專利名稱：氣體電路斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體電路斷路器，用以切斷由于線路接地故障或線路間的短路故障產(chǎn)生的電流，以保護(hù)輸電系統(tǒng)或電力分配系統(tǒng)，特別是涉及一種能熄滅電弧的氣體電路斷路器，此種斷路器利用電弧能量產(chǎn)生的機(jī)械壓縮和壓力上升這兩種效應(yīng)，從而切斷電流。
目前，作為保護(hù)72KV或更高的高電壓輸電系統(tǒng)的斷路器廣泛應(yīng)用了吹氣型氣體電路斷路器，它結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，并具有優(yōu)異的氣體斷路性能。吹氣型氣體電路斷路器按下述方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。即，一種諸如SF6的電弧熄滅氣體受可移動(dòng)汽缸的壓縮，而汽缸直接連接至可移動(dòng)觸頭，從而產(chǎn)生高壓氣流，此氣流吹在電弧上，熄滅電弧，從而切斷電流。因此，切斷性能決定于可移動(dòng)汽缸內(nèi)的壓力上升。因而當(dāng)獲得高的壓力上升時(shí)，就獲得高的切斷性能；但是，壓力上升引起機(jī)械驅(qū)動(dòng)力的反作用力。因此，需要有高的驅(qū)動(dòng)能以獲得高的切斷性能。
在這種情況下，對(duì)高切斷性能的氣體電路斷路器的生產(chǎn)進(jìn)行了各種開發(fā)和研究，它可以小量的驅(qū)動(dòng)能獲取高的壓力上升。這些斷路器的一個(gè)實(shí)例披露于日本專利申請(qǐng)公告57-54886和美國專利4,139,752中。在這些文件中，公開了基于下述方法的開發(fā)。即，在壓縮室的前面設(shè)置了一個(gè)熱壓上升室，當(dāng)高溫氣體從電弧流入室中時(shí)，室內(nèi)的壓力升高，而一個(gè)用于禁止氣體從熱壓上升室流入壓縮室的止回閥則安裝在熱壓上升室和壓縮室的隔板上，從而使兩個(gè)室可相互聯(lián)通。這樣，大電流被切斷時(shí)產(chǎn)生的高溫氣體阻止從熱壓上升室流至壓縮室，以致壓縮室中的壓力能保持緩慢升高，從而降低驅(qū)動(dòng)能量。
此外，作為上述技術(shù)的一個(gè)改進(jìn)方案，開發(fā)了一個(gè)如

圖1所示的氣體電路斷路器(見公開的日本專利申請(qǐng)7-109744)，它能更為有效地降低驅(qū)動(dòng)能。
現(xiàn)在將結(jié)合圖1對(duì)常規(guī)氣體電路斷路器進(jìn)行說明。圖1是常規(guī)斷路器的橫截面圖，以圖中中心線指示的下半部表示電極關(guān)閉狀態(tài)，而其上半部則表示關(guān)閉操作完成的狀態(tài)。
由圖1可見，固定觸頭部分10和可移動(dòng)觸頭部分20相互面對(duì)地布置在一個(gè)充滿著一種電弧熄滅氣體的容器(未表示)內(nèi)。應(yīng)指出，關(guān)于可移動(dòng)觸頭部分20的位置，為說明方便，將固定觸頭部分10定義為前側(cè)，相對(duì)側(cè)就定義為后側(cè)。
固定觸頭部分10由固定電弧觸頭1和圍繞電弧觸頭1和圍繞電弧觸頭1布置的固定導(dǎo)電觸頭2構(gòu)成。可移動(dòng)觸頭部分20包括一根在其前端部分具有法蘭3a的中空操作桿3、圍繞操作桿3布置并與法蘭3a連接的可移動(dòng)汽缸4、一個(gè)固定至可移動(dòng)汽缸4上，并具有若干沿想像中的汽缸橫向表面互相隔開地成直線安排的指的中空可移動(dòng)電弧觸頭5、一個(gè)圍繞電弧觸頭5設(shè)置的可移動(dòng)導(dǎo)電觸頭6、一個(gè)包圍著可移動(dòng)電弧觸頭5的絕緣噴嘴7、以及一件插入至可移動(dòng)汽缸4的后部中的固定活塞構(gòu)件8。
可移動(dòng)汽缸4的內(nèi)側(cè)被一塊中間分隔板4a分隔成位于前方的熱壓上升室S1和位于后方的壓縮室S2。一個(gè)止回閥16設(shè)置在中央分隔板4a上，以禁止氣體從熱壓上升室S1流至壓縮室S2，但允許相反的氣體流動(dòng)。在可移動(dòng)電弧接頭5和噴嘴7之間設(shè)置有一條氣體流動(dòng)路徑，以引導(dǎo)氣體從熱壓上升室S1流向固定電弧觸頭1側(cè)。
在可移動(dòng)觸頭部分20中，操作桿3成形成在其軸向受驅(qū)動(dòng)裝置(未表示)驅(qū)動(dòng)時(shí)能往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而在操作桿3的后方位置制作有若干排氣孔3b，它們能使桿的中空部分與充氣氣氛得以聯(lián)通。
活塞8a成形成具有環(huán)形盤的形狀，其內(nèi)周邊表面在操作桿3的外周邊表面上滑移，而其外周邊表面則在形成壓縮室空間S2的可移動(dòng)汽缸4部分的內(nèi)周邊表面上滑移。這里，活塞8a具有一根中空支承管8b，它成一體地設(shè)置在其后部，以便在軸向伸展，且活塞8a被支承管8b通過一件支承絕緣構(gòu)件(未表示)固定在容器(未表示)內(nèi)。
當(dāng)操作桿3和可移動(dòng)汽缸4作為一件整體組件相對(duì)按上述固定的活塞8a運(yùn)動(dòng)時(shí)，可移動(dòng)汽缸4和活塞8a相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生于可移動(dòng)汽缸4內(nèi)部的壓縮室空氣S2受壓縮。在支承管8b的后部，制作有若干排氣孔8c，它使支承的中空部分和容器內(nèi)的充氣氣氛相互聯(lián)通。
此外，活塞8a裝配有一個(gè)放泄閥18，在切斷大電流的電極打開操作期間，當(dāng)壓縮室空間S2中的壓力升高超過一個(gè)預(yù)定值時(shí)，此放泄閥18將壓縮室空間S2內(nèi)的氣體釋放至充氣氣氛中，從而限制空間S2中的壓力升高，而止回閥17則可在電極關(guān)閉操作期間，通過使氣體從充氣氣氛流至壓縮空間S2，從而阻止壓縮室空間S2中的壓力下降。
此外，在操作桿3的外周邊表面的兩個(gè)位置上加工有若干在軸向延伸的凹槽3d和3e。凹槽3d成形成，在如圖1下半部橫截面所示的電極關(guān)閉時(shí)，其全部長度都位于壓縮室空間S2之內(nèi)，而在如圖1上半部所示的電極打開時(shí)，使壓縮室空間S2與充氣氣氛聯(lián)通。
凹槽3e成形成在電極為關(guān)閉時(shí)，使壓縮室空間S2與充氣氣氛相互聯(lián)通。凹槽3d的作用是在電極打開操作的最后階段，確保壓縮室空間S2的壓力升高的降低，以有助于獲得驅(qū)動(dòng)能的下降。凹槽3e的作用是在電極關(guān)閉操作的最后階段，確保氣體流至壓縮室空間S2。
其次，現(xiàn)在將對(duì)借助圖1所示的常規(guī)氣體電路斷路器的電極打開操作以切斷電流的操作進(jìn)行討論。
電極打開操作期間，操作桿3按箭頭D所示方向運(yùn)動(dòng)，因此包括操作桿3的可移動(dòng)部分，即操作桿3、與其相連的可移動(dòng)汽缸4、可移動(dòng)電弧觸頭5、可移動(dòng)導(dǎo)電觸頭6和噴嘴7如一件整件組件似地按箭頭D所示方向運(yùn)動(dòng)。這樣，由中央分隔板4a和活塞8a限定的可移動(dòng)活塞4的后部分建立的壓縮室空間S2的體積減少，因而壓縮室空間S2內(nèi)的壓力增加。止回閥16迅速打開其閥門以追趕電極打開操作開始時(shí)刻的可移動(dòng)部分的加速運(yùn)動(dòng)，這樣，由于壓縮室空間S2中由此時(shí)起產(chǎn)生的壓力升高，止回閥16的打開狀態(tài)得以保持。因此，氣體從壓縮室空氣S2流至熱壓上升室S1。結(jié)果，熱壓上升室S1內(nèi)的壓力略有增加，氣體通過噴嘴7和可移動(dòng)電弧觸頭5之間的流動(dòng)路徑流向固定電弧觸頭1。
同時(shí)，由于上述電極打開操作，首先，固定導(dǎo)電觸頭2和可移動(dòng)導(dǎo)電觸頭6相互分開，然后在某個(gè)延遲后，固定電弧觸頭1和可移動(dòng)電弧觸頭5相互分開。這樣，在電弧觸頭1和5之間產(chǎn)生電弧。當(dāng)切斷的電流較小時(shí)(如1KA左右或更小)，則由于切斷電流產(chǎn)生的熱壓上升空間S1中的壓力上升很少，以致氣體從壓縮室空間S2至熱壓上升室S1的流動(dòng)狀態(tài)得以保持。因此氣體吹向電弧，從而產(chǎn)生切斷。
相反，當(dāng)要切斷的是約幾十千安培的大電流時(shí)，高溫氣體從電弧在噴嘴7和可移動(dòng)電弧觸頭5之間的流動(dòng)路徑中逆向流動(dòng)，進(jìn)入熱壓上升室空間S1，以加熱熱壓上升室空間S1內(nèi)的氣體，從而將壓力升高至一個(gè)高值。由于高壓，產(chǎn)生了一個(gè)從噴嘴7向著固定電弧觸頭1的氣體流動(dòng)，以冷卻電弧，最終電弧在切斷電流變零的交流電波的零點(diǎn)被熄滅。
當(dāng)熱壓上升室空間S1的壓力上升很多時(shí)，止回閥16關(guān)閉，禁止氣體從熱壓上升室空間S1流至壓縮室空間S2。因此，由于高溫氣體流入引起的壓縮室空間S2中的壓力上升被阻止。
