專利名稱：在制造過程中支承真空斷路器分組件的設(shè)備及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在制造過程中支承分組件的構(gòu)件的設(shè)備和相關(guān)的方法，具體來說，本發(fā)明涉及在制造過程中支承真空斷路器分組件部分的設(shè)備和相關(guān)方法。
真空斷路器一般用于中斷中、高壓交流電流。斷路器包括一個基本呈圓筒形的真空外殼，該外殼包住一對共軸對準(zhǔn)的、具有相對接觸表面的可分開的觸頭組件。接觸表面在電路閉合位置上相互抵靠，并可分離以打開電路。每個電極組件連接于一個載流接線柱，載流接線柱在真空外殼外面延伸，并連接于直流電路。美國專利第5,777,287號和第5,793,008號的主題提供了傳統(tǒng)真空斷路器技術(shù)的實(shí)例。
對于(1)靜止的真空斷路器電極及其端極和(2)活動的真空斷路器電極及由其支承的相關(guān)元件如波紋管和波紋管罩的分組件，傳統(tǒng)的支承結(jié)構(gòu)都適用。這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)需要在電極本體上機(jī)加工出臺階或凸部，以便為進(jìn)一步的生產(chǎn)加工，如釬焊，形成可疊放零件的穩(wěn)定位置。
加工上述凸部除去材料，從而使電極帶有一個橫截面較小的區(qū)域。這種橫截面的減小在工作中使電極的電流密度增大。電流密度的增大不利地導(dǎo)致由流過電極的電流產(chǎn)生的熱量的增加。但是，當(dāng)電極中電流密度減小時，電極產(chǎn)生的熱量也將減小。通過增加電極的橫截面積，或者通過減少從電極機(jī)加工掉的材料，可以增加流過電極的連續(xù)電流量而不超過電極的工作溫度極限。另外，電流密度是電極橫截面積平方的函數(shù)。因此，從電極除去的材料量的減少可以減小作為一變量即電極橫截面積的平方的函數(shù)的電極的載流能力。
為了在電極上形成凸部或臺階，相當(dāng)大量的材料必須用自動或手動車床從電極機(jī)加工并被拋棄。另外，生產(chǎn)真空斷路器電極分組件的傳統(tǒng)作法必須設(shè)置一個接合環(huán)(staking ring)，該接合環(huán)機(jī)械地接合電極，以便支承由電極支承的構(gòu)件如波紋管和波紋管罩及保持其位置。該接合環(huán)專門用來為其后的釬焊操作準(zhǔn)備電極分組件及其有關(guān)構(gòu)件。
盡管存在用于構(gòu)制靜止和活動電極分組件的前述方法，對于可以減輕傳統(tǒng)真空斷路器制造實(shí)踐中的問題的構(gòu)制設(shè)備和方法，仍存在實(shí)際的和基本的需要。
本發(fā)明的制造設(shè)備和方法已經(jīng)顯著地改善了在與真空斷路器有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中通常使用和公知的那些工業(yè)實(shí)踐。
按照本發(fā)明的一個方面，提供一個組件，其用于真空斷路器的活動觸頭分組件。真空斷路器的活動部分包括一電極和至少一個鄰近于電極被支承的構(gòu)件。
提供一個支承組件，它包括一個設(shè)備，例如具有第一和第二部分的螺旋保持環(huán)。螺旋保持環(huán)的第一部分設(shè)置在活動觸頭分組件的電極上形成的槽中。螺旋保持環(huán)的第二部分超過電極外表面延伸以形成一個支承凸部。然后，真空斷路器構(gòu)件可以在支承凸部上疊放就位?？梢圆捎靡环N裝置如構(gòu)件保持環(huán)，以便將疊放的構(gòu)件夾緊在構(gòu)件保持環(huán)和螺旋保持環(huán)形成的支承凸部之間。最后，在上述的槽、保持環(huán)和被支承的構(gòu)件之間對組件進(jìn)行釬焊，以便形成真空密封。
