CN118765434A - 负载断路组件 - Google Patents

Abstract

一种用于断开具有第一开关触点和第二开关触点的高负载电气开关的负载断路工具。负载断路工具包括沿着纵向轴线在第一端部和第二端部之间延伸的主体。主体可在延伸构造和缩回构造之间移动。第一触点联接到第一端部并且被配置成与第一开关触点选择性地联接。第二触点联接到第二端部并且被配置成与第二开关触点选择性地联接。在缩回构造中，第一触点与第二触点电气连通。弹簧组件安装在主体中，用于将主体偏置到缩回构造，弹簧组件包括压缩弹簧。

Description

负载断路组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2022年1月7日提交的美国临时申请No.63/297,475的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及一种用于在负载下断开高压电气系统的负载断路工具，更具体地说，涉及一种在触点之间不会产生外部电弧的情况下操作的工具。根据各个方面，负载断路工具通过拉动电弧通过充满空气的狭窄的受限空间来防止外部电弧。

发明内容

在一个示例性实施例中，公开了一种用于断开具有第一开关触点和第二开关触点的高负载电气开关的负载断路工具。该负载断路工具包括沿着纵向轴线在第一端部和第二端部之间延伸的主体。主体可在延伸构造和缩回构造之间移动。第一触点联接到第一端部并且被配置成与第一开关触点选择性地联接。第二触点联接到第二端部并且被配置成与第二开关触点选择性地联接。在缩回构造中，第一触点与第二触点电连通。弹簧组件安装在主体中，用于将主体偏置到缩回构造，弹簧组件包括压缩弹簧。

在另一个示例性实施例中，公开了一种负载断路工具，该负载断路工具包括沿着纵向轴线延伸并且限定第一腔体的外管，该外管包括外管端盖。内管至少部分地容纳在第一腔体内并且限定第二腔体。内管可相对于外管沿着纵向轴线在缩回位置和延伸位置之间移动。弹簧组件可滑动地容纳在第二腔体中并且选择性地联接到内管。弹簧组件包括固定到外管并延伸到第二腔体中的导向杆，该导向杆包括第一表面。弹簧管同轴地安装在导向杆周围并且通过触发器组件选择性地轴向地联接到内管，弹簧管包括第二表面。压缩弹簧安装在第一表面和第二表面之间，其中当弹簧管通过触发器组件联接到内管时，压缩弹簧将内管朝向缩回位置偏置。

通过考虑详细描述和附图，所公开的示例性实施例的其他方面将变得清楚。

附图说明

图1是负载断路工具的透视图。

图2是处于闭合位置的图1的负载断路工具的剖视图。

图2A是图2的工具的第一端部的特写视图。

图2B是图2的工具的中部的特写视图。

图2C是图2的工具的第二端部的特写视图。

图3是处于跳闸位置的图1的负载断路工具的剖视图。

图4是处于打开位置的图1的负载断路工具的剖视图。

图5是负载断路工具的另一个实施例的透视图。

图6是图5的负载断路工具的第一端部沿着线6-6的剖视图。

图7是图5的负载断路工具的第一端部沿着线7-7的剖视图。

具体实施方式

在详细地解释本公开的任何实施例之前，应当理解，本公开以及本文所述的装置和方法在其应用中不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中示出的部件的构造和布置的细节。本公开中的装置和方法能够有其他实施例，并且能够以各种方式实践或执行。

负载断路工具用于断开断路开关、断流器、电源熔断器、熔断器限制器和其他负载下的电气开关。当开关断开时，负载断路工具防止开关的触点之间产生外部电弧。外部电弧可能被带到附近的部件，并导致部件短路或其他损坏。在极端情况下，外部电弧可能引起火灾。负载断路工具通过拉动电弧通过狭窄受限空气空间来熄灭电弧，从而在电弧消散之前限制了潜在的损坏。

图1示出了示例性负载断路工具10。负载断路工具10包括沿着工具轴线18延伸的主体14或管组件。在示出的实施例中，使用方向术语(比如上部和下部，或顶部和底部)来指代负载断路工具10的部分。这些术语是指图1所示的参考系。这种方向术语的使用并不意味着限制负载断路工具的定向。

