專利名稱：拉出式大電流開關的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地說涉及一開關，特別是涉及一種借助熔斷器的取出而具有遮斷大電流直流回路能力的拉出的大電流開關。
具有遮斷大電流直流回路能力的開關被應用于許多場合，其中一種用途是在電信工業(yè)中。電信用電力廠的直流側(cè)通常包括附屬于用以提供備用直流電力的高安培一小時的蓄電池架線的回路。在這種回路中操作的開關通常需要承受高達100,000安培的短路電流。
以前在這種用途中所用的直流開關具有擰緊在開關內(nèi)部的熔斷器。在這種裝置中更換熔斷的熔絲時需要利用諸如扳手之類的金屬工具來松開把熔斷器固定在開關上的螺母。金屬工具或金屬硬件與銅匯流排、整流器或蓄電池外殼相接觸的潛在可能性會引起設備短路的危險?，F(xiàn)有的直流開關其體積也很大，而且很復雜和昂貴。
授于Canney公司的美國專利US3,418,615公開了一種可移開的熔斷器架，用來把未熔斷的變壓器變換成熔斷的變壓器。Canney熔斷器架包括一熔絲容器，其上裝有一蓋子。蓋子包括一對熔斷器座，其中裝有一對圓柱形的熔斷器。圓柱形熔斷器的較薄的箍形端子并不適宜于在開關過程反復地把熔斷器從熔斷器夾子中取出時由于摩擦而造成的磨損。這一對熔斷器夾子是裝在每一熔絲容器上。其中一個熔斷器夾子上具有一條狀的凸出部從側(cè)面向外延伸，作為連接到變壓器的一個端子上之用。另外一個熔斷器夾子具有一端子狀的元件也從容器的側(cè)面凸出。這些附加的條狀元件和端子狀元件表示額外的電氣接觸。這些額外的電氣接觸是不利的，因為它們使電阻增大，從而使運行溫度以及電壓降(或功率損耗)增高。
授于Erickson公司的美國專利US4,536,046公開了一種用于斷路器箱中的拉出式熔斷開關。這開關包括一底座和一可移開的蓋子。底座包括從其側(cè)面向外延伸的端子接觸。熔斷器夾子裝在底座上用以容納圓柱形的熔斷器元件。熔斷器安裝在底座元件內(nèi)部，并當蓋子除去后仍保留在底座內(nèi)部。蓋子具有一向下延伸的葉片，它同底座構(gòu)成一電氣連接。單獨的條狀元件可作為熔斷器夾子與側(cè)面端子的電氣連接之用。如上所述，這些額外的電氣連接都是不需要的。
授予Cosgrove公司的美國專利US3,139,499公開了一種能夠取代斷路器的熔絲適配器，此適配器具有一基體和一可移走的蓋子。蓋子包括裝有一圓柱形熔斷器元件的熔斷器夾子。蓋子還具有一指示熔絲是否熔斷的指示燈。單獨的電氣接觸安裝在基體上并通過導線在電氣上把熔斷器連接到端子上。
授于Horn公司的美國專利US2,091,204公開了一種能插入在電力工具用的三相電源中的熔斷器箱。此熔斷器箱包括一基板和一可移走的頂蓋。頂蓋具有一熔斷器夾持元件，它夾住一圓柱形熔斷器。熔斷器在電氣上通過單獨的U-形接觸夾和一個擰在每一接觸夾子上的條形元件連接到側(cè)面端子上。
授于Kobryner公司的美國專利US3,272,947公開了一種拉出式開關裝置。該開關具有一盤子或基板和一個頂蓋。頂蓋具有保持熔斷器元件的端子用的熔絲夾頭，單獨的凸緣和母線指用螺栓裝在基板上并當頂蓋插入基板時，在電氣上將熔斷器連接在母線排上。又是同樣，由這種結(jié)構(gòu)形成的額外電氣接觸導致電阻和運行溫度的增高以及高的電壓降(或功率損耗)。
授于Nordon公司的美國專利US4,966,561和US5,186,637各公開了一種具有一插座的熔斷器握持器和一熔斷器載體。熔斷器載體從基板的分離是借助一凸輪動作的杠桿來實現(xiàn)的。熔斷器載體具有一對接觸圓柱形熔斷器元件兩個端部的端子座。在端子座上用螺栓裝有單獨的U-形接觸，它的每一腿由一對裝在插座上的接觸指所握持，從而通過多重電氣接觸把熔斷器連接到插座上。一個單獨的夾緊元件接納一穿過插座側(cè)面上一個開孔而插入的電氣接片。這樣所構(gòu)成的結(jié)果是很復雜的并具有多重的電氣連接。
本發(fā)明的目的在于提供一種緊湊的大電流的熔斷開關，它不需用工具而能取出熔斷器元件來遮斷大電流的回路。
為了達到此目的以及其他目的，本發(fā)明的拉出式熔斷開關可包括一不導電的基板，一個其上有一熔絲載體的不導電的可移走的頂蓋，一個安裝在熔絲載體內(nèi)部的具有一熔體和從熔體兩端凸出的葉片式端板的熔斷器，以及安裝在基座內(nèi)的導電的熔斷器夾頭。熔斷器夾頭適配于接納葉片式端板。
