专利名称：用于电网的断流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种断流器，具体地涉及一种没有外部触点并且在断开时具有减少电弧的断流器。
背景技术：
电开关在电力传输和分配中用来控制经过电网的电力流。通常，开关具有至少一个可动触点和至少一个固定触点。在闭合时，这些触点相触及而电流流过开关。当电力公司确定经过电力电路的电流应当中断时，开关断开而电力流间断。与该电开关相关联的一个问题是，在断开开关的过程中，在触点相分离时可能在该触点之间出现电弧。为了缓解此问题，电力公司结合电开关来使用断流器。
在触点开始分离时电流从开关触点转向断流器。在开关的断开步骤期间，电流流过开关触点以及断流器。这允许在触点相分离时存在交变的电流路径。当触点已经分离预定的距离时，在断流器之内的内部触点相分离，由此切断电流。电流路径的切断出现在断流器的本体之内，而且消除电开关触点间的任何电弧。通常，断流器被定额为处理范围在从1kV上至38kV的电压和上至约900安培的电流。
授予Evans等人的美国专利第4,103,129号描述了一种断流器，该断流器使用在断流器的外壳上的两个外部电触点来提供交变的电流路径。在授权给Meyer等人的美国专利第5,057,654号中，将两个外部触点减少为受到断流器的本体悬伸部分保护的一个外部触点。在Evans和Meyer的专利中还描述了使用触发器臂组件以有助于断流器的断开和闭合。
正如Meyer和Evans的专利中所述，该触发器臂组件仅提供了移动断流器内部触点的机械手段。本发明的触发器臂组件不仅提供移动断流器内部触点所必需的机械手段而且是电流所流过的电接触。
本发明还向断流器的内部触点提供了附加的分离力。通过本发明施加的附加力允许可动内部触点以比此前断流器的可能速率更快的速率进行加速。在断流器之内更快地分离内部触点，减少了当内部触点移开时在它们之间的电弧。
发明内容
一种用于在断流器中使用的杠杆臂组件，所述杠杆臂组件包括装配到轴的第一杠杆臂，所述第一杠杆臂连接到第二杠杆臂，所述第二杠杆臂连接到杆；以及绕着所述轴装配的并且连接到所述第一杠杆臂的储能弹簧，所述储能弹簧以允许所述储能弹簧对所述第一杠杆臂施加力以使连接到杆的内部触点分离的方式进行装配。
一种用于为电力传输和分配应用中断电流的断流器，所述断流器包括壳；轴，所述轴延伸经过所述壳，所述轴包括外端和内端，所述外端从所述壳延伸离开而所述内端位于所述壳之内；附接于所述外端的触发器臂组件，其中所述触发器臂组件的转动使所述轴转动；装配到所述内端的杠杆臂组件，所述杠杆臂组件在所述轴转动时可从第一杠杆位置移到第二杠杆位置；包括第一端和第二端的储能弹簧，所述储能弹簧绕着所述轴装配，其中所述第一端附接到所述轴而所述第二端附接到所述杠杆臂组件，其中所述轴从所述第一位置到所述第二位置的转动使所述储能弹簧储能和释放，使得所述杠杆臂组件从所述第一杠杆位置移到所述第二杠杆位置。
一种用于在电力工业内使用的电流开关组件，所述电流开关组件包括断流器，所述断流器装配到所述电流开关组件，所述断流器包括壳；轴，所述轴延伸经过所述壳，所述轴包括外端和内端，所述外端从所述壳延伸离开而所述内端位于所述壳之内；
附接于所述外端的触发器臂组件，其中所述触发器臂组件的转动使所述轴转动；装配到所述内端的杠杆臂组件，所述杠杆臂组件在所述轴转动时可从第一杠杆位置移到第二杠杆位置；包括第一端和第二端的储能弹簧，所述储能弹簧绕着所述轴装配，其中所述第一端附接到所述轴而所述第二端附接到所述杠杆臂组件，其中所述轴从所述第一位置到所述第二位置的转动使所述储能弹簧储能和释放，使得所述杠杆臂组件从所述第一杠杆位置移到所述第二杠杆位置。
通过本发明的非限制性的起说明作用的实施例，参照附图，在随后的具体实施方式
中进一步描述本发明，其中在附图的若干视图中相似的标号通篇地表示相似的单元，而在该附图中图1图示了根据本发明的断流器开关的分解图。
图2图示了图1的断流器开关组件沿着轴2-2转动的侧透视图。
图3A图示了根据本发明具体实施的驱动托架组件和触发臂组件在从闭合位置移动到断开位置时的正透视图。
图3B图示了根据本发明具体实施的驱动托架组件和触发臂组件从断开位置移动到闭合位置时的正透视图。
