用于断路器的可锁定紧固件.pdf

本发明涉及一种用于断路器的可锁定紧固件。该改进可锁定紧固件(6)可应用于一断路器(4)中，并包括可相互螺旋地配合的一第一部件(32)和一第二部件(36)，以及一在第一和第二部件之间延伸以防止第一和第二部件松动的锁定部件(40)。第二部件包括一可螺旋地容纳在形成于第一部件中的一空腔(56)的一第一螺纹部(60)中的螺纹杆体(84)。锁定部件包括一螺纹主体(96)和一锥体(98)，其中螺纹主体可螺旋地容纳在第一部件的一第二螺纹部(64)中，并且锥体可至少部分地容纳在形成于第二部件的杆体中的一插孔(92)中。所述插孔限定形成位于所述杆体上的一支座(94)，并且锥体与支座接合以使所述杆体的至少一部分变形而与一凸缘(68)进入接合，该凸缘设置在空腔的第一螺纹部和第二螺纹部之间。

1.  一种可锁定紧固件(6)，它用于将一断路器的多个部件连接在一起和用于保持所述部件之间的导电性，同时允许所述部件之间相对移动，所述紧固件包括：
具有形成在其中的一螺纹空腔(56)的一第一部件(32)；
包括一螺纹杆体(84)的一第二部件(36)，所述杆体具有设置在其上的一支座(94)，所述杆体的至少一部分可螺旋地容纳在所述空腔中；
一锁定部件(40)，所述锁定部件可与所述支座接合以使所述杆体与所述第一部件可锁定地接合；并且
所述第一部件，所述第二部件和所述锁定部件沿轴向对准。

2.  根据权利要求1所述的紧固件，其特征在于
所述锁定部件带有螺纹；
所述锁定部件与所述第一部件可螺旋地配合。

3.  根据权利要求2所述的紧固件，其特征在于
所述螺纹空腔包括一第一螺纹部(60)和一第二螺纹部(64)；
所述杆体可螺旋地容纳在所述第一螺纹部中；以及
所述锁定部件可螺旋地容纳在所述第二螺纹部中。

4.  根据权利要求3所述的紧固件，其特征在于
所述螺纹空腔包括一设置在所述第一螺纹部和所述第二螺纹部之间的凸缘(68)。

5.  根据权利要求4所述的紧固件，其特征在于
所述杆体至少部分地延伸入所述第二螺纹部内；
所述第二部件的至少一部分可通过所述锁定部件变形而与所述凸缘进入接合。

6.  根据权利要求5所述的紧固件，其特征在于
所述第一螺纹部具有第一直径(70)；
所述第二螺纹部具有第二直径(74)；
所述第一直径比所述第二直径小。

7.  根据权利要求1所述的紧固件，其特征在于
所述支座包括一插孔(92)；
所述锁定部件包括一锥体(98)；
所述锥体的至少一部分可在所述锁定部件与所述支座接合时容纳在所述插孔中。

8.  根据权利要求7所述的紧固件，其特征在于
所述空腔贯穿所述第一部件的整个纵向；
所述第二部件可容纳穿过所述第一部件的一第一端部；
所述锁定部件可容纳穿过所述第一部件的一相对的第二端部。

9.  根据权利要求8所述的紧固件，其特征在于
所述第一部件包括至少一第一弹性垫圈(44)。

10.  一种断路器(4)，包括：
一线路导体(8)；
一负载导体(12)；
一固定触头(16)；
一活动触头(20)；
一活动臂(24)，所述活动触头导电性地设置在所述活动臂上；
一可操作地与所述活动臂连接的跳闸单元(28)；以及
一可锁定紧固件(6)；
所述固定触头导电性地设置在所述线路导体和所述负载导体中的一个上；
所述活动臂利用所述可锁定紧固件与所述线路导体和所述负载导体中的另一个导电性地连接，并可移动地安装到所述线路导体和所述负载导体中的所述另一个上；
所述可锁定紧固件包括一第一部件(32)，一第二部件(36)，以及一锁定部件(40)；
所述第一部件具有形成在其中的一螺纹空腔(56)；
所述第二部件包括一螺纹杆体(84)，所述杆体具有设置在其上的一支座(94)，所述杆体的至少一部分可螺旋地容纳在所述空腔中；
所述锁定部件可与所述支座接合，以使所述杆体与所述第一部件可锁定地接合；并且
所述第一部件，所述第二部件和所述锁定部件沿轴向对准。

