專利名稱：包括熱鼓風(fēng)室卸壓閥的高壓斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括兩個(gè)設(shè)置在一個(gè)斷路空間中的觸點(diǎn)的斷路器，該斷路空間包含一種介質(zhì)氣體，在該斷路器的斷開操作過程中在兩個(gè)觸點(diǎn)之間建立一個(gè)電弧，該斷路器包括一個(gè)與斷路空間相連通的熱鼓風(fēng)室。
為了改善斷路容量，傳統(tǒng)的斷路器通常包括一個(gè)氣動(dòng)自鼓風(fēng)裝置，該裝置在斷開時(shí)朝電弧方向吹送介質(zhì)氣體以助長(zhǎng)電弧的斷路空間。該種類型的自鼓風(fēng)裝置通常包括一個(gè)含有一個(gè)活塞的加壓室，該活塞與該斷路器的一個(gè)活動(dòng)觸點(diǎn)接合并與之一起運(yùn)動(dòng)，并適于在每一次斷開時(shí)向斷開空間方向吹送一定量的冷氣體。該活塞由在斷開期間導(dǎo)致活動(dòng)觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的斷路器致動(dòng)能量移動(dòng)。該電弧電流越強(qiáng)，則所需氣動(dòng)鼓風(fēng)就越強(qiáng)。為了斷開高電流，活塞加壓室的尺寸就必須隨之增加，使得由此而導(dǎo)致的增加該斷路器致動(dòng)系統(tǒng)的額定值成為需要，以便為鼓風(fēng)提供足夠的能量。使用增加了額定值的致動(dòng)系統(tǒng)會(huì)造成過高的成本，從而使得這種類型的斷路器的價(jià)格相對(duì)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。
一種增加鼓風(fēng)以斷開高電流電弧的方法是將一個(gè)加熱鼓風(fēng)室毗連該氣動(dòng)加壓鼓風(fēng)室。在例如位于氣動(dòng)鼓風(fēng)室和斷路空間之間的加熱鼓風(fēng)室中，介質(zhì)氣體由電弧加熱并且其壓力增加。熱鼓風(fēng)室被制成這樣一種形狀，以促進(jìn)它所包含的氣流在氣體壓力增加時(shí)流向斷路空間，結(jié)果，電弧電流越強(qiáng)，鼓風(fēng)就越強(qiáng)。然而，在高電流電弧的情況下，在熱鼓風(fēng)室內(nèi)的溫度能過多地升高，這降低了被吹進(jìn)斷路空間的氣體的介電強(qiáng)度，導(dǎo)致不可能斷開該電流。
美國專利4,517,425披露了一種包括一個(gè)熱鼓風(fēng)室的斷路器，該熱鼓風(fēng)室通過一個(gè)風(fēng)嘴的喉管和一個(gè)斷路空間相連通，并且通過由閥關(guān)閉的通道和一個(gè)膨脹空間相連通。在該斷路器的一個(gè)特定實(shí)施例中，至少一個(gè)閥是排氣閥，當(dāng)熱鼓風(fēng)室中的壓力大于一個(gè)特定的臨界值時(shí)，該閥打開以將加壓的氣體從該室排放到膨脹空間中。
該結(jié)構(gòu)增加了斷路容量，這是因?yàn)槿绻麩峁娘L(fēng)室中的壓力變得過高，該閥打開以對(duì)該室進(jìn)行卸壓。該卸壓降低了溫度，從而保證了吹進(jìn)斷路空間的氣體具有一個(gè)令人滿意的介電強(qiáng)度。
在上述現(xiàn)有技術(shù)的斷路器中，由排氣閥關(guān)閉的通道在固定觸點(diǎn)的基體(base)內(nèi)，并開口到斷路室的一端。因此需要提供一個(gè)專用膨脹容積與該斷路室毗連。如此，則氣體的排放不會(huì)造成將熱氣體和/或電弧吹進(jìn)風(fēng)嘴內(nèi)的不同部分。另外，該種類型的設(shè)置顯然不適于這樣一種結(jié)構(gòu)，即在其內(nèi)部一個(gè)氣動(dòng)鼓風(fēng)室與熱鼓風(fēng)室毗連。
