觸頭組件以及包括該觸頭組件的真空開關(guān)的制作方法
【專利摘要】一種供真空開關(guān)(2)使用的觸頭組件(6，8)，所述觸頭組件包括電極軸桿(10，22)和藉由螺紋緊固件(16，28)聯(lián)接至所述電極軸桿的端部(14，26)的觸頭(12，24)，所述螺紋緊固件與所述電極軸桿的螺紋部(18，30)螺紋接合。
【專利說明】觸頭組件以及包括該觸頭組件的真空開關(guān)
[0001]相關(guān)申請的交叉援引
[0002]本申請要求于2012年8月20日提交的美國專利申請系列號N0.13/589，687的優(yōu)先權(quán)和益處，該申請在此通過引用結(jié)合于本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本申請公開的構(gòu)思一般地涉及電路斷流器，更具體地涉及采用真空封殼的電路斷流器，例如真空斷流器。本申請公開的構(gòu)思更加具體地涉及用在真空斷流器中的觸頭組件。

【背景技術(shù)】
[0004]電路斷流器為電氣系統(tǒng)提供保護使之免受諸如電流過載、短路和異常電壓狀況的電氣故障狀況的影響。通常，電路斷流器包括彈簧動力式操作機構(gòu)，其為響應(yīng)異常狀況打開電觸頭以中斷流過電氣系統(tǒng)的導(dǎo)體的電流。
[0005]諸如用于在約1000伏以上操作的系統(tǒng)的電力斷路器的電路斷流器通常使用真空斷流器作為開關(guān)裝置。對于更高的電壓而言，或者對于更緊湊的布置而言，每個真空斷流器容置在單獨的盒中，所述盒由電絕緣材料(諸如苯乙烯玻璃)模制而成。這些模制盒又栓接至容納有操作機構(gòu)的金屬箱中。該金屬箱是接地的以使所述操作機構(gòu)與電力電路的線電壓隔離。用于所述操作機構(gòu)的手動控制裝置組裝在所述金屬箱的正面。例如，參見美國專利號 N0.6，373，358。
[0006]真空電路斷流器裝置包括設(shè)置在絕緣殼體內(nèi)的可分離主觸頭。一般而言，觸頭中的一個觸頭相對于殼體和與由電路斷流器控制的電路相互連接的外部導(dǎo)電體兩者是固定的，而另一個觸頭是可動的。在真空電路斷流器的情況下，動觸頭組件通常包括圓形截面的軸桿，該軸桿在一端具有包封在真空室內(nèi)的觸頭，并且在另一端具有位于所述真空室外部的驅(qū)動機構(gòu)。操作桿組件包括緊固至所述軸桿的與動觸頭對置的端部的推動桿，驅(qū)動機構(gòu)提供了用于使所述動觸頭移動以與靜觸頭接合或脫開的原動力。
[0007]通常，觸頭中的每一者都藉由軸桿上的轂和觸頭上的與所述轂緊密配合的相應(yīng)的孔而固定至相關(guān)聯(lián)的軸桿。設(shè)置在各觸頭與相關(guān)聯(lián)的軸桿的配合部分之間的硬釬(釬焊，braze)墊圈在真空爐內(nèi)的真空周期(真空工作循環(huán)，vacuum cycle)期間將各構(gòu)件硬釬在一起。為了確?？煽康挠测F接合部，在硬釬操作期間施加配重(通常為I至2磅)以將觸頭與軸桿之間的接合部保持在一起。對于全爐負(fù)載的情況而言，這可相當(dāng)于50至100磅的爐內(nèi)額外重量。
[0008]電氣開關(guān)裝置(諸如真空斷流器)存在改進的空間。
[0009]用于制造真空斷流器的方法也存在改進的空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]這些和其它需求由涉及觸頭組件、包括觸頭組件的真空開關(guān)和組裝觸頭組件的方法的本申請公開構(gòu)思的實施例來滿足。
[0011]根據(jù)本申請公開構(gòu)思的一個方面，提供了一種供真空開關(guān)使用的觸頭組件。所述觸頭組件包括電極軸桿和藉由螺紋緊固件聯(lián)接至所述電極軸桿的端部的觸頭，所述螺紋緊固件與所述電極軸桿的螺紋部螺紋接合。
[0012]所述觸頭可進一步藉由硬釬材料聯(lián)接至所述電極軸桿。
[0013]所述螺紋緊固件可包括帶肩螺釘。
[0014]所述螺紋緊固件可由熱膨脹比制成所述電極軸桿或所述觸頭的多種材料小的材料制成，使得在硬釬工序期間所述接合部其自身變緊。
[0015]所述螺紋緊固件可由不銹鋼材料或鎳-鐵材料中的一者制成。