但同時(shí)，氣體從壓縮室空間S2至熱壓上升空間S1的流出停止。因此，壓縮室空間S2中的壓力升高與無負(fù)載時(shí)電極打開操作產(chǎn)生的壓力升高，或切斷小電流時(shí)電極打開操作產(chǎn)生的壓力上升高相比要顯著的提高。但是，在這時(shí)，放泄閥18動(dòng)作，從而將壓縮室空間S2中的壓力升高保持于一個(gè)預(yù)定的低值上。此外，在電極打開操作的最后階段，如圖1上半部的橫截面所示，壓縮室空間S2通過凹槽3d與充氣氣氛相聯(lián)通，從而確保了壓縮室空間S2中壓力上升值的降低。這樣就獲得了大電流的切斷和驅(qū)動(dòng)能的降低。
但是，如上所述的常規(guī)氣體電路斷路器具有如圖2所示的特征，即，為切斷由于短路引起的大電流，當(dāng)電流超出峰值范圍時(shí)，電流值降低，壓力上升值急劇減少，且在電流零點(diǎn)處的壓力上升值要遠(yuǎn)小于壓力上升值峰值處的壓力上升值。文中說明的特征在論文CIGRE-13-110-1994的第六頁圖11中進(jìn)行了討論。壓力上升的顯著減少是熱壓上升室空間S1中必然要發(fā)生的現(xiàn)象，它不具壓縮效應(yīng)，此現(xiàn)象的出現(xiàn)是由于電流值減小時(shí)，高溫氣體停止從電弧流至熱壓上升室空間S1，或由于緊鄰電弧的高溫氣體體積迅速減少。
除以上外，為獲得高的切斷性能，必須在電流零點(diǎn)獲得高的壓力升高。因此，隨著電弧時(shí)間的延長，壓力在電流零點(diǎn)的降低就變得更為重要。因此，很難維持一個(gè)高的切斷性能。當(dāng)壓力增高值的頂峰增加時(shí)，也能保持高的切斷性能。但是，很清楚，這樣的一種方法將增加對(duì)于驅(qū)動(dòng)力的作用力，因而效率不高。
此外，在切斷大電流時(shí)，熱壓上升室空間S1中的壓力升高的獲得不是由于由壓縮和/或氣體從壓縮室空間S2的流入引起的密度增加，而是由于來自電弧的高溫氣體引起的溫度增加。因此，雖然電流切斷后，溫度繼續(xù)增加，當(dāng)氣體流出噴嘴7時(shí)，壓力減至與充氣氣氛的壓力基本相同，熱壓上升室空間S1的氣體密度已經(jīng)顯著減少至低于初始值(它與充氣氣氛內(nèi)的氣體密度相同)的水平。
為在供電系統(tǒng)事故后保持穩(wěn)定的供電，要求氣體電路斷路器具有高速電極重關(guān)閉切斷性能，在這種斷路器中，作為裝置的一個(gè)規(guī)范，電極在一次切斷后立即重關(guān)閉，從而立即實(shí)現(xiàn)另一次切斷。當(dāng)熱壓上升室空間S1中的氣體密度在一次切斷后十分低時(shí)，在一次切斷后立即實(shí)現(xiàn)重切斷時(shí)就十分困難獲得一個(gè)相當(dāng)高的壓力上升值。此外，即使壓力升高，但吹至電弧的是低密度氣體，因此切斷性能惡化。高速電極重關(guān)閉的切斷性能惡化是一個(gè)嚴(yán)重問題，作為一個(gè)解決方案，要求增加壓縮室空間S2的氣體壓縮橫截面面積，或增加驅(qū)動(dòng)能。在氣體電路斷路器中，在斷路器的阻尼器上作用著增大的負(fù)載量，因而阻尼器的尺寸增大。
一般，氣體電路斷路器應(yīng)用一個(gè)以油壓或類似物進(jìn)行操作的阻尼器，其目的是減少緊臨電極打開操作完成前的可移動(dòng)部分的速度，從而此部分可在低沖擊下停頓。雖然上文已闡述過，在應(yīng)用可移動(dòng)汽缸壓縮氣體的吹氣型氣體電路斷路器中，不希望過度的壓力增大，因?yàn)檫@將增加驅(qū)動(dòng)能，但就所考慮的緊臨電極打開操作完成前的壓縮室中的壓力升高而言，又需要減小速度，而且也減輕了在阻尼器上的負(fù)載。在具有圖1所示結(jié)構(gòu)的氣體電路斷路器中，壓縮室空氣S2中的壓力升高受放泄閥的限制，在最后階段，它被凹槽3d進(jìn)一步降低。這樣，當(dāng)電極打開操作完成時(shí)，壓力升高基本成為零。因而壓縮室空間S2中壓力升高引起的可移動(dòng)部分的速度降低效應(yīng)不可能發(fā)生，因此速度降低只能由裝配的阻尼器承擔(dān)。結(jié)果，必須增加阻尼器的尺寸。
如上所述，為解決切斷性能惡化及設(shè)備裝置增大的問題，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在內(nèi)的整個(gè)斷路器的尺寸必須增加以改進(jìn)性能。但是斷路器尺寸的增大將造成氣體電路斷路器的生產(chǎn)和運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)上處于不利位置，因此這是不希望的。
本發(fā)明的目的是提出一種具有高電流切斷性能及應(yīng)用低驅(qū)動(dòng)能進(jìn)行操作的氣體電路斷路器，它尺寸小巧、經(jīng)濟(jì)性能好，在其切斷電流操作期間，在熱壓上升室空間中可獲得對(duì)切斷性能有影響的高的壓力升高，從而壓縮室空間中的壓力升高被壓縮至一個(gè)最小的必要極限，而可移動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)在緊臨電極打開操作前可有效地減慢。
為達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種氣體電路斷路器，該斷路器包括一個(gè)充滿著一種電弧熄滅氣體的容器；一個(gè)固定觸頭部分，它被固定在容器內(nèi)，固定觸頭部分具有一個(gè)固定電弧觸頭；和一個(gè)可移動(dòng)觸頭部分，它面向固定電弧觸頭而布置，
可移動(dòng)觸頭部分還包括一根中空操作桿，此操作桿具有一個(gè)面向固定電弧觸頭的前端部分和一個(gè)遠(yuǎn)離固定電弧觸頭而設(shè)置的后端部分，操作桿在其后端部分具有一個(gè)排氣孔，能直線地向前移向固定電弧觸頭，也能直線地在相對(duì)方向向后移動(dòng)；一個(gè)中空可移動(dòng)汽缸，該可移動(dòng)汽缸與操作桿成同軸布置，并與之分隔開，以便圍繞操作桿的靠近前端部分的部分外表面，還具有一個(gè)固定至操作桿前端部分的外周邊部分上的法蘭，以便密封外周邊部分與可移動(dòng)汽缸外表面之間的間隙；一個(gè)中空可移動(dòng)電弧觸頭，該可移動(dòng)電弧觸頭安裝在操作桿的前端部分上，以便面向固定電弧觸頭，并能與之接觸；一個(gè)絕緣噴嘴，它安裝在可移動(dòng)汽缸的法蘭上，用以圍繞可移動(dòng)電弧觸頭，并與之隔開一個(gè)間距，絕緣噴嘴和可移動(dòng)電弧觸頭構(gòu)成一條第一流動(dòng)路徑，以便可移動(dòng)汽缸的內(nèi)側(cè)與充滿電弧熄滅氣體的容器中的氣氛能通過位于可移動(dòng)汽缸法蘭中的第一開口相互聯(lián)通；一根中空固定支承管，它與操作桿成同軸布置，用以圍繞操作桿不同于前端部分的部分外表面，固定支承管具有一個(gè)固定至容器的后端部分、一個(gè)面向可移動(dòng)汽缸的法蘭的前端部分，還包括一塊活塞板，該活塞板具有一個(gè)限定其內(nèi)徑，并制作成能在操作桿外表面滑移的部分，和一個(gè)限定其外徑，并與固定支承管的外表面齊平的部分，且固定支承管在靠近后端部分的一個(gè)部分上具有一個(gè)與充滿著氣體的容器氣氛相聯(lián)通的第二開口，一個(gè)由支承管的內(nèi)表面、操作桿的外表面及活塞板限定的空間，以便形成氣體的第二流動(dòng)路徑，固定支承管制成相對(duì)可移動(dòng)汽缸是可插入和可移出的；一塊分隔板，它設(shè)置在可移動(dòng)汽缸的后端部分，并構(gòu)成一個(gè)由操作桿外表面和可移動(dòng)汽缸內(nèi)表面圍繞的第一空間，一個(gè)限定分隔板內(nèi)徑的部分成形成可在固定支承管的外表面上滑移，而一個(gè)限定分隔板外徑的部分則是大于可移動(dòng)汽缸的外徑；
一個(gè)電流收集汽缸，它設(shè)置成與操作桿同軸，電流收集汽缸的一部分制成可在一個(gè)限定可移動(dòng)汽缸的分隔板外徑的部分上滑移，它在其前端部分具有一塊電流收集板，該收集板可在可移動(dòng)汽缸的外表面上滑移，并與之進(jìn)行電接觸，在其后端部分具有一塊固定至固定支承管的支承板，電流收集汽缸與分隔板、固定支承管及支承板一起構(gòu)成一個(gè)第二空間，它在其中央部分的內(nèi)表面上沿著操作桿的軸向具有若干雕刻成與軸向平行的凹槽，還具有若干在電流收集汽缸的一部分上、從內(nèi)表面穿透至外表面的聯(lián)通孔，這些聯(lián)通孔位于若干凹槽和電流收集板之間；和一個(gè)止回閥，該止回閥設(shè)置在分隔板上，用于使第一空間和第二空間相互聯(lián)通。
此外，氣體電路斷路器可具有一種結(jié)構(gòu)，其中，電流切斷操作期間，操作桿從可移動(dòng)電弧觸頭與固定電弧觸頭嚙合的狀態(tài)向后推動(dòng)，可移動(dòng)電弧觸頭與固定電弧觸頭分開，第二空間中的氣體被分隔板壓縮，而由電流切斷操作產(chǎn)生的電弧所形成的高溫氣體則通過第一流動(dòng)路徑流入第一空間，從而加熱第一空間，引起壓力上升。
此外，氣體電路斷路器可具有一種結(jié)構(gòu)，其中，電流切斷操作期間，當(dāng)限定可移動(dòng)汽缸的分隔板外徑的部分移至一個(gè)面向電流收集汽缸若干凹槽的部分時(shí)，在第二空間中受壓縮的氣體通過若干凹槽和若干聯(lián)通孔向外流至充滿著電弧熄滅氣體的容器的氣氛中，從而減少第二空間中的壓力。
此外，氣體電路斷路器可具有一種結(jié)構(gòu)，其中，電流切斷操作期間，當(dāng)限定可移動(dòng)汽缸的分隔板外徑的部分移出并通過一個(gè)面向電流收集汽缸若干凹槽的部分時(shí)，在第一空間中、具有壓力上升的氣體通過第一流動(dòng)路徑向外流至充滿著電弧熄滅氣體的容器的氣氛中，從而熄滅電弧。
