运动杆通过导引衬套(guide sleeve)导引相对于芯筒轴向运动，该导引衬套形成芯筒主体的组成部分，并伸入到芯筒的内部。该结构的各种实施例在文献DE2440827、US-A-4403124、US4933518、US4983793、US5004877和US5168139中说明。

在文献EP0058519中公开了一种三相电路开关装置，该装置的各相都包括前述类型的、由绝缘材料制成的刚性支架支撑的真空芯筒。在第一轴向端的一侧，芯筒主体通过支撑板固定在支架上，该支撑板有第一轴向端直径大小的孔，并形成芯筒主体座。在第二轴向端的一侧，芯筒主体通过杆的固定螺母固定在支架上，该杆安装在牢牢固定在支架上的电连接带上。在支撑板和杆之间没有相互作用。

柔性电连接件通过箍环安装到杆的自由端。当该装置装配时，箍环的连接操作需要在芯筒安装在支撑板上之后进行，因为箍环连接件太大了，以至于不能通过支撑板的孔。而且，芯筒在其支架上的定位必须精确进行，以便不会迫使可运动连接杆离开由芯筒内部的导引衬套所确定的平移轴线。这些缺点不利于该装置的产业化。

本发明的一个目的是便于有真空芯筒的电路开关装置的装配，尤其是便于由芯筒和其支撑支架构成的断路模块的装配。

为此，本发明的目的是提供一种用于电路开关装置的断路模块，包括：

-至少一个真空芯筒，该真空芯筒包括主体，该主体形成包容有一对可分离的接触件的腔体。所述接触件的一个牢牢固定在可运动金属杆上，该杆的一部分从芯筒主体的第一轴向端伸出该腔体；

-芯筒的支撑支架；

-固定和导引环，该固定和导引环包括：

-孔，该孔形成芯筒的杆的轴向导引鞘，导引该杆沿孔的几何轴线相对于该环平移运动；

-径向定位表面，该径向定位表面与芯筒主体配合，防止芯筒主体有任何相对于该环的孔的几何轴线的径向运动；

-用于固定到该芯筒的支撑支架上的装置。

该环既可以相对于芯筒导引该杆，也可以相对于支架固定该芯筒。因此可以减小链条的尺寸，从而有更大的导引精度，且成本低。

优选的是，该支架装备有导引滑轨，该环为滑动载物架的形式，以便以垂直于孔的几何轴线的方向在所述导引滑轨内滑动。这样，通过使环在滑轨内滑动，可以在将该组件***支架之前装配该芯筒和环。根据一个实施例，固定装置包括弹性夹，该弹性夹通过卡紧形成固定装置。这一通过弹性夹固定的方法使得装配非常简单。该弹性夹优选是在环上，并与支架上的承载表面配合。

优选是，环包括两个部分，这两个部分能够采取彼此开启的状态和闭合状态，在开启状态时，芯筒的杆能径向***，在闭合状态时，径向定位表面与芯筒主体配合，孔与杆配合。这种优选的结构能够在安装该环以便将芯筒固定在其支架内之前，将柔性导体安装在芯筒的杆上。根据优选实施例，该环的两部分彼此通过铰链铰接。在闭合状态时，该环的两部分彼此通过固定装置固定。这样的结构使得装配更容易。

优选的是，该环有轴向定位表面，该表面形成芯筒主体轴向端一部分的座。因此能简化该环的定位。

根据一个实施例，该环由如6-6聚酰胺的塑料材料制成。

优选的是，该模块包括单个真空芯筒。

根据本发明的另一特征，本发明的还一目的是提供电路开关装置，该电路开关装置包括至少一个上述模块和所述模块的杆的驱动机构。

通过下面对本发明的特殊实施例的说明，可以更好地了解本发明的其它优点和特征，该特殊实施例只是作为非限定性的实施例，并由附图表示，附图中：

图1是本发明的开关装置的透视图，包括安装在支撑支架内的真空芯筒；

图2是图1中的开关装置的轴向剖视图；

图3表示能够在该芯筒和连接带之间形成电连接的柔性电连接件；

图4是表示开关装置在装配前的部件分解图；

图5是表示使芯筒的杆与柔性电接插件之间连接的铜焊操作的示意图。

参考图1和2，开关装置包括真空芯筒10，该真空芯筒10由支架12支撑并由传统类型的机构13驱动。安装在支架12上的两连接带14和16设计为使装置与母线(未示出)电连接。

