CN101882532A - Sf6气体密度继电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SF₆气体密度继电器，基座、主波登管、补偿波登管、若干微动开关、与微动开关相对应的调节件，其中主波登管的一端焊接在基座上并与之连通，另一端焊接在闷头上；而补偿波登管一端焊接在闷头上，另一端焊接在端座上；补偿波登管内充有密封的气体，对密度继电器起温度补偿用；密度继电器的信号输出接点采用微动开关。这就彻底解决了温度补偿难的问题、接点接触不良的问题、受海拔高度和大气压影响的问题。另外本发明具有很高的抗振性能，可以不充硅油，完全克服漏油问题，具有不怕振动的优点，可以很好地应用在SF₆电气设备上。采用此技术方案的SF₆气体密度开关，设计合理、工作稳定可靠，温度补偿性能更准确，精度更高。

Description

SF6气体密度继电器

技术领域

本发明涉及一种继电器，尤其涉及一种应用在SF₆(六氟化硫)电气设备上的SF₆气体密度继电器。

背景技术

SF₆电气产品已广泛应用在电力部门，工矿企业，促进了电力行业的快速发展。保证SF₆电气产品的可靠安全运行已成为电力部门的重要任务之一。SF₆电气产品的灭弧介质和绝缘介质是SF₆气体，不能发生漏气，若发生漏气，就不能保证SF₆电气产品可靠安全运行。所以监测SF₆电气产品的SF₆密度值是十分必要的。现在用来监测SF₆密度普遍采用一种机械的指针式密度继电器，具有当SF₆电气产品发生漏气时能够现场显示密度值，且还具有报警及闭锁功能，而这些密度继电器基本上都是测量SF₆气体相对压力的。而对于有些场合(如低压力的表，或高海拔地区)就需要密度继电器的壳体是密封的，这样其性能就不受海拔、气候的影响，可以应用在各个场所。目前市场上虽然有这种测量SF₆气体绝对压力的全密封密度继电器，但其测量压力的传感器采用波纹管，而接点采用磁助式电接点形式，壳体密封效果不是十分可靠；由于波纹管的位移量小，精度也难以做好；由于采用波纹管作为压力传感元件，制造成本也高。综上所述，需要发明一种SF₆气体密度继电器：密封可靠，温度补偿性能准确，精度高，接点接触可靠，不受海拔或气压影响，且抗振性能好，大大提高产品质量，减低制造成本是非常必要的。

另外目前普遍所采用一种机械的指针式SF₆气体密度继电器来监测SF₆密度，即当SF₆电气产品发生漏气时该继电器能够报警及闭锁，同时还能显示现场密度值。该密度继电器一般采用单温度补偿元件和游丝型电接点，虽然增加了磁助式吸力，对接点的可靠闭合有帮助，但也造成实际动作时的密度值与指针显示值的差异，另外在密度高于设定值时，其动接点是随着指针而动，由于游丝的力很小，使得磁助式吸力也不能调得太大，一旦密度值到了设定动作值(报警或闭锁)时，信号触点(报警或闭锁)动作了，此时指针如果在其附近，会产生振动，就可能使信号重新断开，发出误动作。另外，触点(报警或闭锁)闭合时，其闭合力仅靠触头的游丝的微小力，即使加上磁助式力，也还是很小，因此极其怕振。最关键的是磁助式游丝型电接点，由于其闭合力仅靠触头的游丝的微小力，即使加上磁助式力，也还是很小，所以接触不好，受到氧化或污染，常发生接触不良现象，造成严重后果。另外为了提高其抗振性，一般都充有硅油，但由于制造上的原因，普遍存在漏油问题。一旦漏油，用户只有重新更换，造成经济损失，也不能很好满足要求。

