專利名稱：電力斷路器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明基于一種電力斷路器，它具有至少一個起弧室，該起弧室充滿一種絕緣介質，該電力斷路器被設計成旋轉對稱的，它沿著中心軸線延伸且具有至少一個電力電流通路和至少兩個燒蝕接觸裝置，該接觸裝置被安放在中心軸線上，它們在軸向方向上彼此相距恒定的距離且被安放在電力電流通路中并限定一個起弧區(qū)，并且其起弧室具有一個受熱區(qū)域，該受熱區(qū)域接通到該起弧區(qū)并具有一個橋式接觸點，該橋式接觸點在接通狀態(tài)時導電式地連接燒蝕接觸裝置，該橋式接觸點沿著中心軸線延伸并安裝在燒蝕接觸裝置內(nèi)部的中心，并且在燒蝕接觸裝置之間設置了一個環(huán)形間隙。
歐洲專利申請說明書EP 0 313 813 B1公開了一種電力斷路器，該電力斷路器的起弧室具有燒蝕觸點，其中兩個觸點朝相反的方向移動，確切地說，它們是通過一個圖中并未示出的傳動裝置和兩個齒條連在一起，并和相應的齒輪一起朝相反的方向移動，其中兩個齒條被安裝成彼此方向完全相反。
公開的德國專利申請說明書DE 42 11 158 A1公開了一種電力斷路器，該電力斷路器具有一個帶兩個燒蝕觸點的起弧室，其中一個觸點被設計成可移動。該起弧室充滿絕緣氣體，最好是壓縮SF6氣體。同心地設置在燒蝕觸點周圍的是額定的電流通路，當起弧室處于接通狀態(tài)時，該電流通路傳導電流。設置在可移動的燒蝕觸點內(nèi)部的是一個受熱區(qū)域，來自起弧室起弧區(qū)的壓力增大的熱氣體供入該受熱區(qū)域。通過一個狹窄的受熱通道，受熱區(qū)域被接通到起弧區(qū)。此受熱通道設計得比較長并且具有一個直角彎頭。此彎頭阻礙了由電弧產(chǎn)生的熱氣體充入受熱區(qū)域，因為它能反射壓力波。這些壓力波部分地阻礙了朝向受熱區(qū)域方向的流動。當熄弧過程開始時，該彎頭也因此阻礙熱氣流入起弧區(qū)，因此略微影響了熄弧過程的冷卻效果。在斷開狀態(tài)期間，另外用一種已知方式向受熱區(qū)域充入來自壓縮區(qū)的冷氣體。
歐洲專利申請說明書EP 0 163 943 B1公開了一種同心式構造的電力斷路器，該電力斷路器具有一個電力電流通路，該電流通路被一個軸向延伸的受熱區(qū)域同心地圍繞著。該電力電流通路具有一個能移動的燒蝕觸點和一個固定的燒蝕觸點。該燒蝕觸點和受熱區(qū)域之間有一個中間區(qū)域。在觸點斷開之后，絕緣氣體首先在中間區(qū)域被接著產(chǎn)生的電弧加熱。此中間區(qū)域擴大了在該電力斷路器中的起弧區(qū)。此電力斷路器中的起弧區(qū)被一個環(huán)形間隙接通到受熱區(qū)域，該環(huán)形間隙沿徑向向外延伸，而受熱區(qū)域相對于該環(huán)形間隙對稱地設置，并且起弧區(qū)中產(chǎn)生的熱氣體流入該受熱區(qū)域中。該熱氣體暫時貯存在此受熱區(qū)域中。此受熱區(qū)域被剛性連接到固定的燒蝕觸點上。在這個電力斷路器的實施例中，受熱區(qū)域內(nèi)的冷的絕緣氣體沒有和斷開過程中流入的熱氣體特別有效地混合。另外，因為在該中間區(qū)域預先加熱絕緣氣體需要時間，所以在受熱區(qū)域內(nèi)的壓力增加有一定的時間延遲。
公開的德國專利申請說明書DE 42 00 896 A1公開了一種電力斷路器，該電力斷路器具有一個起弧室，該起弧室具有一個外部的額定電流通路和兩個固定的燒蝕觸點，這兩個固定的燒蝕觸點相互間隔一定距離。起弧室充滿一種絕緣氣體、優(yōu)選的是壓縮SF6氣體。當起弧室處于接通狀態(tài)時，借助于一個能移動的橋式接觸點使這兩個燒蝕觸點相互導通。該橋式接觸點同心地圍繞設計成圓柱形的燒蝕觸點。該橋式接觸點和兩個燒蝕觸點構成一個電力電流通路，該電力電流通路只在斷開過程期間傳導電流。在斷開過程期間，該橋式接觸觸點從第一個燒蝕觸點向下滑動并觸發(fā)電弧，此電弧在第一個燒蝕觸點和正對它的橋式接觸點的端部之間開始燃燒。此橋式接觸點的端部剛一接觸第二燒蝕觸點，電弧的根部就從橋式接觸點的端部轉換到第二燒蝕觸點上，并且此時電弧在兩個燒蝕觸點之間燃燒。在起弧區(qū)中被加熱的氣體經(jīng)過一個長的受熱通道流入一個設置在橋式接觸點內(nèi)部的受熱區(qū)域，并且被暫時貯存在該處。此外，在斷開過程期間，來自壓縮區(qū)域中的冷的氣體以一種已知方式被供給到該受熱區(qū)域。然后將用于熄弧的壓縮絕緣氣體經(jīng)過受熱通道導入起弧區(qū)。比較長的受熱通道產(chǎn)生相當大的流動阻抗，并且由于流量損失而引起的能耗不能用于熄弧。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種新穎的電力斷路器，其中在起弧區(qū)和受熱區(qū)域之間的區(qū)域內(nèi)，氣體的流動性能顯著改善。
