專利名稱：電路斷流器廢氣控制裝置的損耗指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利根據(jù)35 U.S.C. § 119(e)要求2007年3月9日提交的美國臨時申請 S/N. 60/894,031的權(quán)益，其公開文本明白地以引證的方式將其全部內(nèi)容并入 于此。
本專利涉及電路斷流裝置，具體地，本專利涉及與電路斷流裝置關(guān)聯(lián) 的廢氣消音器的損耗指示器。
背景
某些類型的電路斷流裝置——例如熔絲一一在故障隔離期間排出熱電弧 產(chǎn)物和氣體。該廢氣一般不從裝置直接排入大氣，而是被引導(dǎo)通過廢氣控制裝 置。廢氣控制裝置可包括吸熱材料和電弧抑制材料以減少排放電弧產(chǎn)物的溫度 和能量并進一步提供聲音抑制。
廢氣控制裝置能夠減少聲級和氣體排放，而不會顯著影響熔絲或裝置預(yù)想 的電路斷流功能。此外，與非通風(fēng)裝置不同，這些裝置不會對電路斷流裝置產(chǎn) 生不適宜的高背壓，高背壓會造成不希望的效果，包括較高壓力和工作溫度、 較長的起弧時間以及必須消耗較高的工作能量。還要求廢氣控制裝置盡可能地 小和輕，同時維持工作效率并能重復(fù)發(fā)揮作用而不喪失有效性。在共同轉(zhuǎn)讓的 美國專利No. 4,788,519中披露和描述了一種廢氣控制裝置，其內(nèi)容明白地以 引證的方式并入于此。
盡管針對反復(fù)使用而設(shè)計，但廢氣控制裝置具有有限的使用壽命，在 這之后必須將其更換之。在到達其使用壽命后使用廢氣控制裝置將導(dǎo)致熱 電弧產(chǎn)物和氣體的危險排放。然而，了解裝置是否已到達其使用壽命末期 可能是困難的。制造者可規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)限定了該裝置指示其使用壽命 末期的一個或多個器件的一種或多種狀態(tài)。例如，如果裝置的擋板斷裂或受侵蝕超過規(guī)定狀態(tài)，則廢氣控制裝置被認(rèn)為超過其使用壽命。然而，確 定一個或多個器件的狀態(tài)可能是困難的，此外，確定狀態(tài)還要求受過培訓(xùn) 的人員作定期檢査。
附圖簡述


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的包含損耗指示器的廢氣控制裝置的側(cè)視
圖2是沿圖1的線2-2得到的截面圖3是例如圖1所示包括損耗指示器的廢氣控制裝置的擋板的立體圖； 圖4是圖3所示損耗指示器的立體圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的包含損耗指示器的廢氣控制裝置的擋板 的立體圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的包含損耗指示器的廢氣控制裝置的擋板 的立體圖；以及
圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的包含損耗指示器的廢氣控制裝置的擋板 的立體圖；以及
圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的包含損耗指示器的廢氣控制裝置的擋板 的平面圖。
詳細(xì)說明
廢氣控制裝置的損耗指示器可安裝于廢氣控制裝置。損耗指示器具有至少 一個結(jié)構(gòu)特征，該結(jié)構(gòu)特征從與具有剩余使用壽命的廢氣控制裝置對應(yīng)的第一 可觀察狀態(tài)改變至與已到達其使用壽命末期并需要更換的廢氣控制裝置對應(yīng) 的第二可觀察狀態(tài)。損耗指示器可以是環(huán)、橋、 一個或多個引腳、多層結(jié)構(gòu)、 一串珠子或固定于或形成有廢氣控制裝置的擋板的其它適宜結(jié)構(gòu)構(gòu)件。損耗指 示器在廢氣控制裝置工作期間暴露于流過廢氣控制裝置的廢氣，這種暴露造成 第一狀態(tài)至第二狀態(tài)的改變。
