专利名称：开关驱动杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于特别是高压或中压设备的开关的驱动杆。驱动杆在驱动机构的帮助下用于使诸如真空开关之类的开关的断路器诸端子能够或者每个端子单独动作或者借助桥接装置同时动作。所述驱动杆由电绝缘材料制成且在工作中一端直接或间接地与所述开关的可动触点连接，另一端与所述驱动机构连接。由于所述开关处于较高的电压级别而所述驱动机构通常处于较低的接地的电压级别，这些组件彼此间隔一定的距离放置。所述驱动杆桥接此距离，因此必须具有优异的电绝缘特性。因此，这种类型的驱动杆通常由诸如具有相对较低弹性模量的聚酯树脂和环氧树脂的混合物之类的绝缘塑料制成。由于所述驱动杆不仅要具有电绝缘特性，还必须传递力，故其还必须满足机械要求。因为这些不同的要求，实际中已设计了许多解决方案以符合这些要求。
例如，德国专利DE-C30 46 538描述了一种高压电力开关，其具有纵向受到拉伸或压缩负荷的驱动杆，结果是不仅在静态而且尤其当开关动作时会在驱动杆中产生非常高的机械力。这不仅要求驱动杆和驱动机构之间具有良好的电绝缘连接，而且要求这些组件之间具有可靠而稳固的机械连接，以便同时允许拉伸和压缩负荷。所述驱动杆由诸如具有特定弹性模量的聚酯树脂和环氧树脂的混合物之类的电绝缘塑料制成，并且其端部具有螺纹。所述驱动杆可以被连接到由诸如铝之类的金属(其弹性模量高于所述驱动杆)制成的套筒，以便将所述驱动杆连接到驱动机构、所述开关或另一驱动杆。所述套筒也具有螺纹，结果是所述套筒可以被旋紧在所述驱动杆上。因为材料强度不同，通过特别选择所述螺纹的特征尺寸(所述两个螺纹的不同梯形形状)可以确保良好的连接，特别是考虑到将力从驱动杆传递给套筒的需要。
在从DE-C30 46 538已知的解决方案中，通过特殊设计的螺纹形成连接，以便尽可能有效地传递力，这使得生产所述驱动杆需要复杂且昂贵的机械加工。
除了具有优异的电绝缘特性和力传递特性，所述驱动杆通常还用作用于确保驱动机构与开关之间配合良好的装置。在上述解决方案中，这必须借助螺纹连接实现。由于所有这些要求都必须精确地彼此协调，故需要一定的时间。此时间将变成三倍，如果具有三种状态的开关的每种状态都必须单独地匹配的话。
因此，本发明的一个目的是提供一种不仅具有优异的电绝缘特性而且在拉伸和压缩负荷下都具有优异的力传递特性并且在生产和安装时简单廉价的开关驱动杆。
上述目的通过序言中定义的所述类型的驱动杆来实现，其中所述驱动杆的端部可以借助固定本体来结合，所述固定本体包括至少一个具有多个凸起的区域，所述凸起在工作中与所述驱动杆的端部接合。优选地，以所述凸起使所述驱动杆塑性变形这样的方式来选择所述驱动杆的材料。正确选择所述驱动杆的材料和所述固定本体的材料以及所述凸起的尺寸，使获得驱动杆与驱动机构之间这样的结合成为可能尽管弹性模量不同，所述结合不需要对所述驱动杆进行任何进一步的机械加工，然而仍然允许简单而可靠的安装。
另一个优点是本驱动杆可以相对于所述固定本体装配在任何需要的位置。与所述驱动杆接合的所述凸起以简单的方式产生连续可变的调整，这意味着在所述驱动机构中不需要后续的精确调整(例如借助微调板)。
在本发明的一个实施例中，所述固定本体包括基本上是圆柱形的套筒和诸如卡箍或螺母之类的固定装置，所述固定装置被设计为通过与所述套筒相互作用，将带有凸起的所述至少一个区域推向所述驱动杆并由此使所述驱动杆塑性变形。在此实施例中，利用了弹性模量的不同并且所述连接将是所述驱动杆塑性变形的结果，使得安装精确而简单。在另一实施例中，所述固定装置是可锁定的，以便即使在开关设备的使用以及整个使用寿命期间也可以确保精确定位和可靠工作。
在一个实施例中，所述套筒可以在其圆周方向上具有至少两个(但优选为四个)在空间上彼此分离的部分。这使得很容易使用例如围绕所述套筒的卡箍或螺母将所述套筒固定到所述驱动杆。在使用螺母进行固定的情况下，所述套筒外侧必须带有螺纹。
