專利名稱：氣吹式負(fù)載斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種氣吹式負(fù)載斷路器，特別是裝有一個(gè)用于產(chǎn)生滅弧氣流的負(fù)壓生成裝置的斷路器。
此類常規(guī)的氣吹式負(fù)載斷路器的結(jié)構(gòu)，正如美國(guó)專利說(shuō)明書NO.4，511，776所揭示的，在一個(gè)密封容器內(nèi)充有SF6或類似的滅弧氣體，容器內(nèi)裝有一對(duì)可開(kāi)合的靜觸頭和動(dòng)觸頭;一個(gè)包括儲(chǔ)壓室的壓力存儲(chǔ)裝置，其作用是利用觸頭開(kāi)斷時(shí)產(chǎn)生的電弧能量提高滅弧流的壓力;該斷路器還有一個(gè)配備負(fù)壓室的負(fù)壓生成裝置，該負(fù)壓室依靠動(dòng)觸頭分?jǐn)嗖僮魉鸬臍飧着c活塞間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生負(fù)壓。在上述結(jié)構(gòu)中，在可分離開(kāi)的觸頭間產(chǎn)生的電弧是被從儲(chǔ)壓室流到負(fù)壓室的氣流吹滅的，該滅弧氣流產(chǎn)生于初始?jí)毫坝蓛?chǔ)壓室內(nèi)由電弧能量所增加的增高壓力和負(fù)壓室的負(fù)壓之壓力差。
在上述現(xiàn)有技術(shù)中，觸頭長(zhǎng)度L在動(dòng)觸頭和靜觸頭間是預(yù)先設(shè)定的，當(dāng)動(dòng)觸頭插入靜觸頭后，該長(zhǎng)度L等于限定負(fù)壓室的活塞移動(dòng)的長(zhǎng)度，也就是說(shuō)，在動(dòng)觸頭分?jǐn)嗖僮髌陂g，動(dòng)觸頭相對(duì)于靜觸頭移開(kāi)距離L。動(dòng)觸頭開(kāi)始與定觸頭脫體，與此同時(shí)負(fù)壓室與位于活塞的負(fù)壓室另一邊的氣室開(kāi)始相通，接著負(fù)壓室很快與活塞另一邊的氣室相通。
因此在這種情況下，由電弧能量產(chǎn)生的壓力不能令人滿意地增壓到足以完全滅弧的程度。例如，如果觸頭間的電流大約為100～500安培，即電流比較小的情況下，熄滅電弧僅用在儲(chǔ)壓室的初壓與負(fù)壓室內(nèi)的負(fù)壓間的壓差。另一方面，如果觸頭間的電流很高，在儲(chǔ)壓室內(nèi)電弧能量所產(chǎn)生的壓力可能迅速增大，因?yàn)殡娀∧芰康漠a(chǎn)生是與電流大小成正比的，此壓力用于熄滅電弧，可是當(dāng)觸頭間流過(guò)高強(qiáng)度的電流時(shí)，例如1000～3000安培，在儲(chǔ)壓室內(nèi)由電弧能量所產(chǎn)生的增壓是不夠的，因此出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，即沒(méi)有足夠的壓力差熄滅觸頭間產(chǎn)生的電弧，這里壓力差指初始?jí)毫蛪簝?chǔ)壓室內(nèi)電弧能量產(chǎn)生的增壓及負(fù)壓室內(nèi)的負(fù)壓間的壓力之差。
此外根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)，位于活塞的非負(fù)壓室一側(cè)的氣室容積預(yù)定小于儲(chǔ)壓室和負(fù)壓室的容積，電弧熄滅后在該氣室內(nèi)充滿了熱流體。其結(jié)果導(dǎo)致下列問(wèn)題，即氣室內(nèi)滅弧流體的溫度增高到這樣的程度，以致滅弧流體本身的絕緣性能顯著劣化，甚至失去其應(yīng)有的絕緣性能。