专利名称：带有组合可换触头的电流开关设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电流开关设备，更具体来说，涉及具有可换触头构件的上述设备。
开关设备和其它开关装置通常设置在电源和负载之间以便向负载施加或关断电流。这种装置利用一对或多对触头，它们接触以完成电源和负载之间的电路，它们分开而打开电路。许多应用场合需要开关较强大的电流，当触头分开时会产生电弧。因此，在开关设备外壳中要设置灭弧机构，在某些实例中，开关设备具有密封外壳，不使电弧逸出而造成伤害。
在触头之间出现的电弧会腐蚀开关触头的表面。长期反复开关设备的工作会使触头形成凹点，从而使触头表面不能以足够大的面积抵靠以提供充足的电流通路。在这种情形中就必须更换触头。但是，由于触头处于密封的外壳中，该领域的技术人员也许不够接触到触头，因而必须更换整个开关装置。
本发明的基本目的是提供一种改进的电流开关设备。
本发明的另一个目的是提供一种电流开关设备，它具有密封外壳以防电弧逸出设备。
本发明的另一个目的是提供一种带有可换开关触头的密封的电流开关设备。
本发明还有一个目的是将开关触头设置在一个组合式分组件中，该分组件作为一单独整体可从设备其余部分拆下并更换。这不仅便利了开关触头在现场的更换，而且可以继续使用无需更换的开关设备的其余部分。
上述和其它目的是通过具有可卸式装在致动组件上的开关组件的电流开关设备实现的。开关组件包括绝缘材料的本体，第一和第二静止触头装在该本体上。一个活动触头连接在该本体上，并能够移动，以便可选择地接合第一和第二静止触头以完成其间的电流通路。
致动组件内装一电操纵的驱动器如螺线管，它具有可卸式连接于活动触头上的联杆机构。驱动器的驱动使活动触点接合或脱开第一和第二静止触头。开关组件以互锁方式装在致动组件上，这可防止触头间产生的电弧逸出电流开关设备。上述互锁安装使开关组件可作为一个单一装置从致动组件拆下，以便维修及更换。
附图简要说明如下
图1是按照本发明的带有组合可换触头的开关设备的分解图；图2是组装好的开关设备的局部剖开的剖视图；图3是可换开关触点组件的立体图；图4是开关设备处于闭合状态时连接于活动触头的弹簧机构的孤立剖视图；图5是在焊接开关触头被手工拆开时出现的状态中弹簧机构的孤立剖视图。
现参阅图1，一密封的电磁单极开关设备10具有一个壳体12，它由一个开关组件16构成，如图2所示，开关组件16嵌装在致动部分17的一个开口侧上。开关组件16的短侧具有纵向凹部21，其接纳并配合的沿着壳体12的致动部分17的短侧唇边22。同样，壳体致动部分17的长侧具有纵向凹部23，其接纳并配合沿着开关组件16长侧的唇边24。或者，开关组件16或致动部分17中一个的全部侧边可以具有唇边，而另一构件的全部侧边具有配合的凹部。唇边22和24在凹部21和23中的接合在致动部分和开关组件16之间形成一个密封的界面，这可防止在开关设备中出现的电弧逸出壳体12。开关组件16通过螺钉19固定就位，覆盖致动部分17的开口侧，其后通过拆下上述螺钉可从致动部分上拆卸。
如图1和2所示，致动部分17具有电绝缘材料如塑料制成的外壳11，其内装有用于开、闭开关设备10的开关触头的传统构件。这些构件包括嵌装在致动器外壳11的内表面上的凹部中的一个电磁螺线管18。螺线管18具有一个环形线圈20，它驱动连接于一根轴25的衔铁，轴25从螺线管一端伸出。灭弧室26设置在螺线管18的两相对侧。每个灭弧室26由多个间隔开来的分隔板27构成。
现在具体参阅图2，开关组件16具有一个本体28，它由两个绝缘材料如塑料的半部29构成。开关组件16包括第一和第二电接头14和15，它们分别连接第一和第二静止触头30和32。如图3详示，每个金属静止触头30和32呈U形，一条长腿34通过开关组件16表面上的开口露出。每个静止触头30和32有一短腿35，其弯入壳体12中且紧密抵靠密封表面37，因而在静止触头和壳体入口之间没有间隙。上述抵靠关系可防止壳体内的电弧沿静止触头30和32逸出。每个静止触头30和32的另一条长腿36全在壳体12中，其上装有触头垫38。在图3中可以看出，上述长腿36比其它腿34窄，在壳体的短尺寸中相反地偏置。