这里采用通用术语真空芯筒表明公知类型的组件，包括柱形体17，该柱形主体17形成内部相对真空占优势的腔体18，并装有一对可分离的接触件22、24。该柱形主体17自身分成：由绝缘材料构成的中部绝缘部分19、形成第一封闭凸缘的第一金属端部分20和形成第二封闭凸缘的第二金属端部分21。接触件中的一个是铜焊在导体柱体26端部上的垫片22，并与该柱体一起形成静止的接触装置28。柱体26穿过第二凸缘21并与第二凸缘21焊接。柱体26还焊接到自身与连接带14焊接的硬金属线圈29上。这样，在静止接触件28和连接带14之间通过线圈29形成导电连接。线圈29设计为在接触件22、24的分开区域内产生磁场，以便在将两接触件分开时断开两接触件之间所产生的电弧。因为用螺钉将线圈29固定在支架12上，因此在自身牢固固定在芯筒的柱形体17上的柱体26与支架12之间形成刚性连接。而且，正如下面将详细介绍的，第一凸缘20通过安装在支架的槽130内的固定环100而相对于支架12安装定位。

接触件24是铜焊在可运动接触装置30端部上的垫片，该可运动接触装置30主体由金属导电杆32构成，本例是铜杆，它穿过第一凸缘20的孔。如图5清楚所示，该杆32通过更小直径的部分36伸出到腔体外部，从而确定了中间轴肩38。杆的端部有轴向螺纹孔39。铜焊在杆32和第一末端部分的内壁上的密封波纹管40使得可运动接触装置30能够相对于静止接触装置28轴向平移运动，同时在腔体18内保持真空占优势。

杆32通过绝缘臂42与有两个平行臂81、82的控制杆80相连。绝缘臂42包括由塑料材料制成的主体43，该主体43一方面模制在第一螺纹杆44的端部上，另一方面模制在位于该第一杆44的轴向延伸位置处的第二螺纹杆45的头部上。第一螺纹杆44拧入位于芯筒的杆32的端部处的螺纹盲孔39中。管状调节螺母46拧在第二螺纹杆45上。该螺母在其一端支撑有作用于接触压力弹簧48端部的支撑座47。弹簧48的另一端压在第二支撑座49上，该第二支撑座49支撑于杆83上。该杆83包括孔84，该孔84形成穿过有管状螺母46的导引鞘。杆83可在由控制杆80的臂81、82支撑的横向芯轴85内自由旋转。导引鞘84使螺母46既可以平行于其轴线平移运动，也可以自由转动。该螺母46包括轴肩，该轴肩支撑于杆83的与第二支撑座49相对的部分上。控制杆80的两臂81、82枢接由支架12支撑的芯轴86上，且臂81、82的自由端通过开启和闭合机构(未示出)共同运动，该开关机构设计为驱动该可运动接触装置30在与静止接触装置28接触的位置和分离位置之间运动。当开启时，控制杆80绕图2中的芯轴86逆时针旋转，直接驱动杆83、螺母46、臂42和可运动接触装置30。当闭合时，控制杆80绕芯轴86顺时针旋转，驱动杆83，该杆83通过支撑座49压缩弹簧48。闭合力再由弹簧48并通过传递***传递给可运动接触装置30，该传递***包括支撑座47、螺母46和绝缘臂42。

杆32与母线的电连接是通过柔性电连接件50实现的，该电连接件50如图3所示，其一端56构成连接带16，而另一端铜焊在杆32的主体上。该柔性连接件50由一束金属薄片52构成，本例为铜薄片。各金属薄片52包括弯曲的中间部分54，在该中间部分54的两端各延伸有扁平的端部56、58。薄片52有不同的长度和形状，以便合在一起形成在中间部分54处有所需弯曲形状的薄片束。在端部56、58处，薄片52通过离子扩散焊接法相互焊接起来，而不用添加任何材料，因此，各端部构成刚性单块部分。在中间部分54中，薄片52保持彼此分离，从而使这样形成的电连接件50有很好的整体柔性。如图4所示，构成连接带的端部56包括固定装置60和连接装置62，该固定装置60成开口螺纹孔的形式，用于将连接带固定在开关装置支架上；该连接装置62成其它螺纹孔的形式，用于连接到母线上。另一端部58包括孔64，该孔64的直径与杆36的芯轴的直径相当。

