相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2014年11月17日提交的美國專利申請序列號14/542,765的優(yōu)先權(quán)和權(quán)利要求書，該專利申請通過引用的方式結(jié)合到本文中。

所公開的理念總體涉及真空開關(guān)設(shè)備，并且更具體地，涉及諸如真空滅弧室之類的真空開關(guān)設(shè)備。所公開的理念還涉及用于真空開關(guān)設(shè)備的觸頭組件。所公開的理念還涉及將電觸頭固定至真空開關(guān)設(shè)備中的電極的方法。

背景技術(shù)：

一些諸如電力斷路器之類的斷路器采用真空滅弧室作為開關(guān)裝置。真空滅弧室總體包括可分離電觸頭，該等可分離電觸頭布置于位于絕緣殼體內(nèi)的相應(yīng)電極的端部上。電觸頭通常通過釬焊機械并且電氣連接至電極。在將真空滅弧室的進(jìn)一步的部件與電極/電觸頭組件一起組裝時，重要的是保持所固定的電極/電觸頭之間的配合。用于固定該連接的已知實踐涉及在電觸頭的頂部上采用觸頭配重。然而，采用觸頭配重具有缺點。例如，在真空滅弧室釬焊于爐中時，觸頭配重需要爐提供額外的能量支出。此外，采用觸頭配重產(chǎn)生了電觸頭將無法正確定位的風(fēng)險，從而可能造成其間接頭釬焊不良，從而導(dǎo)致該接頭以及整個真空滅弧室的電阻增大，這是不期望的。還存在禁止使用定位配重的情況(例如并且不具有限制性意義地，在單個真空釬焊爐運行中釬焊整個真空滅弧室時)。

因此，真空開關(guān)設(shè)備、觸頭組件和將電觸頭固定至其電極的方法仍然存在改進(jìn)的空間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

所公開的涉及觸頭組件以及將電觸頭固定至真空開關(guān)設(shè)備中的電極的相關(guān)方法的理念的實施例滿足了這些以及其它的需求。

根據(jù)所公開理念的一個方面，提供一種用于真空開關(guān)設(shè)備的觸頭組件。該真空開關(guān)設(shè)備包括真空外殼。該真空外殼具有內(nèi)部。觸頭組件包括：布置于真空外殼的內(nèi)部中的多個電觸頭，至少一個電觸頭具有孔；和多個電極，該多個電極中的每一個與多個電觸頭中相應(yīng)的一個接合，至少一個電極包括基部和凸起。凸起從基部延伸到電觸頭的孔中，以便將電觸頭固定至電極。

根據(jù)所公開理念的另一個方面，一種真空開關(guān)設(shè)備包括：具有內(nèi)部的真空外殼；和觸頭組件，該觸頭組件包括：布置于真空外殼的內(nèi)部中的多個電觸頭，至少一個電觸頭具有孔；和多個電極，該多個電極中的每一個與多個電觸頭中相應(yīng)的一個接合，至少一個電極包括基部和凸起。凸起從基部延伸到電觸頭的孔中，以便將電觸頭固定至電極。

根據(jù)所公開理念的另一個方面，提供一種將電觸頭固定至真空開關(guān)設(shè)備中的電極的方法。該真空開關(guān)設(shè)備包括具有內(nèi)部的真空外殼。電極包括基部和從該基部延伸的凸起。電觸頭具有孔。電觸頭布置于真空外殼的內(nèi)部中。該方法包括以下步驟：將凸起插入到電觸頭的孔中；和使該凸起變形，以便將電觸頭固定至電極。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下對優(yōu)選實施例的描述時，能夠獲得對所公開理念的全面理解，在附圖中：

