專利名稱：極電樞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來支承和接通在一種氣體中尤其是保護(hù)氣體中的斷路器的滅弧單元的極電樞，這種極電樞由一個極端頭和一個極支座組成，它們分別具有冷卻用的散熱片。
從DE 39 41 388 A1已知一種作為真空開關(guān)構(gòu)成的斷路器，這種斷路器具有一個汽化冷卻裝置用以冷卻真空開關(guān)。該汽化冷卻裝置與該真空開關(guān)的一個觸頭導(dǎo)熱連接并包括一個具有汽化冷卻液體的汽化室、一個集液槽、一根一端封閉的導(dǎo)流管以及一個冷卻器。汽化冷卻劑被電流產(chǎn)生的熱蒸發(fā)并在氣態(tài)下流入該封閉導(dǎo)流管中，在該處，汽化冷卻劑由于冷卻器的冷卻作用重新冷凝并呈液態(tài)流回到該觸頭。但這種汽化冷卻裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而顯著增加了這種真空開關(guān)的制造費(fèi)用。
從西門子股份公司的一份附有訂貨號E50001-U229-A110以及互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)址http//www.e.ptd.siemens.com/webapp/EVWebApp/index de.jsp的產(chǎn)品目錄已知上述的那種極電樞。在該產(chǎn)品目錄中，公開了一種型號為3AH3的斷路器。該斷路器包括帶散熱片的極電樞，以便冷卻真空開關(guān)的觸頭。所示的斷路器用六氟化硫氣體工作。但上述極電樞的缺點(diǎn)，是其冷卻效率不足。所以一臺斷路器的不同相位的極只能以相當(dāng)大的距離相互安裝，從而尤其是在中壓開關(guān)設(shè)備中導(dǎo)致占地面積大的開關(guān)板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)上述的極電樞，使之即使在緊湊的斷路器結(jié)構(gòu)時也能達(dá)到足夠大的冷卻效果。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)這個目的，散熱片具有6～13毫米的距離并在保護(hù)氣體的流動方向內(nèi)具有150～200毫米的長度。
本發(fā)明基于以下認(rèn)識要想獲得足夠高的冷卻效率，必須在極電樞和冷卻流之間提供盡可能大的熱交換表面。所以在給定極電樞結(jié)構(gòu)容積的情況下，必須減小散熱片的距離，從而增加散熱片的數(shù)目，并由此增大傳遞熱的面積。
但冷卻效率除了與熱交換表面的大小有關(guān)外，還與冷卻流即這里用的保護(hù)氣體流過熱交換表面的速度有關(guān)。如果散熱片之間的距離太小，則會造成由流體引起的流動通道的逐漸堵塞，所以在散熱片的距離太小時，流速減小，因而冷卻效率下降。
流動過程除了與散熱片之間的距離有關(guān)外，還與流動方向內(nèi)的散熱片長度有關(guān)，所以在權(quán)利要求1中，除了給出距離范圍外，還給出了長度范圍。確定相應(yīng)散熱片的最小距離的根據(jù)是從計算邊界層密度δ與散熱片長度x的關(guān)系的公知的熱力學(xué)導(dǎo)出方程式中得出的δ(x)＝x[3,93Pr-0,5(0,952+Pr)0,25Gr(x)-0,25]，式中Pr相當(dāng)于普朗陀數(shù)，Gr相當(dāng)于格拉肖夫數(shù)。
所以權(quán)利要求1的主題是一個具有盡可能大的熱交換表面的緊湊的極電樞，并同時避免了由于不利的氣流引起冷卻通道阻塞的危險。與先有技術(shù)比較，本發(fā)明的極電樞具有改善的冷卻效果。由于這種改善的冷卻效果不是歸因于電樞的外部尺寸的增加，而歸因于本發(fā)明成功地利用了例如規(guī)定的結(jié)果容積，所以在現(xiàn)有的設(shè)備中，只需簡單地用本發(fā)明的極電樞更換原來的極電樞即可開斷更大的電流。
