專利名稱：具有抗噴濺功能的斷路器及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
具有抗噴濺功能的斷路器及裝置
背景技術(shù)：
斷路器打開時產(chǎn)生的電弧會導(dǎo)致觸點(diǎn)上的金屬過熱并成為熔融金屬。當(dāng)觸點(diǎn)打開時，熔融金屬被貫穿斷路器內(nèi)部的電離空氣和氣體所推動。熔融金屬的沉積或“噴濺”會在其著落處冷卻和固化，并影響斷路器的功能性。例如，金屬沉積物會影響機(jī)械部件的運(yùn)動并阻止正常的操作。金屬沉積物也會使斷路器部件電連接，從而導(dǎo)致短路。通常，斷路器具有這樣的設(shè)計結(jié)構(gòu)，該設(shè)計結(jié)構(gòu)旨在通過防止金屬噴濺物與斷路器部件之間的接觸來減輕金屬噴濺物的影響。一些斷路器包括物理隔離物或屏蔽，其保護(hù)一些部件免于受到金屬噴濺物的接觸。另外一些斷路器包括通風(fēng)結(jié)構(gòu)，其試圖引導(dǎo)電離空氣和氣體以及它們攜帶出斷路器的金屬噴濺物，以使得氣體不會推動金屬噴濺物落在內(nèi)部斷路器部件上。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種具有抗噴濺功能的斷路器，其包括在可在電閉合位置和電斷開位置之間機(jī)械地運(yùn)動的一對配合操作的觸點(diǎn)，以及聯(lián)接到該對觸點(diǎn)以在電閉合位置和電斷開位置之間移動該對觸點(diǎn)的機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)。該斷路器還包括響應(yīng)于流過該對觸點(diǎn)的電流以便當(dāng)流過該對觸點(diǎn)的電流中出現(xiàn)預(yù)定電流狀況時致動該機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)的脫扣機(jī)構(gòu)。該脫扣機(jī)構(gòu)包括至少一個抗噴濺部件，該抗噴濺部件包括抗噴濺表面。優(yōu)選地，該抗噴濺部件包括雙金屬裝置，該雙金屬裝置響應(yīng)于由通過該雙金屬裝置流向該對觸點(diǎn)的電流所產(chǎn)生的熱量而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，該抗噴濺表面通過在抗噴濺部件上施加帶而形成，其中該帶具有抗噴濺表面。優(yōu)選地，當(dāng)該對觸點(diǎn)處于電閉合位置時，該抗噴濺部件承載流過該對觸點(diǎn)的電流。優(yōu)選地，至少一個機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)部件包括抗噴濺表面。更優(yōu)選地，所述至少一個機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)部件包括彈簧。本實(shí)用新型還提供一種具有抗噴濺功能的裝置，包括導(dǎo)電元件，該導(dǎo)電元件適配成承載流過斷路器設(shè)備的電流，其中該導(dǎo)電元件包括抗噴濺表面。優(yōu)選地，該導(dǎo)電元件為雙金屬裝置。優(yōu)選地，該抗噴濺表面通過在該導(dǎo)電元件上施加帶而形成，其中該帶具有抗噴濺表面。

結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書一部分的附圖示出了本實(shí)用新型的不同方面的各種示例性系統(tǒng)、方法和其它示例性實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，圖中所示元件的邊框(例如盒狀物、一組盒狀物或其它形狀)代表了邊框的一個示例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是， 在一些示例中，一個元件可設(shè)計為多個元件或者多個元件可設(shè)計為一個元件。在一些示例中，示出為一個元件的內(nèi)部元件的另一個元件可被實(shí)現(xiàn)為外部元件，反之亦然。此外，這些元件并不是按比例繪出的。圖1是位于電閉合或電流導(dǎo)通狀態(tài)的斷路器的一示例性實(shí)施例的示意圖。圖2是圖1所示的斷路器處于電斷開狀態(tài)的示意圖。圖3是包括具有抗噴濺表面的部件的斷路器的一示例性實(shí)施例的示意圖。圖4是包括具有抗噴濺表面的部件的斷路器的另一示例性實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