根據(jù)本發(fā)明原理的開關結(jié)構(gòu)也可包括一不導電的基座，一個不導電的可移走的具有一熔斷器載體的頂蓋，和至少一個裝在基座內(nèi)的導電的熔斷器夾頭。基座內(nèi)至少設有一開孔，其中至少裝入一個熔斷器夾頭，并使熔斷器夾頭的一個表面位于開孔之內(nèi)，以便一直接進行電氣連接的位置。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一個開關的分解透視圖；圖2表示圖1的開關除去基座后的頂蓋、熔斷器、和彈簧夾頭的端部視圖；圖3表示本發(fā)明的開關在組裝后處于運行狀態(tài)下的透視圖；圖4表示圖1的開關基座的頂視圖；圖5表示圖1所示開關的頂視圖；圖6表示按圖5中直線6-6所取得的截面圖；圖7表示按圖5中直線7-7所取得的截面圖；圖8表示按圖5中直線8-8所取得的截面圖；圖9表示圖1所示的開關的底視圖；圖10表示圖2所示的開關的部件的側(cè)視圖；圖11表示根據(jù)本發(fā)明用來指示熔絲熔斷的一個報警電路的示意圖。
現(xiàn)在參照附圖對本發(fā)明進行說明如下。在所有附圖中的同一元件均用相同的代號來表示。
按照本發(fā)明原理的開關結(jié)構(gòu)在圖1和3中用代號10清楚地表示出。開關10的主要部件包括一個不導電的基座15，一個不導電的頂蓋20，導電的熔斷器夾頭30，和一個熔斷器180。頂蓋20是可移走地被接納在基座15之內(nèi)。熔斷器夾頭30被固定安裝在基座15內(nèi)，并且熔斷器180是裝在頂蓋20之內(nèi)。開關10在電氣上通過熔斷器夾頭30而與一電路(圖中未表示)相連接。如在后面將詳細說明的那樣，開關是通過把頂蓋20(連同熔斷器180)從基座15分離而使之切斷，從而使回路斷開的。
頂蓋20一般是一個矩形的元件，頂蓋20可由任何非導電材料制成，最好是一種可模制的塑料。頂蓋20具有一水平的外表面22，其上設有一透明的窗口55，可用來觀察熔斷器180。
在表面22上還設有兩個絞鏈45。在兩個絞鏈45之間裝有一可擺動的手柄50。一個凸塊52有助于使手柄50保持在兩個絞鏈45之間。
沿著頂蓋20的外部垂直表面82設有一導槽80，如圖1和3所示。導槽80是設置在頂蓋20上，當頂蓋20適當?shù)夭迦牖?5后，導槽80正好接納一位于基座15上的凸出導塊85。
在頂蓋20的垂直端面102上設有一弓形的凹口100，它的尺寸能容納熔斷器180的圓柱形熔體185。如從圖6和7可見，頂蓋20的另一個端面上并不設有這樣的凹口。取而代之的是沿著其內(nèi)部垂直表面91設有一熔斷器導槽90。當熔斷器180被插入頂蓋時，凸出的葉片式端板190便被接納在端板導槽90之間。這種結(jié)構(gòu)能使熔斷器180只能通過頂蓋20上具有凹口100的端面才能插入或抽出。首先插入的熔斷器180的端板被導槽90所接納。
頂蓋20還包括一用來裝載熔斷器180的構(gòu)件25。從圖2可見構(gòu)件25一般包括一圓形的承載環(huán)26，承載環(huán)26把圓柱形熔體180接納在其中。承載環(huán)26可以是一個單獨的元件安裝在頂蓋20上，也可以同頂蓋20一起制成一整個結(jié)構(gòu)。熔斷器180一旦被接納在承載環(huán)26內(nèi)之后，它就與頂蓋20相偶合，因此當頂蓋20從基座15上移走時，便使熔斷器180也從基座15上移走。
借助一釋放桿70能防止熔斷器從凹口100中滑出，這可從圖6中清楚地看出。釋放桿70包括一釋放凸頭71和保持凸塊75。當熔斷器180插入承載環(huán)26時，熔體185的一端壓在保持凸塊75的斜面76上，使釋放桿構(gòu)件70向上移動而使熔斷器180的熔體185通過。當熔斷器180全部插入后，釋放桿70又回到圖6所示的位置。于是保持凸塊75與熔體185的端面相嚙合，從而防止熔斷器180通過凹口100而從頂蓋中掉出。為了把熔斷器180從頂蓋20中取出，可按圖5中箭頭A的方向推動釋放凸頭71，使釋放桿70向上移動到一定位置，使在保持凸塊75與熔體185之間形成一間隙。于是熔斷器便能通過凹口100而從頂蓋20中取出。