此外，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)這個目的的極端頭和/或極支座具有外部限界板，散熱片在限界板之間并在極端頭和/或極支座的內(nèi)部延伸。按此方式，在內(nèi)部延伸的散熱片是呈層疊狀布置的，這些散熱片與限界極相互連接，因而具有機(jī)械穩(wěn)定性。在這個改進(jìn)的結(jié)構(gòu)中，保護(hù)氣體流入散熱片之間或保護(hù)氣體從散熱片流出主要在極端頭的側(cè)面進(jìn)行，側(cè)面不受整塊限界板擋住。
其次，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)這個目的的極端頭和/或極支座沿其包絡(luò)線構(gòu)成立方體并由此構(gòu)成平面的側(cè)板，散熱片在側(cè)板之間延伸。所以，一方面通過側(cè)板和另一方面通過兩個對置的散熱片界定一個兩側(cè)敞開的大面積的冷卻通道，包圍該冷卻通道的氣體由于對流而流經(jīng)該通道。
當(dāng)然，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，也可將前述的解決方案進(jìn)行任意的組合。
極電樞最好用金屬尤其是用銅、鋁或這兩種金屬的合金制成，以便達(dá)到良好的導(dǎo)熱性。
本發(fā)明的極電樞用于一種氣體中工作。但這種氣體最好是一種保護(hù)氣體，作為保護(hù)氣體最好用六氟化硫。
本發(fā)明的極電樞或只是極端頭或只是極支座具有兩個線路連接端，它們相互對應(yīng)布置在限界板上。按此方式，通過相應(yīng)部件流動的電流被分成兩個分電流，所以減少了極端頭和/或極支座由于其內(nèi)阻引起的加熱。
此外，極端頭和/或極支座最好具有電流分路來把通過極端頭和/或極支座流動的電流分成多股分電流。分成分電流可降低相應(yīng)部件由于其內(nèi)阻引起的電流感應(yīng)加熱。為了構(gòu)成這種在散熱片和限界板之間的連接點(diǎn)上形成的分路，相應(yīng)的部件可具有一塊平行于限界板延伸的中間板，該中間板布置在限界板之間的相應(yīng)部件的中間并在該處與散熱片相互連接。這樣，中間板和散熱片之間的連接點(diǎn)就是電流分路，它們適用于把總電流分成多股平行的分電流。
在本發(fā)明的極電樞的一種合理的改進(jìn)結(jié)構(gòu)中。該極支座具有一個支承鐵心，該鐵心包括整塊的相互對置的側(cè)板以及一塊布置在側(cè)板之間的用來支承匯流排的連接板。在側(cè)板之間的連接板對面設(shè)置有散熱片，這些散熱片可使保護(hù)氣體流入支承鐵心的內(nèi)部。通過在散熱片上方支承鐵心的側(cè)板在連接板旁邊的附加連接進(jìn)一步增加了熱交換表面。此外，散熱片之間的孔同時為保護(hù)氣體的流入提供了條件并由此達(dá)到支承鐵心的內(nèi)部冷卻。
在一個相應(yīng)的方案中，該極支座配有一個支承鐵心，該鐵心呈立方形并具有相互對置的整塊側(cè)板以及相互連接側(cè)板的散熱片，其中在支承鐵心的內(nèi)部為滅弧室單元的運(yùn)動部件留有空隙。在本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)時，主要在極支座的內(nèi)部進(jìn)行冷卻。
在一個適當(dāng)改進(jìn)的結(jié)構(gòu)中，在極支座的側(cè)板上設(shè)置了向外延伸的外部散熱片，這樣就可加強(qiáng)內(nèi)部冷卻。
在匯流排或在通常設(shè)置匯流排的連接板的區(qū)域內(nèi)，外部散熱片的包絡(luò)線最好構(gòu)成相同的形狀。換言之，散熱片的包絡(luò)線位于一個與連接板平行的平面內(nèi)。在三極的真空開關(guān)時，其他相的電流接線頭的匯流排也通過連接板的附近。由于到別的相的匯流排的領(lǐng)域內(nèi)的包絡(luò)線具有相同的輪廓，避免了這些部件之間的放電，并提高了裝有本發(fā)明極電樞的斷路器的介質(zhì)耐壓強(qiáng)度。
本發(fā)明的極電樞最好用鋁制成，從而無需為了改善基于熱輻射的熱交換而進(jìn)行表面處理。此外，鋁比當(dāng)然也可用的銅便宜，所以本發(fā)明的這個改進(jìn)結(jié)構(gòu)還可降低極電樞的制造費(fèi)用。