參照圖1和圖2，損耗指示器卯可與例如前述美國專利No. 4,788,519中 提到的廢氣控制裝置IO結(jié)合使用。廢氣控制裝置的具體結(jié)構(gòu)對損耗指示器的創(chuàng)新性方面并不是關(guān)鍵的。然而，為了幫助理解根據(jù)本發(fā)明的損耗指示器的結(jié)構(gòu)和功能，在廢氣控制裝置的闡述中對其作出說明，例如廢氣控制裝置IO。
廢氣控制裝置IO可包括殼體12。殼體12包括限定一進氣口 16的端壁14。廢氣控制裝置10可包括吸熱介質(zhì)或材料的多個段或多個層。示出兩個段，即第一段18和第二段20。段18和20也被稱為散熱區(qū)。進入進氣口 16的熱廢氣經(jīng)過第一段18并隨后經(jīng)過第二段20。廢氣的溫度因經(jīng)過第一段18而降低并因經(jīng)過第二段20而進一步降低。用以提供吸熱介質(zhì)層的材料選擇和所選材料的結(jié)構(gòu)不在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可使用具有任何適宜結(jié)構(gòu)的任何適宜材料。
端壁14包括與固定于例如熔絲32的電路斷流器的鎖緊軸環(huán)30的螺紋28配合的構(gòu)造，例如螺紋26。當(dāng)熔絲32工作時，熱廢氣(即電弧產(chǎn)物)通過熔絲32的中空廢氣延伸段31排出，能量以熱、光和聲音的形式產(chǎn)生。通過熔絲32工作產(chǎn)生的能量隨著電路電壓、被阻斷的電流大小以及交流電波中最初出現(xiàn)故障的點(例如源自故障條件的過電流)而變化。如果熔絲32利用可熔金屬元件、起弧棒等，則廢氣將包含金屬蒸氣。
逸出廢氣延伸段30并經(jīng)過進氣口 16的熱廢氣最初接納在氣體膨脹腔室34內(nèi)。在熔絲32工作期間產(chǎn)生的電弧可通過廢氣的涌入而吹入廢氣控制裝置10，并且該電弧容易停留在導(dǎo)電起弧末端36，該導(dǎo)電起弧末端36為該目的而提供并沿廢氣控制裝置10的中央設(shè)置在氣體膨脹腔室34內(nèi)。廢氣隨后經(jīng)過上擋板40的開口 38并進入吸熱材料的第一段18。吸熱材料22吸收大量來自廢氣的能量，導(dǎo)致逸出第一段18并進入第二段20的廢氣溫度的顯著降低。廢氣離開第一段18并進入第二段20，在那里遇到另一吸熱介質(zhì)，例如織物銅網(wǎng)篩24。廢氣隨后經(jīng)過第二段20被進一步冷卻。
廢氣在經(jīng)過第二段20后經(jīng)過分流板46的通孔44。在經(jīng)過分流板46后，廢氣進入中間腔室48。中間腔室48由殼體12、分流板46、間隔件50和中間擋板52界定。廢氣經(jīng)過中間腔室48、經(jīng)過中間擋板52的孔54并進入下腔室58。下腔室58由中間擋板52、網(wǎng)篩構(gòu)件60和殼體12界定。網(wǎng)篩構(gòu)件60可包括底壁62、外周側(cè)壁64和框緣66。框緣66抵靠住中間擋板52且底壁62抵靠住下?lián)醢褰M件68。篩網(wǎng)構(gòu)件60和殼體12附近的套管72之間的體積70可包括吸熱材料。下?lián)醢褰M件68可包括帶狹縫76的前阻擋構(gòu)件77和帶孔80的阻
6擋構(gòu)件78。經(jīng)過下腔室58的廢氣流過體積70并隨后經(jīng)過前阻擋構(gòu)件77和阻 擋構(gòu)件78的孔80?？?0充當(dāng)廢氣口。廢氣隨后排出廢氣控制裝置IO和熔絲 32的環(huán)境。
如圖l-2所示，阻擋構(gòu)件40可包括安裝于其上的損耗指示器90。損耗指 示器90可通過端壁14的端口 16方便地觀察到。從視覺上檢查損耗指示器90 的狀態(tài)以確定其狀態(tài)提供了一種簡單、可靠的確定廢氣控制裝置10是否尚有 剩余使用壽命的方法。
損耗指示器90設(shè)計成配合于例如阻擋件40的已有阻擋件而不必對阻擋件 40予以改型。然而，在本發(fā)明的替換實施例中，阻擋件40的改型適于結(jié)合或 整合損耗指示器90 (例如圖7所示的實施例)。