11.  根据权利要求10所述的断路器，其特征在于
所述锁定部件带有螺纹；
所述锁定部件与所述第一部件可螺旋地配合。

12.  根据权利要求11所述的断路器，其特征在于
所述螺纹空腔包括一第一螺纹部(60)和一第二螺纹部(64)；
所述杆体可螺旋地容纳在所述第一螺纹部中；以及
所述锁定部件可螺旋地容纳在所述第二螺纹部中。

13.  根据权利要求12所述的断路器，其特征在于
所述螺纹空腔包括设置在所述第一螺纹部与所述第二螺纹部之间的一凸缘(68)。

14.  根据权利要求13所述的断路器，其特征在于
所述杆体至少部分地延伸入所述第二螺纹部内；
所述第二部件的至少一部分可通过所述锁定部件变形而与所述凸缘进入接合。

15.  根据权利要求14所述的断路器，其特征在于
所述第一螺纹部具有第一直径(70)；
所述第二螺纹部具有第二直径(74)；
所述第一直径比所述第二直径小。

16.  根据权利要求12所述的断路器，其特征在于
所述第一螺纹部和所述第二螺纹部与所述第一部件的外部相接合。

17.  根据权利要求10所述的断路器，其特征在于
所述杆体可纵向和径向地与所述螺纹空腔可锁定地接合。

18.  根据权利要求10所述的断路器，其特征在于
所述支座包括一插孔(92)；
所述锁定部件包括一锥体(98)；
所述锥体的至少一部分可在所述锁定部件与所述支座接合时容纳在所述插孔中。

19.  根据权利要求18所述的断路器，其特征在于
所述空腔贯穿所述第一部件的整个纵向；
所述第二部件可容纳穿过所述第一部件的一第一端部；
所述锁定部件可容纳穿过所述第一部件的一相对的第二端部。

