專利名稱：電弧隔板組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及參與熄滅當(dāng)斷路器的可分離觸點在負(fù)荷下打開時形成的電弧的電弧隔板/滅弧罩(arc chute)組件。更具體地，本發(fā)明各方面的目的是在電流中斷期間增加氣體的產(chǎn)生以及引導(dǎo)這些氣體的流動以促進(jìn)電弧冷卻并更迅速地終止電弧，與此同時，承受增大的氣體壓力。
背景技術(shù)：
空氣斷路器的電流中斷能力部分地取決于其熄滅當(dāng)斷路器的主觸點打開時所產(chǎn)生的電弧的能力。即使觸點分離，電流也繼續(xù)流過由觸點和周圍材料的汽化而形成的電離氣體。為了有效地限制電流，要求電弧迅速和有效的冷卻。通過將電弧轉(zhuǎn)移到電弧隔板中的一組層疊金屬板上而使電弧熄滅。多年以來，板的數(shù)量、板間距以及多種喉部形狀等基本幾何條件已經(jīng)被優(yōu)化。這種金屬板層疊體增大了空氣斷路器中的電弧電壓以產(chǎn)生電流限制效應(yīng)，從而提供下游保護(hù)。電弧電壓的增加是由冷卻電弧和將電弧分成一系列電弧而引起的。冷卻是由電弧附著到金屬板、金屬板和絕緣材料的汽化以及熱氣體從出口排出而引起的。將電弧分成一系列電弧也由于額外的陰極電勢下降而導(dǎo)致電弧電壓增加。使用磁性材料例如鋼作為滅弧板，因為它們具有吸引由于故障電流產(chǎn)生的自感應(yīng)磁場而產(chǎn)生的電弧的能力。此外，電弧冷卻取決于氣體在滅弧板上的流動(對流)以及熱氣體從斷路器的出口去除。已經(jīng)通過覆蓋帶有諸如纖維(cellulous)填充的三聚氰胺甲醛、填充有三水合氧化鋁(ATH)的玻璃聚酯的氣體離析材料的用于層疊的金屬板的支承結(jié)構(gòu)，或通過提供由這種材料制成的嵌件，而增大在電流中斷期間產(chǎn)生的氣體的體積。盡管增大在電流中斷期間產(chǎn)生的氣體的體積并增強其流動有助于熄滅電弧，但是這也增大了斷路器內(nèi)的壓力，從而增大了電弧隔板和斷路器外殼上的壓力。這可能限制斷路器的電流中斷能力。
因此需要改進(jìn)斷路器的電弧隔板組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一種用于斷路器的電弧隔板組件來滿足上述以及其它要求，該組件增強在電流中斷期間電弧氣體的產(chǎn)生以限制電流，增強增加的電弧氣體的流動并且更好地承受由額外的電弧氣體產(chǎn)生的增加的壓力。
根據(jù)本發(fā)明的各方面，通過具有用于滅弧板層疊體的支承結(jié)構(gòu)的電弧隔板組件增強電弧冷卻，該支承結(jié)構(gòu)包括由氣體離析樹脂模制而成的殼體，該樹脂可選自纖維填充的三聚氰胺甲醛、纖維填充的脲甲醛、聚縮醛(POM)、ATH填充的聚酯、玻璃填充的尼龍6/6、尼龍6/6以及聚四氟乙烯(PTFE)。通過向該樹脂中加入選自硼酸、脲、胍、碳酸胍、尿囊素、乙內(nèi)酰脲以及三水合氧化鋁的添加劑，能進(jìn)一步增強氣體的產(chǎn)生，從而增強冷卻。
根據(jù)本發(fā)明的其它方面，能更好地承受由電弧氣體產(chǎn)生的壓力的電弧隔板組件具有包括至少一根橫向環(huán)繞滅弧板的層疊體的細(xì)長纖維的支承結(jié)構(gòu)。該細(xì)長纖維可嵌入所述模制殼體中，并且可以是例如至少一根在滅弧板的層疊體的周圍反復(fù)纏繞的細(xì)長纖維，或多根這種纖維，例如具有在細(xì)長纖維的橫向上延伸的附加纖維的織物。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述支承結(jié)構(gòu)包括主軸橫向于滅弧板的橢圓形殼體。該殼體可以是模制的，并且無論是否為橢圓形，都可具有滅弧板置于其槽中的側(cè)壁，該側(cè)壁從滅弧板的前緣會聚然后朝后緣發(fā)散，以形成提高氣體朝后緣的流動的文氏管，從而增強冷卻和使電弧更深地運動到滅弧板中。


通過結(jié)合附圖閱讀優(yōu)選實施例的以下描述，能夠獲得本發(fā)明的完整理解，附圖中圖1是示出本發(fā)明各方面的電弧隔板組件的等軸測視圖；圖2是沿線2-2截取的圖1的電弧隔板組件的垂直截面圖；圖3是沿線3-3截取的圖1的電弧隔板組件的水平截面圖；圖4是示出位于電弧隔板組件的模制結(jié)構(gòu)殼體中的凹部中的電弧滾環(huán)(arc runner)的截面圖。