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種可熄滅低強(qiáng)度或高強(qiáng)度放電電流電弧，并且具有出色絕緣性能的氣吹式負(fù)載斷路器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的氣吹式負(fù)載斷路器包括一個(gè)充滿滅弧氣體的密封容器，一對(duì)可分開(kāi)的觸頭，其中一個(gè)是靜觸頭，另一個(gè)是動(dòng)觸頭，均裝在此密封容器里;一個(gè)儲(chǔ)壓室含有一個(gè)絕緣噴咀，動(dòng)觸頭穿過(guò)該噴咀的喉口部位，并且容有在兩觸頭間的接觸部位，一個(gè)負(fù)壓室，該室構(gòu)成于絕緣噴咀的非儲(chǔ)壓室側(cè)還包括一個(gè)活塞，該活塞是連到動(dòng)觸頭上的;這種斷路器還包括一個(gè)位于密封容器內(nèi)，在活塞非負(fù)壓室側(cè)的空間，此空間不僅是驅(qū)動(dòng)動(dòng)觸頭的操作桿室，而且是一個(gè)氣室，該氣室的容積預(yù)定大于儲(chǔ)壓室和負(fù)壓室的容積，一個(gè)氣體流通裝置，其作用是當(dāng)活塞移動(dòng)期間，連通負(fù)壓室和氣室，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)室的氣交流，該氣體流通裝置裝在密封容器內(nèi)表面靠近負(fù)壓室的位置上;活塞在負(fù)壓室內(nèi)移動(dòng)的距離要大于動(dòng)觸頭插入靜觸頭時(shí)的觸頭長(zhǎng)度。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)動(dòng)觸頭脫離靜觸頭時(shí)，負(fù)壓室與由活塞非負(fù)壓室側(cè)所限定的氣室是互不連通的，這就使電弧能量所產(chǎn)生的增壓能夠貯存在儲(chǔ)壓室內(nèi)，而在活塞移動(dòng)期間，氣體流通裝置實(shí)現(xiàn)負(fù)壓室和位于活塞非負(fù)壓室側(cè)的氣室相通，電弧能量產(chǎn)生的增壓就能有助于有效地滅弧，另外還由于氣室的容積預(yù)定得較大，使引入氣室的熱滅弧氣體溫度降低，這樣有助于保持絕緣性能。
從以下對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的全面闡述中，還可看到其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明氣吹式負(fù)載斷路器的一種實(shí)施方案的軸向截面圖;
圖2是使用圖1斷路器原理的三相氣吹式負(fù)載斷路器的橫向平面剖面圖;
圖3-圖6是表明相應(yīng)圖1的氣吹型斷路器分?jǐn)嗖僮鞯牟煌A段的剖面圖;
圖7是沿圖2線Ⅶ-Ⅶ所示的第二氣體流通裝置截面圖;
圖8是圖7所示第二氣流裝置改進(jìn)結(jié)構(gòu)的截面圖;
圖9和10是表示按本發(fā)明其他實(shí)施例的氣吹式負(fù)載斷路器的軸向截面。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例將參照附圖在下面進(jìn)行敘述。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的氣吹式負(fù)載斷路器的正面軸向截面圖;表示在閉合位置。
該斷路器圓筒形密封容器1的一端是由一個(gè)端口板2和一個(gè)套管20氣密性地密封，另一端則由一個(gè)端口板3和一個(gè)套管21氣密性地密封，該容器1內(nèi)充有SF60或類似的滅弧氣體。在密封容器1的斷路器內(nèi)，一個(gè)靜觸頭4固定連接在端口板2的內(nèi)表面上，一個(gè)定導(dǎo)體5固定連接在另一端口板3的內(nèi)表面上，一個(gè)動(dòng)觸頭7與靜觸頭4相嚙合，該動(dòng)觸頭包括一個(gè)總是與定導(dǎo)體5相接觸的匯流器8，所述靜觸頭4，動(dòng)觸頭7、匯流器8和定導(dǎo)體5成一直線裝在斷路器密封容器1的中心軸線上，位于兩端口板2和3之間，該定導(dǎo)體5可滑動(dòng)地裝在一個(gè)由匯流器8的中心區(qū)形成的槽里，一個(gè)拉桿9a通過(guò)一個(gè)由絕緣材料制成的連桿10與動(dòng)觸頭7連接，該拉桿9a的另一端則通過(guò)一個(gè)公共驅(qū)動(dòng)軸9連接到一個(gè)操作系統(tǒng)，(圖中未示出)。