20.  根据权利要求19所述的紧固件，其特征在于
所述第一部件包括至少一第一弹性垫圈(44)。

用于断路器的可锁定紧固件
技术领域
本发明总体上涉及断路器，尤其是涉及一种可在断路器应用中采用的紧固件，该紧固件是可锁定的以防止紧固件的松动。
背景技术
断路器在配电系统中有多种用途。断路器的一种示例性结构包括一线路导体，一负载导体，一固定触头和一活动触头，其中活动触头可移入和移出与固定触头的导电性接合，以在接通位置与断开位置或者跳闸位置之间开关断路器。该固定触头与线路导体和负载导体中的一个导电性接合，而活动触头与线路导体和负载导体中的另一个导电性接合。
活动触头通常设置在一活动触头臂上。在一些断路器中，活动臂可设置在断路器的内部结构中的一结构上，柔性分路器用于导电性地连接活动臂与其相关导体。在其它断路器中，理想的是，将该活动臂直接枢转地安装在相关导体上。在这种情况下，可采用一紧固件形成活动臂与导体之间的可枢转连接。该紧固件必须在导体与活动臂之间提供足够的接触力以提供它们之间的导电性接合，但是接触力不能太大，否则会在活动臂和导体之间产生过大的摩擦力，从而臂的枢转动作被削弱。因此，公知的是，可以提供一种用于将一活动触头固定到一导体上的螺纹紧固件，其中该螺纹紧固件被拧紧到一个高度特定的扭矩等级，在该扭矩等级实现了导电性和摩擦力之间的适合的平衡。
但是，这种装置不是没有局限性。应该理解的是，触头的重复打开和关闭—从而活动臂在闭合位置和打开位置之间枢转—可导致将活动臂枢转地安装在导体上的螺纹紧固件的逐渐松动。这种松动改变了紧固件的扭矩，并因此改变了活动臂与导体之间的可枢转连接的导电/摩擦特性，这是不希望出现的。
还公知地是，空间被极大地限制在断路器的范围内。因此，解决紧固问题的任何方法都必须占用一最小空间。
因此，期望提供一种改进的紧固件，该紧固件是可锁定的并且占用一最小空间。
发明内容
一种改进可锁定紧固件以及因而得到的断路器满足这些和其它需要。一种改进可锁定紧固件可应用在一种断路器中，该紧固件包括可相互螺旋地配合的一第一部件和一第二部件，以及一在第一和第二部件之间延伸以防止第一和第二部件松动的锁定部件。第二部件包括一可螺旋地容纳在形成于第一部件中的一空腔的一第一螺纹部中的螺纹杆体。锁定部件包括一螺纹主体和一锥体，其中螺纹主体可螺旋地容纳在第一部件的一第二螺纹部中，并且锥体可至少部分地容纳在形成于第二部件的杆体中的一插孔中。所述插孔限定形成位于所述杆体上的一支座，并且锥体与支座接合以锁定与所述第一部件成固定关系的所述第二部件。在本发明的一实施例中，锥体使杆体的至少一部分变形以与凸缘进入接合，其中该凸缘设置在空腔的第一和第二螺纹部之间。在另一实施例中，不需要一凸缘就可实现锁定。
因此，本发明的一个方面是提供一种改进可锁定紧固件，该紧固件可被调整到给定等级的扭矩，然后被锁定以防止紧固件的松动。
本发明的另一个方面是提供一种具有一活动臂的改进断路器，该活动臂可通过一可锁定紧固件与一导体连接。
本发明的另一个方面是提供一种占用最小空间的改进可锁定紧固件。
本发明的另一个方面是提供一种具有一锁定部件的改进可锁定紧固件，该锁定部件基本位于可锁定紧固件的内部。
本发明的另一个方面是提供一种具有一锁定部件的改进可锁定紧固件，该锁定部件包括一锥体，该锥体可与可锁定紧固件的一个部件接合，以使可锁定紧固件的部件径向和轴向锁定地接合在一起。
本发明的另一个方面是提供一种具有一支座的改进可锁定紧固件，该支座可通过一锥形锁定部件接合。
本发明的另一个方面是提供一种具有一支座的改进可锁定紧固件，该支座可通过一锥形锁定部件接合，其中该锥体使可锁定紧固件的至少一部分变形以与可锁定紧固件的一凸缘接合。