图4图示了根据本发明的断流器的横截面正视图。
图5图示了图4的断流器的侧视图；图6图示了根据本发明的断流器的内部操作部件的正透视分解图。
图7图示了称为储能弹簧的弹簧的特征曲线图，该弹簧在本发明的断流器中用来提供附加力以便分离开关组件的外部触点以及在闸刀断开而在驱动托架上的触点沿着断流器的把柄移动时阻止外部触点相分离。
图8图示了在移开内部部件时断流器的横截面正视图。
图9图示了断流器的盖的正视图。
具体实施例方式
本申请将美国专利第4,103,129号(“‘129专利”)和第5,057,654号(“‘654专利”)整体地援引结合于此。
图1和图2示出了根据本发明具体实施的断流器开关组件极100在闭合位置的分解图。本申请的图1类似于‘654专利的图1，而且示出了断流器开关组件100的顶视图。图2示出了断流器开关组件100沿着图1的2-2轴的侧视图。出于说明的目的，图1和图2示出了分开的和位于断流器开关组件100上方的断流器110。断流器开关组件100包括具有孔103的装配托架102。断流器110具有与孔103配合的装配螺栓111以由此允许断流器110附接到组件100。
装配托架102包括用于将断流器开关组件100连接到配电网(在图1和图2中未示出)中的第一电连接器104。如图2中所示，附接到装配托架102的是与连接器104一起形成单个构件的单舌形固定开关触点106。触点106延伸通过两部分的可动开关触点108。开关触点106楔入于两部分的可动开关触点108之间，而弹簧119提供了压力以便在断流器开关组件110闭合和传导电流时保持开关触点106和108相接触。
两部分的可动开关触点108装配于由导电材料制成的摆臂组件120的上端上。在摆臂组件120的下端是提供了到配电网中的其他电连接的第二连接器114。当断流器开关组件100在闭合位置时，电流从第一连接器104经过开关触点106和108、经过摆臂组件120流出第二电连接器114。将摆臂组件120与用来将开关组件100装配到配电网的基部160电隔离的是非导电的绝缘体112。
杠杆臂141在设置于枢轴点126处的绝缘体112的基部连接到摆臂组件120。通过在顺时针方向绕着枢轴点126转动杠杆臂141来断开断流器开关组件100。通过机动设备或者其他机械移动手段来移动杠杆臂141。杠杆臂141的移动使得摆动臂组件120在同一方向转动。当摆臂120顺时针转动时，可动开关触点108沿着开关触点106滑动直至它们分离。
正如电力传输和分配领域的普通技术人员公知的，断流器110的作用在于在触点106和108分离之前将电流从它们转移开。这通过在摆动臂组件120开始移动之后使电流旁路经过断流器110来实现。随着摆动臂组件120逆时针转动，触点108开始沿着触点106滑动。如下文具体所述，当摆动臂组件从闭合位置移到断开位置时，经过断流器传送电流。在触点106和108分离之后，电流仍然流过断流器110。在触点106和108充分分离之后，在断流器110之内的内部触点(在图4中示出的固定触点58和可动触点56)分离。与内部触点的分离相关联的任何电弧都发生在断流器110内部的受控环境之内。
本发明的一个方面是在触点106和108开始分离时使电流直接旁路经过断流器110的触发器臂组件30(在图2中示出)。回到图2，经过驱动托架130的导电部分132将电流引向触发器臂组件30的开闸把柄140。在一个实施例中，触发器臂组件30由导电材料如黄铜或者其他类似金属合金制成。导电部分132电连接到成对可动触点108。当闭合断流器开关组件100时，导电部分132和开闸把柄140没有电接触，因此没有电流流过断流器110。当断流器开关组件100从闭合位置移到断开位置时，摆臂组件120的移动使导电部分132与开闸把柄140相接触，该开闸把柄允许电流流过与开关触点106和108相平行的导电部分132。