因為在本發(fā)明的電力斷路器中，受熱區(qū)域設置成緊鄰于起弧區(qū)并與其對稱，所以無論是當熱氣體排出到受熱區(qū)域還是當電弧在受熱區(qū)域熄滅時，都不會發(fā)生流量損耗，因此一方面保證在受熱區(qū)域內(nèi)壓力迅速產(chǎn)生，另一方面保證該電弧被特別有效地冷卻。由于這種特殊的設置，該受熱區(qū)域也可更好地充滿加壓的熱氣體，并可貯存更大量的熱氣體，同時可以更徹底地熄弧。
用作橋式接觸點的開關銷沿著中心軸線安裝在燒蝕接觸裝置的內(nèi)部，并可有利地將其設計成小直徑的，使其因此具有特別小的質量。利用一個比較小且比較便宜的驅動裝置，就能有效地促進這種小質量的橋式接觸點，并能在斷開動作的最后再次可靠地制動該橋式接觸點。
燒蝕接觸裝置被安裝在配合觸點的內(nèi)部。外部的額定電流通路，尤其是它的觸點指(contact fingers)和它們在其上滑動的接觸面因此受到很好的保護，以避免電弧的直接作用，這樣就有利于增加它們的耐久性并因此延長了它們的使用壽命。這樣有利地延長了電力斷路器中額定電流觸點的維護時間間隔，從而電力斷路器的利用率大為改善。
如果用以熄弧而貯存的熱氣體具有新鮮的絕緣氣體，而該絕緣氣體已經(jīng)被一個活塞和缸體裝置壓縮，那么熄弧作用被有利地改善。
安裝在受熱區(qū)域中的導板產(chǎn)生一個有利的渦流，并且據(jù)此，熱氣體和壓縮絕緣氣體混合得特別好，這進一步增強了電力斷路器的斷開能力。受熱區(qū)域根據(jù)燒蝕接觸裝置的幾何形狀對稱安裝的這一事實導致整個受熱區(qū)域可被氣體均勻地充滿和混合，因此其整個容積都可用于貯存熄弧用的氣體混合物。
借助于一些具有小孔并用絕緣材料制造的環(huán)來局部封閉燒蝕接觸裝置之間的環(huán)形間隙，這會帶來下列優(yōu)點，即一方面使得由電弧所產(chǎn)生的擾動影響遠離受熱區(qū)域，另一方面使流過的熱氣體有效地渦旋，結果造成在受熱區(qū)域中熱氣體和壓縮絕緣氣體特別充分的混合。
本發(fā)明進一步改進的地方是將此環(huán)形間隙直接埋入到一個圍繞燒蝕接觸裝置的恒定受熱容積內(nèi)并將其設計成環(huán)形形狀，并且位于額定電流通路中的移動觸點被安裝在與起弧區(qū)完全隔開的區(qū)域內(nèi)。
在下面的正文中將參照附圖更詳細地說明本發(fā)明、其研制以及可獲得的優(yōu)點，附圖僅示出一個可能的實施例。
正如結合附圖參看下面的詳細說明就變得更好理解一樣，同樣更容易完全理解本發(fā)明及其優(yōu)點，其中

圖1示出按照本發(fā)明的一種電力斷路器處于接通狀態(tài)時，起弧室的第一實施方案整個觸點區(qū)的高度簡化的剖面圖；圖2示出按照本發(fā)明的一種電力斷路器在斷開過程期間，起弧室的第二實施方案整個觸點區(qū)的高度簡化的剖面圖；圖3示出按照本發(fā)明的一種電力斷路器處于斷開狀態(tài)時，起弧室的第三實施方案整個觸點區(qū)的高度簡化的剖面圖；圖4示出按照本發(fā)明的一種電力斷路器其起弧室的第四實施方案整個觸點區(qū)的高度簡化的剖面圖，該圖上半部分示出接通狀態(tài)，而圖的下半部分示出斷開狀態(tài)；圖5a。5d示出許多實施例，圖解說明如何能以機械結構設計本發(fā)明電力斷路器的受熱區(qū)域和起弧區(qū)之間的接通；圖6a-6c示出受熱區(qū)域和起弧區(qū)之間接通的其它機械結構設計的實施例；以及圖7示出用于受熱區(qū)域和起弧區(qū)之間接通的另一個設計選擇方案。
在某些情況下，前部邊緣在圖中已經(jīng)省去，以便更容易地理解它們。此處只示出了供直接了解本發(fā)明所需要的那些元件。