參照圖3和圖4，損耗指示器90包括環(huán)構(gòu)件92，該環(huán)構(gòu)件92具有外徑(OD)、 內(nèi)徑(ID)和環(huán)寬度。可選擇損耗指示器90的厚度以使其基本與阻擋件40的厚 度相等。當(dāng)阻擋件40為多層結(jié)構(gòu)時，如圖2所示，環(huán)構(gòu)件可具有從接近多層 結(jié)構(gòu)中的一個層的厚度至大約多層結(jié)構(gòu)的總厚度的厚度。選擇OD、 ID和環(huán)寬 度，以使環(huán)斷裂呈現(xiàn)第二視覺觀察狀態(tài)，該狀態(tài)對應(yīng)于到達其使用壽命末期的 相關(guān)廢氣控制裝置。在一個例子中，可使OD稍大于端口 16的內(nèi)徑(ID)，例如 大約35mm至大約42mm (大約1.4英寸至大約1.7英寸)。ID可從大約32mm 至大約35mm (大約1.25英寸至大約1.5英寸)，這導(dǎo)致2 — 2.5mm (將近3/32 英寸)的環(huán)寬度。因此，容易看到和確定的環(huán)構(gòu)件92的斷裂、折斷和不連續(xù)、 第二視覺觀察狀態(tài)是廢氣控制裝置10已到達其使用壽命的末期并需要更換的 指示。
為了相對于阻擋件40定位和固定損耗指示器90，環(huán)構(gòu)件92可形成有狹 帶構(gòu)件94。狹帶構(gòu)件94包括形成有孔98的轂部分96?？?8容納螺柱82，該 螺柱82包括擰入起弧末端36的螺紋通道86中的螺紋端84，該起弧末端36 將損耗指示器90相對于阻擋件40保持在位。損耗指示器90可進一步和可選 擇地形成有耳部100，該耳部100上形成有微凸102。形成有微凸102的耳部 允許損耗指示器卯通過微凸與孔38的配合而相對于阻擋件40定位，這防止 在擰緊起弧末端時損耗指示器90的轉(zhuǎn)動。
損耗指示器90可用金屬制成，例如用來形成阻擋件40的同一金屬。另外，損耗指示器90可施以油漆或涂料以使其與阻擋件40區(qū)別開。盡管油漆或涂料
可能無法經(jīng)受住廢氣控制裝置最初幾次操作，然而涂料至少在起初能提供廢氣 控制裝置的使用壽命的非常容易觀察的指示。
圖5示出損耗指示器的另一實施例。損耗指示器110包括環(huán)構(gòu)件112。該 環(huán)構(gòu)件112的結(jié)構(gòu)和尺寸可類似于上面結(jié)合環(huán)構(gòu)件92描述的那些結(jié)構(gòu)和尺寸。 形成于環(huán)構(gòu)件112的腳114從環(huán)構(gòu)件112沿徑向向外延伸。腳114為"L"形， 且每個腳114的端部116延伸通過阻擋構(gòu)件40的孔38。腳114類似彈簧的動 作使損耗指示器110相對于阻擋件40保持在位。腳114支承環(huán)構(gòu)件112，使其 以間隔關(guān)系離開阻擋件40。例如，環(huán)構(gòu)件112可支承在大約6至13mm之間 (將近0.25英寸至大約0.50英寸)。與損耗指示器90和環(huán)構(gòu)件92相似，環(huán) 構(gòu)件112的斷裂或折斷提供廢氣控制裝置10已到達其使用壽命的末期的指示。
圖6示出損耗指示器的又一替換實施例。損耗指示器120包括與阻擋件 40 —體形成的環(huán)構(gòu)件122。在這種情形下，環(huán)構(gòu)件122由與阻擋件40相同的 材料制成。環(huán)構(gòu)件122可基本如上所述地結(jié)合環(huán)構(gòu)件92規(guī)定其尺寸，且例如 OD可從大約30mm至大約40mm (大約1.2英寸至大約1.5英寸)，而ID可 從大約18mm至大約26mm (大約0.70英寸至大約1.0英寸)。類似于損耗指 示器90和環(huán)構(gòu)件92，環(huán)構(gòu)件122的斷裂或失效提供廢氣控制裝置10已到達其 使用壽命末期的指示。阻擋件40可以是多層結(jié)構(gòu)，如圖2所示。當(dāng)阻擋件40 具有多層結(jié)構(gòu)時，環(huán)構(gòu)件122可形成在多層中的一個或多個層。例如，環(huán)構(gòu)件 122可形成在易于通過端口 16辨認(rèn)的最上層。