此外，氣體電路斷路器可具有一種結(jié)構(gòu)，其中，操作桿具有一個(gè)第三開口，此第三開口與位于固定支承管和操作桿之間的第二流動(dòng)路徑相聯(lián)通，由電弧形成的高溫氣體通過操作桿的中空部分、第三開口和第二流動(dòng)路徑向外流至充滿著電弧熄滅氣體的容器的氣氛中。
此外，氣體電路斷路器可具有一種結(jié)構(gòu)，其中，電流切斷操作期間，當(dāng)限定可移動(dòng)汽缸的分隔板外經(jīng)的部分通過一個(gè)面向電流收集汽缸若干凹槽的部分，并繼續(xù)移動(dòng)、靠近支承板時(shí)，設(shè)置在分隔板上的止回閥打開，從而在第二空間中的、壓力上升的氣體向外流至第一空間中。
此外，氣體電路斷路器可具有一種結(jié)構(gòu)，其中，分隔板和可移動(dòng)汽缸是一體制成的。
此外，氣體電路斷路器可具有一種結(jié)構(gòu)，其中，分隔板制作成一件與可移動(dòng)汽缸分開的構(gòu)件。
此外，氣體電路斷路器可具有一種結(jié)構(gòu)，其中，電流收集汽缸包括一個(gè)外汽缸和一個(gè)內(nèi)汽缸，而若干凹槽成形成穿透通過內(nèi)汽缸的開口部分。
此外，氣體電路斷路器可具有一種結(jié)構(gòu)，其中，操作桿具有一個(gè)第四開口，該第四開口在固定電弧觸頭和可移動(dòng)電弧觸頭相互分開后，即刻與固定支承管和操作桿之間的第二流動(dòng)路徑聯(lián)通，而由于固定電弧觸頭和可移動(dòng)電弧觸頭相互分開所產(chǎn)生的電弧造成的高溫氣體通過操作桿的中空部分、第四開口和第二流動(dòng)路徑向外流至充滿著電弧熄滅氣體的容器中。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在電極打開操作的初始階段，在由可移動(dòng)汽缸后端的分隔板、固定支承管和在其前端的活塞板等形成的第一空間(熱壓上升室空間)中的氣體受到具有小直徑及小橫截面面積的固定活塞板的壓縮，從而壓力略為上升。在此期間，在由可移動(dòng)汽缸后端部分的分隔板、電流收集汽缸等形成的第二空間(壓縮室空間)中的氣體受到位于壓縮室側(cè)的分隔板表面的壓縮。在電極打開操作的初始階段，壓縮室空間的壓力上升設(shè)置成高于熱壓上升室空間的壓力上升。在此時(shí)刻，設(shè)置在分隔板上的止回閥由于可移動(dòng)操作的加速運(yùn)動(dòng)而打開，氣體從壓縮室空間流至熱壓上升室，從而熱壓上升室空間中的初始?xì)怏w密度和壓力上升。
隨著電極打開操作繼續(xù)進(jìn)行，固定電弧觸頭和可移動(dòng)電弧觸頭相互分開，由于高電流在其間產(chǎn)生了電弧。結(jié)果，由電弧形成的高溫氣體開始流入熱壓上升室空間，熱壓上升室空間的溫度增加，從而迅速增加壓力。此外，伴隨著壓縮室空間的壓力，熱壓上升室空間的壓力進(jìn)一步上升。在此狀態(tài)下，設(shè)置在位于可移動(dòng)汽缸后端的分隔板上的止回閥關(guān)閉。
與此同時(shí)，在壓縮室空間中，流至熱壓上升室空間的氣體被截?cái)?，因此壓力開始進(jìn)一步增加。但是，正在此時(shí)左右，壓縮室空間通過設(shè)置在電流收集汽缸中間部分的內(nèi)表面上的凹槽與充氣氣氛相聯(lián)通。因此，在壓縮室中的氣體壓力迅速下降，從而壓力上升能保持在一低值。由于這一效應(yīng)，對(duì)抗驅(qū)動(dòng)力的反作用力能保持于低水平，驅(qū)動(dòng)能可減少。
此外，熱壓上升室空間繼續(xù)受到具有小橫截面的活塞板的壓縮，因此壓力上升值的降低被抑止。這樣，在切斷電流零點(diǎn)時(shí)，壓力上升值仍能保持在一個(gè)接近于壓力上升峰值的高值，因而能繼續(xù)獲得高的電流切斷性能。此外，隨著電極打開操作進(jìn)一步進(jìn)行至接近電極打開操作完成的階段，由于凹槽被設(shè)置成具有一長度，壓縮室空間和充氣氣氛之間的聯(lián)通關(guān)閉，壓縮室中的壓力重又迅速增加，以致高于熱壓上升空間的壓力。結(jié)果，設(shè)置在位于可移動(dòng)汽缸后端的分隔板上的止回閥打開，從而氣體從壓縮室空間流入至熱壓上升室空間。由于這一效應(yīng)，在切斷后下降的熱壓上升室空間中的氣體密度又增加，因此，阻止了高速電極重關(guān)閉切斷性能的惡化。
此外，由于壓力上升，可移動(dòng)部分的速度減低，因而裝備于裝置中的阻尼器的尺寸可減小。還有，在電極打開操作期間，從電弧流至操作桿中空部分的氣體在操作的初始階段流入熱壓上升室空間，因此在此室空間中的溫度增加。這樣，熱壓上升室空間中的壓力能有效地增加。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種氣體電路斷路器，該斷路器包括一個(gè)充滿著一種電弧熄滅氣體的容器；一個(gè)固定觸頭部分，它被固定在容器內(nèi)，固定觸頭部分具有一個(gè)固定電弧觸頭；和一個(gè)可移動(dòng)觸頭部分，它面向固定電弧觸頭而布置，可移動(dòng)觸頭部分還包括一根中空操作桿，此操作桿具有一個(gè)面向固定電弧觸頭的前端部分和一個(gè)遠(yuǎn)離固定電弧觸頭而設(shè)置的后端部分，操作桿在其后端部分具有一個(gè)排氣孔，能直線地向前移向固定電弧觸頭，也能直線地在相對(duì)方向向后移動(dòng)；一個(gè)中空可移動(dòng)汽缸，該可移動(dòng)汽缸與操作桿成同軸布置，并與之分隔開，以便圍繞操作桿的靠近前端部分的部分外表面，還具有一個(gè)固定至操作桿前端部分的外周邊部分上的法蘭，以便密封外周邊部分與可移動(dòng)汽缸外表面之間的間隙；一個(gè)中空可移動(dòng)電弧觸頭，該可移動(dòng)電弧觸頭安裝在操作桿的前端部分上，以便面向固定電弧觸頭，并能與之接觸；一個(gè)絕緣噴嘴，它安裝在可移動(dòng)汽缸的法蘭上，用以圍繞可移動(dòng)電弧觸頭，并與之隔開一個(gè)間距，絕緣噴嘴和可移動(dòng)電弧觸頭構(gòu)成一條第一流動(dòng)路徑，以便可移動(dòng)汽缸的內(nèi)側(cè)與充滿電弧熄滅氣體的容器中的氣氛能通過位于可移動(dòng)汽缸法蘭中的第一開口相互聯(lián)通；一塊分隔板，它設(shè)置在可移動(dòng)汽缸的后端部分，并構(gòu)成一個(gè)由操作桿外表面和可移動(dòng)汽缸內(nèi)表面圍繞的第一空間，一個(gè)限定分隔板內(nèi)徑的部分成形成可在操作桿的外表面上滑移，而一個(gè)限定分隔板外徑的部分則是大于可移動(dòng)汽缸的外徑；一個(gè)電流收集汽缸，它設(shè)置成與操作桿同軸，電流收集汽缸的一部分制成可在一個(gè)限定可移動(dòng)汽缸的分隔板外徑的部分上滑移，它在其前端部分具有一塊電流收集板，該收集板可在可移動(dòng)汽缸的外表面上滑移，并與之進(jìn)行電接觸，在其后端部分具有一塊固定至容器的支承板，支承板限定內(nèi)徑的一部分成形成能在操作桿上滑移，電流收集汽缸與分隔板、操作桿及支承板一起構(gòu)成一個(gè)第二空間，它在其中央部分的內(nèi)表面上沿著操作桿的軸向具有若干雕刻成與軸向平行的凹槽，還具有若干在電流收集汽缸的一部分上、從內(nèi)表面穿透至外表面的聯(lián)通孔，這些聯(lián)通孔位于若干凹槽和電流收集板之間；和一個(gè)止回閥，該止回閥設(shè)置在分隔板上，用于使第一空間和第二空間相互聯(lián)通。
在本發(fā)明第二方面提出的氣體電路斷路器中，電極打開操作期間，只有第二空間(壓縮室空間)中的氣體才受到壓縮。在電極打開操作的初始階段，設(shè)置在位于可移動(dòng)汽缸后端的分隔板上的止回閥打開。氣體流入第一空間(熱壓上升室空間)的效應(yīng)，還有當(dāng)熱壓上升室空間內(nèi)的壓力上升由于電弧而增加時(shí)引起止回閥關(guān)閉，從而禁止氣體從熱上升室空間流至壓縮室空間的效應(yīng)都可像本發(fā)明第一方面那樣地獲取。此外，在電極打開操作的中間，當(dāng)位于可移動(dòng)汽缸后端的分隔板的外徑部分到達(dá)位于電流收集汽缸中的凹槽的前端時(shí)，壓縮室空間通過電流收集汽缸前端的豁口凹槽、汽缸的聯(lián)通孔等與充氣氣氛聯(lián)通，從而降低壓力上升。在電極打開操作的最終階段，壓縮室空間和充氣氣氛之間的聯(lián)通關(guān)閉，因此，氣體壓力增加。結(jié)果，止回閥打開，從而氣體從壓縮室空間輸入至熱壓上升室空間。此效應(yīng)與本發(fā)明第一方面的效應(yīng)相似。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)越性將在下面的詳細(xì)說明中變得更加明晰，并可借助下文具體指出的手段及它們的組合加以實(shí)現(xiàn)和獲取。
