專(zhuān)利名稱(chēng)：用于檢測(cè)真空開(kāi)關(guān)器件中的高壓狀態(tài)的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)高功率電氣開(kāi)關(guān)器件中的故障狀態(tài)，尤其涉及檢測(cè)真空斷續(xù)器中的高壓狀態(tài)。
背景技術(shù)：
過(guò)去幾年來(lái)，特別是隨著消費(fèi)者與工業(yè)對(duì)電力需求的日益增長(zhǎng)，北美電力網(wǎng)的可靠性已受到了嚴(yán)酷的考驗(yàn)。高壓輸電網(wǎng)中單個(gè)元件的故障會(huì)導(dǎo)致株連整個(gè)系統(tǒng)的災(zāi)難性停電。在電力網(wǎng)中使用的基本元件之一是用來(lái)閉合或斷開(kāi)高強(qiáng)度電流、高壓AC電源的機(jī)械開(kāi)關(guān)。盡管半導(dǎo)體器件將使本申請(qǐng)取得一些進(jìn)展，但是極高電壓與電流的組合仍使得在本發(fā)明中更傾向于使用機(jī)械開(kāi)關(guān)。
基本上有兩種用于這些高功率機(jī)械開(kāi)關(guān)的配置充油與真空。充油開(kāi)關(guān)使用浸入在具有高電介質(zhì)強(qiáng)度的基于碳?xì)浠衔锏囊后w中的觸點(diǎn)。這種高電介質(zhì)強(qiáng)度要求在將它們斷開(kāi)以中斷電路時(shí)，開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)能承受電弧電勢(shì)。由于高電壓運(yùn)行狀態(tài)，油的周期性替換需要避免在油分解期間形成爆炸性氣體。周期性運(yùn)行需要切斷電路，這會(huì)是不便和昂貴的。烴油可能是有毒的，并且如果它們泄漏到環(huán)境中，則可能造成嚴(yán)重的環(huán)境災(zāi)害。另一配置是在開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)周?chē)褂谜婵窄h(huán)境。如果開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)周?chē)臍鈮鹤銐虻?，則可避免電弧放電與對(duì)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)造成損壞。在這類(lèi)斷續(xù)器中有真空損失，則在它們切換負(fù)載時(shí)，將在觸點(diǎn)之間造成嚴(yán)重的電弧并損壞開(kāi)關(guān)。在一些應(yīng)用中，真空斷續(xù)器長(zhǎng)時(shí)間地處于備用。直到它們進(jìn)入運(yùn)行才可能檢測(cè)到真空損失，這將在最需要的時(shí)候?qū)е麻_(kāi)關(guān)的直接故障。因此需要在觸點(diǎn)發(fā)生電弧放電引起開(kāi)關(guān)故障之前提前知道斷續(xù)器中的真空是否退化。目前，這些器件都以使檢查難以進(jìn)行或代價(jià)昂貴的方式封裝。檢查要求從連接到器件的電路中移走電源，這是不可能的。將需要遙測(cè)開(kāi)關(guān)內(nèi)的氣壓狀態(tài)，從而不需要直接檢查。同時(shí)還需要在開(kāi)關(guān)運(yùn)行且處于工作電壓時(shí)，周期性地監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)內(nèi)的氣壓。
可以看到現(xiàn)有技術(shù)的器件已經(jīng)充分涵蓋了對(duì)這些斷續(xù)器器件的真空外殼內(nèi)的氣壓進(jìn)行的簡(jiǎn)單測(cè)量，但是實(shí)際上并非如此。一個(gè)主要因素就是開(kāi)關(guān)被用于開(kāi)關(guān)對(duì)地具有7與100千伏之間電勢(shì)的高AC電壓。這使得應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)壓強(qiáng)測(cè)量器件將是非常困難和昂貴的。由于成本和安全性的限制，現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)雜高電壓絕緣技術(shù)并不適用。所需要的是一種安全和便宜的、測(cè)量高電壓斷續(xù)器中高壓狀態(tài)的方法和裝置，更佳地是遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)測(cè)量，且最佳地是開(kāi)關(guān)處于工作電壓時(shí)測(cè)量的方法和裝置。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的真空斷續(xù)器的第一示例的橫截面視圖100。這個(gè)特定元件是由加州圣何塞(San Jose)的Jennings Technology所制造的。