一個(gè)絕緣噴咀6固定安裝在該斷路器的密封容器1的內(nèi)表面上，它把密封容器1的內(nèi)表面分隔為一個(gè)儲(chǔ)壓室13和一個(gè)負(fù)壓室14，儲(chǔ)壓室位于噴咀的一側(cè)，包含一個(gè)由觸頭4和7構(gòu)成的接觸區(qū)，而負(fù)壓室14位于噴咀的另一側(cè)。裝在動(dòng)觸頭7上的活塞15的一個(gè)表面和絕緣噴咀6朝著該活塞表面?zhèn)鹊囊粋€(gè)表面限定了所述負(fù)壓室14。而活塞15不朝向負(fù)壓室14的另一面構(gòu)成氣室22，所述氣室內(nèi)裝有一個(gè)動(dòng)觸頭7的機(jī)械操作連接系統(tǒng)，包括連桿10，拉桿9a和一個(gè)匯流環(huán)式機(jī)械部件，例如匯流器8，以及電氣連接定導(dǎo)體5和所述動(dòng)觸頭7的類似部件。氣室22的容積布置得大于儲(chǔ)壓室13和負(fù)壓室14的容積，這樣使得進(jìn)入氣室22的高熱氣體溫度很容易降低，從而保持了可靠的絕緣性能，斷路器的密封容器1的內(nèi)表面與活塞15的外圓周滑動(dòng)接觸，它們之間構(gòu)成一個(gè)凹區(qū)，稱作第一氣體流通裝置11，用于在如圖所示的閉合條件及斷開(kāi)操作初始階段連通負(fù)壓室化和氣室22。上述氣體流通裝置11只有當(dāng)活塞15在斷開(kāi)電路的方向上移動(dòng)距離L1后才停止負(fù)壓室14和氣室22的氣體流通。位于第一氣體流通裝置右側(cè)的斷路器密封容器1的內(nèi)表面與活塞15的外圓周是滑動(dòng)配合，緊密接觸。緊挨這一滑動(dòng)表面，在該密封容器內(nèi)表面上還有一個(gè)第二氣體流通裝置12，該裝置的加寬區(qū)域12A連通負(fù)壓室14和氣室22。當(dāng)活塞15在斷開(kāi)操作中從圖1所示的初始閉合位置移開(kāi)距離L2后，所述第二氣體流通裝置12方才開(kāi)始工作。它與上述第一氣體流通裝置11的不同之處是在斷開(kāi)操作行程從第一氣體流通裝置的未端部位，即距離L1的末端處，到滑動(dòng)面的最后位置，即距離L2的末端處，之間的長(zhǎng)度內(nèi)切斷兩個(gè)氣室的通路。
上述第二氣體流通裝置的工作距離L2應(yīng)設(shè)定大于觸頭間的接觸長(zhǎng)度L3，該長(zhǎng)度可當(dāng)動(dòng)、靜觸頭嚙合時(shí)測(cè)出。這樣，就可使電弧能量引起的壓力增加量貯存到儲(chǔ)壓室13內(nèi)。
所述第一和第二氣體流通裝置的區(qū)別將參照附圖3至6對(duì)斷路操作活些階段的描述中加以進(jìn)一步說(shuō)明。
圖3所示為斷路器的閉合位置，在儲(chǔ)壓室13里動(dòng)觸頭7插入靜觸頭4，同時(shí)通過(guò)由斷路器密封容器1的內(nèi)表面和活塞的外圓周形成的第一氣體流通裝置11連通負(fù)壓室14和氣室22。電流的通道由下列構(gòu)件所建立套管20，端口板2、靜觸頭4，動(dòng)觸頭7，匯流器8，定導(dǎo)體5、端口板3和套管21，除了電流通道以外的其余通道均按常規(guī)方式進(jìn)行電氣絕緣。