下面參看附圖，其中所有的幾張圖都用同樣的標號表示相同的或相應的部件，圖1示出本發(fā)明的一種電力斷路器處于接通狀態(tài)時，起弧室的第一實施方案觸點區(qū)1的高度簡化的剖面圖。此起弧室中心對稱地圍繞中心軸線2安裝。封閉該觸點區(qū)1的外罩圖中未示出。此外罩內(nèi)充滿一種絕緣介質，例如壓縮SF6氣體。一個中心安裝、被設計成圓柱形的金屬開關銷3沿著此中心軸線2延伸，并可通過一個驅動裝置(圖中未示出)使其沿著上述中心軸線2移動。該開關銷3具有一個觸頭4，該觸頭4被加工成有利于介電場合的形狀，并且如果需要的話，該觸頭4可以鍍上一層導電的耐腐蝕材料。在接通狀態(tài)時，該開關銷3導電地橋接一段相距為a的間隙，該間隙a被設計成如同一個環(huán)形間隙，并且被設置在兩個被設計成圓柱形的相互對置的燒蝕接觸裝置5和6之間。通常，該開關銷3被導電地接通，并且它能滑動到第一起弧室電氣接頭上，該電氣接頭圖中未示出、但是安裝在左邊一側上。
這些燒蝕接觸裝置5和6以機械方式相互剛性連接，并能一起沿著中心軸線2移動。在斷開過程期間，電力斷路器的起弧區(qū)被設置在燒蝕接觸裝置5和6之間，并且在某種程度上被設置在它的內(nèi)孔中。燒蝕接觸裝置5具有一個端蓋7，此端蓋7用耐熱的絕緣材料制成，并圍繞一個有彈性的導電觸點盒8，此觸點盒8被放置在開關銷3的表面上。燒蝕接觸裝置6可以用和燒蝕接觸裝置5相同的方式設計，它具有一個導電的觸點盒10，觸點盒10的內(nèi)部有彈性并被放置在開關銷3的表面上。該燒蝕接觸裝置6也裝配了一個端蓋9，此端蓋9用一種耐熱的絕緣材料制成并圍繞觸點盒10。其它形式的燒蝕接觸裝置也是可行的、如特殊的燒蝕觸點，這類觸點向前延伸直到超出觸點盒8和10，并防止上述觸點盒8和10被燒蝕。這種燒蝕觸點尤其用于很大的斷開電流，以便改善觸點盒8和10的耐久性。原則上，也可以將端蓋7或9其中一個設計成導電的，并可用相對應的端蓋作為一個燒蝕觸點。
燒蝕接觸裝置6具有一個固定部分11，該固定部分11用金屬制造，并導電地連接到觸點盒10上。該固定部分11也裝配有一個端蓋9和一個被設計成圓柱形的絕緣管12。絕緣管12與中心軸線2同心地安裝，以機械方式剛性連接兩個燒蝕接觸裝置5和6，并且在正對離開中心軸線2的側面上限定受熱區(qū)域13，該受熱區(qū)域13圍繞中心軸線2成一個環(huán)形形狀。該固定部分11具有一個環(huán)形部分14，該環(huán)形部分14在一個固定的金屬接觸圓筒15中滑動。在環(huán)形部分14面向接觸圓筒15的外側安裝了一些接觸元件(圖中未示出)，例如安裝有螺旋形觸點和相應的導向環(huán)，該導向環(huán)用塑料制造，以保證電流從固定部分11的環(huán)形部分14導通到接觸圓筒15。
固定的接觸圓筒15在左邊一側剛性連接到第一起弧室的電氣接頭(圖中未示出)上。該接觸圓筒在位于絕緣管12的徑向外側的區(qū)域安裝了一個有彈性的觸點指(sprung contact fingers)16，該觸點指16的一側例如通過焊接或通過鍛造或冷鍛方法剛性連接到接觸圓筒15上。這些觸點指16是額定電流通路的一部分。當起弧室接通時，該觸點指16的有彈性的端部被置于一個設計成圓柱形的額定電流接觸管17的外側上，該接觸管17可以沿著中心軸線2移動并被設計成能導電，因此保證了電流在額定電流接觸管17和接觸圓筒15之間良好地傳導。該額定電流接觸管17通過圖中并未示出的滑動觸點在右邊一側剛性連接到圖中同樣未示出的第二起弧室電氣接頭上。
額定電流接觸管17在面向接觸圓筒15的一側上以一種有利于絕緣的方式構造。在這一側將一個導電的圓筒底座18裝入額定電流接觸管17中。觸點盒8在此圓筒底座18上以一種導電的方式整體制成，并在燒蝕接觸裝置6的方向上延伸。端蓋7被固定在圓筒底座18中，而絕緣管12同樣也通過圓筒底座18被固定在受熱區(qū)域13的這一側上。通常，該受熱區(qū)域相對于間隔距離a對稱設置，該距離a被加工成環(huán)形間隙的形狀。圓筒底座18具有一個插入在其中的小孔19，該小孔19可以用一個圖中示意出的單向閥20封閉，使得在起弧室斷開過程期間，貯存在受熱區(qū)域13中的壓縮熱氣體不能通過這些小孔19逸出。
在額定電流接觸管17中包括一個環(huán)形壓縮區(qū)域21。該壓縮區(qū)域21的一側被圓筒底座18限定，而另一側被一個固定的壓縮活塞22限定。該壓縮活塞22承載了在其上滑動的額定電流接觸管17，并且此圓柱形滑動表面同時沿徑向方向在外部限定該壓縮區(qū)域21。一個朝向壓縮活塞22方向延伸的管子23以壓力密封的方式與圓筒底座18整體形成，并沿徑向方向在內(nèi)部限定該壓縮區(qū)域21。