一个导电的活动触头40是开关组件16的一部分，具有一对触头垫42，其面对静止触头30和32上的触头垫38。活动触头40的相对的腿相应于静止触头30和32的腿36的偏置而偏置。在开关设备10的闭合状态中，活动触头40跨接两个静止触头30和32，从而完成一条电流在电接头14和15之间流动的路径。一个弹簧机构44偏压活动触头40，使开关设备10在螺线管线圈20断电时处于常开位置，如图2所示。
如图2和4所示，弹簧机构44包括一中空绝缘止动器46，它有一对在相对两侧上的耳部48，其装在开关组件本体28上的槽50内，从而将弹簧机构固定在其上。耳部48当触头30，32和40打开和闭合时在槽50内滑动，槽限制活动触头40的运动，当开关设备10在打开状态时在触头垫38和42之间形成间隙。具体来说，活动触头40穿过止动器46侧面上的孔，第一弹簧45将活动触头40的一个侧面偏压离开止动器46的一闭合端。一绝缘柱塞47抵靠活动触头的相反侧面，并由第二弹簧49相对于一绝缘活塞51压成上述抵靠关系。柱塞47和活塞51位于止动器46内，活塞的一部分从止动器46的敞开端伸出并穿过开关组件16的本体28上的一个孔。一个透明盖62装配在活塞51的上述部分上。
弹簧机构44的止动器46和其它构件具有一个孔52，螺线管18的轴25在壳体12的两个部分16和17组装在一起时穿过该孔，如图4所示。卡环或簧夹56和58分别装配在弹簧机构44上、下方的轴25上的圆周槽中，迫使弹簧机构随轴移动。
一颜色指示盘60装在螺线管轴25的端部，当触头30、32和40处于闭合状态时可在壳体外通过透明盖62看到。在上述状态中，活动触头40在螺线管轴25达到其行程端之前触及静止触头30和32。轴25的继续移动将止动器46继续在图4中向上推，同时活动触头40仍旧静止。这种动作使第一弹簧压缩并形成自动调节以补偿触头垫38和42的长期磨损。
当开关较强大电流时，活动触头40上的触头垫42可能粘合即焊接在静止触头30和32之一或两个上的触头垫38上，第二弹簧49的弹力可能不足以使触头分开。当发生这种情况时，弹簧机构44被保持在图4所示位置上。在这种情形中，技术人员能够将盖62压在弹簧机构44上，压入壳体12中。这个动作推动活塞51，使其肩部64作用在止动器46上，使止动器撞击活动触头40，如图5所示。这就在使活动触头离开静止触头30和32的方向上施加了一个力，从而拆开上述焊接。
如前所述，活动触头40和二个静止触头30和32之间的电弧会腐蚀蚀头垫38和42。当开关设备10处于闭合状态时电流通过上述触头垫流动。过度的腐蚀会减小对接的触头垫38和40的接触面积，从而增加电流流动阻力而生热。因此，静止触头30和32的温度形成触头垫磨损和腐蚀的一种指示。热指示器13分别施加在第一和第二电接头14和15的暴露端部上，如图1所示。例如，热指示器13可以是一个温度敏感点，例如，美国伊利诺斯州耐尔的Cole-Parker仪器公司销售的“单点指示器”。或者，湿度敏感点13也可以施加在静止触头30和32中的一个或两个的暴露表面上。温度敏感点13当达到因触头垫38和42的过度磨损而引起的预定温度时会改变颜色。例如，带有过度磨损的触头垫的开关设备10在闭合状态中曾发现电接头达到150℃的温度。由于触头温度与触头垫的电流密度相关，而且在开关设备中，触头垫要随电流容量的变大而变大以保持电流密度相同，因此，磨损指示温度应大致相同，与开关设备的电流强度无关。其它类型的热指示器也可装入一个或两个电接头14和15。例如，可以使用一种带有由易熔合金焊剂固定的弹簧加载指示器的装置，该焊剂在设定的温度可以熔化。
