触头组件以及包括该触头组件的真空开关的制作方法
【专利摘要】一种供真空开关(2)使用的触头组件(6，8)，所述触头组件包括电极轴杆(10，22)和藉由螺纹紧固件(16，28)联接至所述电极轴杆的端部(14，26)的触头(12，24)，所述螺纹紧固件与所述电极轴杆的螺纹部(18，30)螺纹接合。
【专利说明】触头组件以及包括该触头组件的真空开关
[0001]相关申请的交叉援引
[0002]本申请要求于2012年8月20日提交的美国专利申请系列号N0.13/589，687的优先权和益处，该申请在此通过引用结合于本文中。
【技术领域】
[0003]本申请公开的构思一般地涉及电路断流器，更具体地涉及采用真空封壳的电路断流器，例如真空断流器。本申请公开的构思更加具体地涉及用在真空断流器中的触头组件。
【背景技术】
[0004]电路断流器为电气系统提供保护使之免受诸如电流过载、短路和异常电压状况的电气故障状况的影响。通常，电路断流器包括弹簧动力式操作机构，其为响应异常状况打开电触头以中断流过电气系统的导体的电流。
[0005]诸如用于在约1000伏以上操作的系统的电力断路器的电路断流器通常使用真空断流器作为开关装置。对于更高的电压而言，或者对于更紧凑的布置而言，每个真空断流器容置在单独的盒中，所述盒由电绝缘材料(诸如苯乙烯玻璃)模制而成。这些模制盒又栓接至容纳有操作机构的金属箱中。该金属箱是接地的以使所述操作机构与电力电路的线电压隔离。用于所述操作机构的手动控制装置组装在所述金属箱的正面。例如，参见美国专利号 N0.6，373，358。
[0006]真空电路断流器装置包括设置在绝缘壳体内的可分离主触头。一般而言，触头中的一个触头相对于壳体和与由电路断流器控制的电路相互连接的外部导电体两者是固定的，而另一个触头是可动的。在真空电路断流器的情况下，动触头组件通常包括圆形截面的轴杆，该轴杆在一端具有包封在真空室内的触头，并且在另一端具有位于所述真空室外部的驱动机构。操作杆组件包括紧固至所述轴杆的与动触头对置的端部的推动杆，驱动机构提供了用于使所述动触头移动以与静触头接合或脱开的原动力。
[0007]通常，触头中的每一者都藉由轴杆上的毂和触头上的与所述毂紧密配合的相应的孔而固定至相关联的轴杆。设置在各触头与相关联的轴杆的配合部分之间的硬钎(钎焊，braze)垫圈在真空炉内的真空周期(真空工作循环，vacuum cycle)期间将各构件硬钎在一起。为了确保可靠的硬钎接合部，在硬钎操作期间施加配重(通常为I至2磅)以将触头与轴杆之间的接合部保持在一起。对于全炉负载的情况而言，这可相当于50至100磅的炉内额外重量。
[0008]电气开关装置(诸如真空断流器)存在改进的空间。
[0009]用于制造真空断流器的方法也存在改进的空间。
【发明内容】
[0010]这些和其它需求由涉及触头组件、包括触头组件的真空开关和组装触头组件的方法的本申请公开构思的实施例来满足。
[0011]根据本申请公开构思的一个方面，提供了一种供真空开关使用的触头组件。所述触头组件包括电极轴杆和藉由螺纹紧固件联接至所述电极轴杆的端部的触头，所述螺纹紧固件与所述电极轴杆的螺纹部螺纹接合。
[0012]所述触头可进一步藉由硬钎材料联接至所述电极轴杆。
[0013]所述螺纹紧固件可包括带肩螺钉。
[0014]所述螺纹紧固件可由热膨胀比制成所述电极轴杆或所述触头的多种材料小的材料制成，使得在硬钎工序期间所述接合部其自身变紧。
[0015]所述螺纹紧固件可由不锈钢材料或镍-铁材料中的一者制成。
[0016]根据本申请公开构思的另一方面，提供了一种真空开关。该真空开关包括真空封壳、部分地设置在所述真空封壳内的静触头组件、和动触头组件，该动触头组件部分地设置在所述真空封壳内，并且能在与所述静触头组件电接触的闭合位置和与该静触头组件分离的打开位置之间运动。所述静触头组件和所述动触头组件中的至少一者包括电极轴杆和藉由螺纹紧固件联接至所述电极轴杆的端部的触头，所述螺纹紧固件与所述电极轴杆的螺纹部螺纹接合。
[0017]所述触头可进一步藉由硬钎材料联接至所述电极轴杆。
[0018]所述螺纹紧固件可包括带肩螺钉。
[0019]所述螺纹紧固件可由热膨胀比制成所述电极轴杆或所述触头的多种材料小的材料制成，使得在硬钎工序期间所述接合部其自身变紧。
[0020]所述螺纹紧固件可由不锈钢材料或镍-铁材料中的一者制成。
[0021]所述真空开关可以是真空断流器。
[0022]所述静触头组件和所述动触头组件中的另一者可包括第二电级轴杆和藉由第二螺纹紧固件联接至所述第二电极轴杆的端部的第二触头，所述第二螺纹紧固件与所述第二电极轴杆的螺纹部螺纹接合。
[0023]所述第二螺纹紧固件可包括第二带肩螺钉。