這里所描述的斷路器至少包括已設(shè)有抗噴濺表面的脫扣機(jī)構(gòu)部件。該抗噴濺表面有效地減少了附著到該部件的金屬噴濺物的量，提高了斷路器的可靠性。因此，不像現(xiàn)有技術(shù)中的斷路器試圖阻止金屬噴濺物接觸到斷路器的脫扣機(jī)構(gòu)部件那樣，這里所描述的斷路器是在金屬噴濺物已經(jīng)接觸到該部件之后防止其附著在該部件上。以下包括對這里所用的選定術(shù)語的定義。這些定義包括在術(shù)語的范圍內(nèi)并可用于實(shí)施的部件的不同的示例和/或形式。這些示例并不是限制性的。術(shù)語的單數(shù)和復(fù)數(shù)形式均在定義的范圍內(nèi)。所提及的“一個實(shí)施例”、“一實(shí)施例”、“一個示例”、“一示例”等等均表示所描述的實(shí)施例或示例可包括特定的特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元件或限定，但并不是每個實(shí)施例或示例都必須包括所述特定的特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元件或限定。另外，短語“在一個實(shí)施例中”的重復(fù)使用不必然指代相同的實(shí)施例，雖然可以指代相同的實(shí)施例。圖1示出了接地故障斷路器10的一示例性實(shí)施例。該接地故障斷路器包括殼體 12，該殼體12由電絕緣材料例如熱固性樹脂構(gòu)成。通常接地故障斷路器10的尺寸大約為 3英寸長、2英寸高和1英寸寬。具有這些尺寸的斷路器10適于安裝到傳統(tǒng)的負(fù)荷中心箱和面板蓋中。斷路器10包括一對協(xié)同工作的觸點(diǎn)15a、15b，其在圖1所示的閉合位置和圖2所示的斷開位置之間可移動?？傮w由40指示的機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)響應(yīng)于復(fù)位桿觀的致動或者脫扣機(jī)構(gòu)20的操作而移動觸點(diǎn)。為簡便起見，這里沒有包含機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)40和復(fù)位桿觀的細(xì)節(jié)。類似的機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)在美國專利No. 4，081，852中有描述，其作為參考引用于此以使對結(jié)構(gòu)和操作的描述完整。脫扣機(jī)構(gòu)20包括一個或多個脫扣機(jī)構(gòu)部件，所述部件的特性根據(jù)流過斷路器的電流的量和/或特征而改變。在一些實(shí)施例中，脫扣機(jī)構(gòu)部件為承載流過斷路器的電流的載流元件。在圖1-3所示的實(shí)施例中，脫扣機(jī)構(gòu)20包括雙金屬裝置32，該雙金屬裝置32 為在上端處緊固到固定不動的殼體突起39的扁平元件。該雙金屬裝置32的下端沒有被錨固，其在圖1所示的箭頭“A”的方向上可自由地偏轉(zhuǎn)。當(dāng)雙金屬裝置32變冷時，它處于圖 1所示的伸直位置。當(dāng)雙金屬裝置變熱時，它在箭頭“A”所示的方向上偏轉(zhuǎn)。雙金屬裝置被選擇為具有偏轉(zhuǎn)特性，這提供了在預(yù)期的操作電流下的合適的斷路器操作，并且當(dāng)電流水平超過可接受水平時致動該機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)，如下面將更詳細(xì)描述的。盡管圖1-4所示的脫扣機(jī)構(gòu)20包括雙金屬裝置32，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，脫扣機(jī)構(gòu)還可以采用其它裝置，如磁體、螺線管、等等。在圖1中，加粗的箭頭“I”指示電流。電流通過導(dǎo)體(未圖示出)上的入口 14進(jìn)入斷路器。電流流過雙金屬裝置32、柔性導(dǎo)體37、以及承載移動觸點(diǎn)15b的移動臂47。在伸直位置，雙金屬裝置32支撐位于圖1所示位置中的可動銜鐵41。該銜鐵41包括與閂鎖元件51接合的閂鎖表面41a。該閂鎖元件抵抗彈簧43的偏壓力來保持機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)40， 彈簧43的偏壓力朝圖2所示的觸點(diǎn)斷開位置推動機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)40。