如图4详细所示，环100由塑料材料制成，本例为6-6聚酰胺，它包括两个部分101、102，这两部分101、102由铰链103相互连接起来，从而能呈现图4所示的开口装配状态和图2所示的闭合状态，在该闭合状态中，弹性卡钩104卡入相应的孔106中。该闭合的环形成有平底107和柱形圆周壁108的凸缘，芯筒10的第一凸缘20的端部能够***该柱形圆周壁108中。平底的中心部分包括孔120，用于使芯筒的杆32穿过。该孔通常为柱形形状，用于导引杆32。环100有两个主侧导轨109和两个辅助侧导轨112，这两个主侧导轨109通过两个侧凸缘110与平底107相连，两个辅助侧导轨112通过另两个侧凸缘114与平底107相连。各辅助导轨112位于主导轨109其中一个的延伸部分中。各主导轨109分别形成有前部的台阶状挡块116和后部的弹性夹118。

芯筒主体17的绝缘部分19由有肋片的绝缘衬套90覆盖(图2)，该肋片设计为用于增加装置的活动金属部件之间的的蠕变距离。衬套90的上部加宽形成唇边(lip)92，该唇边92覆盖线圈29的一部分，从而增加活动金属部件之间的距离。内表面涂有半导电涂料的中间垫片94使场力线平滑地向线圈29的边缘闭合。

由塑料材料制成的绝缘臂42主体43形成柱形套筒，该柱形套筒保护弹簧48和螺纹杆45，从而一方面形成在杆32和柔性连接件50之间的电绝缘，另一方面形成在杆32和柔性连接件50之间的机械连接。

将芯筒10装入支架12中是通过以下方式进行的。第一步，将柱体26焊接在由线圈29和连接带14形成的组件上。再将绝缘衬套90压配合到芯筒主体17上和线圈29上。

然后，必须给芯筒10装上它的电连接件50。杆32的芯轴36和由金属填充化合物制成的***垫圈68一起***孔64，如分解图4所示。该金属填充化合物必须有相对低的熔化温度，优选是小于700℃，从而不会破坏芯筒的内部铜焊。例如，本例中该化合物是56％的银、22％的铜、17％的锌和5％的锑，熔点大约650℃。如图5示意表示的热源70位于孔的自由端，直到垫圈68熔化，金属填充化合物的一部分由于毛细现象轴向渗透到孔和芯轴之间接触面处的柱形间隙中。如铜焊专家所公知的，零件之间的初始间隙，即孔和芯轴之间的初始间隙必须合适选择，一方面要顾及在进行铜焊时要装配的表面之间的浸润，另一方面要保证在以后使用时铜焊接头的机械强度。所获得的铜焊接头72一方面有在孔和芯轴之间的柱形接触区74，另一方面有在孔64的顶部边缘和杆的轴肩38之间的环形接触区76。

当这些装配过程完成后，杆32径向***开口环100中，再将环100闭合，从而包围芯筒主体17的第一凸缘20的端部和杆32，弹性卡钩104卡入相应的孔106内。然后，将这样形成的组件横向***支架12中，导轨109***横向槽130中并由这些槽形成滑动导引。然后，该环形成滑动载物架，在槽130中滑动直到挡块116遇到支架的相应表面，再将弹性夹118卡在支架的相应承载表面132上。