[0024]根据本申请公开构思的另一方面，提供了一种组装供真空开关使用的具有电极轴杆和触头的触头组件的方法。该方法包括将所述触头设置在所述电极轴杆的一部分上，以及藉由螺纹紧固件将所述触头联接至所述电极轴杆。
[0025]藉由螺纹紧固件将所述触头联接至所述电极轴杆可包括藉由带肩螺钉将所述触头联接至所述电极轴杆。
[0026]所述方法还可包括在藉由所述螺纹紧固件将所述触头联接至所述电极轴杆之前，将硬钎材料设置在所述触头与所述电极轴杆的所述一部分之间。
[0027]所述方法还可包括通过使已联接的所述触头和所述电极轴杆经历真空炉内的真空周期来将所述触头硬钎至所述电极轴杆。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]在结合附图阅读时从下文对优选实施例的描述可获得对所公开的构思的充分理解，在附图中:
[0029]图1是根据本申请公开构思的实施例的布置成处于闭合位置的真空开关的截面图。
[0030]图2是图1的真空开关的静触头组件的截面图。
[0031]图3是图1的真空开关的动触头组件的截面图。
【具体实施方式】
[0032]如本文所采用的，术语“数量”应指一个或多于一个的整数(即，多个)。
[0033]如本文所采用的，两个或更多个部件/部分“连接”或“联接”在一起的表述应指各部件/部分直接地接合在一起或通过一个或多个中间部件/部分接合在一起。此外，如本文所采用的，两个或更多个部件/部分“附连”的说法应指各部件/部分直接地接合在一起。
[0034]如本文所采用的，术语“真空封壳”是指在其中采用部分真空的封壳。
[0035]如本文所采用的，术语“部分真空”是指由适当的机构(例如而不限于，气泵；真空炉)部分地排气(例如，至可行的最高程度；至比较高的程度；至适用于供真空开关装置应用使用的程度)的空间(例如，在真空封壳内)。
[0036]虽然本申请结合真空断流器描述所公开的构思，但所公开的构思适用于范围广泛的各种真空开关。
[0037]本申请所公开的构思提供了一种改进的组装供真空开关使用的触头组件的方法。本申请所公开的构思还提供了一种改进的供真空开关使用的触头组件。
[0038]参照图1，示出了真空开关，诸如真空断流器2。真空开关2包括真空封壳4、部分地设置在真空封壳4内的静触头组件6、和动触头组件8，该动触头组件部分地设置在真空封壳4内并且可在与静触头组件6电接触的闭合位置(如图1中所示)和与该静触头组件6分离的打开位置(在图1中以虚线部分地示出)之间运动。
[0039]参照图2，静触头组件6包括电极轴杆10和静触头12。静触头12藉由螺纹紧固件一诸如带肩螺钉16，该带肩螺钉与电极轴杆10的螺纹部18螺纹接合一至少初始地联接至并且压靠在电极轴杆10的端部14上。尽管在所示出的示例性实施例中以带肩螺钉16示出，然而应理解的是，也可采用其它适当的螺纹紧固件而不脱离本发明的范围。在静触头12联接至电极轴杆10之前，硬钎材料(诸如硬钎垫圈20)设置在电极轴杆10与静触头12之间。在静触头12藉由带肩螺钉16联接至电极轴杆10之后，组件6经历真空炉(未示出)内的真空周期，所述真空周期将静触头12与电极轴杆10硬钎在一起。通过利用带肩螺钉16将静触头12初始地联接且压紧在电极轴杆10上，消除了对硬钎过程中使静触头12与电极轴杆10对齐并将该静触头12压靠电极轴杆10的配重或其他临时固定机构的需求。
[0040]为了确保在真空炉内的真空周期期间带肩螺钉16将静触头12紧密地联接到电极轴杆10上，带肩螺钉16优选由热膨胀比制成静触头12或电极轴杆10中的任一者的材料小的材料制成。由于触头12、电极10和螺钉16之间的不同的热膨胀，所以硬钎接合部在硬钎工序期间被挤在一起。
[0041]在本申请所公开的构思的一示例性实施例中，带肩螺钉16由不锈钢材料(例如而不限于SST416)制成，而静触头12由铜-铬制成，电极轴杆10由无氧高导电性(OFHC)铜制成。在本申请所公开的构思的另一示例性实施例中，带肩螺钉16由镍-铁材料制成。
[0042]参照图3,动触头组件8大致以与静触头组件6相似的方式组装。动触头组件8包括可动电极轴杆22和动触头24。动触头24藉由螺纹紧固件一诸如带肩螺钉28，该带肩螺钉螺纹接合可动电极轴杆22的螺纹部30—至少初始地联接至且压靠在可动电极轴杆22的端部26上。尽管在所示出的示例性实施例中以带肩螺钉28示出，然而应理解的是，也可采用其它适当的螺纹紧固件而不脱离本发明的范围。在动触头24联接至可动电极轴杆22之前，硬钎材料，诸如硬钎垫圈32，设置在可动电极轴杆22与动触头24之间。在动触头24藉由带肩螺钉28联接至可动电极轴杆22之后，组件8经历真空炉(未示出)内的真空周期，所述真空周期将动触头24与可动电极轴杆22硬钎在一起。通过利用带肩螺钉28将动触头24初始地联接至可动电极轴杆22，消除了对在硬钎过程中使动触头24与可动电极轴杆22对齐并将该动触头压靠可动电极轴杆22的配重或其他临时固定机构的需求。