[0016]根據(jù)本申請公開構(gòu)思的另一方面，提供了一種真空開關(guān)。該真空開關(guān)包括真空封殼、部分地設(shè)置在所述真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件、和動觸頭組件，該動觸頭組件部分地設(shè)置在所述真空封殼內(nèi)，并且能在與所述靜觸頭組件電接觸的閉合位置和與該靜觸頭組件分離的打開位置之間運動。所述靜觸頭組件和所述動觸頭組件中的至少一者包括電極軸桿和藉由螺紋緊固件聯(lián)接至所述電極軸桿的端部的觸頭，所述螺紋緊固件與所述電極軸桿的螺紋部螺紋接合。
[0017]所述觸頭可進一步藉由硬釬材料聯(lián)接至所述電極軸桿。
[0018]所述螺紋緊固件可包括帶肩螺釘。
[0019]所述螺紋緊固件可由熱膨脹比制成所述電極軸桿或所述觸頭的多種材料小的材料制成，使得在硬釬工序期間所述接合部其自身變緊。
[0020]所述螺紋緊固件可由不銹鋼材料或鎳-鐵材料中的一者制成。
[0021]所述真空開關(guān)可以是真空斷流器。
[0022]所述靜觸頭組件和所述動觸頭組件中的另一者可包括第二電級軸桿和藉由第二螺紋緊固件聯(lián)接至所述第二電極軸桿的端部的第二觸頭，所述第二螺紋緊固件與所述第二電極軸桿的螺紋部螺紋接合。
[0023]所述第二螺紋緊固件可包括第二帶肩螺釘。
[0024]根據(jù)本申請公開構(gòu)思的另一方面，提供了一種組裝供真空開關(guān)使用的具有電極軸桿和觸頭的觸頭組件的方法。該方法包括將所述觸頭設(shè)置在所述電極軸桿的一部分上，以及藉由螺紋緊固件將所述觸頭聯(lián)接至所述電極軸桿。
[0025]藉由螺紋緊固件將所述觸頭聯(lián)接至所述電極軸桿可包括藉由帶肩螺釘將所述觸頭聯(lián)接至所述電極軸桿。
[0026]所述方法還可包括在藉由所述螺紋緊固件將所述觸頭聯(lián)接至所述電極軸桿之前，將硬釬材料設(shè)置在所述觸頭與所述電極軸桿的所述一部分之間。
[0027]所述方法還可包括通過使已聯(lián)接的所述觸頭和所述電極軸桿經(jīng)歷真空爐內(nèi)的真空周期來將所述觸頭硬釬至所述電極軸桿。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]在結(jié)合附圖閱讀時從下文對優(yōu)選實施例的描述可獲得對所公開的構(gòu)思的充分理解，在附圖中:
[0029]圖1是根據(jù)本申請公開構(gòu)思的實施例的布置成處于閉合位置的真空開關(guān)的截面圖。
[0030]圖2是圖1的真空開關(guān)的靜觸頭組件的截面圖。
[0031]圖3是圖1的真空開關(guān)的動觸頭組件的截面圖。

【具體實施方式】
[0032]如本文所采用的，術(shù)語“數(shù)量”應(yīng)指一個或多于一個的整數(shù)(即，多個)。
[0033]如本文所采用的，兩個或更多個部件/部分“連接”或“聯(lián)接”在一起的表述應(yīng)指各部件/部分直接地接合在一起或通過一個或多個中間部件/部分接合在一起。此外，如本文所采用的，兩個或更多個部件/部分“附連”的說法應(yīng)指各部件/部分直接地接合在一起。
[0034]如本文所采用的，術(shù)語“真空封殼”是指在其中采用部分真空的封殼。
[0035]如本文所采用的，術(shù)語“部分真空”是指由適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)(例如而不限于，氣泵；真空爐)部分地排氣(例如，至可行的最高程度；至比較高的程度；至適用于供真空開關(guān)裝置應(yīng)用使用的程度)的空間(例如，在真空封殼內(nèi))。
[0036]雖然本申請結(jié)合真空斷流器描述所公開的構(gòu)思，但所公開的構(gòu)思適用于范圍廣泛的各種真空開關(guān)。
[0037]本申請所公開的構(gòu)思提供了一種改進的組裝供真空開關(guān)使用的觸頭組件的方法。本申請所公開的構(gòu)思還提供了一種改進的供真空開關(guān)使用的觸頭組件。
[0038]參照圖1，示出了真空開關(guān)，諸如真空斷流器2。真空開關(guān)2包括真空封殼4、部分地設(shè)置在真空封殼4內(nèi)的靜觸頭組件6、和動觸頭組件8，該動觸頭組件部分地設(shè)置在真空封殼4內(nèi)并且可在與靜觸頭組件6電接觸的閉合位置(如圖1中所示)和與該靜觸頭組件6分離的打開位置(在圖1中以虛線部分地示出)之間運動。
