CN1019870B

CN1019870B - 开关

Info

Publication number: CN1019870B
Application number: CN90100610A
Authority: CN
Inventors: 高秀; 保春; 筑紫正; 伊藤俊二; 本田春雄
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-02-08
Filing date: 1990-02-08
Publication date: 1992-12-30
Also published as: EP0382145A2; CN1044872A; DE69019184T2; EP0382145B1; EP0382145A3; DE69019184D1; KR900013551A; KR0163584B1; US5045651A

Abstract

一种带有与活动触点的分离动作协调工作的负压室的开关。该负压室与一个用来将一种流体注入该负压室的装置连接。从而可在活动触点分离动作的初始阶段抑制该负压室内的负压。

Description

本发明涉及一种开关，更确切地说，涉及一种带有一个可向电弧发出喷射气流的负压发生器的开关。

常规的这类开关的组成包括：一个充有SF₆气体之类的灭弧流体的密封容器、以相互之间可相对分离的方式安装在该容器内的一个固定触点和一个活动触点、一个带有可利用触点分离所形成的电弧的能量来给灭弧流体增压的增压室的增压器、以及一个带有可利用触点分离动作所带动的一个缸体与一个活塞的相对运动来产生负压的负压室的负压发生器（正如日本专利公报No.16485/1987号所公开的）。由增压室产生、吹向负压室的气流喷射到分开的触点之间的电弧上，从而将电弧熄灭。

在一个装有一个增压器和一个具有上述结构的负压发生器的常规开关中、负压发生器自断开动作的初始阶段开始工作，从而产生负压。由于这个原因，开关的动作部件必须设计得能够在动作开始时就迅速地产生一个与所形成的负压相应的很大的动作力。但是，这种动作部件通常使用压缩空气，因而很难在动作的初始阶段获得大的动作力，这可以从其压力特性中看出。另一方面，采用其它结构的动作部件则会增大其体积，也是不利的。

因此，本发明的目的就是解决已有技术中的上述问题，并提供一种能够抑制动作初始阶段负压室内反作用力的迅速产生从而缩小动作部件体积的开关。

为了达到这个目的，本发明提供一种装有一个与触点分离动作协调工作的负压室的开关，其特征是负压室同一个能向负压室注入流体从而在触点分离的初始阶段抑制负压室内负压的装置相连。

如上所述，本发明的开关能够在触点分离的初始阶段抑制负压的产生。因此，由负压的产生所形成的反作用力在分离动作的初始阶段不会作用在动作部件上，并且动作部件可以靠一个很小的动作力来工作。在分离动作初始阶段结束之后，有可能靠动作部件在分离动作初始阶段获得的惯性力使动作部件抵抗由产生负压所形成的反作用力而动作。因而不仅可以缩小动作部件体积，而且可采用使用压缩空气的动作部件。

本发明的上述及其它目的、性能和优点通过下面结合附图对最佳实施例进行描述可以变得明了。

图1是本发明开关的一个实施例的截面图;

图2是图1所示实施例沿Ⅱ-Ⅱ线的截面图;

图3至6是图1所示实施例的不同动作状态的截面图;

图7和8是该实施例的压力特性曲线同常规开关的曲线相比较情况;

图9是图2所示部分另一个方案的截面图;

图10是本发明开关的另一个实施例的截面图;

图11是本发明开关的又一个实施例的主要部分的截面图;

图12和13是图11所示实施例的主要部分的截面图，表示其动作过程;

图14是本发明开关的另一个实施例的主要部分的截面图;

图15和16是图14所示实施例的主要部分的截面图，表示其

动作过程;

图17表示本发明开关的又一个实施例的主要部分;

图18和19是本发明开关的另一些实施例的主要部分的截面图，表示其不同动作状态;以及

图20至23是本发明开关的又一些实施例的主要部分的截面图。

本发明的各实施例将在下文中参照相应附图予以说明。

图1是本发明开关的一个实施例处于闭合状态的垂直截面图。在图1中，圆柱形断路器外壳2的两端分别用绝缘垫片1a和1b封住，从而构成一个密封的容器。在这个密封容器内充有SF₆气体之类灭弧流体。固定触点3联接在处于绝缘垫片1a中心部位的端钮上。可使活动触点6以正对准固定触点3的方式与固定触点3相接触。活塞6A和一个中心套筒6B是和活动触点6一起整体制成的。中心套筒6B的尾部通过集电器7与接在绝缘垫片1b的端钮上的导电体8滑动连接。与动作部件（图中未予表示）相连的连杆10通过铰链13与中心套筒连接。连杆10连接在一个可旋转地安装在断路器外壳2上的中心轴10A上。当连杆10的中心轴10A顺时针旋转时，活动触点6通过铰链13而被带动，从而断开断路器，而连杆10的中心轴10A逆时针旋转可使活动触点6动作，以至闭合断路器。