說明書中包含的附圖構(gòu)成說明書的一個(gè)部分，它們示出了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，并與上述總體說明及下文給出的最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是一種常規(guī)氣體電路斷路器主要部分的橫截面圖，中心線的下半部展示電極關(guān)閉狀態(tài)，而中心線以上的上半部則展示切斷完成的狀態(tài)；圖2是一個(gè)特性圖表，它展示常規(guī)氣體電路斷路器的各種特性，諸如電極打開時(shí)的切斷電流、電極運(yùn)動(dòng)距離(電極打開行程)，以及熱壓上升室空間中的壓力上升；圖3是一種氣體電路斷路器的橫截面圖，斷路器處于電極關(guān)閉操作；圖4A至4C是表示圖3所示氣體電路斷路器的電極打開操作各階段狀態(tài)的圖表，圖4A表示電極打開操作初始階段的斷路器上半部的橫截面圖，圖4B表示電極打開操作中間階段的斷路器的橫截面圖，而圖4C表示電極打開操作中最后階段的斷路器的橫截面；圖5表示圖3所示氣體電路斷路器處于電極打開操作完成時(shí)的上半部橫截面圖；圖6是一個(gè)特性圖表，它展示圖3所示氣體電路斷路器的各種特性，如電極打開時(shí)的切斷電流、電極運(yùn)動(dòng)距離(電極打開行程)，以及熱壓上升室空間中的壓力上升；圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例提出的一種氣體電路斷路器主要部分上半部的橫截面圖，斷路器正處于電極關(guān)閉狀態(tài)；圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例提出的一種氣體電路斷路器主要部分上半部的橫截面圖，斷路器正處于電極關(guān)閉狀態(tài)；圖9是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例提出的一種氣體電路斷路器主要部分的橫截面圖，斷路器正處于電極關(guān)閉狀態(tài)；圖10是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例提出的一種氣體電路斷路器主要部分的橫截面圖，斷路器正處于電極關(guān)閉狀態(tài)；圖11是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例提出的一種氣體電中斷路器主要部分的橫截面圖，斷路器正處于電極關(guān)閉狀態(tài)。
現(xiàn)在將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
(第一實(shí)施例)
圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例提出的一種氣體電路斷路器的橫截面圖，圖4A至4C是表示圖3所示氣體電路斷路器的電極打開操作的初始、中間和最終階段的橫截面圖，而圖5則是表示電極打開操作完成狀態(tài)的橫截面圖。應(yīng)指出的是，關(guān)于可移動(dòng)觸頭部分的位置，將靜止觸頭部分側(cè)定義為前側(cè)，而相對(duì)側(cè)定義為后側(cè)。
由圖3可見，固定觸頭部分110和可移動(dòng)觸頭部分120相互面對(duì)地布置在一個(gè)充滿著一種電弧熄滅氣體的容器100內(nèi)。固定觸頭部分110由固定電弧觸頭101和圍繞觸頭101放置的固定導(dǎo)電觸頭102構(gòu)成。
可移動(dòng)觸頭部分120包括一根在其前端部分具有一個(gè)環(huán)形法蘭103a的中空操作桿103，和一個(gè)可移動(dòng)汽缸104，該汽缸104連接至操作桿103法蘭103a的背部，并在其后端部分具有一塊由一個(gè)小內(nèi)徑部分104a和一個(gè)大外徑部分104c構(gòu)成的分隔板。
可移動(dòng)觸頭部分120還包括一個(gè)由支承構(gòu)件112加以支承的固定電流收集汽缸109。電流收集汽缸109的直徑大于可移動(dòng)汽缸104的直徑，因而可移動(dòng)汽缸104能插入至汽缸中，或從其中移出。汽缸109具有一塊電流收集板111，電流收集觸頭111a安裝在其前端部分，電流收集板111在其于可移動(dòng)汽缸104上滑移時(shí)，與可移動(dòng)汽缸104的外表面進(jìn)行接觸，從而形成一條低電阻的導(dǎo)電路徑。此外，分隔板的大外徑部分104c設(shè)計(jì)成在電流收集汽缸109的內(nèi)表面上進(jìn)行滑移。
電流收集汽缸109具有一個(gè)裝配在汽缸109內(nèi)側(cè)的內(nèi)汽缸113。內(nèi)汽缸113在中部具有若干沿軸向的凹槽113a，它們從內(nèi)表面穿透至外表面，而在遠(yuǎn)端部分的軸向上有豁口凹槽或聯(lián)通孔113，它從內(nèi)表面穿透至外表面。在電流收集板111的附近，在電流收集汽缸109的遠(yuǎn)端制作了另一個(gè)聯(lián)通孔109a，它與聯(lián)通孔113b是對(duì)準(zhǔn)的。此外，在電流收集汽缸109內(nèi)側(cè)設(shè)置了一塊活塞板108a，它在其背部具有一根固定至支承板112上的支承管108b。
還有，在操作桿103的法蘭103a的前側(cè)設(shè)置有一個(gè)中空可移動(dòng)電弧觸頭105，它與法蘭103a相連接。可移動(dòng)電弧觸頭105具這樣的一種結(jié)構(gòu)，其中若干指狀物相互分隔地布置在想像中的汽缸上。在圖3所示的橫截面中，展示了一個(gè)指狀物的投影圖，因?yàn)闄M截面是沿指狀物之間的間隙部分截取的。圍繞可移動(dòng)電弧觸頭105設(shè)置了可移動(dòng)導(dǎo)電觸頭106和一個(gè)包圍可移動(dòng)電弧觸頭105的絕緣噴嘴107。
在可移動(dòng)觸頭部分120中，活塞板108a的內(nèi)徑設(shè)置成基本與操作桿103的外徑dr相等(或略大于)，而活塞板108a的外徑dsp設(shè)置成基本與可移動(dòng)汽缸104后端的小內(nèi)徑部分104a(此后將稱為分隔板)的內(nèi)徑相等(或略小于)。在電極關(guān)閉狀態(tài)，活塞板108和支承管108b插入至分隔板小內(nèi)徑部分104a的內(nèi)徑部分。在電極打開操作期間，操作桿103的外表面在活塞板108a的內(nèi)徑部分上滑移，而分隔板小內(nèi)徑部分104a的內(nèi)徑部分在活塞板108a及活塞板的支承管108b的外徑部分上滑移。
分隔板的大外徑部分104c的外徑設(shè)置成基本與內(nèi)汽缸113的內(nèi)徑dcc相同(或略小于)。這樣，大外徑部分104c插入至內(nèi)汽缸113的內(nèi)徑部分中，在打開/關(guān)閉操作期間，大外徑部分104c在內(nèi)汽缸113的內(nèi)徑部分上滑移。
在上述結(jié)構(gòu)中，在可移動(dòng)汽缸104的內(nèi)側(cè)，操作桿103的法蘭103a和分隔板小內(nèi)徑部分104a之間形成了一個(gè)由分隔板小內(nèi)徑部分104a、活塞板108a、支承管108b和操作桿103包圍的熱壓上升室空間S1。在小內(nèi)徑部分104a的后側(cè)形成了一個(gè)由內(nèi)汽缸113、分隔板的小內(nèi)徑部分104a和大外徑部分104c、支承管部分108b及支承板112包圍的壓縮室空間S2。
此外，在分隔板的小內(nèi)徑部分104a上設(shè)置了一個(gè)止回閥116，該閥116使氣體得以從壓縮室空間S2流至熱壓上升室空間S1，并禁止相反方向的氣體流動(dòng)。在支承板112上，設(shè)置了止回閥117，該閥117使氣體得以從充氣氣氛中流至壓縮室空間S2，并禁止相反方向的氣體流動(dòng)。在構(gòu)成壓縮室空氣S2的內(nèi)汽缸113a的中間部分，沿軸向設(shè)有若干從內(nèi)表面穿透至外表面的凹槽113a。在內(nèi)汽缸113的前端部分設(shè)置了若干從內(nèi)表面穿透至外表面的豁口凹槽113b或聯(lián)通孔109a。
凹槽113a的位置和長度調(diào)節(jié)成，斷路器電極打開操作期間，固定電弧觸頭和可移動(dòng)電弧觸頭相互分開(位于圖3中可移動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)距離為X1的位置)后的短暫時(shí)間之后，壓縮室空間S2能通過內(nèi)汽缸113的豁口凹槽113b和電流收集汽缸的聯(lián)通孔109a與充氣氣氛相聯(lián)通，而在接近電極打開操作完成的位置(位于圖3中運(yùn)動(dòng)距離為X2的位置)，關(guān)閉其聯(lián)通。
操作桿103成形成能在其軸向借助驅(qū)動(dòng)裝置(未表示)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而用作排氣孔的豁口凹槽103b則設(shè)在比圖1所示的常規(guī)情況更為向前的位置。即，操作桿103的排氣孔103b成形成，它們位于活塞108的前側(cè)，當(dāng)活塞108a被推出到極限時(shí)，可移動(dòng)電弧觸頭105的中空部分、操作桿103的中空部分和熱壓上升室空間S1在圖4A所示的狀態(tài)移至圖4B所示狀態(tài)的電極打開操作的初始階段相互聯(lián)通。在圖4C所示的電極打開操作的后階段，操作桿103的排氣孔103b用于使可移動(dòng)電弧觸頭105的中空部分和操作桿103的中空部分通過由支承管108b和操作桿103形成的中空部分及支承板112的排氣孔112a與充氣氣氛相聯(lián)通。
在緊接操作桿103的排氣孔103b之后的部分，設(shè)置了一件氣體流動(dòng)制止構(gòu)件103c。設(shè)置氣體流動(dòng)制止構(gòu)件103c是為了切斷從操作桿103的前部分至后部分的流動(dòng)路徑，引發(fā)氣體從排氣孔103b排出。