而现在所开发出的另一种接点采用微动开关的无油型SF₆气体密度继电器，该SF₆气体密度继电器的结构如图1、图2所示，它包括SF6气体接头29、机芯9，壳体31、刻度盘34、指针19、主波登管1、温度补偿元件32、接线座28、微动开关41、42、43、印制电路板36、定位板33、固定板8、电线37、调节件111、112、113、连接杆7、接点操作臂12、表玻璃35、罩圈27、基座3和SF₆气体输送管30。其中，SF₆气体接头29、接线座28、表玻璃35、罩圈27和基座3分别固定在壳体31上。机芯9和固定板8分别安装在基座3上，指针19和刻度盘34分别固定在机芯9上。主波登管1的一端焊接在基座3上并与之连通，另一端通过端座6与温度补偿元件32的一端相连接，温度补偿元件32的另一端与接点操作臂12、13相连接，接点操作臂12、13的一端与连接杆7的一端相连接，连接杆7的另一端与机芯9相连接。接点操作臂12上固定有调节件111、112、113。微动开关41、42、43分别焊接在印制电路板36上，印制电路板36安装在固定板8上，固定板8又安装在基座3上。微动开关41固定在调节件111的下方，微动开关42固定在调节件112的下方，微动开关43固定在调节件113的下方。各微动开关上分别设有操作臂411、421、431。定位板33固定在机芯9上，其前端延伸到主波登管1与温度补偿元件32相连的一端的端座6的下方，它的功能是：当SF₆气体密度下降到一定值时，限位主波登管1向下移动，保护微动开关，进而保护接点操作轴12不被压坏而变形，使整个系统保持可靠工作。

微动开关的接点，通过电线37，从印制电路板36连接到接线座28上，接线座28固定在壳体31上。表玻璃35、罩圈27分别固定在壳体31上，能保护其内部机构免受机械损伤和污物、雨水侵入。SF₆气体输送管30的一端与基座3相连接，且可靠密封，SF₆气体输送管30的另一端与接头29相连接，且可靠密封。

上述SF₆气体密度继电器所采用的微动开关虽然具有一定的优点，但由于其设计的不尽合理，在使用中仍存在以下问题：

1、由于这种SF₆气体密度继电器是测量SF₆气体相对压力的，因此受海拔高度和大气压变化影响大，从而也不能很好保证系统可靠工作。

2、由于这种SF₆气体密度继电器测量的温度是密度继电器处的温度，很难实现外接感温包，因此对应用在SF₆设备和密度继电器间温差大的场合是不适合的，从而其应用范围小。

综上所述，当前所有的SF₆气体密度继电器的温度补偿性能均不够好、或接点接触不够稳定、或应用范围受海拔高度的影响大。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种温度补偿性能很好、接点接触很好、应用范围大的SF₆气体密度继电器，用于控制和监视密封容器中SF₆气体或其混合气体的密度，并针对SF₆电气设备中出现的气体泄漏情况，及时发出报警信号和闭锁信号，为保障电力安全起到作用。

本发明是这样实现的：一种SF₆气体密度继电器，包括SF₆气体密度继电器的壳体、设置在该壳体内的基座、波登管、闷头、若干密度继电器的信号输出接点、与信号输出接点相对应的调节件及端座，所述波登管包括并排设置的主波登管和补偿波登管，主波登管的一端焊接在基座上并与之连通，另一端焊接在闷头上；而补偿波登管一端焊接在闷头上，另一端焊接在端座上；该补偿波登管内部充有对密度继电器起温度补偿用的被密封的气体；信号输出接点为微动开关。

所述的SF₆气体密度继电器，所述补偿波登管通过连接管与设在壳体外的感温包气路连通，感温包与被测气源处于同一环境中。

所述的SF₆气体密度继电器，所述调节件固定在接点操作臂上，接点操作臂固定在端座上；调节件控制微动开关，输出信号。

所述的SF₆气体密度继电器，所述密度继电器还包括机芯、指针、表盘，其中机芯固定在壳体内，机芯通过连杆与端座相连接，机芯上设有指针，结合表盘可以显示气体密度值。

所述的SF₆气体密度继电器，所述机芯包括轴齿轮和与该轴齿轮啮合连接的扇形齿轮，所述接点操作臂的一端连接在机芯的扇形齿轮的转轴上并随该扇形齿轮的转轴转动，该接点操作臂上沿长度方向径向地间隔开设有与调节件相对应的螺纹穿孔，所述每个调节件插接在一个螺纹穿孔中并且其端部抵靠在微动开关的操作臂上。