[0039]參照圖2，靜觸頭組件6包括電極軸桿10和靜觸頭12。靜觸頭12藉由螺紋緊固件一諸如帶肩螺釘16，該帶肩螺釘與電極軸桿10的螺紋部18螺紋接合一至少初始地聯(lián)接至并且壓靠在電極軸桿10的端部14上。盡管在所示出的示例性實施例中以帶肩螺釘16示出，然而應(yīng)理解的是，也可采用其它適當(dāng)?shù)穆菁y緊固件而不脫離本發(fā)明的范圍。在靜觸頭12聯(lián)接至電極軸桿10之前，硬釬材料(諸如硬釬墊圈20)設(shè)置在電極軸桿10與靜觸頭12之間。在靜觸頭12藉由帶肩螺釘16聯(lián)接至電極軸桿10之后，組件6經(jīng)歷真空爐(未示出)內(nèi)的真空周期，所述真空周期將靜觸頭12與電極軸桿10硬釬在一起。通過利用帶肩螺釘16將靜觸頭12初始地聯(lián)接且壓緊在電極軸桿10上，消除了對硬釬過程中使靜觸頭12與電極軸桿10對齊并將該靜觸頭12壓靠電極軸桿10的配重或其他臨時固定機構(gòu)的需求。
[0040]為了確保在真空爐內(nèi)的真空周期期間帶肩螺釘16將靜觸頭12緊密地聯(lián)接到電極軸桿10上，帶肩螺釘16優(yōu)選由熱膨脹比制成靜觸頭12或電極軸桿10中的任一者的材料小的材料制成。由于觸頭12、電極10和螺釘16之間的不同的熱膨脹，所以硬釬接合部在硬釬工序期間被擠在一起。
[0041]在本申請所公開的構(gòu)思的一示例性實施例中，帶肩螺釘16由不銹鋼材料(例如而不限于SST416)制成，而靜觸頭12由銅-鉻制成，電極軸桿10由無氧高導(dǎo)電性(OFHC)銅制成。在本申請所公開的構(gòu)思的另一示例性實施例中，帶肩螺釘16由鎳-鐵材料制成。
[0042]參照圖3,動觸頭組件8大致以與靜觸頭組件6相似的方式組裝。動觸頭組件8包括可動電極軸桿22和動觸頭24。動觸頭24藉由螺紋緊固件一諸如帶肩螺釘28，該帶肩螺釘螺紋接合可動電極軸桿22的螺紋部30—至少初始地聯(lián)接至且壓靠在可動電極軸桿22的端部26上。盡管在所示出的示例性實施例中以帶肩螺釘28示出，然而應(yīng)理解的是，也可采用其它適當(dāng)?shù)穆菁y緊固件而不脫離本發(fā)明的范圍。在動觸頭24聯(lián)接至可動電極軸桿22之前，硬釬材料，諸如硬釬墊圈32，設(shè)置在可動電極軸桿22與動觸頭24之間。在動觸頭24藉由帶肩螺釘28聯(lián)接至可動電極軸桿22之后，組件8經(jīng)歷真空爐(未示出)內(nèi)的真空周期，所述真空周期將動觸頭24與可動電極軸桿22硬釬在一起。通過利用帶肩螺釘28將動觸頭24初始地聯(lián)接至可動電極軸桿22，消除了對在硬釬過程中使動觸頭24與可動電極軸桿22對齊并將該動觸頭壓靠可動電極軸桿22的配重或其他臨時固定機構(gòu)的需求。
[0043]為了確保在真空爐內(nèi)的真空周期期間帶肩螺釘28將動觸頭22緊密地聯(lián)接到可動電極軸桿22上，帶肩螺釘28優(yōu)選由熱膨脹比制成動觸頭24或可動電極軸桿22中的任一者的材料小的材料制成。在本申請所公開的構(gòu)思的一示例性實施例中，帶肩螺釘28由不銹鋼材料(例如而不限于SST416)制成，而動觸頭24由銅-鉻制成，可動電極軸桿22由無氧高導(dǎo)電性銅(OFHC)制成。在本申請所公開的構(gòu)思的另一示例性實施例中，帶肩螺釘28由鎳-鐵材料制成。
[0044]雖然已詳細(xì)地描述了所公開的構(gòu)思的具體實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到可鑒于本公開的全面教導(dǎo)開發(fā)出這些細(xì)節(jié)的各種修改和替代方案。因此，所公開的特定配置意在僅為例示性的而并非限制所公開的構(gòu)思的范圍，該范圍將被賦予所附權(quán)利要求書及其任意和全部等同方案的充分廣度。
【權(quán)利要求】