圖1是示出了將電觸頭固定至電極之前的根據(jù)所公開理念的實施例的觸頭組件的簡化剖視圖；

圖2是圖1的觸頭組件的簡化剖面圖，其中示出了電極延伸至電觸頭中和模具設(shè)備的部件；

圖3是圖2的觸頭組件和模具設(shè)備的部件的簡化剖面圖，還示出了模具設(shè)備的其它特征；

圖4a是圖2的觸頭組件的簡化剖面圖，改型為示出了固定至電極的電觸頭；

圖4b是圖4a的觸頭組件的簡化頂平面圖；

圖4c是圖4a的觸頭組件的一部分的放大剖面圖；

圖5是根據(jù)所公開理念的實施例的真空開關(guān)設(shè)備及其觸頭組件的剖面圖；和

圖6是根據(jù)所公開理念的備選實施例的真空開關(guān)設(shè)備及其觸頭組件的剖面圖。

具體實施方式

為了下文描述的目的，本文中使用的諸如“向上”、“向下”、“頂部”、“底部”的方位短語及其衍生形式將涉及所公開理念在附圖中如何取向。應(yīng)當(dāng)理解，附圖中所示以及以下說明書中所描述的特定元件僅僅是所公開理念的示例性實施例。因此，與本文中所公開的實施例相關(guān)的特定取向和其它物理特性不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為對所公開理念的范圍構(gòu)成限制。

當(dāng)在本文中使用時，術(shù)語“數(shù)量”將表示一個或大于一個的整數(shù)(即，多個)。

當(dāng)在本文中使用時，將兩個或更多個部件“連接”或“聯(lián)接”在一起的陳述將表示部件直接聯(lián)結(jié)在一起或者通過一個或多個中間部件聯(lián)結(jié)。此外，當(dāng)在本文中使用時，兩個或更多個部件“附接”或“固定”的陳述將表示部件直接聯(lián)結(jié)在一起。

當(dāng)在本文中使用時，兩個或更多個部分或部件彼此“接合”的陳述將表示部分直接地或者通過一個或多個中間部分或部件彼此相接觸并且/或者相對于彼此施加力。

當(dāng)在本文中使用時，術(shù)語“聯(lián)接構(gòu)件”指的是任何合適的連接或緊固機構(gòu)，其明確地包括但不限于螺釘、鉚釘、螺栓以及螺栓和螺母(例如，不具有限制意義地，鎖緊螺母)的組合以及螺栓、墊圈和螺母。

當(dāng)在本文中使用時，術(shù)語“真空外殼”表示其中采用部分真空的外殼。

圖1示出了用于真空開關(guān)設(shè)備(例如但不限于真空滅弧室400(在圖5中以簡化形式示出))的觸頭組件100(以簡化形式示出)。在圖1的例子中，在電觸頭110已固定至電極120之前，觸頭組件100包括電觸頭110和電極120。如圖可見，電觸頭110具有孔(例如，不具有限制意義地，通孔112)，并且電極120包括基部122和從基部122延伸的凸起124。凸起124具有腔126，下文將對該腔的作用進(jìn)行描述。在操作中，凸起124延伸至通孔112中，以便將電觸頭110固定至電極120(例如見圖2，其示出了與電觸頭110接合的電極120)。

圖3示出了安裝于觸頭組件100上的模具設(shè)備2。模具設(shè)備2總體包括部件(例如，不具有限制意義地，鉚接工具4)、主體部分6、帽8、和殼體10。主體部分6具有通孔12。為了組裝模具設(shè)備2，鉚接工具4被插入穿過通孔12。帽8具有通孔16。模具設(shè)備2還包括多個聯(lián)接構(gòu)件(圖示出三個聯(lián)接構(gòu)件18、26、28)。為了將帽8固定至鉚接工具4，聯(lián)接構(gòu)件18被插入到帽8的通孔16和鉚接工具4的開孔14(在圖2中以虛線示出)中。為了將殼體10固定至主體部分6和帽8中的每一個中，并且因此固定至鉚接工具4，殼體10被放置于帽8上，使得帽8延伸穿過相應(yīng)的通孔20(圖3中示出三個通孔20、22、24)。類似地，聯(lián)接構(gòu)件26、28被插入穿過相應(yīng)的通孔22、24并且與主體部分6相接合。