所述的SF₆气体密度继电器，所述机芯还包括机芯下夹板，所述接点操作臂的一端连接在扇形齿轮的转轴上，另一端可转动地连接在机芯下夹板上，所述调节件设在接点操作臂上。

所述的SF₆气体密度继电器，所述扇形齿轮的转轴和接点操作臂之间设有孔向调整件，当接点操作臂的螺纹穿孔方向调节到相应位置时，所述孔向调整件把扇形齿轮的转轴和该接点操作臂联成一体，以使所述调节件固定在接点操作臂合适方向的位置上。

所述的SF₆气体密度继电器，所述接点操作臂与扇形齿轮的转轴连成一体，该扇形齿轮的转轴跨接在机芯的机芯夹板间。

所述的SF₆气体密度继电器，所述调节件为调节螺钉，调节件上设有锁紧件，该锁紧件为锁紧螺母。

所述的SF₆气体密度继电器，所述的密度继电器还包括一设在壳体底部的底盘，该底盘和壳体之间通过若干个减振器固定连接。

本发明SF₆气体密度继电器由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下明显的优点和特点：

由于采用波登管内充有密封的气体实现对密度继电器的温度补偿功能，而密度继电器的信号输出接点采用微动开关。使温度补偿功能容易实现，也大大提高温度补偿精度；采用微动开关作为接点信号输出，不会发生接点接触不良现象，保证系统可靠工作；所测量的压力是绝对压力，这样也就不会受海拔高度和大气压的影响，可以应用在任何场合。密封补偿用的波登管的气体还可以通过连接管与设在壳体外的感温包气路连通，而感温包与被测气源处于同一环境中，使密度继电器能够准确反映所测量或监控的SF₆设备的气体的温度，能够真实反应所监控的SF₆设备的密度。这样一来就大大的提高了这种SF₆气体密度继电器的接点性能和精度性能及应用范围，是一种名副其实的性能卓越SF₆气体密度继电器，可以很好地应用在SF₆电气设备上。

另外说明，本发明所述的一种SF₆气体密度继电器包括SF₆气体密度继电器和SF₆混合气体密度继电器。

附图说明

图1为现有技术指针式SF₆气体密度继电器的结构示意图；

图2为图1所示结构的局部侧视图；

图3为本发明的SF₆气体密度继电器的内部结构示意图；

图4为本发明的SF₆气体密度继电器的内部结构的透视图；

图5本发明的SF₆气体密度继电器的另一内部结构示意图；

图6和图7为图5所示结构中微动开关和调节件之间位置关系的侧视图；

图8为本发明的SF₆气体密度继电器的结构示意图；

图9为本发明的SF₆气体密度继电器的刻度盘的结构示意图；

图10本发明的外接感温包的SF₆气体密度继电器的内部结构示意图；

图11本发明的SF₆气体密度继电器的另一内部结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：

本实施例以带有三个微动开关的动作触头型继电器为例，其调节件固定在接点操作臂上，接点操作臂又固定在端座上，调节件控制微动开关，输出信号。

请参见图3和图4并结合图1和图2，本发明的SF₆气体密度继电器主要由接头29、壳体31、刻度盘34、指针19、主波登管1、补偿波登管2、基座3、三个微动开关41、42、43、闷头5、端座6、连接杆7、固定板8、机芯9、气管10、三个调节件111、112、113、接点操作臂12、13、接线座28、印制电路板36、电线37、表玻璃35、罩圈27及道管30，其中，为了提高抗振性能，我们可以加宽波登管的宽度，如可以把主波登管1和2的宽度设计为20～40mm；