在正常操作中，由電流引起的雙金屬裝置32的偏轉(zhuǎn)不足以使閂鎖元件51與銜鐵的閂鎖表面41a脫離接合并沿順時針方向旋轉(zhuǎn)至斷開位置。當(dāng)過電流狀況出現(xiàn)時，雙金屬裝置進(jìn)一步偏轉(zhuǎn)，從而移動銜鐵41及其閂鎖表面 41a至與閂鎖元件51脫離接合。然后，機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)被彈簧推動至圖2所示的斷開位置。在一些實(shí)施例中，斷路器10包括接地故障檢測裝置，其響應(yīng)于電流的瞬時尖峰而斷開觸點(diǎn)。 磁性元件45設(shè)置為緊鄰雙金屬裝置32。雙金屬裝置32中的電流在磁性元件45中感應(yīng)出磁力。當(dāng)電流到達(dá)預(yù)定水平時，該磁力變得足以在箭頭“B”所示的方向上移動銜鐵41。這一運(yùn)動牽拉閂鎖表面41a至與閂鎖元件51脫離接合以將觸點(diǎn)斷開，如圖2所示。圖3和4示出了斷路器300、400的示例性實(shí)施例，其具有包括至少一個抗噴濺表面的脫扣機(jī)構(gòu)部件?？箛姙R表面排斥金屬噴濺物以使得這些噴濺物不易于附著到該表面上。圖3是斷路器300的一實(shí)施例的示意圖，其包括雙金屬裝置332。該雙金屬裝置332具有抗噴濺涂層。該抗噴濺涂層可以是固體潤滑劑。示例性的固體潤滑劑包括氮化硼、二硫化鉬、含氟聚合物、以及石墨。對各種固體潤滑劑是否適于作為抗噴濺表面進(jìn)行了測試。使用雙絲電弧噴槍來產(chǎn)生金屬噴濺物，并且建立了合適的噴射參數(shù)以便從銅、316不銹鋼和鎢絲中產(chǎn)生噴濺物。雙絲電弧熱噴射設(shè)備在安裝到鋼板上并距離噴槍噴嘴10英尺遠(yuǎn)處的雙金屬帶上進(jìn)行噴射。 一些雙金屬帶電鍍有錫，這是此類裝置常見的。另一些雙金屬裝置沒有被電鍍。由于錫的低熔點(diǎn)特性，可有利地選擇固化溫度低于錫的熔點(diǎn)232°C的抗噴濺涂層。對涂覆不同類型固體潤滑劑的雙金屬裝置進(jìn)行了測試。固體潤滑劑涂層懸浮在液態(tài)溶液中，并通過氣溶膠噴射(aerosol spray)沉積在雙金屬裝置上。采用電鍍的和非電鍍的對照樣品，測試包括涂覆有ZYP涂料公司提供的氮化硼的雙金屬裝置、涂覆有ZYP涂料公司提供的超級增強(qiáng)石墨的雙金屬裝置、涂覆有Sim涂料公司生產(chǎn)的低溫固化含氟聚合物的雙金屬裝置、以及涂覆公司生產(chǎn)的低溫固化含氟聚合物的雙金屬裝置。被測試的含氟聚合物涂層是樹脂和含氟聚合物潤滑劑的混合物。在雙金屬裝置樣品上收集銅和不銹鋼的金屬噴濺物12秒鐘的時間。在雙金屬裝置樣品上收集鎢的金屬噴濺物3秒鐘的時間。在被金屬噴濺物噴射后，對雙金屬帶進(jìn)行光學(xué)分析，并且相對于噴濺物的每個金屬部件來確定噴濺數(shù)目和噴濺覆蓋范圍。為了確定噴濺數(shù)目，利用斜光對每個樣品以30X進(jìn)行掃描以計數(shù)金屬噴濺物顆粒。為了確定噴濺覆蓋范圍，取最大噴濺物顆粒面積的50X縮微照片。對圖像進(jìn)行分析，以便從每個照片上測量噴濺物覆蓋范圍的總面積。確定噴濺物覆蓋范圍以提供抗噴濺性能的更好指示。與沒有涂覆的對照樣品相比，超級增強(qiáng)石墨和含氟聚合物涂層都在抗噴濺性能上提供了顯著的改進(jìn)。因此，可根據(jù)成本和制造因素來選擇這些材料中的任一種，以及其它的抗噴濺涂層。圖4示出了斷路器400的一可選實(shí)施例，其具有包括抗噴濺表面的脫扣機(jī)構(gòu)部件。 該斷路器400包括雙金屬裝置432，該雙金屬裝置432具有附著在一側(cè)的固體潤滑劑承載
帶。該固體潤滑劑承載帶可以是例如Teflon (特氟龍)帶。根據(jù)圖3所概括的過程，對2密耳(mil)和3密耳的leflol! 帶進(jìn)行了測試。2密耳的Teflpu 帶的性能比3
密耳的Teflon 帶以及所有固體潤滑劑氣溶膠涂層都要好。Teflon 帶是具有成本優(yōu)
勢的可選涂層，但是在雙金屬裝置上應(yīng)用時可能存在制造上的難度。 在其它實(shí)施例中，代替脫扣機(jī)構(gòu)部件或者除了脫扣機(jī)構(gòu)部件之外，其它的斷路器
