專利名稱：充壓縮氣開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的一種充壓縮氣開關(guān)。這種類型的開關(guān)用于中斷高壓電網(wǎng)中的短路電流。它們具有一個(gè)切斷電路期間出現(xiàn)的電弧的熄滅裝置。
已知的充壓縮氣開關(guān)具有一個(gè)活塞，壓縮猝熄氣體并將氣體吹進(jìn)電弧區(qū)里面。在專利EP146671中對開關(guān)進(jìn)行了描述，其中另外使用由電弧產(chǎn)生的高溫氣體的壓力，來增加猝熄氣體的壓力。為實(shí)現(xiàn)該目的，在活塞室中提供第二開口，高溫氣體經(jīng)過該開口可以進(jìn)入增壓室中。但是，這個(gè)開關(guān)需要相當(dāng)大的用于移動活塞的驅(qū)動能，因?yàn)楸仨毷购笳吣嬷库▔毫Χ苿印?br> 因此，發(fā)明目的在于提供一種在開頭所述類型的充壓縮氣開關(guān)，其在不需要高驅(qū)動能的情況下，能夠可靠地猝熄電弧。
可通過如權(quán)利要求1所述的充壓縮氣開關(guān)實(shí)現(xiàn)該目的。
根據(jù)本發(fā)明，因此兩個(gè)活塞容積都通過同一氣道與電弧區(qū)連接。在高壓的作用下，高溫氣體從電弧區(qū)直接引出到活塞后面，在此處產(chǎn)生有助于活塞移動的壓力。
通過輔助活塞可以確保高溫氣體不會回流到觸點(diǎn)間的間隙中。
通過開關(guān)的觸點(diǎn)的移動，最好可以關(guān)閉通向電弧區(qū)的氣道通道。如果開關(guān)是斷開的，觸點(diǎn)釋放氣道。此時(shí)在這一點(diǎn)上，如果活塞已經(jīng)通過活塞室的第二開口，那么其是最好的，因此在氣道和第二活塞容積之間形成連接。由于第二容積中的低壓超過第一容積中的，然后一些來自電弧區(qū)的高溫氣體進(jìn)入第二容積中并且不會與第一容積中的氣體混合。結(jié)果，猝熄氣體保持低溫。
為防止高溫氣體從第二活塞容積中回流進(jìn)電弧區(qū)，可以在第一開口和第二開口之間提供止回閥，或者輔助活塞，例如其與活塞剛性連接，并且朝著可移動觸點(diǎn)的斷開移動的末端方向，關(guān)閉可以設(shè)置在氣道中的第二開口。
從從屬權(quán)利要求和建立在附圖基礎(chǔ)上的如下描述中，可以表現(xiàn)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用，其中

圖1表示處于接通位置的充壓縮氣開關(guān)的第一個(gè)實(shí)施例；
圖2表示在斷開移動的起點(diǎn)處圖1所示的開關(guān)；圖3表示在斷開移動的末端處圖1所示的開關(guān)；圖4表示沿圖1中Ⅳ-Ⅳ線的剖面；圖5表示沿圖1中Ⅴ-Ⅴ線的剖面；圖6表示處于接通位置的充壓縮氣開關(guān)的第二個(gè)實(shí)施例；圖7表示在觸點(diǎn)分離期間的充壓縮氣開關(guān)的第三個(gè)實(shí)施例；圖8表示在猝熄期間圖7所示的開關(guān)；圖9表示在斷開移動的末端之前不久的圖7所示的開關(guān)；圖10表示處于接通位置的充壓縮氣開關(guān)的第四個(gè)實(shí)施例；圖11表示在斷開移動的末端之前不久的圖10所示的開關(guān)；圖12表示處于接通位置的充壓縮氣開關(guān)的第五個(gè)實(shí)施例；和圖13表示充壓縮氣開關(guān)的另一個(gè)實(shí)施例。
圖1至5中所示的是本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例。在所有縱向剖面中，在每種情況下表示的是穿過半個(gè)裝置的剖面，并且所有部件基本上設(shè)置成相對于軸線1旋轉(zhuǎn)對稱。
開關(guān)的載流部件是觸點(diǎn)2和3，導(dǎo)向觸點(diǎn)2的電源導(dǎo)線在圖中看不見。為中斷電路，如圖1至3所示，觸點(diǎn)2與噴管及活塞容積一起移到左邊。這在電弧區(qū)5中產(chǎn)生電弧4。下述猝熄裝置的任務(wù)是吹熄電弧4并從電弧區(qū)5中移走高溫氣體。
