專利名稱：中壓氣體斷路器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一個中壓斷路器，其絕緣是一種具有良好絕緣性能的氣體，例如六氟化硫(SF6)，該氣體同時還能熄滅開關觸頭分離時所形成的電弧。
這種類型的斷路器包含一個具有電弧觸頭的斷流器室，斷流器室中的氣體在這些觸頭分離時被電弧加熱，使氣壓增加。氣體膨脹，并在電流第一次過零時熄滅電弧。
這種設備存在的問題是在遮斷低電流時(例如，該電流小于或等于斷路器電路中的額定電流)，隨斷流器室的體積不同，壓力增加可能不足或過大。如果斷流器室大，壓力增加就少，滅弧效果可能不足;如果斷流器室小，壓力升得高，但滅弧時間可能不足以取得滿意的效果。
在遮斷高電流時(例如，短路電流)，壓力增加一定不能太大，因為這會損壞斷流器室。
解決這些問題的一種意見是，做一個斷流器室，使其空間依要遮斷的電流可變(注意查看條件DE-A-3727802和EP-A-0315505)。這可通過用連于帶彈簧活塞的半固定觸頭代替斷路器中常用的固定觸頭來實現?；钊奈灰齐S要遮斷的電流而改變，而斷流器室就相應地大些或小些。更確切地說，斷流器室的空間對低電流保持不變;如果電流達到一個特定門限，就加入一個附加空間;對于要遮斷中等電流，斷流器室空間通過反抗彈力使活塞位移而增加。在這種設備中，氣體被電弧污染，這不利于有效滅弧。
本發(fā)明的一個目的是，提供一個沒有上述缺陷的斷路器，當達到一較高電流門限時，它使氣體如此循環(huán)，以促進氣體絕緣性能恢復，并在每一電弧根部處去熄滅它。
本發(fā)明是一個中壓斷路器，它包含一個充滿絕緣氣體的密封箱體，一電連接于第一接線端的半固定第一觸頭和一個電連接于第二接線端并機械地連于操作機構的可動第二觸頭，所述半固定觸頭與在構成第一空間的第一氣缸中移動的活塞相結合，第一氣缸的一端有一噴咀，當斷路器處于閉合位置時動觸頭可插入噴咀，所述活塞由彈簧推動，在所述第一空間減小的方向上移動，斷路器具有當要遮斷的電流達到一個預定門限值時，使氣體在所述第一空間和第二空間之間自動循環(huán)的裝置;所述半固定觸頭是一個連通第三空間的管子，第三空間由箱體其余部分構成。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述氣體循環(huán)裝置包含在所述第一氣缸上的多個開口，以便排氣到所述第二空間中，后者與噴咀內部連通。
在另一實施例中，所述氣體循環(huán)裝置包含安排在所述第一氣缸里的閥門，以便排氣到第二空間中去，僅當第一氣缸中的壓力達到一個預定的門限，閥門才打開。
在再一個實施例中，所述氣體循環(huán)裝置包含一個氣缸套，把第一和第二空間隔開，如果所述第一空間中的壓力達到所述門限，氣缸套能夠反抗彈力而移動。
參看附圖，從下面對本發(fā)明各種實施例的說明中就可以更好地理解本發(fā)明。
圖一是斷路器第一實施例的軸向截面的局部示意圖。
圖二和三是解釋圖一中的斷路器在遮斷高電流時功能的圖。
圖四是按本發(fā)明斷路器第二個實施例的軸向截面局部示意圖。
圖五是按照本發(fā)明斷路器第三個實施例的軸向截面局部示意圖。
圖六是解釋圖五的斷路器功能的圖。
圖七是按照本發(fā)明斷路器第四個實施例的軸向截面局部示意圖。
圖八是解釋圖七斷路器功能的圖。