从机械强度的角度，如果所述驱动杆由诸如例如填充玻璃的环氧树脂之类的具有较高弹性模量的材料制成，则由于塑性变形更难实现良好的固定。因此，在再一实施例中，所述驱动杆一端配备有由较低弹性模量的第二材料制成的轴衬，所述轴衬例如通过粗制螺纹旋紧在所述驱动杆上，结果是尽管机械强度不同，仍可以实现良好的力传递。然后，所述套筒依次与所述轴衬套装地接合并且通过所述轴衬利用塑性变形与所述驱动杆连接。通过为所述驱动杆选择不同的材料这种方式，除了能够实现所述驱动杆在压缩和拉伸负荷下都具有较好的力传递特性，还使得使用根据本发明的驱动机构的连续精确调整成为可能。
在还一实施例中，所述凸起在所述驱动杆的纵向上可以是锯齿形。这样可以实现有效的结合以及同时传递压缩和拉伸负荷。所述锯齿的表面(该表面基本上面向所述驱动机构或开关)可以具有不同的倾角以便在压缩和/或拉伸负荷下获得不同但更有效的力传递。
所述凸起可以形成与所述驱动杆的纵轴同轴的环状脊，但所述凸起也可以是分开的例如形状为棱锥体的小凸起，在这种情况下，所述棱锥体的顶点面向所述驱动杆的轴。
由于所述驱动杆必须桥接相当大的电势差，因此使压降以正确的方式发生以便避免任何故障也是很重要的。为此，本发明提供了一种驱动杆，其在工作中处于高电势的一端配备有场控制设备。所述场控制设备允许最佳的压降并因此还使得所述开关的设计更简洁。
在一个实施例中，所述场控制设备包括导电销，其与在工作中处于高压的所述可动触点导电地连接，所述导电销在所述驱动杆中延伸预定的距离。所述销优选地具有有限的直径且位于所述驱动杆的中心，以避免所述驱动杆强度降低。
进而，在所述销被装入所述驱动杆后，销和驱动杆之间的空间不应存在空气。这可以通过使销在驱动杆中的配合如此精确以致安装后不再存在空气来实现。由于这将导致更高的生产成本并因此导致更高的成本价格，故本发明提供较宽的配合公差并提供销与驱动杆之间的空间以便填充液态注入且一定时间后硬化的材料。适合的材料的一个实例是充填树脂。
在再一实施例中，所述场控制设备还配备有加压装置，该加压装置用于确保在工作中所述可动触点与所述场控制设备之间的电接触。所述加压装置通过使具有所述销的电触点处于连续压缩负荷下来确保该销始终处于高电势。以这种方式避免了任何可能引起电接触减少或甚至没有电接触的膨胀差异或其他安装原因。优选地，使用例如由导电材料制成的螺旋弹簧之类的导电弹簧来产生所述压缩负荷。其它诸如导电盘形弹簧之类的解决方案当然也是可行的。现在将在大量示例实施例的基础上并参考附图对本发明进行更详细的说明，这些附图是
图1图示了一个带有驱动机构的开关；图2示出了根据本发明的第一实施例的驱动杆与固定本体的组件的部分截面图；图3示出了图2中线III-III上的截面图；图4示出了图2所示组件的替代物的部分截面图。
用于高压或中压应用的开关11通常包括真空断路器，如图1所示，所述真空断路器均具有固定触点12和可动触点14。固定触点12被电连接到导体13并且与开关11一起作为一个整体形成对外部(如图1中开关11下面的阴影所示)而言被机械地固定连接的组件。可动触点14被连接到导体15，导体15继续向上到所述开关11形成其一部分的所述开关系统的其他部件。这些更多的部件对理解本发明而言无关紧要，因此在图中被省略。可动触点14被连接到通常由绝缘材料制成的驱动杆10，并且驱动杆10借助固定本体20被连接到驱动机构16。驱动机构16也形成对外部而言被机械地固定连接的单元(如阴影所示)。如图1所示，驱动机构16可以使固定本体20以及因此使驱动杆10和可动触点14往复运动。当开关11闭合时，驱动机构16施加一定的力(通常为2KN)以便确保固定触点12与可动触点14彼此保持良好的接触。尤其当开关11中带有很高的短路电流时，触点12、14必须以相当大的力压向对方。驱动机构16被设计为将可动触点14从固定触点12移开以便打开开关。这通常借助一个相当大的突然的力(被称为锤击)来实现，以便使触点12、14能够彼此分开，即使它们被短路电流焊接在一起。这个相当大的突然的力是由驱动机构16产生的，结果是在驱动杆10中施加了一个相当大的拉力。开关11通常在9-12mm的有限行程上打开和闭合。为了在此相对较短的距离内能够实现期望的闭合和打开时间，较高的压力和较高的拉力两者都需要被从驱动机构16传递给可动触点14以便能够产生所需的快速加速。