管子23在活塞桿24的內(nèi)部滑動，該活塞桿裝配有壓縮活塞22。一個插在活塞桿24內(nèi)的滑動密封件25在這個位置密封壓縮區(qū)域21?；瑒用芊饧?6插進壓縮活塞22的外圓筒表面中，它在這一位置密封壓縮區(qū)域21?；瑒用芊饧?5和26設計成使得配合觸點17不能與壓縮活塞22或活塞桿24金屬式地接觸，因此沒有泄漏電流可以經(jīng)過活塞22流動。小孔27處于壓縮活塞22中，并可用一個示意出的單向閥28封閉，這樣使得在起弧室斷開過程期間，壓縮區(qū)域21中產(chǎn)生的壓縮氣體不能通過這些小孔27逸出。如果打開單向閥28，則該壓縮區(qū)域21被連通到起弧室區(qū)域29，該起弧室區(qū)域29包圍圖中未示出的接觸區(qū)1，而起弧室區(qū)域29本身又被圖中未示出的起弧室外罩包圍。管子23的內(nèi)部容積30以與區(qū)域31相同的方式連通到起弧室區(qū)域29，該區(qū)域31被固定部分11圍繞。
圖2示出接觸區(qū)1的實施方案，它對圖1中的實施方案稍作改進，確切地說，一個環(huán)形導板32裝配在受熱區(qū)域13內(nèi)部的單向閥20附近，此導板32同心地圍繞燒蝕接觸裝置5，并確保那些能夠通過單向閥20流入的冷氣體與貯存在受熱區(qū)域13中的熱氣體一起渦旋。該導板32可以安裝有合適的導向葉片，或者可以安裝有其它影響氣體流動的部件。構成接觸區(qū)1部分的其它部件以與圖1所示部件相同的方法設計。
圖2所示的位置表明在斷開過程期間的起弧室。首先切斷外部的額定電流通路，然后將斷開的電流轉換到內(nèi)部電力電流通路上。在斷開期間，作為電力電流通路一部分的開關銷3移向左面，如箭頭33所指方向，而同時，作為額定電流通路一部分的額定電流接觸管17移向右面，如箭頭34所指方向。當接觸區(qū)1處于圖中所示位置時，開關銷3不再橋接燒蝕接觸裝置5和6以及觸點盒8和10，也就是說，該電力電流通路已經(jīng)被切斷，而由開關銷3所觸發(fā)的電弧35能在觸點盒8和10之間燃燒。由電弧35所產(chǎn)生的熱氣體中的一些通過位于兩個絕緣端蓋7和9之間的環(huán)形間隙36流入受熱區(qū)域13中。
圖3示出在熄弧之后處于斷開位置的起弧室。和圖2中所示位置相比，該起弧室具有接觸區(qū)1稍有改進的一個實施方案，一個導板32被設計成截錐體形狀，該導板32裝配在受熱容積13內(nèi)部的單向閥20附近并同心地圍繞燒蝕接觸裝置5，以確保通過單向閥20流入的冷氣體和貯存在受熱區(qū)域13中的熱氣體一起渦旋。此處示出單向閥20處于打開狀態(tài)。此導板32可以安裝有合適的導向葉片，或者可以裝上影響氣體流動的其它部件。形成接觸區(qū)1一部分的其它部件與圖1所示的部件結構相同。
圖1-3示出一種電力斷路器，其中將額定電流接觸管17和開關銷3二者設計成使得它們可以移動。通常，額定電流接觸管17和開關銷3在彼此相反的方向上以相同的速度移動。例如，歐洲專利申請書EP0 313 813 B1詳細說明了一種具有一個驅動裝置的電力斷路器，利用該驅動裝置來實現(xiàn)這種所描述的移動軌跡。然而，也可以提供一種具有較小復雜性的電力斷路器，在該電力斷路器中，額定電流接觸管17和開關銷3以不同的速度相向運轉，以便適應各自的操作要求。
另外，也可以裝備只有一個移動觸點的電力斷路器，并且例如如果只要求有比較小的斷開能力，則這完全足夠用于一種更低成本的電力斷路器結構。圖4示出一種以這種方式簡化了的電力斷路器，這種電力斷路器的成本特別低。其基本結構與圖1中所示的電力斷路器相同，但開關銷3被設計得更短，并且銷的觸點4不再伸出到超過接觸圓筒15的前部邊緣37。這里，開關銷3是導電的并且剛性連接到接觸圓筒15上。圖4的上半部分示出接觸區(qū)1處于接通狀態(tài)，而圖4的下半部分示出接觸區(qū)1處于斷開狀態(tài)。額定電流接觸管17向右移動到它的斷開位置。另外，在圖4下半部分所示的電力斷路器設計中，作為一種改型將一個導板32裝配到受熱區(qū)域13中。以與圖1中所示部件相同的方法設計其它部件，因此，這里沒有必要對接觸區(qū)1作任何進一步的說明。由于兩種不同的電力斷路器改型存在大量的相同部件，所以可以用一種特別低成本的方式實現(xiàn)庫存。
