专利名称：用于排气断路器的端子组件和包含该组件的断路器的制作方法
技术领域：
本发明涉及断路器，尤其涉及通过端子组件熄灭在高强度电流中断期间生成的电弧，该端子组件可改进电弧气体的排放。
背景技术：
空气断路器的电流中断能力部分取决于其熄灭在断路器主触点打开时生成的电弧的能力。即使该触点分离，电流仍会继续流过由于触点和周围材料的汽化而形成的电离气体。电弧通过传递到灭弧罩(电弧隔板)中的一组堆叠的金属板而被熄灭，该金属板将该电弧分成多个电弧，从而提高电弧的电阻，相应地升高了电弧电压并减小电弧电流。还通过排气所引起的电弧气体流动和通过金属电弧板和周围材料的汽化来冷却电弧。在典型的断路器中，一些电弧气体被断路器壳体的壁反射，这样减慢了电弧从触点向灭弧罩的传递，并减小了电弧气体从断路器的排出率。对电弧气体的排气的限制可使内部压力升高到超过断路器壳体的极限，从而限制了断路器的电流中断能力。电弧气体的排气被端子的位置所阻碍，断路器的主导线通过该端子连接到该断路器为其提供保护的配电系统的外部导线。
因此，需要一种改进的断路器以及一种用于该断路器的端子组件，该端子组件提高了电弧气体的排出率以提高断路器的电流中断能力。
发明内容
本发明可满足这一需要以及其它需要，本发明可提高电弧气体从断路器的排出率，从而具有增加电流中断标称值、和/或对于给定的电流中断标称值减小断路器的尺寸的能力。
根据本发明的一些方面，通过这样的设置来提高电弧气体的排出率，即允许通过外部导线端子排出至少其中一些电弧气体。更具体地，本发明针对一种构造成连接到外部导线的断路器，该断路器包括具有被壁分隔开的一内部腔和一外部腔凹座的壳体，该壁具有至少第一排气口。在该内部腔中容纳有可分离触点，包括一固定触点，一穿过该壁并进入该外部端子凹座内的主导线连接到该固定触点上。在该内部腔内在该可分离触点和该壳体内的壁之间设置有一灭弧罩，该灭弧罩使在打开可分离触点期间生成的电弧熄灭，该灭弧罩生成电弧气体。位于该外部凹座内的一端子组件包括一端子套环，该(主)导线延伸到该端子套环内。一导电支座被接纳在该套环内并位于该(主)导线上。此导电支座具有一横向通孔，该横向通孔与该断路器壳体的壁内的第一排气口对准，电弧气体通过该第一排气口排出。穿过该套环的一端子螺钉紧靠该导电支座向下夹紧该外部导线，以使该外部导线与断路器的主导线电连接。
优选地，该导电支座中的横向通孔的横截面积大于该第一排气口的横截面积，以使电弧气体从第一排气口最大限度地流经导电支座，从而使闪络(flashover)的可能性最小。该导电支座可在该横向通孔下面的下部壁中具有一螺纹孔，该螺纹孔与主导线中的一通孔对准。该端子套环具有一底壁，该底壁具有一与该(主导线中的)通孔对准的通孔，并且一保持螺钉穿过该(底壁中的)通孔而进入(主导线中的)通孔，并接合该导电支座的下部壁内的螺纹孔以将该套环在该导电支座内机械固定到断路器的主导线上。贯穿该导电支座的横向通孔可衬有电绝缘材料，和/或可围绕该端子套环设置电绝缘层，以进一步使闪络的可能性最小。
根据本发明的另一个方面，该灭弧罩具有多个电弧板和一电弧滑道(arc runner)，该电弧板从相邻的可分离触点朝位于内部腔和外部端子凹座之间的壁延伸，该电弧滑道从相邻的固定触点朝该壁和第一排气口延伸。根据本发明的另一方面，该端子套环邻近位于该内部腔和外部端子凹座之间的壳体的壁的外表面延伸，并且一电弧通路沿此壁的内表面延伸到该端子套环之外的第二排气口。
