ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2008 года по МПК H01R4/58 

Изобретение относится к электрическому контактному устройству с содержащей первую контактную область первой контакт-деталью и содержащей вторую контактную область второй контакт-деталью, причем первая контакт-деталь является электрически соединяемой со второй контакт-деталью посредством содержащей третью и четвертую контактную области соединительной контакт-детали, причем первой и второй контактной области соответственно придана в соответствие третья или четвертая контактная области.

Подобное электрическое контактное устройство является известным, например, из выложенного описания изобретения к заявке DE 3904439 A1. Описанное там в виде устройства разъемных контактов электрическое контактное устройство соединяет неподвижный соединительный проводник с встречной контакт-деталью, которая расположена на блоке прерывателя тока газового выключателя. Для электрического соединения предусмотрена содержащая контактные пластины часть оболочки.

Часть оболочки жестко соединяет друг с другом соединительный проводник, а также встречную контакт-деталь. Механические колебания отдельных проводников относительно друг друга передаются через часть оболочки.

Колебания, возникающие при коммутационных процессах блока прерывателя тока газового выключателя, могут долгосрочно отрицательно действовать на электрическое контактирование к электрическому контактному устройству.

В основе настоящего изобретения лежит задача выполнить электрическое контактное устройство названного выше вида таким образом, чтобы устройство являлось нечувствительным относительно механических колебаний.

Задача в случае электрического контактного устройства названного выше вида решается согласно изобретения за счет того, что соответственно приданные друг другу в соответствие контактные области содержат каждая контактное отверстие и вставляемый в контактное отверстие контактный болт, причем контактные болты на своих обращенных к контактным отверстиям концах имеют по крайней мере относительно одной плоскости выпуклый участок.

За счет применения двух разъемных контактных соединений, из которых каждое соответственно содержит выпуклые участки, первая контакт-деталь является механически развязанной от второй контакт-детали. Соединительная контакт-деталь может двигаться в зависимости от движений обеих контакт-деталей и делает возможными компенсирующие движения. Если выпуклые участки проходят только относительно одной плоскости, то есть являются выпуклыми только двухмерно, то получаются электрические контактные устройства малого объема, в которых соединительная контакт-деталь является поворотной в пределах плоскости. Подобные устройства могут, например, содержать контактные болты, вырубленные из листовой стали, причем контактные болты могут вставляться в щелевые отверстия. Хорошее контактирование при хорошей развязке боковых сил обеспечивает выполнение выпуклых участков в виде вращательно-симметричных участков. Боковые движения первой контакт-детали относительно второй контакт-детали являются развязанными друг от друга при сохранении требуемого электрического контактирования.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что первая и вторая контактные области являются выполненными в виде контактных болтов, а третья и четвертая контактные области - в виде контактных отверстий.

Подобное выполнение позволяет конструировать соединительную контакт-деталь простой формы. Так, соединительная контакт-деталь может быть выполнена, например, в виде протяженной гильзы, которая, как в случае трубы, имеет контактные отверстия на аксиально противоположных концах. Так, является возможным размещать внутри основного тела клетку из контактных пластин, которая создает необходимые силы для контактирования контактных болтов.

Альтернативно может быть далее предусмотрено, что первая и вторая контактные области выполнены в виде контактных отверстий, а третья и четвертая контактные области - в виде контактных болтов.

При подобном выполнении контактного устройства соединительная контакт-деталь может выполняться очень узкой. Контакт-детали могут быть выполнены компактными, например, комбинированными с экранированными электродами. Подобные устройства являются применимыми, например, для электрических контактных устройств в пространственно стесненных областях.

Кроме того, предпочтительно может быть предусмотрено, что первая и четвертая контактные области выполнены в виде контактных отверстий, а вторая и третья контактные области - в виде контактных болтов.

Подобное выполнение электрического контактного устройства позволяет как изготовление электрического контакта с применением соединительной контакт-детали с преимуществами относительно развязки от появляющихся на контакт-деталях боковых сил, так и непосредственное сочленение контакт-деталей между собой. Для непосредственного сочленения контакт-деталей между собой необходимо согласовывать друг с другом размеры контактных отверстий, а также выпуклых участков соединительной контакт-детали или соответственно контакт-деталей. Прямое электрическое соединение контакт-деталей между собой может быть предусмотрено, например, на приборах, которые позволяют ожидать никакие или только малые боковые движения контакт-деталей относительно друг друга. Тем самым является возможным гибкое применение электрического контактного устройства, во-первых, с соединительной контакт-деталью, во-вторых, без нее.

