專利名稱：使電弧轉動的電開關的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由于磁場作用使電弧轉動的氣爆電開關，它帶有一個充滿高介電強度氣體，特別是六氟化硫的密封殼體，其中安置了一個活動主觸件，它可轉動地安裝在一個第一固定樞軸上并與一個靜止的主觸件配合工作，還安裝了一個活動的起弧觸件，它可轉動地安裝在一個與第一固定樞軸平行的第二固定樞軸上并與一轉動電極配合工作，該電極同軸地安置在一個線圈內(nèi)，該線圈在電路上與起弧電路中的起弧觸件串聯(lián)連接，起弧電路與帶有所述主觸件的主電路并聯(lián)。
所述的這種開關利用電弧的能量來吹熄弧光，因此它需要相對較小的能量，所需的能量僅限于移動觸件的機械力量即可。主觸件由于向起弧電路的切換得以保護，這種切換既可由電弧的遷移實現(xiàn)也可由與主觸件並聯(lián)的起弧觸件實現(xiàn)，起弧觸件在主觸件分開后斷開。使用與主觸件並聯(lián)的起弧觸件避免了主觸件分開時形成電弧或火花，但這要有良好的同步性才能避免起弧觸件的任何過早的斷開或反過來在閉合時避免主觸件先閉合。除了動作同步性問題外，作用在短路電流通過的活動觸點的電動排斥效應要求有強的操縱機構。
本發(fā)明的目的就是實現(xiàn)一種帶有簡化的操作機構的開關，該機構能安置和操縱主觸件和起弧觸件。
根據(jù)本發(fā)明的這種開關，其特征是所述電極的形狀是空腔圓柱體，所述活動的起弧觸件在其內(nèi)部的兩個極端位置間移動，即在閉合位置和斷開位置間移動，其中活動的起弧觸件相應地接觸電極的內(nèi)園周邊并且明顯處于所述電極的中心位置，一個機械鏈接將活動主觸件與活動的起弧觸件連接起來從而使起弧觸件在主觸件閉合之前閉合並在主觸件斷開之后斷開;所述的機械鏈接包含一個彈性部件，它對起弧觸件提供閉合接觸壓力，和一個使彈性部件在起弧觸件位于中心的斷開位置處松開的裝置，從而在兩個活動觸件間建立剛性鏈接。所述彈性部件在活動起弧觸件已移動到閉合位置后可連續(xù)地完成活動主觸件的閉合動作，反過來，在活動起弧觸件斷開之前先斷開活動主觸件。
在開關的閉合位置，主觸件和起弧觸件都閉合，只有一小部分電流流經(jīng)起弧電路，起弧電路由于接入了滅弧線圈及其它原因而帶高阻抗。活動起弧觸件在機械鏈接的彈性部件產(chǎn)生的足夠大的接觸壓力下緊靠在構成靜止起弧觸件的園柱形電極上。
這一彈性接觸壓力防止了起弧觸件的任何誤斷開。這個帶有一段死行程的彈性鏈接在主觸件斷開動作發(fā)生時使起弧觸件的斷開延遲，反過來時它使起弧觸件提前閉合。在斷開位置，彈性部件松開，活動起弧觸件與靜止觸件剛性地耦合。這樣活動起弧觸件被可靠地保持在位于園柱形電極軸線上的斷開位置並可抵抗對其施加的電動勢。
此彈性部件在本開關的斷開位置的松開是通過一個連接桿及曲柄系統(tǒng)來實現(xiàn)的，該系統(tǒng)有一個可滑動地裝在一個卡在曲柄上的小孔內(nèi)的活動連接機構。靜止主觸件支撐曲柄而連接桿與活動起弧觸件活動連接。彈性部件由一個向曲柄的小孔底部推動樞銷的彈簧構成，樞銷由連接桿支撐因而形成連接桿與曲柄系統(tǒng)的活動連接機構。在斷開位置，曲柄與連接桿垂直伸張，作用在連接桿上的力直接傳遞到曲柄上而沒有作用在彈性部件上。曲柄的活動角度接近90°且連接桿和曲柄系統(tǒng)基本對準開關的斷開位置?；顒又饔|件是一個刀片，它可轉動地安在一個固定的樞軸上，樞軸由一個襯套的一端支承，這一刀片與一個固定在另一襯套的靜止觸件基板或夾板配合工作。活動起弧觸件是一個可與園柱形電極內(nèi)表面接觸的接觸端頭。這一組件放在一個密封的封殼內(nèi)，封殼內(nèi)充有六氟化硫，起弧電路錯開主電路，其長度較短。