当指示出触头垫过度磨损或腐蚀时，可以更换开关触头30，32和40。为了进行这种更换，拆开连接于电接头14和15上的电缆。然后拆下壳体12上的螺钉19，当拉开盖62得到通路时拆下螺线管轴25端部的簧夹56。在拆除上述紧固装置之后，可以从致动部分17拆下开关组件16，如图1所示。然后将一新的开关组件16装到现有的致动部分17上，并再次装上紧固件19和56。由于静止触头30和32及活动触头40是作为单一组件更换的，因而进行更换的技术人员不必调节触头垫38和42之间的间隙，这是因为该间隙是在工厂组装开关组件16时调好的。
上述说明主要是针对本发明的推荐实施例进行的。虽然也讲到了在本发明范围内的各种替代方案，但是，本专业技术人员显然可以根据上述实施例的公开内容而实现其它的替代方案。例如，本发明的构思可以应用在不同于图示开关设备的其它类型的电气开关装置中。因此，本发明的范围应由权利要求书决定，而并不由上面的说明限定。
权利要求
1.一种电流开关设备(10)，它包括一个开关组件(16)，它具有一个绝缘材料的本体(28)、安装在该本体上的第一和第二静止触头(30，32)、活动地连接于本体并可选择地接合第一和第二触头以完成其间的电气连接的一个活动触头(40)；以及一个致动组件(17)，它具有一个容纳一个电操纵驱动器(18)的外壳(11)，所述驱动器包括一个可卸地连接于活动触头(40)的构件(25)，以便选择性地操作活动触点，使其与第一和第二静止触头接合或脱开；其中，开关组件(16)密封地安装于致动组件(17)，以防止在活动触头(40)和第一及第二静止触头(30，32)之间产生的电弧逸出电流开关设备，所述开关组件(16)作为一个单独的组件可从致动组件(17)拆下，以便维修和更换。
2.根据权利要求1所述的电流开关设备(10)，其特征在于所述致动组件(17)还包括一个灭弧室(26)，它具有多个邻近于活动触头(40)的分隔板(27)。
3.根据权利要求1所述的电流开关设备(10)，其特征在于所述开关组件在活动触头(40)和第一和第二静止触头(30，32)的每一个之间具有一个预定的间隙。
4.根据权利要求1所述的电流开关设备(10)，其特征在于所述致动组件的外壳(11)具有一条唇边(22)，它装在开关组件(16)的本体(28)上的凹部(21)中，从而在致动组件和开关组件之间的界面形成电弧障碍。
5.根据权利要求1所述的电流开关设备(10)，其特征在于所述开关组件(16)的本体(28)上有一条唇边(24)，它装在致动组件(17)的外壳(11)上的凹部(21)中，从而在致动组件和开关组件之间的界面形成电弧障碍。
6.根据权利要求1所述的电流开关设备(10)，其特征在于所述活动触头(40)通过一个弹簧机构(44)连接于致动组件(18)的构件(25)上，这可以使活动触头移动以补偿活动触头和第一及第二静止触头(30，32)的磨损。
7.根据权利要求1所述的电流开关设备(10)，其特征在于所述活动触头(40)借助一弹簧机构(44)连接于开关组件(16)的本体(28)，所述弹簧机构包括一个止动器(46)，它可滑动地连接于所述本体(28)，并且具有一个孔，活动触头穿装在该孔中，所述致动组件(17)的构件(25)接合所述止动器；以及一个相对于止动器(46)偏压活动触头(40)的弹簧(45)。
8.根据权利要求7所述的电流开关设备(10)，其特征在于它还包括一个操作器(62)，其接合止动器(46)，并可以手动操纵以迫使活动触头(40)离开第一和第二静止触头(30，32)。
9.根据权利要求1所述的电流开关设备(10)，其特征在于所述活动触头(40)通过一弹簧机构(46)连接于开关组件(16)的本体(28)，所述弹簧机构包括一个止动器(46)，它可滑动地连接于所述本体，并且具有一个敞开端、一个闭合端和一个穿装活动触头(40)的孔；一个相对于止动器(46)的闭合端偏压活动触头(40)的第一弹簧(45)；一个柱塞(47)，它在活动触头远离所述闭合端的一侧在所述止动器(46)中，并具有一个穿过活动触头(40)中的孔且抵靠止动器的闭合端的部分；一个在止动器(46)中且从所述敞开端伸出的活塞(51)；以及一个偏压所述柱塞使其离开所述活塞的第二弹簧(49)。