Предпочтительным образом далее может быть предусмотрено, что продольные оси контактных болтов в одной проекции расположены под тупым углом друг к другу.

Предпочтительным образом продольные оси контактных болтов должны бы быть расположены приблизительно параллельно, почти накладываясь друг на друга. За счет этого возможно простое сочленение. В проекции на плоскость, однако, является допустимым, что продольные оси контактных болтов расположены под тупым углом друг к другу. Таким образом, электрическое контактное устройство является пригодным также для того, чтобы компенсировать обусловленные изготовлением смещения или перекосы контакт-деталей относительно друг друга.

Дальнейшая предпочтительная форма выполнения может предусматривать, что соединительная контакт-деталь установлена с возможностью скольжения в подпятнике.

За счет установки соединительной контакт-детали в подпятнике контактные области разгружаются от сил, которые обусловлены массой соединительной контакт-детали. Подпятник направляет соединительную контакт-деталь и воспринимает ее силы тяжести. Подпятник может быть выполнен из различных материалов, например металлов или пластмасс. Особенно предпочтительными являются, например, самосмазывающиеся пластмассы, которые позволяют легкое скольжение соединительной контакт-детали в подпятнике. Такой подходящей пластмассой является, например, политетрафторэтилен.

Предпочтительным образом может быть предусмотрено, что один из контактных болтов проходит сквозь подпятник.

Далее также предпочтительным образом может быть предусмотрено, что подпятник лежит в одном из контактных отверстий.

Расположения подпятника вокруг контактного болта или внутри контактного отверстия позволяют очень компактные формы выполнения электрического контактного устройства. При подобных формах выполнения для крепления подпятника может находить применение та же самая конструктивная группа, которая несет также контактный болт или, соответственно, контактное отверстие. Тем самым не требуются отдельные улавливающие и опорные устройства для удерживания соединительной контакт-детали.

Кроме того, предпочтительным образом может быть предусмотрено, что подпятник позволяет движение соединительной контакт-детали, направленное во все стороны относительно продольной оси соединительной контакт-детали.

За счет всесторонней поддержки подвижности соединительной контакт-детали электрическое контактное устройство является эффективно разгруженным относительно сил тяжести соединительной контакт-детали почти во всех положениях. Например, соединительная контакт-деталь может сама вращаться вокруг своей продольной оси и также выполнять качающиеся движения. При этом вкладыш подшипника может быть сконструирован таким образом, что поддерживаются даже точные движения вокруг продольной оси соединительной контакт-детали. В качестве подпятника могут быть предусмотрены, например, участки шарового колпака, причем как выпуклая, так и вогнутая сторона шарового колпака может находить применение в качестве подпятника.

Дальнейшая предпочтительная форма выполнения может предусматривать, что по крайней мере одно из контактных отверстий ограничено поверхностью, которая является частью шарового колпака.

Во взаимодействии с подпятником поверхность, которая ограничивает одно из контактных отверстий, может служить в качестве контропоры подпятника. Наряду с функцией контропоры чашеобразное ограничение контактного отверстия представляет собой также диэлектрически выгодную форму выполнения.

В последующем изобретение схематически показано на чертежах с помощью примеров выполнения и более подробно описано ниже.

Фигура 1 - первый вариант выполнения электрического контактного устройства,

Фигура 2 - второй вариант выполнения электрического контактного устройства,

Фигура 3 - третий вариант выполнения электрического контактного устройства,

Фигура 4 - четвертый вариант выполнения электрического контактного устройства, и

Фигура 5 - изолированный сжатым газом силовой выключатель типа Dead-Tank с электрическим контактным устройством.

Фигура 1 показывает первый вариант электрического контактного устройства 100. Электрическое контактное устройство 100 содержит первую контакт-деталь 101, а также вторую контакт-деталь 102. Первая контакт-деталь 101 закреплена на первом контактодержателе 103. Крепление происходит, например, посредством резьбового соединения. Вторая контакт-деталь 102 закреплена на втором контактодержателе 104. Контактодержатели 103, 104 механически развязаны друг от друга. Первая контакт-деталь 101 электрически проводяще соединена со второй контакт-деталью 102 посредством соединительной контакт-детали 105. Вторая контакт-деталь 102 соединена со вторым контактодержателем 104 не представленным более подробно образом, например, посредством резьбового соединения.

