專利名稱：包括小型電弧隔板的開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電開關(guān)裝置，其包括至少一個電極單元，該電極單元包括由導(dǎo)電材料制成的靜觸點部分，能夠從閉合位置移動到打開位置的動觸點部分，其中在閉合位置其與靜觸點部分接觸，在打開位置兩個觸點部分分離。電開關(guān)裝置包括電弧隔板，該電弧隔板包括位于縱向中平面的每一側(cè)上的兩個平行側(cè)凸緣、后壁、由導(dǎo)電材料制成的、連接到靜觸點部分并且緊靠后壁延伸的底部角形避雷器(arcing horn)。所述底部角形避雷器由氣體發(fā)生材料制成的外圍圍繞。電弧隔板包括堆疊的隔板，該隔板從一側(cè)凸緣延伸到另一側(cè)，大致垂直于縱向中平面，至少兩個隔板包括沿縱向中平面延伸的凹口。
背景技術(shù)：
當高強度、低電壓的開關(guān)裝置用于制動相對高電壓的低強度的電流時，電弧隔板必須承受強的熱量和機械應(yīng)力，其中高電壓在單相中大約為600伏rms，在三相中大約為1000伏rms。所述低強度的電流是額定電流的大約5到15倍。
電弧隔板的大小必須考慮到特定的設(shè)計標準，從而為熄滅電弧提供所需的能量交換體積。
電弧隔板的深度，也就是電弧隔板的入口和氣體抽取壁之間的它的縱向尺寸，必須足以容納熄滅電弧所需的能量交換體積。但是通常證實可取的是減小這些電弧隔板的尺寸能夠提出小型的開關(guān)裝置。
文件FR2604026描述了一種開關(guān)裝置，其底部角形避雷器從靠近觸點的前端部分到靠近電弧隔板的背部的后部漸寬。寬后部構(gòu)成-收集區(qū)域，該收集區(qū)域的表面小于電弧根部的截面，該電弧根部可以形成有對應(yīng)于額定斷路電流的恒定電流密度。這里的目的是移動電弧到收集區(qū)域上并且使它在那里穩(wěn)定。此時穩(wěn)定電弧主要在電弧隔板的中部產(chǎn)生。這種結(jié)構(gòu)僅僅在電弧隔板的縱向尺寸，也就是靜觸點區(qū)域和電弧隔板的后壁之間的深度較大時有效，其中電弧隔板用于提取氣體。當它不用于熄滅電弧時，電弧隔板的寬度可以被減小。
專利FR2803687中描述的解決方案包括一種裝置，要求該裝置的底部角形避雷器在后端部區(qū)域的兩個最側(cè)向部分具有相同的角度。這使得電弧隔板的兩個側(cè)向部分必須用于以十分接近的比例中吸收電弧發(fā)出的能量，并因此熄滅電弧。這是因為角形避雷器具有的特殊形狀，該角形避雷器促進電弧從角形避雷器的后端區(qū)域的一側(cè)到另一側(cè)的高速側(cè)向振動。這種結(jié)構(gòu)使得電弧隔板的有效寬度被充分使用，從而可以制動獲得的設(shè)想的相的超過600伏rms的高電壓電弧，其中電弧隔板的深度較小。這種類型的解決方案在涉及電弧隔板的深度的體積減小方面是特別有用的。該發(fā)明優(yōu)選提供一種相對較寬的極單元，尤其涉及一種靜觸點部分的觸點區(qū)域與電弧隔板的后壁之間的距離小于電弧隔板的側(cè)凸緣之間的距離的極單元。該發(fā)明還提供一種極單元，該極單元的底部角形避雷器沿縱向中平面中測量的長度小于沿垂直于縱向中平面的軸線測量的角形避雷器的后部的最大寬度。
但是，專利FR2803687的解決方案不能適用于這種開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置的電弧隔板同時還必須減小寬度以保持其同其它方向具有相同的比例。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是改善現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，從而提出一種在高電壓下操作的小型電弧隔板，該電弧隔板使得電弧在低強度電流制動時被熄滅。
根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)裝置的電弧隔板包括平行于底部角形避雷器的至少一個再生分離器，所述至少一個再生分離器至少包括覆蓋縱向中平面的凹口的至少一半的一個金屬表面。