觸點(diǎn)102和104負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)功能。通常低于10-4torr(托)的真空存在于區(qū)域114的觸點(diǎn)附近以及由罩108、罩110、波紋管112、以及絕緣套管106所圍繞的外殼內(nèi)。波紋管112允許相對(duì)于固定觸點(diǎn)102移動(dòng)觸點(diǎn)104，以便獲得或斷開(kāi)電氣連接。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的真空斷續(xù)器的第二示例的橫截面視圖200。該元件也是由加州圣何塞(San Jose)的Jennings Technology所制造的。在該現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例中，觸點(diǎn)202和204執(zhí)行開(kāi)關(guān)功能。通常低于10-4tort的真空存在于區(qū)域214的附近以及由罩208、罩210、波紋管212、以及絕緣套管206所圍繞的外殼內(nèi)。波紋管112允許相對(duì)于固定觸點(diǎn)204移動(dòng)觸點(diǎn)202，以便獲得或斷開(kāi)電氣連接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，包括測(cè)量斷續(xù)器內(nèi)由觸點(diǎn)產(chǎn)生的電弧所發(fā)射的光的至少一部分的強(qiáng)度，并將測(cè)量強(qiáng)度與預(yù)定值相比較，且當(dāng)測(cè)量強(qiáng)度超出預(yù)定值時(shí)，提供第一指示。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，包括通過(guò)置入斷續(xù)器的外壁內(nèi)的窗口傳輸光束；反射光束使其離開(kāi)反射表面，該反射表面駐留在斷續(xù)器的內(nèi)部體積中；測(cè)量反射光束的至少一部分的強(qiáng)度；將測(cè)量強(qiáng)度與預(yù)定值相比較；且當(dāng)測(cè)量強(qiáng)度小于預(yù)定值時(shí)提供一指示。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，包括在斷續(xù)器的外壁內(nèi)放置膜片，其中對(duì)于低于第一預(yù)定值的內(nèi)部氣壓，膜片處于收縮位置，而對(duì)于高于第二預(yù)定值的內(nèi)部氣壓，膜片處于膨脹狀態(tài)。該方法還包括在膜片的外表面引導(dǎo)光束；當(dāng)膜片處于收縮位置時(shí)檢測(cè)來(lái)自外表面的反射光束；當(dāng)膜片的外表面處于膨脹狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生不可檢測(cè)的反射光束；并且當(dāng)不再檢測(cè)光束時(shí)產(chǎn)生高壓指示。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，包括在斷續(xù)器的外壁內(nèi)放置膜片，其中對(duì)于低于第一預(yù)定值的內(nèi)部氣壓，膜片處于收縮位置，而對(duì)于高于第二預(yù)定值的內(nèi)部氣壓，膜片處于膨脹狀態(tài)。該方法還包括在膜片的外表面引導(dǎo)光束；當(dāng)膜片處于膨脹位置時(shí)檢測(cè)來(lái)自外表面的反射光束；當(dāng)膜片的外表面處于收縮位置時(shí)產(chǎn)生不可檢測(cè)的反射光束；并且當(dāng)檢測(cè)到光束時(shí)生成高壓指示。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，包括在斷續(xù)器的封閉體積內(nèi)放置壓強(qiáng)傳感器，將窗口置入斷續(xù)器的外壁內(nèi)，將壓強(qiáng)傳感器所得壓強(qiáng)測(cè)量值轉(zhuǎn)換成光學(xué)信號(hào)，并引導(dǎo)光學(xué)信號(hào)穿過(guò)該窗口。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，包括在斷續(xù)器的封閉體積內(nèi)放置壓強(qiáng)傳感器，將壓強(qiáng)傳感器所得壓強(qiáng)測(cè)量轉(zhuǎn)換成RF信號(hào)，并將RF信號(hào)傳輸?shù)轿挥跀嗬m(xù)器外部的接收器。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓的裝置，包括封閉在斷續(xù)器內(nèi)、并具有第一表面與第二表面的可收縮器件，其中該第一表面相對(duì)于斷續(xù)器安裝；具有第一端與第二端的軸，其中該第一端連接到可收縮器件的第二表面；以及用于檢測(cè)軸的第二端的位置的裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓的裝置，該裝置包括具有活塞、第一體積和第二體積的汽缸，其中活塞將第一體積與第二體積分隔開(kāi)，第一體積流體連接到斷續(xù)器的內(nèi)部體積；連接到活塞并伸出汽缸外的軸；以及用于檢測(cè)軸的位置的裝置。