按照本發(fā)明的另一個方面，設(shè)置一個組件，其用于真空斷路器的靜止觸頭分組件。靜止觸頭分組件包括一電極，該電極穿過一個端板上形成的一個孔。一個用于該靜止觸頭分組件的組件包括一個設(shè)備，例如，一個具有第一和第二部分的螺旋保持環(huán)。螺旋保持環(huán)的第一部分設(shè)置在電極上形成的槽中。螺旋保持環(huán)的第二部分從電極外表面延伸一個距離以形成一個支承凸部。該支承凸部抵抗重力，對一個圍繞電極外圓周的端板提供支承和穩(wěn)定作用。在其后的真空斷路器制造加工中對該組件進(jìn)行釬焊以形成真空密封。
在本發(fā)明的方法中，提供一種組裝真空斷路器的分組件部分的方法。該方法開始時例如使用手動或自動車床在電極上加工一條槽。電極穩(wěn)固在夾具中，將一個裝置如螺旋保持環(huán)嵌入電極上形成的槽中。在本實(shí)施例中，螺旋保持環(huán)具有一個接合部分和一個支承部分，該接合部分徑向向內(nèi)延伸一個選擇的深度而進(jìn)入上述槽，該支承部分則伸過電極的外表面以形成一個支承凸部。為了制造真空斷路器的活動觸頭分組件的目的，各構(gòu)件可疊放在上述支承部分形成的支承凸部上。
本發(fā)明的方法也包括提供一種設(shè)備如構(gòu)件保持環(huán)，其可靠地內(nèi)裝或夾緊疊放在支承凸部上的構(gòu)件。這種方法然后包括將構(gòu)件保持環(huán)釬焊在疊放的構(gòu)件上，以便在真空斷路器內(nèi)的最后組件中為分組件形成真空密封。釬焊步驟也在電極和保持環(huán)之間的電接觸。
通過在電極上機(jī)加工相對較小的槽，每個零件在車床上的加工時間縮短幾分鐘，從而增加了在一定時間在機(jī)床上可加工的零件數(shù)量，并可提高總的生產(chǎn)效率。構(gòu)件保持環(huán)可用來將疊放的構(gòu)件夾緊在一起，由于避免了采用普通鉚接環(huán)所必須使用的機(jī)械接合，因而有助于真空斷路器的生產(chǎn)組裝。螺旋保持環(huán)設(shè)置在槽中，構(gòu)件保持環(huán)向下壓緊在螺旋保持環(huán)上疊放的構(gòu)件上。包括支承在電極上的構(gòu)件的整個組件變得基本上為剛性的，為釬焊和附加生產(chǎn)加工作好準(zhǔn)備。本發(fā)明的設(shè)備和方法比現(xiàn)有技術(shù)可顯著縮短真空斷路器分組件的制造周期。
本發(fā)明也提供了通過減少從電極機(jī)加工掉的材料量而增加電極橫截面積的優(yōu)點(diǎn)。通過電極的連續(xù)電流量然后可以增加而不超過電極的工作溫度極限。本發(fā)明可減小作為電極橫截面積增加的函數(shù)的通過電極的電流密度。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于真空斷路器的組件，它可減少在制造過程中從長形電極機(jī)加工掉的材料量。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種組件，它可顯著縮短構(gòu)制真空斷路器的靜止和活動觸頭分組件部分所需要的周期。
本發(fā)明的另一個目的是消除釬焊操作之前的不必要的生產(chǎn)步驟及以后的真空斷路器的分組件部分的制造操作。
本發(fā)明的另一個目的是降低構(gòu)制真空斷路器分組件所需的操作者的技術(shù)水平。
現(xiàn)在對照以下附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，進(jìn)一步闡明本發(fā)明的上述和其它的目的。


圖1是關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的縱剖圖，它是通過真空斷路器的活動觸頭分組件的結(jié)構(gòu)布置截取的；
圖2是通過本發(fā)明結(jié)構(gòu)截取的縱剖圖，表示其用于真空斷路器的活動觸頭分組件；圖3是本發(fā)明中采用的保持環(huán)的平面圖；圖4是在本發(fā)明的一個方面中采用的構(gòu)件保持環(huán)的平面圖；圖5是關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的縱剖圖，它是通過真空斷路器的靜止觸頭分組件的結(jié)構(gòu)布置截取的；圖6是通過本發(fā)明的組件的截取縱剖圖，其適用于真空斷路器的靜止觸頭分組件。