本发明还包括一种用于断路器的端子组件，该断路器包括具有一外部端子凹座和一用于将电弧气体排放到该端子凹座内的排气口的一壳体，以及邻近该排气口从该壳体伸出并进入该端子凹座以便连接到外部导线的一主导线。该端子组件包含一位于该外部端子凹座内的端子套环，该主导线穿过该套环。一导电支座设置在该套环内，该支座具有与该主导线相接触的第一表面，并具有与该壳体内的排气口对准的一横向通孔。朝向该主导线穿过该端子套环的一端子螺钉紧靠该导电支座的与该第一表面相对的第二表面夹紧该外部导线，从而经由该排气口排出的电弧气体通过位于该主导线和外部导线之间的导电支座中的横向通孔。该导电支座可在第一表面内具有一螺纹孔，并且一保持螺钉可穿过该套环和主导线进入该螺纹孔内以将该端子套环固定到该主导线上。根据本发明的又一方面，该导电支座中的横向通孔的横截面积被制成大于该壳体壁中的排气口的横截面积。同样，导电支座中的横向通孔可衬有电绝缘材料以减少闪络。
从下文结合附图对优选实施例的说明中可充分了解本发明，在该附图中图1是根据本发明的断路器的纵向剖面图。
图2是图1的断路器的端视图。
图3是形成图1和2的断路器的一部分的盖子的下侧的平面图。
图4是形成图1和2的断路器的一部分的端子组件的分解立体图。
具体实施例方式
参照图1，断路器1具有一模制的壳体3，该壳体包括底部5和盖子7。该特定的断路器1为三极断路器。因此，对于每个电极9，壳体3具有一容纳可分离触点13的内部接触腔11，该可分离触点包括固定触点15和活动触点17。该固定触点15安装在线路侧主导线19上，而活动触点17安装在枢转安装的接触臂21的自由端上。使用操作机构(未示出)以公知的方式使所有电极9的接触臂21同时从闭合位置旋转到打开位置(未示出)，在该闭合位置如图1所示可分离触点闭合。该线路侧主导线19由反转环路(reverse loop)23形成，以响应高强度过电流而在反转环路23和接触臂21内的反向流动的电流之间产生排斥力，以有助于快速打开可分离触点，这是公知的。
对于每个电极9，断路器1还具有外部端子凹座25，该凹座通过壁27与对应的内部腔11分隔开。线路侧主导线19从固定触点15通过壁27中的开口29延伸到对应的外部端子凹座25中。
一般地，为每个电极9在内部腔11中设置灭弧罩31，以有助于熄灭就在打开可分离触点13而中断电流期间在固定触点15和活动触点17之间形成的电弧。灭弧罩31包括一组间隔开的电孤板33和一电弧滑道35，该电弧滑道有助于将在可分离触点13打开时形成的电孤从触点传递到电弧板，该电弧板将该电弧分成多个电弧，从而提高电弧电压并减小电弧电流以有助于熄灭电弧。通过触点材料、电弧板和内部腔11的壁的汽化而生成的电弧气体也可有助于冷却并从而熄灭电弧。这些气体必须从内部腔11排出，以促使电弧熄灭并预防壳体3的过压。一般地，电弧板33从相邻的可分离触点13朝壁27延伸，但是并不到达该壁，以形成电弧气体通路37，该通路沿壁27的内表面39向上延伸到在端子组件43的上方的盖子7中形成的主排气口41。通常，电弧气体以这种方式从内部腔11排出以防止流过内部端子凹座25，在该凹座中电弧气体可能会引起闪络。
根据本发明的一些方面，其中一些电弧气体通过外部端子凹座25排出。这可通过一种新型的端子组件43来实现。从图4中可最清楚地看到，该端子组件43包括端子套环45和端子螺钉47，该螺钉横穿过该端子套环45内的大致为矩形的开口49延伸。可见，对于图2中的左侧两个电极9，每个电极的端子套环45均位于对应的外部端子凹座25内，主导线19穿过开口49。通过保持螺钉51将端子套环45保持在主导线19上的合适位置，该保持螺钉延伸穿过端子套环的底壁55中的通孔53并穿过主导线19中的通孔57。
在现有技术中，保持螺钉51旋拧在设置在主导线19的顶部上的钢螺母中。根据本发明的方面，该钢螺母由导电的例如铜的支座59代替，在该支座的下部或第一表面63内具有一螺纹孔61，以将端子套环45紧固在主导线19上。该支座具有第二或上部表面65，端子螺钉47紧靠该表面夹紧外部导线67以通过支座59将该外部导线67(见图1)机械地和电地连接到主导线19上。通过盖子7中的开口69可接近端子螺钉47，该开口横穿主排气口41。从图3中的盖子7的底部平面图中可见，通道69由在盖子7中模制的大致为环形的突出部71形成。如箭头A所示，通过主排气口41排出的气体围绕环形突出部71流动。
