專利名稱：用于氣體絕緣開關(guān)設(shè)備的連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高電壓電氣開關(guān)設(shè)備，其包括用SF6類型的介電絕緣氣體填充的金屬槽。更特定來說，本發(fā)明涉及一種連接裝置，其用于將金屬銷連接到槽中的介電絕緣部分。一特定預(yù)期應(yīng)用是結(jié)合可移動金屬接觸件來安裝由絕緣材料制成的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸。另一預(yù)期應(yīng)用是將金屬導(dǎo)體固定于絕緣支撐件。 在本發(fā)明的上下文中，“金屬銷”特指組成具有直的細長形狀的元件并視情況用以傳遞機械力的一個或一個以上金屬部分。
背景技術(shù)：
在包括用SF6類型的介電絕緣氣體填充的金屬槽的高電壓或中等電壓電氣開關(guān)設(shè)備(例如，三相氣體絕緣變電所(GIS))中，已知有許多裝置能將金屬銷連接到絕緣部分。除了其執(zhí)行的機械功能之外，這些連接裝置主要需要在高電壓下呈現(xiàn)優(yōu)良性能，并避免產(chǎn)生部分放電。當(dāng)槽內(nèi)的絕緣氣體呈現(xiàn)高介電強度時(也就是，當(dāng)槽內(nèi)的介電應(yīng)力高時)，情況尤其如此。已知有許多種不同的解決方案能獲得用于將金屬銷連接到絕緣部分，且在適當(dāng)情況下具有上文期待的電特性的連接裝置?？蓞⒄瘴墨IWO 2006/037914，其中揭示了三個裝置，用于將金屬銷連接到構(gòu)成斷路器的高電壓或中等電壓氣體絕緣變電所的一部分中的絕緣部分 第一連接形成于導(dǎo)電體桿6與在界面處具有凹槽20、21的聚酯絕緣圓盤4之間以避免捕獲空氣，且因此避免部分放電(圖6)； 第二連接形成于導(dǎo)電接地銷31與絕緣圓盤4中收納著銷的孔之間，銷31連接到垂直布置的圓柱形按鈕32 ;此第二連接也在較低介電應(yīng)力帶中實施；以及 第三連接設(shè)置于金屬管23與絕緣圓盤4中容納著管的孔之間，金屬管23環(huán)繞螺栓24，該螺栓24用于將絕緣圓盤4固定于兩個金屬凸緣11、25之間。在圖2的實施例中，文獻DE 19727855公開了用于將導(dǎo)體材料的管12連接到收納著管12的絕緣圓盤4的圓柱形盲孔10的裝置。在圓柱形孔10的底部末端，提供與介電絕緣氣體的連通，該介電絕緣氣體位于絕緣圓盤4的兩側(cè)上的兩個金屬槽2、3中。所述連接裝置形成于較低介電應(yīng)力帶中。文獻DE 2624908揭示了兩個機械連接裝置，用于將導(dǎo)電體桿3、13連接到高電壓氣體絕緣變電所(GIS)中的絕緣圓盤I : 第一連接形成于導(dǎo)體桿3與絕緣圓盤I中容納著桿3的開放孔之間，其中一件式模制襯里2插入于圓盤I內(nèi)；此連接可通過將襯里2與絕緣圓盤3 —起模制而形成； 第二連接形成于導(dǎo)體桿13與絕緣圓盤I的開放孔12之間，桿13的圓柱形延伸部分11容納于開放孔12中，且導(dǎo)電層沉積于開放孔12的表面，以避免孔12與導(dǎo)電延伸部分11之間的界面15處出現(xiàn)部分放電(見第9頁上第1-2行的描述)；此連接裝置需要形成恰好穿過絕緣圓盤I的圓柱形延伸部分11。本發(fā)明的目的是提供一種用于將金屬銷連接到高電壓或中等電壓電氣開關(guān)設(shè)備的用介電絕緣氣體填充的金屬槽中的絕緣部分的新穎連接裝置，所述連接裝置完全或部分減輕現(xiàn)有技術(shù)連接裝置的缺點，且因此滿足以下條件中的至少一些 耐受高電壓而甚至在高介電應(yīng)力下也不會產(chǎn)生部分放電的能力； 實施簡單；