模具設(shè)備2包括彈簧30，該彈簧30從主體部分6延伸至帽8。鉚接工具4延伸穿過彈簧30。彈簧30在主體部分6上和帽8上施加力。在操作中，模具設(shè)備2將電觸頭110固定至電極120。例如并且不具有限制意義地，當(dāng)鉚接工具4朝向電極120的基部122移動至通孔112中、并且鉚接工具4推入凸起124中時，凸起124物理變形。

更具體地，當(dāng)帽8朝向電觸頭110移動時(即，由操作者發(fā)起的移動)，帽8推入鉚接工具4中，該鉚接工具4隨后被驅(qū)動到電極120的腔126中，從而使電極120的凸起124物理變形以形成電極120’，如圖4a中所示(應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，相似的附圖標(biāo)記用于表示圖4a中相似的特征)。該過程被稱為“鉚固”鉚釘(即，凸起124)，并且其提供了用于附接兩個部件(即，將電極120’附接到電觸頭110)的機構(gòu)。換句話說，通過使凸起124變形(即，鉚固)，電觸頭110固定至所獲得的電極120’，從而有利地防止該電極120’被拉動穿過電觸頭110。

當(dāng)帽8朝向電觸頭110移動時，由彈簧30施加在主體部分6和帽8中的每一個上的力有利地增大。通過該方式，塑性變形的量能夠得以相對控制。例如并且不具有限制意義地，盡管執(zhí)行期望的變形功能而無需模具設(shè)備2的其它部件屬于所公開的鉚接工具4、或者類似的合適備選工具(未示出)的理念的范圍內(nèi)(例如見圖2，其中僅示出了鉚接工具4)，采用模具設(shè)備2允許施加于凸起124上的力的量得以控制。具體而言，通過具有彈簧30在帽8上的相對的力，并且通過使該力在帽8朝向電觸頭110移動時增大，模具設(shè)備2有利地提供受控機構(gòu)，以根據(jù)期望使凸起124變形。

當(dāng)鉚接工具4執(zhí)行期望的變形功能時，模具設(shè)備2的主體部分6有利地與觸頭組件100對準(zhǔn)。如圖3中可見，電觸頭110的通孔112具有接收部分113，并且模具設(shè)備2的主體部分6包括配合到接收部分113中的固定部分7。當(dāng)固定部分7定位在接收部分113中時，鉚接工具4直接定位于腔126的頂部上。因此，當(dāng)鉚接工具4向下驅(qū)動至凸起124的腔126中時，鉚接工具4能夠有利地使凸起124塑性變形，以形成一致的環(huán)形保持部分125’。然而，電觸頭(未示出)和主體部分(未示出)具有任何合適的備選形狀和/或構(gòu)型以便執(zhí)行使鉚接工具4與腔126對準(zhǔn)的期望功能也屬于所公開理念的范圍內(nèi)。

參照圖4b和圖4c，電觸頭110包括環(huán)形內(nèi)部橫檔114，該環(huán)形內(nèi)部橫檔114鄰近通孔112定位(圖4c)。如圖4c中可見，凸起124’從基部122’延伸通過內(nèi)部橫檔114。保持部分125’基本覆蓋并且接合內(nèi)部橫檔114。保持部分125’的外徑127’大于內(nèi)部橫檔114的內(nèi)徑115。通過該方式，保持部分125’有利地防止電極120’與電觸頭110分離(即，被拉動穿過)，從而將電觸頭110固定至電極120’。

該連接有利地允許電極120’和電觸頭110在單個爐運行中與真空滅弧室400(圖5)的其余部分釬焊。此外，采用所公開的鉚固理念允許電觸頭110和電極120’更緊密地配合在一起。因此，真空釬焊的質(zhì)量有利地得以改進(jìn)，原因在于當(dāng)銅熔化時，其沿更緊密的接頭更好地泄出。此外，能夠省去涉及觸頭配重(未示出)的將電觸頭(未示出)固定至電極(未示出)的已知方法。因此，當(dāng)真空滅弧室400、500經(jīng)歷釬焊時，能夠省去先前與觸頭配重(未示出)相關(guān)的不期望的能量消耗。