位于封殼外的操作機構驅動一根緊緊地穿入封殼外壁的操縱軸架。這根軸架帶有一個曲柄，曲柄經(jīng)一個連接桿與活動主觸件連接。當轉動操縱軸架進行斷開動作時，活動主觸件向著斷開方向轉動，從而驅動曲柄轉動，這一動作通過一個長形小孔引入一個死行程使活動起弧觸件保持在閉合位置。在死行程走完之前主觸件分開，從而使電流切換到起弧電路。這一電流流經(jīng)熄弧線圈在園柱形電極中產(chǎn)生一個磁場，主要是軸向磁場?；顒又饔|件在死行程結束時繼續(xù)移動使活動起弧觸件轉到中心的斷開位置，在園柱形電極內(nèi)形成輻射狀延伸電弧。這種電弧受到旋轉式磁場熄弧作用，使之很快熄滅。
無論作用其上的電動勢有多大，活動起弧觸件都可安然位于園柱形電極的中心位置。
其它優(yōu)點和特性通過下面對本發(fā)明實施例的描述及對附圖的說明會更清楚地顯現(xiàn)出來，本發(fā)明的實施例只是一個非限制性的例子，附圖中

圖1為圖2沿Ⅰ-Ⅰ線截取的，根據(jù)本發(fā)明的一種開關處于閉合位置時的剖面圖;
圖2為圖1沿Ⅱ-Ⅱ線截取的剖面圖;
圖3和圖4為類似圖1的截面的一部分，分別表示開關在斷開過程和在斷開位置時的情形。
圖中，一個電路斷路器，特別是一個中壓電路斷路器，的電極部件包括一個電絕緣材料制成的密封殼10，其中充有帶適當壓力的高介電強度的氣體，特別是六氟化硫氣體。形成載流終端的襯套12、14穿過封殼10的外壁，一個襯套14帶有一個靜止的觸件基板16。另一個襯套12通過活動主觸件的固定活動連接樞軸20的支承架18在封殼10內(nèi)延伸，這個活動主觸件呈刀片22形狀，在閉合位置與靜止觸件基板16協(xié)同操作。刀片22可以由兩個受彈簧作用支配的接觸薄片構成，以夾住觸件基板16;另一方面，刀片22可以是單一的薄片，它插入到構成靜止觸件基板的夾板中。在開關的閉合位置，靜止觸件基板16、刀片22及支承架18往往排成一線並構成電流從一個襯套流向另一襯套的主電路。在封殼10內(nèi)與此主電路平行並向橫向錯開的地方放置了一個由線圈24、園柱形電極26、一個活動的起弧觸件28及一個支承臂30構成的起弧電路。支承臂30牢固地與襯套12組合在一起，它帶有活動起弧觸件28的轉動樞軸32，線圈24電路上與對面的襯套14連通?；顒拥钠鸹∮|件28包含一個園盤狀的接觸端頭34，它在閉合位置與園柱電極26的內(nèi)表面36相接觸。起弧觸件的轉動樞軸32位于園柱形電極26的軸線38上，這個樞軸32的延伸方向與刀片22的轉動樞軸20平行。
活動起弧觸件28的一個臂40向樞軸32之外延伸，臂40上活動連接著連桿42，連桿42上與之相對的一端帶有一個樞銷44，它可滑動地裝在一個長孔46上，孔46位于緊固在刀片22上的曲柄44的一端。一個彈簧50安在刀片22的轉動樞軸20與樞銷44之間，並在樞軸20的移開的位置向孔46的底部推動樞銷44。在圖1所示的閉合位置，樞銷44處于彈簧50的一個中間的壓縮位置，后者通過連接桿42和臂40施加一個力把接觸端頭34壓在園柱表面36上。
一個轉動的操縱軸架52緊緊地穿出封殼10的外壁，其外部一端連接著一個操縱機構(未示出)。操縱軸架52的內(nèi)側端有一曲柄54，曲柄54通過樞軸56連接一個操縱桿58，它的相對的另一端60活動連接刀片22上。從圖1的表述可以容易地看出在閉合位置，由曲柄54和桿58形成的曲柄連桿機構處在張開位置從而把刀片22保持在閉合位置，還可看出軸架52的反時針旋轉會引起刀片22繞樞軸20順時針旋轉移到斷開位置。開關的閉合是通過操縱軸架52向反方向轉動來實現(xiàn)的，其方式對本行業(yè)的人來說是顯然的。