下面結(jié)合附圖所示的一個實施例來說明本發(fā)明，圖中相同的部件用相同的標(biāo)號表示。


附圖表示圖1斷路器的一個開關(guān)極的透視圖，該斷路器具有本發(fā)明極電樞的一個實施例；圖2按圖1隔離的極電樞的透視圖；圖3本發(fā)明極電樞的另一個實施例的透視圖。
具體實施例方式
圖1表示帶有本發(fā)明極電樞一種實施例的斷路器1的一個開關(guān)極，這個極電樞由一個極端頭2和一個極支座3組成。在極端頭2和極支座3之間布置一個滅弧單元4，在所示實施例中，該滅弧單元為一個真空開關(guān)。為了極電樞的機(jī)械連接和支撐，設(shè)置了一個用不導(dǎo)電的絕緣材料制成的極殼5，該極殼向真空開關(guān)4的兩側(cè)延伸并在為此設(shè)置的連接點(diǎn)與極端頭2以及與極支座3連接。
極支座3具有一個孔口6，操動機(jī)構(gòu)的操作桿或別的部件可朝真空開關(guān)4方向通過該孔口，以便把真空開關(guān)4的動觸頭推動接觸位置或在不接觸的位置內(nèi)開斷電流。
此外，在極支座3上可以看到兩個帶有孔8的匯流排7，它們分別連接中壓開關(guān)設(shè)備的一根未示出的帶電母線。通過在極支座3兩側(cè)上的分布饋電，導(dǎo)致了流經(jīng)極支座3的電流的均勻分布，并由此減少了極支座3的歐姆電阻引起的加熱。
為了改善氣體尤其是例如六氟化硫氣體在極支座3內(nèi)的循環(huán)并由引而改善冷卻效果，孔口6在其上側(cè)和下側(cè)鄰接散熱片9，這些散熱片前后布置成層疊狀并在兩側(cè)的構(gòu)成保護(hù)氣體可流入的敞開通道。
極端頭2象極支座3那樣構(gòu)成立方體并具有兩塊側(cè)向限界板10，它們相互對置并與散熱片9相互連接。在中間區(qū)，散熱片9通過一塊隔板或中間板11相互連接。
在限界板10上設(shè)置有螺紋孔形式的連接孔12。連接孔12的數(shù)目和布置提供了各種不同的連接可能性，以便根據(jù)使用場合的不同的幾何形狀進(jìn)行電導(dǎo)體的盡可能可變化的連接。
由于連接孔12也設(shè)置在圖1中看不見的另一塊限界板10上，電流可通過兩個導(dǎo)體流走。從而把通過真空開關(guān)4流動的電流分成兩股分電流。通過極端頭2內(nèi)部的散熱片9的布置還進(jìn)一步增加了分流數(shù)目，因為按此方式在一塊接通真空開關(guān)4的安裝板13和要固定在連接孔12上的導(dǎo)體之間提供了許多分流點(diǎn)。
在圖示的優(yōu)選實施例中，散熱片9的距離為10毫米。其中極端頭2和極支座3分別具有200毫米或240毫米的高度，所以相互面對的散熱片9之間構(gòu)成的通道的長度同樣為20毫米或24毫米。
圖2表示按圖1隔離開來的極電樞的透視圖。在此圖中可特別清楚地看出，極支座3具有一個內(nèi)部支承鐵心，該鐵心由兩塊對置的側(cè)板4和散熱片9組成，這些散熱片與側(cè)板14相互連接，所以在該支承鐵心的內(nèi)部界定了一個空隙6，空隙6兩側(cè)是敞開的。
從圖中可看出一塊支承板15面向極支座2，在該支承板中設(shè)置了一個以形狀連接的方式來支承真空開關(guān)4的支座16。為了極殼5的更好的嚙合并由此而達(dá)到極端頭2的牢固連接，支承板15以一定距離離兩側(cè)敞口的支承鐵心進(jìn)行布置。此外，通過支承板15和該支承鐵心之間的這個距離還改善了氣體循環(huán)，該支承鐵心和支承板的包絡(luò)線輪廓呈立方體。
為了增加冷卻效果，除了內(nèi)部散熱片外，還在側(cè)板14上設(shè)置了外部散熱片。
圖2表示從前面看出的極端頭2，在這個視圖中，除了可看到支承真空開關(guān)4用的安裝板13外，還可看到在其內(nèi)部呈疊狀布置的散熱片9以及連接孔12。此外，還可看出，根據(jù)本發(fā)明，限界板10不必象通常那樣做成整塊的，因為在下前方的區(qū)域17內(nèi)可看見散熱片9的輪廓。
圖3表示本發(fā)明極支座的另一個實施例，此時，極支座3的支承鐵心也支承在兩塊整體側(cè)板14上，但這兩塊側(cè)板不只是通過散熱片9連接而是在上方還通過一塊同樣為整體的連接板18連接。連接板18用來連接唯一的一個匯流排。但在連接板18對面，空隙6通過散熱片9界定。
