专利名称：使电弧转动的电开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由于磁场作用使电弧转动的气爆电开关，它带有一个充满高介电强度气体，特别是六氟化硫的密封壳体，其中安置了一个活动主触件，它可转动地安装在一个第一固定枢轴上并与一个静止的主触件配合工作，还安装了一个活动的起弧触件，它可转动地安装在一个与第一固定枢轴平行的第二固定枢轴上并与一转动电极配合工作，该电极同轴地安置在一个线圈内，该线圈在电路上与起弧电路中的起弧触件串联连接，起弧电路与带有所述主触件的主电路并联。
所述的这种开关利用电弧的能量来吹熄弧光，因此它需要相对较小的能量，所需的能量仅限于移动触件的机械力量即可。主触件由于向起弧电路的切换得以保护，这种切换既可由电弧的迁移实现也可由与主触件並联的起弧触件实现，起弧触件在主触件分开后断开。使用与主触件並联的起弧触件避免了主触件分开时形成电弧或火花，但这要有良好的同步性才能避免起弧触件的任何过早的断开或反过来在闭合时避免主触件先闭合。除了动作同步性问题外，作用在短路电流通过的活动触点的电动排斥效应要求有强的操纵机构。
本发明的目的就是实现一种带有简化的操作机构的开关，该机构能安置和操纵主触件和起弧触件。
根据本发明的这种开关，其特征是所述电极的形状是空腔圆柱体，所述活动的起弧触件在其内部的两个极端位置间移动，即在闭合位置和断开位置间移动，其中活动的起弧触件相应地接触电极的内园周边并且明显处于所述电极的中心位置，一个机械链接将活动主触件与活动的起弧触件连接起来从而使起弧触件在主触件闭合之前闭合並在主触件断开之后断开;所述的机械链接包含一个弹性部件，它对起弧触件提供闭合接触压力，和一个使弹性部件在起弧触件位于中心的断开位置处松开的装置，从而在两个活动触件间建立刚性链接。所述弹性部件在活动起弧触件已移动到闭合位置后可连续地完成活动主触件的闭合动作，反过来，在活动起弧触件断开之前先断开活动主触件。
在开关的闭合位置，主触件和起弧触件都闭合，只有一小部分电流流经起弧电路，起弧电路由于接入了灭弧线圈及其它原因而带高阻抗。活动起弧触件在机械链接的弹性部件产生的足够大的接触压力下紧靠在构成静止起弧触件的园柱形电极上。
这一弹性接触压力防止了起弧触件的任何误断开。这个带有一段死行程的弹性链接在主触件断开动作发生时使起弧触件的断开延迟，反过来时它使起弧触件提前闭合。在断开位置，弹性部件松开，活动起弧触件与静止触件刚性地耦合。这样活动起弧触件被可靠地保持在位于园柱形电极轴线上的断开位置並可抵抗对其施加的电动势。
此弹性部件在本开关的断开位置的松开是通过一个连接杆及曲柄系统来实现的，该系统有一个可滑动地装在一个卡在曲柄上的小孔内的活动连接机构。静止主触件支撑曲柄而连接杆与活动起弧触件活动连接。弹性部件由一个向曲柄的小孔底部推动枢销的弹簧构成，枢销由连接杆支撑因而形成连接杆与曲柄系统的活动连接机构。在断开位置，曲柄与连接杆垂直伸张，作用在连接杆上的力直接传递到曲柄上而没有作用在弹性部件上。曲柄的活动角度接近90°且连接杆和曲柄系统基本对准开关的断开位置。活动主触件是一个刀片，它可转动地安在一个固定的枢轴上，枢轴由一个衬套的一端支承，这一刀片与一个固定在另一衬套的静止触件基板或夹板配合工作。活动起弧触件是一个可与园柱形电极内表面接触的接触端头。这一组件放在一个密封的封壳内，封壳内充有六氟化硫，起弧电路错开主电路，其长度较短。