具有易于制造尤其不需要絕緣部分被模制的部分；以及 不限于安裝金屬銷以致其穿過絕緣部分。本發(fā)明的另一目標(biāo)是提議一種用于將金屬銷連接到高電壓或中等電壓電氣開關(guān)設(shè)備的用介電絕緣氣體填充的金屬槽中的絕緣部分的新穎連接裝置，所述連接裝置能夠相對于金屬銷徑向地傳遞高水平的力，而且也沿著金屬銷的軸線傳遞至少低水平的力。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種連接裝置，用于將金屬銷連接到高電壓或中等電壓電氣開關(guān)設(shè)備的用介電絕緣氣體填充的金屬槽中的絕緣部分，其中，所述金屬銷是絕緣部分中的緊密配合件，而金屬銷的至少一末端部分收納于絕緣部分的孔中；其中，在所述金屬銷的末端部分與孔之間的所界定的空間S足夠大以避免所述孔中的部分放電；且其中，最靠近所述孔的末端的銷的末端部分與所述末端形成在60°到120°的范圍中的角a。有利地，所述連接裝置使得 所述金屬銷具有圓柱形狀的第一部分；第二部分在形狀上為適合于均勻地分布與其接觸的電場的半球形或半橢圓形，所述半球或半橢圓的大直徑相對于第一部分的圓柱橫向地延伸； 所述絕緣部分具有孔，所述孔具有圓柱形第一部分和延伸所述第一部分的第二部分，所述第二部分大于所述第一部分且用介電絕緣氣體填充。根據(jù)本發(fā)明，所述金屬銷的圓柱形第一部分是所述絕緣部分中的孔的圓柱形第一部分中的緊密配合件，且界定于所述金屬銷的第一部分或第二部分的至少一小部分與所述孔的第二部分之間的空間足夠大以避免部分放電發(fā)生于孔的所述第二部分中。因此，通過此連接，確保以下現(xiàn)象組合地應(yīng)用 在介電絕緣氣體與絕緣部分的介電絕緣材料之間的阻擋層以一角度形成，該角度在60°到120°的范圍中，優(yōu)選為垂直于銷的金屬材料； 在金屬銷與絕緣部分之間不存在足夠小以產(chǎn)生部分放電的間隙；以及 金屬銷耐受的徑向負載不能引起第一銷部分與孔之間的額外間隔，因為緊密配合引起彈性反應(yīng)。銷的第一部分可包含肩部，且位于銷的末端包括第二部分，第二部分的末端與第一部分相反，所述肩部則與孔的第一部分的外圍鄰接，所述孔的第一部分的末端相反于孔的第二部分。有利地，所述絕緣部分包含在所述孔的第一部分的外圍處的凹槽，形成于肩部與凹槽之間的角在60°到120°的范圍中。所述凹槽具有有利地至少為2毫米(mm)的深度。在有利變體中，金屬銷具有在第一部分與第二部分之間的第三部分，所述第三部分在形狀上為截頭圓錐形以在實現(xiàn)緊密配合之前方便將所述銷插入于所述孔中。優(yōu)選地，界定于所述金屬銷的第一部分或第二部分的至少一小部分與所述孔的第二部分之間的空間具有至少等于2mm,且優(yōu)選至少4_的高度。在本發(fā)明的第一實施例中，絕緣部分是靜止絕緣圓盤，且所述金屬銷構(gòu)成用于相對于絕緣圓盤定位金屬部分的定位銷。
在此第一實施例中，所述絕緣圓盤中的孔是盲孔；所述銷包含用于將所述盲孔連接到槽內(nèi)部的內(nèi)部通道；且通過所述絕緣部分中的孔的第一部分的外圍鄰接的肩部形成的銷的直徑擴大部分同樣與金屬部分鄰接，所述銷的超過其直徑擴大部分的部分固定于金屬部分中。在第二實施例中，所述絕緣部分是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸，且所述金屬銷構(gòu)成具有驅(qū)動或從動元件的旋轉(zhuǎn)連接構(gòu)件的至少一部分。在此第二實施例的第一變體中，所述連接構(gòu)件包括通過螺旋到驅(qū)動元件中的金屬螺釘固定于驅(qū)動元件中的金屬襯套，和容納所述螺釘?shù)念^部和所述襯套的至少一部分的螺帽，所述連接構(gòu)件作為緊密配合件布置于驅(qū)動軸中。優(yōu)選地，所述銷的直徑擴大部分形成有鄰接基臺，銷的直徑擴大部分是由于所述肩部與所述絕緣部分中的孔的第一部分的外圍鄰接而形成的，所述鄰接基臺也與驅(qū)動元件鄰接。有利地，所述銷上的鄰接基臺的寬度不小于1mm。本發(fā)明還提供高電壓或中等電壓電氣開關(guān)設(shè)備，其包含如上文所描述的至少一連
接裝置。


在閱讀參看以下圖進行的本發(fā)明的詳細描述后，其它優(yōu)點和特性更好地呈現(xiàn)。 圖I是展示本發(fā)明的連接裝置的一般構(gòu)件的圖解截面圖； 圖2是本發(fā)明的第一實施例的圖解截面圖； 圖3是本發(fā)明的第二實施例的第一變體的圖解截面圖；以及 圖3A是圖3的細節(jié)圖。