在這個實施例中，也在側(cè)板14的外部設(shè)置有散熱片9，它們的包絡(luò)線輪廓在匯流排18的范圍內(nèi)構(gòu)成一個平行于真空開關(guān)4的平面。側(cè)壁14直至支承板15都是連續(xù)的，所以與圖2所示實施例比較，增加了極支座3的穩(wěn)定性。
附圖標(biāo)記一覽表1斷路器2極端頭3極支座4真空開關(guān)5極殼6外孔7匯流排8孔9散熱片10 限界板11 中間板12 連接孔13 安裝板14 側(cè)板15 支承板16 支座17 前區(qū)18 連接板
權(quán)利要求
1.用來支承和接通在一種氣體中尤其是保護(hù)氣體中的斷路器(1)的一個滅弧單元(4)的極電樞，由一個極端頭(2)和一個極支座(3)組成，它們分別具有冷卻用的散熱片(9)，其特征為，極端頭(2)和/或極支座(3)的散熱片(9)具有6至13毫米的距離并在氣體流動方向內(nèi)具有150至250毫米的長度。
2.用來支承和接通在一種氣體中尤其是保護(hù)氣體中的斷路器(1)的一個滅弧單元(4)的極電樞，由一個極端頭(2)和一個極支座(3)組成，它們分別具有冷卻用的散熱片(9)，其特征為，極端頭(2)和/或極支座(3)具有外限界板(10，14)，其中散熱片(9)布置在極端頭(2)和/或極支座(3)的內(nèi)部并與限界板(10，14)相互連接。
3.用來支承和接通在一種氣體中尤其是保護(hù)氣體中的斷路器(1)的一個滅弧單元(4)的極電樞，由一個極端頭(2)和一個極支座(3)組成，它們分別具有冷卻用的散熱片(9)，其特征為，極端頭(2)和/或極支座(3)沿其包絡(luò)線構(gòu)成立方體。
4.按前述權(quán)利要求任一項的極電樞，其特征為，極端頭(2)和/或極支座(3)具有兩個電路連接頭，它們分別布置在極端頭(2)和/或極支座(3)的對置的限界板(10，14)上。
5.按前述權(quán)利要求任一項的極電樞，其特征為，極端頭(2)和/或極支座(3)具有電流分路來把通過極端頭(2)和/或極支座(3)流動的電流分成不同的分電流。
6.按前述權(quán)利要求任一項的極電樞，其特征為，極支座(3)具有一個支承鐵心(14，15，18)，該鐵心包括整體的相互對置的側(cè)板(14)以及一塊布置在側(cè)板(14)之間的連接板(18)，在側(cè)板(14)之間的連接板(18)對面設(shè)置有帶孔的散熱片(9)，氣體可通過這些孔流入支承鐵心(14，15，18)的內(nèi)部。
7.按權(quán)利要求1至5任一項的極電樞，其特征為，極支座(3)具有一個支承鐵心(9，14)，該鐵心呈立方形并具有相互對置的整塊側(cè)板(14)以及相互連接側(cè)板(14)的散熱片(9)，支承鐵心(9，14)的內(nèi)部設(shè)置了一個空隙(6)。
8.按權(quán)利要求6的極電樞，其特征為散熱片(9)的上端基本上位于一個與連接板(18)平行的平面內(nèi)。
9.按前述權(quán)利要求任一項的極電樞，其特征為，該極電樞用鋁制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來支承和接通在一種保護(hù)氣體中的斷路器(1)的一個滅弧單元(4)的極電樞，這種極電樞由一個極端頭(2)和一個極支座(3)組成，它們分別具有冷卻用的散熱片(9)。為了即使在斷路器(1)的結(jié)構(gòu)緊湊時也能改善冷卻效果，極端頭(2)和/或極支座(3)的散熱片(9)具有6至13毫米的距離并在氣體流動的方向內(nèi)具有150至200毫米的長度。此外，極端頭(2)和/或極支座(3)可具有外部限界極(10)，此時散熱片(9)布置在極端頭(2)和/或極支座(3)的內(nèi)部。另一種可能性是，極端頭(2)和/或極支座(3)沿其包絡(luò)線構(gòu)成立方體。
文檔編號H01H9/52GK1427431SQ02157078
公開日2003年7月2日 申請日期2002年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月21日
發(fā)明者W·切赫, T·雷赫爾, H·舍恩塔格, R·韋伯 申請人:西門子公司