位于封壳外的操作机构驱动一根紧紧地穿入封壳外壁的操纵轴架。这根轴架带有一个曲柄，曲柄经一个连接杆与活动主触件连接。当转动操纵轴架进行断开动作时，活动主触件向着断开方向转动，从而驱动曲柄转动，这一动作通过一个长形小孔引入一个死行程使活动起弧触件保持在闭合位置。在死行程走完之前主触件分开，从而使电流切换到起弧电路。这一电流流经熄弧线圈在园柱形电极中产生一个磁场，主要是轴向磁场。活动主触件在死行程结束时继续移动使活动起弧触件转到中心的断开位置，在园柱形电极内形成辐射状延伸电弧。这种电弧受到旋转式磁场熄弧作用，使之很快熄灭。
无论作用其上的电动势有多大，活动起弧触件都可安然位于园柱形电极的中心位置。
其它优点和特性通过下面对本发明实施例的描述及对附图的说明会更清楚地显现出来，本发明的实施例只是一个非限制性的例子，附图中
图1为图2沿Ⅰ-Ⅰ线截取的，根据本发明的一种开关处于闭合位置时的剖面图;
图2为图1沿Ⅱ-Ⅱ线截取的剖面图;
图3和图4为类似图1的截面的一部分，分别表示开关在断开过程和在断开位置时的情形。
图中，一个电路断路器，特别是一个中压电路断路器，的电极部件包括一个电绝缘材料制成的密封壳10，其中充有带适当压力的高介电强度的气体，特别是六氟化硫气体。形成载流终端的衬套12、14穿过封壳10的外壁，一个衬套14带有一个静止的触件基板16。另一个衬套12通过活动主触件的固定活动连接枢轴20的支承架18在封壳10内延伸，这个活动主触件呈刀片22形状，在闭合位置与静止触件基板16协同操作。刀片22可以由两个受弹簧作用支配的接触薄片构成，以夹住触件基板16;另一方面，刀片22可以是单一的薄片，它插入到构成静止触件基板的夹板中。在开关的闭合位置，静止触件基板16、刀片22及支承架18往往排成一线並构成电流从一个衬套流向另一衬套的主电路。在封壳10内与此主电路平行並向横向错开的地方放置了一个由线圈24、园柱形电极26、一个活动的起弧触件28及一个支承臂30构成的起弧电路。支承臂30牢固地与衬套12组合在一起，它带有活动起弧触件28的转动枢轴32，线圈24电路上与对面的衬套14连通。活动的起弧触件28包含一个园盘状的接触端头34，它在闭合位置与园柱电极26的内表面36相接触。起弧触件的转动枢轴32位于园柱形电极26的轴线38上，这个枢轴32的延伸方向与刀片22的转动枢轴20平行。
活动起弧触件28的一个臂40向枢轴32之外延伸，臂40上活动连接着连杆42，连杆42上与之相对的一端带有一个枢销44，它可滑动地装在一个长孔46上，孔46位于紧固在刀片22上的曲柄44的一端。一个弹簧50安在刀片22的转动枢轴20与枢销44之间，並在枢轴20的移开的位置向孔46的底部推动枢销44。在图1所示的闭合位置，枢销44处于弹簧50的一个中间的压缩位置，后者通过连接杆42和臂40施加一个力把接触端头34压在园柱表面36上。
一个转动的操纵轴架52紧紧地穿出封壳10的外壁，其外部一端连接着一个操纵机构(未示出)。操纵轴架52的内侧端有一曲柄54，曲柄54通过枢轴56连接一个操纵杆58，它的相对的另一端60活动连接刀片22上。从图1的表述可以容易地看出在闭合位置，由曲柄54和杆58形成的曲柄连杆机构处在张开位置从而把刀片22保持在闭合位置，还可看出轴架52的反时针旋转会引起刀片22绕枢轴20顺时针旋转移到断开位置。开关的闭合是通过操纵轴架52向反方向转动来实现的，其方式对本行业的人来说是显然的。