在断路器外壳2的内部安装有一个套在固定触点3上的圆柱形绝缘喷嘴5和一个包围中心套筒6B及导电体8的圆筒14。在图1所示的闭合状态下，活动触点6插入绝缘喷嘴5的喉部5A，从而实现与固定触点3的接触，并且一个包括触点3、6的接触部分在内的增

压室就由绝缘喷嘴5等决定。绝缘喷嘴5、活塞6A和圆筒14构成一个负压发生器。这个负压发生器带有一个在绝缘喷嘴5和活塞6A相互之间形成的负压室15。圆筒14在绝缘喷嘴5这端的内侧，加工有一个环状的第一流体通道11，如图2所示。在图1所示的闭合状态下，负压室15和周围空间9通过一个在绝缘喷嘴5的端面5B和活塞6A的端面之间形成的微小间隙相互连通。第一流体通道11包括一个具有比圆筒14的内径D₃更大的直径D₂的环状部分，并在活动触点6自绝缘喷嘴5的端面5B移过距离L₄时在其断开动作方向上形成通路。圆筒14在距绝缘喷嘴的端面5B为L₂处与距绝缘喷嘴5的端面5B为L₃处之间部分的内壁，具有与活塞6A的外径D₁基本相等的内径D₃。在圆筒14距绝缘喷嘴5的端面5B不小于L₃处的内壁上，加工有一个第二流体通道12。距离L₂、L₃以及活动触点6插入绝缘喷嘴5的喉部5A从而阻塞绝缘喷嘴5的距离L₁选定得能满足关系L₂＜L₁＜L₃。因而，当活塞6A沿断开行进方向移动时，负压室15首先通过第一流体通道11与周围空间9连通，而当活塞6A移动至距离L₂时，负压室15与周围空间9的连通就会由于活塞6A的外圆周面和圆筒14的内壁相接触而被阻断。当活塞6A进而移动到距圆筒14的端面距离为L₃处时，负压室15通过第二流体通道12再次与周围空间9连通。

图1所示的本发明开关的这个实施例的断开动作将在下面参照图3至6予以说明。图3表示处于闭合状态的开关。此时，活动触点6是与固定触点3相接触的。由于活动触点6阻塞了绝缘喷嘴5，增压室4是与周围空间9隔离的。负压室15通过第一流体通道11与周围空间9连通。

当连杆10在一个动作部件（图中未予表示）作用下顺时针转动时，活塞6A的外圆周面就会将第一流体通道11关闭，如图4所示，并且随着负压室15的体积增大而形成负压。尽管该负压是作为一个反作用力作用于活动触点6的断开动作的，动作部件（图中未予表示）能够带动活塞6A和活动触点6，以至凭借从开关处于图3所示的闭合状态直至图4所示的开关断开动作的初始阶段这期间所获得的惯性力，就可以抵抗这个反作用力而将断路器断开。这样就可以减小负压的反作用力对活动触点6断开动作的影响。

当开关的断开动作达到如图5所示的中间阶段时，活动触点6从绝缘喷嘴5的喉部5A脱出。从而，增压室4内的灭弧流体在固定触点3和活动触点6之间分离动作所产生的电弧的能量作用下增压，通过绝缘喷嘴5的喉部5A以减压状态流入负压室15。这股流体喷射在电弧上。在电弧能量相对较小的流经区域，电弧是在断开动作中间阶段如图5所示的状态下被熄灭的。但是，在电弧能量比较大的情况下，两个室的压力是靠从增压室4流向负压室15的灭弧流体来平衡的，因而阻碍了对电弧的有效喷射。当断开动作进入如图6所示的最后阶段时，活塞6A到达第二流体通道12处，并且负压室15通过第二流体通道12与周围空间9连通。因此，增压室4内的灭弧流体流入负压室15，并进而通过第二流体通道12流入周围空间9。靠这一股灭弧流体，电弧就被熄灭掉了。