優(yōu)選的是，所述至少一個再生分離器的金屬表面至少等于四分之一的XY平面中的電弧隔板的表面，所述金屬表面大致上相對于分離器凹口的底部居中。
優(yōu)選的是，再生分離器的寬度和長度分別至少等于所述分離器的寬度和長度的50％。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，再生分離器包括沿縱向中平面延伸的凹口，所述凹口的長度小于其它分離器的凹口的長度。
有利的是，該凹口的長度小于或等于各凹口的長度的60％。
有利的是，該凹口的長度包括在多個凹口的長度的20％至50％之間。
優(yōu)選的是，所述至少一個分離器的厚度大于其它分離器的厚度。
優(yōu)選的是，所述至少一個再生分離器位于底部角形避雷器和第一分離器之間。
優(yōu)選的是，電開關(guān)裝置包括單個再生分離器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，電開關(guān)裝置包括由導(dǎo)電材料制成的基本平行于分離器的頂部角形避雷器。
優(yōu)選的是，頂部角形避雷器相對于一組分離器形成一個角度。
在特定的實施例中，頂部角形避雷器包括沿底部角形避雷器方向平行于后壁延伸的擋板(flap)，可移動觸點部分被設(shè)計為面對打開位置的所述擋板。
有利的是，底部角形避雷器由相對于所述底部角形避雷器的后部的外圍凸出部圍繞。


從本發(fā)明的以下對特定實施例的描述中可以更加清楚本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征，特定實施例僅僅作為非限制性的示例并且如附圖所示。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的、沿著該極單元的電弧隔板的縱向中平面截面的開關(guān)裝置的極單元的視圖；圖2表示圖1的極單元的俯視圖；圖3表示圖1的極單元的一部分的放大透視圖，尤其示出電弧隔板；圖4表示根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的再生分離器的俯視圖；圖5表示根據(jù)圖1的電弧隔板的分離器的俯視圖；圖6表示根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例的再生分離器的俯視圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，參考圖1至3，多極低壓功率開關(guān)裝置10包括模制的絕緣外殼12，該絕緣外殼12容納裝配有所有極單元所共有的橫向開關(guān)桿16的已知類型的操作機構(gòu)14，其中橫向開關(guān)桿16旋轉(zhuǎn)安裝在設(shè)置于外殼12中的軸承中。每個極單元都包括靜觸點部分20、動觸點部分22以及靠近靜觸點部分20設(shè)置的電弧隔板24。
靜觸點部分20包括適配在外殼12的底部中的電流輸入端子26，該電流輸入端子26部分位于電弧隔板24下方。靜態(tài)電流輸入端子26包括接觸片36，該接觸片36與移動觸點部分22的接觸指46的觸點墊片58結(jié)合操作。接觸指46通過通道42電連接到電流輸入端子40。
靜態(tài)電流輸入端子26通過導(dǎo)電底部角形避雷器34向電弧隔板24的內(nèi)部延伸。電流輸入端子26和角形避雷器34由多種導(dǎo)電金屬材料制成并且具有相同的電位。
底部角形避雷器34被設(shè)計為當電弧從靜態(tài)接觸片36向電弧隔板24的內(nèi)部延伸時容納電弧根部。通過導(dǎo)電金屬板形成的底部角形避雷器34通過外表面固定到靜觸點部分20的端子26。它包括位于電弧隔板24內(nèi)的內(nèi)表面。角形避雷器34的后部延伸靠近電弧隔板24的后壁72。
底部角形避雷器34通過絕緣材料90制成的板固定到基底部上，在這種情況下該絕緣材料是充有玻璃纖維的聚酰胺6-630％。所述板包括對應(yīng)于底部角形避雷器的形狀的印記，其中角形避雷器34容納在這個印記中。
沒有被角形避雷器覆蓋的板90的一部分向上延伸到凸緣68和后壁72。它使得外圍92在電弧隔板24中形成外緣凸出部并且與角形避雷器34的內(nèi)表面的外圍齊平。可選的，外圍92向電弧隔板的內(nèi)部凸出的高度可高于向角形避雷器的內(nèi)表面的高度。