另外，雖在圖3中未表示，但可在容器100中被一對(duì)切割線夾住的部分分別設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)體，每個(gè)導(dǎo)體被套筒包圍。兩個(gè)導(dǎo)體中的每一個(gè)與固定觸頭部分110及與電流收集汽缸109接觸的支承構(gòu)件112中的相應(yīng)一個(gè)相連接，從而用作由電路斷路器進(jìn)行切斷的外電路的外電極。
接著，現(xiàn)在將結(jié)合圖3至6對(duì)第一實(shí)施例的運(yùn)行進(jìn)行說明。
首先，在圖3所示的電極關(guān)閉狀態(tài)，電流從固定觸頭部分110的固定導(dǎo)電觸頭102流至可移動(dòng)導(dǎo)電觸頭部分120的可移動(dòng)導(dǎo)電觸頭106，接著通過電流收集觸頭111a流至電流收集汽缸109。在電極關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置(未表示)的驅(qū)動(dòng)力沿箭頭D所示方向作用，操作桿103在箭頭方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，包括操作桿103在內(nèi)的可移動(dòng)部分，即操作桿103、與之連接的可移動(dòng)汽缸104、可移動(dòng)電弧觸頭105、可移動(dòng)導(dǎo)電觸頭106以及噴嘴107如一個(gè)一體組件似地沿箭頭D所示的方向運(yùn)動(dòng)。
在電極打開操作期間，壓縮室空間S2中的氣體受壓縮橫截面面積π(dcc2-dsp2)/4的壓縮，而熱壓上升室空間S1氣體受壓縮橫截面面積π(dsp2-dr2)/4的壓縮。在電極打開操作中，首先，固定導(dǎo)電觸頭102和可移動(dòng)導(dǎo)電觸頭106相互分開，某個(gè)延遲后，固定電弧觸頭101和可移動(dòng)電弧觸頭105分開，從而在固定電弧觸頭101和可移動(dòng)電弧觸頭105之間產(chǎn)生電弧。
圖4A展示了固定電弧觸頭101和可移動(dòng)電弧觸頭105相互分開的瞬間。從電極打開操作開始至圖4A所示的狀態(tài)，在可移動(dòng)部分上作用著很大的加速度，因而止回閥116打開。此外，當(dāng)壓縮室空間S2的壓縮橫截面面積π(dcc2-dsp2)/4設(shè)置成大于熱壓上升室空間S1的壓縮橫截面面積π(dsp2-dr2)/4，且熱壓上升室空間S1中的“初始體積/由于活塞板108a在最大距離運(yùn)動(dòng)而縮減的體積”設(shè)置成大于壓縮室空間S2中的“初始體積/由于分隔板104a和104c在最大距離上運(yùn)動(dòng)而縮減的體積”時(shí)，在電極打開操作的起始階段，氣體如圖4A中箭頭124所示地從壓縮室空間S2流至熱壓上升室空間S1，從而增加熱壓上升室空間S1的起始?xì)怏w密度。
隨著電極打開操作的進(jìn)展，如圖4B可見，固定電弧觸頭101與可移動(dòng)電弧觸頭105之間的距離加長，當(dāng)瞬間電流值很大時(shí)，電弧121就具有很高的能量，并產(chǎn)生大量高溫氣體。當(dāng)噴嘴107如圖4B所示地尚未完全打開時(shí)，高溫氣體如高溫氣體流122a所示地從電弧吹出噴嘴107。同時(shí)，高溫氣體產(chǎn)生一股流經(jīng)噴嘴107內(nèi)側(cè)與可移動(dòng)電弧觸頭105外側(cè)之間流動(dòng)路徑的高溫氣流122c，和一股流經(jīng)可移動(dòng)電弧觸頭105的高溫氣流122b，這些氣流通過法蘭103a中的開口及排氣孔103b進(jìn)入熱壓室空間S1，從而增加內(nèi)部溫度并提高壓力。
除了由于高溫氣流提高壓力外，再加上活塞板108a的壓縮，在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)，熱壓上升室空間S1的壓力上升值變得大于壓縮室空間S2的壓力上升值。在此時(shí)刻，由于壓縮室空間S2中壓力上升產(chǎn)生的反作用力，可移動(dòng)部分的加速度已經(jīng)很小。因而如圖4B所示，由于熱壓上升室S1和壓縮室空間S2之間的壓力差，止回閥116就很容易地關(guān)閉，這樣，從壓縮室空間S2至熱壓上升室空間S1的氣流被禁止。
假如電流值很大，則即使在電極打操作從圖4B所示狀態(tài)繼續(xù)進(jìn)行，操作桿103的排氣孔103b移至相對(duì)活塞板108a的后部的情況，流至熱壓上升室空間S1的高溫氣流122c仍能保持。這樣，熱壓上升室空間S1的溫度升高，高的壓力上升值得以保持。
與此同時(shí)，隨著壓縮室空間S2中的壓力上升被電弧121急劇增加，分隔板的大內(nèi)徑部分104c到達(dá)如圖4B所示的、位于內(nèi)汽缸113中部的凹槽113a的前端部分(即可移動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)距離為X1)，壓縮室空間S2通過內(nèi)汽缸113內(nèi)徑與可移動(dòng)汽缸104外徑之間的間隙、位于內(nèi)汽缸113前遠(yuǎn)端的豁口凹槽113b和電流收集汽缸109的聯(lián)通孔109a與充氣氣氛聯(lián)通。結(jié)果，壓縮室空間S2中的氣體如箭頭125所示地泄放至充氣氣氛中，壓縮室空間S2中的壓力下降。因而，對(duì)驅(qū)動(dòng)力的反作用力下降，電極打開操作就可以低能量進(jìn)行。
圖4C表示電極打開操作繼續(xù)進(jìn)行，達(dá)到緊臨電極打開操作完成前階段的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，噴嘴107完全打開，操作桿103的排氣孔103b向著活塞板108a的后部分開口。結(jié)果，當(dāng)電流值變小時(shí)，充滿噴嘴107喉管部分的主高溫氣體消失，氣體如所示氣流123似的流出熱壓上升室空間S1。氣流繼續(xù)變成一股氣流123a，并噴出噴嘴107。同時(shí)，產(chǎn)生了一股氣流123b，它通過可移動(dòng)電弧觸頭105的中空部分和操作桿103的中空部分后噴射至充氣氣氛。這樣，電弧121被這兩個(gè)方向上的氣流強(qiáng)烈冷卻，并在電流零點(diǎn)熄滅，從而切斷電流。應(yīng)指出，圖4C展示的一是一個(gè)電流能切斷的典型狀態(tài)。在此狀態(tài)之前，噴嘴107是完全打開的，而排氣孔103b則向著活塞板108a的后部開口。因此，電流能在此時(shí)間切斷。
在電流能被切斷的狀態(tài)之前，熱壓上升室空間S1的壓力上升除去由于高溫氣體從電弧流入空間S1使溫度增加這一主要原因外，由于在電極打開操作起始階段發(fā)生的密度增加，以及活塞板108a的壓縮效應(yīng)而已足夠高。第一實(shí)施例提出的斷路器與圖1所示常規(guī)氣體電路斷路器的不同之處在于，從電流峰值附近達(dá)到最大的壓力上升值(壓力上升峰值)降低至電流零點(diǎn)處的壓力上升值的壓力下降程度是低的，這是因?yàn)榇嬖跓釅荷仙铱臻gS1受活塞板108a壓縮的效應(yīng)。由于這一效應(yīng)，能在電流零點(diǎn)處獲得高的壓力上升值，從而獲得高的電流切斷性能。
在圖4C所示的電極打開操作完成前瞬間的狀態(tài)中，分隔板的大外徑部分104c移至位于內(nèi)汽缸113中間部分軸向方向的凹槽113a的后端部分之外(可移動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)距離大于圖3所示的X2)，壓縮室空間S2和充氣氣氛之間的聯(lián)通被關(guān)閉。因此，在此之后，壓縮空間S2中的壓力再一次升高。
圖5表示電極打開操作進(jìn)一步進(jìn)行，并達(dá)到電極打開操作完成位置的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，操作桿法蘭103a與活塞板108a之間在熱壓上升室空間S1中的距離被定義為LCE1，而分隔板小內(nèi)徑部分與壓縮室空間S2的后端之間的距離被定義為LCE2。這些距離中的每一個(gè)都被設(shè)置成能確保機(jī)械間隙、避免碰撞的最小值，或高一些。
電流在圖4C所示的狀態(tài)中被切斷后，熱壓上升室空間S1中的氣體繼續(xù)從噴嘴107向外流出。因此，空間S1中的壓力變得接近于充氣氣氛中的壓力，密度下降。但是，當(dāng)壓縮室空間S2的壓力上升值由于再一次受壓縮而變得高于熱壓室空間S1的壓力上升值時(shí)，止回閥116打開，壓縮室空間S2中的氣體流入熱壓上升室空間S1。這樣，熱壓上升室空間S1中的密度增加。由于這一效應(yīng)，高速電極重新打開切斷性能，即緊接第一切斷后，電極關(guān)閉，電流在其后被立即切斷，得以加強(qiáng)。此外，緊臨電極打開操作完成前的壓縮室空間S2中的壓力上升對(duì)可移動(dòng)部分速度的減慢是有效的。
可移動(dòng)部分在電極打開操作中的運(yùn)動(dòng)位置(行程)、熱壓上升室空間S1中的壓力上升和壓縮室空間S2的壓力上升的計(jì)算結(jié)果示于圖6。