根據(jù)本發(fā)明的開關工作過程如下在圖1所表示的閉合位置，主觸件16、22和起弧觸件26、34是閉合的，幾乎所有電流都流經(jīng)由主觸件16、22構成的低阻抗的主電路。流經(jīng)起弧電路，特別是線圈24的電流極其小。操縱軸架52的反時針轉動引起刀片22的順時針轉動從而進行斷開操作。曲柄48伴隨著刀片22的轉動並在初始階段彈簧50向小孔46的底部推動樞銷44，連接桿42保留在其起始位置。在它走完了小孔46構成的死行程之后，樞銷44頂在小孔的底部(見圖3)，曲柄48繼續(xù)轉動使樞銷44被帶動同時使連接桿42向圖3中左方運動。這一移動傳遞到臂40引起起弧觸件28轉動，最后，觸件28移到與圓柱形電極在同一軸線的斷開位置，如圖4所示。在這一斷開位置，連接桿42垂直于曲柄48，樞銷44被彈簧50壓到小孔46的底部?？梢匀菀椎乜闯?，活動起弧觸件28的任何轉動企圖都傳遞到由曲柄48定位的連接桿42。由彈簧50構成的彈性鏈路在連接桿42和曲柄48處于垂直位置處釋放?；顒又饔|件及活動起弧觸件的位置被完滿地限定好，並且其運動的工作環(huán)節(jié)能夠抵消作用在觸件上的斥力。
開關的閉合是通過由操縱桿58引起的操縱軸架52反方向轉動實現(xiàn)的，它引起曲柄54順時針轉動和刀片22反時針轉動。曲柄48與刀片22一起繞固定的樞軸20轉動，這一運動由連接桿42傳遞到活動起弧觸件28，它繞固定的樞軸32反時針轉動。在一個預置的行程后觸件端頭34壓在環(huán)形電極26的內(nèi)表面上，從而阻止了這一觸件34的進一步運動。在這一對應于圖3所描繪的中間位置，主觸件16、22仍是分開的而由起弧電路實現(xiàn)了閉合。由于小孔46和彈簧50的彈性鏈接使刀片22可以繼續(xù)轉動，樞銷44在小孔46中滑動直到刀片22到達圖1所示的閉合位置?？梢钥闯?，彈簧50提供了起弧觸件26、34的接觸壓力。該機構特別簡單並保證了這些觸件斷開與閉合的同步性和順序性，這是保護主觸件16、22所必不可少的。這一機構還同時提供了閉合時的觸件壓力並在斷開位置使活動起弧觸件28固定或者說鎖在園柱形電極26的中心。在這一斷開位置，起弧觸件26、34分開時發(fā)生的電弧在園柱形電極內(nèi)是以輻射狀伸出的，它受到軸向磁場的作用，該磁場是流經(jīng)線圈24的電流所產(chǎn)生的。這一磁場的作用是使電弧形成一個轉動從而有利于其熄滅。根據(jù)本發(fā)明，起弧觸件26、34相對于主觸件16、22是平行並錯開地安排在封殼10內(nèi)的，這一安排使功能清楚地分開並避免任何有可能引起再起弧或閃弧到主觸件16、22的干擾。在園柱形電極26內(nèi)的弧線的輻射狀設計限制了弧的遷移危險，電弧的長度可對應于最佳熄弧長度。使用盤狀起弧觸件34提供了一個有利于熄弧和中斷的對稱性和外形。
權利要求
1.一種由于磁場作用產(chǎn)生弧轉的氣爆電開關包含一個靜止主觸件(16)和一個活動主觸件(22)，它們可在一個閉合位置與一個斷開位置之間移動，一個第一固定樞軸(20)，其上可轉動地安裝所述活動主觸件(22)，一個操作機構(52、54、58)，使所述活動主觸件(22)從閉合位置向斷開位置移動並可返回，一個旋轉電極(26)，它構成一個靜止的起弧觸件和一個活動起弧觸件(28)，它可在一個活動起弧觸件(28)與電極(26)內(nèi)周接觸的閉合位置和一個明顯位于所述電極中心的斷開位置之間移動，一個第二固定樞軸(32)，它與第一樞軸(20)平行，其上可轉動地安裝活動起弧觸件(28)，一個線圈(24)，它與所述旋轉電極(26)同軸安置並與所述起弧觸件(26、28)串聯(lián)在一個與所述主觸件(16、22)並聯(lián)的電路中，以此方式，流經(jīng)線圈的起弧電流產(chǎn)生磁場，通過旋轉作用熄弧，一個機械鏈接(40、42、46、48、50)，連接活動主觸件(22)與活動起弧觸件(28)，從而使起弧觸件(26、28)在主觸件(16、22)斷開后斷開，使起弧觸件(26、28)在主觸件(16、22)閉合之前閉合。一個彈性部件50，它與所述機械鏈接配合產(chǎn)生起弧觸件(26、28)的閉合接觸壓力並在活動起弧觸件(28)移到閉合位置后使活動主觸件(22)繼續(xù)進行閉合動作，反過來，在活動起弧觸件(28)斷開之前提前斷開活動主觸件(22)，一個在活動起弧件的中心斷開位置使彈性部件(50)松開的裝置，它在斷開位置構成了兩個活動觸件的剛性鏈接，和一個密封封殼(10)，它充有高介電強度的氣體，其中裝有所述的觸件(16、22、26、28)和所述的線圈。