具體實施例方式圖I展示用于將金屬銷2連接到絕緣部分3的本發(fā)明的連接裝置I。裝置I形成于高電壓或中等電壓電氣開關(guān)設(shè)備的金屬槽(未圖示)中，該金屬槽填充了高介電絕緣氣體4 (例如，SF6X在此實施例中，金屬銷2由具有圓柱形狀的第一部分21的單件構(gòu)成，第一部分21具有肩部210。金屬銷2具有半球形狀的第二部分22，適合于均勻地分布與其接觸的電場。半球形部分22的直徑相對于第一部分的圓柱橫向地延伸。在圖I中，半徑R2稍小于半徑Rl0絕緣部分3具有孔30，在此實施例中孔30向外開放到槽中，孔30具有圓柱形第一部分31，還有第二部分32，第二部分32大于第一部分，且，由于孔向外開放到槽中，該孔用介電絕緣氣體填充。連接由銷的圓柱形第一部分21以機械方式形成，第一部分21是孔30的圓柱形第一部分31中的緊密配合件，且其中肩部210與孔的第一部分31的外圍鄰接。緊密配合件的過盈尺寸取決于絕緣部分3的絕緣材料的伸長和彈性并取決于孔的圓柱形部分31的有限面積，而且也取決于高電壓或中等電壓電氣開關(guān)設(shè)備的最小操作 溫度。注意提供使絕緣材料能夠充分變形以避免可由表面的修整產(chǎn)生的任何空間或空隙的緊密配合。然而，應(yīng)注意緊密配合不會引起絕緣部分3的破裂。通常，對于直徑21約為20mm的金屬銷2所使用的過盈約為0. Imm到0. 2mm。連接形成后，金屬銷2與孔30的第二部分32之間存在空間，所述空間足夠大以避免部分放電。更確切來說，且如圖I中所展示，空間S界定于在配合銷的第一部分21的，且突出超過孔30的圓柱形部分31的末端211，與其中收納了末端211的孔30的圓柱形第二部分32之間。此空間s呈現(xiàn)不小于2mm，且優(yōu)選不小于4mm的高度。金屬銷2的第一部分21的末端211與其中收納了末端211的孔30的第二部分32的底部形成在60°到120°的范圍中的角a。如圖I中所展示，銷2具有截頭圓錐形狀的第三部分23，其與第一部分21與第二部分22相互連接。構(gòu)成部分23的被截圓錐的角優(yōu)選在10°到15°的范圍中。截頭圓錐形狀23使得銷2能夠作為緊密配合件插入于孔的部分31中而不產(chǎn)生任何切屑。如所展示，銷2具有經(jīng)由肩部210而鄰接的第四部分24。肩部210和凹槽311確保絕緣部分3與介電絕緣氣體4之間的界面垂直于金屬銷2。在本發(fā)明的上下文中，此角度差可在60°到120°的范圍中。凹槽311具有優(yōu)選等于或大于2mm的深度。第四部分24提供與如下文解釋的其它元件的連接，所述連接可能伴隨有力的傳遞。實施圖2的實施例用于相對于絕緣圓盤3'成角度地定位金屬部分5。此金屬部分5以機械方式連接于靜止導(dǎo)電桿6，導(dǎo)電桿6本身穿過支撐導(dǎo)電桿6的絕緣圓盤3’。金屬部分5可為容納開關(guān)(例如，斷路器)的可移動接觸件的至少部分的金屬箱。舉例來說，金屬部分5可為如在申請人名下的國際專利申請案PCT/EP2009/063321中描述的金屬箱。導(dǎo)電桿6系固到高電壓或中等電壓開關(guān)設(shè)備的金屬槽(未圖示)。在此實施例中，金屬銷2通過成為盲孔30'中的緊密配合件和通過借助螺釘固定或作為緊密配合件而嚙合于形成于金屬部分5中的同樣為盲孔50中來構(gòu)成定位銷。如由肩部210形成的銷的直徑擴大部分24與絕緣圓盤3’的孔30’的第一部分31’的外圍鄰接。此擴大部分24也與金屬部分5鄰接，銷的超出擴大部分的部分240是通過螺釘固定于或作為緊密配合件嚙合于孔50中的部分。校準(zhǔn)擴大部分24限定了絕緣圓盤3’與金屬部分5之間的校準(zhǔn)空間el，校準(zhǔn)空間el通常約為5mm，其使得消除部分放電為可能的。出于介電理由，金屬銷2的擴大直徑24的外圍部分與金屬桿5的外圍邊緣之間的距離k等于絕緣圓盤3'中的金屬銷2的貫穿深度i的至少兩倍。為了用介電絕緣氣體填充盲孔30’，金屬銷2的內(nèi)部由通風(fēng)通道25刺穿，通風(fēng)通道25與形成于金屬部分中的孔50的末端處的通風(fēng)通道51連通，所述通道51直接向外開放到用絕緣氣體4填充的槽中。圖3和圖3A中展示本發(fā)明的第二實施例。在此第二實施例中，絕緣部分是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸3"且金屬銷2構(gòu)成旋轉(zhuǎn)連接構(gòu)件的至少部分，旋轉(zhuǎn)連接構(gòu)件連接金屬銷2與驅(qū)動元件7。