專利名稱：旋轉(zhuǎn)吹弧和膨脹吹弧的斷路器的制作方法
這一發(fā)明涉及一種具有密封外殼的斷路器，殼內(nèi)充滿高介電強(qiáng)度的氣體并包含一個或多個斷路器斷口，每一斷口(pole)包括——一個斷路腔室，它有回轉(zhuǎn)表面，其兩端均用端盤密封。
——一對管狀電弧觸頭，同軸布置在上述斷路腔室中，每一觸頭都穿過上述端盤中的一個，從而在電弧觸頭分開位置使斷路腔室與上述外殼相通，借助于管狀電弧觸頭構(gòu)成的氣體泄流渠道而形成膨脹室。
——一個線圈或者一個永久磁鐵，在斷路腔室內(nèi)由上述端盤之一所支撐，以便在電弧觸頭分離區(qū)建立磁吹場，使得在兩個分開的電弧觸頭之間引起的電弧旋轉(zhuǎn)。
——一對主觸頭，布置于斷路腔室之外并使它們在發(fā)生斷路器開斷操作時，在電弧觸頭分離之前就開斷。
一種先有技術(shù)的斷路器，是將用膨脹氣體氣動吹弧和轉(zhuǎn)動環(huán)形電極形成磁吹弧結(jié)合起來。這種斷開方式可以用于中、高壓斷路器，并具有操作力要求低的優(yōu)點。已建議這種斷路器除了適合能確保斷流的電弧觸頭之外，還適合流有額定電流并在電弧觸頭分離之前就開斷的主觸頭。這些先有技術(shù)的設(shè)備很復(fù)雜，并且要求非常精密的電氣聯(lián)結(jié)。
本發(fā)明的目的，是完成一種結(jié)構(gòu)和設(shè)計都特別簡單的斷路器，使電流的導(dǎo)通及開斷功能分開。
按照本發(fā)明制成的斷路器，其特點是前述回轉(zhuǎn)表面及支撐線圈或永久磁鐵的端盤由金屬制做，并在電氣上與穿過這一端盤的電弧觸頭相連，另一端盤由絕緣材料制做，以便在觸頭開斷位置處提供電氣上的絕緣前述回轉(zhuǎn)表面的環(huán)形邊緣，安排成與絕緣端盤相鄰近，或者用來支撐主靜觸頭。
回轉(zhuǎn)表面，本例中的斷路腔室的圓柱形表面以及鄰近斷路區(qū)的端盤都用金屬制成，用來支撐或構(gòu)成主靜觸頭及其到靜止電弧觸頭的聯(lián)接，這些都做為電流輸入的導(dǎo)體。對面的斷路腔室另一端盤遠(yuǎn)離開斷區(qū)，而且較少承受熱的和機(jī)械的應(yīng)力，它可以由絕緣材料制成，在斷路器的開斷位置提供電氣絕緣。這個絕緣端盤是錐形的，這有很大優(yōu)越性，開且包括有以很小間隙圍繞動觸頭的圓柱形金屬嵌件，它在電氣上與動觸頭相聯(lián)，比如是通過彈簧圈形成的摩擦接觸而實現(xiàn)。主動觸頭被支撐并在電氣上聯(lián)接到電弧動觸頭，這使開關(guān)裝置的制造及裝配大大簡化。主靜觸頭及主動觸頭的裝配考慮到斷路腔室的尺寸在其延伸部進(jìn)行。主觸頭包括有一個漏斗形指式觸頭是很有利的，它或者能夠牢固地固定在這些觸頭的移動部份，或者可以牢固地固定在這些觸頭的靜止部份。根據(jù)一個替代方案，這一漏斗形指式觸頭可以安置成做為接觸橋，與面對面布置的兩個主靜觸頭配合作用。每一斷口可以裝在各自的同軸圓柱形的外殼里并在開斷腔室之外，或者是全部斷路器斷口都布置在適當(dāng)形狀的共同外殼之內(nèi)。本發(fā)明適用于具有磁吹弧線圈的斷路器，此線圈在主觸頭開斷時或者在電弧接上極板時接入電路也適用于具有永久磁鐵磁吹弧的斷路器。下面就通過兩個管狀電弧觸頭而具有雙重氣吹的斷路器，對本發(fā)明加以描述，而這也適合于具有單吹的斷路器，特別是通過動觸頭泄出氣體形成氣吹的那種斷路器。
從以下的本發(fā)明各種說明性方案的描述中，其他優(yōu)越性及特點會變得更加明顯，這些方案只做為非限制性的實例并以附圖代表之。其中

圖1是按照本發(fā)明的一個斷路器之軸向剖面簡圖，右手側(cè)的半個剖面表示這個斷路器處于閉合位置，而左手側(cè)的半個剖面表示它在開斷位置圖2是圖1中II-II線截成的橫斷面圖3是按照圖1配置的斷路腔室一種替代方案的放大局部視圖。
圖4和圖5是類似于圖3的視圖，說明本發(fā)明的兩種替代方案。