由圖6可見，直至緊臨兩個(gè)電弧觸頭相互分開之前，壓縮室空間S2的壓力上升高于熱壓上升室空間S1的壓力上升。因此，氣體從壓縮室空間S2輸至熱壓上升室空間S1。產(chǎn)生電弧后，熱壓上升室空間S1的壓力迅速增加，而壓縮室空間S2的壓力上升已下降至低值，因?yàn)榭臻gS2通過凹槽113b與充氣氣氛相聯(lián)通。電弧時(shí)間約長為20ms；但是，熱壓上升室空間S1在電流零點(diǎn)的壓力上升保持在接近壓力上升峰值的值。此外，可清楚地看到，緊臨電極打開操作之前，壓縮室空間S2中的壓力迅速增加，氣體被輸入至熱壓上升室空間S1中。
此外，在圖5所示的狀態(tài)之后，即電極打開操作完成之后，電極關(guān)閉操作開始。接著，當(dāng)壓縮室空間S2中的壓力減少時(shí)，止回閥117打開，這樣，氣體從充氣氣氛輸入至壓縮室空間S2中，從而阻止壓縮室空間S2中壓力的下降。同時(shí)，當(dāng)熱壓上升室空間S1的壓力開始下降時(shí)，止回閥116打開，這樣，氣體就從壓縮室空間S2輸入至熱壓上升室空間S1中，從而阻止熱壓上升室空間S1中壓力的下降。
如上所述，在第一實(shí)施例中，電極打開操作初始階段的氣體密度增加效應(yīng)及小徑活塞部分的壓縮效應(yīng)加入至由電弧熱能獲得的壓力上升效應(yīng)，因而能獲得熱壓上升室空間S1中的高的壓力上升。特別，小直徑活塞的壓縮效應(yīng)的加入使它可能抑制電流零點(diǎn)時(shí)的壓力上升的減少，從而能獲得高的切斷性能。
此外，在圖4B所示狀態(tài)之后，直至緊臨電極打開操作完成之前，壓縮室空間S2中的壓力上升能保持一個(gè)低值，因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)力的反作用力能減少。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)能能減少，同時(shí)能獲得高的打斷性能，因?yàn)闊釅荷仙铱臻gS1中具有高的壓力上升。
(第二實(shí)施例)圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例提出的氣體電路斷路器主要部分的橫截面圖。從此實(shí)施例起，與第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)件將采用相同標(biāo)號(hào)標(biāo)出，而其解釋將不再重復(fù)。
由圖7可見，在第二實(shí)施例中，可移動(dòng)汽缸104的后端，即分隔板的小內(nèi)徑部分104a被推向后，或分隔板的大外徑部分104c被拉向前(位于電流收集汽缸9遠(yuǎn)端的電流收集板111相應(yīng)地前進(jìn))，這樣，小內(nèi)徑部分104a的后端表面和大外徑部分104c的后端表面形成同一平面。因此，活塞板108a的前端表面所在的位置與完全重新布置狀態(tài)下的分隔板小內(nèi)徑部分104a的前端表面的位置基本相同。這時(shí)，分隔板的大外徑部分104c被推向前。這里，為確?？梢苿?dòng)汽缸外表面在位于電流收集汽缸109遠(yuǎn)端的電流收集板111上的滑移距離，制作了這樣一種結(jié)構(gòu)，即可移動(dòng)汽缸104覆蓋了操作桿的法蘭103a。不同于分隔板小內(nèi)徑部分104a和大外徑部分104c周邊的部分則與第一實(shí)施例中的那些部分相同，因此對(duì)它們的解釋不再贅述。
接著，現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施例的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行說明。
熱壓上升室空間S1中的氣體受壓縮橫截面面積π(dsp2-dr2)/4的壓縮，而壓縮室空間S2中的氣體受壓縮橫截面面積π(dcc2-dsp2)/4的壓縮。在熱壓上升空間S1和壓縮室空間S2的每一空間中的壓力上升進(jìn)程、止回閥116在從電弧觸頭分開及電弧產(chǎn)生至切斷，即切斷運(yùn)轉(zhuǎn)的完成、及止回閥116和117在電極關(guān)閉操作中的運(yùn)轉(zhuǎn)都與圖4A至4C所示的第一實(shí)施例的相同。采用第二實(shí)施例，可獲得圖6所示的壓力上升特征。即，與第一實(shí)施例相似，在第二實(shí)施例中，在電極打開操作初始階段的氣體密度增加效應(yīng)及活塞部分的壓縮效應(yīng)加入至由電弧熱能獲得的壓力上升效應(yīng)中。因此能獲得高的壓力上升。此外，它能抑制壓力上升在電流零點(diǎn)時(shí)的下降，這樣就能得高的切斷性能。
此外，直至緊臨電極打開操作完成前，壓縮室空間S2中的壓力上升能借助凹槽113a保持于低值，因此對(duì)驅(qū)動(dòng)力的反作用力能減少。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)能能減少，同時(shí)由于熱壓室空間S1中的高的壓力上升，能獲得高的切斷性能。此外，如在第一實(shí)施例一樣，壓縮室空間S2的壓力是在電極打開操作完成之前的瞬間升高的，止回閥116打開使氣流得以從壓縮室空間S2流至熱壓上升室空間S1，從而恢復(fù)熱壓上升室空間S1中的密度。結(jié)果，高速電極重新關(guān)閉切斷性能能得到加強(qiáng)。另外，緊臨電極打開操作完成臆的壓縮室空間S2的壓力上升，如在第一實(shí)施例中一樣，能被用于減慢可移動(dòng)部分的速度。
按照本發(fā)明的第二實(shí)施例，可移動(dòng)汽缸的結(jié)構(gòu)可加以簡化，從而能降低生產(chǎn)成本。
(第三實(shí)施例)圖8是本發(fā)明第三實(shí)施例提出的一種氣體電路斷路器主要部分的橫截面圖。
如圖8所示，在第三實(shí)施例中，包括分隔板104a和104b在內(nèi)的部件被設(shè)置成與可移動(dòng)汽缸104分開的構(gòu)件114(將稱為后端滑移板)，止回閥116設(shè)置在可移動(dòng)汽缸104的后端部分，并處于后端滑移板114之內(nèi)，用以使氣體能從壓縮室空間S2進(jìn)至熱壓上升室空間S1。不同于可移動(dòng)汽缸104和后端滑移板114的周邊的其余部分則與第二實(shí)施例的那些部分相同，因而對(duì)它們的說明將不再重復(fù)。
就止回閥116部分而言，第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)較上述實(shí)施例簡單。此外，后端滑移板114制作成一件與可移動(dòng)汽缸104分開的小尺寸構(gòu)件，因而配置止回閥的過程容易。同時(shí)，設(shè)計(jì)成可夾持后端滑移板114的可移動(dòng)汽缸104的后端部分可設(shè)置一件防脫落構(gòu)件，用以防止構(gòu)成止回閥的零件的脫落，即可以是一個(gè)彈簧或類似物(未表示)。
如上所述，根據(jù)第三實(shí)施例，除可獲得第一實(shí)施例相同的運(yùn)行效果外，氣體電路斷路器的整體結(jié)構(gòu)得以簡化，從而能得到生產(chǎn)成本的下降。
(第四實(shí)施例)圖9為本發(fā)明第四實(shí)施例提出的一種氣體電路斷路器主要部分的橫截面圖。
如由圖9可見，在第四實(shí)施例中，第一實(shí)施例中的電流收集汽缸和裝配于其中的內(nèi)汽缸被制作成一件一體組件的電流收集汽缸109，若干凹槽109b則沿軸向設(shè)置在電流收集汽缸109中間部分的內(nèi)徑部分上，并使凹槽不穿透至外徑部分。此外，在凹槽109b的前頭部分設(shè)置了若干聯(lián)通孔109a，它們從內(nèi)徑穿透至外徑。采用這一結(jié)構(gòu)時(shí)，分隔板大外徑部分104c的外徑部分在電流收集汽缸109的內(nèi)徑部分滑移。不同于電流收集汽缸109周邊的其余部分則與第一實(shí)施例的那些部分相同，因而對(duì)它們的說明將不再重復(fù)。
如上所述，根據(jù)第四實(shí)施例，除可獲得第一實(shí)施例的優(yōu)越性外，還能獲得以下的優(yōu)點(diǎn)。即，由于在電流收集汽缸109內(nèi)徑部分的中間部分沿軸向設(shè)置了若干凹槽109b，且凹槽不穿透至外徑部分，因而零件數(shù)目減少、結(jié)構(gòu)簡化，雖然與第一至第三實(shí)施例中內(nèi)汽缸的聯(lián)通孔113a的加工相比，凹槽的加工必然會(huì)略為困難。
(第五實(shí)施例)圖10是本發(fā)明第五實(shí)施例提出的一種氣體電路斷路器主要部分的橫截面圖。
由圖10可見，在第五實(shí)施例中，操作桿103的排氣孔103b從電極關(guān)閉狀態(tài)時(shí)刻起，就設(shè)置在活塞108a之后的部分上，或在電極打開操作期間，最遲在固定電弧觸頭101和可移動(dòng)電弧觸頭105相互剛分開后，就移動(dòng)到達(dá)活塞108a之后的部分，從而將操作桿103的中空部分和充氣氣氛加以聯(lián)通。不同于電流收集汽缸109周邊的其它部分則與第一實(shí)施例的相同，因此其解釋將不再在此重復(fù)。
如上所述，根據(jù)第五實(shí)施例，固定電弧觸頭101和可移動(dòng)電弧觸頭105相互分開后，高溫氣從所產(chǎn)生的電弧通過可移動(dòng)電弧觸頭105的中空部分流入操作桿103的中空部分，不再流入熱壓上升室空間S1，而是通過操作桿103的排出孔103b立即排至支承管108b的中空部分，然后通過支承板112的排氣孔112a排至充氣氣氛。因此，由于電弧的加熱不如第一至第四實(shí)施例中的那樣高，熱壓上升室空間S1的壓力上升效果或壓力上升較低。但是，當(dāng)固定電弧觸頭101和可移動(dòng)電弧觸頭105被電極打開操作分開，從它們之間產(chǎn)生電弧時(shí)刻起，然后電弧熄滅，至電弧打開操作完成，能獲得的效應(yīng)則與第一實(shí)施例的相同。