图3A示出了当摆臂组件120从闭合位置移到断开位置时驱动托架130与触发器臂组件30一起定位。当摆臂组件120转动到断开位置时，导电部分132沿着上方横边136与开闸把柄140相接触。当在导电部分132与开闸把柄140之间建立连接时，存在经过断流器110的电流路径。在电流流过断流器110的同时，摆臂组件120继续绕着枢轴点126转动，而两部分的触点/接触件108继续移动。本发明被设计成允许触点106和108随着开闸把柄140沿着横边136行进而分离。开闸把柄140的形状以及横边136上至点138的外形使触发器臂组件30逆时针转动约30°。当开闸把柄140到达了点138时，触点106和108完全地分离。摆臂组件120的继续移动使开闸把柄140行进经过点138，该开闸把柄又使触发器臂组件30又逆时针转动约60°。正如后续部分中说明的，触发器臂组件30经过点138的继续转动使断流器110的内部触点分离，从而切断电路。
驱动托架130还由从导电部分132偏移的非导电合闸部分134组成。在图2所示的实施例中，在导电部分132与合闸部分134之间存在小的间隙135，而且在这一实施例中该小的间隙约为1/4”(6.35mm)但不限于此。触发器臂组件30的开闸把柄140还通过小的间隙137而与合闸把柄142相偏移，该小的间隙在这一实施例中约为1/4”(6.35mm)但不限于此。当断流器110装配于断流器开关组件100上时，开闸把柄140与导电部分132对准，而合闸把柄142与合闸部分134对准。
图3B示出了在断流器开关组件100从断开位置移到闭合位置时的驱动托架130和触发器臂组件30。当驱动托架130和触发器臂组件30在这一位置时，可动触点108与固定触点106电接触(在图3B中未示出)。当断流器开关组件100闭合时，重要的是可动触点108在断流器110的内部触点相触及之前与固定触点106发生电接触。如果断流器110的内部触点在触点106和108相触及之前电连接，则可能在触发器臂组件30和导电部分134上出现弧闪。
在闭合阶段过程中，非导电部分134的形状和移动在它撞击合闸把柄142时使触发器臂组件30顺时针转动。触发器臂组件30的顺时针转动使可动触点56移到造成断流器110复位的闭合位置。在复位时，断流器110在电流开关组件100重新断开时可以传导电流。
图4示出了示例性断流器110在闭合位置的正切面图。图4在这里类似于‘129专利中示出了现有技术断流器镜像的图1。图4在这里示出了壳12，其中移开了盖22(在这里的图1中示出)使得示出了内部操作机构。图5在这里图示了移开了盖22的断流器110的侧视图，并且类似于‘129专利的图2。图6示出了不含成对引导弹簧50的断流器110的内部操作部件的分解侧透视图。在图4中仅示出其中之一的引导弹簧50将在下文中进行描述。
图4和图5的断流器110包括由环氧树脂以及优选为环脂肪族环氧树脂或者玻璃填充的聚丁烯对苯二甲酸酯(PBT)这样的绝缘材料模制的壳12。壳12包括完整地模制在一起的操作机构封闭部分14和绝缘体部分16以及包括抑制器部分18。也完整地模制到壳12的绝缘体部分16的是装配法兰20。如前所述，可以通过螺栓24使盖22固定就位。抑或盖22也可以通过其他手段附接到封闭部分。
图4示出了圆柱轴32延伸通过封闭部分14，轴32的一端设置于封闭部分14的外部而另一端定位于封闭部分的内部。在轴32上装配有杠杆臂组件35。杠杆臂组件35包括第一杠杆臂38、第二杠杆臂42、引导销48和一对引导弹簧50。第一杠杆臂38的一端通过在第二杠杆臂42两端中间的销40枢接到第二杠杆臂42。第二杠杆臂42通过销44在一端枢接到接触杆46。通过第二杠杆臂42装配的是延伸到第二杠杆臂42任一侧的引导销48，通过该引导销附接有成对引导弹簧50。引导弹簧50的另一端在缺口(未示出)和在引导弹簧装配件41附接到轴32。引导弹簧50使引导销48朝着轴32偏置而且提供对接触杆46的移动有所补充的压力。
如图6中所示，在第一杠杆臂38的上部51与下部53之间绕着轴32装配的是储能弹簧29。储能弹簧29的一端附接到轴32中的槽63而另一端附接到第一杠杆臂38中的弹簧装配孔67。储能弹簧29取向为当轴32逆时针转动时储能。
在本发明的一个实施例中，储能弹簧29由不锈钢制成并且包括四匝。在图7中示出了示例性储能弹簧29的弹簧特性。储能弹簧29被设计成提供第一杠杆臂38的最大转动加速而不会如此刚性以至于轴32的转动无法使储能弹簧29进行储能。在优选实施例中，储能弹簧29转动30°角产生约3Nm的转矩。