熔斷器180一般可具有一圓柱形的熔體185，在其兩側(cè)各設有凸出的葉片式端板190。為了便于從基座中裝入和取出熔斷器180起見，葉片式的端板190在邊緣195處可以制成倒角。這里推薦采用凸出的葉片式端板190是因為它的實際截面尺寸在反復的插入和取出的“開關”功能中不容易損壞或磨損。相反，較薄的卡箍式端子很容易損壞。
如在圖1,3和4中所示，基座15也是一矩形的元件，它用來接納頂蓋20，基座15可由任何適當?shù)姆菍щ姴牧现瞥?，最好是可模制的塑料?；?5在其兩側(cè)設有多個通風孔115。在圖1例如示出了三個通風孔115。
基座15的底板上也設有多個通風孔116，其中4個孔表示在圖4和9中。通風孔116在基座15模制過程中也兼有型心孔的功能。
基座15還包括從其垂直外部端面121上凸出的安裝凸緣120。這些安裝凸緣120上設有安裝孔122，可使諸如螺栓或螺釘之類的緊固件穿過。
如圖1,3和5所示，基座15設有一凸出導塊85，它與頂蓋20中的安裝導槽80相配合，從而保證頂蓋20正確地組裝在基座15上凸出導塊85還兼有作為一指示器例如發(fā)光二極管的外殼的功能。指示器可通過開孔87看到。如后面還將更具體地說明，此指示燈提供一種就地指示熔絲熔斷的一種方法。
在基座15內(nèi)部，沿著第一垂直內(nèi)表面86(見圖1和8)設有一第一壁架110。壁架110是這樣定位的，使頂蓋20在全部插入基座15后處于壁架110上。沿著第二垂直內(nèi)表面171還至少設有一第二壁架170。第二壁架170是這樣定位的，即使熔斷器夾頭30裝入基座15后位于第二壁架170上。
如圖9所示，基座15底部包括一隙縫35，它使熔斷器夾頭30的底面40通過基座15的底部而暴露在外。在基座15的底部還可設置幾個螺紋套筒161和162，以便在開關上安裝單獨的部件，例如報警電路板(圖中未表示)。
在基座15內(nèi)裝有幾個熔斷器夾頭30。熔斷器夾頭30可由任何導電材料制成，其結(jié)構(gòu)可從圖1,2和8中清楚地表明。每一熔斷器夾頭30具有一個平坦的水平底板125，從底板125的兩端延伸出兩個第一垂直段130，從第一垂直段130上延伸出兩個第一傾斜段135，從第一傾斜段135上延伸出兩個第二垂直段140，以及從第二垂直段140上延伸出兩個第二傾斜段145，在熔斷器夾頭30上設有幾個小孔31，以便在小孔上進行電氣連接。此電氣連接的目的在后面再作具體的討論。
當熔斷器180插入熔斷器夾頭30時，葉片式端板190的下部表面首先與第二傾斜段145嚙合，并以其斜面的作用把兩段145互相推開。然后葉片式端板190與第二垂直段140相嚙合。如圖8所示，當熔斷器180全部插入熔斷器夾頭30后，每一端板190的下部與第二垂直段140相嚙合，而每一端板190的上部則與第二傾斜段145相嚙合。
彈簧夾150的作用是使葉片式端板190更可靠地保持在熔斷器夾頭30之內(nèi)。如圖1和2所示，彈簧夾150可借助設在熔斷器夾頭30上的幾個位于上方的凸出物151和幾個位于下方的凸出物152來準確地保持在其適當?shù)奈恢蒙稀?br> 熔斷器夾頭30上設有幾個孔155穿過底面40和水平底板125，如圖9所示。在每一開孔155中置入一螺紋套筒160。螺紋套筒160適配于接納螺紋連接器(圖中未表示)，用來把開關10連接到一個電路(圖中未表示)。利用此結(jié)構(gòu)可提供一位置用以把電路直接連接在熔斷器夾頭30的水平底部125的底面40上。這種結(jié)構(gòu)有利于提供一緊湊的整體組裝尺寸，并消除了常用的附加端子。通過消除不必要的端子元件和連接元件，本發(fā)明能顯示其較低的電阻和運行溫度以及較低的電壓降(或功率損耗)。
熔斷器夾頭30是通過水平底板125與保持凸緣175的嚙合來保持在基座15之內(nèi)的。如圖6所示，這些保持凸緣175可以同基座15形成一個整體。
實現(xiàn)就地和遙遠對開關10內(nèi)的熔斷器180的狀態(tài)進行指示的功能是本發(fā)明的另一方面。就地指示是由圖9所示的發(fā)光二極管65所提供，它可從基座15中的孔87中觀察到。遙遠指示是由一遙測裝置60來提供，它在電氣上通過連接在熔斷器夾頭的小孔31上的導線61和62而與開關10相連接的。此安排示意地表示在圖9中。