參閱以下詳細(xì)描述將可更好地理解本發(fā)明。該描述將參考附圖，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的真空斷續(xù)器的第一示例的橫截面視圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的真空斷續(xù)器的第二示例的橫截面視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于檢測(cè)電弧放電觸點(diǎn)的器件的部分橫截面視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處于低壓狀態(tài)的汽缸驅(qū)動(dòng)光學(xué)壓強(qiáng)開(kāi)關(guān)的部分橫截面視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處于高壓狀態(tài)的汽缸驅(qū)動(dòng)光學(xué)壓強(qiáng)開(kāi)關(guān)的部分橫截面視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處于低壓狀態(tài)的波紋管驅(qū)動(dòng)光學(xué)壓強(qiáng)開(kāi)關(guān)的部分橫截面視圖；
圖7是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處于高壓狀態(tài)的波紋管驅(qū)動(dòng)光學(xué)壓強(qiáng)開(kāi)關(guān)的部分橫截面視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于檢測(cè)來(lái)自電觸點(diǎn)的濺射碎片的光學(xué)器件的部分橫截面視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的自供電光學(xué)傳輸微電路的部分橫截面視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的自供電RF傳輸微電路的部分橫截面視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處于低壓狀態(tài)的膜片驅(qū)動(dòng)光學(xué)壓強(qiáng)開(kāi)關(guān)的部分橫截面視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處于高壓狀態(tài)的膜片驅(qū)動(dòng)光學(xué)壓強(qiáng)開(kāi)關(guān)的部分橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及用于測(cè)量高壓真空斷續(xù)器內(nèi)的壓強(qiáng)的方法與裝置。作為示例，隨后描述的各種實(shí)施例都與圖1所示的斷續(xù)器一起使用。這并非旨在將發(fā)明實(shí)施例僅限于這種斷續(xù)器配置，而是本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例同樣適用于圖2所示器件或其它任何類(lèi)似器件。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于檢測(cè)電弧放電觸點(diǎn)的器件的部分橫截面視圖300。隨著區(qū)域114的壓強(qiáng)的增大，由于氣體的電離造成壓強(qiáng)增大，觸點(diǎn)104與102之間將發(fā)生電弧放電。電絕緣光電檢測(cè)器310被用來(lái)觀測(cè)在觸點(diǎn)104與102之間分開(kāi)時(shí)在間隙306中所發(fā)射的光304。光電檢測(cè)器310可以是固態(tài)光電二極管或光電晶體管型檢測(cè)器，或者也可以是光電乘法器型檢測(cè)器?？紤]到成本，固態(tài)器件是較佳的。光電檢測(cè)器310被耦合到控制和連接電路312，該電路312包括將來(lái)自光電檢測(cè)器310的信號(hào)轉(zhuǎn)換成有用信息所需的必要元件(包括計(jì)算機(jī)處理器、存儲(chǔ)器、模擬放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、或者其它所需電路)。光電檢測(cè)器310通過(guò)光纖電纜308光學(xué)連接到透明窗口302。