由于此原因，将驱动杆10固定到驱动机构16和可动触点14是很重要的，并且由于所述的有限行程，这必须被设置得非常精确，没有任何间隙。从前面已知，可以将此结合锁定到足够的程度，但这需要精确设置要在驱动机构16中调整的可动触点的行程，例如借助微调板。这是复杂而昂贵的。
借助图2中所示的本发明的实施例，可以精确地以正确的距离将驱动杆10固定到驱动机构16，结果是不需要对驱动机构16进行进一步的精调。为此，固定本体20包括例如圆柱形套筒21，其内侧具有许多区域，所述区域带有与驱动杆10的端部的材料接合的凸起23。然后可以以常规的方式将圆柱形套筒21连接到驱动机构16。驱动杆10在端部具有平面，圆柱形套筒21的凸起23在该平面处可以与驱动杆10的材料接合并且如果适当，将使驱动杆的材料塑性变形。
通过使用固定装置22(例如使套筒21变形的卡箍)来固定圆柱形套筒21，可以相对于驱动机构16将驱动杆固定在任何需要的位置，结果是不需要在驱动机构16中再进行微调。最明显的位置是使驱动杆10被固定在这样的位置，在该位置，真空断路器的触点12、14彼此挤压。至少在未安装的开关11中是这种情况，其中大气压力压紧开关11的膜盒(bellows)并因此使可动触点14向内。然而，也可以构想必须在不同的时间将开关11的诸状态彼此切换。使用根据本发明的解决方案，这是容易且可精确设置的。
凸起23可以例如由许多与驱动杆10同轴的锯齿形肋条形成。可替代地，凸起23可以例如是面对驱动杆10的轴的棱锥体形凸起。所述凸起的面向顶端和下端的倾斜面可以相对于驱动杆10的纵轴形成不同的角度。这使得在所述组件中为驱动杆10上的拉伸和压缩负荷产生不同的最大保持力成为可能。在拉伸负荷下，驱动杆的材料(优选地具有高弹性模量)可以轻微拉伸，因此驱动杆10的横截面略微减小。通过确保凸起23的顶端(所述凸起面向图1中驱动机构16的面)处于更平坦的状态(该顶部表面的法线更加位于驱动杆10纵轴的方向)，在这种情况下可以产生更有效的力传递。
在一个优选实施例中，圆柱形套筒21至少具有两个部分，但优选地，如图3所示，具有四个部分25，所述诸部分在圆周方向上由空间24分隔。这在图3的截面图中示出。如果圆柱形套筒21的外侧被制成逐渐变细，则借助螺母22可以将套筒21固定在驱动杆10的一端。为此，套筒21的外侧和螺母的内侧都具有螺纹27。由于螺母22被旋紧在圆柱形套筒21上，部分25被向内推，因此凸起23被推向驱动杆10，从而可以实现优异的力传递。为了锁定此固定，可以例如将锁紧螺母(未示出)与螺母22结合使用。
图4示出了在驱动杆10包括具有高弹性模量的材料的情况下(意味着不容易通过塑性变形来固定)驱动杆10与固定本体20的组件的一个替代实施例。在此实施例中，驱动杆10在其端部带有轴衬28，轴衬28由弹性模量比驱动杆10的弹性模量低的材料制成并且轴衬28通过例如螺纹连接被连接到驱动杆10。所述螺纹连接以及适当选择驱动杆10和轴衬28的材料可以允许良好的连接，实现最佳的力传递。
由于驱动杆10必须跨相当大的势差，因此使压降以适合的方式发生以便避免任何故障也是很重要的。因此，本发明还提供了一种可以产生最佳压降的驱动杆，并且为此在处于高电势的端部内部提供了场控制设备30(如图1)。该装置包括导电销30，其被可导电地连接到动触点14的所述高电势侧且向驱动杆10的另一端延伸一定长度。