根据示例性实施例，主体14包括外管26，该外管形成为沿着工具轴线18延伸的柱形管道。类似地形成为柱形管道的内管30可滑动地容纳在外管26的上端部。主体14可在延伸构造(在该延伸构造中，内管30从外管26的上端部延伸)和缩回构造(在该缩回构造中，内管30大部分容纳在外管26内)之间移动。负载断路工具10还包括夹具组件34。在图示的实施例中，夹具组件34是弹簧偏置的夹具组件34并且包括被偏置到闭合位置的闸门38。闸门38选择性地允许比如开关触点的部件被夹具组件34接合。夹具组件34安装在支架42上，该支架还支撑通用适配器46。支架42安装到外管26。通用适配器46将负载断路工具10与绝缘杆(例如热棒)或由操作者使用来操纵负载断路工具10的任何其他结构联接。通用适配器46将力从绝缘杆传递到夹具组件34和外管26。释放夹具组件50安装到外管26，与夹具组件34相对。在一些实施例中，使用相同的支架42将释放夹具组件50安装到外管26。在其他实施例中，释放夹具组件50可以单独地安装。释放夹具组件50包括安装到外管26的释放桨叶54，以用于在锁定位置和释放位置之间移动。负载断路工具10还包括联接到内管30的上端部的钩环58。该钩环58被配置成接合开关的第二触点。

关于图2-图2C，负载断路工具10被图示为处于闭合位置。在闭合构造中，主体14处于缩回位置，使得内管30的下端部邻近外管26的下端部。

如图2和图2A所示，外管26包括固定到外管26的底部的外管基座66。外管下端盖70联接到外管基座66。外管上端盖74联接到外管26的上端部并且包括围绕并支撑内管30的中心开口78。轴向狭槽86从外管26的下端部附近沿着外管26的长度朝向外管26的上端部延伸。在图示的实施例中，轴向狭槽86定位在与夹具组件34相同的一侧，并且与释放夹具相对。内管30包括延伸到轴向狭槽86中的导向突起90。导向突起90防止内管30相对于外管26旋转。内管30限定了内部腔体94。

参照图2、图2A和图2B，弹簧组件102安装在主体14内。弹簧组件102包括弹簧导向杆106。如图2和图2A所示，弹簧导向杆106联接到外管下端盖70并且沿着工具轴线18延伸到内管30的内部腔体94中。弹簧导向杆106通过紧固件118联接到外管下端盖70。在所示实施例中，弹簧导向杆106至少包括上螺纹端部110和下螺纹端部114。在其他实施例中，整个导向杆可以是带螺纹的，或者端部能够以其他方式形成，以允许通过不同类型的紧固件接合。在本实施例中，弹簧导向杆106通过一对螺母118联接到外管下端盖70，该对螺母在外管下端盖70的两侧拧到弹簧导向杆106的螺纹下端部上。如图2和图2A所示，弹簧管122可滑动地容纳在内部腔体94中。弹簧管122是中空的柱形管，其被定位成围绕弹簧导向杆106。弹簧管基座126联接到弹簧管122的端部，以封闭弹簧管122的下端部。弹簧管基座126包括可滑动地容纳弹簧导向杆106的中心孔130。弹簧管基座126还包括端面134。压缩弹簧138围绕弹簧导向杆106定位在弹簧管122中。压缩弹簧138的下端部抵靠弹簧管基座126的端面134支撑。如图2和图2B所示，弹簧组件102还包括固接到弹簧导向杆106的上螺纹端部110的凸缘螺母146。凸缘螺母146将弹簧衬套150保持在弹簧导向杆106上。弹簧衬套150可在弹簧管122中滑动并保持弹簧导向杆106与弹簧管122同心。垫圈154邻近弹簧衬套150定位。压缩弹簧138的上端部抵靠垫圈154支撑。