根据本发明的开关工作过程如下在图1所表示的闭合位置，主触件16、22和起弧触件26、34是闭合的，几乎所有电流都流经由主触件16、22构成的低阻抗的主电路。流经起弧电路，特别是线圈24的电流极其小。操纵轴架52的反时针转动引起刀片22的顺时针转动从而进行断开操作。曲柄48伴随着刀片22的转动並在初始阶段弹簧50向小孔46的底部推动枢销44，连接杆42保留在其起始位置。在它走完了小孔46构成的死行程之后，枢销44顶在小孔的底部(见图3)，曲柄48继续转动使枢销44被带动同时使连接杆42向图3中左方运动。这一移动传递到臂40引起起弧触件28转动，最后，触件28移到与圆柱形电极在同一轴线的断开位置，如图4所示。在这一断开位置，连接杆42垂直于曲柄48，枢销44被弹簧50压到小孔46的底部。可以容易地看出，活动起弧触件28的任何转动企图都传递到由曲柄48定位的连接杆42。由弹簧50构成的弹性链路在连接杆42和曲柄48处于垂直位置处释放。活动主触件及活动起弧触件的位置被完满地限定好，並且其运动的工作环节能够抵消作用在触件上的斥力。
开关的闭合是通过由操纵杆58引起的操纵轴架52反方向转动实现的，它引起曲柄54顺时针转动和刀片22反时针转动。曲柄48与刀片22一起绕固定的枢轴20转动，这一运动由连接杆42传递到活动起弧触件28，它绕固定的枢轴32反时针转动。在一个预置的行程后触件端头34压在环形电极26的内表面上，从而阻止了这一触件34的进一步运动。在这一对应于图3所描绘的中间位置，主触件16、22仍是分开的而由起弧电路实现了闭合。由于小孔46和弹簧50的弹性链接使刀片22可以继续转动，枢销44在小孔46中滑动直到刀片22到达图1所示的闭合位置。可以看出，弹簧50提供了起弧触件26、34的接触压力。该机构特别简单並保证了这些触件断开与闭合的同步性和顺序性，这是保护主触件16、22所必不可少的。这一机构还同时提供了闭合时的触件压力並在断开位置使活动起弧触件28固定或者说锁在园柱形电极26的中心。在这一断开位置，起弧触件26、34分开时发生的电弧在园柱形电极内是以辐射状伸出的，它受到轴向磁场的作用，该磁场是流经线圈24的电流所产生的。这一磁场的作用是使电弧形成一个转动从而有利于其熄灭。根据本发明，起弧触件26、34相对于主触件16、22是平行並错开地安排在封壳10内的，这一安排使功能清楚地分开並避免任何有可能引起再起弧或闪弧到主触件16、22的干扰。在园柱形电极26内的弧线的辐射状设计限制了弧的迁移危险，电弧的长度可对应于最佳熄弧长度。使用盘状起弧触件34提供了一个有利于熄弧和中断的对称性和外形。
权利要求
1.一种由于磁场作用产生弧转的气爆电开关包含一个静止主触件(16)和一个活动主触件(22)，它们可在一个闭合位置与一个断开位置之间移动，一个第一固定枢轴(20)，其上可转动地安装所述活动主触件(22)，一个操作机构(52、54、58)，使所述活动主触件(22)从闭合位置向断开位置移动並可返回，一个旋转电极(26)，它构成一个静止的起弧触件和一个活动起弧触件(28)，它可在一个活动起弧触件(28)与电极(26)内周接触的闭合位置和一个明显位于所述电极中心的断开位置之间移动，一个第二固定枢轴(32)，它与第一枢轴(20)平行，其上可转动地安装活动起弧触件(28)，一个线圈(24)，它与所述旋转电极(26)同轴安置並与所述起弧触件(26、28)串联在一个与所述主触件(16、22)並联的电路中，以此方式，流经线圈的起弧电流产生磁场，通过旋转作用熄弧，一个机械链接(40、42、46、48、50)，连接活动主触件(22)与活动起弧触件(28)，从而使起弧触件(26、28)在主触件(16、22)断开后断开，使起弧触件(26、28)在主触件(16、22)闭合之前闭合。一个弹性部件50，它与所述机械链接配合产生起弧触件(26、28)的闭合接触压力並在活动起弧触件(28)移到闭合位置后使活动主触件(22)继续进行闭合动作，反过来，在活动起弧触件(28)断开之前提前断开活动主触件(22)，一个在活动起弧件的中心断开位置使弹性部件(50)松开的装置，它在断开位置构成了两个活动触件的刚性链接，和一个密封封壳(10)，它充有高介电强度的气体，其中装有所述的触件(16、22、26、28)和所述的线圈。
