专利名称：用于电气器件的气浪排出的制作方法
用于电气器件的气浪排出
背景技术：
诸如继电器和断路器的电气开关器件常常封装在外壳中以保护操作机构免于灰尘、湿气和其它环境条件的损害，并且防止技术人员和他人接触带电的电气部件。某些操作条件可能导致外壳内的热的加压气体和其它物质的气浪或堆积。例如，短路可能导致继电器或断路器中的触点熔化或爆炸，由此释放热气体和熔化金属。作为另一个例子，过电流条件可能导致断路器中的触点断开，这又可能在触点之间产生瞬时电弧。电弧释放电离空气的气浪。如果气浪未从外壳内部排出，它可能损害、破坏或干扰电气器件的操作和/或导致外壳破裂，由此喷射危险的气浪产物。因此，用于电气开关器件的外壳常常在外壳的顶部或侧部带有排气口以允许短路或其它类型的气浪从外壳内脱逸。尽管给外壳排气可以解决电气开关器件的某些问题，但是它常常导致其它问题。例如，在容纳多个部件的电气外罩中，来自一个器件的气浪可能被引导到另一器件，所述另一器件又被气浪损坏或破坏。为了适应来自电气开关器件的气浪，以前已经作出的一些其它尝试涉及在部件之间使用挡板或隔板构成的复杂系统将来自一个部件的气浪引导远离其它部件。然而这些系统增加了成本和复杂性，并且仍然可能产生危险状况。
图1示出了根据本专利公开的创新原理的用于电气开关部件的排气系统的一个实施例。图2A是根据本专利公开的创新原理的排气系统的另一实施例的前视图。图2B是通过图2A的实施例的线AA获得的截面图。图3示出了根据本专利公开的一些创新原理的继电器的一实施例。图4示出了根据本专利公开的一些创新原理的继电器卡的一实施例。图5是横截面图，示出了根据本专利公开的一些创新原理的排气系统的另一实施例。图6是横截面图，示出了根据本专利公开的一些创新原理的排气系统的又一实施例。图7是横截面图，示出了根据本专利公开的一些创新原理的电气开关部件的再一实施例。图8是部分分解立体图，示出了根据本专利公开的一些创新原理的排气系统的另
一实施例。图9是立体图，显示了图8的实施例的相对侧。
具体实施例方式图1示出了根据本专利公开的创新原理的用于电气开关部件的排气系统的一个实施例。图1的实施例包括电气开关部件10，该电气开关部件具有基本封装在外壳12中的电气开关器件(未显示)。外壳具有安装部分14，在该例子中所述安装部分是外壳12的底部。安装部分包括排气口 16以使来自气浪的气体和其它物质从外壳内脱逸。图1的实施例还包括具有安装部位20的底板18，电气开关部件10在所述安装部位安装到底板。安装部位20包括通道22以使来自排气口 16的气浪能够从外壳通过底板流动到气浪转移空间 24中。图1显示了被提升在底板18上方的电气开关部件10，从而不遮挡安装部位20的细节。然而当完全组装时，开关部件10的电气安装部分14被安装到底板18的安装部位 20，因此排气口 16与通道22大体对准。容纳在外壳中的电气开关器件未在图1中显示，以便不遮挡安装部分14或排气口 16。电气开关器件可以是继电器、断路器、手动开关、调光器或任何其它类型的器件或器件的组合，其控制通向负载的电流，并且其响应诸如短路、过电流条件等的电应力或在正常操作期间可能产生气体、熔化金属或任何其它物质的气浪，如果未被排出外壳，所述气浪可能损害或干扰器件的操作。气浪不一定需要是高压事件，然而例如可以是由断开电感负载上的开关导致的电弧所产生的电离空气的喷吹。外壳12可以具有用于封闭特定类型的电气开关器件的任何合适的尺寸、形状、材料等。合适材料的一些例子包括通常用于封装继电器、断路器、开关等的各种塑料、复合物、 玻璃、金属等。外壳12不需要完全封装电气开关器件。例如，外壳可以包括围绕穿过外壳的电气接线端的松配合开口，或者在外壳的不同接合部分处可以有小间隙，或者可以有用于触及电位计、变光开关等的不完全配合开口。