继续参照图2和图2A，弹簧管122通过触发器组件166相对于内管30轴向地固定。触发器组件166包括具有致动端部174和锁定端部178的触发器170。触发器170可旋转地安装到内管30，邻近内管30的下端部。触发器组件166安装在内管30的侧开口182中并且可在闭合位置和打开位置之间移动，在该闭合位置，弹簧管122相对于内管30轴向地固定，并且在该打开位置，弹簧管122被允许在内管30内轴向地移位或滑动。在闭合位置，触发器170的锁定端部178接合形成在弹簧管基座126中的凹部186。致动端部174延伸越过内管30的一侧并进入到形成在外管26中的轴向狭槽86中。触发器170被偏置构件190偏置到闭合位置。在所示实施例中，偏置构件190是双扭簧190。在打开位置(见图4)，触发器170枢转，使得致动端部174不延伸到轴向狭槽86中，并且锁定端部178移出弹簧管基座126中的凹部186。触发器170通过安装到外管26的致动器194(图2和图2B)从打开位置移动到闭合位置。致动器194压靠致动端部174并克服扭簧190的偏置力，以将致动端部174移出轴向狭槽86，并将锁定端部178移出凹部186。

参照图2和图2B，释放夹具组件50邻近外管26中的开口198安装。释放桨叶54是杠杆202的一部分，该杠杆通过片簧206安装到外管26。杠杆202还包括与外管26中的开口198对准的锁定突起210。片簧206将杠杆202偏置到接合位置。在接合位置(见图4)，锁定突起210通过开口198进入并接合内管30的下端部。当负载断路工具10处于闭合构造时，锁定突起210定位在外管26中的开口198中。当释放桨叶54移动到释放位置时，锁定突起210从外管26中的开口198移除。

参照图2和图2C，内管30包括内管头部218。钩环58安装到内管头部218。内管端盖222被拧到内管头部218。内部腔体94在内管头部218和内管端盖222内延伸。衬里226定位在内部腔体94中在弹簧管122和内管30之间。衬里226相对于内管30轴向地固定。拖挂件230联接到弹簧管122的上端部。拖挂件230相对于弹簧管122轴向地固定。

负载断路工具10被设计成通过负载断路工具10转移负载，然后断开电路并分散产生的电弧。因此，当负载断路工具10处于闭合构造时，电流通过负载断路工具10从钩环58传送到夹具组件34。如图2C所示，钩环58固接到内管头部218。固定触点238安装在内部腔体94中，位于内管30的上端部处的内管头部218下方并相对于内管30轴向地固定。固定触点238延伸进入内管头部218中并与其接触。拖挂件230由固定触点238支撑。

继续参考图2C，移动触点246固定到拖挂件230的下端部。固定触点238至少部分地围绕移动触点246并且被螺旋弹簧250偏置接合。移动触点246也固定到弹簧管122的上端部。移动触点246可以包括安装在端部处的钨铜环，以提供额外的强度并防止电弧放电。

参考图2A，在弹簧管122的另一端部处，柔性分流器258固定到弹簧管基座126。本实施例中的柔性分流器258被示出为盘绕在弹簧导向杆106周围，但是在其他实施例中能够以其他方式布置。柔性分流器258包括环形端子262。环形端子262通过用于安装弹簧导向杆106的相同紧固件118固定到外管下端盖70。外部分流器266在轴向狭槽86上方安装到外管26。外部分流器266在外管基座66和支撑夹具组件34的支架42之间延伸。

因此，电流路径从钩环58延伸到夹具组件34。首先，电流从钩环58通过内管头部218传递到固定触点238。固定触点238通过移动触点246将电流传递到弹簧管122。弹簧管122将电流传送到弹簧管基座126，该弹簧管基座将电流传送到柔性分流器258。电流通过柔性分流器258的环形端子262被传送到外管下端盖70，从而传送到外管基座66。外管基座66将电流传递到外部分流器266，该外部分流器将电流传送到支架42和夹具组件34以完成电路。