正如从以上有关断开动作的说明可清楚看出的，负压室15的压力特性具有与常规压力曲线A相比略微平缓的压力特性曲线B，如图7所示。因此，有可能减小能够提供足以抗拒反作用力的输出的动作部件的体积，并且易于制造这种动作部件。

另一方面，闭合动作是以与上面所述断开动作相反的顺序进行的。当处于图6所示状态的连杆10被逆时针转动时，负压室15与周围空间9之间的连通在图5所示的状态下被阻断，并且负压室15的压力上升。但是，在图4所示状态之后的闭合状态下，负压室15通过第一流体通道11与周围空间9连通，并且负压室15的压力通过第一流体通道11释放到周围空间9，因此负压室15的压力特性具有比没有第一流体通道11的常规负压室的压力上升曲线C低一些的压力上升曲线D，如图8所示。此后，开关就恢复了闭合状态，如图3所示。在闭合动作中，由于也有可能抑制负压室15压力的上升，如图8所示，就有可能减小能够抗拒负压执行闭合动作的动作部件的体积。

在这个实施例中，第一流体通道11是由一个具有比圆筒14的内径D₃大的内径D₂的环状沟槽构成的。第一流体通道11的另一个方案如图9所示。从绝缘喷嘴5的端面5B起具有与距离L₂相等的长度的多个沟槽14A，沿圆筒14的轴向加工出来。活塞6A的嵌合部6a是与沟槽14A可滑动嵌合的。第一流体通道11是在那些沟槽14A与嵌合部6a正相对的部位形成的。

图10表示本发明的另一个实施例。在该实施例中，绝缘喷嘴5悬吊在外壳2的一端上，并且，用不同于绝缘喷嘴5的材料制成的圆筒14安装在绝缘喷嘴5上。这种结构可以减小圆筒14的体积和重量。其动作和优点与图1所示的实施例相同。在这个实施例中，还有可能用不同于活动触点6的某种绝缘材料来制作活塞6a。

图11是本发明又一个实施例的主要部分的截面图。同一个标号表示与图1中相同或相应的零件。

这个实施例在结构上可以在活动触点6断开动作之后过了一段预定的时间再使负压室工作，不同于上述各实施例。活动触点6和活塞6A是分别制作的，使得在活动触点6滑动到距离L₂之后才相互连接起来如图11所示。由于采用这种结构，第一流体通道11可免除。第二流体通道12与图1所示实施例中的第二流体通道12相同。

这个实施例的动作将在下面参照图11至13予以说明。

在图11所示的闭合状态下，当活动触点6沿着断开行进方向（即向图11中的右手一侧）被推动时，活动触点6单独动作直至其滑动距离达到L₂。在这段时间里，活塞6A保持在图11所示的位置上。因此，负压发生器不起作用，负压室15的体积不会增加。但是，当活动触点的断开动作继续进行并且活动触点离开固定触点3时，增压室6的压力就会因两个触点3、6之间出现的电弧的能量而增加。当活动触点6恢复到图12所示的状态时，活动触点6在断开动作方向上与活塞6A连在一起。此后，活塞6A随同活动触点6一起动作，以至使负压发生器工作，从而增大负压室15的体积，如图13所示。当活动触点6从绝缘喷嘴5的喉部5a中脱出时，会出现一股流体直至增压室4和负压室15相互连通并且它们的压力达到平衡。触点3、6之间的电弧被这股流体的喷射作用所熄灭。负压室15的压力逐渐上升，并且当活动触点6到达距圆筒14端面为与图1中所示的距离L₃相等的L₃处时，负压室15和周围空间9以与图1所示的实施例相同的方式通过第二流体通道12相互连通。

这个实施例还可以减小分离动作初始阶段作用于动作部件的反作用力，从而可采用与上面所述各实施例类似的小型动作部件。

图14是本发明另一个实施例的主要部分的截面图。这个实施例在结构上可以在活动触点6的分离动作之后过了一段预定的时间再使负压发生器工作，不同于上述各实施例。

在这个实施例中，有一个阀门机构设在活动触点6与绝缘喷嘴5的嵌合部。如图14所示，该阀门机构的组成包括：一个设在绝缘喷嘴5的中心通孔处的阶形段、一个直到活动触点6向图14中的左手一侧移动至距离L₂之前都可允许增压室4和负压室15相互连通的大直径段5a，以及一个在活动触点6移至距离L₂这一刻与活动触点6移至与图1所示的距离L₁相等的距离L₁这一刻之间的那段时间内能阻断两个室4、15的连通的喉部5b。