在接触杆46上形成有可动触点56。当断流器110在闭合位置时，可动触点56接合固定触点58。装配到接触杆46一端的是尾部62(见图6)。尾部62由在暴露于电弧时产生电弧抑制气体的材料形成。使固定触点58附接于它的上端的金属套64电连接到装配螺栓111。当电流流过断流器110时，电流从触发器臂组件30经过第一杠杆臂38和沿着接触杆46、经过可动触点56、固定触点58、金属套64流出装配螺栓111。
在断流器111的外部，轴32从封闭部分14的本体突出而且连接到触发器臂组件30。触发器臂组件30通过销33固定于轴32的一端。在轴32另一端的是延伸经过第一杠杆臂38的弧形接头37和引导弹簧装配件41。
如前所述，当摆臂组件120接触触发器组件30的开闸把柄140时，轴32逆时针转动。当轴32转动时，接头37也转动并且储能弹簧29开始旋紧。储能弹簧29的旋紧量由图4中所示的角位移θ限定。在一个实施例中，角位移θ约为30°。这对应于轴32在开闸把柄140(图3A)沿着导电部分136移动到点138时经历的转动量。当开闸把柄到达了点138时，轴32转动了角位移θ。当驱动托架140到达了点138时，接头37的一边接触第一杠杆臂38的上部57。随着轴32继续转动超出角移位θ，接头37的转动强迫第一杠杆臂38在向上方向移动。随着第一杠杆臂38向上转动，可动触点56开始沿着固定触点58移动。
当第一杠杆臂38和第二杠杆臂42大致地平行时，引导弹簧50的张力最大。随着第一杠杆臂38移动超出这一点，储能弹簧29释放并且使第一杠杆臂38快速转动。在储能弹簧29释放时提供的转动力与由引导弹簧50施加的压力一起使可动触点56比没有储能弹簧29时更快地与固定触点58分离。本发明的一个优点在于，当储能弹簧29释放时，第一杠杆臂38以及最终还有可动接触56加速通过角移位θ。在先前的断流器中，比如在‘129或者‘654专利中描述的断流器，第一杠杆臂互锁到轴而且不能独立于轴进行加速。随着可动触点56与固定触点58分离，经过断流器110的电流被中断。与可动触点56和固定触点58的分离相关联的任何电弧气体被引向断流器110的抑制器部分18。
当断流器110闭合时，如图3B中所示，轴32以顺时针方式转动。轴32的顺时针转动使接头37接触第一杠杆臂38，使第一杠杆臂38在向下方向移动。这又使第二杠杆臂42在向下方向移动，使得接触杆46在向下方向移动。接触杆46的向下移动使可动触点56触及固定触点58，而且断流器110复位。
图8是在移开所有内部操作部件和抑制器部分18时图4的补充图。壳12的操作机制封闭部分14被制作成具有适于接纳断流器110内部操作部件的中空内部。圆开口204模制到壳12中以便接纳插入件203。在本发明的一个实施例中，插入件203是模制到开口204中的金属环。插入件203被设计成接纳轴32而且在轴被插入时提供密封。槽206模制到操作封闭部分14的内壁中。槽206接纳引导销48的一端。螺栓孔214在盖22附接到操作机构封闭部分14时接纳螺栓24。
图9示出了盖22的正视图。在盖22中有槽208，该槽在盖22被附接时位于操作机构封闭部分14中的位置完全相反的槽206中。当组装断流器110时，盖22也具有用于接纳引导销48的凹陷210。绕着盖22外围附接的是垫圈213。垫圈213由非导电可压缩材料制成以允许盖22密封到操作机构封闭部分14。也形成为通过盖22的是与螺栓孔114对准的螺栓孔212。
应当理解，以上描述仅被提供用于说明的目的而不以任何方式理解为限制本发明，在参照实施例描述本发明时，应理解到这里使用的字眼是描述性和说明性的字眼而不是限制性的字眼。另外，虽然已经参照特定结构、材料和/或实施例描述了本发明，但是本发明本意不在于拘泥于这里公开的细节。实际上，本发明延及诸如落入所附权利要求范围之内的所有在功能上等效的结构、方法和用途。从本说明书的教授中有所受益的本领域技术人员可以对本发明实现许多改型，而且在本发明的诸多方面不脱离本发明的范围和精神的情况下可以做出变化。
权利要求