10.根据权利要求1所述的电流开关设备(10)，其特征在于它还包括一个活动触头(40)的位置指示器(60)，所述指示器可从开关设备之外看到。
11.根据权利要求10所述的电流开关设备(10)，其特征在于所述指示器(60)在所述活动触头(40)抵靠第一和第二静止触头(30，32)时作出指示。
12.根据权利要求1所述的电流开关设备(10)，其特征在于它还包括一个安装在第一静止触头(30)上的热指示器(13)。
13.根据权利要求1所述的电流开关设备(10)，其特征在于它还包括一个安装在第一静止触头(30)上的热指示器(13)，该热指示器在预定温度改变颜色。
14.根据权利要求1所述的电流开关设备(10)，其特征在于它还包括一个安装在第一静止触头(30)上的热指示器(13)，该热指示器在预定温度改变颜色，它指示活动触头和第一和第二静止触头(30，32)中的至少一个的过度磨损。
15.一种电流开关设备(10)，它包括一个绝缘材料的壳体(12)；安装在所述壳体上的第一和第二静止触头(30，32)；一个活动触头(40)，它可选择地接合第一和第二静止触头(30，32)，以完成电路；一个致动器(18)，它连接于活动触头(40)，以便使活动触头接合及脱开第一和第二静止触头(30，32)，以及一个热指示器(13)，它装在第一静止触头(30)上，在活动触头(30)和第一和第二静止触头(30，32)中的至少一个变得过度磨损使第一静止触头达到某一温度时作出指示。
16.根据权利要求15所述的电流开关设备(10)，其特征在于所述热指示器(13)在一预定温度改变颜色。
17.一种电流开关设备(10)，它包括一个绝缘材料的壳体(12)；安装在壳体(12)上的第一和第二静止触头(30，32)；一个活动触头(40)，它可选择地接合第一和第二静止触头(30，32)，以完成电路；一个致动器(18)，它具有一个电操纵的驱动器(20)和将电操纵的驱动器连接于活动触头(40)的联杆机构(25，44)，以便使活动触头接合及脱开第一和第二静止触头(30，32)；以及一个操纵器(62)，它接合联杆机构(25，44)，并可手动操纵，以便如果发生触头焊接时迫使活动触头脱开第一和第二静止触头(30，32)。
18.根据权利要求17所述的电流开关设备(10)，其特征在于所述致动器(18)的联杆机构(25，44)包括一个止动器(46)，它可滑动地连接于本体，并具有一个敞开端、一个闭合端和一个穿装活动触头(40)的孔，所述电操纵的驱动器连接于所述止动器；一个相对于止动器(46)的闭合端偏压活动触头(40)的第一弹簧(45)；一个柱塞(47)，它在活动触头(40)远离所述闭合端的一侧在止动器(46)内，且具有一个穿过活动触头中的孔且抵靠止动器闭合端的部分；一个在止动器(46)内且从所述敞开端伸出的活塞(51)；以及一个偏压柱塞(47)，使其离开活塞(51)的第二弹簧(49)。
19.根据权利要求18所述的电流开关设备(10)，其特征在于所述操纵器(60)接合活塞(51)并从壳体(12)伸出。
全文摘要
一种用于开关电流的密封式开关设备(10)具有一开关组件(16),它包括一个可选择地跨接一对静止触头(30,32)以形成其间电流通路的活动触头(40)。活动和静止触头(30,32,40)装在绝缘材料本体(28)上形成整体结构。分离的致动组件(17)具有内装电操纵驱动器(18)的外壳(11)、一联杆(25)伸入开关组件(16),使活动触头(40)接合或脱开静止触头(30,32)。开关组件(16)以互锁方式密封地装在致动组件(17)上,以便防止触头间形成的电弧逸出设备(10)。尽管如此,当维修触头时开关组件(16)作为一整体能容易地从致动组件(17)拆下并更换。
文档编号H01H50/00GK1181605SQ9712004
公开日1998年5月13日 申请日期1997年10月6日 优先权日1996年10月7日
发明者彼特·K·莫尔多万, 米歇尔·E·鲍尔, 斯提芬·R·菲亚诺, 厄尔·T·派伯, 布拉德·L·迈尔斯, 克特·D·马启尔 申请人:尹顿公司