接头29固定在壳体31上；机芯9固定在基座3上；主波登管1的一端焊接在基座3上并与之连通，另一端焊接在闷头5上；而补偿波登管2一端焊接在闷头5上，另一端焊接在端座6上；补偿波登管2内通过气管10充有密封的气体，对密度继电器起温度补偿用；端座6与接点操作臂12、13相连接，接点操作臂13的一端与连接杆7的一端相连接，连接杆7的另一端与机芯9相连接。接点操作臂12上固定有调节件111、112、113；三个微动开关41、42、43分别固定在印制电路板36上；印制电路板36固定在固定板8上；固定板8又安装在基座3上；三个微动开关41、42、43对应设置在各调节件111、142、113的一侧，即微动开关41固定在调节件111的一侧，微动开关42固定在调节件112的一侧，微动开关43固定在调节件113的一侧，各微动开关41、42、43分别连接有操作臂411’、421’、431’；指针19和刻度盘34分别固定在机芯9上；三个微动开关41、42、43的接点通过电线37从印制电路板36连接到接线座28上；接线座28固定在壳体31或壳体后托盘的支承板上。表玻璃35、罩圈27分别固定在壳体31上，能保护其内部机构免受机械损伤和污物、雨水侵入；道管30的一端与基座3相连接，且可靠密封；道管30的另一端与接头29相连接，且可靠密封。

在另一实施方案中，如图5所示，其调节件固定在接点操作臂上，接点操作臂连接在机芯上。接点操作臂的一端连接在机芯的扇形齿轮的转轴上并随该扇形齿轮的转轴转动，该接点操作臂上沿长度方向径向地间隔开设有与调节件相对应的螺纹穿孔，每个调节件插接在一个螺纹穿孔中并且其端部抵靠在微动开关的操作臂上，调节件控制微动开关，输出信号。接头29固定在壳体31上；机芯9固定在基座3上；主波登管1的一端焊接在基座3上并与之连通，另一端焊接在闷头5上；而补偿波登管2一端焊接在闷头5上，另一端焊接在端座6上；补偿波登管2内充有密封的气体，对密度继电器起温度补偿用；端座6与连接杆7相连接；连接杆7又与机芯9的扇形齿轮相连接；三个调节件111、112、113设在接点操作轴12上；三个微动开关41、42、43分别固定在印制电路板36上；印制电路板36固定在固定板8上；固定板8又安装在基座3上；三个微动开关41、42、43对应设置在各调节件111、112、113的左侧或右侧，即微动开关41固定在调节件111的左侧或右侧，微动开关42固定在调节件112的左侧或右侧，微动开关43固定在调节件113的左侧或右侧，各微动开关41、42、43分别连接有操作臂411’、421’、431’；指针19和刻度盘34分别固定在机芯9上；三个微动开关41、42、93的接点通过电线37从印制电路板36连接到接线座28上；接线座28固定在壳体31或壳体后托盘的支承板上。表玻璃35、罩圈27分别固定在壳体31上，能保护其内部机构免受机械损伤和污物、雨水侵入；道管30的一端与基座3相连接，且可靠密封；道管30的另一端与接头29相连接，且可靠密封。

接点操作轴12的一端连接在机芯9的扇形齿轮的转轴上并随该扇形齿轮的转轴转动，即该接点操作轴12的一端连接在扇形齿轮的转轴上，另一端可转动地固定在机芯夹板上；

接点操作轴12可为扇形齿轮的转轴延伸段，该扇形齿轮的转轴可以分别跨接在机芯的机芯夹板上。

该接点操作轴12上沿长度方向径向地间隔开设三个分别用于固定三个调节件111、112、113的螺纹穿孔，每个调节件111、112、113插接在一个螺纹穿孔中并且其端部分别抵靠在微动开关41、42、43的操作臂411’、421’、431’上；调节件111、112、113为调节螺钉，调节件111、112、113上分别设有锁紧件161、162、163，该锁紧件161、162、163为锁紧螺母；可以方便的调节微动开关41、42、43的动作值，调节好了，就用锁紧件161、162、163紧固，这样可以大大提高劳动生产率，提高工作效率。

接点操作轴12与扇形齿轮的转轴的连接形式不受限制，可以多样化。当接点操作轴12与扇形齿轮的转轴为两段式时，接点操作轴12上螺纹穿孔的方向可以调节，即在接点操作轴12与扇形齿轮的转轴之间可设有一孔向调整件，该孔向调整件由一套筒及一止头螺钉构成，该套筒的一头套接在扇形齿轮的转轴上，另一头的内径与接点操作轴12的直径匹配，并且在靠近另一头的外周面上径向开设一止头螺孔，当接点操作轴12上的螺纹穿孔方向调到合适位置时插入套筒后，止头螺钉旋接在止头螺孔中，将接点操作轴12和扇形齿轮的转轴固定连接，即使调节件111、112、113固定在该接点操作轴12合适方向的位置上。另外，或孔向调整件由设在接点操作轴12与扇形齿轮的转轴连接处的凸环及一止头螺钉构成，该凸环的内径与扇形齿轮的转轴的直径匹配，并且在其外周面上径向开设一止头螺孔，当接点操作轴12上的螺纹穿孔方向调节到合适位置时，将扇形齿轮的转轴插套在该凸环中，再用止头螺钉旋接在止头螺孔中，将接点操作轴12和扇形齿轮的转轴固定连接，即使调节件111、112、113固定在该接点操作轴12合适方向的位置上。