较少量的气体或其它物质可以从这些开口脱逸而不妨碍排气口 16的用途。排气口 16可以具有任何合适的形状以从外壳排出气体或其它物质。一些例子包括简单圆孔、形成挡板的孔的组合、被设置成只有当外壳的内部达到某个内部压力和/或温度时才打开的卸压阀、在压力或高热下破裂的外壳的相对薄或弱的部分、打开以进行排气但是然后在排气后重新闭合的弹性体材料等。图1的实施例中的安装部分14被显示为外壳12的平坦底部部分以使外壳能够附连到底板18上的平坦安装部位20，但是本专利公开的创新原理可以预见无数的变化。例如，在一些实施例中，安装部分可以模制有轮廓以适配在轨道或导轨(例如标准DIN轨道) 中或上。在其它实施例中，安装部分可以被成形为插入继电器插座中。在用于压扣式断路器的实施例中，安装部分可以包括断路器外壳的平坦底部，所述平坦底部的一端由钩界定以接合面板并且另一端由插入式接线端界定以接合配电总线。电气开关部件10附连到底板18的方式并不限于任何特定技术并且可以取决于底板18和/或外壳12的安装部分14的构造。在具有如图1中所示的两个平坦配合表面的实施例中，可以使用任何类型的紧固件，例如螺钉、铆钉、夹子、粘合剂等。一个或两个表面可以具有互锁突舌、狭槽、凹部、凸起等。在利用插入式插座的实施例中，外壳可以由外壳中的配合触点和/或突舌的力保持到底板。这些力可以由压紧夹或其它紧固件补充或替换。 作为另一个例子，在利用安装轨道或导轨的实施例中，外壳12的安装部分14可以简单地在导轨或轨道中或者导轨或轨道上滑动。尽管在下面描述了一些具体例子，但是底板18和安装部位并不限于任何特定构造。在图1的实施例中，底板18被显示为可以由金属或任何其它合适材料制造的平坦安装板，并且安装部位20简单地是板的匹配外壳12的覆盖区域的一部分。在一些其它实施例中，底板可以采用轨道或导轨的形式，其中轨道或导轨的任何部分可以被指定为安装部位。 在其它实施例中，底板可以是具有安装部位的插座，所述安装部位包括用于外壳的安装部分上的电气接线端和/或突舌的插孔。在另外的其它实施例中，印刷电路板可以充当带有安装部位的底板，所述安装部位包括钻孔、电镀孔等以接收采取板载继电器、断路器等的形式的电气开关部件。底板可以是独立底板，或者它可以安装在外罩中或与外罩一体化。通道22在图1的实施例中被显示为简单圆孔，但是本发明的创新原理预见了许多不同形式。通道可以包括多个孔、沟道、管、阀等以将来自排气口 16的气浪引导到气浪转移空间对。与排气口 16相同，通道22可以被实施为在压力或热下破裂的底板的相对弱或薄的部分。气浪转移空间M可以是任何合适的开放或封闭空间。例如，它可以被具体设计成接收气浪，或者它可以利用底板或底板安装在其中的外罩中的现有空间。气浪转移空间可以是空的，或者它可以完全或部分填充有吸收、消散、冷却、再定向或以另外方式处理气浪的材料。图2A和2B (其可以被统称为图2)示出了根据本专利公开的创新原理的排气系统的另一实施例。图2的实施例涉及容纳在金属薄板外罩沈中的继电器控制板。电气部件附连到安装板观，如图2B中最佳地所示，所述安装板与外罩沈的后壁30间隔开以形成用作如下所述的气浪室的空间32。安装板观可以使用垫片、折叠金属薄板或任何其它合适的技术相对于后壁定位。参考图2A，继电器控制板可以包括任何数量的继电器34，在该例子中两排继电器布置在低电压控制电路36的两侧。低电压控制电路可以包括印刷电路板(所述印刷电路板具有一个或更多个微处理器)、通信接口、定时电路、用于光传感器、占位传感器等的接口电路以及驱动继电器34的线圈的电路。外罩沈两侧上的高电压布线区38为将线路电线和负载电线连接到继电器触点接线端提供空间。