圖5a示出本發(fā)明的一種電力斷路器的受熱區(qū)域13和起弧區(qū)之間接通的第一個詳細結構。端蓋7和9之間的軸向相距為a的間隙裝入一個穿有孔的環(huán)38，該穿有孔的環(huán)38固定到端蓋7和9上，并且它是用耐熱的絕緣材料制成的?；蛘?，該環(huán)38直接在端蓋7或9的其中一個之上整體形成。切去圖5a右邊部分所示出的環(huán)38具有輪輻39的內(nèi)部輪緣，在輪輻39之間設置了徑向對齊的小孔40。輪輻41的外部輪緣與該內(nèi)部輪緣相距一定距離，并且在輪輻41之間設置了徑向對齊的小孔42，輪輻的外部輪緣通常同軸地封閉內(nèi)部輪緣，因此輪輻41蓋住小孔40。輪輻39和41這種設置帶來的優(yōu)點是，從起弧區(qū)發(fā)出的熱輻射以及由電弧產(chǎn)生的壓力波不能直接作用到受熱區(qū)域13上，在那里它們可能會導致過高的壓力增加。
圖5b示出一個環(huán)38，該環(huán)設置有兩排孔43和44，這些孔43和44圍繞圓周分布并且彼此之間相對偏置。這些孔43、44各具有一根軸線45、46，規(guī)定軸線45屬于孔43，而軸線46屬于孔44。軸線45和46相交于交叉點47，交叉點47位于中心軸線2上。軸線45和46中的每一根都與中心軸線2有一個交叉角α。雖然，該交叉角α最好是在45°-75°范圍內(nèi)的角度值，但其它角度值也是可行的，具體而言，軸線45和46不必具有相等的交叉角。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，交叉角α為65°對現(xiàn)有電力斷路器的設計特別有利。在這個方案中，孔43和44是圓柱形的，但這些孔43和44也可以是錐形的，如圖5c中所示。在這個方案中，孔43和44在受熱區(qū)域13的方向上擴大，但在其它方面，將它們以與圖5b中相應孔的相同方式設置。
圖5d示出一個環(huán)38，該環(huán)38設置有兩排孔43和44，這些孔43和44圍繞圓周分布。這些孔43和44各具有一根軸線45，46，規(guī)定軸線45屬于孔43，而軸線46屬于孔44。軸線45和46相交于交叉點47，交叉點47位于中心軸線2上。在每種情況下軸線45與中心軸線2有一個交叉角α，在每種情況下軸線46與中心軸線2有一個交叉角β。在這種情況下，交叉角β比交叉角α稍小。如果受熱區(qū)域13相對于環(huán)形間隙36不是對稱設置的，則這個實施方案是合適的。在此處所舉的實施例中，受熱區(qū)域13朝向環(huán)形間隙36左邊和朝向環(huán)38左邊的那部分比右邊部分稍大?？?4的稍大坡度使它更容易讓熱氣體流入，這樣上述受熱區(qū)域13的不對稱性所固有的不利影響至少得到了部分補償，這導致了充氣情況的改善，并因此在受熱區(qū)域中具有一個有利的較大貯存能力。
圖6a-6c示出另一些用于受熱區(qū)域13和起弧區(qū)之間直接接通的設計方案，確切地說，圖6a-6c示出環(huán)38具有徑向小孔42的其它橫截面變型的改進情況，這些變型在原則上是可能的。
這些小孔42在徑向方向上朝向偏離中心軸線2的方向，并具有比較小的橫截面。通常，小孔42的軸線被設置成與中心軸線2成直角，但是這些軸線也可以以一個非直角的角度與中心軸線2相交。在這種情況下，環(huán)38中不同的小孔42可能具有不同的交叉角?？梢杂昧黧w動力學理論以一種在流動方面有利的方式來設計小孔42。
如果在環(huán)形間隙36中沒有設置環(huán)38，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在流動方面設計該環(huán)形間隙36使得它在徑向方向上擴大是特別有利的。如果打算產(chǎn)生特別高的熱氣體壓力，則設計環(huán)形間隙36使得它在徑向方向上逐漸變細。該環(huán)形間隙36的型式在很寬的范圍內(nèi)都是可行的，因此對任何可能的工作要求來說，都可獲得環(huán)形間隙36的最佳形狀。
圖7示出端蓋7和9形狀的一個實施例，在這種情況下，它們彼此相向的端部是傾斜的，使得環(huán)形間隙36沿受熱區(qū)域13的方向變寬。在環(huán)形間隙36的最窄點處，被設計成圓柱形表面的橫截面Q3通常將滿足下列條件Q3Q1+Q2=0.8÷1.6]]>滿足電力斷路器的相應工作要求。