此外，高的壓力上升涉及在電流零點(diǎn)的壓力下降較少，在熱壓上升室空間S1中仍能獲得高的壓力上升。同時(shí)，在壓縮室空間S2中的壓力仍保持于低點(diǎn)，因此，盡管能獲得高的切斷性能，驅(qū)動(dòng)能仍能減少。此外，當(dāng)電極打開操作完成時(shí)，氣體從壓縮室空間S2輸入熱壓上升室空間S1，因此，高速電極重關(guān)閉切斷性能能得以加強(qiáng)。
(第六實(shí)施例)圖11是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例提出的一種氣體電路斷路器主要部分的橫截面圖。
如圖11所示，根據(jù)第六實(shí)施例，分隔板小內(nèi)徑部分104a的內(nèi)徑設(shè)置成基本與操作桿103的外徑相同，并取消第五實(shí)施例中的活塞。壓縮室空間S2由位于支承板112前端的小內(nèi)徑部分112b加以密封，操作桿103在其滑移同時(shí)受到支承。此外，在電極關(guān)閉狀態(tài)，操作桿103的排氣孔103b位于支承板112前端的小內(nèi)徑部分112b之后，從而可移動(dòng)電弧觸頭105的中空部分和操作桿103的中空部分與充氣氣氛聯(lián)通。不同于可移動(dòng)汽缸104及操作桿和支承板112中每一周邊的其它部分則與第一實(shí)施例的相同，因此解釋在此不再重復(fù)。更具體地說，根據(jù)圖4A至4C和圖5所作的說明基本可用于第六實(shí)施例。此外，分隔弧104a和104c可制作成具有圖8所示的結(jié)構(gòu)，而電流收集汽缸可制作成具有圖9所示的結(jié)構(gòu)。
如上所述，根據(jù)第六實(shí)施例，電極打開操作期間，只有壓縮室空間S2中的氣體受壓縮。在電極打開操作初始階段，設(shè)置在分隔板小內(nèi)徑部分104a上的止回閥116打開，可獲得與第一實(shí)施例中氣體流入熱壓上升室空間S1的相同效應(yīng)。此外，也可獲得第一實(shí)施例的另一效應(yīng)，即當(dāng)然壓上升室中的壓力上升由于電弧增大時(shí)，止回閥關(guān)閉，從而禁止氣體從熱壓上升室空間S1流入壓縮室空間S2。
另外，還是在本發(fā)明中，在電極打開操作的過程中間，當(dāng)運(yùn)動(dòng)距離為X1，分隔板的大外徑部分104c越過內(nèi)汽缸113的凹槽113的前端部分時(shí)，壓縮室空間S2就通過位于內(nèi)汽缸113前端的豁口凹槽113b、電流收集汽缸109的聯(lián)通孔109a等與充氣氣氛聯(lián)通，從而減少壓力上升。當(dāng)可移動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)距離在電極打開操作最后階段達(dá)到X2時(shí)，壓縮室空間S2和充氣氣氛間的聯(lián)通關(guān)閉。結(jié)果，氣體壓力增加，止回閥116打開，使氣體從壓縮室空間S2流至熱壓上升室空間S1。剛剛說明的效應(yīng)也與第一實(shí)施例的相似。
如上所述，根據(jù)第六實(shí)施例，電極打開操作后，對(duì)于大電流切斷，熱壓上升室空間S1中的氣體密度恢復(fù)，因此，與常規(guī)技術(shù)相比，可獲得十分良好的高速電極重新關(guān)閉切斷性能。此外，還能獲得可移動(dòng)部分的高的斷路特征。
應(yīng)指出的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，而是可以各種型式加以實(shí)現(xiàn)。例如，某些或所有實(shí)施例可適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合在一起。此外，活塞和可移動(dòng)汽缸組或電流收集汽缸和內(nèi)汽缸組的特定結(jié)構(gòu)、這些構(gòu)件間橫截面面積的比例、或熱壓上升室空間和壓縮室空間中每一個(gè)的初始體積和最終體積之間的比例均可隨意選取。此外，在每個(gè)結(jié)構(gòu)中的止回閥、排氣孔、凹槽等的數(shù)目、形狀、尺寸等也可自由設(shè)計(jì)。
如上所述，與常規(guī)氣體切斷斷路器相比，應(yīng)用本發(fā)明可獲得下述明顯的優(yōu)越性。即，熱壓上升室空間中的壓力增加，同時(shí)將壓縮室中的壓力上升保持于低值，并降低電流零點(diǎn)處的壓力減少。此外，在電極打開操作完成時(shí)，使氣體從壓縮室流至熱壓上升室，從而阻止熱壓上升室中氣體密度的下降。結(jié)果，可提供一種經(jīng)濟(jì)性能很高的氣體電路斷路器，它具有高的切斷性能及小巧的尺寸，并能以低驅(qū)動(dòng)能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在電極打開操作期間，只有壓縮室空間中的氣體受到壓縮，而在電極打開操作最后階段，壓縮室和充氣氣氛之間的聯(lián)通被關(guān)閉。因此，氣體壓力增加，止回閥打開，從而氣體從壓縮室空間輸入至熱壓上升室空間。結(jié)果，可以提供一種高經(jīng)濟(jì)性的氣體電路斷路器，它具有高的切斷性能和小巧的尺寸，并能以低的驅(qū)動(dòng)能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講顯然還有其它的優(yōu)越性和修改方案。因此，本發(fā)明就其更廣泛的方面而言，并不局限于文中所示及說明的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因而，只要不偏離權(quán)利要求及它們等同物限定的總體發(fā)明概念的精神或范圍，可進(jìn)行多種修正。
權(quán)利要求
1.一種氣體電路斷路器，其特征在于，該斷路器包括一個(gè)充滿著一種電弧熄滅氣體的容器；一個(gè)固定觸頭部分，它被固定在所述容器內(nèi)，所述固定觸頭部分具有一個(gè)固定電弧觸頭；和一個(gè)可移動(dòng)觸頭部分，它面向固定電弧觸頭而布置，所述可移動(dòng)觸頭部分還包括一根中空操作桿，此操作桿具有一個(gè)面向所述固定電弧觸頭的前端部分和一個(gè)遠(yuǎn)離所述固定電弧觸頭而設(shè)置的后端部分，所述操作桿在其后端部分具有一個(gè)排氣孔，能直線地向前移向所述固定電弧觸頭，也能直線地在相對(duì)方向向后移動(dòng)；一個(gè)中空可移動(dòng)汽缸，該可移動(dòng)汽缸與所述操作桿成同軸布置，并與之分隔開，以便圍繞所述操作桿的靠近前端部分的部分外表面，還具有一個(gè)固定至所述操作桿前端部分的外周邊部分上的法蘭，以便密封外周邊部分與所述可移動(dòng)汽缸外表面之間的間隙；一個(gè)中空可移動(dòng)電弧觸頭，該可移動(dòng)電弧觸頭安裝在所述操作桿的前端部分上，以便面向所述固定電弧觸頭，并能與之接觸；一個(gè)絕緣噴嘴，它安裝在所述可移動(dòng)汽缸的所述法蘭上，用以圍繞所述可移動(dòng)電弧觸頭，并與之隔開一個(gè)間距，所述絕緣噴嘴和所述可移動(dòng)電弧觸頭構(gòu)成一條第一流動(dòng)路徑，以便所述可移動(dòng)汽缸的內(nèi)側(cè)與充滿電弧熄滅氣體的所述容器中的氣氛能通過位于所述可移動(dòng)汽缸法蘭中的第一開口相互聯(lián)通；一根中空固定支承管，它與所述操作桿成同軸布置，用以圍繞所述操作桿不同于前端部分的部分外表面，所述固定支承管具有一個(gè)固定至所述容器的后端部分、一個(gè)面向所述可移動(dòng)汽缸的法蘭的前端部分，還包括一塊活塞板，該活塞板具有一個(gè)限定其內(nèi)徑，并制作成能在所述操作桿外表面滑移的部分，和一個(gè)限定其外徑，并與所述固定支承管的外表面齊平的部分，且所述固定支承管在靠近后端部分的一個(gè)部分上具有一個(gè)與充滿著氣體的容器氣氛相聯(lián)通的第二開口，一個(gè)由所述支承管的內(nèi)表面、所述操作桿的外表面及所述活塞板限定的空間，以便形成氣體的第二流動(dòng)路徑，所述固定支承管制成相對(duì)所述可移動(dòng)汽缸是可插入和可移出的；一塊分隔板，它設(shè)置在所述可移動(dòng)汽缸的后端部分，并構(gòu)成一個(gè)由所述操作桿外表面和所述可移動(dòng)汽缸內(nèi)表面圍繞的第一空間，一個(gè)限定所述分隔板內(nèi)徑的部分成形成可在所述固定支承管的外表面上滑移，而一個(gè)限定所述分隔板外徑的部分則是大于所述可移動(dòng)汽缸的外徑；一個(gè)電流收集汽缸，它設(shè)置成與所述操作桿同軸，所述電流收集汽缸的一部分制成可在一個(gè)限定所述可移動(dòng)汽缸的所述分隔板外徑的部分上滑移，它在其前端部分具有一塊電流收集板，該收集板可在所述可移動(dòng)汽缸的外表面上滑移，并與之進(jìn)行電接觸，在其后端部分具有一塊固定至所述固定支承管的支承板，所述電流收集汽缸與所述分隔板、所述固定支承管及所述支承板一起構(gòu)成一個(gè)第二空間，它在其中央部分的內(nèi)表面上沿著所述操作桿的軸向具有若干雕刻成與軸向平行的凹槽，還具有若干在所述電流收集汽缸的一部分上、從內(nèi)表面穿透至外表面的聯(lián)通孔，這些聯(lián)通孔位于若干凹槽和電流收集板之間；和一個(gè)止回閥，該止回閥設(shè)置在所述分隔板上，用于使第一空間和第二空間相互聯(lián)通。