現(xiàn)在參閱圖1描述真空斷路器的活動觸頭分組件1的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)?；顒佑|頭分組件1包括一個長形電極2，該電極的基本圓周部分在一個特定區(qū)域中被機(jī)加工掉一個深度4，上述特定區(qū)域可以靠近電極2的觸頭端3。這樣就形成一個凸部6，這使構(gòu)件如波紋管8和波紋管罩10可以疊放并支承在凸部6上。在其后的制造過程中，一個鑿密環(huán)(stakingring)12設(shè)置在上述兩構(gòu)件8和10上，以便牢固地把兩構(gòu)件8和10容納在鑿密環(huán)12和支承凸部6之間?？墒褂闷胀ǖ慕饘馘F或沖頭沖擊鑿密環(huán)以形成將鑿密環(huán)釘牢在電極2上的壓痕(未畫出)。鑿密環(huán)12可由標(biāo)準(zhǔn)桿料制成。然后，鑿密環(huán)12按照普通方式在鑿密環(huán)12、觸頭端3和波紋管罩10之間的位置上用釬焊材料14進(jìn)行釬焊。
現(xiàn)在參閱表示本發(fā)明的圖2和3，真空斷路器的活動觸頭分組件31設(shè)有一個電極32，該電極具有最好基本圍繞電極32的整個圓周加工的一條槽34。槽34最好加工到至少大約為0.055至0.065英寸的寬度43和至少大約為0.035至0.045英寸的深度45。
現(xiàn)在仍參閱圖2和3，一個裝置如螺旋保持環(huán)36設(shè)置在槽34中。螺旋保持環(huán)36具有一個伸入槽34的第一部分38和一個從電極32的外表面42延伸一個距離41的第二部分40。第一部分38最好基本充滿槽34。螺旋保持環(huán)36可以具有位于其圓周部分上的間隙37。螺旋保持環(huán)36最好為傳統(tǒng)的能夠關(guān)于其幾何中心脹縮并可繞電極32伸展多于一圈、最好至少兩圈的徑向彈簧。顯然，螺旋保持環(huán)36可以是任何適于對構(gòu)件提供足夠支持，以便在其后的制造中被釬焊而形成真空密封的保持環(huán)。包括波紋管44和波紋管罩46的構(gòu)件疊放在螺旋保持環(huán)36的第二部分40上。
現(xiàn)在參閱圖2至4，一個構(gòu)件保持環(huán)48圍繞電極32圓周接合，與疊放的包括波紋管44和波紋管罩46的構(gòu)件基本密切地接觸。構(gòu)件保持環(huán)48的結(jié)構(gòu)可容納并牢固地將疊放的構(gòu)件夾緊在構(gòu)件保持環(huán)48和螺旋保持環(huán)36的第二部分40之間。構(gòu)件保持環(huán)48在其使用中無需圍繞電極32的整個圓周基本連續(xù)地延伸，而是必須在疊放的構(gòu)件上施加足夠的力，以便能夠在其后進(jìn)行釬焊操作，從而為被夾緊的疊放構(gòu)件形成真空密封。如圖4中更具體地表示的那樣，構(gòu)件保持環(huán)48可以設(shè)有交替的凸區(qū)20和凹區(qū)22。構(gòu)件保持環(huán)48也可以具有基本與前述的螺旋保持環(huán)36相同的結(jié)構(gòu)。構(gòu)件保持環(huán)48也可以設(shè)有小于電極32的外徑D的內(nèi)徑d，因此，當(dāng)其圍繞電極32的圓周設(shè)置，用于夾緊并固定構(gòu)件如波紋管44和波紋管罩46時，構(gòu)件保持環(huán)48可特別地以凸區(qū)20“咬”入電極32，現(xiàn)在再次參閱圖2，釬焊材料49施加在疊放的構(gòu)件、電極和保持環(huán)之間的選擇的區(qū)域上。這樣就在分組件31內(nèi)形成真空密封，以便在其后的制造操作中裝入真空斷路器中。釬焊材料49可以是傳統(tǒng)的固體式釬焊材料，在與釬焊有關(guān)的加熱操作中熔化并附著在分組件及其構(gòu)件上。電極32以傳統(tǒng)的方式由銅或銅合金構(gòu)成。波紋管44和波紋管罩46最好由不銹鋼制成。波紋管44最好為傳統(tǒng)的薄金屬波紋管。保持環(huán)36最好具有基本為矩形的橫截面。保持環(huán)36由從包括不銹鋼、碳鋼和彈簧鋼的組中選擇的一種材料構(gòu)成。
