固封极柱及其组装方法与流程

本发明的领域大体上涉及用于在开关装置中使用的固封极柱，并且更具体地涉及包括用于确定固封极柱的特征的传感器的固封极柱。

背景技术：

典型地，固封极柱在开关装置中实施，如，中压电路断路器。至少一些已知的固封极柱包括触点，其在过流事件发生时分开来断开开关装置的电路。固封极柱的特征如断开速度、闭合速度、触点之间的距离以及触点的状态，影响开关装置的性能。然而，固封极柱在开关装置的操作期间经历磨损和退化。例如，在过流事件期间，弧在触点之间延伸，并且引起对触点的磨损。该磨损和退化影响开关装置的性能。因此，使用者必须确定固封极柱的状态来准确地确定开关装置的性能能力。然而，固封极柱的状态在开关装置的操作期间连续地变化。此外，固封极柱的至少一些构件如触点至少部分地包围在真空断续器中，抑制了使用者监测构件的能力。因此，所需的是用以实时监测固封极柱的状态的装置。

技术实现要素：

在一方面，提供了一种固封极柱。固封极柱包括传导路径和可动触点。可动触点能够在其中传导路径闭合的第一位置与其中传导路径断开的第二位置之间选择性地移动。绝缘元件联接于可动触点，并且能够连同可动触点选择性地移动。固封极柱还包括联接于绝缘元件并且能够操作成检测绝缘元件的位移的传感器，该位移对应于可动触点在第一位置与第二位置之间的移动。

在另一方面，提供了一种用于与固封极柱一起使用的传感器。传感器包括本体和可动臂。可动臂能够关于本体移动，并且接触联接于固封极柱的绝缘元件的扩张板。可动臂在绝缘元件移动时移位。

在又一方面，提供了一种组装固封极柱的方法。该方法包括将可动触点联接于传导路径，该传导路径包括上端子和下端子。可动触点能够在其中传导路径闭合的第一位置与其中传导路径断开的第二位置之间选择性地移动。该方法还包括将传导路径的至少一部分收纳在绝缘物中。上端子设置在绝缘壳的上部中，并且下端子设置在绝缘壳的下部中。绝缘元件联接于可动触点，并且连同可动触点移动。该方法还包括将传感器联接于绝缘元件。传感器检测绝缘元件的位移。

技术方案1.一种固封极柱，包括：

传导路径；

可动触点，其能够在其中所述传导路径闭合的第一位置与其中所述传导路径断开的第二位置之间选择性地移动；

绝缘元件，其联接于所述可动触点并且能够连同所述可动触点选择性地移动；以及

传感器，其联接于所述绝缘元件并且能够操作成检测所述绝缘元件的位移，所述位移对应于所述可动触点在所述第一位置与所述第二位置之间的移动。

技术方案2.根据技术方案1所述的固封极柱，其特征在于，所述固封极柱还包括支承所述传感器的支承部件。

技术方案3.根据技术方案1所述的固封极柱，其特征在于，所述固封极柱还包括联接于所述绝缘元件和所述传感器的扩张板。

技术方案4.根据技术方案3所述的固封极柱，其特征在于，所述传感器包括本体和联接于所述本体的可动臂，所述可动臂能够关于所述本体移动并且朝所述扩张板偏置。

技术方案5.根据技术方案3所述的固封极柱，其特征在于，所述绝缘元件延伸穿过所述扩张板中的开口。

技术方案6.根据技术方案1所述的固封极柱，其特征在于，所述传导路径包括上端子、下端子和真空断续器，所述真空断续器包括第一端和与所述第一端相对的第二端，所述上端子联接于所述第一端，并且所述下端子联接于所述第二端。

技术方案7.根据技术方案6所述的固封极柱，其特征在于，所述固封极柱还包括绝缘壳，其包括上部和下部，所述上端子收纳在所述上部内，并且所述下端子收纳在所述下部内，所述传感器设置在所述下部附近。

技术方案8.根据技术方案1所述的固封极柱，其特征在于，所述固封极柱还包括固定触点和联接于所述传感器的处理器，所述处理器基于所述可动触点的所述感测到的位移确定以下特征中的至少一个：在所述可动触点处于所述第二位置时的所述可动触点与所述固定触点之间的距离、在所述可动触点从所述第一位置移动到所述第二位置时的所述可动触点的速度、在所述可动触点从所述第二位置移动到所述第一位置时的所述可动触点的速度，以及所述可动触点和所述固定触点的磨损程度。