具體實施例方式
參照附圖，根據(jù)本發(fā)明各方面的電弧隔板組件1由通過支承結(jié)構(gòu)5以隔開、層疊的方式支承的多個滅弧板3組成。通常，在滅弧板3的層疊體7的底部的滅弧板是常規(guī)的電弧滾環(huán)9。滅弧板3和電弧滾環(huán)9通常由諸如鋼的導(dǎo)電磁性材料制成。滅弧板3可在前緣13具有凹口11，如公知的，該凹口部分地在斷路器中攜帶可動觸點(未示出)的移動臂的路徑周圍延伸。
根據(jù)本發(fā)明的各方面，支承結(jié)構(gòu)5是由電絕緣樹脂15模制而成的單一結(jié)構(gòu)殼體。根據(jù)本發(fā)明的各方面，該樹脂包含氣體離析材料。這種氣體離析材料可以包括纖維填充的三聚氰胺甲醛、纖維填充的脲甲醛、聚縮醛(POM)、ATH填充的聚酯、玻璃填充的尼龍6/6、尼龍6/6以及聚四氟乙烯(PTFE)。由當(dāng)使用電弧隔板組件1的斷路器(未示出)的觸點打開時所產(chǎn)生的電弧產(chǎn)生的熱量，使形成支承結(jié)構(gòu)的某些氣體離析材料汽化，以產(chǎn)生電弧氣體。該過程導(dǎo)致一些熱量被吸收，從而使電弧冷卻。此外，電弧氣體被排出以更好地散熱并降低電弧溫度。從形成模制結(jié)構(gòu)殼體5的氣體離析樹脂產(chǎn)生的電弧氣體被添加到通過斷路器的觸點和滅弧板的汽化形成的氣體。從模制結(jié)構(gòu)殼體5離析而來的附加的電弧氣體使得同樣的斷路器具有更高的電流中斷能力。
根據(jù)本發(fā)明的其它方面，可以通過在樹脂中加入氣體離析添加劑產(chǎn)生附件的電弧氣體。這種添加劑可以包括硼酸、脲、胍、碳酸胍、尿囊素、乙內(nèi)酰脲以及三水合氧化鋁。這種添加劑進(jìn)一步增強了使用根據(jù)本發(fā)明的這一方面的電弧隔板組件的斷路器的電流中斷能力。
在根據(jù)本發(fā)明的電弧隔板組件1中產(chǎn)生的電弧氣體的體積導(dǎo)致電弧氣體壓力增加。根據(jù)本發(fā)明的其它方面，通過細(xì)長纖維17加強模制結(jié)構(gòu)殼體5，該細(xì)長纖維在滅弧板3的層疊體7周圍橫向延伸，優(yōu)選地嵌入樹脂15中。至少一根細(xì)長纖維17在模制結(jié)構(gòu)殼體5周圍延伸，在附圖示出的實施例中具有兩根這種細(xì)長纖維17，以兩層反復(fù)地纏繞滅弧板層疊體7。細(xì)長纖維17的層數(shù)取決于纖維的類型和尺寸以及由電弧氣體產(chǎn)生的氣體壓力峰值。如圖2所示，細(xì)長纖維17形成具有主軸21垂直于滅弧板3的平面的橢圓形籠。該籠19的具體形狀取決于滅弧板3的層疊體7的相對高度和寬度。細(xì)長纖維17可以是玻璃纖維、KevlarTM、碳纖維、磁性鋼絲和磁性不銹鋼絲。諸如鋼的鐵磁性材料可提高滅弧板周圍的磁場，從而有助于增強所需的電弧進(jìn)入電弧隔板的運動。導(dǎo)電纖維必須通過模制樹脂或其它裝置與滅弧板絕緣?？蛇x地，細(xì)長纖維可以是圖2中示出的具有在多根細(xì)長纖維17的橫向上延伸的附加纖維的織物的線。
如圖2所示，模制結(jié)構(gòu)殼體5具有帶有側(cè)壁25的通孔23，該側(cè)壁具有模制槽27，滅弧板3和電弧滾環(huán)9位于該模制槽中。滅弧板3和滾環(huán)9可以模制在模制外殼5中的適當(dāng)位置，或在模制后滑入槽27。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的其它方面，支承結(jié)構(gòu)5中通孔23的側(cè)壁25從滅弧板3的前緣13向后延伸地會聚，然后在滅弧板3的后緣29的方向發(fā)散，以形成文氏管31。這些文氏管31加快了電弧氣體通過電弧隔板組件1朝裝有電弧隔板組件1的斷路器的外殼中的出口(未示出)的流動。此外，這有助于冷卻電弧，從而增強了裝有電弧隔板組件1的斷路器的電流中斷能力。
盡管模制結(jié)構(gòu)殼體5的外圍結(jié)構(gòu)示出為長方體，但是該結(jié)構(gòu)殼體可模制為適應(yīng)采用該結(jié)構(gòu)殼體的斷路器中為其而設(shè)的腔的任何形狀。