由于接点操作轴12有了很好的定位和限位作用，使调节件111、112、113就有了很好的定位和限位作用，可防止调节件111、112、113发生卡住或脱离微动开关41、492、43的现象，不会发生误动作，保证系统可靠工作。

再请参阅图6至图7，本发明的SF₆气体密度继电器，其调节件驱动微动开关把接点信号输出，即各微动开关41、42、43上的操作臂411’、421’、431’在任意位置可与对应的调节件111、112、113相接触，或各微动开关41、42、43上的按钮41’、42’、43’可与对应的调节件111、112、113直接相接触。

密度继电器还可以带有底盘39，该底盘39和壳体31之间通过若干避振垫38固定连接，如图8所示。由于有了避振垫38的缓冲作用，可以进一步提高密度继电器的抗振性能。

本发明还可以使密度继电器显示范围做到-0.1MPa，这给用户带来使用的方便，如补气抽真空时就可以显示其真空值，如图9所示。

参阅图10，密度继电器的补偿波登管2通过连接管10与设在壳体外的感温包21气路连通。使用时，感温包21与被测气源处于同一环境中。这样一来就使密度继电器能够准确反映所测量或监控的SF₆设备的气体的温度，能够真实反应所监控的SF₆设备的密度。大大的提高了这种SF₆气体密度继电器的应用范围，是一种名副其实的性能卓越SF₆气体密度继电器，可以很好地应用在SF₆电气设备上。

在另一实施方案中，如图11所示，密度继电器仅有信号输出，而没有机芯、指针、表盘等部件，即不显示气体密度值，仅输出接点信号。

本实用新型的作用原理是基于弹性元件补偿波登管2，利用补偿波登管2内充有补偿用的标准SF₆气体对变化的压力和温度进行修正，反应SF₆气体密度的变化。即在同样的环境温度下，SF₆电气设备内的温度升高或降低，则补偿波登管2内的标准压力的SF₆气体也同样升高或降低，就克服了温度的影响。即在被测介质SF₆气体的压力作用下，其密度值的变化，压力值也相应的变化，迫使主波登管1之末端产生相应的弹性变形-位移，如果电气设备漏气了，主波登管1的气体密度值下降，主波登管1产生相应的向下位移，使端座6也相应位移，其密度值下降到低于腔体内标准的SF₆气体密度值的一定程度(达到报警或闭锁值)，端座12上的调节件11就推动相应的微动开关4，相应的微动开关4接点就接通，发出相应的信号(报警或闭锁)，达到监视和控制电气开关等设备中的SF₆气体密度，使电气设备安全工作。如果其密度值升高了，压力值也相应的升高，升高到一定程度，主波登管1也产生相应的向上位移，使端座6相应位移，端座6上的调节件11就相应位移，其密度值升高到高于腔体内标准的SF6气体密度值的一定程度(达到报警或闭锁值)，就远离相应的微动开关4，其接点就断开，信号(报警或闭锁)就解除。由于在同样的环境温度下，如果SF₆气体密度值高，则其压力值也大；如果SF₆气体密度值低，则其压力值也小。这样一来就克服了温度对密度测量的影响。当SF₆电气设备的SF₆气体密度值高于腔体内标准的SF₆气体密度值的一定程度时，则SF₆电气设备的SF₆气体压力值就比腔体内标准的SF₆气体压力值大，即大于设定点时其接点就断开，信号(报警或闭锁)就解除；而当SF₆电气设备的SF₆气体密度值低于腔体内标准的SF₆气体密度值的一定程度时，则SF₆电气设备的SF₆气体压力值就比腔体内标准的SF₆气体压力值小，即小于设定点时其接点就接通，就发出相应的信号(报警或闭锁)。