猝熄裝置包括可在軸向移動的活塞室，通過固定的活塞6將其分成兩個(gè)活塞容積7、8?；钊?通過活塞桿6a與開關(guān)的外殼9連接。通過第一開口10，第一活塞容積7在其末端與氣道11相連。此外，同樣通向氣道11的第二開口12設(shè)置在活塞容積7、8中。根據(jù)活塞6的位置，第二開口12或者將第一容積7或者將第二容積8與氣道11連接。
此外，通過排氣口13，第二活塞容積8與開關(guān)的排氣區(qū)域連接，如圖4所示，例如以鉆孔的形式制成排氣口13。
在氣道11中存在輔助活塞15，其與活塞6剛性連接。
具有輔助活塞15的活塞6及觸點(diǎn)3都與開關(guān)外殼9剛性連接。在斷開移動期間，因此只有具有活塞容積的觸點(diǎn)2和噴管移到左邊。
根據(jù)圖1在斷開移動的起點(diǎn)，活塞6壓縮第一活塞容積7中的氣體。同時(shí)，第二活塞容積8變得較大，氣體流經(jīng)排氣口13。在這種情況下，通過觸點(diǎn)3關(guān)閉氣道的電弧端口16。此外，活塞6仍然沒有到達(dá)第二開口12，因此后者與第一活塞容積7連接。
當(dāng)觸點(diǎn)2和3相互釋放時(shí)，產(chǎn)生電弧4。在此后不久，觸點(diǎn)3釋放氣道11的口16。大約在同時(shí)，活塞6通過第二開口12，因此然后第二活塞容積8與氣道11連接。
根據(jù)斷開電流，可以發(fā)現(xiàn)不同的氣流。
如果斷開電流小，第一活塞容積中的壓力幾乎根本不增加，因?yàn)橐环矫鏆怏w作為猝熄流可以穿過口16逸出，另一方面可以穿過開口12逸出。
對于適中的斷開電流，電弧區(qū)5中的壓力阻止氣體從口16中逸出。但是，來自第一活塞容積7的氣體仍然可以通過開口12流進(jìn)第二活塞容積8中，因此兩個(gè)活塞容積7、8之間的壓力差不會太大，并因此使得活塞驅(qū)動的負(fù)載不會變得過大。
對于較大的斷開電流，在電弧區(qū)5中建立如此高的壓力，以使高溫氣體沿活塞室8的方向流經(jīng)口16。由于已經(jīng)對第一活塞容積7中的氣體進(jìn)行過預(yù)壓縮，高溫氣體特別流進(jìn)第二活塞容積8中，因而增加了此處的壓力。在該期間，由于沒有氣體可以從第一活塞容積7中流出，同樣也增加了此處的壓力。但是，由于在第二活塞容積中壓力增加，驅(qū)動減少。盡管輔助活塞15必須同時(shí)在全氣壓的情況下運(yùn)行，由于輔助活塞15的較小表面區(qū)域，這里需要的驅(qū)動力低。
在達(dá)到最大的猝熄行程時(shí)或在此之前不久，輔助活塞15關(guān)閉開口12。這阻止高溫氣體能夠回流進(jìn)電弧區(qū)5中并在此處導(dǎo)致絕緣問題。
當(dāng)電流逼近零時(shí)，電弧區(qū)5中的溫度降低。最后，低溫的猝熄氣體可以通過口16從第一活塞容積7中流出。電弧4猝熄，并且利用低溫氣體替換電弧區(qū)5中的氣體。
當(dāng)再次閉合開關(guān)時(shí)，活塞6對第二活塞容積8中的大部分高溫氣體施加壓力，使其穿過排氣口13進(jìn)入排氣區(qū)域。因此，從觸點(diǎn)區(qū)域中移走高溫氣體，并且開關(guān)立即為另外一次開關(guān)操作做好準(zhǔn)備，例如在O-CO循環(huán)的情況下。
圖6中所示的是充壓縮氣開關(guān)的第二個(gè)實(shí)施例。在此，通過止回閥17已經(jīng)替代了輔助活塞，在電流通過零之后，止回閥17阻止高溫氣體回流進(jìn)受觸點(diǎn)之間的間隙影響的區(qū)域中。至于其他，開關(guān)的這個(gè)實(shí)施例可以根據(jù)圖1至5所示的同樣方式操作。