專利文獻(xiàn)EP0296363披露了一種具有氣動(dòng)和熱鼓風(fēng)室的斷路器。隔開兩個(gè)室的壁受彈簧力的作用并結(jié)合一個(gè)開口，該開口與在一個(gè)限制氣動(dòng)鼓風(fēng)室的周界的圓柱形殼體中的另一個(gè)開口設(shè)置在一起，從而這兩個(gè)開口構(gòu)成一個(gè)閥，用于排放來自熱鼓風(fēng)室的加壓氣體。
如果在熱鼓風(fēng)室內(nèi)的壓力高于在氣動(dòng)鼓風(fēng)室內(nèi)的壓力，該分離墻壓縮彈簧以使得開口對(duì)齊，以允許加壓氣體朝一個(gè)繞氣動(dòng)和熱鼓風(fēng)室共有的圓柱形殼體的膨脹空間逸出。然而，需要注意的是，這種類型的裝置不能用于這樣一種斷路器結(jié)構(gòu)，其中永久電流觸點(diǎn)布置在空氣室的周圍，即在用于熱加壓氣體的膨脹空間里。這是因?yàn)椋陔娀∮|點(diǎn)分離的瞬間，在永久電流觸點(diǎn)之間的氣體將不再具有足夠的介電屬性以防止在并非設(shè)計(jì)用于經(jīng)受放電弧的永久電流觸點(diǎn)之間的放電。
為此，本發(fā)明提供一種包括兩個(gè)設(shè)置在一個(gè)斷路空間中的觸點(diǎn)的斷路器，該斷路空間由一個(gè)風(fēng)嘴限制并包含一種介質(zhì)氣體，該斷路器包括一個(gè)熱鼓風(fēng)室，該熱鼓風(fēng)室通過風(fēng)嘴的一個(gè)喉管與斷路空間相連通，并且通過一個(gè)由閥關(guān)閉的排氣通道與一個(gè)膨脹空間相連通，當(dāng)熱鼓風(fēng)室中的壓力大于一個(gè)特定的臨界值時(shí)，該閥打開以從該室排放加壓氣體，該斷路器的特征在于，排氣通道形成在風(fēng)嘴之中，并在風(fēng)嘴的厚度之內(nèi)限定一個(gè)環(huán)形容積，采取其大致的形狀，并朝向相對(duì)于喉管的斷路空間的下游的膨脹空間開口。
通過這種形式的結(jié)構(gòu)，通過排氣通道的氣體鼓風(fēng)導(dǎo)致吹走包含在風(fēng)嘴的擴(kuò)張部分中的熱氣體，并因此在電弧被熄滅之后改善了在斷路空間中的介電強(qiáng)度的再生。
該風(fēng)嘴還可以優(yōu)選地包括閥，并且，還可以因此在一個(gè)現(xiàn)有的斷路器上翻新以抵銷開發(fā)和制造費(fèi)用。
在本發(fā)明的另一個(gè)特定實(shí)施例中，風(fēng)嘴包括兩個(gè)軸向零件，其外部零件圍繞其內(nèi)部零件以留出一個(gè)環(huán)形自由空間，該空間形成一個(gè)用于將氣體排放出熱鼓風(fēng)室的排氣通道，該閥被設(shè)計(jì)成用于關(guān)閉上述排氣通道。這使得風(fēng)嘴可以較低成本制造。該閥和一個(gè)相連的排氣通道限定了一個(gè)環(huán)形形狀以減少壓頭損失。這樣，該排氣通道可以適應(yīng)一個(gè)高流率以盡快地降低熱鼓風(fēng)室中的壓力升高。該閥可以有利地具有一個(gè)環(huán)形形狀并壓在一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)彈簧上，以使得它相對(duì)彈簧的作用打開。因此閥的打開臨界值可以僅通過改變校準(zhǔn)彈簧來改變。
在本發(fā)明的另一個(gè)特定實(shí)施例中，該斷路器包括一個(gè)與加熱加壓室連通的活塞加壓室。吹送到斷路空間的氣體然后成為來自活塞加壓室的冷氣體和來自熱鼓風(fēng)室的較熱氣體的混合體，從而降低該氣體的溫度以保持該斷路器的一個(gè)高斷路容量。


圖1是一種根據(jù)本發(fā)明的處于閉合狀態(tài)的斷路器的第一剖視圖；圖2是一種根據(jù)本發(fā)明的處于閉合狀態(tài)的斷路器的第二剖視圖；圖3是當(dāng)閥被關(guān)閉，斷開一個(gè)低電流時(shí)該斷路器的剖視圖；和圖4是當(dāng)閥打開時(shí)，斷開一個(gè)高電流時(shí)該斷路器的剖視圖。