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸9響應(yīng)一個(gè)斷開(kāi)命令信號(hào)通過(guò)一個(gè)操作設(shè)備(圖中未示出)實(shí)現(xiàn)順時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)，動(dòng)觸頭7由拉桿9a和連桿10帶動(dòng)向右拉開(kāi)，如圖4所示，在這種情況下，負(fù)壓室14體積開(kāi)始增大，不過(guò)由于負(fù)壓室通過(guò)第一氣體流通裝置11與氣室22處于連通狀態(tài)，因此并沒(méi)產(chǎn)生負(fù)壓，這就是說(shuō)，在斷路操作初始階段，負(fù)壓室化并沒(méi)產(chǎn)生阻礙操作設(shè)備運(yùn)動(dòng)的抗力，所以該設(shè)備和尺寸可減小。隨后活塞15移動(dòng)距離L1至圖4位置時(shí)，第一氣體流通裝置11被閉鎖，負(fù)壓室化內(nèi)開(kāi)始產(chǎn)生負(fù)壓，進(jìn)入如圖5所示階段。
在到達(dá)圖5所示位置之前(圖5所示為活塞15移動(dòng)了距離L2的狀態(tài))，動(dòng)觸頭7與靜觸頭4脫離，由于電弧產(chǎn)生引起儲(chǔ)壓室13內(nèi)氣壓的升高，當(dāng)動(dòng)觸頭7移出絕緣噴咀6的喉口部位，從儲(chǔ)壓室13到負(fù)壓室14形成氣流，電弧即被這股氣流吹滅，如果斷路電流小，則電弧可被氣流吹滅，可是如果斷路電流大，負(fù)壓室14的壓力由于儲(chǔ)壓室13里氣流被電弧能量的加速作用而迅速升至最大值，其結(jié)果是吹弧氣流不能繼續(xù)達(dá)到滿意的數(shù)值。
接著活塞15移動(dòng)到圖6所示位置，第二氣體流通裝置12連通負(fù)壓室14和氣室22，于是在負(fù)壓室14中的增壓氣體流入氣室22，形成一股能夠熄滅電弧的氣流。延伸入氣室22的第二氣體流通裝置12形成于斷路器密封容器1的內(nèi)表面和活塞15的外表面之間，這就使流入氣室22的氣流直接沿動(dòng)觸頭7的分?jǐn)喾较虼?，同時(shí)形成室22的氣吹空間，該空間直到這時(shí)還未被利用，接著，由于氣室22的容積大于儲(chǔ)壓室13和負(fù)壓室化的容積，進(jìn)入氣室22的熱氣流溫度下降，從而保持了氣流的絕緣性能。在斷路操作過(guò)程中，動(dòng)觸頭7的那端位置由一個(gè)閉鎖裝置擋住，其閉鎖作用是這樣實(shí)現(xiàn)的動(dòng)觸頭7的近端或稱為右端頂在定導(dǎo)體5的遠(yuǎn)端或稱為右端。有了這樣的布置結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)活塞15受到過(guò)壓壓力朝右移動(dòng)并產(chǎn)生預(yù)料的撞擊時(shí)，匯流器8也不會(huì)發(fā)生常規(guī)型斷路器在這種情況下所出現(xiàn)的損壞現(xiàn)象，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)也比常規(guī)斷路器的專用閉鎖裝置簡(jiǎn)單。
圖2是一個(gè)橫向剖面圖，表明在一個(gè)三相共體密封箱1內(nèi)三相斷路器的內(nèi)部連接。
每相斷路器的構(gòu)造與圖1所示單個(gè)構(gòu)造相同，在每個(gè)區(qū)分相鄰斷路器的隔板墻上或在每相的分隔區(qū)，提供一個(gè)用于相互連通氣室22的通孔12A，這樣可大大降低斷路器的重量，在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)第二氣體流通裝置12限制氣流朝向動(dòng)觸頭7斷路動(dòng)作的方向，也就是使其流入大容積的氣室22，以使高溫氣體迅速降低，從而調(diào)整氣壓在一個(gè)允許的范圍內(nèi)，保證其絕緣水平，也就是說(shuō)，可實(shí)現(xiàn)獲得上述實(shí)施例1的同樣效果。