1.一種供真空開關(guān)(2)使用的觸頭組件(6，8)，所述觸頭組件包括: 電極軸桿(10，22);和 觸頭(12，24)，該觸頭(12，24)藉由螺紋緊固件(16，28)聯(lián)接至所述電極軸桿的端部(14，26)，所述螺紋緊固件與所述電極軸桿的螺紋部(18，30)螺紋接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸頭組件出，8)，其特征在于，所述觸頭(12，24)進一步藉由硬釬材料(20，32)聯(lián)接至所述電極軸桿(10，22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸頭組件出，8)，其特征在于，所述螺紋緊固件(16，28)包括帶肩螺釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸頭組件出，8)，其特征在于，所述螺紋緊固件(16，28)由熱膨脹比制成所述電極軸桿(10，22)或所述觸頭(12，24)的多種材料小的材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸頭組件出，8)，其特征在于，所述螺紋緊固件(16，18)由不銹鋼材料或鎳-鐵材料中的一者制成。
6.—種真空開關(guān)(2),包括: 真空封殼⑷； 部分地設(shè)置在所述真空封殼內(nèi)的靜觸頭組件￠);和 動觸頭組件(8)，該動觸頭組件部分地設(shè)置在所述真空封殼內(nèi)，并且能夠在與所述靜觸頭組件電接觸的閉合位置和與該靜觸頭組件分離的打開位置之間運動； 其中，所述靜觸頭組件和所述動觸頭組件中的至少一者包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸頭組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空開關(guān)(2)，其特征在于，所述觸頭(12，24)進一步藉由硬釬材料(20，32)聯(lián)接至所述電極軸桿(10，22)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空開關(guān)(2)，其特征在于，所述螺紋緊固件(16，28)包括帶肩螺釘。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空開關(guān)(2)，其特征在于，所述螺紋緊固件(16，28)由熱膨脹比制成所述電極軸桿(10，22)或所述靜觸頭(12，24)的多種材料小的材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空開關(guān)(2)，其特征在于，所述靜觸頭組件和所述動觸頭組件中的另一者包括: 第二電極軸桿(10，22);和 第二觸頭(12，24)，該第二觸頭(12，24)藉由第二螺紋緊固件(16，28)聯(lián)接至所述第二電極軸桿(10，22)的端部(14，26)，所述第二螺紋緊固件與所述第二電極軸桿(10，22)的螺紋部(18，30)螺紋接合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的真空開關(guān)(2)，其特征在于，所述第二螺紋緊固件(16，28)包括第二帶肩螺釘。
12.一種組裝供真空開關(guān)(2)使用的觸頭組件(6，8)的方法，所述觸頭組件具有電極軸桿(10，22)和觸頭(12，24)，所述方法包括: 將所述觸頭設(shè)置在所述電極軸桿的一部分上；以及 藉由螺紋緊固件(16，28)將所述觸頭聯(lián)接至所述電極軸桿。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，藉由螺紋緊固件(16，28)將所述觸頭聯(lián)接至所述電極軸桿包括藉由帶肩螺釘將所述觸頭聯(lián)接至所述電極軸桿。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括在藉由所述螺紋緊固件將所述觸頭聯(lián)接至所述電極軸桿之前，將硬釬材料(20，32)設(shè)置在所述觸頭與所述電極軸桿的所述一部分之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括通過使所聯(lián)接的所述觸頭和所述電極軸桿經(jīng)歷真空爐內(nèi)的真空周期來將所述觸頭硬釬至所述電極軸桿。
【文檔編號】H01H11/04GK104428859SQ201380031925
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月20日
【發(fā)明者】G·K·巴拉蘇布拉馬尼安, S·D·梅奧 申請人:伊頓公司