尽管未显示，但是外罩可以包括前面板以完全封闭所述继电器控制板。在图2的典型实施例中，继电器可以具有模制塑料外壳，带有实施为平坦底部凸缘的安装部分，所述平坦底部凸缘使用任何合适的附连技术直接安装到安装板观上的指定部位。可以通过继电器的顶部上的平接线片连接器或螺丝接线端进行继电器触点的高电压连接，而通过继电器的顶部上的类似接线端可以进行继电器线圈的低电压连接。在其它实施例中，继电器可以以继电器卡的形式被附连，所述继电器卡具有安装在印刷电路板上的一个或更多个继电器以及接线盒和其它辅助电路。每个继电器卡可以具有接线排针(terminal header)以将卡联接到低电压控制电路36的相应接线端。继电器卡也可以用垫片、立柱、绝缘材料薄板等附连到安装板。在图2B所示的实施例中，每个继电器具有在它的外壳的底部中的排气孔40，所述排气孔与安装板观中的相应孔42对准。在具有继电器卡的实施例中，每个印刷电路板可以具有与孔40和42都对准的相应孔。根据印刷电路板附连到安装板的方式，即，如果卡与板间隔开，则可以包括管或其它装置以将来自继电器和印刷电路板的孔的气浪引导到安装板28的孔。如图2B中最佳地所示，来自继电器34中的一个的任何气浪被引导到气浪室32，该气浪室形成于安装板观和外罩的后壁30以及外罩的顶壁44、底壁46、侧壁48和50的一部分之间。排气口 52位于安装板观的下端并且使气浪室通向外罩的主容积M。当从排气孔40释放时，来自继电器34的气浪中的气体和/或其它物质散布在整个气浪室32并且最终可以向下移动到排气口 52。如果并且当气浪穿过排气口 52并且进入外罩观的主容积M时，它可以充分消散以防止损害或干扰位于外罩内的其它部件的操作。例如，热的排出气可以被冷却，电离空气可以被消电离，并且熔化金属可以被固化，粘附到外罩的后壁或下落到气浪室的底部。气浪室32可以是空的，或者它可以完全或部分填充有进一步抑制气浪的材料，例如蓬松的耐燃玻璃纤维绝缘棉絮。取决于实现方式，图2的实施例可以提供若干好处。例如，系统可以需要很少(如果有的话)的附加部件。电气外罩通常包括用垫片或立柱附连到外罩的后壁的安装板。安装板通常通过冲压操作制造，其中板按所需尺寸被切割并且任何所需的孔都在一个冲压操作中被冲孔。用于排气的附加孔可以在同一冲压操作中被制造。类似地，用于继电器的排气孔可以在用于产生继电器外壳的同一模制操作中形成。除了在安装板上的部件和外罩的后壁之间提供电绝缘以外，板和外罩之间的空间可能基本上是浪费空间。因此，在低额外成本，甚至可能没有额外成本的情况下，图2的实施例可以通过修改现有部件和利用电气外罩的以前浪费部分来提供有效气浪抑制以解决板设计者多年来遇到的问题。图3示出了根据本专利公开的一些创新原理的继电器56的实施例。在图3的实施例中，继电器电路(未显示)被封装在具有平坦安装部分60的模制塑料外壳58中。平坦安装部分包括突舌62a-62d，所述突舌在继电器的底部形成扩大凸缘以用于附连到底板上的大体平坦安装部位。狭槽64a、64b形成于凸缘的两侧上的突舌之间以容纳将继电器附连到底板的螺钉或其它紧固件。通过从外壳58的顶部伸出的接线端66a、66b进行继电器的电连接。排气孔68使气体或其它物质能够从外壳58内脱逸。排气孔68的尺寸和位置可以被确定为与底板的安装部位中的相应通道对准。尽管不限于任何特定应用，但是图3 的实施例可以适合用于图2的继电器板的实施例。图4示出了根据本专利公开的一些创新原理的继电器卡的实施例。图4的继电器卡70包括继电器72，所述继电器具有带安装部分76的外壳74，在该例子中所述安装部分是外壳74的底部。安装部分包括排气口 78以使来自气浪的气体和其它物质能够从外壳内脱逸。继电器72在安装部位82附连到PC板80，所述安装部位包括附加通道或排气口 84 以使气浪能够穿过印刷电路板。