在操作中，负载断路工具10在通用适配器46处固定到绝缘杆。绝缘杆由比如线路工人的操作者使用，以将负载断路工具10操纵就位，并且具体地与两个开关触点接触。例如，钩环58可以连接到开关的电弧角。夹具组件34可以连接到开关的拉环。当钩环58连接到电弧角并且夹具组件34已经接收拉环时，操作者可以使用绝缘杆来拉动负载断路工具10。施加到通用适配器46上的力使外管26相对于内管30移位。这种运动将负载断路工具10朝向跳闸构造移动。

参考图3，负载断路工具10被示出为跳闸构造。外管26已经向下移位，这意味着主体14目前处于延伸构造。外管26以及连接的外管基座66和外管下端盖70的运动已经使弹簧导向杆106相对于内管30移位。触发器170仍处于闭合位置，将弹簧管122轴向地固定到内管30。触发器170的致动端部174接近安装到外管26的致动器194。弹簧管基座126没有随着弹簧导向杆106移动；因此，压缩弹簧138已经被压缩在垫圈154和弹簧管基座126的端面134之间。释放夹具组件50仍处于中间位置，在该中间位置，锁定突起210容纳在外管26的开口198中。电流仍然通过相对于闭合位置描述的相同路径传导。柔性分流器258已经延伸，以考虑弹簧管基座126和外管下端盖70之间的较大距离。

参考图4，当操作者继续移动绝缘杆时，负载断路工具10跳闸并移动到打开构造。如图4所示，外管26相对于内管30的进一步轴向移位将触发器170的致动端部174移动到与致动器194接合。因此，致动端部174移出狭槽，并且锁定端部178移出弹簧管基座126中的凹部186。因此，弹簧管122可以相对于内管30自由滑动。此外，外管26相对于内管30的移位使内管30移动经过外管26中的开口198，从而允许释放夹具组件50的锁定突起210进一步移动到外管26中并接合内管30的端部。这锁定了内管30相对于外管26的轴向运动。压缩的弹簧在弹簧管基座126和弹簧导向杆106的垫圈154之间施加力，使弹簧管122相对于外管26朝向外管下端盖70移动。这种运动拉动拖挂件230穿过衬里226。在该运动期间，当固定触点238不再与拖挂件230或移动触点246接触时，电流路径被断开。在这一点上，电流试图穿过空气形成自己的路径，然而，当拖挂件230移动通过衬里226时，在拖挂件230和衬里226之间产生间隙。在这个间隙中产生的任何电弧都会迅速地熄灭，并且电路断开。

然后，操作者可以将夹具组件34从拉环脱离，并将钩环58从电弧角脱离。负载断路工具10保持在打开构造，直到操作者将释放桨叶54移动到释放位置，将锁定突起210从外管26中的开口198移出，并允许内管30相对于外管26移位并允许缩回到外管26中。内管30进入缩回位置的运动允许触发器组件166的弹簧将触发器170的锁定端部178移动返回与弹簧管基座126中的凹部186接合。负载断路工具10然后再次处于闭合构造。

典型的负载断路工具利用拉伸弹簧来使拖挂件230移动通过衬里226。然而，使用这些构造的负载断路工具有多个缺点。与标准构造的工具相比，所提出的设计提供了多个优点。首先，所描述的负载断路工具10具有改进的制造简易性以及改进的修理或拆卸简易性。所描述的负载断路工具10还消除了与组件内部自由旋转的部件相关的复杂性。最后，所描述的负载断路工具10确保弹簧将在相同的负载下重复地释放。这允许改进弹簧的磨损预测。此外，对设计的改进不影响其操作，这意味着该工具使用直观，并且与其他工具相比具有更高的性能。

图5-图7中示出了根据一个或更多个示例性实施例的另一示例性负载断路工具510。工具510可以大体上类似于图1-图4所示的工具10，并且类似的特征用类似的附图标记加上500来标识，如果可能的话。例如，工具510包括释放桨叶554。负载断路工具510的描述集中在工具10和负载断路工具510之间的一些差异，尽管可能存在其他差异。