圖7示出損耗指不器的又一替換實施例。損耗指示器130包括多個基本垂 直于阻擋件40地延伸通過孔38的多個引腳132。引腳132可延伸高過阻擋件 40的表面約6—13mm之間(0.25英寸至大約0.5英寸)。引腳132可固定于 底部(未繪出)，該底部的位置正對引腳132延伸通過的表面的相對表面。在 阻擋件40是多層結(jié)構(gòu)(如圖2所示)的實施例中，底部可位于多層阻擋件40 的諸個層之間以使損耗指示器相對于阻擋件40固定在位。隨著廢氣控制裝置 的使用，引腳132磨損。當(dāng)引腳132不再可見時，這表示廢氣控制裝置10已 到達其使用壽命的末期。
如所述那樣，阻擋件40可以是多層結(jié)構(gòu)。就此而言，可通過對構(gòu)成阻擋件40的多個層的相間層以不同顏色施加油漆或涂料而使損耗指示器與阻擋件
40—體地形成。例如，可將最外層涂成綠色，將中間層涂成黃色并將失效前磨 損的最下層或最末層涂成紅色。損耗指示器的顏色觀察提供廢氣控制裝置10
具有剩余使用壽命的視覺指示。
圖8示出損耗指示器的又一實施例。損耗指示器140包括固定在環(huán)或"串" 144上的多個"珠"142。環(huán)144可以是薄材料段，例如與用來制造阻擋件40 的金屬相類似，并可具有圓形橫截面、單股或多股線等。珠142可由金屬、陶 瓷或其它適宜的一般耐熱材料制成并直接形成在"串"上，或具有環(huán)144松弛 置于其中的孔。珠142可用合適材料形成、涂覆或用其它方法制造以具有亮色 外觀以便于觀察。環(huán)144和珠142的觀察可提供剩余使用壽命的視覺指示。當(dāng) 廢氣控制裝置10到達其使用壽命末期時，環(huán)144斷裂并將珠放開。搖動廢氣 控制裝置10導(dǎo)致卡嗒聲且視覺觀察表示珠己脫離"串"，由此提供廢氣控制 裝置己到達其使用壽命末期的兩種可證實的指示。
已針對若干較佳實施例對本發(fā)明進行了說明。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解 本發(fā)明可以其它方式表現(xiàn)而不脫離其真實范圍，該范圍將在所附權(quán)利要求書中 闡述。
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權(quán)利要求
1.一種廢氣控制裝置，包括設(shè)置在廢氣控制裝置的殼體內(nèi)并暴露于通過所述廢氣控制裝置的廢氣流的損耗指示器，所述損耗指示器具有第一可觀察狀態(tài)，所述第一可觀察狀態(tài)指示所述廢氣控制裝置的剩余使用壽命，并響應(yīng)通過所述廢氣控制裝置的廢氣流來呈現(xiàn)第二可觀察狀態(tài)，所述第二可觀察狀態(tài)指示廢氣控制裝置已到達其使用壽命末期。
2. 如權(quán)利要求1所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述損耗指示器包括環(huán)構(gòu)件，所述環(huán)構(gòu)件具有支承在所述廢氣控制裝置的阻擋構(gòu)件附近的基本連 續(xù)的環(huán)構(gòu)件。
3. 如權(quán)利要求2所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述環(huán)構(gòu)件固定于 所述阻擋構(gòu)件的表面。
4. 如權(quán)利要求2所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述環(huán)構(gòu)件以間隔 關(guān)系相對于阻擋構(gòu)件的表面固定。
5. 如權(quán)利要求2所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述環(huán)構(gòu)件與所述 阻擋構(gòu)件形成一體。