電纜308向高工作電壓的斷續(xù)器提供所需的物理與電氣絕緣。通常，電纜308由光學(xué)透明玻璃纖維、塑料、或陶瓷材料構(gòu)成，并且是非導(dǎo)電性的。窗口302安裝在斷續(xù)器的外殼上，最好安裝在絕緣體套管106上。窗口302也可安裝在罩上(例如108)(為了方便或如果需要)。窗口302由光學(xué)透明材料制成，包括但不限于玻璃、石英、塑料、或陶瓷。盡管沒(méi)有說(shuō)明，但是可能期望將多條電纜308連接到單個(gè)光電檢測(cè)器310，以便監(jiān)控例如三相接觸器中三個(gè)斷續(xù)器的任一個(gè)的狀態(tài)。類(lèi)似地，還需要將各自具有單獨(dú)電纜308的三相光電檢測(cè)器310連接到單個(gè)控制單元312。本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是控制單元312和/或光電檢測(cè)器310都可位于距離斷續(xù)器較遠(yuǎn)處。這允許對(duì)斷續(xù)器進(jìn)行方便的監(jiān)控而不需要從電路中移除電源。應(yīng)當(dāng)注意元件308、310、以及312并不相對(duì)于圖中的其它元件成比例。
盡管對(duì)由觸點(diǎn)102、104的電弧放電產(chǎn)生的光304的測(cè)量是對(duì)區(qū)域114的氣壓的間接測(cè)量，但卻是對(duì)斷續(xù)器中產(chǎn)生故障的機(jī)制的直接觀測(cè)。在足夠低的氣壓上，因?yàn)楸镜撞糠謿鈮翰恢С謿堄鄽怏w的電離，所以將觀測(cè)不到顯著的觸點(diǎn)電弧放電。隨著氣壓的增大，由電弧放電所產(chǎn)生的光將增多。光電檢測(cè)器310可觀測(cè)從電弧放電觸點(diǎn)發(fā)射出的光的強(qiáng)度、頻率(顏色)、和/或持續(xù)時(shí)間。在已知?dú)鈮籂顟B(tài)下由觸點(diǎn)電弧放電所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性可用來(lái)產(chǎn)生“觸發(fā)等級(jí)”或報(bào)警狀態(tài)。由光電檢測(cè)器310所產(chǎn)生的觀測(cè)數(shù)據(jù)可與存儲(chǔ)在控制器312中的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比較以產(chǎn)生報(bào)警狀態(tài)。光的強(qiáng)度、光的顏色、波形形狀、以及持續(xù)時(shí)間的每個(gè)特性可單獨(dú)或組合使用，以便指示故障狀態(tài)。或者，根據(jù)等離子物理學(xué)的第一原理生成的數(shù)據(jù)也可用作基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處于低壓狀態(tài)的汽缸驅(qū)動(dòng)光學(xué)壓強(qiáng)開(kāi)關(guān)404的部分橫截面視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處于高壓狀態(tài)的汽缸驅(qū)動(dòng)光學(xué)壓強(qiáng)開(kāi)關(guān)404的部分橫截面視圖。在這些實(shí)施例中，壓強(qiáng)檢測(cè)汽缸器件404包括連接到彈簧410的活塞406。腔室408流體連接到用于檢測(cè)區(qū)域416中的氣壓的斷續(xù)器402的內(nèi)部。與軸412連接的是活塞406。反射器件414連接到軸412，該反射器件可以是適于將從光纜418發(fā)射的光束的至少一部分返回到光纜420的任何表面。軸412在低壓下收回到汽缸404內(nèi)，并拉緊彈簧410，如圖4所示。光纖電纜418和420，與光電發(fā)送器422、光電檢測(cè)器424、以及控制單元426一起檢測(cè)軸412的位置。在高壓下，彈簧410將軸412伸出到反射器件414遮斷來(lái)自光纖電纜418(經(jīng)由光電發(fā)送器422)的光束的位置，從而經(jīng)由電纜420將反射光束發(fā)送回光電檢測(cè)器424。當(dāng)光電檢測(cè)器424接收到信號(hào)時(shí)產(chǎn)生報(bào)警狀態(tài)，指示斷續(xù)器402中的高壓狀態(tài)。軸412伸出以遮斷光束時(shí)的氣壓根據(jù)活塞406的相關(guān)于彈簧410的彈簧常數(shù)的橫截面積來(lái)確定。在低壓下拉直的彈簧將產(chǎn)生報(bào)警狀態(tài)。光纖電纜418和420向電路中的器件422-426提供必要的電絕緣。雖然前面的實(shí)施例已經(jīng)示出傳輸與檢測(cè)反射光束的光纖電纜，但是顯然可通過(guò)將各條光導(dǎo)電纜418與420的端部彼此相對(duì)來(lái)使用類(lèi)似的配置。在這種情況下，軸412的端部插入到兩條電纜之間，并在伸出位置阻擋光束。在光束被阻擋時(shí)產(chǎn)生報(bào)警狀態(tài)。