技术方案9.根据技术方案1所述的固封极柱，其特征在于，所述可动触点和所述绝缘元件沿线性方向移动，所述传感器检测所述绝缘元件沿所述线性方向的位移。

技术方案10.根据技术方案9所述的固封极柱，其特征在于，所述传感器的可动臂沿所述线性方向移动。

技术方案11.一种用于与固封极柱一起使用的传感器，所述传感器包括：

本体；以及

能够关于所述本体移动的可动臂，所述可动臂接触联接于所述固封极柱的绝缘元件的扩张板，其中所述可动臂在所述绝缘元件移动时移位。

技术方案12.根据技术方案11所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括联接于所述本体的处理器，所述处理器基于所述感测到的位移确定所述固封极柱的以下特征中的至少一个：在可动触点处于第一位置时所述可动触点与固定触点之间的距离、在所述可动触点从第一位置移动到第二位置时的所述可动触点的速度、在所述可动触点从所述第二位置移动到所述第一位置时的所述可动触点的速度，以及所述可动触点和所述固定触点的磨损程度。

技术方案13.根据技术方案11所述的传感器，其特征在于，所述可动臂包括联接于所述本体的近端，以及接触所述扩张板的末端。

技术方案14.根据技术方案13所述的传感器，其特征在于，所述可动臂朝所述扩张板偏置。

技术方案15.根据技术方案11所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括支承所述传感器的支承部件，所述支承部件包括限定开口的臂，所述可动臂延伸穿过所述开口。

技术方案16.根据技术方案15所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括联接所述本体和所述支承件的联接机构。

技术方案17.一种组装固封极柱的方法，所述方法包括：

将可动触点联接于包括上端子和下端子的传导路径，所述可动触点能够在其中所述传导路径闭合的第一位置与其中所述传导路径断开的第二位置之间选择性地移动；

将所述传导路径的至少一部分收纳在绝缘壳中，所述上端子设置在所述绝缘壳的上部中，并且所述下端子设置在所述绝缘壳的下部中；

将绝缘元件联接于所述可动触点，所述绝缘元件连同所述可动触点移动；以及

将传感器联接于所述绝缘元件，所述传感器感测所述绝缘元件的位移。

技术方案18.根据技术方案17所述的方法，其特征在于，将所述传感器联接于所述绝缘元件包括将扩张板联接于所述绝缘元件，所述传感器接触所述扩张板。

技术方案19.根据技术方案17所述的方法，其特征在于，所述传感器包括本体和可动臂，并且其中将所述传感器联接于所述绝缘元件包括将所述可动臂联接于所述绝缘元件，所述绝缘元件在所述绝缘元件移动时引起所述可动臂的位移。

技术方案20.根据技术方案17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述传感器在所述绝缘壳的所述下部附近联接于支承部件。

附图说明

在参照附图阅读以下详细描述时，本公开的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中相似的标记遍及附图表示相似的部分，在该附图中：

图1为示例性固封极柱的侧视图；

图2为省略绝缘壳的图1中所示的固封极柱的透视图；

图3为图1中所示的固封极柱的示意性截面视图；以及

图4为图1中所示的固封极柱的一部分的放大截面视图。

除非另外指示，否则本文中提供的附图意在示出本公开的实施例的特征。这些特征认作是适用于包括本公开的一个或更多个实施例的多种系统。就此而言，附图不意在包括实践本文中公开的实施例所需的本领域技术人员已知的所有常规特征。

部件列表

100固封极柱

102传导路径

104传感器

106绝缘元件

108绝缘壳

110上端子

112下端子

114上部

116下部

118电流路径

120真空断续器

122机械驱动系统

124固定触点

126可动触点

128距离

130扩张板

132第一表面

134第二表面

136开口

138本体

140可动臂

142近端

144末端

146框架

148支承部件

150臂

152上部

154下部

156中间部

158开口

160联接机构

162处理器。

具体实施方式

本文中所述的系统和方法提供了检测固封极柱的可动触点的位移的传感器。在一些实施例中，传感器直接地测量联接于可动触点的绝缘元件的位移。结果，传感器提供了固封极柱的操作的实时监测。例如，传感器用于确定特征，如可动触点与固定触点之间的距离、固封极柱的断开速度、固封极柱的闭合速度，以及触点的磨损程度。此外，在一些实施例中，传感器用于测量包围在固封极柱的真空断续器中的触点的特征。