圖九是按照本發(fā)明斷路器第五個實施例的軸向截面局部示意圖。
圖十是解釋圖九斷路器功能的圖。
圖一示出一個絕緣材料做的箱體1，它充有良好絕緣性能的氣體，如六氟化硫SF6，氣壓為數巴。第一接線端2穿過箱體，被密封在箱體1上。接線端通過編線3與被稱做半固定觸頭的第一觸頭4電連接，這樣取名的原因以后要解釋。觸頭4端部有一個磨損部分4A，由耐電弧效應的材料制成，例如是鎢基合金。
第二接線端5穿過箱體1，并被密封到箱體1上。接線端5經滑動觸頭6被電連接到桿7上，桿7構成斷路器的動觸頭;桿7通過箱體，并被密封到箱體1上。桿7連于一個操作機構(未示出)。桿7有一個端部7A，是由耐電弧效應的材料做成的。
半固定觸頭4被裝到在一個確定了第一空間V1的固定氣缸9中滑動的活塞8上，活塞8向上移動受到環(huán)9A限制，向下移動受到氣缸9上的臺肩9B限制。觸頭4是靠彈簧10推動而向下移動，當斷路器處于閉合位置，彈簧10被壓縮，如

圖1中的情況。
氣缸9在一個較大氣缸12里面，V2表示氣缸9和12之間的空間?？臻gV1和V2通過氣缸9壁上端的開口13連通。氣缸9和12在低端彼此靠近，形成了穿過噴咀15的軸向通道14，觸頭桿7穿過噴咀15滑動。
字母a和b表示半固定觸頭4端部移動的范圍，字母a和c表示的動觸頭7移動的范圍。
接線端2中的孔16能使箱體1中的氣體不受限制地循環(huán)。
斷路器操作過程如下遮斷低電流低電流是低于或等于接有斷路器電路中的額定電流的電流。
動觸頭7由操作機構驅動;觸頭4由彈簧10帶著和觸頭7一起運動，直到位置b;在這期間，空間V1被絕熱地壓縮了，移動一開始，活塞8就超過了開口13，從而使空間V1和V2之間不再連通。當觸頭4的端部到達位置b，觸頭4和7分離，電弧產生;一旦觸頭7的端部通過噴咀15的狹窄區(qū)(位置C)，空間V1中的氣體膨脹，通過噴咀15，熄滅電弧?？臻gV1氣體發(fā)熱所致的壓力增加是很小的，因為要遮斷的電流是很小的，并且推回活塞8的趨向被彈簧10的作用抵消了。
當遮斷一低電流時，滅弧所需的少量能量是由減少到最低限度的V1空間中的氣體壓縮來提供的。
遮斷中等電流中等電流，是線路額定電流和特定門限之間的電流，例如，5倍的額定電流。
操作是相似的，但當觸頭分離時，電弧強度的熱效應造成壓力增加，反抗彈簧10的作用而將活塞8推回;然而，由于要遮斷的電流僅是一個中等電流，這個壓力增加不足以把活塞8推過開口13，V1空間仍被隔離。不過，V1空間中壓力升高已足夠遮斷中等電流。
遮斷高電流高電流是所述門限值以上的電流。
當觸頭分離，所產生的電弧使壓力增加，將活塞8推回超過開口13，從而在空間V1和V2之間形成了通路。這就把壓力升高限制在一個容許值;當電流過零，V1空間中氣體壓力升高，如果活塞8仍在開口上方(圖2)，就由通道14，由開口13，由V1空間來滅弧;如果活塞8已移到開口13以下(圖3);就通過空間V1和通道14滅弧。注意，由于通道14的存在，氣流被噴咀15很好地集中而被引導到極靠近電弧根部，保證有效滅弧。
在觸頭4上做一個軸向開口4B，對引導氣流更接近電弧的另一根部以及造成反方向另一股氣流，其結果可能是有利的。