Первая контакт-деталь 101 и вторая контакт-деталь 102 выполнены соответственно в виде вращательно-симметричных тел. Вдоль их продольной оси проходит имеющее форму цилиндра основное тело. Продольные оси направлены приблизительно параллельно относительно друг друга. В идеальном случае продольные оси являются совпадающими. На обращенных друг к другу концах первой контакт-детали 101 и второй контакт-детали 102 контакт-детали 101, 102 имеют выпуклый участок. В настоящем примере выполнения выпуклые участки соответственно образованы сферическим утолщением.

Соединительная контакт-деталь 105 имеет трубчатое основное тело 106. Трубчатое основное тело 106 является выполненным соответственно утолщенным к торцовым концам в виде чаши. Это чашеобразное утолщение служит для управления электрического поля. Внутри основного тела 106 расположена клетка контактных пластин 107. Клетка контактных пластин 107 пружинит. На торцовых сторонах соединительная контакт-деталь 105 имеет третью контактную область 108, а также четвертую контактную область 109. Третья контактная область 108 и четвертая контактная область 109 выполнены в виде контактных отверстий, в этом случае в виде контактных гильз. На обращенных друг к другу концах первой контакт-детали 101 и второй контакт-детали 102 первая контакт-деталь 101 в области выпуклого участка имеет первую контактную область 110. Вторая контакт-деталь 102 имеет в своем выпуклом участке вторую контактную область 111. Первая и вторая контактная область 110, 111 выполнены в виде контактных болтов. Первая контактная область 110 электрически проводяще соединена с третьей контактной областью 108. Вторая контактная область 111 электрически проводяще соединена с четвертой контактной областью 109. Вследствие вращательно-симметричного выполнения первой контакт-детали 101, второй контакт-детали 102, а также соединительной контакт-детали 105 соединительная контакт-деталь 105 на первой контакт-детали 101 и второй контакт-детали 102 является поворотной, а также смещаемой в продольном направлении. Клетка контактных пластин 107 выполнена с такими размерами, что она прижимается к первой контактной области 110 и второй контактной области 111 и обеспечивает при этом электрическое контактирование, причем подвижность соединительной контакт-детали 105 имеет место и дальше.

Для разгрузки контактных областей от сил тяжести, происходящих за счет массы соединительной контакт-детали 105, на второй контакт-детали 102 расположен подпятник 112. Подпятник 112 выполнен кольцеобразным и пронизывается по центру второй контакт-деталью 102. Подпятник 112 содержит в основном сформованную вогнутой область подшипника, в которой опирается сформованный выпуклым участок основного тела 106. Подпятник 112 изготовлен из политетрафторэтилена и позволяет за счет этого легкое скольжение соединительной контакт-детали 105 в подпятнике 112.

За счет возможности смещения соединительной контакт-детали 105 вдоль первой контакт-детали 101 и второй контакт-детали 102 (сравни двойную стрелку 113) для монтирования первой контакт-детали 101 на первом контактодержателе 103 и второй контакт-детали 102 на втором контактодержателе 104 может создаваться попеременно увеличенное монтажное пространство, чтобы, например, разъединить предусмотренные для крепления резьбовые соединения. За счет этого является возможным простое встраивание и демонтаж электрического контактного устройства. При соответствующем выборе размеров контакт-деталей 101, 102, а также соединительной контакт-детали 105 и дальше существует возможность, полностью отодвигать соединительную контакт-деталь 105 назад к одной из обеих контакт-деталей 101, 102 и так посредством электрического контактного устройства 100 создавать электрическую точку разъединения.

За счет подвижности соединительной контакт-детали 105 и контактирования с пружинной нагрузкой контактных областей появляющиеся на одной или на обеих контакт-деталях 101, 102 колебания или смещения в боковых направлениях являются развязанными друг от друга. Тем самым не появляются никакие механические деформации, которые могли бы отрицательно воздействовать на электрическое контактное устройство 100 в его механической, а также электрической эффективности.

На Фигурах 2, 3 и 4 представлены варианты электрического контактного устройства, которые являются приблизительно равноценными относительно их механических, а также электрических свойств. На Фигуре 2 представлен второй вариант электрического контактного устройства 200. Электрическое контактное устройство 200 содержит первую контакт-деталь 201 и вторую контакт-деталь 202. Первая контакт-деталь 201 электрически проводяще соединена со второй контакт-деталью 202 посредством соединительной контакт-детали 203. Первая контакт-деталь 201 содержит первую выполненную в виде контактного отверстия контактную область 204. Вторая контакт-деталь 202 содержит вторую выполненную в виде контактного отверстия контактную область 205. Соединительная контакт-деталь 203 выполнена в виде продолговатого вращательно-симметричного контактного болта и содержит соответственно на своих концах третью контактную область 206, а также четвертую контактную область 207. Третья и четвертая контактная области 206, 207 выполнены соответственно в виде выпуклых участков, в настоящем, представленном на Фигуре 2 примере выполнения в виде шара. Второй контакт-детали 202 придан в соответствие расположенный в контактном отверстии подпятник 208. Подпятник 208 служит для установки соединительной контакт-детали 203. Относительно подвижности монтируемости встраивания и демонтажа соединительной контакт-детали 203 делается указание на описание к Фигуре 1.