風(fēng)嘴3由一種絕緣材料例如PTFE制成，具有一個(gè)小的局部喉管3’，該喉管變寬以在該喉管的下游形成一個(gè)擴(kuò)張部分3”。當(dāng)該斷路器閉合時(shí)，觸點(diǎn)1穿過風(fēng)嘴3的喉管3’進(jìn)入沿軸向AX位于喉管上游的中空觸點(diǎn)2，如圖1和2所示。該喉管和風(fēng)嘴3的擴(kuò)張部分在此限定一個(gè)用于斷開電弧的空間，該電弧在斷開斷路器期間在觸點(diǎn)1和2之間放電。該空間如圖3和4中所示。該斷路空間通過一個(gè)位于熱鼓風(fēng)室4和斷路空間之間的環(huán)形通道4’與熱鼓風(fēng)室4相連通。
該熱鼓風(fēng)室4限定了一個(gè)與AX同軸并由移動(dòng)觸點(diǎn)2和一個(gè)圍繞移動(dòng)觸點(diǎn)2的殼體8所限定的環(huán)形空間。該殼體8在一端由風(fēng)嘴3封閉。保存在熱鼓風(fēng)室4之中的介質(zhì)氣體在與斷開瞬間觸點(diǎn)1和觸點(diǎn)2之間建立的電弧接觸而受熱時(shí)被加壓。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，該壓力上升產(chǎn)生一個(gè)從熱鼓風(fēng)室4向斷路空間運(yùn)動(dòng)的介質(zhì)氣體的熱氣流。熱鼓風(fēng)室4通過多個(gè)通道9與活塞加壓室5相連通。當(dāng)該斷路器斷開時(shí)，保存在室5內(nèi)的介質(zhì)氣體被加壓并經(jīng)過熱鼓風(fēng)室4流到斷路空間。與由加壓室5產(chǎn)生氣流同時(shí)，通過電弧的加熱增加熱鼓風(fēng)室內(nèi)的壓力，以增加進(jìn)入斷路空間的介質(zhì)氣體的流率，如上所述。
熱鼓風(fēng)室4通過一個(gè)由閥10關(guān)閉的排氣通道10’與一個(gè)膨脹空間15相連通。該膨脹空間相對(duì)于風(fēng)嘴的喉管3’位于斷路空間的下游，并部分地由風(fēng)嘴的擴(kuò)張部分3”限定。當(dāng)熱鼓風(fēng)室4中的壓力超過一個(gè)特定的臨界值時(shí)，該閥打開以從熱鼓風(fēng)室4排放加壓氣體。為了斷開低電流，電弧增加熱鼓風(fēng)室中的壓力而無需該壓力超過一個(gè)預(yù)定的臨界值，并因此使該閥保持關(guān)閉，如圖3所示。在斷開高電流時(shí)，它趨向于過分增加溫度并因此而增加熱鼓風(fēng)室中的壓力，閥10打開以降低熱鼓風(fēng)室中的壓力，如圖4所示。該壓力下降伴隨著溫度的下降，保證了吹送到斷路空間的介質(zhì)氣體有一個(gè)令人滿意的介電能力。閥可以安裝于例如殼體8上，以將加壓氣體直接排放到熱鼓風(fēng)室4的外部。
閥10可以有利地集成于蓋住殼體8的風(fēng)嘴3之中。再參照?qǐng)D1，可以看到閥10為環(huán)形，以使得它可以安裝在風(fēng)嘴3中并位于和熱鼓風(fēng)室4相同的一側(cè)。該閥由剛性材料制成，安裝在形成有一個(gè)環(huán)形槽的風(fēng)嘴的閥殼11之中，并由一個(gè)壓在槽11底部的校準(zhǔn)彈簧12加載。因此該閥可以相對(duì)彈簧12的作用沿軸AX平移以打開該閥。一個(gè)環(huán)形密封圈13在閥的外表面和槽之間提供一個(gè)密封。該閥通過多個(gè)形成在風(fēng)嘴3的區(qū)域中并直接導(dǎo)向熱鼓風(fēng)室的進(jìn)給通道14供氣，從而使得打開表面積較大。