再次參照圖4a，電極120’的基部122’包括與電觸頭110接合并且面向方向132的接合表面128’。接合表面128’定位在平面130中并且內(nèi)部橫檔114定位在與平面130平行的平面116中。接合表面128’所面向的方向132與平面116、130垂直。更準(zhǔn)確地，接合表面128’與電觸頭110基本齊平并且沿方向132在電觸頭110上施加力。保持部分125’沿與方向132相對的方向在電觸頭110上施加相反的力。由于平面116、130彼此平行，保持部分125’和接合表面128’有利地能夠在電觸頭110上提供最大夾緊力，以將電觸頭110固定至電極120’。該構(gòu)型有利地提供電極120’和電觸頭110的相對較強的固定，以在進(jìn)一步加工觸頭組件100時防止其移動離開位置。此外，該構(gòu)型提供電極120’與電觸頭110之間的相對緊密的幾何配合，從而有利地允許相對無孔洞的機械和電氣連接。

圖5示出了上述的真空滅弧室400，該真空滅弧室400包括觸頭組件100和真空外殼402。觸頭組件100還包括另一個電觸頭210和與電觸頭210接合的相應(yīng)的電極220’。如圖所示，真空外殼402具有內(nèi)部404并且電觸頭110、210中的每一個都位于內(nèi)部404中。電觸頭210與電觸頭110相對。此外，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，電觸頭210固定至電極220’的方式與電極120’和電觸頭110的基本相同。因此，與電極120’和電觸頭110之間的相對牢固的機械/電氣連接相關(guān)的優(yōu)點同樣適用于電極220’和電觸頭210。

圖6示出了另一個電氣開關(guān)設(shè)備(例如，不具有限制意義地，真空滅弧室500)，該電氣開關(guān)設(shè)備包括具有內(nèi)部504的真空外殼502、和觸頭組件300。觸頭組件300包括電觸頭110和相應(yīng)的電極120’。此外，觸頭組件300包括另一個電觸頭310和與電觸頭310接合的電極320。電觸頭110、310彼此相對并且定位在真空外殼502的內(nèi)部504中。電極320不延伸到電觸頭310中。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，電觸頭310可以通過任何已知的方式(例如，不具有限制意義地，釬焊)固定到電極320。因此，觸頭組件300以及相關(guān)聯(lián)的真空滅弧室500包括根據(jù)所公開的鉚固理念固定的電觸頭110以及相關(guān)聯(lián)的電極120’，以及根據(jù)已知方式固定的電觸頭310以及相關(guān)聯(lián)的電極320。

因此，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，所公開的理念提供了改進(jìn)的(例如，不具有限制意義地，更易于制造、更能量高效、更強的電極/電觸頭之間的機械/電氣連接)的真空開關(guān)設(shè)備(例如，不具有限制意義地，真空滅弧室400、500)、和觸頭組件100、300以及將電觸頭110、210固定至其電極120’、220’的方法，該方法除其它益處，根據(jù)需要使電極120的凸起124變形(即，鉚固)。因此，所獲得的電極120’的部分(即，保持部分125’)有利地防止電極120’被拉動穿過電觸頭110，因此將電觸頭110固定至電極120’。

盡管已詳細(xì)描述了所公開理念的特定實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，能夠根據(jù)本公開的總體教導(dǎo)內(nèi)容來開發(fā)該等細(xì)節(jié)的多種改型和備選方式。因此，所公開的特定布置僅意在說明，并且不對所公開理念的范圍構(gòu)成限制，所公開理念的完整范圍由所附權(quán)利要求書及其任何和所有等同形式限定。