圖6是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處于低壓狀態(tài)的波紋管驅(qū)動(dòng)光學(xué)壓強(qiáng)開(kāi)關(guān)的部分橫截面視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處于高壓狀態(tài)的波紋管驅(qū)動(dòng)光學(xué)壓強(qiáng)開(kāi)關(guān)的部分橫截面視圖。波紋管602安裝在斷續(xù)器402內(nèi)，并且對(duì)斷續(xù)器的內(nèi)部密封，從而用于斷續(xù)器402內(nèi)部的真空密封得到保持。波紋管的內(nèi)部體積604與斷續(xù)器外部的大氣壓流體接觸。這可通過(guò)在軸606周?chē)峁┹^大間隙、或提供從波紋管602穿過(guò)斷續(xù)器內(nèi)壁的附加通道(未示出)來(lái)實(shí)現(xiàn)。波紋管602以這種方式制造當(dāng)波紋管內(nèi)部的氣壓等于波紋管外部的氣壓時(shí)處于圖7所示的收縮位置。當(dāng)波紋管外部被抽成真空，則波紋管向斷續(xù)器420的區(qū)域416內(nèi)部延伸。在圖7所示的報(bào)警(高)壓強(qiáng)狀態(tài)軸606伸出，并將反射器件608置于遮斷來(lái)自電纜418的光束的位置，而且將光束的至少一部分通過(guò)電纜420反射到檢測(cè)器424。與波紋管的直徑相關(guān)的“硬度”決定報(bào)警氣壓等級(jí)。更堅(jiān)硬的波紋管材料將導(dǎo)致更低的報(bào)警氣壓等級(jí)。光纖電纜418與420為器件中的電路422-426提供必要的電絕緣。雖然前面的實(shí)施例已經(jīng)示出傳輸與檢測(cè)光束的光纖電纜，但是顯然可通過(guò)使各個(gè)光導(dǎo)電纜418與420的端部彼此相對(duì)來(lái)使用類(lèi)似的配置。在這種情況下，軸606的端部插入兩條電纜之間，并在伸出位置遮擋光束。在光束被遮擋時(shí)產(chǎn)生報(bào)警狀態(tài)。
圖8是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于檢測(cè)來(lái)自電觸點(diǎn)的濺射碎片的光學(xué)器件的部分橫截面視圖800。隨著斷續(xù)器內(nèi)部氣壓的增大，將在觸點(diǎn)102與104之間的間隙306中產(chǎn)生電弧放電。電弧放電將從接觸表面“濺射”物質(zhì)，并在各個(gè)內(nèi)表面上沉積這些物質(zhì)。特別是，濺射碎片將沉積在表面802上，以及窗口302的內(nèi)表面808上。從光纜418發(fā)射的光束通過(guò)窗口302傳輸?shù)椒瓷浔砻?02。反射表面802將部分光束返回到光纜420。窗口表面808上的濺射碎片的量將決定光束806的衰減程度。如果光束衰減到低于特定量，則由控制單元426產(chǎn)生報(bào)警。另外，濺射碎片也將覆蓋反射表面802，從而導(dǎo)致光束的進(jìn)一步衰減。端口804置于窗口302的附近，以有助于將任何濺射物質(zhì)傳送到窗口表面。該實(shí)施例能夠提供用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)部真空緩慢退化的連續(xù)監(jiān)控功能。光束強(qiáng)度可經(jīng)由控制器426連續(xù)監(jiān)控并記錄，以隨著斷續(xù)器內(nèi)部真空狀態(tài)的惡化而安排預(yù)防性維護(hù)。
圖9是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的自供電光學(xué)傳送微電路902的部分橫截面視圖900。微電路902包括襯底904、光學(xué)傳送器件906、壓強(qiáng)測(cè)量元件908、放大器與邏輯電路910、以及感應(yīng)電源912。微電路902可以是單片硅集成電路；具有陶瓷襯底、以及互連到其上的多個(gè)硅集成電路與離散元件的混合集成電路；或者基于印刷電路板的器件。通過(guò)互連到襯底904上電路的單片壓強(qiáng)傳感器908測(cè)量斷續(xù)器中的區(qū)域114和114’的氣壓。放大器和邏輯電路910轉(zhuǎn)換來(lái)自壓強(qiáng)傳感器908的信號(hào)信息以便由光學(xué)發(fā)送器件906傳輸。來(lái)自器件906的光學(xué)傳輸經(jīng)由位于斷續(xù)器外部的光纜420通過(guò)窗口302傳送到控制單元426。光學(xué)傳輸可以是模擬或數(shù)字的，但最好是數(shù)字的。微電路902可傳輸連續(xù)的氣壓信息、高壓報(bào)警信息，或兩者。感應(yīng)電源912從斷續(xù)器內(nèi)的振蕩磁場(chǎng)獲得電源。