6. 如權(quán)利要求2所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述阻擋構(gòu)件包括 多個材料層而所述環(huán)構(gòu)件與所述多個材料層中的一個層形成一體。
7. 如權(quán)利要求2所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述環(huán)構(gòu)件具有外 徑，所述外徑的尺寸大于所述廢氣控制裝置的入口的內(nèi)徑。
8. 如權(quán)利要求2所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述第一視覺觀察 狀態(tài)包括所述環(huán)構(gòu)件基本連續(xù)和不間斷，而所述第二視覺觀察狀態(tài)是所述環(huán)構(gòu) 件斷裂或不連續(xù)。
9. 如權(quán)利要求1所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述第一觀察狀態(tài) 包括第一顏色指示，而所述第二觀察狀態(tài)包括不同于所述第一顏色指示的第二 顏色指示。
10. 如權(quán)利要求9所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述阻擋件包括多 層結(jié)構(gòu)，第一層具有第一顏色指示而第二層具有第二顏色指示。
11. 如權(quán)利要求l所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述損耗指示器包 括基本垂直于所述廢氣控制裝置的阻擋構(gòu)件的表面延伸的引腳。
12. 如權(quán)利要求1所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述損耗指示器包 括相對于所述廢氣控制裝置的阻擋構(gòu)件的表面固定的多個"珠"，當(dāng)其使用壽 命結(jié)束時， 一旦搖動所述廢氣控制裝置10，這些珠能相對于所述阻擋件自由移 動且彼此發(fā)出卡嗒聲。
13. 如權(quán)利要求l所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述損耗指示器具 有一個以上的第一觀察狀態(tài)和一個以上的第二觀察狀態(tài)。
14. 如權(quán)利要求1所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述廢氣控制裝置 包括殼體；形成為配合于故障控制裝置的廢氣入口；與所述入口對準(zhǔn)地設(shè)置 在殼體內(nèi)并設(shè)置成暴露于來自所述故障控制裝置的廢氣流的阻擋件；其中所述 損耗指示器靠近所述阻擋件設(shè)置在殼體內(nèi)并可從所述殼體外部觀察到。
15. 如權(quán)利要求14所述的廢氣控制裝置，其特征在于，所述損耗指示器 包括相對于所述廢氣控制裝置的阻擋構(gòu)件的表面固定的多個珠，所述珠相對于 所述阻擋件且互相相對自由移動，從而在搖動所述廢氣控制裝置10時產(chǎn)生卡 嗒聲。
全文摘要
一種廢氣控制裝置(10)包括設(shè)置在廢氣控制裝置的殼體內(nèi)的損耗指示器(90)。該損耗指示器(90)設(shè)置成暴露于通過所述廢氣控制裝置(10)的廢氣流。損耗指示器具有指示廢氣控制裝置的剩余使用壽命的第一觀察狀態(tài)。損耗指示器響應(yīng)通過廢氣控制裝置的廢氣流以呈現(xiàn)第二觀察狀態(tài)，該第二觀察狀態(tài)指示廢氣控制裝置已到達其使用壽命末期。
文檔編號H01H85/43GK101689448SQ200880013659
公開日2010年3月31日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月9日
發(fā)明者G·R·博哈特, J·R·蒙彈特, M·G·艾尼斯 申請人:S&C電力公司