在這種情況下，必須用端蓋9的內(nèi)部開口在其最窄點處的面積作為橫截面Q1，在這種情況下，該最窄點處也可處于觸點盒10的附近，這取決于所述觸點盒10的設計。必須用端蓋7的內(nèi)部開口在其最窄點處的面積作為橫截面Q2，該最窄點處也可處于觸點盒8的附近，這取決于上述觸點盒8的設計。如上面用公式列出的這種條件也在其它設計變型中被有利地考慮到小孔40和42及孔43和44的尺寸中。在圖7中，示出橫截面Q1和Q2具有不同的尺寸，這在電力斷路器的情況下總是可能的，并且上面所引用的關系式在這種情況下也是有效的。
在此處所述的電力斷路器變型的情況下，設置了一個外部的額定電流通路，該額定電路通路在接觸區(qū)1附近，從接觸圓筒15經(jīng)過觸點指16和額定電流接觸管17導入。對于被設計用于比較低的額定電流或只用于瞬時電流負載的電力斷路器來說，這種額定電流通路可以省去，這樣就大大降低了這種電力斷路器改型的成本。在這種情況下，該電力電流通路在這種形式的接觸區(qū)1中將例如從固定部分11延伸，經(jīng)過觸點盒10、開關銷3、觸點盒8和管件23來同時傳導額定電流。
例如，將觸點盒8與熄弧線圈串聯(lián)也是可行的。該熄弧線圈迫使電弧35旋轉并使得起弧區(qū)內(nèi)熱氣體的壓力增加。如果將電力斷路器設計成用于特別低電流的斷開操作，這是特別有利的，因為這種旋轉使電弧35的熱效應增強。
如果本發(fā)明的電力斷路器被設計成用于一種比較低的斷開能力，那么在某些情況下，有可能省去與受熱區(qū)域13相互配合的壓縮區(qū)域21，因此產(chǎn)生電力斷路器另一種廉價的改型。
為了說明操作方法，現(xiàn)在將稍微更詳細地考察這些圖。在斷開期間，額定電流通路總是首先被切斷，然后斷開電流轉換到電力電流通路上。那么開關銷3在其斷開動作的過程中，在燒蝕接觸裝置5和6的觸點盒8和10之間觸發(fā)一個電弧35。該電弧35的長度因而基本上由兩個觸點盒8和10之間間隔的距離決定，因此電弧長度的較大波動以及連到觸點盒8和10上的電弧35發(fā)熱功率的波動在這種電力斷路器中不會產(chǎn)生，這樣，當設計受熱區(qū)域13時，可以假定電弧35的發(fā)熱功率只取決于瞬時電流的強度，且因此能夠很容易加以考慮。從而這種電力斷路器的斷開能力可以預先比較容易地計算出來，因此可以有利地減少所需研制試驗的程度以及在此過程中所負擔的成本。
斷開速度選擇成使得電弧35在開關銷3的觸頭4上只燃燒很短時間。因此該觸點4幾乎不顯示任何燒蝕的痕跡。觸點盒8和10都用特別耐燒蝕的材料制成，因此具有比較長的壽命，所以該電力斷路器只需要很少的維護，其結果是電力斷路器的應用性比較高。
由于開關銷3的斷開動作。電弧35比較快地達到它的全部長度，該長度基本上由兩個觸點盒8和10之間間隔的距離決定，因此在觸點分開之后不久，很快就可獲得全部電弧能量以用于給起弧區(qū)中的絕緣氣體加壓，該起弧區(qū)設置在燒蝕接觸裝置5和6之間的區(qū)域內(nèi)。電弧35熱作用在包圍著它的絕緣氣體上，因此使起弧室之起弧區(qū)內(nèi)的壓力在很短的時間內(nèi)升高。該壓縮的絕緣氣體經(jīng)過環(huán)形間隙36流入受熱區(qū)域13，并暫時貯存在那兒。但是，其中的一些壓縮絕緣氣體一方面經(jīng)過區(qū)域30流入起弧室區(qū)域29，另一方面經(jīng)過區(qū)域31流入起弧室區(qū)域29。額定電流接觸管17包括活塞-缸體裝置，在斷開過程期間，在該活塞-缸體裝置的壓縮區(qū)域21中，絕緣氣體被壓縮。除了加熱產(chǎn)生的壓縮絕緣氣體之外，這種壓縮的新鮮絕緣氣體通過小孔19被導入受熱區(qū)域13中。
然而，只有當受熱區(qū)域13內(nèi)的壓力低于壓縮區(qū)域21內(nèi)的壓力時，才出現(xiàn)這種向內(nèi)部的流動。情況如下，例如，在接觸斷開之前或在斷開電流的電流過零點之前，或者如果電弧35中的電流如此微弱，以致不能足夠充分地加熱電弧區(qū)。然而，如果一個大電流電弧35很強烈地加熱起弧區(qū)，以致受熱區(qū)域13中絕緣氣體的壓力比較高，那么在活塞缸體裝置中產(chǎn)生的壓縮氣體在此高壓下起初不能流入。如果在受熱區(qū)域13中貯存的壓力超過一預定的界限，那么一旦該預定的界限已經(jīng)被超過，則一個圖中未示出的過壓閥打開，并且該超過的壓力直接被分散到起弧室區(qū)域29中。如果壓縮區(qū)域21中的壓縮壓力超過一預定界限，那么一旦該預定的界限已經(jīng)被超過，則圖中未示出的另一個過壓閥打開，并將超過的壓縮壓力直接分散到起弧室區(qū)域29中。這提供了高度可靠性，即所不能承受的超出部件機械負載能力的情況在這個區(qū)域不會發(fā)生。但是，如果電力斷路器例如設計成只用于比較小的斷開電流，則也可以用這些過壓閥分散。