然后，只剩下将连接带14、16和线圈29固定在支架12上、将绝缘臂拧入杆的螺纹孔中和通过调节螺母调节接触压力。

严格地说，在移动部件之间没有间隙的情况下，由控制杆80传递给芯筒10的杆32的运动不会相对于支架12完全直线运动。不过，因为控制杆80和杆32之间的夹角总是非常接近于直角，且芯筒的杆32在其开启位置和其闭合位置之间的运行不超过几毫米，与此对应的控制杆80的旋转角不超过几度。因此，在没有间隙的情况下，杆32的径向移动距离大约是其轴向运动距离的百分之一。在所述实施例中，该径向移动被传动***的各种元件之间的间隙吸收，尤其是耳轴85和芯轴86之间的间隙。不过，如果需要运行更长距离，就可能需要在控制杆90、92、94的椭圆部分内导引杆126。

这样构成的子组件形成模块，该模块可以在没有机构13而储存之前在工厂内进行装配和测试。最终的开关装置组件可以有延迟。通过将多个杆并排布置，该模块能够构成彼此不同的开关装置。

当然可以进行各种变化。

滑动导引可以反过来，这样，形成于支架上的导轨与形成于环周围的槽配合。通过弹性夹固定的方式可以由其它合适的固定方式替代。铰链可以省略，这样，环在开口状态时由两个彼此完全分离的部件组成。也可以有其它变化。例如，如果施加的电压允许，衬套可以省略。传动控制杆可以这样布置，它的枢轴是在通过机构和杆运动的自由端之间。

如前所述，该装置可以是单杆或多杆的。当它为多杆时，该支架可以为并排布置的不同杆所公用。不过，优选是布置成单杆模块，每个模块有自己的支架，这非常有利于模块化。机构可以是任何公知类型的可驱动控制杆80的机构，如电磁铁、轴杆机构。开关装置可以是任意类型，例如：开关或断路器，有或者没有断开部件。该真空芯筒可以包括两个可运动的接触装置。

Claims (10)

1.一种用于电路开关装置的断路模块，包括：

至少一个真空芯筒(10)，其包括主体(17)，该主体(17)形成含有一对可分离的接触件(22、24)的腔体(18)，所述接触件的一个(24)牢牢固定在可运动金属杆(32)上，该杆(32)的一部分从芯筒(10)主体(17)的第一轴向端伸出该腔体；

芯筒的支撑支架(12)；

其特征在于：它还包括固定和导引环(100)，该固定和导引环(100)包括：

孔(120)，该孔形成芯筒的杆(32)的轴向导引鞘，导引该杆(32)沿孔(120)的几何轴线相对于该环(100)平移运动；

径向定位表面(108)，该径向定位表面(108)与芯筒主体(17)配合，防止芯筒主体(17)有任何相对于该环(100)的孔(120)的几何轴线的径向运动；

用于固定到该芯筒的支撑支架上的装置。

2.根据权利要求1所述的断路模块，其特征在于：

该支架(12)有导引滑轨(130)；

该环(100)为滑动载物架的形式，以便以垂直于孔(120)的几何轴线的方向在所述导引滑轨(130)内滑动。

3.根据权利要求1或2所述的断路模块，其特征在于，固定装置包括弹性夹(118)，该弹性夹通过卡紧形成固定装置。

4.根据权利要求1或2所述的断路模块，其特征在于，该环(100)包括两个部分(101、102)，这两个部分能够呈现彼此开启的状态和闭合状态，在开启状态时，芯筒的杆(32)能径向***；在闭合状态时，径向定位表面(108)与芯筒主体(17)配合，孔(120)与杆(32)配合。

5.根据权利要求4所述的断路模块，其特征在于，环的两部分(101、102)彼此通过铰链(103)铰接。

6.根据权利要求4所述的断路模块，其特征在于，在闭合状态时，该环(100)的两部分(101、102)彼此通过固定装置(104、106)固定。

7.根据权利要求1、2、5和6中的任一项所述的断路模块，其特征在于，该环(100)有轴向定位表面(107)，该表面形成芯筒主体(17)的轴向端(20)的一部分的座。

8.根据权利要求1、2、5和6中的任一项所述的断路模块，其特征在于，该环(100)由塑料材料制成。

9.根据权利要求1、2、5和6中的任一项所述的断路模块，其特征在于，该模块包括单个真空芯筒(10)。

10.一种电路开关装置，其包括至少一个根据前述任一项权利要求所述的模块和所述模块的杆的驱动机构(13)。

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