外圍92具有圓的C形，該C形緊靠角形避雷器的后部的邊緣，從而一方面在避雷器的后部和電弧隔板的后壁72之間、另一方面在后部和側(cè)凸緣68之間形成間隔。
可移動觸點部分22對應(yīng)它的一部分包括導(dǎo)電靜態(tài)電流輸入端子40、旋轉(zhuǎn)地繞相對于外殼12固定的軸44安裝的支撐通道42?？梢苿佑|點部分22可以優(yōu)選包括多個接觸指46。接觸指46繞共用幾何軸50樞轉(zhuǎn)，該共用幾何軸50相對于通道42固定，并且通過接觸壓力彈簧52朝向靜態(tài)接觸部分20偏置。連桿54作為可移動觸點部分22的通道42和機構(gòu)14的開關(guān)桿16的曲柄56之間的連接部分。每個指46都包括一個接觸墊片58，該接觸墊片58被設(shè)計為確保當開關(guān)裝置處于閉合位置時與靜態(tài)觸點部分20的接觸片36接觸。
此外，可移動觸點部分22優(yōu)選包括插口60，該插口60超過接觸墊片向電弧隔板24凸出。接觸指46通過包線(braids)電連接到電流輸入端子40。
電弧隔板24包括由絕緣材料制成的兩側(cè)凸緣68，該兩側(cè)凸緣68平行于圖1的橫截平面。所述凸緣位于同橫截平面的每一側(cè)相等的距離處，因此該平面組成電弧隔板24和極單元的縱向幾何中平面70。用作氣體出口的后壁72位于電弧隔板24的后部，垂直于側(cè)凸緣68。該壁72包括用于所述切斷氣體的一個或多個出口孔。前部開口76設(shè)置在靠近接觸片36的位置，與后壁72相對。由平金屬板形成的分離器78垂直于縱向中平面70從前端開口76延伸到后壁72。分離器78彼此相隔一定距離，從而能夠使氣體在前端開口76和后壁72之間流通。它們由側(cè)凸緣68橫向支撐。
每個分離器78都具有前部邊緣，該前部邊緣限定用于鎖定板平面中的電弧的凹口80。該凹口80近似呈現(xiàn)為彎曲的凹形的U形或V形。所述凹口80沿縱向中平面70延伸。
電弧隔板24包括至少一個再生分離器79，該再生分離器79平行于并十分接近于底部角形避雷器34定位。所述再生分離器79基本上平行于分離器78定位。在該實施例中，所述至少一個再生分離器79位于底部角形避雷器34和第一分離器78之間。再生分離器79與所述避雷器分開的距離大致等于分離器78的厚度。所述至少一個再生分離器79通常由與其它分離器78類似的金屬材料制成。進而，所述至少一個分離器79優(yōu)選具有比其它分離器78更厚的厚度。
根據(jù)以下描述的不同實施例，單個的再生分離器79與底部角形避雷器34鄰接。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，分離器包括至少一個金屬表面，該金屬表面至少等于XY平面中的電弧隔板的表面的四分之一。而且，所述金屬表面相對于其它分離器78設(shè)置，從而沿縱向中平面70覆蓋多個凹口80的至少一半。
根據(jù)圖4所表示的，所述金屬表面基本位于分離器78的多個凹口8的底部81的中心。
再生分離器79的寬度和長度分別至少等于分離器78的寬度I和長度L的50％。
再生分離器位于并且固定在未示出的框架中，該框架的兩側(cè)固定到側(cè)凸緣68。該框架例如可以由陶瓷材料制成。
根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例，再生分離器79包括前部邊緣，該前部邊緣限定了分離器平面中的凹口100。所述凹口沿平行于縱向中平面70的y軸延伸。凹口100的深度小于其它分離器78的凹口的深度。所述沿y軸的凹口的長度事實上小于其它分離器78的多個凹口80的長度L1。例如，所述至少一個再生分離器79的凹口100的長度小于或等于多個凹口80的長度L1的60％。凹口100的長度優(yōu)選包括在其它分離器78的多個凹口80的長度L1的20％和50％之間。
根據(jù)優(yōu)選實施例的裝置的操作如下所述。在閉合位置中，由機構(gòu)14閉鎖的開關(guān)桿16保持通道42位于圖1所示的位置中。彈簧52確保可移動接觸指22和靜態(tài)滅弧觸點20之間的接觸壓力。