槽11的底部通過一個(gè)在風(fēng)嘴的厚度之內(nèi)的排氣通道10’與擴(kuò)張部分3”相連通。在閥殼11和膨脹空間15之間連通的排氣通道10’限定了一個(gè)位于風(fēng)嘴3的厚度之內(nèi)的環(huán)形形狀，并采用風(fēng)嘴的形狀。它與閥10和閥殼11的下游對(duì)齊，以使得它由閥打開或關(guān)閉。對(duì)各自在風(fēng)嘴中限定一個(gè)環(huán)形形狀的排氣通道和閥的采用，提供了一個(gè)具有大橫截面的流路，僅具有低的壓頭損失。如此，當(dāng)斷開高電流電弧時(shí)，可以用一個(gè)高氣體流率排氣以盡快降低熱鼓風(fēng)室內(nèi)的壓力和溫度。在具體條件方面，選擇一個(gè)沒有拐角并盡量成曲線的形狀用于該排氣通道，如圖1中所示，實(shí)現(xiàn)接近聲速的氣流流速。風(fēng)嘴可以模制，并包括一個(gè)位于熱鼓風(fēng)室同一側(cè)的蓋住閥殼11的蓋子，同時(shí)允許閥與該室連通以排放加壓氣體。
排氣通道10’有利地排氣到風(fēng)嘴的擴(kuò)張部分3”之內(nèi)，并因此導(dǎo)致該風(fēng)嘴的喉管3’下游的氣體的再生，從而增加在絕緣斷開階段在電弧觸點(diǎn)1和2之間的氣體的介電強(qiáng)度。
在根據(jù)本發(fā)明的斷路器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，風(fēng)嘴3具有一個(gè)同軸的內(nèi)部零件3B和外部零件3A。更具體地說，內(nèi)部零件3B的一端的外表面具有一個(gè)向外展開的總體形狀。該端的最大直徑部分插入到殼體8之中，例如擰入其中，并且其形狀基本上為通過鉆孔設(shè)置了進(jìn)給通道14的環(huán)形法蘭的形狀。
風(fēng)嘴3的外部零件3A具有一個(gè)和內(nèi)部零件3B的環(huán)形法蘭相同外部直徑的圓柱形環(huán)形末端，并且，被插入到殼體8之中，例如將該環(huán)形末端擰入其中，直至它頂在內(nèi)部零件3B的環(huán)形法蘭上。當(dāng)外部零件3A繞內(nèi)部零件3B安裝后，零件3A圍繞除環(huán)形法蘭之外的整個(gè)內(nèi)部零件3B。
排氣通道10’和閥10的閥殼11由這兩個(gè)零件之間的環(huán)形自由空間所限定。風(fēng)嘴3可以通過在擰到永久觸點(diǎn)6上之前，在殼體8之中先安裝內(nèi)部零件3B然后安裝外部零件3A所組裝，該永久觸點(diǎn)6形成一個(gè)繞殼體8的圓環(huán)，適于保持兩個(gè)風(fēng)嘴零件3A和3B相對(duì)殼體8就位。在安裝這兩個(gè)風(fēng)嘴零件后，一個(gè)在擴(kuò)張部分3”的平面上與內(nèi)部零件3B對(duì)齊的附加風(fēng)嘴零件3C，可以擰到或甚至粘接到內(nèi)部零件3B上，以朝向膨脹空間15延長(zhǎng)排氣通道10’。
在圖1至4中所示的實(shí)施例中，活塞加壓室5通過具有止回閥9’的通道9直接與熱鼓風(fēng)室4相連通，并且，吹送到斷開空間的氣體因此包括由來自活塞加壓室5的冷氣體和來自熱鼓風(fēng)室4的熱氣體組成的氣體混合物。通過這種設(shè)置，介質(zhì)氣體的溫度由于冷氣體的存在而降低，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了根據(jù)本發(fā)明的斷路器的斷路容量。
為了進(jìn)一步增強(qiáng)根據(jù)本發(fā)明的斷路器的斷路容量，活塞加壓室5的活塞5’可以有利地安裝在一個(gè)適于在移動(dòng)觸點(diǎn)打開位移操作中被壓縮的彈簧上，以便它在移動(dòng)觸點(diǎn)發(fā)生位移后松馳。通過這種設(shè)置，由活塞加壓室所產(chǎn)生的介質(zhì)氣體流在該斷路器的移動(dòng)觸點(diǎn)的位移結(jié)束后繼續(xù)一定的時(shí)間，從而通過延長(zhǎng)鼓風(fēng)時(shí)間進(jìn)一步增強(qiáng)了該斷路器的斷路容量。