圖7是一個(gè)軸向剖面圖，展示沿圖2剖線Ⅶ-Ⅶ的斷路器密封容器，清楚地表示出第二氣體流通裝置12，根據(jù)這一實(shí)施例，沿著斷路器的密封容器1的內(nèi)表段具有一個(gè)凹槽。在圖8里也描述了一種形式的槽式第二氣體流通裝置12，它由在密封容器1的內(nèi)圓周表面的多個(gè)互相具有一定間距槽體構(gòu)成。采用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)切斷大電流時(shí)，可以獲得所需的大氣流區(qū)域，其構(gòu)形和數(shù)量實(shí)際上是不受限制的。
圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的斷路器的軸向剖面圖，與圖1所示的實(shí)施例1比較，兩者的區(qū)別在于第一和第二氣體流通裝置11，12。按照本實(shí)施例，一個(gè)有助于滅弧的暴露于高溫氣體的部件是由絕緣材料構(gòu)成，并與絕緣噴咀6成一體，尤其是，以一個(gè)絕緣筒23的形成與絕緣噴咀6一體地貼附在所述斷路器密封容器1的內(nèi)表面上，而這個(gè)絕緣筒的內(nèi)表面上的槽體構(gòu)成所述第一和第二氣體流通裝置。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，即使斷路器的密封容器是由金屬制造的，在觸頭4，7附近的高強(qiáng)度電弧區(qū)及斷路器密封容器1之間的絕緣能力仍可得到保證。
圖10是表示本發(fā)明斷路器又一實(shí)施例的軸向剖面圖，本實(shí)施例與圖1所示實(shí)施例1的區(qū)別在于閉鎖裝置的安排不同，該閉鎖裝置用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)觸頭7和定導(dǎo)體5的電氣連接，并且保護(hù)動(dòng)觸頭7不越過(guò)移動(dòng)限度。本實(shí)施例的閉鎖裝置是這樣布置的匯流器8裝在定導(dǎo)體5的左端，定導(dǎo)體5固定安裝在套管21的中心導(dǎo)體上，這樣可使動(dòng)觸頭7的右端部插入所述定導(dǎo)體5的槽內(nèi)。
按這個(gè)實(shí)施例，可與圖1所示的實(shí)施例1類似，靠這樣一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)可防止動(dòng)觸頭7的過(guò)度撞擊。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，所述第二氣體流通裝置位于斷路器密封容器的內(nèi)表面和負(fù)壓室附近的活塞的外圓周之間，當(dāng)動(dòng)觸頭與靜觸頭分離并經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間周期后，第二氣體流通裝置使負(fù)壓室和氣室連通，氣室位于活塞的非負(fù)壓室一側(cè)，因此電弧能量所引起的升壓能存儲(chǔ)到所述儲(chǔ)壓室內(nèi)，這些增大的能量用來(lái)有效地熄滅電弧，另外氣室的容積大于儲(chǔ)壓室和負(fù)壓室的容積，可使流入氣室內(nèi)的熱氣體溫度迅速冷卻，從而保持了氣體的絕緣水平。
權(quán)利要求
1.一種氣吹式負(fù)載斷路器包括一個(gè)充有滅弧氣體的密封容器，一對(duì)可互相脫開(kāi)的靜觸頭和動(dòng)觸頭，兩觸頭均裝在所述密封容器內(nèi)；一個(gè)儲(chǔ)壓室包含一個(gè)具有一喉口區(qū)域的絕緣噴咀，動(dòng)觸頭可穿過(guò)該喉口區(qū)域，還包含一個(gè)由兩觸頭形成的接觸區(qū)；一個(gè)位于所述絕緣噴咀非儲(chǔ)壓室側(cè)的負(fù)壓室，包含一個(gè)與動(dòng)觸頭連接的活塞；所述斷路器還包括一個(gè)空間，不僅用作容納驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