Представленные на Фигурах 3 и 4 варианты выполнения следуют из комбинаций представленных на Фигурах 1 и 2 вариантов выполнения.

Представленный на Фигуре 3 третий вариант выполнения показывает электрическое контактное устройство 300. Электрическое контактное устройство 300 содержит первую контакт-деталь 301, а также вторую контакт-деталь 302. Первая контакт-деталь 301 соединена электрически проводяще со второй контакт-деталью 302 посредством соединительной контакт-детали 304. Первая контактная область 305 первой контакт-детали 301 выполнена в виде контактного отверстия. Вторая контактная область 306 второй контакт-детали 302 выполнена в виде контактного болта. Третья контактная область 307 соединительной контакт-детали 304 выполнена также в виде контактного болта. Четвертая контактная область 308 соединительной контакт-детали 304 выполнена в виде контактного отверстия. Контактные болты на своих свободных концах опять-таки снабжены образующим шар выпуклым участком и взаимодействуют с имеющими соответственно клетку контактных пластин контактными отверстиями. Для установки соединительной контакт-детали 304 второй контакт-детали 302 придан в соответствие кольцевой подпятник 309.

Четвертый вариант выполнения электрического контактного устройства 400 представлен на Фигуре 4. Электрическое контактное устройство 400 содержит первую контакт-деталь 401, а также вторую контакт-деталь 402. Первая контакт-деталь 401 электрически проводяще соединена со второй контакт-деталью 402 посредством соединительной контакт-детали 403. Первая контакт-деталь 401 содержит первую контактную область 404. Первая контактная область 404 выполнена в виде контактного отверстия. Вторая контакт-деталь 402 содержит вторую контактную область 405. Вторая контактная область 405 выполнена в виде контактного болта, имеющего шарообразное утолщение. Соединительная контакт-деталь 403 содержит третью контактную область 406, а также четвертую контактную область 407. Третья контактная область 406 выполнена в виде контактного болта. Четвертая контактная область 407 выполнена в виде контактного отверстия. Соединительная контакт-деталь 403 опирается через шарообразный выпуклый участок третьей контактной области 406 в подпятнике 408. Подпятник 408 расположен в выполненном в виде первой контактной области 401 контактном отверстии.

Фигура 5 показывает характерное применение одного из описанных выше контактных устройств. Фигура 5 показывает изолированный сжатым газом высоковольтный силовой выключатель 500. Внутри герметизированного корпуса 501 удерживается изолированно блок прерывателя тока 502. Для прохождения электрических проводников через стенку герметизированного корпуса 501 на герметизированном корпусе 501 расположены высоковольтные проходные изоляторы наружной установки 503а, 503b. Внутри высоковольтных проходных изоляторов наружной установки 503a, b удерживаются электрические проводники 504a, b. Электрические проводники 504а, b удерживаются, например, посредством дисковых изоляторов 505а, b. Для присоединения электрических проводников 504а, b к электрическим точкам подключения блока прерывателя тока 502 применены описанные выше электрические контактные устройства 506а, b. Посредством электрических контактных устройств 506а, b блок прерывателя тока 502 "гибко" связан с электрическими проводниками 504а, b.

Появляющиеся в процессе коммутации блока прерывателя тока 502 колебания развязаны посредством электрических контактных устройств 506а, b от электрических проводников 504а, b. За счет этой развязки уменьшена механическая нагрузка высоковольтных проходных изоляторов наружной установки 503а, b. В частности, крепежные устройства, необходимые внутри высоковольтных проходных изоляторов наружной установки 503а, b для крепления электрических проводников 504а, b, как, например, дисковые изоляторы 505а, b, защищены тем самым от механического повреждения.