1.一种用于在断流器中使用的杠杆臂组件，所述杠杆臂组件包括包括第一端、第二端和开口的第一杠杆臂，所述开口设置于所述第一端；通过所述开口装配的轴；第二杠杆臂，所述第二杠杆臂包括第一端和第二端，其中所述第一杠杆臂的所述第二端在所述第二杠杆臂的所述第一端与所述第二端之间的一点附接到所述第二杠杆臂；绕着所述轴装配的并且连接到所述第一杠杆臂的弹簧，所述弹簧以允许所述弹簧旋紧并且在所述轴转动时对所述第一杠杆臂施加力的方式进行装配。
2.根据权利要求1所述的杠杆臂组件，其中所述弹簧旋紧一个角位移。
3.根据权利要求2所述的杠杆臂组件，其中所述角位移约为30度。
4.根据权利要求1所述的杠杆臂组件，其中所述力使所述第一杠杆臂绕着所述轴在预定方向枢转。
5.根据权利要求1所述的杠杆臂组件，其中所述杠杆臂组件安装于断流器中。
6.一种用于为电力传输和分配应用中断电流的断流器，所述断流器包括壳；轴，所述轴延伸通过所述壳，所述轴包括外端和内端，所述外端从所述壳延伸离开而所述内端位于所述壳之内；附接于所述外端的触发器臂组件，其中所述触发器臂组件的转动使所述轴转动；装配到所述内端的杠杆臂组件，所述杠杆臂组件在所述轴转动时可从第一杠杆位置移到第二杠杆位置；包括第一端和第二端的弹簧，所述弹簧绕着所述轴装配，其中所述第一端附接到所述轴而所述第二端附接到所述杠杆臂组件，其中所述轴从所述第一位置到所述第二位置的转动使所述弹簧旋紧和释放，使得所述杠杆臂组件从所述第一杠杆位置移到所述第二杠杆位置。
7.根据权利要求6所述的断流器，其中所述弹簧旋紧一个角位移。
8.根据权利要求7所述的断流器，其中所述角位移约为30度。
9.根据权利要求6所述的断流器，其中所述壳包括非导电材料。
10.根据权利要求6所述的断流器，其中所述触发器臂组件导电。
11.根据权利要求6所述的断流器，其中所述第一杠杆位置是闭合位置，而所述第二杠杆位置是断开位置。
12.根据权利要求11所述的断流器，其中当所述杠杆臂组件在所述闭合位置时电流流过所述断流器。
13.一种用于在电力工业内使用的电流开关组件，所述电流开关组件包括断流器，所述断流器装配到所述电流开关组件，所述断流器包括壳；轴，所述轴延伸通过所述壳，所述轴包括外端和内端，所述外端从所述壳延伸离开而所述内端位于所述壳之内；附接于所述外端的触发器臂组件，其中所述触发器臂组件的转动使所述轴转动；装配到所述内端的杠杆臂组件，所述杠杆臂组件在所述轴转动时可从第一杠杆位置移到第二杠杆位置；包括第一端和第二端的弹簧，所述弹簧绕着所述轴装配，其中所述第一端附接到所述轴而所述第二端附接到所述杠杆臂组件，其中所述轴的转动使所述弹簧旋紧和释放，使得所述杠杆臂组件从所述第一杠杆位置移到所述第二杠杆位置。
14.根据权利要求13所述的电流开关组件，包括摆臂组件，其中当所述摆臂组件从第一摆臂位置移到第二摆臂位置时电流传送到所述断流器。
15.根据权利要求13所述的电流开关组件，其中当所述杠杆臂组件在所述闭合位置时电流流过所述断流器。
16.根据权利要求13所述的电流开关组件，其中所述弹簧旋紧一个角位移。
17.根据权利要求16所述的电流开关组件，其中所述角位移约为30度。
18.根据权利要求13所述的电流开关组件，其中所述触发器臂组件导电。
19.根据权利要求13所述的电流开关组件，其中所述杠杆臂组件包括包括第一端、第二端和开口的第一杠杆臂，所述开口设置于所述第一端，所述轴通过所述开口装配，所述弹簧连接到所述第一杠杆臂组件；第二杠杆臂，所述第二杠杆臂包括第一端和第二端，其中所述第一杠杆臂的所述第二端在所述第二杠杆臂的所述第一端与所述第二端之间的一点附接到所述第二杠杆臂。
全文摘要
一种用于在电力传输和分配行业内使用的断流器，在断流器将电流从断开电开关触点旁路开时使用导电把柄经过断流器传送电流。导电把柄消除了先前使用的专用电接触。断流器具有称为储能弹簧的弹簧用以增强它的断开步骤。储能弹簧在断流器中与引导弹簧相结合提供允许断流器内部触点更快断开的附加断开力，由此减少断流器所经历的内部电弧量。断流器具有部分导电的驱动托架。在把柄沿着驱动托架的导电部分移动时，即使把柄接近了触点将在托架上分离所经过的那一点，这些触点仍然保持闭合。
文档编号H01H3/46GK101071700SQ200610168378
公开日2007年11月14日 申请日期2006年12月27日 优先权日2005年12月27日
发明者弗雷德里克·J·布朗, 塔帕尼·蒂托拉 申请人:Abb技术有限公司