現(xiàn)在參閱圖5，該圖表示真空斷路器的靜止觸頭分組件51的傳統(tǒng)的制造結(jié)構(gòu)。在這個實(shí)施例中，電極52具有從電極52機(jī)加工掉的深度54。機(jī)加工形成一個凸部56，它對電極52提供支承，使其抵靠在凸部56上，與端板58基本密切地接觸。電極52基本靠電極52抵靠端板58時的重量保持在位。然后，施加釬焊材料，以便密封電極52和端板58之間的接合部位。
現(xiàn)在參閱表示本發(fā)明的圖6，本發(fā)明的組件設(shè)置在真空斷路器的靜止觸頭分組件71中。靜止觸頭分組件71包括一個電極72，該電極72上機(jī)加工出一條基本圍繞電極72的整個圓周的槽74。一螺旋保持環(huán)76設(shè)置在槽74中，并具有一個伸入電極72的槽74中的第一部分78和一個從電極72的外表面82延伸的第二部分80。螺旋保持環(huán)76的第二部分80提供穩(wěn)定、緊密的結(jié)構(gòu)支承作用，端板84抵抗重力。第二部分80從電極72的外表面82延伸一個距離85。槽74在電極72內(nèi)加工出一個深度86和一個寬度87。深度86最好為大約0.035至0.045英寸。槽74的寬度87最好為大約0.055至0.065英寸。施加釬焊材料88以焊住保持環(huán)76、端板84和電極72之間的接合部位。螺旋保持環(huán)76最好為矩形橫截面，并圍繞電極72的外周延伸最好至少兩圈。
在本發(fā)明的方法實(shí)施例中提供了一種組裝真空斷路器分組件的方法。該方法是以在電極上機(jī)加工圓周槽開始的。機(jī)加工步驟可以借助手動車床或自動的或CNC車床進(jìn)行。在組裝過程中，電極被穩(wěn)固在一個夾具中。將具有第一部分和第二部分的支承裝置如螺旋保持環(huán)插入，以其第一部分可卸地接合在圓周槽中。支承裝置的第二部分伸過電極的外表面，形成一個支承凸部，然后將構(gòu)件疊放在該支承凸部上。在本發(fā)明的方法的附加方面中，構(gòu)件借助一個裝置如螺旋保持環(huán)牢固、剛性地夾緊在支承凸部上。然后對螺旋保持環(huán)和其它構(gòu)件進(jìn)行釬焊，以便形成真空斷路器內(nèi)的真空密封，并形成螺紋保持環(huán)和電極之間的電接觸。
雖然為了說明的目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是，本專業(yè)技術(shù)人員顯然可對細(xì)節(jié)作各種變化而并不超出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種真空斷路器觸頭組件，包括一個長形電極(32)，該電極(32)上具有一條選定深度(45)的圓周槽(34)；支承裝置(36)，該支承裝置具有在所述槽(34)中設(shè)置的第一部分(30)和從所述電極(32)的外表面延伸的第二部分(40)；支承在所述支承裝置(36)上的至少一個真空斷路器構(gòu)件(44，46)；夾緊裝置(48)，該夾緊裝置圍繞所述電極(32)的圓周接合，以便將所述至少一個真空斷路器構(gòu)件(44，46)夾緊在所述支承裝置(36)上；以及密封地施加在所述夾緊裝置(40)和所述至少一個真空斷路器構(gòu)件(44，46)上以形成真空密封的釬焊材料(49)。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于所述至少一個真空斷路器構(gòu)件(44，46)包括支承在所述支承裝置(36)上的波紋管(44)和波紋管罩(46)。
3.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于所述槽(34)基本圍繞所述電極(32)的整個圓周延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于所述支承裝置(36)包括一個具有基本為矩形的橫截面的螺旋保持環(huán)(36)。