[0043]为了确保在真空炉内的真空周期期间带肩螺钉28将动触头22紧密地联接到可动电极轴杆22上，带肩螺钉28优选由热膨胀比制成动触头24或可动电极轴杆22中的任一者的材料小的材料制成。在本申请所公开的构思的一示例性实施例中，带肩螺钉28由不锈钢材料(例如而不限于SST416)制成，而动触头24由铜-铬制成，可动电极轴杆22由无氧高导电性铜(OFHC)制成。在本申请所公开的构思的另一示例性实施例中，带肩螺钉28由镍-铁材料制成。
[0044]虽然已详细地描述了所公开的构思的具体实施例，但本领域技术人员应当认识到可鉴于本公开的全面教导开发出这些细节的各种修改和替代方案。因此，所公开的特定配置意在仅为例示性的而并非限制所公开的构思的范围，该范围将被赋予所附权利要求书及其任意和全部等同方案的充分广度。
【权利要求】
1.一种供真空开关(2)使用的触头组件(6，8)，所述触头组件包括: 电极轴杆(10，22);和 触头(12，24)，该触头(12，24)藉由螺纹紧固件(16，28)联接至所述电极轴杆的端部(14，26)，所述螺纹紧固件与所述电极轴杆的螺纹部(18，30)螺纹接合。
2.根据权利要求1所述的触头组件出，8)，其特征在于，所述触头(12，24)进一步藉由硬钎材料(20，32)联接至所述电极轴杆(10，22)。
3.根据权利要求1所述的触头组件出，8)，其特征在于，所述螺纹紧固件(16，28)包括带肩螺钉。
4.根据权利要求1所述的触头组件出，8)，其特征在于，所述螺纹紧固件(16，28)由热膨胀比制成所述电极轴杆(10，22)或所述触头(12，24)的多种材料小的材料制成。
5.根据权利要求1所述的触头组件出，8)，其特征在于，所述螺纹紧固件(16，18)由不锈钢材料或镍-铁材料中的一者制成。
6.—种真空开关(2),包括: 真空封壳⑷； 部分地设置在所述真空封壳内的静触头组件￠);和 动触头组件(8)，该动触头组件部分地设置在所述真空封壳内，并且能够在与所述静触头组件电接触的闭合位置和与该静触头组件分离的打开位置之间运动； 其中，所述静触头组件和所述动触头组件中的至少一者包括根据权利要求1所述的触头组件。
7.根据权利要求6所述的真空开关(2)，其特征在于，所述触头(12，24)进一步藉由硬钎材料(20，32)联接至所述电极轴杆(10，22)。
8.根据权利要求6所述的真空开关(2)，其特征在于，所述螺纹紧固件(16，28)包括带肩螺钉。
9.根据权利要求6所述的真空开关(2)，其特征在于，所述螺纹紧固件(16，28)由热膨胀比制成所述电极轴杆(10，22)或所述静触头(12，24)的多种材料小的材料制成。
10.根据权利要求6所述的真空开关(2)，其特征在于，所述静触头组件和所述动触头组件中的另一者包括: 第二电极轴杆(10，22);和 第二触头(12，24)，该第二触头(12，24)藉由第二螺纹紧固件(16，28)联接至所述第二电极轴杆(10，22)的端部(14，26)，所述第二螺纹紧固件与所述第二电极轴杆(10，22)的螺纹部(18，30)螺纹接合。
11.根据权利要求10所述的真空开关(2)，其特征在于，所述第二螺纹紧固件(16，28)包括第二带肩螺钉。
12.一种组装供真空开关(2)使用的触头组件(6，8)的方法，所述触头组件具有电极轴杆(10，22)和触头(12，24)，所述方法包括: 将所述触头设置在所述电极轴杆的一部分上；以及 藉由螺纹紧固件(16，28)将所述触头联接至所述电极轴杆。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，藉由螺纹紧固件(16，28)将所述触头联接至所述电极轴杆包括藉由带肩螺钉将所述触头联接至所述电极轴杆。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括在藉由所述螺纹紧固件将所述触头联接至所述电极轴杆之前，将硬钎材料(20，32)设置在所述触头与所述电极轴杆的所述一部分之间。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括通过使所联接的所述触头和所述电极轴杆经历真空炉内的真空周期来将所述触头硬钎至所述电极轴杆。
【文档编号】H01H11/04GK104428859SQ201380031925
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2012年8月20日
【发明者】G·K·巴拉苏布拉马尼安, S·D·梅奥 申请人:伊顿公司