圖7至9表示的是充壓縮氣開關(guān)的另一個(gè)實(shí)施例，其中由輔助活塞15以差動方式控制高溫氣流。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，第二開口12以這樣的方式來設(shè)置和設(shè)計(jì)，使其在活塞的每個(gè)位置都通向第二活塞容積8。氣道11具有非恒定的橫截面，并且制成在中間區(qū)域18中是加寬的。
第三個(gè)實(shí)施例的操作模式如下在斷開移動的起點(diǎn)，直到觸點(diǎn)分開之后不久，來自第一活塞容積7的氣體傳送進(jìn)第二活塞容積8中，因而減少驅(qū)動(圖7)。通過從第一容積到第二容積的流動，帶走來自電弧區(qū)5中的高溫氣體，因此將這些氣體運(yùn)走，并且不會妨礙后面的猝熄過程。只要輔助活塞15關(guān)閉氣道11的狹窄區(qū)域11a，從第一活塞容積7中出現(xiàn)的氣體就完全流入電弧區(qū)5中，因此產(chǎn)生強(qiáng)猝熄流(圖8)。當(dāng)輔助活塞15到達(dá)氣道11的加寬區(qū)域18時(shí)，再次打開氣道11，并且氣體可以依次從第一容積流入到第二容積中，經(jīng)過輔助活塞15及其活塞桿15a，因此在這種情況下也可以減少驅(qū)動(圖9)。
在根據(jù)圖7至9的實(shí)施例中，可以使位于兩個(gè)開口10和12之間的氣道11的“通道開啟”無級地滿足適應(yīng)開關(guān)位置的相應(yīng)需要，因?yàn)闅獾?1的橫斷面輪廓是相應(yīng)選擇的。因此，在此處所示的實(shí)施例中，例如在區(qū)域19中氣道11再次變窄，目的在于在斷開移動的末端通過輔助活塞15再次關(guān)閉氣道。
在開關(guān)的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖10和11所示，氣道11的口16設(shè)置在第二活塞容積8的側(cè)邊。位于兩個(gè)開口10和12之間的氣道11是永久開通的。在斷開期間，活塞6減小第一活塞容積7并增加第二活塞容積8。在兩個(gè)活塞容積7、8中設(shè)置的是止回閥20a、20b。當(dāng)觸點(diǎn)斷開時(shí)，閥20a確保氣體流入，當(dāng)觸點(diǎn)閉合時(shí)，閥20b確保氣體流入。
該實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，在存在適當(dāng)?shù)碾娀∧軙r(shí)，只有具有較低脈沖的高溫氣體進(jìn)入到口16中，這些高溫氣體不會儲存在第二開口12的區(qū)域中。相反，通過氣流，其與第二活塞容積8中的低溫氣體混合，該氣流是分別在斷開第一和第二活塞容積7和8之間的移動期間形成的。
對于較小的開關(guān)電流，穿過止回閥20a吸收氣體。來自第一容積7的壓縮氣體部分進(jìn)入第二容積8中，部分導(dǎo)致電弧的平緩吹熄。在這種操作模式中，活塞只承受較小的載荷，并且驅(qū)動能可用于加速觸點(diǎn)。
對于較高開關(guān)電流，電弧的熱能大大增加第二活塞容積8中的壓力，因此直接幫助驅(qū)動。只要第一活塞容積7和電弧區(qū)5中的壓力再次降低，氣體就可以從第二活塞容積8中流出同樣也流入電弧區(qū)5中，并且支持猝熄操作。
在根據(jù)圖10和11的實(shí)施例中，也使活塞桿6a穿過第一活塞容積7。這樣具有的優(yōu)點(diǎn)在于，第二活塞容積8的活塞表面區(qū)域比第一活塞容積7的大，因此產(chǎn)生一個(gè)差動活塞，因此增強(qiáng)高溫氣體的驅(qū)動作用。
圖12表示根據(jù)圖10和11的實(shí)施例的變形，其中在第二開口12中提供止回閥21，其防止從第二活塞容積8中流出的氣體流入到加熱氣道中。在猝熄階段的末端，其防止由電弧加熱的從第二容積8回流入電弧區(qū)5中。為取走加熱后的氣體，備有通向第二活塞容積8的廢氣通道25。