如图6所示，负载断路工具510包括限定内部腔体594的内管530和外管526。在所示实施例中，负载断路工具510包括端部部分501。端部部分501包括延伸到由外管526限定的轴向狭槽586中的导向突起590。端部部分501还包括安装在开口682中的触发器670，该开口形成在内管530的端部部分501中。触发器的锁定端部678接合弹簧管622，直到致动端部674朝向纵向轴线518移动，并且弹簧管622相对于端部部分501自由地移动。弹簧管622由形成为压缩弹簧的弹簧638驱动以进行移动。

如图7所示，内管530的端部部分501通过拉伸弹簧502固接到外管526。在所示实施例中，负载断路工具510包括关于纵向轴线518对称地设置的一对拉伸弹簧502。在其他实施例中，可以使用其他数量和位置的弹簧。拉伸弹簧502在固接到外管526的第一端部和固接到端部部分501的凸缘503的第二端部之间延伸。在一些实施例中，拉伸弹簧的第一端部可以联接到外管下端盖，而不是联接到外管本身。在更进一步的实施例中，拉伸弹簧能够以其他方式固接，使得第一端部相对于外管526保持静止。

在操作中，随着工具510移动到延伸位置(例如，内管530从外管526延伸)，拉伸弹簧502被拉伸。一旦触发器670已经被致动，则弹簧管622被压缩弹簧638朝向外管526的端部驱动，而内管530保持在延伸位置。释放桨叶554可以被致动以相对于外管526释放内管530。一旦内管530被释放，拉伸弹簧502可以缩回，以将内管530拉回到外管526中，直到触发器670再次接合弹簧管622。

使用单独的压缩弹簧用于中断电路，并且使用拉伸弹簧用于复位特性，这两种操作都提供了改进的功能。选择压缩弹簧来优化中断的速度，并且选择拉伸弹簧来分离为中断电路的供能的弹簧和用于促进复位功能的弹簧，允许更好的控制和可靠性。

因此，本申请尤其提供了一种负载断路工具，该负载断路工具易于制造、易于修理、复杂性更低并且一致性更好。本申请的各种特征和优点在以下权利要求中阐述。

Claims (20)

1.一种用于断开具有第一开关触点和第二开关触点的高负载电气开关的负载断路工具，所述负载断路工具包括：

主体，所述主体在第一端部和第二端部之间沿着纵向轴线延伸，所述主体能在延伸构造和缩回构造之间移动；

第一触点，所述第一触点联接到所述第一端部并且被配置成与所述第一开关触点选择性地联接；

第二触点，所述第二触点联接到所述第二端部并且被配置成与所述第二开关触点选择性地联接，其中，在所述缩回构造中，所述第一触点与第二触点电气连通；以及

弹簧组件，所述弹簧组件安装在所述主体中，以用于将所述主体偏置到所述缩回构造，所述弹簧组件包括压缩弹簧。

2.根据权利要求1所述的负载断路工具，其中，所述主体包括外管和能滑动地容纳在所述外管中的内管，其中，所述外管包括轴向狭槽，并且所述内管包括导向突起，所述导向突起被配置成在所述轴向狭槽内行进，以防止所述内管相对于所述外管旋转。

3.根据权利要求2所述的负载断路工具，其中，所述内管通过至少一个拉伸弹簧连接到所述外管，并且其中，所述拉伸弹簧将所述主体偏置到所述缩回构造。

4.根据权利要求1所述的负载断路工具，其中，所述主体包括具有所述第一触点的外管、能滑动地容纳在所述外管中并且具有所述第二触点的内管，以及能滑动地容纳在所述内管中的弹簧管。

5.根据权利要求4所述的负载断路工具，其中，在所述延伸构造中，所述内管从所述外管的一端延伸，并且在所述缩回构造中，所述内管主要由所述外管容纳。

6.根据权利要求5所述的负载断路工具，其中，在所述缩回构造中，所述弹簧管轴向地固定到所述内管，并且在所述延伸构造中，所述弹簧管能相对于所述内管轴向地移动。

7.根据权利要求6所述的负载断路工具，其中，在所述延伸构造中，所述压缩弹簧将所述弹簧管朝向所述第一端部偏置。

8.根据权利要求6所述的负载断路工具，其中，在所述缩回构造中，所述第一触点通过所述弹簧管与所述第二触点电气连通，并且在所述延伸构造中，所述第一触点与所述第二触点电气地隔离。