优选地，销30具有可能的最小直径，以便避免使驱动杆10强度降低，并且在销30被装入驱动杆10后，它们之间的空间没有空气。后一种效果可以通过使销30在驱动杆10中的配合足够精确以致装配后不再存在空气来实现。由于这将需要更高的生产成本和由此而来更高的成本价格，本发明替代地提供较大公差的配合并提供销30与驱动杆10之间的空间以便填充液态注入且一定时间后硬化的材料。适合的材料的一个实例是充填树脂。
为确保销30始终处于高电势，本发明还提供了一种连接，其中与销30的电接触处于连续压缩负荷下。以这种方式避免了任何可能引起电接触减少或甚至没有电接触的膨胀差异或其他安装原因。
优选地，使用例如由导电材料制成的螺旋弹簧之类的导电弹簧31来产生所述压缩负荷。其它诸如导电盘形弹簧之类的解决方案当然也是可行的。
权利要求
1.一种用于高压或中压设备的开关(11)的驱动杆，所述驱动杆包括用于打开或闭合所述开关的驱动机构(16)，所述驱动杆(10)包括第一电绝缘材料并且在工作中一端被连接到真空断路器(11)的可动触点(14)，另一端被连接到所述驱动机构(16)，其特征在于，所述驱动杆(10)的一端可以通过固定本体(20)与所述驱动机构(16)结合，所述固定本体(20)包括至少一个具有多个凸起(23)的区域，所述凸起(23)在工作中与所述驱动杆(10)的端部接合。
2.如权利要求1所述的驱动杆，其特征在于所述固定本体(20)包括基本上为圆柱形的套筒(21)和固定装置(22)，所述固定装置(22)被设计成通过与所述套筒(21)相互作用将包括凸起(23)的所述至少一个区域推向所述驱动杆(10)。
3.如权利要求2所述的驱动杆，其特征在于所述固定装置(22)是可锁定的。
4.如权利要求2或3所述的驱动杆，其特征在于所述套筒(21)在其圆周方向上具有至少两个由空间(24)彼此分隔的部分(25)。
5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的驱动杆，其特征在于所述驱动杆(10)的一端具有轴衬(28)，所述轴衬(28)由弹性模量比所述驱动杆(10)的材料的弹性模量低的第二材料制成。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的驱动杆，其特征在于所述凸起(23)在所述驱动杆(10)的纵向上是锯齿形。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的驱动杆，其特征在于所述凸起(23)是棱锥形凸起。
8.如以上权利要求中任一权利要求所述的驱动杆，其特征在于所述驱动杆(10)在工作中处于高电势的端部具有场控制设备(30)。
9.如权利要求8所述的驱动杆，其特征在于所述场控制设备(30)包括场控制装置，所述场控制装置包括与所述可动触点(14)导电地连接的导电销(30)，所述可动触点(14)在工作中处于高压下，所述导电销(30)在所述驱动杆(10)中延伸预定的距离。
10.如权利要求9所述的驱动杆，其特征在于所述导电销(30)借助诸如充填树脂的会硬化的液体被固定在所述驱动杆中。
11.如权利要求8、9或10所述的驱动杆，其特征在于所述场控制设备(30)还具有用于确保工作中所述可动触点(14)与所述场控制装置(30)之间的电接触的加压装置(31)。
全文摘要
一种用于高压或中压设备的开关(11)的驱动杆，所述驱动杆具有用于打开或闭合所述开关的驱动机构(16)。所述驱动杆(10)包括第一电绝缘材料并且在工作中一端被连接到真空断路器(11)的可动触点(14)，另一端被连接到所述驱动机构(16)，所述驱动杆(10)的一端可以通过固定本体(20)与所述驱动机构(16)结合，所述固定本体(20)包括至少一个具有多个凸起(23)的区域，所述凸起(23)在工作中与所述驱动杆(10)的端部接合。
文档编号H01H33/42GK1653572SQ03810987
公开日2005年8月10日 申请日期2003年5月13日 优先权日2002年5月13日
发明者G·L·尼特尔特 申请人:伊顿电气公司