當檢測到弱故障電流時，電子脫扣裝置作用在機構(gòu)14上，該機構(gòu)14命令打開觸點。開關(guān)軸16的旋轉(zhuǎn)使得通道42繞它的旋轉(zhuǎn)軸44樞轉(zhuǎn)。接觸指22基于接觸壓力彈簧52的作用而十分輕微地繞旋轉(zhuǎn)軸50逆時針樞轉(zhuǎn)，同時保持與片26接觸。然后它們遇到通道42的止擋，并且被固定地與通道42沿順時針方向繞旋轉(zhuǎn)軸44驅(qū)動，從而與片26分離。
在靜止和可移動觸點20、22之間產(chǎn)生電弧。由于靜觸點部分20中的電動電流回路效應(yīng)，因此電弧根部立即遷移到底部角形避雷器34的前部的邊緣，然后向電弧隔板24的內(nèi)部遷移。當進入電弧隔板24時，電弧分成或多或少與分離器78、79接觸的弧元，每個弧元都組成兩個相鄰的分離器78或者底部角形避雷器34和面對后者的再生分離器79之間的串聯(lián)的電連接。
當達到電弧隔板24的后部時，電弧根部趨于導(dǎo)致由氣體產(chǎn)生材料制成的外圍92的切除，該氣體產(chǎn)生材料逸出大量的氣體，尤其是氫氣。
這種特別靠近電弧根部的氣體逸出會收縮電弧的根部并且導(dǎo)致電弧根部冷卻。因此，更大的介電再生被局部觀測到，其使得在靠近電弧隔板24的底部附近獲得較弱的電離區(qū)域。
而且，具有充分物質(zhì)和表面的金屬再生分離器79的出現(xiàn)使得電弧根部的冷卻被顯著加速。由于事實上，電弧根部被限制并且主要位于再生分離器79的中心水平，因此電弧不在面對開口區(qū)域的所述分離器的邊緣閃現(xiàn)。這種再生分離器79的前部邊緣上的冷卻區(qū)域的出現(xiàn)限制了該區(qū)域中后續(xù)電弧擊穿的危險。
電弧的局部冷卻必須最好盡可能的靠近電弧隔板24的底部和/或頂部邊緣操作。
應(yīng)當強調(diào)的是，這種現(xiàn)象僅僅對斷開高壓中的低強度電流有意義。當斷開低壓中高強度電流時，電弧通過傳統(tǒng)的方式侵入整個電弧隔板。
根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施例，電弧隔板24包括頂部角形避雷器96。這種角形避雷器有利于將電弧插入電弧隔板并且強制電弧在電弧隔板的整個高度上在分離器78中移動。此外，頂部角形避雷器96被設(shè)計為容納可移動觸點部分22的開口端的電弧頭部。它由金屬板來形成。該金屬板可以大致平行于分離器78或者相對于后者形成角度δ。根據(jù)所描述的示例，頂部角形避雷器96相對于該組分離器78形成角度δ。頂部角形避雷器的位置使得可移動觸點開始靠近打開位置中的所述板。
當電弧隔板的尺寸被減小時，堆置的隔板78的高度可以大于可移動觸點22的移動行程。頂部角形避雷器96然后必須沿平行于后壁72的方向延伸。擋板98在底部角形避雷器34的方向上平行于后壁72延伸。該擋板98的出現(xiàn)趨于減小前端開口76的表面，以使得位于打開位置中的可移動觸點22面對所述擋板98。因此，當機構(gòu)達到打開位置時，電弧頭部切換到頂部角形避雷器96上，并且第二電弧在擋板98和可移動接觸指22之間與第一電弧形成串聯(lián)。
根據(jù)不同實施例的各種變型，分離器78的凹口80的彎曲形狀包括凹口82，該凹口82較窄并且不對稱。分離器78然后被堆疊，以使得多個凹口82可選地位于電弧隔板24的一個和另一個橫向側(cè)上。
權(quán)利要求
1.一種電開關(guān)裝置(10)，其包括至少一個電極單元，該電極單元包括-由導(dǎo)電材料制成的靜觸點部分(20)，-能夠從閉合位置移動到打開位置的可移動觸點部分(22)，其中在閉合位置其與靜觸點部分接觸，在打開位置兩個觸點部分分開，-電弧隔板(24)，其包括-位于縱向中平面(70)的每一側(cè)上的兩個平行的側(cè)凸緣(68)，-后壁(72)，-由導(dǎo)電材料制成的底部角形避雷器(34)，其電連接到靜觸點部分(20)并且靠近后壁(72)延伸，所述底部角形避雷器(34)由氣體產(chǎn)生材料制成的外圍(92)圍繞，-從一側(cè)凸緣延伸到另一側(cè)的堆置的分離器(78)，其大致垂直于縱向中平面(70)，至少兩個分離器包括沿縱向中平面(70)延伸的凹口(80)，其特征在于，它包括平行于底部角形避雷器(34)的至少一個再生分離器(79)，所述至少一個再生分離器包括至少一個金屬表面，該金屬表面沿縱向中平面(70)覆蓋多個凹口(80)的至少一半。