通過增加從氣體離析樹脂產(chǎn)生的電弧氣體以及在使用氣體離析添加劑時從樹脂中的氣體離析添加劑產(chǎn)生的電弧氣體的體積，根據(jù)本發(fā)明的各方面的電弧隔板組件1提高了使用該電弧隔板組件的斷路器的電弧中斷能力。通過模制模制支承殼體的內(nèi)部側(cè)壁以形成文氏管從而增加所產(chǎn)生的電弧氣體遠(yuǎn)離電弧的流動速度，進(jìn)一步增強了斷電能力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，通過用一根或多根高強度材料的細(xì)長纖維環(huán)繞包含滅弧板的孔，提高了電弧隔板組件以及使用該電弧隔板組件的斷路器承受由電弧氣體體積的增大而產(chǎn)生的更高的壓力的能力。另一個優(yōu)點是，可以將支承殼體模制為符合斷路器中的可利用空間，并且可通過在支承殼體中模制滅弧板或者通過將滅弧板滑入支承殼體中的模制槽而容易地構(gòu)造支承殼體。
根據(jù)圖4所示的另一個實施例，電弧滾環(huán)9可以齊平地置于形成模制結(jié)構(gòu)殼體5的模制氣體離析樹脂15中的凹部中，以增強電弧氣體的產(chǎn)生，該氣體離析樹脂有或者沒有添加劑。
盡管已詳細(xì)說明了本發(fā)明的特定實施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以按照所公開的全部教導(dǎo)開發(fā)出對這些細(xì)節(jié)的各種修改和替換。因此，所公開的具體布置僅是示例性的，并不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求和其任何以及所有的等價物的全部范圍給出。
參考標(biāo)號1 電弧隔板組件3 滅弧板5 支承結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)殼體或模制殼體7 滅弧板層疊體9 電弧滾環(huán)11 凹口13 前緣15 樹脂17 細(xì)長纖維19 橢圓21 橢圓的主軸23 通孔25 側(cè)壁27 槽29 后緣31 文氏管
權(quán)利要求
1.一種用于斷路器的電弧隔板組件(1)，該電弧隔板組件包括多個滅弧板(3)，每個滅弧板均具有前緣(13)和后緣(29)；和支承在層疊體(7)中隔開的多個滅弧板(3)的支承結(jié)構(gòu)(5)，該支承結(jié)構(gòu)(5)包括至少一根橫向環(huán)繞滅弧板(3)的層疊體(7)的細(xì)長纖維(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述支承結(jié)構(gòu)(5)還包括在滅弧板(3)的層疊體(7)的周圍橫向延伸的模制殼體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述至少一根細(xì)長纖維(17)嵌入所述模制殼體(5)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述細(xì)長纖維(17)選自玻璃纖維、KevlarTM、碳纖維、磁性鋼絲和磁性不銹鋼絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述至少一根細(xì)長纖維(17)包括在滅弧板(3)的層疊體(7)的周圍反復(fù)纏繞的細(xì)長纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述至少一根細(xì)長纖維(17)包括多根橫向環(huán)繞滅弧板(3)的層疊體(7)的細(xì)長纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述多根細(xì)長纖維(17)是具有在其橫向上延伸的附加纖維的纖維織物的線。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述模制殼體(5)包括氣體離析樹脂(15)，響應(yīng)于電弧由該氣體離析樹脂離析氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述氣體離析樹脂(15)選自纖維填充的三聚氰胺甲醛、纖維填充的脲甲醛、聚縮醛(POM)、ATH填充的聚酯、玻璃填充的尼龍6/6、尼龍6/6以及聚四氟乙烯(PTFE)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述氣體離析樹脂添加有選自硼酸、脲、胍、碳酸胍、尿囊素、乙內(nèi)酰脲以及三水合氧化鋁的添加劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述模制殼體(5)具有帶有模制槽(27)的內(nèi)側(cè)壁(25)，滅弧板(3)置于該模制槽中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述模制殼體(5)的內(nèi)側(cè)壁(25)從滅弧板(3)的前緣(13)會聚，然后朝后緣(29)發(fā)散，以形成文氏管(31)。