这个实施例的动作将在下面参照图14至16予以说明。

当活动触点6在图14所示的闭合状态下沿着分离的方向被移动时，由于增压室4和负压室15通过由大直径段5a构成的第一流体通道相互连通，负压发生器实际上并不工作，并且直到断路器达到图15所示的状态之前，尽管负压室15体积增加也不会在负压室15内产生负压。但是，当断路器达到图15所示的状态时，由于活动触点6阻塞喉部5b，增压室4和负压室15之间的连通被阻断。从而增压室的压力在触点3、6分离所产生的电弧的能量作用下上升。在与增压室5的连通被阻断的负压室内，其体积的增加会形成一个负压。当断开动作进行到图16所示的状态时，活动触点6从喉部5b中脱出，从而增压室4与负压室15相互连通。因而，触点3、6之间的电弧受到这股灭弧流体的喷射，并被熄灭掉。此后，由于活动触点6的运动，负压室15和周围空间9通过第二流体通道12相互连通。

由于这个实施例也设计得不会在活动触点6的初始断开行程中使负压发生器工作，与那种负压发生器一开始就启动并对动作部件产生反作用力的常规开关相比，可以缩小并简化动作部件，提高可靠性。

图17是本发明开关的又一个实施例的主要部分的截面图。这个实施例的特征在于第一流体通道20设置在活动触点6上，从而在活动触点6的断开动作之后过了一段预定的时间再使负压发生器工作。

在图17所示的闭合状态下，第一流体通道20在其一端与增压室4连通，并在另一端与负压室15连通。第一流体通道20的设计使得当活动触点6沿断开动作方向行进至距离L₂时第一流体通道20在增压室4这边的端口会被绝缘喷嘴5关闭，以至阻断增压室4和负压室14之间的连通。因此，尽管活塞6a沿着与活动触点6的断开动作相同的方向移动并增加了负压室15的体积，由于增压室4和负压室15借助于第一流体通道20相互连通，不会在负压室15内形成一个作为较大的反作用力作用于动作部件上的负压，因而实际上就阻止了负压发生器的动作。但是，当第一流体通道20在增压室4这边的端口被绝缘喷嘴5关闭时，由于负压室15的体积增加在负压室15内会形成一个负压。当活动触点6从绝缘喷嘴5的喉部5a中脱出时，就会出现一股从增压室4流向负压室15的灭弧流体。这股喷射流体会熄灭触点3、6之间的电弧。

这个实施例也具有与上面所述各实施例相同的优点。

图18是本发明开关的另一个实施例的主要部分的截面图。在这个实施例中，构成负压室15的活塞和圆筒的动作关系被调换。

圆筒21设在活动触点6上。圆筒21可滑动地套装在与绝缘喷

嘴5整体制成的筒形段22的外圆柱面上。圆筒21、绝缘喷嘴5（也作为一个活塞）和筒形段22构成了负压室15。在圆筒21的侧壁和绝缘喷嘴5的筒形段22上，加工有一个受圆筒21的运动控制的流体通道23。流体通道23的组成包括：在筒形部22上加工出的通孔22a和在圆筒21上加工出的、可在图18所示的闭合状态下与通孔22a吻合、沿断开动作方向具有一定宽度使得在一段预定的时间内能维持与通孔22a连通的通孔21a。

因此，即使活动触点6沿动作方向移动，由于在一段预定时间内负压室15因构成流体通道23的通孔21a和22a之间的连通而与周围空间9连通，负压实际上不会作用于负压室15。但是，当通孔21a移过通孔22a时，负压室15和周围空间9之间的连通被阻断，从而负压室15产生出一个负压。当活动触点6从绝缘喷嘴5的喉部5b中脱出时，就会出现一股从增压室4流向负压室15的灭弧流体。这股喷射流体会熄灭触点3、6之间的电弧。此后，构成流体通道23的通孔21a、22a相互泄压，并且负压室15与周围空间9连通，如图19所示。这个实施例实际上也具有与上面所述各实施例相同的优点。