本发明的这些和其它方面通过一种改进可锁定紧固件提供，该紧固件用于将断路器的多个部件连接在一起，并用于保持所述部件之间的导电性，同时允许所述部件之间的相对运动，其中紧固件的通用特性可被认为是包括一具有形成在其中的一螺纹空腔的第一部件；一包括一螺纹杆体的第二部件，所述杆体具有设置在其上的一支座，所述杆体的至少一部分可螺旋地容纳在所述空腔中；以及一锁定部件，所述锁定部件可与所述支座接合，以使所述杆体与所述第一部件可锁定地接合，并且所述第一部件，所述第二部件和所述锁定部件沿轴向对准。
本发明的另一个方面是提供一种断路器，该断路器的一般特性可以被认为是包括一线路导体；一负载导体；一固定触头；一活动触头；一活动臂，所述活动触头导电性地设置在所述活动臂上；一可操作地与所述活动臂连接的跳闸单元；以及一可锁定紧固件；所述固定触头导电性地设置在所述线路导体和所述负载导体中的一个上；所述活动臂利用所述可锁定紧固件与所述线路导体和所述负载导体中的另一个导电性地连接，并可移动地安装到所述线路导体和所述负载导体中的所述另一个上；所述可锁定紧固件包括一第一部件，一第二部件，以及一锁定部件；所述第一部件具有形成在其中的一螺纹空腔；所述第二部件包括一螺纹杆体，所述杆体具有设置在其上的一支座，所述杆体的至少一部分可螺旋地容纳在所述空腔中；所述锁定部件可与所述支座接合，以使所述杆体与所述第一部件可锁定地接合；并且所述第一部件，所述第二部件和所述锁定部件沿轴向对准。
附图说明
结合附图阅读以下对优选实施例的描述可进一步理解本发明，其中：
图1是根据本发明的改进断路器的示意图，该断路器采用了根据本发明第一实施例的示意性示出的改进可锁定紧固件；
图2是包括第一实施例的紧固件的断路器的一部分的立体图；
图3是与图2类似的视图，不同之处在于以分解方式示出了第一实施例的紧固件和断路器的其它部件；
图4是第一实施例的紧固件的局部剖视分解图；
图5是第一实施例的紧固件的局部剖视装配图；
图6是图5的一部分的放大图；
图7是根据本发明第二实施例的改进可锁定紧固件的局部剖视分解图；以及
图8是第二实施例的紧固件的局部剖视装配图。
在整个说明书中相同的附图标记表示相同的部件。
具体实施方式
图1中示意性地示出根据本发明的改进断路器4。断路器4有利地包括根据本发明第一实施例的一可锁定紧固件6。如下面更详细说明的，可锁定紧固件6可紧固到一给定等级的扭矩，并有利地可锁定在该给定等级的扭矩，以防止断路器4在接通位置与断开位置或者跳闸位置之间的移动而引起的松动。
虽然在图1中示意性地示出的示例性断路器4具有一单极10，但应理解的是，断路器4有可能是一多极断路器。断路器4的每个极10包括一线路导体8，一负载导体12，一对固定触头16(仅示出其中之一)，一对活动触头20(仅示出其中之一)，一对臂24，以及一个可锁定紧固件6。一跳闸单元28直接或者间接地与断路器4的每个极10的臂24可操作性地连接，以便响应于许多预定条件中的一些条件以公知方式使断路器4跳闸。当示例性断路器4被构造成使得每个极10包括一对臂24，并且因此还包括多对活动触头和固定触头20和16时，应理解，紧固件6可应用在每个极仅包括一个单个活动臂的断路器中。
负载导体包括一支柱30(图2和图3)，并且臂24通过紧固件6可枢转地安装在支柱30上。如下面更详细说明的，紧固件6利用足够的力将臂24紧固到支柱30上，用来提供支柱30与臂24之间的导电性连接，同时允许臂24相对于支柱30的枢转运动。
每个臂24包括在一个端部附近形成在其中的一孔26(图3)。每个臂还包括导电性设置于其上的位于孔26相对侧的一活动触头20。
如图3-5所示，可锁定紧固件6通常可包括一第一部件32，一第二部件36，以及一锁定部件40。示出的示例性紧固件6还包括多个弹性垫圈44。
第一部件32包括一第一头部52和一细长的第一轴部48。第一部件32包括一形成在其中的空腔56，在示出的示例性第一实施例中，该空腔贯穿第一部件32的整个纵向。