圖四是斷路器第二個實施例的軸向截面局部示意圖。本圖和圖一的共同部分具有相同的數標。本實施例與圖一至三實施例的區(qū)別是開口13免除了，代之以閥門19，閥門19只能從V1空間朝V2空間方向打開。這些閥門被標定得僅當V1空間中壓力達到一個表示遮斷高電流引起的電弧的特定門限時才打開。動作過程對遮斷低電流和中等電流情況完全相同。在遮斷高電流時，V1空間里的壓力增加，使閥門19打開，在V1空間和V2空間之間形成通路。然后V2一空間的壓力上升，氣體通過通道14熄滅電弧。
圖五是斷路器另一實施例軸向截面局部示意圖。本圖和圖五的共同部分有相同的數標。
本實施例中，V1、V2空間之間的通路和圖一中一樣是開口13，但通路14被取消了，代替它的是一個或多個單向閥20，它只允許氣體從V2空間流向V1空間。
遮斷低、中電流的動作過程和以前描述的一樣。
下面是遮斷高電流的動作過程當電流達到一個最大值，空間V1的壓力增加，頂起觸頭4和活塞8?；钊?移動超過開口13，從而在空間V1、V2間形成通路。這時，V1空間里的壓力高于V2空間里的壓力。所以閥門20被關閉。
當電流向零下降(電流在過零點被遮斷)，V1空間里的壓力下降，使活塞8向下移動，使空間V2和V1隔離。當空間V1中的壓力下降到低于空間V2中的壓力，閥門20打開，氣體從V2空間流入V1空間，從而有助于滅弧(圖六)。
本實施例的優(yōu)點是能使熱氣體在V2空間里循環(huán)，從開口13進來，從閥門20出去;這就達到促進氣體絕緣性能恢復的目的。
圖七是本發(fā)明再一個實施例軸向載面局部示意圖，本圖和圖一的共同部分的帶有相同的數標。
在本實施例中，箱體1頂部由一塊金屬板蓋住，它構成第一接線端。半固定觸頭4伸到箱體1的外面，其端部4D用來容納彈簧52，彈簧52壓在箱體頂部絕緣構架53上。桿4和板50間的電氣接觸是通過滑動觸頭54實現的。觸頭4包含一個法蘭盤4C，活塞56緊緊靠住它?；钊辉俦还潭ǖ接|頭4上，而代之以沿著它滑動。彈簧57壓在板50上，并推動活塞56抵住法蘭盤4C。活塞56在V1空間的氣缸58中滑動，其臺肩58A用于限制活塞56的移動。與活塞相對的一頭的氣缸端部是一個錐形部分58B，它由絕緣材料制成，并有一個孔，動觸頭7可以從中穿過。氣缸58的頂部有多個開口58C，當活塞56處于升高的位置，它在V1、V2空間之間形成一個通路，V2空間由與氣缸58同軸的并固定到板50上的氣缸60構成。氣缸60底部被一個絕緣噴咀61封住，且和錐形部分58B共同形成了向弧區(qū)開口的通路62。
管4的內部，通過孔64，與活塞56上方的空間V3連通，V3空間通過孔56與氣缸60外面的空間V4連接。所有這些孔有助于氣體在箱體1內循環(huán)。
圖六中表示閉合位置的斷路器的動作，和結合圖一敘述的情況相同，僅有一微小差別當遮斷高電流時，活塞被V1空間中增加的壓力頂起，直到超過開口58C，在空間V1和V2之間建立起通路;但在這方面和圖一中裝置的區(qū)別是和活塞是分離的觸頭4由于彈簧52的作用而繼續(xù)移動，結果，氣流就被引導到極接近電弧根部，如圖八所示。
圖九中斷路器和圖一中斷路器的區(qū)別在于空間V1和V2被氣缸套70隔開，氣缸套70可以在活塞8和氣缸12之間以密封方式滑動。氣缸套被一個錐形絕緣材料部分71封閉。該部分71和噴咀15共同形成一個通道72。當斷路器如圖八所示處于閉合位置時，通道由于彈簧73的作用驅動氣缸套抵住部件12的一角而封閉。
當遮斷低、中電流時通路72仍是封閉的。