图1为示例性固封极柱100的侧视图。图2为固封极柱100的透视图。图3为固封极柱100的截面视图。例如，固封极柱100设置在中压电路断路器中以提供两个构件之间的电连接。固封极柱100包括传导路径102、传感器104、绝缘元件106和绝缘壳108。绝缘元件106和绝缘壳108由绝缘材料制成。在备选实施例中，绝缘元件106和绝缘壳108由实现固封极柱100如本文中所述地操作的任何材料制成。在示例性实施例中，绝缘壳108收纳传导路径102和绝缘元件106的至少一部分。为了清楚，图2中省略了绝缘壳108。

如图2中所示，传导路径102电连接两个构件(未示出)。具体而言，传导路径102包括联接于第一构件(未示出)的上端子110，以及联接于第二构件(未示出)的下端子112。绝缘壳108包括集成在一起来形成连续本体的上部114和下部116。上端子110设置在上部114中，并且下端子112设置在下部116中。传导路径102提供电流路径118，其在第一构件联接于上端子110并且第二构件联接于下端子112时电连接第一构件和第二构件。在备选实施例中，传导路径102具有实现固封极柱100如本文中所述地操作的任何构造。在示例性实施例中，传导路径102的所有构件为铜。在备选实施例中，传导路径102的构件为实现传导路径102如本文中所述地起作用的任何材料。

在示例性实施例中，传导路径118穿过真空断续器120。如图3中所示，绝缘元件106的第一端联接于真空断续器120的可动端，并且绝缘元件106的第二端联接于机械驱动系统122。在所示实施例中，绝缘元件106为在真空断续器120与机械驱动系统122之间延伸的杆。在备选实施例中，绝缘元件106具有实现固封极柱100如本文中所述地操作的任何构造。

在示例性实施例中，固封极柱100还包括至少部分地设置在真空断续器120内的固定触点124和可动触点126。可动触点126能够在其中可动触点126和固定触点124接触的第一位置与其中可动触点126和固定触点124间隔开一距离的第二位置之间移动。当可动触点126在第一位置时，电流在第一构件与第二构件之间流过可动触点126和固定触点124。在可动触点126与固定触点124间隔开时，阻止了电流在第一构件与第二构件之间流动。换言之，传导路径102在可动触点126处于第一位置时闭合，并且传导路径102在可动触点126处于第二位置时断开。

可动触点126和固定触点124在可动触点126处于第二位置时间隔开距离128。在一些实施例中，距离128在从大约1毫米(mm)到大约100mm的范围中。在另外的实施例中，距离128在从大约5mm到大约20mm的范围中。在示例性实施例中，距离128为大约10mm。在备选实施例中，可动触点126和固定触点124间隔开实现固封极柱100如本文中所述地操作的任何距离128。

在示例性实施例中，绝缘元件106联接于可动触点126，使得绝缘元件106在可动触点126在第一位置与第二位置之间移动时移位。具体而言，可动触点126和绝缘元件106沿线性方向移动。关于图3中所示的定向，可动触点126和绝缘触点106垂直地移动。在备选实施例中，可动触点126和/或绝缘元件106以实现固封极柱100如本文中所述地操作的任何方式移动。

图4为固封极柱100的一部分的放大截面视图。扩张板130在绝缘壳108的下部116附近延伸，并且与绝缘元件106一起移动。扩张板130限定面对真空断续器120的第一表面132、与第一表面132相对的第二表面134，以及穿过第一表面132和第二表面134的开口136。扩张板130联接于绝缘元件106，使得绝缘元件106延伸穿过开口136。在所示实施例中，扩张板130为圆板。在备选实施例中，扩张板130具有实现固封极柱100如本文中所述地操作的任何构造。在示例性实施例中，扩张板130由绝缘材料制成。例如，在一些实施例中，扩张板130至少部分地由环氧树脂制成。在备选实施例中，扩张板130由实现固封极柱100如本文中所述地操作的任何材料制成。

此外，在示例性实施例中，传感器104包括本体138和关于本体138移动的可动臂140。具体而言，可动臂140从本体138垂直地延伸，并且沿关于图4中所示的定向的垂直方向移动。可动臂140包括联接于本体138的近端142和接触扩张板130的末端144。具体而言，末端144接触扩张板130的第二表面134。可动臂140朝扩张板130偏置，使得可动臂140在扩张板130和绝缘元件106移位时与扩张板130保持接触。因此，传感器104检测绝缘元件106的位移。在一些实施例中，传感器104具有从大约0.1微米到大约100微米的范围中的分辨率。在示例性实施例中，传感器104具有大约10微米的分辨率。在备选实施例中，传感器104具有实现固封极柱100如本文中所述地操作的任何构造。