2.如權(quán)利要求1的氣體電路斷路器，其特征在于，電流切斷操作期間，所述操作桿從所述可移動(dòng)電弧觸頭與所述固定電弧觸頭嚙合的狀態(tài)向后推動(dòng)，所述可移動(dòng)電弧觸頭與所述固定電弧觸頭分開，第二空間中的氣體被所述分隔板壓縮，而由所述電流切斷操作產(chǎn)生的電弧所形成的高溫氣體則通過第一流動(dòng)路徑流入所述第一空間，從而加熱所述第一空間，引起壓力上升。
3.如權(quán)利要求1的氣體電路斷路器，其特征在于，電流切斷操作期間，當(dāng)限定所述可移動(dòng)汽缸的所述分隔板外徑的部分移至一個(gè)面向所述電流收集汽缸若干凹槽的部分時(shí)，在第二空間中受壓縮的氣體通過若干凹槽和若干聯(lián)通孔向外流至充滿著電弧熄滅氣體的所述容器的氣氛中，從而減少第二空間中的壓力。
4.如權(quán)利要求1的氣體電路斷路器，其特征在于，電流切斷操作期間，當(dāng)限定所述可移動(dòng)汽缸的所述分隔板外徑的部分移出并通過一個(gè)面向所述電流收集汽缸若干凹槽的部分時(shí)，在第一空間中、具有壓力上升的氣體通過第一流動(dòng)路徑向外流至充滿著電弧熄滅氣體的所述容器的氣氛中，從而熄滅電弧。
5.如權(quán)利要求1的氣體電路斷路器，其特征在于，所述操作桿具有一個(gè)第三開口，此第三開口與位于所述固定支承管和所述操作桿之間的第二流動(dòng)路徑相聯(lián)通，由電弧形成的高溫氣體通過所述操作桿的中空部分、第三開口和第二流動(dòng)路徑向外流至充滿著電弧熄滅氣體的所述容器的氣氛中。
6.如權(quán)利要求1的氣體電路斷路器，其特征在于，電流切斷操作期間，當(dāng)限定所述可移動(dòng)汽缸的所述分隔板外經(jīng)的部分通過一個(gè)面向所述電流收集汽缸若干凹槽的部分，并繼續(xù)移動(dòng)、靠近所述支承板時(shí)，設(shè)置在所述分隔板上的所述止回閥打開，從而在第二空間中的、壓力上升的氣體向外流至第一空間中。
7.如權(quán)利要求1的氣體電路斷路器，其特征在于，所述分隔板和所述可移動(dòng)汽缸是一體制成的。
8.如權(quán)利要求1的氣體電路斷路器，其特征在于，所述分隔板制作成一件與所述可移動(dòng)汽缸分開的構(gòu)件。
9.如權(quán)利要求1的氣體電路斷路器，其特征在于，所述電流收集汽缸包括一個(gè)外汽缸和一個(gè)內(nèi)汽缸，而若干凹槽成形成穿透通過內(nèi)汽缸的開口部分。
10.如權(quán)利要求1的氣體電路斷路器，其特征在于，所述操作桿具有一個(gè)第四開口，該第四開口在所述固定電弧觸頭和所述可移動(dòng)電弧觸頭相互分開后，即刻與所述固定支承管和所述操作桿之間的第二流動(dòng)路徑聯(lián)通，而由于所述固定電弧觸頭和所述可移動(dòng)電弧觸頭相互分開所產(chǎn)生的電弧造成的高溫氣體通過所述操作桿的中空部分、第四開口和第二流動(dòng)路徑向外流至充滿著電弧熄滅氣體的所述容器中。
11.一種氣體電路斷路器，其特征在于，該斷路器包括一個(gè)充滿著一種電弧熄滅氣體的容器；一個(gè)固定觸頭部分，它被固定在所述容器內(nèi)，所述固定觸頭部分具有一個(gè)固定電弧觸頭；和一個(gè)可移動(dòng)觸頭部分，它面向固定電弧觸頭而布置，所述可移動(dòng)觸頭部分還包括一根中空操作桿，此操作桿具有一個(gè)面向所述固定電弧觸頭的前端部分和一個(gè)遠(yuǎn)離所述固定電弧觸頭而設(shè)置的后端部分，所述操作桿在其后端部分具有一個(gè)排氣孔，能直線地向前移向所述固定電弧觸頭，也能直線地在相對(duì)方向向后移動(dòng)；一個(gè)中空可移動(dòng)汽缸，該可移動(dòng)汽缸與所述操作桿成同軸布置，并與之分隔開，以便圍繞所述操作桿的靠近前端部分的部分外表面，還具有一個(gè)固定至所述操作桿前端部分的外周邊部分上的法蘭，以便密封外周邊部分與所述可移動(dòng)汽缸外表面之間的間隙；一個(gè)中空可移動(dòng)電弧觸頭，該可移動(dòng)電弧觸頭安裝在所述操作桿的前端部分上，以便面向所述固定電弧觸頭，并能與之接觸；一個(gè)絕緣噴嘴，它安裝在所述可移動(dòng)汽缸的所述法蘭上，用以圍繞所述可移動(dòng)電弧觸頭，并與之隔開一個(gè)間距，所述絕緣噴嘴和所述可移動(dòng)電弧觸頭構(gòu)成一條第一流動(dòng)路徑，以便所述可移動(dòng)汽缸的內(nèi)側(cè)與充滿所述電弧熄滅氣體的所述容器中的氣氛能通過位于所述可移動(dòng)汽缸法蘭中的第一開口相互聯(lián)通；一塊分隔板，它設(shè)置在所述可移動(dòng)汽缸的后端部分，并構(gòu)成一個(gè)由所述操作桿外表面和所述可移動(dòng)汽缸內(nèi)表面圍繞的第一空間，一個(gè)限定所述分隔板內(nèi)徑的部分成形成可在所述操作桿的外表面上滑移，而一個(gè)限定所述分隔板外徑的部分則是大于所述可移動(dòng)汽缸的外徑；一個(gè)電流收集汽缸，它設(shè)置成與所述操作桿同軸，所述電流收集汽缸的一部分制成可在一個(gè)限定所述可移動(dòng)汽缸的所述分隔板外徑的部分上滑移，它在其前端部分具有一塊電流收集板，該收集板可在所述可移動(dòng)汽缸的外表面上滑移，并與之進(jìn)行電接觸，在其后端部分具有一塊固定至所述容器的支承板，支承板限定內(nèi)徑的一部分成形成能在所述操作桿上滑移，所述電流收集汽缸與所述分隔板、所述操作桿及所述支承板一起構(gòu)成一個(gè)第二空間，它在其中央部分的內(nèi)表面上沿著所述操作桿的軸向具有若干雕刻成與軸向平行的凹槽，還具有若干在所述電流收集汽缸的一部分上、從內(nèi)表面穿透至外表面的聯(lián)通孔，這些聯(lián)通孔位于若干凹槽和電流收集板之間；和一個(gè)止回閥，該止回閥設(shè)置在所述分隔板上，用于使第一空間和第二空間相互聯(lián)通。
12.如權(quán)利要求11的氣體電路斷路器，其特征在于，電流切斷操作期間，所述操作桿從所述可移動(dòng)電弧觸頭與所述固定電弧觸頭嚙合的狀態(tài)向后推動(dòng)，所述可移動(dòng)電弧觸頭與所述固定電弧觸頭分開，第二空間中的氣體被所述分隔板壓縮，而由所述電流切斷操作產(chǎn)生的電弧所形成的高溫氣體則通過第一流動(dòng)路徑流入所述第一空間，從而加熱所述第一空間，引起壓力上升。
13.如權(quán)利要求11的氣體電路斷路器，其特征在于，電流切斷操作期間，當(dāng)限定所述可移動(dòng)汽缸的所述分隔板外徑的部分移至一個(gè)面向所述電流收集汽缸若干凹槽的部分時(shí)，在第二空間中受壓縮的氣體通過若干凹槽和若干聯(lián)通孔向外流至充滿著電弧熄滅氣體的所述容器的氣氛中，從而減少第二空間中的壓力。
14.如權(quán)利要求11的氣體電路斷路器，其特征在于，電流切斷操作期間，當(dāng)限定所述可移動(dòng)汽缸的所述分隔板外徑的部分移出并通過一個(gè)面向所述電流收集汽缸若干凹槽的部分時(shí)，在第一空間中、具有壓力上升的氣體通過第一流動(dòng)路徑向外流至充滿著電弧熄滅氣體的所述容器的氣氛中，從而熄滅電弧。
15.如權(quán)利要求11的氣體電路斷路器，其特征在于，電流切斷操作期間，當(dāng)限定所述可移動(dòng)汽缸的所述分隔板外經(jīng)的部分通過一個(gè)面向所述電流收集汽缸若干凹槽的部分，并繼續(xù)移動(dòng)、靠近所述支承板時(shí)，設(shè)置在所述分隔板上的所述止回閥打開，從而在第二空間中的、壓力上升的氣體向外流至第一空間中。
16.如權(quán)利要求11的氣體電路斷路器，其特征在于，所述分隔板和所述可移動(dòng)汽缸是一體制成的。
17.如權(quán)利要求11的氣體電路斷路器，其特征在于，所述分隔板制作成一件與所述可移動(dòng)汽缸分開的構(gòu)件。
18.如權(quán)利要求11的氣體電路斷路器，其特征在于，所述電流收集汽缸包括一個(gè)外汽缸和一個(gè)內(nèi)汽缸，而若干凹槽成形成穿透通過內(nèi)汽缸的開口部分。
全文摘要
一種氣體電路斷路器,包括一固定觸頭和一可移動(dòng)觸頭,可移動(dòng)觸頭包括一中空操作桿、一可移動(dòng)汽缸、一中空可移動(dòng)電弧接頭、一絕緣噴嘴、一中空固定支承管、一分隔板、一電流收集汽缸和一止回閥。可移動(dòng)汽缸及電流收集汽缸構(gòu)成的空間被分隔成熱壓上升室和壓縮室。電極打開操作期間,壓縮室受壓縮,壓力增加,緊臨電極打開操作完成之前的操作桿運(yùn)動(dòng)速度放慢。該氣體電路斷路器的尺寸小、電流切斷性能高、并能以低的驅(qū)動(dòng)能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)H01H33/91GK1226073SQ9910045
公開日1999年8月18日 申請(qǐng)日期1999年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月29日
發(fā)明者溝口均, 森正, 河野広道, 鈴木克巳, 豐田充 申請(qǐng)人:東芝株式會(huì)社