根据本发明的一些方面，由在内部腔11和外部端子凹座25之间的壁27内的端子凹座排气口73从内部腔11额外排出电弧气体。在该示例性实施例中的此端子凹座排气口73与电弧滑道35的终端相邻，并位于用于主导线19的壁27内的开口29之上。支座59具有一横向通孔75，该通孔与壁27中的端子凹座排气口73对准。优选地，支座59中的横向通孔75的横截面积大于端子凹座排气口73的横截面积，以促使电弧气体流过支座59。在该示例性实施例中，支座59紧靠壁27设置，以促使气体流过通孔75而不是围绕支座59的边缘流动。根据本发明的其它方面，横向通孔75可衬有电绝缘材料77，该电绝缘材料可被用作喷层、涂层、单独的插入件或类似物。除了必须保持导电性以使外部导线67与主导线19相连接的下部表面和上部表面63和65之外，支座59的其它表面也可用电绝缘材料覆盖。必要时，可使用附加的或其它的绝缘材料例如青壳纸(79)围绕该端子组件以降低闪络的可能性。
尽管已详细说明了本发明的具体实施例，但是本领域内的技术人员应理解，可根据所公开的全部教导对这些细节进行多种改变和变型。因此，所公开的具体设置仅是示例性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附权利要求的全文及其任何和全部等效物给定。
参考标号列表1 断路器3 壳体5 底部7 盖子9 电极11 内部腔13 可分离触点15 固定触点17 活动触点19 线路侧主导线21 接触臂23 19中的反转回路25 外部端子凹座27 11和25之间的壁29 用于19的在27内的开口31 灭弧罩35 电弧滑道37 电弧气体通路39 27的内表面41 主排气口43 端子组件45 端子套环47 端子螺钉49 45中的开口51 保持螺钉53 55中的通孔55 45的底壁
57 19中的通孔59 支座61 63中的螺纹孔63 59的下部表面65 59的上部表面69 贯穿7的开口71 7中的环形突出部73 端子凹座排气口75 59中的横向通孔77 75的衬层79 青壳纸
权利要求
1.一种构造成连接到外部导线(67)上的断路器(1)，该断路器(1)包括具有被壁(27)分隔开的内部腔(11)和外部端子凹座(25)的一壳体(3)，该壁具有至少第一排气口(73)；位于该内部腔(11)内的可分离触点(13)，该可分离触点包括一固定触点(15)和一活动触点(17)；从该内部腔(11)中的固定触点(15)穿过该壁(27)延伸到该外部端子凹座(25)内的一主导线(19)；在该内部腔(11)内位于该可分离触点(13)和该壁(27)之间的一灭弧罩(31)，在该灭弧罩内通过生成电弧气体来熄灭在打开该可分离触点(13)期间生成的电弧；以及位于该外部端子凹座(25)内的端子组件(43)，该端子组件包括一端子套环(45)，该主导线(19)延伸到该端子套环内；被接纳在该端子套环(45)内并位于该导线(19)上的一导电支座(59)，该导电支座(59)具有与该壁(27)内的该第一排气口(73)对准的一横向通孔(75)，电弧气体通过该横向通孔排出该壳体(3)；以及一端子螺钉(47)，该端子螺钉穿过该端子套环(45)以紧靠该导电支座(59)夹紧该外部导线(67)，以使该外部导线(67)与该主导线(19)电连接。
2.根据权利要求1的断路器(1)，其特征在于，该导电支座(59)中的横向通孔(75)的横截面积大于该第一排气口(73)的横截面积。
3.根据权利要求1的断路器(1)，其特征在于，该导电支座(59)在该通孔(75)下方的下部表面(63)中具有一螺纹孔(61)，该螺纹孔与该主导线(19)中的通孔(57)对准，该端子套环(45)具有一底壁(55)，该底壁具有一与该通孔(57)对准的通孔(53)，并且，该端子组件还包括一保持螺钉(51)，该保持螺钉穿过该通孔(53)和该通孔(55)，并接合该导电支座(59)内的螺纹孔(61)以将该端子套环(45)和该导电支座(59)机械固定到该主导线(19)上。