在圖3中，電氣開關(guān)設(shè)備的用SF6類型的絕緣氣體4填充的金屬槽10展示成具有絕緣圓盤11。此開關(guān)設(shè)備具有以在上述專利申請案PCT/EP2009/063321中較詳細描述的方式布置的三個斷路器開關(guān)。展示了開關(guān)中的一者的僅一部分所述部分為其金屬箱5，金屬箱5也在單點處固定到絕緣圓盤11且容納移動接觸件52的至少部分。金屬箱5也在高電壓下連接到導(dǎo)體(未圖示)?？梢苿咏佑|件52旋轉(zhuǎn)地連接到驅(qū)動軸3"。驅(qū)動元件7本身通過布置于槽10外部的致動器驅(qū)動作旋轉(zhuǎn)且安裝成借助滾珠軸 承71在槽10中自由旋轉(zhuǎn)。此外，驅(qū)動元件7在槽中的安裝借助墊圈72和73密封。驅(qū)動元件7通過本發(fā)明的三個金屬銷2旋轉(zhuǎn)地連接到由絕緣材料制成的驅(qū)動軸3"。驅(qū)動元件7與絕緣軸3"之間的旋轉(zhuǎn)連接構(gòu)件2. 0包括構(gòu)成本發(fā)明的金屬銷的襯套2. I、螺釘2. 2和螺帽2，螺帽2。襯套2. I通過螺釘2. 2固于形成于驅(qū)動元件7中的孔70中，且突出到用以控制電場的驅(qū)動元件7的套環(huán)部分74中。帽2為形成于軸3"的末端中的孔32"中的緊密配合件?？?2"具有與金屬銷2的截頭圓錐部分23在一水平線上的空腔320〃。如圖3A中所展示，帽2具有圓柱形部分23a、圓錐形部分23b和半球形部分22。空腔320〃足夠大，且絕緣介電氣體4的界面垂直地端連接到銷2的表面其防止部分放電在此位置發(fā)生。帽的部分22出于上述理由在形狀上為半球形?？?2"包含用于用槽10內(nèi)部存在的絕緣氣體4填充孔的通風(fēng)導(dǎo)管321"。另外，擴大直徑24鄰接于驅(qū)動元件7和驅(qū)動軸3"。此實施例中的擴大部分具有同樣經(jīng)過校準(zhǔn)的高度e2，高度e2通常等于至少1_，且優(yōu)選等于至少3_以便避免兩個旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動部分7、3"之間的部分放電。
權(quán)利要求
1.一種連接裝置(1)，用于將金屬銷(2)連接到高壓或中壓電氣開關(guān)設(shè)備的由介電絕緣氣體(4)填充的金屬槽(10)中的絕緣部分(3、3’、3〃)， 其中，所述金屬銷(2)是所述絕緣部分(3)中的緊密配合件，而所述金屬銷的至少一末端部分(21、211、22、23)收納于所述絕緣部分的孔(30、32)中； 其中，在所述金屬銷的所述末端部分與所述孔之間的所界定的空間S足夠大以避免所述孔中的部分放電；且 其中，最靠近所述孔(30、32)的末端的所述銷(2)的末端部分(21、211)與所述末端形成在60°到120°的范圍中的角a。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連接裝置(I)，其中 所述金屬銷(2)具有圓柱形狀的第一部分(21)和第二部分(22)，第二部分(22)位于與所述第一部分的肩部相反的端部；所述第二部分在形狀上為適合于均勻地分布與其接觸的介電場的半球形或半橢圓形，所述半球或半橢圓的大直徑相對于所述第一部分的所述圓柱橫向地延伸，所述絕緣部分(3)具有孔(30)，所述孔(30)具有圓柱形第一部分(31)和延伸所述第一部分的第二部分(32)，所述第二部分大于所述第一部分且用介電絕緣氣體填充，且 