只要起弧區(qū)存在過壓，則很熱的電離氣體也經(jīng)過區(qū)域30和31流入起弧室區(qū)域29。由于流動橫截面采用同樣的設計，所以這兩個氣流具有同樣的形式，從而在起弧區(qū)中所產(chǎn)生的壓力差不多均勻地以在兩個側面可控制的方式流走，其結果是在受熱容積13中存在的用于熄滅電弧35的熱氣體可以在壓力下貯存，直至電弧35可以成功地被吹滅而導致電弧熄滅。
從起弧區(qū)流到區(qū)域31的熱氣體的流動可以借助于開關銷3加以控制，因為隨著開關銷3的移動距離增加，在開關銷3和固定部分11之間的環(huán)形流動橫截面變大。也可以設計沿徑向限定區(qū)域31的固定部分11的壁，以便根據(jù)移動距離獲得所希望的最佳流動橫截面。
在本發(fā)明的電力斷路器的情況下，受熱區(qū)域13被剛性連接到兩個燒蝕接觸裝置5和6上，因此受熱區(qū)域13總是以相同的方式定位，通常也相對于環(huán)形間隙36對稱地定位。在整個完全斷開過程中，也就是說，在升溫狀態(tài)期間及當電弧35正在熄滅時，這個位置根本就不改變。在熄弧狀態(tài)期間，熱氣體向受熱區(qū)域13的流入以及氣體混合物從受熱區(qū)域13的流出總是以同樣的方式進行，由于幾何形狀不變，因此由電力斷路器中環(huán)形間隙36附近的流量不穩(wěn)定性而引起的斷開能力上的任何波動都不可能發(fā)生。為改善環(huán)形間隙36附近的流動所采取的各種措施使該電力斷路器與使用該電力斷路器的相應位置處的工作條件能最佳地匹配。
本發(fā)明的電力斷路器特別適用于中壓范圍的配電盤，但是，如果改變環(huán)形間隙36的尺寸和接觸圓筒15與額定電流接觸管17之間間隔的距離以使之與高壓負載相適應，那么它也可用于高壓配電盤。
顯然，根據(jù)上述教導，可以對本發(fā)明進行許多改型和變化。因此，應當理解，在附屬權利要求的范圍內(nèi)，除了在此具體描述的以外，還可以其它方式實現(xiàn)本發(fā)明。
權利要求
1.一種電力斷路器，它具有至少一個起弧室，該起弧室充滿一種絕緣介質，該電力斷路器被設計成旋轉對稱的，它沿著中心軸線(2)延伸且具有至少一個電力電流通路和至少兩個燒蝕接觸裝置(5，6)，該接觸裝置(5，6)被安放在中心軸線(2)上，它們在軸向方向上彼此相距恒定的距離且被安放在電力電流通路中并限定一個起弧區(qū)，并且其起弧室具有一個受熱區(qū)域(13)，該受熱區(qū)域接通到該起弧區(qū)并具有一個橋式接觸點，該橋式接觸點在接通狀態(tài)時導電式地連接燒蝕接觸裝置(5，6)，該橋式接觸點沿著中心軸線(2)延伸并安裝在燒蝕接觸裝置(5，6)內(nèi)部的中心，并且在燒蝕接觸裝置(5，6)之間設置了一個環(huán)形間隙(36)，-其特征在于，此環(huán)形間隙(36)直接埋入到一個圍繞燒蝕接觸裝置(5，6)的恒定受熱容積(13)內(nèi)并被設計成環(huán)形形狀；并且-其特征在于，位于額定電流通路中的移動觸點被安裝在與起弧區(qū)完全隔開的區(qū)域內(nèi)。
2.如權利要求1所述的電力斷路器，其特征在于，燒蝕接觸裝置(5，6)被安裝在一個配合觸點的內(nèi)部，該配合觸點被設計為額定電流接觸管(17)。
3.如權利要求1或2所述的電力斷路器，其特征在于，受熱區(qū)域(13)被有效地接通到壓縮區(qū)域(21)，絕緣介質在該壓縮區(qū)域(21)中被加壓。
4.如權利要求1-3中任一項所述的電力斷路器，-其特征在于，受熱區(qū)域(13)同心地設置在燒蝕接觸裝置(5，6)的周圍，并且-其特征在于，將受熱區(qū)域(13)設置成使得它在軸向方向上相對于環(huán)形間隙(36)對稱地或不對稱地延伸。
5.如權利要求1-4中任一項所述的電力斷路器，-其特征在于，受熱區(qū)域(13)可以和燒蝕接觸點的其中一個一起移動。
6.如權利要求1-5中的一項所述的電力斷路器，-其特征在于，環(huán)形間隙(13)被具有開口的裝置封閉，該裝置被設置成使得此區(qū)域內(nèi)的流動性能最佳。