當遮斷高電流時，V1空間中的壓力增加，提起套筒70，把空間V2增加到斷流器室空間中去。當電流過零時，氣體經過通道72(圖十)。
剛剛介紹過幾個實施例的本發(fā)明，使斷流器室的空間更有效地和要遮斷的電流相配。氣流被引導到電弧的根部就保證了絕對有效性。斷路器內部安排(如圖一、四、五和七的實施例)使得氣體能夠循環(huán)，它的絕緣性能因此也就迅速被恢復，實現最佳滅弧。
權利要求
1.中壓斷路器包括一個充滿絕緣氣體的密封箱體，內含一個電連接于第一接線端的半固定第一觸頭和一個電連接于第二接線端且機械地連于操作機構的可動第二觸頭，所述半固定觸頭與在構成第一空間的第一氣缸中移動的活塞相結合，在第一氣缸一端有一個噴咀，當斷路器處于閉合位置時，所述的動觸頭可插入噴咀，所述活塞可由彈簧推動，在所述第一空間減小的方向上移動，斷路器具有當要遮斷的電流達到一個預定門限值時，使氣體在所述第一空間和第二空間之間自動循環(huán)的裝置，所述半固定觸頭是一個通過第三空間的管子，第三空間由箱體其余部分構成。
2.按照權利要求1的斷路器，其中，所述氣體循環(huán)裝置包含所述第一氣缸上的多個開口，以便把所述氣體排入所述第二空間，使氣體能夠循環(huán)，所述第二空間由通道與所述噴咀內部連通。
3.按照權利要求1的斷路器，其中所述氣體循環(huán)裝置包含安排在第一氣缸內的閥門，以便排氣到所述第二空間，該閥門僅在從所述第一氣缸到所述第二空間的方向上打開，閥門被標定得使其僅當所述第一氣缸內壓力達到一個表示遮斷一個高電流引起的電弧的預定門限時才打開，所述第二空間由通道與所述噴咀內部連通。
4.按照權利要求1的斷路器，其中所述氣體循環(huán)裝置包含一個氣缸套，把所述第一和第二空間隔開，如果所述第一空間內的壓力達到所述門限，氣缸套能反抗彈簧的作用而移動。
5.按照權利要求1-4的任何一個權利要求的斷路器，其中所述半固定觸頭是被固定在活塞上的。
6.按照權利要求1-4中任何一個權利要求的斷路器，其中所述半固定觸頭與所述活塞是分開的。
7.按照權利要求1-6中任何一個的斷路器，其中所述第二空間與一個建立和所述噴咀相鄰區(qū)域連通的裝置相連。
8.按照權利要求7的斷路器，其中建立連通的裝置包含所述第二空間壁上和所述噴咀中的通道。
9.按照權利要求7的斷路器，其中所述建立通道裝置包含安排在第一、第二空間之間的在所述噴咀附近的單向閥。
10.按照權利要求7的斷路器，其中所述建立通道裝置包含由所述噴咀和一個分離所述第一、第二空間的錐形部分確定的通道。
全文摘要
中壓斷路器包含一個充滿絕緣氣體的密封箱體、電連接于第一接線端的半固定第一觸頭和電連接于第二接線端且機械地連于操作機構的可動第二觸頭。半固定觸頭與在構成第一空間的第一氣缸中移動的活塞相結合。在第一氣缸的一端有一噴嘴所述活塞由彈簧推動，在第一空間減小的方向上移動。斷路器具有當要遮斷的電流達到一個預定門限值時，使氣體在所述第一空間和第二空之間自動循環(huán)的裝置。所述半固定觸頭是一個連通第三空間的管子，第三空間由箱體其余部分構成。
文檔編號H01H33/915GK1050287SQ9010792
公開日1991年3月27日 申請日期1990年8月18日 優(yōu)先權日1989年8月18日
發(fā)明者德尼·迪富爾內, 米歇爾·佩雷 申請人:Gec阿爾斯托姆有限公司