圖13表示充壓縮氣開關(guān)的另一個(gè)實(shí)施例。它也具有觸點(diǎn)2和觸點(diǎn)3。通過固定活塞6可軸向移動的活塞室分為兩個(gè)活塞容積7、8?；钊?通過活塞桿6a與開關(guān)外殼9連接。第一活塞容積7在其末端與氣道11相連。第二活塞容積8通過止回閥20a通氣，即使在壓力中只有較小差別時(shí)，其也允許氣體進(jìn)入第二活塞容積8。
設(shè)置在活塞6中的是兩個(gè)閥22、23。通過彈簧24偏壓第一個(gè)閥22，并且允許氣體從第一活塞容積7中通過并流入第二活塞容積8中，但僅當(dāng)壓力中的差別超過1至2巴時(shí)。當(dāng)中斷小電流時(shí)，閥22仍然不打開。第二個(gè)閥23是止回閥，其允許氣體從第二活塞容積8中通過并流入第一活塞容積7中，即使只有非常低的過度壓力時(shí)。
根據(jù)圖13的實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，在理想情況中，活塞上的推動力仍然受限于由彈簧24確定的力，即使當(dāng)具有高的燃燒熱時(shí)。然而，非常大的加熱容積是可以利用的。當(dāng)存在從電弧區(qū)5流入到容積7的高溫氣體的強(qiáng)烈逆流時(shí)，部分氣體經(jīng)由閥22流注到第二活塞容積8中，并且在猝熄階段后者經(jīng)由閥23回流到電弧區(qū)5。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，能夠?qū)崿F(xiàn)具有低驅(qū)動能的開關(guān)，當(dāng)電流通過零時(shí)，其利用高壓下的低溫猝熄氣體吹滅開關(guān)電弧。即使在O-CO的循環(huán)中，與通過高溫氣體回流進(jìn)觸點(diǎn)間的間隙影響區(qū)域中導(dǎo)致的與電介質(zhì)擊穿有關(guān)的問題不再存在，并且不利用輔助方法也能確保加熱容積的注滿。
權(quán)利要求
1．一種充壓縮氣開關(guān)，具有電弧區(qū)(5)和活塞室(7、8)，通過活塞(6)活塞室分成第一活塞容積(7)和第二活塞容積(8)，其中兩個(gè)活塞容積(7、8)通過同一氣道(11)與電弧區(qū)(5)連接。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的充壓縮氣開關(guān)，其中第一活塞容積(7)具有用于流出壓縮猝熄氣體的第一開口(10)，此外還具有設(shè)置在活塞室中的第二開口(12)，其至少使第二活塞容積(8)有時(shí)與氣道連接；并且其中第一開口(10)和第二開口(12)通向氣道(11)，氣道(11)用于使其部分通向電弧區(qū)(5)。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的充壓縮氣開關(guān)，其中第一開口(10)在通向氣道(11)的第二開口(12)的電弧區(qū)側(cè)邊開口。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的充壓縮氣開關(guān)，其中第二開口(12)在通向氣道(11)的第一開口(10)的電弧區(qū)側(cè)邊開口。
5．根據(jù)權(quán)利要求2至4中任何一個(gè)所述的充壓縮氣開關(guān)，其中第二開口(12)以這樣的方式設(shè)置，使得其移動期間活塞(6)通過該開口。
6．根據(jù)權(quán)利要求2至5中任何一個(gè)所述的充壓縮氣開關(guān)，其中在氣道(11)中設(shè)置的是輔助活塞(15)，至少在充壓縮氣開關(guān)部分?jǐn)嚅_移動期間，其關(guān)閉來自電弧區(qū)(5)的第二開口(12)。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的充壓縮氣開關(guān)，其中輔助活塞(15)關(guān)閉朝向斷開移動末端的氣道(11)。