7.如權利要求6所述的電力斷路器，-其特征在于，環(huán)形間隙(36)至少部分地被一個環(huán)(38)封閉，該環(huán)(38)用一種電絕緣材料制造并具有諸如開口小孔(40，42)或孔(43，44)，這些孔基本上在徑向方向上對齊。
8.如權利要求6所述的電力斷路器，-其特征在于，環(huán)(38)具有一個第一輪輻(39)的內(nèi)部輪緣，在第一輪輻(39)之間設置了徑向對齊的第一小孔(40)，并且-其特征在于，在距該內(nèi)部輪緣一定距離處，第二輪幅(41)的外部輪緣圍繞內(nèi)部輪緣，使得第二輪輻(41)蓋住第一小孔(40)，在第二輪輻(41)之間設置了徑向對齊的第二小孔(42)。
9.如權利要求6所述的電力斷路器，-其特征在于，環(huán)(38)設有至少兩排孔(43，44)，這些孔(43，44)圍繞圓周分布，它們相互偏置、為圓柱形或錐形結構并具有軸線(45，46)，-其特征在于，軸線(45，46)具有一個共同的交叉點(47)，該交叉點(47)位于中心軸線(2)上，并且-其特征在于，軸線(45，46)沿相反的方向彼此傾斜，并且每個軸線都以相同的交叉角α與中心軸線(2)相交。
10.如權利要求9所述的電力斷路器，-其特征在于，交叉角(α)是在45°-75°的范圍內(nèi)。
11.如權利要求6所述的電力斷路器，-其特征在于，環(huán)(38)設有至少兩排孔(43，44)，這些孔(43，44)圍繞圓周分布，它們?yōu)閳A柱形或錐形結構并具有軸線(45，46)，-其特征在于，軸線(45，46)具有一個共同的交叉點(47)，該交叉點(47)位于中心軸線(2)上，并且-其特征在于，軸線(45，46)沿相反的方向彼此傾斜，并且每個軸線都以不同的交叉角(α、β)與中心軸線(2)相交。
12.如權利要求6-11中的一項所述的電力斷路器，-其特征在于，在環(huán)形間隙(36)的最窄點，該環(huán)形間隙(36)中開口的剩余橫截面(Q3)滿足下列條件Q3Q1+Q2=0.8÷1.6]]>式中燒蝕接觸裝置(6)的內(nèi)部開口在其最窄點處的面積被用作橫截面Q1，燒蝕接觸裝置(5)的內(nèi)部開口在其最窄點處的面積被用作橫截面Q2。
13.如權利要求2-12中的一項所述的電力斷路器，-其特征在于，被設計為開關銷(3)的橋式接觸點和額定電流接觸管(17)二者可以沿相反方向以相同速度或以不同速度移動。
14.如權利要求2-12中的一項所述的電力斷路器，-其特征在于，橋式接觸點被設計為固定觸點，而配合的觸點和額定電流接觸管(17)一起被設計為移動觸點。
15.如權利要求3-14中的一項所述的電力斷路器，-其特征在于，將用于改善熱的和新鮮絕緣介質之間混合的裝置設置在受熱區(qū)域(13)中、在與壓縮區(qū)域(21)連接處的附近。
16.如權利要求15所述的電力斷路器，-其特征在于，所述改善混合的裝置包括至少一個導板(32)，該導板(32)與一個單向閥(20)相互配合并被同心地安裝，并且-其特征在于，至少一個導板(32)被設計成圓柱形狀或截錐形狀，中心軸線(2)形成導板(32)的軸線。
17.如權利要求1-16中的一項所述的電力斷路器，-其特征在于，一個熄弧線圈和燒蝕接觸裝置(5，6)中的至少一個串聯(lián)。
全文摘要
這種電力斷路器具有一個起弧室,該起弧室充滿一種絕緣介質并沿著中心軸線(2)延伸。這種起弧室設置有一個電力電流通路,該電力電流通路具有兩個燒蝕接觸裝置(5,6),該接觸裝置(5,6)安裝在中心軸線(2)上,它們在軸向方向上相距恒定的距離并限定了一個起弧區(qū)。該起弧室還具有一個受熱區(qū)域(13)和一個橋式接觸點,受熱區(qū)域(13)接通到起弧區(qū),而橋式接觸點在接通狀態(tài)時導電式地連接燒蝕接觸裝置(5,6)。橋式接觸點安裝在燒蝕接觸裝置(5,6)內(nèi)部的中心。一個環(huán)形間隙(36)設置在燒蝕接觸裝置(5,6)之間并直接通入受熱區(qū)域(13)。在這種電力斷路器中,在起弧區(qū)和受熱區(qū)域(13)之間的區(qū)域內(nèi),流動特性被顯著改善。
文檔編號H01H33/04GK1181603SQ97120030
公開日1998年5月13日 申請日期1997年10月9日 優(yōu)先權日1996年10月9日
發(fā)明者L·澤德爾, K·卡特內(nèi)格爾, B·勒普費, L·米勒, M·瑟伊德爾 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司