PC板的底部上的接线排针86接合控制PC板上的接线引脚以将继电器板上的继电器线圈和其它电路耦接到控制PC板上的低电压控制电路，或联接到其它控制电路。接线盒88使高电压布线能够通过PC板上的迹线(traces)联接到继电器72的触点。继电器的连接可以通过外壳74的底部上的接线端(在该视图中不可见)进行，所述接线端可以软焊到PC板上的触点、电镀孔等。图4的继电器卡70可以在一端由接线排针86并且在另一端由附连到安装孔90 的立柱机械支撑。如果图4的继电器卡用于诸如图2中所示的继电器面板的系统中，来自排气口 78和84的气浪可以进一步通过安装板观中的相应孔42被引导。管或其它气浪弓I 导器件可以被包括在PC板和安装板之间以在排气口 78和84与安装板观中的孔42之间形成连续通道。
图5示出了根据本专利公开的一些创新原理的排气系统的另一实施例。图5的实施例包括类似于图4的继电器72的继电器92。然而不同于安装到PC板，继电器92安装在插入式继电器插座94中。尽管未在图5中显示，通过从继电器92的底部安装部分96伸出并且延伸通过插座的安装部位98中的开口以接合插座中的插孔的接线引脚或平接线片进行电连接和机械连接。插座94还包括安装到板104或其它附加底板上的安装部位102的底部安装部分100。在图5的实施例中，插座94形成有贯穿通道106以使继电器92的底部中的排气口 108与板104中的通道110连接。这提供了连续通道以将来自继电器的气浪导向通过插座和板并导向到气浪室112中。在备选实施例中，插座本身可以包括气浪室，在该情况下， 插座的底部可以被闭合，或者可以具有减小的开孔以仅仅使气浪的一部分能够穿过插座和板。图6示出了根据本专利公开的一些创新原理的排气系统的另一实施例。图6的实施例包括安装导轨或轨道114，例如标准DIN安装轨道。电气开关部件116包括外壳118， 所述外壳具有带排气口 122的安装部分120。外壳通过轨道接合元件12^、lMb固定到轨道114。安装部位简单地是轨道的外壳安装在其上的部分。在该实施例中，轨道可以单独或通过将气浪引导到一个或更多个附加气浪转移空间来充当气浪室。因此，轨道的内腔可以填充有气浪吸收材料。图7是横截面图，示出了根据本专利公开的一些创新原理的电气开关部件的另一实施例。在图7的实施例中，继电器容纳在具有至少两个室的外壳126中。第一室1 包含电连接到延伸通过外壳126的接线端13^、134b的一对触点13加、132b，或其它开关元件。排气口 142使例如由过载或短路条件产生的来自触点的气浪能够从第一室脱逸。第一室可以包括其它开口，假如大部分气浪被引导通过排气口 142。在一些实施例中，外壳的具有排气口 142的部分可以是安装部分，其也可以包括接线端13^、134b。第二室130包括螺线管136或其它致动器件以使用柱塞138致动触点，所述柱塞穿过分离第一室和第二室的室壁。第二室130也包括电子设备140以控制继电器的操作并与诸如控制器的外部部件通信。将触点132a、132b放置在另一(分离)室中可以保护第二室中的部件免受来自触点的气浪的损伤。第二室不需要完全封闭，但是可以简单地相对于第一室充分分离以基本上保护第二室中的部件免受第一室中的气浪的损伤。根据本专利公开的一些创新原理，该实施例的无数变化是可能的。在图7的例子中有两个室，但是可以预见具有不同数量的室的其它构造。一些变化可以包括将继电器线圈定位在第一室或第三室中。在其它实施例中，附加组的触点可以位于第一室中，或者附加触点可以位于第三室、第四室等中以防止来自一组触点的气浪干扰其它触点的操作。附加室可以具有附加排气口，所述附加排气口可以位于与第一排气口相同的安装部分中、外壳的不同安装部分中或外壳的非安装部分中。