這通過(guò)在襯底904上放置導(dǎo)線回路(未示出)，然后整流并過(guò)濾從導(dǎo)線回路獲得的感生AC電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。光電發(fā)送器件906可以是如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的發(fā)光二極管或激光二極管。襯底904上元件的構(gòu)造實(shí)質(zhì)上可以是單片的或混合的。因?yàn)槠骷?02中沒(méi)有電路參考接地，所以不需要高壓絕緣。用于器件424、426的高壓絕緣由如本發(fā)明前述實(shí)施例的光纜420提供。
圖10是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的自供電RF傳輸微電路1002的部分橫截面視圖1000。微電路1002包括襯底1004；壓強(qiáng)測(cè)量元件1006；放大器、邏輯、以及RF傳輸電路1008；以及感生電源1010。微電路1002可以是單片硅集成電路；具有陶瓷襯底、以及互連到其上的多個(gè)硅集成電路與離散元件的混合集成電路；或者基于器件的印刷電路板。通過(guò)互連到襯底1004上的電路的單片電路壓強(qiáng)傳感器1006測(cè)量斷續(xù)器中的區(qū)域114和114’的氣壓。放大器和邏輯電路轉(zhuǎn)換來(lái)自壓強(qiáng)傳感器1006的信號(hào)信息，以便由集成在電路1008內(nèi)的RF發(fā)送器進(jìn)行傳輸。來(lái)自器件906的RF傳輸經(jīng)過(guò)絕緣體106傳輸?shù)轿挥跀嗬m(xù)器外部的接收器單元1014。各種協(xié)議與方法適用于集成電路的RF傳輸，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。為了本發(fā)明的目的，RF傳輸包括微波與毫米波傳輸。接收器單元1014可以位于距離斷續(xù)器任何方便距離處，在微電路1002所包含的發(fā)送器的范圍內(nèi)。接收器單元可設(shè)置成監(jiān)控來(lái)自駐留在多個(gè)斷續(xù)器器件的一個(gè)或多個(gè)微電路的傳輸。單元1014包括必要的處理器、存儲(chǔ)器、模擬電路、監(jiān)控傳輸?shù)慕涌陔娐?，并按需發(fā)出報(bào)警與其它信息。感生電源1010從斷續(xù)器內(nèi)的振蕩磁場(chǎng)獲得電源。這通過(guò)在襯底1004上放置導(dǎo)線回路(未示出)，然后整流并過(guò)濾從導(dǎo)線回路獲得的感生AC電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖11是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處于低壓狀態(tài)的膜片驅(qū)動(dòng)光學(xué)壓強(qiáng)開(kāi)關(guān)的示意性視圖1100。圖12是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處于高壓狀態(tài)的膜片驅(qū)動(dòng)光學(xué)壓強(qiáng)開(kāi)關(guān)的示意性視圖1200。通過(guò)使用膜片1101可獲得用于檢測(cè)斷續(xù)器高壓的低成本可選實(shí)施例。膜片1101固定到通常是中空且管狀的構(gòu)件1104。構(gòu)件1104又固定在斷續(xù)器片1106的一部分?；蛘撸て?101可直接附著到斷續(xù)器的外表面(如果方便的話)。由于薄圓頂材料的易碎性，構(gòu)件1104使用焊接或銅焊連接到斷續(xù)器的較厚金屬構(gòu)件。構(gòu)件1104也可能銅焊到絕緣體部分(例如，參考前面圖中的106)的端口。在斷續(xù)器內(nèi)部處于低壓時(shí)，則圓頂1101可處于收縮位置，如圖11所示。處于高壓時(shí)，圓頂1101可處于圖12的膨脹位置。圓頂從收縮狀態(tài)變化到膨脹狀態(tài)時(shí)的壓強(qiáng)將處于2到14.7psia的范圍，更好是在2與7psia之間。圓頂位置通過(guò)元件418-426來(lái)檢測(cè)。在低壓狀態(tài)，收縮圓頂生成相對(duì)平坦的平面1102。由發(fā)送器件422生成的光束經(jīng)由光纜418傳輸?shù)奖砻?102。反射光束經(jīng)由光纜420從表面1102返回到光學(xué)檢測(cè)器件424。在高壓狀態(tài)，圓頂快速形成近似半球的膨脹形狀，并在其表面1202具有顯著曲率。此曲率使得從光纜418端部發(fā)射出的光束偏離光纜420的接收端，從而在檢測(cè)器424引起信號(hào)損耗，并在器件426的電路內(nèi)產(chǎn)生報(bào)警狀態(tài)。