其中，所述金屬銷的圓柱形第一部分與所述絕緣部分的孔的圓柱形第一部分緊密配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接裝置，其中，所述金屬銷(2)的所述第一部分(21)包含肩部(210)，所述肩部與所述孔的所述第一部分(31)的外圍鄰接，孔的第一部分的末端與所述孔的第二部分相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連接裝置(1)，其中，所述絕緣部分包含在所述孔(31)的所述第一部分的所述外圍處的凹槽(311)，形成于所述肩部(210)與所述凹槽(311)之間的所述角在60°到120°的范圍中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連接裝置(I)，其中，所述凹槽具有至少2_的深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5中任一權(quán)利要求所述的連接裝置(1)，其中，所述金屬銷(2)具有在所述第一部分與所述第二部分之間的第三部分(23)，所述第三部分在形狀上為截頭圓錐形以便于將所述銷插入于所述孔中。
7.根據(jù)權(quán)利要求2到6中任一權(quán)利要求所述的連接裝置，其中，所述空間具有至少等于2_，且優(yōu)選至少4_的高度，該空間界定于所述金屬銷的所述第一部分或所述第二部分的至少一小部分與所述孔的所述第二部分之間。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的連接裝置(I)，其中，所述絕緣部分為靜止的絕緣圓盤(3’)，且所述金屬銷構(gòu)成用于相對于所述絕緣圓盤定位金屬部分(5)的定位銷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8結(jié)合權(quán)利要求3所述的連接裝置，其中 所述絕緣圓盤中的所述孔是盲孔(30’ )； 所述銷(2 )包含用于將所述盲孔連接到所述槽內(nèi)部的內(nèi)部通道(25 );且 通過所述肩部與所述絕緣部分中的所述孔的所述第一部分的所述外圍鄰接而形成的所述銷的直徑擴大部分(24)同樣與所述金屬部分鄰接，所述銷的超過其直徑擴大部分的部分(240)固定于所述金屬部分(5)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求2到7中任一權(quán)利要求所述的連接裝置(I)，其中，所述絕緣部分是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸(3〃),且所述金屬銷構(gòu)成具有驅(qū)動或從動(7)元件的旋轉(zhuǎn)連接構(gòu)件的至少一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的連接裝置，其中，所述連接構(gòu)件(2.0)包括通過螺旋到所述驅(qū)動元件中的金屬螺釘(2. 2)固定于所述驅(qū)動元件中的金屬襯套(2. 1)，和容納所述螺釘?shù)念^部和所述襯套的至少一部分的螺帽(2)，所述連接構(gòu)件作為緊密配合件布置于所述驅(qū)動軸(3 )中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的連接裝置(1)，其中所述銷的直徑擴大部分形成有鄰接基臺(24)，所述銷的直徑擴大部分是由位于所述絕緣部分中的所述孔的所述第一部分的外圍的肩部形成的，所述鄰接基臺(24 )也與所述驅(qū)動元件(7 )鄰接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的連接裝置(1)，其中，所述銷上的所述鄰接基臺的寬度e2不小于Imnin
14.一種高電壓或中等電壓電氣開關(guān)設(shè)備，其中，包含根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的至少一連接裝置(I)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型的連接裝置，用于將金屬銷連接到金屬槽中的絕緣部分，所述金屬槽中填充有用于高電壓或中等電壓電氣開關(guān)設(shè)備的介電絕緣氣體。
文檔編號H02G5/06GK102714405SQ201080058643
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者盧卡斯·特萊爾, 杰拉爾多·帕爾米耶里, 約翰內(nèi)斯·布拉特爾 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司