图8是部分分解透视图，示出了具有根据本专利公开的一些创新原理的排气系统的继电器组件的实施例。图8的实施例示出了双极组件，表示用于开关两个不同电路的两个不同继电器被包括在一个外壳中。外壳包括两个侧壳体14 和144b，每个侧壳体容纳继电器中的一个。在该视图中，仅仅左侧继电器146a是可见的。隔壁148对半分隔整个外壳使得一侧的气浪不会干扰另一侧上的电路的操作。外壳也包括基板150以将继电器组件安装到板上的安装部位、沟道或其它合适装置。左侧继电器146a的触点的连接通过导体15 和15 进行。外部电线可以通过附连到导体的螺丝接线端(未显示)连接到导体。开孔156a和158a允许电线插入接线端中，而开孔160a和16 提供通向接线端的螺丝起子通路。可以通过排针引脚、接线盒、 线头或任何其它合适的布置进行继电器螺线管和/或控制电子设备的连接。在图8的例子中，继电器146a安装到印刷电路板164，所述印刷电路板包括排针引脚(在该视图中不可见)以提供通过外壳到继电器螺线管和/或电路板上的控制电子设备的连接。滑动板166 响应通过外壳中的开口伸出的手动致动器168的运动而同时移动两个继电器上的手动超控(override)致动器。在来自继电器146a的气浪的情况下，另一隔壁170防止气浪离开接线端开孔 156a-162a (其可能损坏外部电线)并且改为将气浪引导通过基板150中的排气口 172a。另一排气口 172b(在该视图中不可见)布置在基板的另一侧上的类似位置以排出来自外壳的另一侧上的继电器146b的气浪。继电器146a可以是开放框架式器件，或者它可以包含在如这里所示的另一(内) 壳中。内壳可以具有单个室，或者它可以具有如上面在图7的上下文中所述的多个室。内壳可以被设计为在气浪的情况下破裂，在该情况下来自气浪的气体和/或其它物质流过外壳lMa、144b、150的开放空间直到它们被引导到排气口 172a。在一些实施例中，附加隔壁、 通道、挡板等可以布置在外壳内以将气浪导向到排气口。备选地，内壳可以被设计为以更加受控方式排出气浪。例如，内壳可以包括安装部分或任何其它部分中的排气口，其可以被定向成或者直接通过外壳中的任何开放空间或者通过附加隔壁、通道、挡板等形成的系统沿排气口 17 的总方向引导气浪。图9是透视图，显示了图8的实施例的相对侧。在图9的视图中，基板150中的两个排气口 17 和172b都可见，并且两个壳体14 和144b被显示为处于它们的组装位置。 直角排针174被显示为处于当用于螺线管的排针引脚/控制连接件完全接合排针时它所处的位置。从排针174延伸的直角接线端可以被软焊到控制电路位于其上的电路板(未显示)。例如，图2A中所示的控制电路36可以通过排针174接口到图9的实施例。可以包括另一连接器176以提供通向继电器组件的附加或备选机械和/或电连接。在图9的实施例中，基板150包括安装耳178和180，当继电器组件沿箭头A的方向滑动时所述安装耳可以穿过安装板中的开孔并且接合安装板以将继电器组件固定到板上的安装部位。该滑动动作还可以导致接线引脚接合在排针174中，并且可以附加地导致连接器176接合继电器组件的外壳。排气口 17 和172b相对于安装耳178定位使得在安装耳穿过安装板上的开孔并且继电器组件沿箭头A的方向滑动到适当位置之后，开孔然后被定位在排气口上以使排气口能够与安装板的另一侧上的空间连通。因此，安装板中的一个开孔协同地同时充当排出气浪的通道和接合安装耳178的开孔两者。尽管图8和9的示例实施例被显示为双极继电器组件，但是也可以通过继电器、断路器或其它开关器件并且通过任何数量的极(例如单极、三极等)实现其它实施例。而且， 可以使用任何数量的开关状态或位置，例如单掷、双掷等。上面参考一些具体的示例实施例描述了该专利公开的创新原理，但是这些实施例可以在布置和细节上进行修改而不脱离该创新原理。例如，在一些实施例中，印刷电路板可以是电气开关部件的一部分，而在其它实施例中，印刷电路板可以是底板的开关部件安装于其上的全部或一部分。作为另一个例子，开关器件不需要是简单的通断器件，而是可以提供例如由SCR、三端双向可控硅、晶体管等提供的连续控制。这样的变化和修改被认为落在以下权利要求的范围内。