一個報警電路可用來提供所需的遙遠指示。圖11表示該電路的一個例子。報警電路是設計成工作電壓范圍為直流-80-+80V。由于采用了一對匹配的NPN和PNP晶體管，所以電路在正的或負的極性下都能起作用。當未熔斷的熔絲在電路內(nèi)運行時，熔絲兩端的電壓降是可以忽略的。在此狀態(tài)下晶體管不導通，報警電路不起作用。但當熔絲熔斷后，在熔絲兩端出現(xiàn)的電壓降相當于系統(tǒng)電壓。此電壓降通過導線61和62傳送到監(jiān)測裝置60，并使其中一個晶體管(取決于系統(tǒng)的極性)進入飽和導通狀態(tài)。從而接通報警電路。所產(chǎn)生的報警信號傳輸?shù)揭贿b遠指示器。至少可采用一個
的快速連接186通過一適當?shù)倪B接器來傳輸遙遠報警輸出。如圖9所示，快速連接186可通過開孔116來接近。與上述電路有關的是應注意偏置電阻R1的額定值約為330KΩ。另外如前所述，蓄電池/整流器的極性也可與圖11中所示的相反。
必須注意，開關10的具體尺寸應根據(jù)特殊的用途而定。作為一個實例，在圖2,5,6,8和9中所標的各種尺寸可參考如下<
現(xiàn)在對如何操作開關10的例子加以說明。開關10在熔斷器夾頭30的表面40上被連接到一個電路，例如一個大安培-小時的蓄電池電路上。電氣連接可通過把一個外螺紋連接器(圖中未表示)配合地接納在螺紋套筒160內(nèi)來實現(xiàn)。開關10的基座15可借助緊固件(圖中未表示)穿過孔122用機械方法來固定。頂蓋20中載有帶凸出葉片式端板190的熔斷器180，并以可拆卸的方式被接納在基座15之內(nèi)。在把頂蓋20插入基座15時，熔斷器180的端板190與導電的熔斷器夾頭30相接觸，從而在電氣上把熔斷器夾頭30與整個電路相連接。
一旦頂蓋20全部插入基座15之后，開關10處于接通狀態(tài)。開關的切斷可以通過握住手柄50把頂蓋20從基座15上脫離來實現(xiàn)。此時熔斷器180也被移走，從而使熔斷器夾頭30之間的電氣連接被斷開而使電路中斷。
熔斷器180的狀態(tài)能進行就地和/或遙遠監(jiān)測，就地指示可由裝在基座15內(nèi)的發(fā)光二極管65來提供。當熔斷器180熔斷時，由于伴隨它所產(chǎn)生的電壓降而使晶體管NPN或PNP導通而使發(fā)光二極管65動作。同樣，遙測裝置60能通過導線61和62在孔31上連接到基座上。當熔斷器熔斷時所產(chǎn)生的電壓降便使通過至少一個
的快速連接186而連接到開關10上的晶體管NPN或PNP動作而提供遙遠的報警。
這里僅對一個優(yōu)先實施例作了特殊說明和描述，但應該了解本發(fā)明可以有許多改進和變動，這些改進和變動包括在所附權(quán)利要求中而并不背景本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種拉出式的熔斷開關包括一個不導電的基座；一個不導電的可移走的、其中裝有熔斷器載體的頂蓋；一個裝在所述熔斷器載體內(nèi)的、具有一熔體和從它兩端凸出的葉片式端板的熔斷器；至少一個裝在所述基座內(nèi)的導電的熔斷器夾頭；以及至少一個能適配于直接容納所述的葉片式端板中之一的熔斷器夾頭。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，所述的頂蓋包括一清楚的窗口，從它可以觀察到所述的熔斷器。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，有一就地監(jiān)測裝置電氣連接在所述的開關上。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，有一遙遠監(jiān)測裝置在電氣上與所述的開關相連接。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，就地和遙遠監(jiān)測裝置在電氣上與所述的開關相連接，所述的就地和遙遠監(jiān)測裝置互相與一報警電路相連接，所述的就地監(jiān)測裝置包括一發(fā)光二極管，所述的遙遠監(jiān)測裝置包括一遠方報警器，以及所述的發(fā)光二極管和遠方報警器通過至少一個晶體管受所述報警電路兩端的電壓降的影響而產(chǎn)生動作。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，所述的頂蓋包括一釋放桿和保持凸塊，它們能夠把所述的熔斷器固定在所述的頂蓋上，并能予以釋放。