由于发明的信号接点采用微动开关形式，且微动开关接点的控制全部由调节件来控制，而调节件的控制是由端座6和补偿波登管2来执行的，密度值下降了，补偿波登管2就相应移动，直至信号(报警或闭锁)接点动作，即微动开关接点接通。密度值越下降，微动开关就接通越牢靠，波登管以较大的力作用在微动开关上，微动开关处于很好的压力下和良好的接通中，不怕振动。同时由于波登管的位移比波纹管要大，就容易把精度做准，容易加工，容易调试，可降低成本。同时由于接点采用微动开关形式，增大接点容量，提高接触可靠性。

综上所述，本发明由于采用了波登管作为压力传感器，而接点采用微动开关。经过这样处理，就具有非常好的性能，达到：A、密封更可靠；B、温度补偿性能更准确；D、精度更高；E、接点更可靠；F、抗振性能更好；G、制造成本更低。这样一来就大大的提高了这种密度继电器的性能和性价比。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。如接点操作轴的形式可以灵活多样。

Claims (10)

1.一种SF₆气体密度继电器，包括SF₆气体密度继电器的壳体、设置在该壳体内的基座、波登管、闷头、若干密度继电器的信号输出接点、与信号输出接点相对应的调节件及端座，其特征在于：所述波登管包括并排设置的主波登管和补偿波登管，主波登管的一端焊接在基座上并与之连通，另一端焊接在闷头上；而补偿波登管一端焊接在闷头上，另一端焊接在端座上；该补偿波登管内部充有对密度继电器起温度补偿用的被密封的气体；所述信号输出接点为微动开关。

2.如权利要求1所述的SF₆气体密度继电器，其特征在于：所述补偿波登管通过连接管与设在壳体外的感温包气路连通，感温包与被测气源处于同一环境中。

3.如权利要求1所述的SF₆气体密度继电器，其特征在于：所述调节件固定在接点操作臂上，接点操作臂固定在端座上；调节件控制微动开关，输出信号。

4.如权利要求1所述的SF₆气体密度继电器，其特征在于：所述密度继电器还包括机芯、指针和表盘，其中机芯固定在壳体内，机芯通过连杆与端座相连接，机芯上设有指针，结合表盘可以显示气体密度值。

5.如权利要求4所述的SF₆气体密度继电器，其特征在于：所述机芯包括轴齿轮和与该轴齿轮啮合连接的扇形齿轮，所述接点操作臂的一端连接在机芯的扇形齿轮的转轴上并随该扇形齿轮的转轴转动，该接点操作臂上沿长度方向径向地间隔开设有与调节件相对应的螺纹穿孔，所述每个调节件插接在一个螺纹穿孔中并且其端部抵靠在微动开关的操作臂上。

6.如权利要求5所述的SF₆气体密度继电器，其特征在于：所述机芯还包括机芯下夹板，所述接点操作臂的一端连接在扇形齿轮的转轴上，另一端可转动地连接在机芯下夹板上，所述调节件设在接点操作臂上。

7.如权利要求5所述的SF₆气体密度继电器，其特征在于：所述扇形齿轮的转轴和接点操作臂之间设有孔向调整件，当接点操作臂的螺纹穿孔方向调节到相应位置时，所述孔向调整件把扇形齿轮的转轴和该接点操作臂联成一体，以使所述调节件固定在接点操作臂合适方向的位置上。

8.如权利要求5所述的SF₆气体密度继电器，其特征在于：所述接点操作臂与扇形齿轮的转轴连成一体，该扇形齿轮的转轴跨接在机芯的机芯夹板间。

9.如权利要求1所述的SF₆气体密度继电器，其特征在于：所述调节件为调节螺钉，调节件上设有锁紧件，该锁紧件为锁紧螺母。

10.如权利要求1所述的SF₆气体密度继电器，其特征在于：所述的密度继电器还包括一设在壳体底部的底盘，该底盘和壳体之间通过若干个减振器固定连接。

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