5.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于所述夾緊裝置(48)包括圍繞所述電極(32)的圓周延伸的交替的凸區(qū)(20)和凹區(qū)(22)。
6.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于所述支承裝置(36)圍繞所述電極(32)延伸至少兩圈。
7.一種用于穩(wěn)固并釬焊真空斷路器分組件(71)的組件，包括一個長形電極(72)，該電極(72)上形成一條圓周槽(74)；支承裝置(76)，該支承裝置具有設(shè)置在所述槽(74)中的第一部分(78)和從所述電極(72)的外表面延伸一個距離(85)的第二部分(80)；一個支承在所述支承裝置(76)的所述第二部分(80)上的端板(84)；以及密封地施加在所述支承裝置(76)和所述端板(84)上的釬焊材料(88)。
8.如權(quán)利要求7所述的組件，其特征在于所述槽(74)基本圍繞所述電極(72)的整個圓周延伸。
9.如權(quán)利要求7所述的組件，其特征在于所述支承裝置(76)包括一個具有基本為矩形橫截面的螺旋保持環(huán)(76)。
10.如權(quán)利要求7所述的組件，其特征在于所述支承裝置(76)圍繞所述電極(72)的圓周延伸至少兩圈。
11.一種用于穩(wěn)固和釬焊真空斷路器觸頭分組件(31)的方法，包括在電極(32)上機(jī)加工選定深度(45)的一條圓周槽(34)；提供具有第一部分(38)和第二部分(40)的支承裝置(36)；將所述第一部分(38)插入所述槽(34)以接合所述支承裝置(36)；將所述真空斷路器的至少一個構(gòu)件(44，46)疊放在所述第二部分(40)上以支承所述至少一個構(gòu)件(44，46)；借助夾緊裝置(48)將所述構(gòu)件(44，46)夾緊在所述第二部分(40)上；以及釬焊所述夾緊裝置(48)和所述至少一個構(gòu)件(44，46)，以便在所述分組件(31)內(nèi)形成真空密封。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述夾緊至少一個構(gòu)件(44，46)的步驟包括將波紋管罩(46)及波紋管(44)夾緊在所述第二部分(40)上。
13.一種用于穩(wěn)固真空斷路器長形電極(72)及其相關(guān)構(gòu)件，以便釬焊在真空分組件(71)內(nèi)的方法，包括在所述電極(72)上機(jī)加工一條圓周槽(74)；提供具有第一部分(78)和第二部分(80)的支承裝置(76)；將所述第一部分(78)設(shè)置在所述槽(74)內(nèi)；將一個端板(84)疊放在所述第二部分(80)上；以及將所述支承裝置(76)釬焊在所述電極(72)及所述端板(84)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于真空斷路器的靜止和活動觸頭分組件(31,71)的組件和相關(guān)方法。該組件采用在分組件(31,71)的電極(32,72)上加工的圓周槽(34,74),一個具有第一部分(38,78)的保持環(huán)(36,76)插入槽(34,74)中。保持環(huán)(36,76)的第二部分(40,80)為疊放在保持環(huán)(36,76)上的構(gòu)件(44,46,84)提供穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)支承。構(gòu)件(44,46)被夾緊在一起,釬焊材料(60,88)施加在各真空斷路器構(gòu)件(44,46,84)之間的接合部。本發(fā)明也涉及包括釬焊工藝的用于構(gòu)制真空斷路器分組件的方法。
文檔編號H01H33/66GK1276615SQ00118000
公開日2000年12月13日 申請日期2000年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月7日
發(fā)明者斯蒂芬·D·梅奧, 史蒂文·T·維托里奧, 斯科特·R·蘭寧, 邁克爾·L·赫什 申請人:尹頓公司