在這些圖中，一個中壓或高壓開關(guān)的斷口包括有由圓柱形套筒12所封閉的外殼10，在其兩端用兩塊端盤14、16密封。外殼10中充以高介電強(qiáng)度的氣體，通常是常壓或高壓的六氟化硫。圓柱形套簡12可以由絕緣材料制成；而端盤14、16由導(dǎo)電材料做成，形成電流輸入端板。布置在外殼10軸線上的操作桿18，緊配合穿過端盤16并在外殼10之內(nèi)以管狀動磁頭20延伸。管狀動觸頭20在其端部支持一個電弧動觸頭22，與對面的端盤14所支撐的電弧靜觸頭24相配合。由圓柱表面28和兩個端盤30、32所形成的斷路腔室26同軸地環(huán)繞著電弧觸頭22、24。圓柱形表面28和鄰近靜觸頭24的端盤30由金屬制成并在電氣上與靜觸頭24相聯(lián)。動觸頭20所穿過的對面那個端盤32是用絕緣材料做的，以保障動觸頭20和圓柱表面28之間的絕緣。在斷路腔室26之內(nèi)，布置著一個線圈34，它與金屬端盤30毗連。眾所周知型式的線圈34，是以電極板36“加蓋”的，從而形成面對電弧觸頭22的電弧移動的導(dǎo)向板。線圈34一方面在電氣上聯(lián)到極板36，另一方面又聯(lián)到端盤30，這就在斷路器處于閉合位置時，使線圈34串聯(lián)嵌進(jìn)電弧觸頭22和靜觸頭24之間。在圖1的右手側(cè)所代表的斷路器處于開斷位置時，斷路腔室26與外殼10相通，這就形成了一個膨脹室，一方面是通過其基座在觸頭內(nèi)管與外殼10之間有聯(lián)絡(luò)孔38的管狀動觸頭20，另一方面是通過管形靜觸頭24，后者以中心孔道40通過線圈34延伸，并在基座上通過孔道42與外殼10相通。在圖1右半部視圖所代表的斷路器閉合位置，電弧動觸頭22與極板36緊接，阻斷了由觸頭20、24形成的兩路排氣渠道。電弧動觸頭22是半固定套簡式觸頭，靠彈簧44偏移至延伸位置?；瑒佑|頭46由外殼10的端盤16支撐，與動觸頭20配合動作，提供這個動觸頭20和端盤16形成的電流輸入端板之間的電氣聯(lián)接。
斷路腔室26的圓柱形表面28，通過做為主靜觸頭的凸緣48延伸超過絕緣端盤32。主靜觸頭48與主動觸頭50配合工作，后者是由牢固裝在動觸頭20上的支座52所支承的漏斗形指式觸頭構(gòu)成的。漏斗形觸頭50的指與凸緣48的內(nèi)表面配合工作，從而照顧了斷路腔室26的尺寸。但是，非常清楚的是，當(dāng)主觸頭的尺寸是第二位問題時，也可以采用相反的安排，使凸緣48在外面靠緊。
從上面的描述中，根據(jù)本發(fā)明做成的開關(guān)的運行，就很明顯了在圖1右側(cè)半個視圖所代表的斷路器閉合位置，在給定瞬間電流通過端盤16流入，流經(jīng)滑動觸頭46，動觸頭20，支座52，漏斗形指式觸頭50，主觸頭48，圓柱表面28，導(dǎo)電端盤30，靜觸頭24和輸出端盤14。很少部分電流要流經(jīng)由電弧動觸頭22、極板36、線圈34和導(dǎo)電端盤30所形成的并聯(lián)支路。斷路器的開斷是由圖1中操作桿18的下滑控制的，此桿將漏斗形指式主觸頭50向下移到與主靜觸頭48的分離位置。在斷路器開斷動作的第一階段，套簡式裝配的電弧動觸頭22由于彈簧44的作用而仍然緊靠著極板36。一旦主觸頭48、50分離，電流就轉(zhuǎn)入由電弧動觸頭22和線圈34所形成的并聯(lián)支路。發(fā)生主觸頭48、50開斷，而不會產(chǎn)生電弧，而一旦電流轉(zhuǎn)入并聯(lián)支路，線圈34就產(chǎn)生磁場，吹斷在斷路器連續(xù)的開斷移動過程中，當(dāng)電弧觸頭22、36分離時所產(chǎn)生的電弧。拉進(jìn)斷路腔室26的電弧引起室內(nèi)氣體溫度增高、壓力增大，這些氣體通過管狀觸頭20、24泄入外殼10形成的膨脹室，氣流吹斷伸展在電弧動觸頭22和極板36之間的電弧。電弧的旋轉(zhuǎn)吹動和膨脹氣吹的綜合作用，保證了高速滅弧效果。斷路區(qū)布置在斷路腔室26的金屬端盤30的附近，而由絕緣材料做成的對面端盤32位于離電弧作用區(qū)很遠(yuǎn)的地方。從而免受電弧作用的損害。用將絕緣端盤32布置遠(yuǎn)離斷路區(qū)的方法，減少了污染和損壞的危險，同時，采用具有圓柱形金屬外殼28的斷路腔室26，也確保了主靜觸頭48和靜觸頭24電氣上相聯(lián)。總裝非常簡單和緊湊。