权利要求
1.一种电气部件，包括电气开关器件，其控制通到负载的电流；和外壳，其被布置成基本封装所述电气开关器件； 其中外壳包括具有排气口的安装部分。
2.根据权利要求1的电气部件，其中排气口包括孔。
3.根据权利要求1的电气部件，其中排气口包括响应外壳内的压力而打开的外壳的一部分。
4.根据权利要求1的电气部件，其中安装部分包括基本平坦部分。
5.根据权利要求1的电气部件，其中安装部分用于接合插座。
6.根据权利要求1的电气部件，其中安装部分用于接合轨道。
7.根据权利要求1的电气部件，其中 外壳包括第一室和第二室；所述排气口用于排出来自第一室内的气浪；并且电气开关器件包括在第一室内的开关元件。
8.根据权利要求7的电气部件，其中开关元件包括一对触点。
9.根据权利要求7的电气部件，其中电气开关器件包括位于第二室中的致动器件以致动所述开关元件。
10.根据权利要求9的电气部件，其中致动器件包括螺线管。
11.根据权利要求7的电气部件，其中所述电气部件包括位于第二室中的电子设备以控制所述开关元件的操作。
12.一种装置，包括底板，其具有安装电气部件的安装部位； 其中安装部位包括通道以接收来自电气部件的气浪。
13.根据权利要求12的装置，还包括外罩以容纳所述底板和电气部件。
14.根据权利要求13的装置，其中底板和外罩被布置成形成气浪室以接收气浪。
15.根据权利要求14的装置，还包括布置在气浪室内的气浪处理材料。
16.根据权利要求15的装置，其中 底板包括安装板；并且气浪室包括在外罩的壁和安装板之间的空间。
17.根据权利要求14的装置，还包括排气口以排泄来自气浪室的气浪。
18.根据权利要求17的装置，其中排气口用于将气浪引导到外罩的主容积中。
19.根据权利要求18的装置，其中排气口与通道间隔开以使气浪能够在被引导到气浪室的主容积之前基本消散。
20.根据权利要求12的装置，其中底板包括安装板。
21.根据权利要求12的装置，底板包括电路板。
22.根据权利要求12的装置，底板包括插座。
23.—种系统，包括电气器件，其控制通到负载的电流；外壳，其被布置成基本封装所述电气器件，其中外壳包括安装部分；以及底板，其具有安装部位以接合外壳的安装部分；其中外壳的安装部分包括排气口 ；并且其中底板形成气浪室的至少一部分以接收来自排气口的气浪。
24.根据权利要求23的系统，其中安装部位包括通道以将来自排气口的气浪引导到气浪室。
25.根据权利要求M的系统，还包括容纳所述底板和电气部件的外罩，其中底板和外罩被布置成形成所述气浪室。
全文摘要
一种电气部件可以包括位于外壳的安装部分中的排气口以排出来自外壳内的气浪。底板可以具有用于电气部件的安装部位，其中安装部位包括通道以接收来自电气部件的气浪。一种系统可以包括底板，所述底板具有安装部位以接合用于电气部件的外壳的安装部分，其中外壳的安装部分包括排气口，并且底板形成气浪室的至少一部分以接收来自排气口的气浪。
文档编号H01H50/16GK102177566SQ200980139792
公开日2011年9月7日 申请日期2009年10月20日 优先权日2008年10月22日
发明者P·A·保尔森, R·A·莱南 申请人:立维腾制造有限公司