Изобретение относится к электрическому контактному устройству, которое содержит первую и вторую контакт-детали, электрически соединенные друг с другом посредством соединительной контакт-детали таким образом, что в контактных областях по крайней мере относительно одной плоскости расположен выпуклый участок. Соединительная контакт-деталь установлена с возможностью скольжения в подпятнике, за счет чего обеспечивается распределение механических нагрузок различных направлений и разгрузка контактных областей от удерживающих сил между контактными деталями и соединительной контакт-деталью, которые обусловлены массой соединительной контакт-детали. Это позволяет оптимизировать контактные области с точки зрения их электрических свойств. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электрическое контактное устройство (100, 200, 300, 400, 506a, b) с содержащей первую контактную область (110, 204, 305, 404) первой контакт-деталью (101, 201, 301, 401) и содержащей вторую контактную область (111, 205, 306, 405) второй контакт-деталью (102, 202, 302, 402), причем первая контакт-деталь (101, 201, 301, 401) является электрически соединяемой со второй контакт-деталью (102, 202, 302, 402) посредством содержащей третью и четвертую контактную область (108, 206, 307, 406; 109, 207, 308, 407) соединительной контакт-детали (105, 203, 304, 403), причем первой и второй контактной области (110, 204, 305, 404; 111, 205, 306, 405) соответственно приданы в соответствие третья или четвертая контактные области (108, 206, 307, 406; 109, 207, 308, 407), при этом соответственно приданные друг другу в соответствие контактные области (110, 204, 305, 404; 111, 205, 306, 405; 108, 206, 307,406;109, 207, 308, 407) содержат каждая контактное отверстие и вставляемый в контактное отверстие контактный болт, причем контактные болты на их обращенных к контактным отверстиям концах имеют по крайней мере относительно одной плоскости выпуклый участок, отличающееся тем, что соединительная контакт-деталь (105, 203, 304, 403) установлена с возможностью скольжения в подпятнике (112, 208, 309, 408).2. Электрическое контактное устройство (100) по п.1, отличающееся тем, что первая и вторая контактная области (110, 111) выполнены в виде контактных болтов, а третья и четвертая контактная области (108, 109) - в виде контактных отверстий.3. Электрическое контактное устройство (200) по п.1, отличающееся тем, что первая и вторая контактные области (204, 205) выполнены в виде контактных отверстий, а третья и четвертая контактные области (206, 207) - в виде контактных болтов.4. Электрическое контактное устройство (300, 400) по п.1, отличающееся тем, что первая и четвертая контактные области (305, 404; 308, 407) выполнены в виде контактных отверстий, а вторая и третья контактные области (306, 405; 307, 406) - в виде контактных болтов.5. Электрическое контактное устройство (100, 200, 300, 400, 506a, b) по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что продольные оси контактных болтов расположены в проекции под тупым углом друг к другу.6. Электрическое контактное устройство (100, 300) по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что один из контактных болтов проходит сквозь подпятник (112, 309).7. Электрическое контактное устройство (200, 400, 506a, b) по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что подпятник (208, 408) лежит в одном из контактных отверстий.8. Электрическое контактное устройство (200, 400, 506a, b) по п.6, отличающееся тем, что подпятник (112, 208, 309, 408) позволяет направленное во все стороны относительно продольной оси соединительной контакт-детали (105, 203, 304, 403) движение соединительной контакт-детали (105, 203, 304, 403).9. Электрическое контактное устройство (200, 400, 506a, b) по п.7, отличающееся тем, что подпятник (112, 208, 309, 408) позволяет направленное во все стороны относительно продольной оси соединительной контакт-детали (105, 203, 304, 403) движение соединительной контакт-детали (105, 203, 304, 403).10. Электрическое контактное устройство (100, 200, 300, 400, 506a, b) по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что по крайней мере одно из контактных отверстий ограничено поверхностью, которая является частью шарового колпака.11. Электрическое контактное устройство (100, 200, 300, 400, 506a, b) по п.5, отличающееся тем, что по крайней мере одно из контактных отверстий ограничено поверхностью, которая является частью шарового колпака.12. Электрическое контактное устройство (100, 200, 300, 400, 506a, b) по п.6, отличающееся тем, что по крайней мере одно из контактных отверстий ограничено поверхностью, которая является частью шарового колпака.13. Электрическое контактное устройство (100, 200, 300, 400, 506a, b) по п.7, отличающееся тем, что по крайней мере одно из контактных отверстий ограничено поверхностью, которая является частью шарового колпака.14. Электрическое контактное устройство (100, 200, 300, 400, 506a, b) по п.8 или 9, отличающееся тем, что по крайней мере одно из контактных отверстий ограничено поверхностью, которая является частью шарового колпака.