在上述例子中，一旦主觸頭48、50開斷，線圈34立即并入電流通路，但是，非常清楚的是，這種“并入電路”可以靠電弧接上電極板36自動實現(xiàn)。線圈34也可以用永久磁鐵代替，而氣吹可以通過觸頭之一，主要是動觸頭20來進(jìn)行。也可米用一種多斷口斷路器將幾個斷口組合起來而外殼10對全部斷口通用而構(gòu)成，外殼的形狀自然要適合在其中安排這些斷口的需要。
主觸頭48、50的結(jié)構(gòu)可以不同，下面參照圖3、圖4為例，說明兩種可選用的方案。在這些圖中，用同樣的標(biāo)號表明與圖1中同樣的或類似的部件。
在圖3中，動觸頭20支撐漏斗形指狀接觸橋式的主動觸頭54。在右側(cè)半個視圖所代表的斷路器閉合位置，漏斗狀指形接觸橋54一方面與斷路腔室26所支撐的主靜觸頭48配合，另一方面又與在電氣上聯(lián)接到電流輸入端盤16的圓柱狀靜觸頭56配合。當(dāng)發(fā)生斷路器的開斷動作時，橋式接觸器54被拉進(jìn)圓柱形靜觸頭56里面，以前述方式與主靜觸頭48分離。將主觸頭安排成接觸橋式，可使電流主回路與旁路都更好地開斷，但是操作并無改變。
按照圖4說明的替代方案，漏斗形指式主觸頭58，由斷路腔室26的圓柱形表面28所支撐，這個漏斗形指式觸頭58沿圓柱形主動觸頭60的方向伸展，后者牢固地固定在動觸頭20上。通過漏斗形指式觸頭58與斷路器固定部分的配合，使可動裝配件的重量減少，并使觸頭斷開速度大大增加。
斷路腔室26的絕緣端盤32支持著由絕緣材料或者導(dǎo)電材料制成的凸緣62，配置于主觸頭58、60和動觸頭20之間。這種凸緣62可以用于描述過的各種可選用方案中。
圖5說明一種絕緣端盤32的較佳方案，它自然可以用于各替代方案之中。絕緣端盤32是錐形的，這就增加了爬電距離并改善了介電強(qiáng)度。在動觸頭20和絕緣端盤32之間，配置一個金屬嵌件64，它環(huán)繞著動觸頭20，其間隙很小并通過在嵌件64上面對動觸頭20的環(huán)形溝中埋設(shè)的彈性金屬環(huán)66所形成的滑動接觸，使嵌件64在電氣上聯(lián)至動觸頭20，這樣就避免了在動觸頭20和絕緣端盤32之間允許相對滑動的氣隙中起火的危險。
權(quán)利要求
1.一種具有密封外殼(10)的斷路器，其中充以高介電強(qiáng)度氣體，并包括一個或多個斷路器斷口，每一斷口包括一個斷路腔室(26)，它有一個在兩端用端盤(30，32)緊緊密封的回轉(zhuǎn)表面(28)。一對電弧觸頭(20，2224，36)，其中至少一個是管狀的，同軸布置在上述斷路腔室(26)中而且每一個觸頭都穿過上述端盤(30，32)之一，從而在電弧觸頭的分離立置使斷路腔室與上述外殼相通，通過由一個或幾個管狀電弧觸頭構(gòu)成的氣體外流渠道形成膨脹室(10)。一個線圈(34)或者一個永久磁鐵，它由斷路腔室(26)內(nèi)的端盤之一(30)所支撐，以便在電弧觸頭分離區(qū)建立一個磁吹場，使得在兩個分離的電弧觸頭之間產(chǎn)生的電弧旋轉(zhuǎn)。一對主觸頭(48，50；48，54，56；58，60)，布置在斷路腔室(26)之外，當(dāng)發(fā)生斷路器的開斷操作時使主觸頭在電弧觸頭分離之前就斷開，其中，上述回轉(zhuǎn)表面(28)和支撐線圈(34)或永久磁鐵的端盤(30)由金屬制成，并在電氣上聯(lián)到穿過這端盤的電弧觸頭(24)上。