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電開關(guān)裝置，其特征在于，所述至少一個再生分離器(79)的金屬表面至少等于XY平面中的電弧隔板的表面的四分之一，所述金屬表面基本上相對于分離器(78)的凹口(80)的底部(81)居中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電開關(guān)裝置，其特征在于，再生分離器(79)的寬度和長度分別至少等于所述分離器(78)的寬度(I)和長度(L)的50％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的電開關(guān)裝置，其特征在于，再生分離器(79)包括沿縱向中平面(70)延伸的凹口(100)，所述凹口的長度小于其它分離器(78)的凹口(80)的長度(L1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電開關(guān)裝置，其特征在于，凹口(100)的長度小于或等于多個凹口(80)的長度(L1)的60％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電開關(guān)裝置，其特征在于，凹口(100)的長度包括在多個凹口(80)的長度(L1)的20％和50％之間。
7.根據(jù)前述任一個權(quán)利要求所述的電開關(guān)裝置，其特征在于，所述至少一個分離器(79)具有大于其它分離器(78)的厚度。
8.根據(jù)前述任一個權(quán)利要求所述的電開關(guān)裝置，其特征在于，所述至少一個再生分離器(79)位于底部角形避雷器(34)和第一分離器(78)之間。
9.根據(jù)前述任一個權(quán)利要求所述的電開關(guān)裝置，其特征在于，它包括單個再生分離器(79)。
10.根據(jù)前述任一個權(quán)利要求所述的電開關(guān)裝置，其特征在于，它包括由導(dǎo)電材料制成的、基本平行于分離器(78)的頂部角形避雷器(96)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電開關(guān)裝置，其特征在于，頂部角形避雷器(96)相對于一組分離器(78)形成角度(δ)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的電開關(guān)裝置，其特征在于，頂部角形避雷器(96)包括沿底部角形避雷器(34)的方向平行于后壁(72)延伸的擋板(98)，可移動觸點部分(22)被設(shè)計為面對打開位置中的所述擋板(98)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電開關(guān)裝置，其特征在于，底部角形避雷器(34)由相對于所述底部角形避雷器(34)的后部凸出的外圍(92)圍繞。
全文摘要
一種電開關(guān)裝置(10)，其包括至少一個電極單元，該電極單元包括由導(dǎo)電材料制成的靜觸點部分(20)、可移動觸點部分(22)和電弧隔板(24)。電弧隔板(24)包括兩個平行的側(cè)凸緣(68)、后壁(72)以及由導(dǎo)電材料制成的底部角形避雷器(34)，其電連接到靜觸點部分(20)。所述底部角形避雷器(34)由氣體產(chǎn)生材料制成的外圍(92)圍繞。電弧隔板包括堆置的分離器(78)，至少兩個分離器包括一個凹口(80)。電弧隔板包括至少一個平行于底部角形避雷器(34)的再生分離器(79)，所述至少一個再生分離器包括至少一個金屬表面，該金屬表面沿縱向中平面(70)覆蓋多個凹口(80)的至少一半。
文檔編號H01H73/18GK1933068SQ20061014127
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者馬克·里瓦爾 申請人:施耐德電器工業(yè)公司