權(quán)利要求
1.一種包括兩個(gè)設(shè)置在一個(gè)斷路空間中的觸點(diǎn)(1，2)的斷路器，所述斷路空間由一個(gè)風(fēng)嘴(3)限定，并包含一種介質(zhì)氣體，所述斷路器還包括一個(gè)熱鼓風(fēng)室(4)，通過上述風(fēng)嘴的一個(gè)喉管(3’)和上述斷路空間連通，并通過一個(gè)適于被一個(gè)閥(10)關(guān)閉的排氣通道(10’)與一個(gè)膨脹空間(15)連通，當(dāng)熱鼓風(fēng)室(4)中的壓力超過一個(gè)特定的臨界值時(shí)，上述閥打開以從所述室排放加壓的氣體，所述斷路器的特征在于，上述排氣通道(10’)形成在上述風(fēng)嘴(3)之中，并在風(fēng)嘴的厚度之內(nèi)限定一個(gè)環(huán)形容積，采用其一般的形狀，并朝向相對(duì)于上述喉管(3’)的上述斷路空間下游的上述膨脹空間(15)開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器，其中，上述風(fēng)嘴(3)的截面變寬，以形成一個(gè)擴(kuò)張部分(3”)，它部分地限定上述喉管(3’)下游的上述膨脹空間(15)，并且上述排氣通道(10’)朝向上述擴(kuò)張部分(3”)開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的斷路器，其中，上述風(fēng)嘴(3)包括一個(gè)與內(nèi)部零件3B同軸并圍繞所述內(nèi)部零件3B的外部零件3A，以留出一個(gè)環(huán)形自由空間，形成用于從熱鼓風(fēng)室(4)排放氣體的排氣通道(10’)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)的斷路器，其中，上述閥(10)被結(jié)合在上述風(fēng)嘴(3)中，具有一個(gè)用于關(guān)閉排氣通道(10’)的環(huán)形形狀，并適于相對(duì)至少一個(gè)校準(zhǔn)彈簧(12)的作用打開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)的斷路器，包括一個(gè)與上述熱鼓風(fēng)室(4)連通的活塞氣動(dòng)加壓室(5)。
6.一種高壓電網(wǎng)，適于在一個(gè)小于或等于25Hz的頻率下運(yùn)行，并包括一種根據(jù)權(quán)利要求1到5中任意一項(xiàng)的斷路器。
全文摘要
該斷路器包括兩個(gè)設(shè)置在一個(gè)斷路空間中的觸點(diǎn)(1，2)，該斷路空間由一個(gè)風(fēng)嘴(3)限定，并包含一種介質(zhì)氣體。該斷路器還包括一個(gè)熱鼓風(fēng)室(4)，該空氣室通過風(fēng)嘴的一個(gè)喉管(3’)和斷路空間連通，并通過一個(gè)排氣通道(10’)和一個(gè)膨脹空間(15)連通，該排氣通道(10’)適于被一個(gè)閥(10)關(guān)閉，當(dāng)熱鼓風(fēng)室(4)中的壓力超過一個(gè)特定的臨界值時(shí)，該閥打開以從該室排放加壓的氣體。該排氣通道(10’)形成于風(fēng)嘴(3)之中，并在風(fēng)嘴的厚度之內(nèi)限定一個(gè)環(huán)形容積，在其中采取一般的形狀，并朝向相對(duì)該喉管(3’)的斷路空間下游的膨脹空間(15)開口。
文檔編號(hào)H01H33/985GK1445807SQ03119400
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2003年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月18日
發(fā)明者D·迪富爾內(nèi), M·佩雷 申請(qǐng)人:阿爾斯通股份有限公司