另一端盤(32)由絕緣材料制成，以便在觸頭的開斷位置提供電氣上的絕緣。上述回轉(zhuǎn)表面(28)的環(huán)形邊緣安排成鄰近絕緣端盤(32)，或者支撐主靜觸頭(48，58)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1做成的斷路器，其中，斷路腔室(26)的絕緣端盤(32)有穿其而過的滑動電弧動觸頭(20，22)，這觸頭與穿過金屬端盤(30)的電弧靜觸頭(24，26)配合動作，電弧靜觸頭與此金屬端盤在電氣上和機(jī)械上是相聯(lián)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1做成的斷路器，其中，電弧觸頭(20，22；24，36)的接觸區(qū)在軸向偏于支撐線圈(34)或永久磁鐵的金屬端盤(30)那一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1做成的斷路器，其中，磁吹線圈(34)包括有毗鄰并在電氣上聯(lián)到金屬端盤(30)的一面，另一面加蓋并聯(lián)至環(huán)形極板，它與電弧靜觸頭(24)配合形成電弧移動的導(dǎo)向板，此電弧靜觸頭在軸向穿過此線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1做成的斷路器，其中，管狀電弧動觸頭(20，22)穿過斷路腔室(26)的絕緣端盤(32)，并通過緊配合穿過密封外殼(10)的操作桿(18)而延伸。漏斗狀指形主動觸頭(50)牢固地固定在電弧動觸頭和操作桿組件上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1做成的裝置，其中，主動觸頭是由牢固固定在電弧動觸頭(20，22)上的漏斗狀指形接觸橋(54)形成的，在斷路器的閉合位置，指形接觸橋能夠把彼此相對的兩個主靜觸頭(48，56)之間的絕緣間隙橋接起來。
7.根據(jù)權(quán)利要求1做成的裝置，其中，上述回轉(zhuǎn)表面(28)的環(huán)狀邊緣支撐一個漏斗狀主靜觸頭(58)，能與圓柱形環(huán)式的主動觸頭(60)配合動作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1做成的裝置，其中，錐形絕緣端盤(32)包括有以很小間隙環(huán)繞電弧動觸頭(22)的金屬嵌件(64)，此嵌件與電弧動觸頭在電氣上是相聯(lián)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1做成的裝置，其中，上述外殼(10)支持兩個連結(jié)端盤(14，16)，分別聯(lián)到電弧靜觸頭(24)和電弧動觸頭(20，22)，做為電流輸入導(dǎo)體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1做成的裝置，其中，上述外殼(10)是圓筒形的，并含有軸向布置在該外殼內(nèi)的一個斷口，斷路腔室(26)也是圓筒形的。
全文摘要
一個在六氟化硫中膨脹吹弧和旋轉(zhuǎn)吹弧的斷路器，包括有一個金屬斷路腔室，后者支撐一個能與主動觸頭配合作用的主靜觸頭。這個斷路腔室包括有遠(yuǎn)離斷路區(qū)的絕緣端盤和其對面的接近斷路區(qū)的金屬端盤，后者支撐一個線圈式或永磁式磁吹磁鐵，使得裝于斷路腔室內(nèi)的電弧觸頭之間產(chǎn)生的拉弧旋轉(zhuǎn)。
文檔編號H01H33/70GK1030496SQ8810401
公開日1989年1月18日 申請日期1988年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月2日
發(fā)明者喬治斯·伯納德, 雷曼德·布里森, 皮里·萊克勒克, 奧迪爾·菲魯, 弗朗西斯·斯卡波尼 申請人:梅蘭日蘭公司