部件也可包括抗噴濺表面。例如，彈簧43或其它機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)部件可適于包括抗噴濺表盡管通過描述示例已經(jīng)說明了示例性的系統(tǒng)、方法等，并且盡管已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地描述了這些示例，但是，申請人并不旨在將所附權(quán)利要求的范圍限制或限定于這些細(xì)節(jié)。當(dāng)然，不可能描述部件或方法的每個能想到的組合以用于描述這里所述的系統(tǒng)、方法等的目的。因此，本實(shí)用新型不限于所示出和描述的具體細(xì)節(jié)、代表性設(shè)備、以及說明性示例。因而，本申請旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有修改、改進(jìn)和變型。對于詳細(xì)的說明書或權(quán)利要求書中使用的術(shù)語“包含”，其與用作權(quán)利要求中的過渡性詞語時的術(shù)語“包括”類似，應(yīng)被解釋為包含性的(即開放性的)。
權(quán)利要求1.一種具有抗噴濺功能的斷路器，包括能夠在電閉合位置和電斷開位置之間機(jī)械地移動的一對協(xié)同工作的觸點(diǎn)；與該對觸點(diǎn)聯(lián)接以在電閉合位置和電斷開位置之間移動該對觸點(diǎn)的機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)；響應(yīng)于流過該對觸點(diǎn)的電流以便當(dāng)流過該對觸點(diǎn)的電流中出現(xiàn)預(yù)定電流狀況時致動該機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)的脫扣機(jī)構(gòu)；以及其中，該脫扣機(jī)構(gòu)包括至少一個包含抗噴濺表面的抗噴濺部件。
2.如權(quán)利要求1所述的具有抗噴濺功能的斷路器，其特征在于，該抗噴濺部件包括雙金屬裝置，該雙金屬裝置響應(yīng)于由通過該雙金屬裝置流向該對觸點(diǎn)的電流所產(chǎn)生的熱量而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的具有抗噴濺功能的斷路器，其特征在于，該抗噴濺表面包括固體潤滑劑。
4.如權(quán)利要求3所述的具有抗噴濺功能的斷路器，其特征在于，該固體潤滑劑為含氟聚合物。
5.如權(quán)利要求1所述的具有抗噴濺功能的斷路器，其特征在于，該抗噴濺表面通過在抗噴濺部件上噴射涂層而形成。
6.如權(quán)利要求1所述的具有抗噴濺功能的斷路器，其特征在于，該抗噴濺表面通過在抗噴濺部件上施加帶而形成，其中該帶具有抗噴濺表面。
7.如權(quán)利要求1所述的具有抗噴濺功能的斷路器，其特征在于，當(dāng)該對觸點(diǎn)處于電閉合位置時，該抗噴濺部件承載流過該對觸點(diǎn)的電流。
8.如權(quán)利要求1所述的具有抗噴濺功能的斷路器，其特征在于，至少一個機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)部件包括抗噴濺表面。
9.如權(quán)利要求8所述的具有抗噴濺功能的斷路器，其特征在于，所述至少一個機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)部件包括彈簧。
10.一種具有抗噴濺功能的裝置，包括導(dǎo)電元件，該導(dǎo)電元件適配成承載流過斷路器設(shè)備的電流，其中該導(dǎo)電元件包括抗噴濺表面。
11.如權(quán)利要求10所述的具有抗噴濺功能的裝置，其特征在于，該抗噴濺表面包括固體潤滑劑。
12.如權(quán)利要求11所述的具有抗噴濺功能的裝置，其特征在于，該抗噴濺表面包括含氟聚合物。
13.如權(quán)利要求10所述的具有抗噴濺功能的裝置，其特征在于，該抗噴濺表面通過在該導(dǎo)電元件上噴射涂層而形成。
14.如權(quán)利要求10所述的具有抗噴濺功能的裝置，其特征在于，該導(dǎo)電元件為雙金屬裝置。
15.如權(quán)利要求10所述的具有抗噴濺功能的裝置，其特征在于，該抗噴濺表面通過在該導(dǎo)電元件上施加帶而形成，其中該帶具有抗噴濺表面。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有抗噴濺功能的斷路器及裝置，其至少包括設(shè)有抗噴濺表面的脫扣機(jī)構(gòu)部件。該抗噴濺表面有效地減少了附著在該部件上的金屬噴濺物的量，從而提高了斷路器的可靠性。該抗噴濺表面可通過在該脫扣機(jī)構(gòu)部件上涂覆固體潤滑劑而形成，或者通過以帶的形式將固體潤滑劑施加到該脫扣機(jī)構(gòu)部件上而形成。
文檔編號H01H71/10GK202025687SQ20102070148
公開日2011年11月2日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者A·A-A·埃爾莫斯, J·G·馬洛尼, J·M·韋納 申請人:伊頓公司