此外，在示例性实施例中，传感器104联接于框架146，并且设置在绝缘壳108的下部116附近。传感器104在绝缘壳108的外部上延伸。支承部件148将传感器104联接于框架146。支承部件148包括臂150，其具有上部152、下部154，以及在上部152与下部154之间延伸的中间部156。上部152关于图4中所示的定向大致水平地延伸，并且限定开口158。可动臂140延伸穿过开口158，使得可动臂140关于支承部件148移动。联接机构160将传感器104联接于支承部件148，使得本体138固定于支承部件148，并且可动臂140关于支承部件148移动。在备选实施例中，支承部件148具有实现固封极柱100如本文中所述地操作的任何构造。

如图3中所示，处理器162联接于传感器104。处理器162与传感器104通信，使得传感器162发送信号至传感器104和/或从传感器104接收信号。至少一些信号涉及传感器104的可动臂140的位移，其指示了绝缘元件106和可动触点126的移动。处理器162构造成基于感测的位移确定固封极柱100的以下特征中的至少一个：在可动触点126处于第二位置时在可动触点126与固定触点124之间的距离、可动触点126从第一位置到第二位置的移动速度、可动触点126从第二位置到第一位置的移动速度，以及可动触点126和/或固定触点124的磨损程度。在备选实施例中，处理器162具有实现固封极柱100如本文中所述地操作的任何构造。

参照图1-4，组装固封极柱100的方法包括将可动触点126联接于传导路径102，使得可动触点126在其中传导路径102闭合的第一位置与其中传导路径102断开的第二位置之间移动。该方法还包括将传导路径102的至少一部分收纳在绝缘壳108中，使得上端子110设置在绝缘壳108的上部114中，并且下端子112设置在绝缘壳108的下部116中。绝缘元件106联接于可动触点126，使得绝缘元件106与可动触点126一起移动。该方法还包括将传感器104联接于绝缘元件106，使得传感器104检测绝缘元件106的位移。可动臂140构造成使得可动臂140在绝缘元件106移动时移位。具体而言，传感器104的可动臂140接触联接于绝缘元件106的扩张板130。在一些实施例中，传感器104在绝缘壳108的下部116附近联接于支承部件148。

上文所述的系统和方法提供了用以检测固封极柱的可动触点的位移的传感器。在一些实施例中，传感器直接地测量联接于可动触点的绝缘元件的位移。结果，传感器提供了固封极柱的操作的实时监测。例如，传感器用于确定特征，如可动触点与固定触点之间的距离、固封极柱的断开速度、固封极柱的闭合速度，以及触点的磨损程度。例如，在一些实施例中，传感器用于测量包围在固封极柱的真空断续器中的触点的特征。

本文中所述的方法、系统和设备的示例性技术效果包括以下中的至少一个：(a)提供固封极柱的实时监测；(b)延长固封极柱的寿命周期；(c)降低维护固封极柱的成本；(d)提供触点磨损的指示；以及(e)提高固封极柱的可靠性。

上文详细描述了用于固封极柱的系统和方法的示例性实施例。系统和方法不限于本文中所述的特定实施例，而相反，系统的构件和/或方法的操作可独立地使用和与本文中所述的其它构件和/或操作分开使用。此外，所述的构件和/或操作还可限定在其它系统、方法和/或装置中或者与它们组合使用，并且不限于仅以本文中所述的系统实践。

尽管上文以一定具体程度描述了示例性实施例，但本领域技术人员可对公开的实施例作出许多改变，而不脱离本公开的精神或范围。所有方向参考(例如，上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、顺时针和逆时针)仅用于识别目的，以有助于读者理解本公开，并且不产生限制，特别是关于本公开的位置、定向或使用。连结参考(例如，附接、联接、耦合等)将宽泛地理解，并且可包括元件连接之间的中间部件和元件之间的相对移动。就此而言，连结参考不一定是指两个元件直接地联接并且与彼此成固定关系。意图是包含在以上描述中或在附图中示出的所有物质应当解释为仅为示范性而非限制性的。

本文中所示和所述的本发明的实施例中的操作的执行或性能的顺序不是必需的，除非另外指出。即，操作可以以任何顺序执行，除非另外指出，并且本发明的实施例可包括除本文中公开的那些之外的附加或较少的操作。例如，构想出的是，在另一个操作之前、同时或之后进行或执行特定操作在本发明的方面的范围内。

尽管本发明的各种实施例的特定特征可在一些附图中示出而在其它附图中未示出，但这仅为了方便。根据本发明的原理，附图的任何特征可与任何其它附图的任何特征组合来参照和/或要求权利。

该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。