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，所述頂蓋包括一熔斷器保持環(huán)。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，所述頂蓋包括一設在頂蓋外部表面上的導槽，和所述的基座包括一設在所述基座內(nèi)表面上的凸出導塊，當所述頂蓋正確地插入所述基座時，所述的凸出導塊與所述的導槽配合地相嚙合。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，所述頂蓋包括一設在所述頂蓋內(nèi)表面上的熔斷器端板導塊，它與所述的熔斷器端板適配地相嚙合。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的開關，其特征在于，所述頂蓋包括一設在其一端側(cè)面上的弓形凹口，在所述頂蓋的另一側(cè)設有所述的端板導塊，因此熔斷器只能從所述頂蓋的具有弓形凹口的一側(cè)插入。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，所述的至少一個熔斷器夾頭具有一水平的底板，一對各從所述水平底板兩側(cè)延伸出的第一垂直段，一對各從所述的第一垂直段之一延伸的第一傾斜段，一對各從所述的第一傾斜段之一延伸的第二垂直段；以及一對各從所述的第二垂直段之一延伸的第二傾斜段。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，至少有一彈簧夾裝在所述的熔斷器夾頭上，所述的彈簧夾適配于使熔斷器夾頭與所述的葉片式端板牢固地嚙合。
13．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，所述的至少一個熔斷器夾頭具有一水平底板，和幾個設在所述水平底板上的開孔。
14．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，所述的基座包括幾個保持凸緣，它與所述的至少一個熔斷器夾頭的水平底板相嚙合，因此能把所述的至少一個熔斷器夾頭保持在所述的基座內(nèi)。
15．根據(jù)權(quán)利要求1的開關，其特征在于，所述基座包括至少一個開孔，其中置入所述熔斷器夾頭的一個表面，因此提供一個直接電氣連接的位置。
16．一個拉出式熔斷開關包括一個具有至少一個設在其中的開孔的不導電的基座；一個具有一熔斷器載體的可移走的不導電的頂蓋；和至少一個裝在所述的至少一個開孔中的導電的熔斷器夾頭；夾頭的一個表面放置在所述的開孔中，因此提供一直接電氣連接的位置。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的開關，其特征在于，具有一熔體和端板的熔斷器安裝在所述的熔斷器載體內(nèi)。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的開關，其特征在于，所述的熔體是圓柱形的。
19．根據(jù)權(quán)利要求18的開關，其特征在于，所述的端板是從所述熔體的兩端延伸的葉片式元件。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的開關，其特征在于，所述的葉片式元件的邊緣是經(jīng)過倒角的。
全文摘要
一個大電流的熔斷開關包括一不導電的基座,一個不導電的可移走的頂蓋,幾個導電的熔斷器夾頭,和一具有葉片式端板的熔斷器。熔斷器夾頭是固定地裝在基座內(nèi),熔斷器是保持在頂蓋內(nèi)。開關作用是通過把頂蓋插入或取走從而使熔斷器接通或切斷開關所接入的電路來完成的。開關與電路直接在熔斷器夾頭相連接,因此能實現(xiàn)一緊湊的設計,并消除不需要的多重電氣連接。
文檔編號H01H31/12GK1234594SQ9910632
公開日1999年11月10日 申請日期1999年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月5日
發(fā)明者S·V·切謝爾卡, B·H·斯科金, J·A·托里茲 申請人:庫帕技術公司