空腔56包括相互之间用凸缘68隔开的一第一螺纹部60和一第二螺纹部64。如下面结合紧固件的第二实施例说明的，第一和第二螺纹部可以不同方式限定。第一头部52包括形成在其中的一第一横向槽72，可以理解，第一头部52可以是其它的结构并且可以具有例如一适合不同工具的插口来代替槽72。
第一螺纹部60具有用标记70表示的第一直径，并且第二螺纹部64具有用标记74表示的第二直径。在这里示出的示例性实施例中，第一直径70比第二直径74小。凸缘68在第一和第二螺纹部60和64之间环状地延伸，并且位于基本垂直于第一轴部48的纵向定向的平面内。因此，可以看出，凸缘68可具有与第一直径70相等的内径，和与第二直径74相等的外径。应理解，在本发明可选的实施例中，第一和第二直径可在不脱离本发明思想的情况下而准许相互之间存在不同的关系，例如第一直径大于第二直径，并且凸缘被限定在一个于它们之间延伸的开放区域上，或别的方式。
第二部件36包括一第二头部80，一细长的第二轴部76，以及一细长杆体84。杆体84包括一与第二轴部76相对的自由端88并且被攻有外螺纹从而可与第一部件32的第一螺纹部60螺旋地配合。
第二部件36包括形成在其中的一插孔92，在示出的示例性实施例中，插孔92是从自由端88贯穿杆体84的一部分的圆柱形空腔。一支座94邻近自由端88限定形成在插孔92上。基于可锁定紧固件6的特定结构，插孔92可从自由端88向杆体84中延伸入较长或者较短的距离，并还可以根据需要延伸入第二轴部76。第二头部80包括形成在其中的一第二横向槽90，应注意，与上述第一头部52一样，第二头部80也可为不同的结构。
锁定部件40包括螺纹主体96和锥体98。主体96可与第一部件32的第二螺纹部64螺旋地配合，并且锥体98可与第二部件36的支座94接合，如图5和图6所示。锁定部件40的一部分可容纳在插孔92中从而实现这种接合。
示例性锥体98总体上为一种正圆锥体的结构，并因此具有一以相对于锁定部件40的纵轴的一个角度定向的圆锥形表面。在这里示出的示例性锁定部件40中，该角度大约为15°，意味着锥体98的顶角角度约为30°。锥体98可以采用其它的角度，下面将详细说明。
在使用中，弹性垫圈44邻近第一和第二头部52和80位于第一和第二轴部48和76上。第一轴部48容纳在并穿过一个臂24的一个孔26中，第二轴部76容纳在并穿过另一个臂24的另一个孔26中。然后，第一和第二轴部48和76容纳于支柱30的一孔100(图3)中，以将臂24紧固到负载导体12上。
杆体84容纳在第一部件32的一第一端部中，并与第一螺纹部60螺旋地接合。然后，第一和第二部件32和36相互螺旋地拧紧，直到达到一定等级的扭矩。这种扭矩很可能选择为，在期望将臂24导电性地紧固到负载导体12的支柱30上与限制它们之间的转动摩擦之间提供一种最佳或者适合的折中。在这种扭矩下，第一和第二轴部48和76将被稍微地隔开，如图5所示，以便可在第一和第二轴部48和76的端部之间没有干扰的情况下在它们之间获得一压缩载荷。
在紧固第一和第二部件32和36以实现前述要求等级的扭矩时，第一和第二头部52和80压缩弹性垫圈44，由此在第一和第二头部52和80之间保持一给定压缩力。公知的是，这种弹性垫圈44在压缩载荷作用下仅偏转一较小量。由于断路器4的不同部件在断路器4的运行中会变热，并且由于这种变热会导致前述部件一定量的热膨胀，因此弹性垫圈44有助于保持第一和第二头部52和80之间的压缩负载等级，而不受温度波动的影响。
一旦第一和第二部件32和36被紧固到要求等级的扭矩，锁定部件40便容纳在第一部件32的与第二螺纹部64螺纹配合的一相对第二端部中。锁定部件40利用适合的工具螺旋地拧进并穿过第二螺纹部64，直到锥体98与插孔92的支座94接合。在这一点上，锥体98的至少一部分可能被容纳于插孔92中。