也可能通過(guò)使用光纜418和420來(lái)反轉(zhuǎn)邏輯，以便檢測(cè)處于膨脹位置的圓頂?shù)母浇?，從而在其降低到近似平面位置時(shí)產(chǎn)生信號(hào)損耗?；蛘撸赏ㄟ^(guò)位于圓頂外表面的機(jī)械軸(未示出)來(lái)檢測(cè)圓頂位置，軸的另一端遮斷光束，如圖4-7的實(shí)施例中所示。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，包括測(cè)量從所述斷續(xù)器內(nèi)的觸點(diǎn)產(chǎn)生的電弧發(fā)射出的光的至少一部分的強(qiáng)度；將所述測(cè)量強(qiáng)度與預(yù)定值相比較；以及當(dāng)所述測(cè)量強(qiáng)度超出所述預(yù)定值時(shí)提供第一指示。
2.如權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，還包括測(cè)量所述電弧的持續(xù)時(shí)間；將所述測(cè)量持續(xù)時(shí)間與預(yù)定時(shí)間段相比較；以及當(dāng)所述測(cè)量持續(xù)時(shí)間超出所述預(yù)定時(shí)間段時(shí)提供第二指示。
3.如權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，所述測(cè)量強(qiáng)度由光電檢測(cè)器確定。
4.如權(quán)利要求3所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，從所述電弧發(fā)射出的光的所述至少一部分通過(guò)光纖電纜導(dǎo)向至所述光電檢測(cè)器。
5.一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，包括使光束傳輸通過(guò)位于所述斷續(xù)器外壁的窗口；使所述光束從反射表面反射，所述反射表面駐留在所述斷續(xù)器的內(nèi)部體積內(nèi)；測(cè)量反射光束的至少一部分的強(qiáng)度；將所述測(cè)量強(qiáng)度與預(yù)定值相比較；以及當(dāng)所述測(cè)量強(qiáng)度小于所述預(yù)定值時(shí)提供指示。
6.如權(quán)利要求5所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，所述光束通過(guò)光纖電纜傳輸?shù)剿龃翱凇?br> 7.如權(quán)利要求5所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，所述反射光束通過(guò)光纖電纜傳輸?shù)綔y(cè)量器件。
8.如權(quán)利要求7所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，所述測(cè)量器件包括光電檢測(cè)器。
9.一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，包括將膜片置入所述斷續(xù)器的外壁內(nèi)，其中對(duì)低于第一預(yù)定值的內(nèi)部壓強(qiáng)所述膜片處于收縮位置，而對(duì)高于第二預(yù)定值的內(nèi)部壓強(qiáng)所述膜片處于膨脹狀態(tài)；在所述膜片的外表向引導(dǎo)光束；當(dāng)所述膜片處于所述收縮位置時(shí)，檢測(cè)來(lái)自所述外表面的反射光束；當(dāng)所述膜片的所述外表面處于膨脹位置時(shí)，產(chǎn)生不可檢測(cè)的反射光束；以及當(dāng)不再檢測(cè)到所述光束時(shí)，生成高壓指示。
10.如權(quán)利要求9所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，使用光纖電纜將所述光束導(dǎo)向所述外表面。
11.如權(quán)利要求9所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，使用光纖電纜將所述反射光束傳輸?shù)綑z測(cè)器件。
12.如權(quán)利要求9所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，所述第一預(yù)定值在2與7psia之間。
13.如權(quán)利要求9所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，所述第二預(yù)定值在2與7psia之間。