4.根据权利要求3的断路器(1)，其特征在于，该导电支座(59)中的横向通孔(75)衬有电绝缘材料(77)。
5.根据权利要求3的断路器(1)，其特征在于，该端子组件(43)还包括围绕该端子套环的电绝缘层。
6.根据权利要求1的断路器(1)，其特征在于，该灭弧罩(31)具有多个电弧板(33)和一电弧滑道(35)，该电弧板从相邻的该可分离触点(13)朝该壁(27)延伸，该电弧滑道在该多个电弧板(31)下方从相邻的该固定触点(15)朝该壁(27)和该第一排气口(73)延伸。
7.根据权利要求6的断路器(1)，其特征在于，该端子套环(45)沿该壳体(3)的壁(27)在该外部端子凹座(25)内延伸，并且，一电弧气体通路(37)沿该壳体(3)的壁(27)的内表面(39)延伸，该通路将该电弧板(31)与该壳体的壁(27)分隔开并终止于该端子套环(45)之外的第二电弧气体排气口(41)。
8.一种用于断路器(1)的端子组件(43)，该断路器(1)包括具有一外部端子凹座(25)和一用于将电弧气体排放到该端子凹座(25)内的排气口(73)的一壳体(3)，以及在该排气口(73)附近伸出该壳体(3)并进入该外部端子凹座(25)内以便连接到外部导线(67)的一主导线(19)，该端子组件(43)包括位于该外部端子凹座(25)内的一端子套环(45)，该主导线(19)穿过该端子套环；一设置在该端子套环(45)内的导电支座(59)，该支座具有与该主导线(19)相接触的第一表面(63)，并且具有与该壳体(3)内的排气口(73)对准的一横向通孔(75)；一端子螺钉(47)，该螺钉朝向该主导线(19)穿过该端子套环(45)，以便紧靠该导电支座(59)上的与该第一表面(63)相对的第二表面(65)夹紧该外部导线(67)，从而通过该排气口(73)排出的电弧气体通过位于该主导线(19)和该外部导线(67)之间的该导电支座(59)内的横向通孔(75)。
9.根据权利要求8的端子组件(43)，其特征在于，该导电支座(59)具有位于该第一表面(63)内的一螺纹孔(61)，并且一保持螺钉(51)穿过该端子套环(45)和该主导线(19)进入该螺纹孔(61)内以将该端子套环(45)固定到该主导线(19)上。
10.根据权利要求9的端子组件(43)，其特征在于，该导电支座(59)内的通孔(75)的横截面积大于该排气口(73)的横截面积。
11.根据权利要求10的端子组件(43)，其特征在于，该导电支座(59)内的通孔(75)衬有电绝缘材料(77)。
12.根据权利要求8的端子组件(43)，其特征在于，该导电支座(59)内的横向通孔(75)衬有电绝缘材料(77)。
全文摘要
本发明公开了一种用于排气断路器的端子组件。断路器(1)通过壳体(3)的壁(27)中的外部凹座排气口(73)将在电流中断期间生成的至少一些电弧气体从包含可分离触点(13)的内部腔(11)排出到外部端子凹座(25)内。线路侧主导线(19)在排气口(73)附近穿过壁(27)进入外部端子凹座(25)内并进入端子组件(43)的套环(45)内。位于主导线(19)上的导电支座(59)电连接到主导线(19)和外部导线(67)，该外部导线(67)被穿过套环(45)的端子螺钉(47)紧靠支座(59)夹紧。支座(59)具有与端子凹座排气口(73)对准的通孔(75)，以经由外部端子凹座(25)将电弧气体传送到大气中。
文档编号H01H71/02GK1744252SQ20051009584
公开日2006年3月8日 申请日期2005年9月2日 优先权日2004年9月3日
发明者J·J·谢伊, 周有为 申请人:伊顿公司