然后，锁定部件40紧固到第二螺纹部64中，直到在第二螺纹部64与支座94之间达到一适合等级的扭矩。在这一点上，主体96可形成有一适合接纳工具的结构，例如一锥体98相对侧的插口。在执行紧固操作中，适合工具(未示出)可穿过第二头部80容纳进空腔56的第二螺纹部64中，从而可操作地接合锁定部件40。
从图6可较好地理解，锥体98与支座94的接合使得杆体84的一部分在凸缘68附近变形。杆体84的这种变形有利地帮助防止第二部件36从第一部件32脱离螺纹咬合，即松动，这有助于将可锁定紧固件6保持在初始拧紧等级的扭矩，即使断路器4的臂24重复操作。杆体84的自由端88的变形可以是弹性的，并且基于特定应用的特定需要又可以是塑性的。
从图5和图6可以得知，锥体98与支座94的接合产生了存在于锥体98和支座94之间的具有径向和纵向分量的力。这种力的径向分量既可以用来使杆体84与第一螺纹部60径向接合，还可以图6中所示的方式使杆体84的自由端88变形。这种力的纵向分量使杆体84的螺纹与第一螺纹部60的螺纹纵向接合。示例性锁定部件40可以例如被扭到等级为约30英寸-磅数量级的扭矩。
根据杆体84的壁的厚度，即杆体84的螺纹外表面与由插孔92限定的表面之间的距离，锥体98可被以不同角度构造以实现支座94上的径向和纵向力的期望组合。或者，紧固锁定部件40所达到的扭矩可以变化。例如，如果可选实施例可锁定部件6使用壁厚比图4-6所示壁厚大的杆体84，锥体98可更尖，即具有更小的角度和/或锁定部件40可被拧紧到一较高等级的扭矩，从而实现锁定部件40、第一部件32以及第二部件36之间的力的期望组合，并实现图6所示的变形。
因为根据本发明的可锁定紧固件6可被锁定在基本不受根据本发明的断路器4的操作影响的给定扭矩设定，所以可锁定紧固件6和从而得到的断路器4被构造成可提供较长时间的可靠性。锁定部件40在第一和第二部件32和36之间的接合产生存在于紧固件6的各部件之间的径向和纵向锁定力，并且还使第二部件36相对于第一部件32变形。这些结果有利地防止第一和第二部件32和36相对于彼此松动。锁定部件40还有利地实现了锁定功能，而不需要设置较长的第一和第二部件32和36。
锁定部件40的扭矩设定可在装配线上容易地确定，这有助于锁定紧固件6与因而得到的断路器4的装配。而且，锁定部件40位于第一部件32的内部，因此紧固件6占用了断路器4中的最小区域。此外，锁定部件40可有利地以给定扭矩关系锁定第一和第二部件32和36，而不会妨碍所述扭矩。
根据本发明的紧固件106的第二个实施例在图7和图8示出。紧固件106可代替断路器4中的紧固件6。
紧固件106包括一第一部件132，一第二部件136，以及一锁定部件140。但是，第一螺纹部160和第二螺纹部164被限定为一单个螺纹通道166的不同区域。这样，第一和第二螺纹部具有相同的直径，并且在它们之间没有设置凸缘。锁定部件140的锥体198与第二部件136的一插孔192的一支座194的接合因而实现了锁定作用，而不产生第二部件136在一凸缘附近的变形。但是，锥体198与支座194的接合产生了第一部件132、第二部件136以及锁定部件140之间的纵向和径向力。这样，第二部件136位于支座194附近的部分与第一部件132的第一螺纹部160径向地接合。而且，第二部件136的螺纹与第一螺纹部160的螺纹纵向地接合。
因此，紧固件106可在第一和第二部件132和136被拧紧到一特定等级的扭矩之后通过锁定部件140的应用而锁定。虽然锁定部件不会使第二部件136的位于第一部件132的凸缘附近的部分以与紧固件6相同的方式变形，但应理解，紧固件106的部件会在其锁定期间发生至少较小程度的变形。锁定部件140仍然将径向和纵向力施加给第二部件136。
虽然已经详细说明了本发明的特定实施例，但本领域的技术人员可以理解，根据本发明内容的总体教导，可以进行多种细节上的修正和变形。因此，本发明公开的特定结构仅仅是示例性的，而非限制性的，本发明的内容由附属权利要求书及其和任何等效形式给定。