14.一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，包括將膜片置入所述斷續(xù)器的外壁內(nèi)，其中對(duì)低于第一預(yù)定值的內(nèi)部壓強(qiáng)所述膜片處于收縮位置，而對(duì)高于第二預(yù)定值的內(nèi)部壓強(qiáng)所述膜片處于膨脹位置；在所述膜片的外表面引導(dǎo)光束；當(dāng)所述膜片處于所述膨脹位置時(shí)，檢測(cè)來(lái)自所述外表面的反射光束；當(dāng)所述膜片的所述外表面處于收縮位置時(shí)，產(chǎn)生不可檢測(cè)的反射光束；以及當(dāng)檢測(cè)到所述光束時(shí)，生成高壓指示。
15.如權(quán)利要求14所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，使用光纖電纜將所述光束導(dǎo)向所述外表面。
16.如權(quán)利要求14所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，使用光纖電纜將所述反射光束傳輸?shù)綑z測(cè)器件。
17.如權(quán)利要求14所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，所述第一預(yù)定值在2與7psia之間。
18.如權(quán)利要求14所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，所述第二預(yù)定值在2與7psia之間。
19.一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，包括將壓強(qiáng)傳感器置入所述斷續(xù)器的封閉體積內(nèi)；將窗口置入所述斷續(xù)器的外壁內(nèi)；將所述壓強(qiáng)傳感器所得的壓強(qiáng)檢測(cè)值轉(zhuǎn)換成光信號(hào)；以及引導(dǎo)所述光信號(hào)通過(guò)所述窗口。
20.如權(quán)利要求19所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，所述光學(xué)信號(hào)通過(guò)光纖電纜傳輸?shù)浇邮掌骷?br> 21.如權(quán)利要求19所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，所述接收器件包括光電檢測(cè)器。
22.如權(quán)利要求19所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，具特征在于，所述壓強(qiáng)傳感器通過(guò)所述斷續(xù)器內(nèi)的磁場(chǎng)供電。
23.一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，包括將壓強(qiáng)傳感器置入所述斷續(xù)器的封閉體積內(nèi)；將通過(guò)所述壓強(qiáng)傳感器所得的壓強(qiáng)檢測(cè)值轉(zhuǎn)換成RF信號(hào)；以及將所述RF信號(hào)傳輸?shù)轿挥谒鰯嗬m(xù)器外部的接收器。
24.如權(quán)利要求23所述的用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的方法，其特征在于，所述壓強(qiáng)傳感器通過(guò)所述斷續(xù)器內(nèi)及其周?chē)拇艌?chǎng)供電。
25.一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的裝置，其特征在于，包括具有活塞的汽缸、第一體積和第二體積的汽缸，所述活塞分隔所述第一體積與第二體積，所述第一體積流體連接到所述斷續(xù)器的內(nèi)部體積；連接到所述活塞并伸出所述汽缸外的軸；以及用于檢測(cè)所述軸的位置的裝置。
26.一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)的高壓狀態(tài)的裝置，其特征在于，包括封閉在所述斷續(xù)器內(nèi)、具有第一表面與第二表面的可收縮器件，所述第一表面相對(duì)于所述斷續(xù)器固定，所述第二表面隨著所述斷續(xù)器內(nèi)壓強(qiáng)的增大可相對(duì)于所述第一表面移動(dòng)；具有第一端與第二端的軸，所述第一端連接到所述可收縮器件的所述第二表面；以及用于檢測(cè)所述軸的所述第二端的位置的裝置。
全文摘要
一種用于檢測(cè)斷續(xù)器內(nèi)高壓狀態(tài)的方法，包括測(cè)量從斷續(xù)器內(nèi)的觸點(diǎn)產(chǎn)生的電弧發(fā)射出的光的強(qiáng)度；將測(cè)量強(qiáng)度與預(yù)定值相比較；以及當(dāng)測(cè)量強(qiáng)度超出預(yù)定值時(shí)提供指示。
文檔編號(hào)H01H33/30GK101015031SQ200580020569
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月18日
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