)觸頭的操作桿，還作為一個(gè)氣室，位于密封容器內(nèi)活塞非負(fù)壓室側(cè)，所述氣室的容積大于儲(chǔ)壓室和負(fù)壓室的容積；一個(gè)用于連接所述負(fù)壓室和氣室的氣體流通裝置，當(dāng)所述活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)在兩室之間換氣，其位置處于所述密封容器的內(nèi)表面，并靠近所述負(fù)壓室，所述活塞在負(fù)壓室移動(dòng)的距離大于當(dāng)所述動(dòng)觸頭插入所述靜觸頭時(shí)的觸頭長(zhǎng)度。
2.按權(quán)利要求1的氣吹式負(fù)載斷路器，其中所述密封容器具有對(duì)應(yīng)于三相斷路器的各活塞的滑動(dòng)接觸區(qū)，并且所述氣體流通裝置帶有通孔，用于所述氣室間的氣體空間互相溝通。
3.按權(quán)利要求1的氣吹式負(fù)載斷路器，其中負(fù)壓室是當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí)，活塞的外圓周表面與密封容器的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸而形成，所述氣體流通裝置在密封容器內(nèi)表面含有擴(kuò)展區(qū)，擴(kuò)展區(qū)是彼此分開(kāi)的槽。
4.按權(quán)利要求1的氣吹式負(fù)載斷路器，其中一個(gè)絕緣筒裝在所述密封容器的內(nèi)圓周面上，所述負(fù)壓室是活塞的外圓周面與所述絕緣筒的內(nèi)圓周面滑動(dòng)接觸而形成，所述氣體流通裝置限定在該絕緣筒和活塞的滑動(dòng)接觸部分上。
5.按權(quán)利要求1的氣吹式負(fù)載斷路器，其中所述密封容器包括一對(duì)互相對(duì)置的端口板，定導(dǎo)體固定裝在一個(gè)端口板上，沿軸向與動(dòng)觸頭同軸，一個(gè)槽限定在定導(dǎo)體和動(dòng)觸頭的相面對(duì)的部分的任一個(gè)上，使另一個(gè)相面對(duì)的部分可在所述槽內(nèi)滑動(dòng)，并且其末端位置被調(diào)整在靜觸頭和動(dòng)觸頭的上述接觸部分上。
6.按權(quán)利要求4所述的氣吹式負(fù)載斷路器，其中所述氣體空間的形成可使容納所述接觸部分。
7.按權(quán)利要求1所述的氣吹式負(fù)載斷路器，其中所述的負(fù)壓室由所述活塞的外圓周面與密封容器的內(nèi)圓周面滑動(dòng)接觸而形成，并且所述氣體流通裝置限定在與活塞接觸的滑動(dòng)部分區(qū)域內(nèi)。
全文摘要
一種氣吹式斷路器包括一個(gè)存儲(chǔ)由觸頭分?jǐn)鄷r(shí)電弧能量產(chǎn)生的滅弧氣壓的儲(chǔ)壓室，一個(gè)帶有連在動(dòng)觸頭上的活塞的負(fù)壓室和一個(gè)氣流裝置，使儲(chǔ)壓室與負(fù)壓、氣室溝通前由電弧能產(chǎn)生的增壓能存入儲(chǔ)壓室內(nèi)，氣室位于靠活塞的非負(fù)壓室一側(cè)，其容積大于儲(chǔ)壓室和負(fù)壓室的容積，活塞在負(fù)壓室內(nèi)的移動(dòng)距離大于動(dòng)觸頭插入靜觸頭的觸頭長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)H01H33/02GK1052215SQ90109548
公開(kāi)日1991年6月12日 申請(qǐng)日期1990年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月29日
發(fā)明者關(guān)高秀, 伊藤俊二, 本田春雄, 椿徹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所