2.根據(jù)權利要求1的電開關，其中所述機械鏈接(50)包括一個驅動曲柄(48)和一個連接桿(42)，連接桿由一個活動連接機構(44)與曲柄連接，曲柄上帶有所述的彈性部件50，在斷開位置，所述曲柄(48)與連接桿(42)成垂直狀伸展。
3.根據(jù)權利要求2的電開關包括一個在曲柄端部的沿徑向伸展的長形小孔(46)，一個由連接桿(42)支撐的并可滑動地裝在所述小孔中的樞銷44，和一個向曲柄端部的小孔的底部推動所述樞銷的彈簧(50)。
4.根據(jù)權利要求3的電開關，其中驅動曲柄(48)剛性地固定在活動注觸件(22)上並在斷開位置與閉合位置之間的小于或等于90°角范圍進行操作，在斷開位置連接桿(42)和曲柄(48)是垂直的，在閉合位置連接桿(42)與曲柄(48)近似在一條直線上。
5.根據(jù)權利要求4的電開關，其中相對于曲柄(48)的連接桿(42)的一端活動地連接在活動起弧觸件(28)上。
6.根據(jù)權利要求1的電開關，其中所述第二固定樞軸(32)垂直地安置在所述電極(26)的軸線上，在斷開位置所述活動起弧觸件(28)沿電極(26)的軸線(38)延伸。
7.根據(jù)權利要求1的電開關，包括一個緊緊地穿過所述封殼(10)外壁的轉動操縱軸架(52)，以及一個由連接桿(58)和曲柄(54)組成的傳動系統(tǒng)，它構成活動主觸件(22)與所述轉動軸架(52)之間的機械鏈接從而控制主觸件(22、16)的斷開和閉合。
8.根據(jù)權利要求1的開關，包括兩個襯套(12、14)，它們的在封殼內(nèi)的端部被設計成載流終端(16、18)并面對面地安裝，所述終端之一(16)構成靜止主觸件，另一終端(18)支撐活動主觸件(22)的所述第一固定的活動連接樞軸(20)，活動主觸件(22)在閉合位置與所述終端(16、18)明顯排成一直線。
9.根據(jù)權利要求8的電開關，其中所述電極(26)是園柱形的并設置帶有線圈(24)，它在所述主觸件旁邊并錯開一定位置，活動起弧觸件(28)的第二轉動樞軸(32)的一個支架(30)固定地連著所述另一終端(18)並向所述園柱形電極(20)和線圈(24)的偏置方向延伸。
10.根據(jù)權利要求1的電開關，其中活動起弧觸件(28)是一個盤狀接觸端頭，它與電極(26)的內(nèi)表面(36)配合工作，活動主觸件(22)是一個刀片，它與靜止觸件夾板(16)配合工作。
全文摘要
一種電壓電開關包括由連接桿與曲柄系統(tǒng)(54、58)驅動的觸件(16、22)。與主觸件平行地設置了一個起弧電路，包括裝在線圈(24)內(nèi)的圓柱形電極，其內(nèi)表面與活動起弧觸件配合。連接主觸件(22)與起弧觸件(34)的機械鏈接包括曲柄(48)與連接桿(42)的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)包括一個由小孔(46)與彈簧(50)構成的彈性部件，它提供起弧觸件的接觸壓力。在斷開位置，連接桿(42)垂直曲柄(48)，彈性部件松開從而使活動起弧觸件保持在斷開位置。
文檔編號H01H33/18GK1047756SQ9010396
公開日1990年12月12日 申請日期1990年5月30日 優(yōu)先權日1989年5月31日
發(fā)明者羅吉爾·勃龍吉特-莫布魯, 丹尼斯·拉法德, 吉恩·皮埃里·伯伊爾 申請人:梅蘭日蘭公司