9.根据权利要求4所述的负载断路工具，其中，所述压缩弹簧安装在所述弹簧管中。

10.一种负载断路工具，其包括：

外管，所述外管沿着纵向轴线延伸并且限定第一腔体，所述外管包括外管端盖；

内管，所述内管至少部分地容纳在所述第一腔体内并且限定第二腔体，所述内管能相对于所述外管沿着纵向轴线在缩回位置和延伸位置之间移动；

弹簧组件，所述弹簧组件能滑动地容纳在所述第二腔体中并且选择性地联接到所述内管，所述弹簧组件包括：

导向杆，所述导向杆固定到所述外管并且延伸到所述第二腔体中，所述导向杆包括第一表面，

弹簧管，所述弹簧管围绕所述导向杆同轴地安装并且通过触发器组件选择性地轴向地联接到所述内管，所述弹簧管包括第二表面，以及

压缩弹簧，所述压缩弹簧安装在所述第一表面和第二表面之间，其中，当所述弹簧管通过所述触发器组件联接到所述内管时，所述压缩弹簧将所述内管朝向所述缩回位置偏置。

11.根据权利要求10所述的负载断路工具，其中，当所述弹簧管通过所述触发器组件与所述内管分离时，所述压缩弹簧将所述弹簧管沿着所述纵向轴线朝向所述外管端盖偏置。

12.根据权利要求10所述的负载断路工具，其中，所述导向杆包括螺母和垫圈，所述垫圈联接到所述导向杆的远离所述外管端盖的一端，并且其中，所述垫圈形成所述第一表面。

13.根据权利要求10所述的负载断路工具，其中，所述弹簧管包括弹簧管基座，并且所述弹簧管基座形成所述第二表面。

14.根据权利要求13所述的负载断路工具，其中，所述弹簧管基座包括凹部，所述凹部由所述触发器组件接合，以将所述弹簧管联接到所述内管。

15.根据权利要求14所述的负载断路工具，其中，所述触发器组件包括触发器以及致动器，所述触发器安装在所述内管上并且被偏置成与所述凹部接合，并且所述致动器安装在所述外管上并且被定位成当所述内管朝向所述延伸位置移动时接合所述触发器。

16.根据权利要求10所述的负载断路工具，其中，所述内管通过释放夹具组件保持在所述延伸位置，所述释放夹具组件安装到所述外管并且包括接合所述内管的下端部的锁定突起。

17.根据权利要求10所述的负载断路工具，其中，所述触发器组件能在打开状态和关闭状态之间移动，所述打开状态允许所述弹簧管相对于所述内管移动，并且所述关闭状态将所述弹簧管轴向地固定到所述内管，并且其中，当所述内管到达所述延伸位置时，所述触发器组件移动到所述打开状态。

18.根据权利要求17所述的负载断路工具，还包括：

释放夹具组件，所述释放夹具组件安装到所述外管并且包括能在锁定位置和脱离位置之间移动的锁定突起，在所述锁定位置，所述锁定突起接合所述内管的下端部，以将所述内管相对于所述外管锁定在所述延伸位置，

其中，当所述内管到达所述延伸位置时，所述锁定突起被偏置到所述锁定位置，并且

其中，所述内管通过拉伸弹簧联接到所述外管，并且其中，当所述锁定突起移动到所述脱离位置时，所述内管被所述拉伸弹簧朝向所述缩回位置偏置。

19.根据权利要求10所述的负载断路工具，还包括：

第一触点，所述第一触点联接到所述内管；

第二触点，所述第二触点联接到所述外管；以及

电流路径，当所述弹簧管联接到所述内管时，所述电流路径在所述第一触点和第二触点之间延伸，所述所述电流路径穿过所述弹簧管行进。

20.根据权利要求19所述的负载断路工具，其中，当所述弹簧管与所述内管分离时，所述压缩弹簧将所述弹簧管远离所述第一触点偏置，从而使所述电流路径断开。