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述細(xì)長纖維(17)以主軸(21)垂直于滅弧板(3)的橢圓(19)纏繞在滅弧板(3)周圍。
14.一種用于斷路器的電弧隔板組件(1)，該電弧隔板組件包括多個滅弧板(3)，每個滅弧板均具有前緣(13)和后緣(29)；和支承前緣(13)被定位成接收電弧的在層疊體(7)中隔開的多個滅弧板(3)的支承結(jié)構(gòu)(5)，該支承結(jié)構(gòu)(5)包括橫向環(huán)繞滅弧板(3)的層疊體(7)的模制結(jié)構(gòu)殼體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述模制結(jié)構(gòu)殼體(5)由樹脂(15)模制而成，并且具有至少一根嵌入該樹脂中并在滅弧板(3)的層疊體(7)的周圍反復(fù)纏繞的細(xì)長纖維(17)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述模制結(jié)構(gòu)殼體(5)具有帶有模制槽(27)的內(nèi)側(cè)壁(25)，滅弧板(3)置于該模制槽中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述內(nèi)側(cè)壁(25)從滅弧板(3)的前緣(13)會聚，然后朝滅弧板(3)的后緣(29)發(fā)散，以形成文氏管(31)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述滅弧板(3)包括凹入模制結(jié)構(gòu)殼體(5)中的電弧滾環(huán)(9)。
19.一種用于斷路器的電弧隔板組件(1)，該電弧隔板組件包括多個滅弧板(3)；和包括支承在層疊體(7)中隔開的多個滅弧板(3)的結(jié)構(gòu)殼體的支承結(jié)構(gòu)(5)，所述結(jié)構(gòu)殼體由氣體離析樹脂(15)模制而成。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述氣體離析樹脂(15)選自纖維填充的三聚氰胺甲醛、纖維填充的脲甲醛、聚縮醛(POM)、ATH填充的聚酯、玻璃填充的尼龍6/6、尼龍6/6以及聚四氟乙烯(PTFE)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電弧隔板組件(1)，其特征在于，所述樹脂在模制前添加有選自硼酸、脲、胍、碳酸胍、尿囊素、乙內(nèi)酰脲以及三水合氧化鋁的添加劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于斷路器的電弧隔板組件。該電孤隔板組件(1)的滅弧板(3)通過由氣體離析樹脂(15)模制而成的結(jié)構(gòu)殼體(5)以隔開、層疊的方式支承。通過向樹脂(15)中加入氣體離析添加劑，可以進(jìn)一步增強冷卻電弧從而提高斷路器的電流中斷能力的電弧氣體的產(chǎn)生。通過模制結(jié)構(gòu)殼體(5)的內(nèi)側(cè)壁(25)以在滅弧板(3)之間形成文氏管(31)，增大了電弧氣體流動以進(jìn)一步冷卻電弧。以橢圓(19)纏繞在滅弧板(3)的層疊體(7)周圍的一根或多根細(xì)長纖維(17)加強了結(jié)構(gòu)殼體(5)，以承受由大的電弧氣體體積產(chǎn)生的增大壓力。
文檔編號H01H9/34GK1801422SQ20051000346
公開日2006年7月12日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者J·J·謝伊 申請人:伊頓公司