8．根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的開關(guān)，其中氣道具有加寬的區(qū)域(18)，其中輔助活塞(15)不會關(guān)閉氣道(11)，以此使得氣體流經(jīng)它。
9．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的充壓縮氣開關(guān)，其中其具有至少一個(gè)第一觸點(diǎn)(3)，可向第一觸點(diǎn)(3)移動的氣道(11)，并且其中第一觸點(diǎn)(3)在閉合位置關(guān)閉氣道(11)和釋放氣道(11)，并且其在斷開移動中與電弧區(qū)(5)連接；并且具體的是，其中充壓縮氣開關(guān)以這樣的方式設(shè)計(jì)，當(dāng)通過第一觸點(diǎn)(3)釋放氣道(11)時(shí)，活塞(6)設(shè)置成使得第二開口(12)將氣道(11)與第二活塞容積(8)連接。
10．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的充壓縮氣開關(guān)，其中止回閥(17)設(shè)置在第一和第二活塞容積(7、8)之間的氣道(11)中。
11．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的充壓縮氣開關(guān)，其中在第二活塞容積(8)中備有至少一個(gè)排氣口(13、25)，用于運(yùn)走高溫氣體或用于吸收低溫氣體。
12．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的充壓縮氣開關(guān)，其中其設(shè)計(jì)成在充壓縮氣開關(guān)的閉合移動期間，依靠活塞(6)推動高溫氣體從第二容積(8)流進(jìn)排氣區(qū)域中。
13．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的充壓縮氣開關(guān)，其中設(shè)置在氣道(11)中的活塞(6)和輔助活塞(15)通過桿(6a)相互剛性連接。
14．根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的充壓縮氣開關(guān)，其中經(jīng)由至少一個(gè)閥(22、23)并經(jīng)由第一活塞容積(7)，第二活塞容積(8)與氣道(11)連接。
15．根據(jù)權(quán)利要求15所述的充壓縮氣開關(guān)，其中提供第一個(gè)閥(22)，當(dāng)在第一容積(7)中存在給定的具體是1-2巴的過度壓力時(shí)，偏移該閥并打開之，使得氣體通過第一活塞容積(7)流進(jìn)第二活塞容積(8)中；并且其中提供第二個(gè)閥(23)，當(dāng)在第二容積(8)中存在給定的過度壓力時(shí)，可以將該閥打開，使得氣體通過第二活塞容積流進(jìn)第一活塞中；并且具體是，第一個(gè)和第二個(gè)閥(22、23)設(shè)置在活塞(6)中。
全文摘要
具有活塞室的充壓縮氣開關(guān),通過活塞(6)活塞室分成第一活塞容積(7)和第二活塞容積(8)。兩個(gè)容積通過同一氣道(11)與電弧區(qū)5相連。通過開關(guān)觸點(diǎn)(3)在開關(guān)的閉合狀態(tài)中阻塞相應(yīng)的口(16)?；钊?6)和開關(guān)觸點(diǎn)(3)以這樣的方式配合,在開關(guān)斷開期間,當(dāng)開關(guān)觸點(diǎn)(3)釋放口(16)時(shí),活塞(6)通過第二開口(12),因此高溫氣體能進(jìn)入第二活塞容積(8)中,并且減小用于活塞移動需要的推動力。
文檔編號H01H33/915GK1285605SQ0012429
公開日2001年2月28日 申請日期2000年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月23日
發(fā)明者M·克萊森斯, K·卡爾特尼格 申請人:Abb研究有限公司