2.根据权利要求1的电开关，其中所述机械链接(50)包括一个驱动曲柄(48)和一个连接杆(42)，连接杆由一个活动连接机构(44)与曲柄连接，曲柄上带有所述的弹性部件50，在断开位置，所述曲柄(48)与连接杆(42)成垂直状伸展。
3.根据权利要求2的电开关包括一个在曲柄端部的沿径向伸展的长形小孔(46)，一个由连接杆(42)支撑的并可滑动地装在所述小孔中的枢销44，和一个向曲柄端部的小孔的底部推动所述枢销的弹簧(50)。
4.根据权利要求3的电开关，其中驱动曲柄(48)刚性地固定在活动注触件(22)上並在断开位置与闭合位置之间的小于或等于90°角范围进行操作，在断开位置连接杆(42)和曲柄(48)是垂直的，在闭合位置连接杆(42)与曲柄(48)近似在一条直线上。
5.根据权利要求4的电开关，其中相对于曲柄(48)的连接杆(42)的一端活动地连接在活动起弧触件(28)上。
6.根据权利要求1的电开关，其中所述第二固定枢轴(32)垂直地安置在所述电极(26)的轴线上，在断开位置所述活动起弧触件(28)沿电极(26)的轴线(38)延伸。
7.根据权利要求1的电开关，包括一个紧紧地穿过所述封壳(10)外壁的转动操纵轴架(52)，以及一个由连接杆(58)和曲柄(54)组成的传动系统，它构成活动主触件(22)与所述转动轴架(52)之间的机械链接从而控制主触件(22、16)的断开和闭合。
8.根据权利要求1的开关，包括两个衬套(12、14)，它们的在封壳内的端部被设计成载流终端(16、18)并面对面地安装，所述终端之一(16)构成静止主触件，另一终端(18)支撑活动主触件(22)的所述第一固定的活动连接枢轴(20)，活动主触件(22)在闭合位置与所述终端(16、18)明显排成一直线。
9.根据权利要求8的电开关，其中所述电极(26)是园柱形的并设置带有线圈(24)，它在所述主触件旁边并错开一定位置，活动起弧触件(28)的第二转动枢轴(32)的一个支架(30)固定地连着所述另一终端(18)並向所述园柱形电极(20)和线圈(24)的偏置方向延伸。
10.根据权利要求1的电开关，其中活动起弧触件(28)是一个盘状接触端头，它与电极(26)的内表面(36)配合工作，活动主触件(22)是一个刀片，它与静止触件夹板(16)配合工作。
全文摘要
一种电压电开关包括由连接杆与曲柄系统(54、58)驱动的触件(16、22)。与主触件平行地设置了一个起弧电路，包括装在线圈(24)内的圆柱形电极，其内表面与活动起弧触件配合。连接主触件(22)与起弧触件(34)的机械链接包括曲柄(48)与连接杆(42)的系统，这个系统包括一个由小孔(46)与弹簧(50)构成的弹性部件，它提供起弧触件的接触压力。在断开位置，连接杆(42)垂直曲柄(48)，弹性部件松开从而使活动起弧触件保持在断开位置。
文档编号H01H33/18GK1047756SQ9010396
公开日1990年12月12日 申请日期1990年5月30日 优先权日1989年5月31日
发明者罗吉尔·勃龙吉特-莫布鲁, 丹尼斯·拉法德, 吉恩·皮埃里·伯伊尔 申请人:梅兰日兰公司