图20是本发明开关的又一个实施例的主要部分的截面图。在这个实施例中，与活动触点6相连的圆筒21以能够包围触点3、6的接触部分的方式安装在绝缘喷嘴5的外圆柱面上。在绝缘喷嘴5的右手端部分加工出一个大直径段5c。这个大直径段的尺寸与圆筒21的一个小直径段21a的尺寸基本一致。在圆筒21与闭合状态下的大直径段5c对应的内壁上，加工有第一流体通道11，并且在小直径段21a的左手一侧，加工有第二流体通道12。

因此，在活动触点6断开动作的初始阶段，尽管负压室15的体积增加，由于负压室15和周围空间9通过第一流体通道11相互连通，在负压室15内不会产生常规开关中的那种负压（作为大的反作用力作用于动作部件上）。但是，当活动触点6的断开动作得以加速时，大直径段5c和小直径段21a相互吻合，从而负压室15被关闭。此后，负压室15就产生出一个负压。当活动触点6从绝缘喷嘴5的喉部5b中脱出时，就会出现一股从增压室4流向负压室15的灭弧流体。这股喷射流体会熄灭触点3、6之间的电弧。此后，由于第二流体通道12对应于大直径段5c，负压室15与周围空间9连通。

按照这个实施例，就可以不仅充分减小初始阶段负压室15的体积，而且可象上面所述各实施例那样缩小动作部件。

图21至23表示本发明开关的另一些实施例。除了活塞6A是固定的和将圆筒做成活动的之外，这些实施例分别与图11、14和17所示的那些相同。相同的号码标在与上面所述各实施例相同的零件上，有关它们的详细说明将从略。

在所有这些实施例中，负压发生器不会在活动触点6断开动作的初始阶段启动。在活动触点6已经行进了一段预定的距离之后，增压室4和负压室15之间的连通被阻断，从而启动负压发生器产生出一个负压。当活动触点6从绝缘喷嘴5的喉部5b中脱出时，就会出现一股从增压室4流向负压室15的灭弧流体。这股喷射流体会以与上面所述各实施例中相同的方式熄灭触点3、6之间的电弧。当圆筒21的第二流体通道12到达绝缘喷嘴5的右手端并因此而通过第二流体通道12使负压室15通向周围空间9时，负压室15内已升高

的压力就会被释放掉。

按照这些实施例，也有可能象上面所述各实施例中那样简化和缩小动作部件。

如上所述，根据本发明，由于装有一个在活动触点的分离动作之后过了一段预定的时间才启动的负压发生器，就有可能抑制在断开动作的初始阶段迅速出现的反作用力，从而减小动作部件的体积。

尽管已经对这里被认为是本发明的最佳实施例的内容作了说明，应当认识到此外还可进行各种改形，打算用所附的权利要求将所有这些属于本发明的构思和范围的改形包括在内。

Claims

1、一种开关包括有：

一个其一端封闭从而可在其内部形成一个增压室的固定的圆筒形部分；

一个装在所述固定圆筒形部分的另一端的绝缘喷嘴；

一个固定在所述固定圆筒形部分内部的第一触点；

一个能够通过所述绝缘喷嘴的喉部而接触和脱离所述第一触点的第二触点；

一个装在所述第二触点上的活塞；

一个装在所述绝缘喷嘴上因而可滑动导引所述活塞的圆筒；以及

一个由所述绝缘喷咀、所述活塞和所述圆筒限定的用来靠所述第二触点的分离动作产生一个负压并吸入所述增压室内的流体的负压室；其特征在于包括：

一个与所述负压室连接的第一流体通道，其在所述第二触点的所述分离动作的初始阶段用来将所述流体注入所述负压室从而抑制所述负压室内的负压，所述第一流体通道与所述负压室连接。

2、一种根据权利要求1的开关，其中在所述开关的闭合状态下所述第一流体通道设在所述活塞和所述圆筒的嵌合部分，这样在所述第二触点的所述分离动作的初始阶段所述负压室通过所述第一流体通道而与所述固定圆筒形部分内的周围空间连通。

3、一种根据权利要求2的开关，其中所述的第一流体通道是一个设在所述圆筒内壁的沟槽。

4、一种根据权利要求1的开关，其中所述第一流体通道设在所述绝缘喷咀的所述喉部，这样，在所述第二触点的所述分离动作的初始阶段所述负压室便通过所述第一流体通道与所述增压室连通。

5、一种根据权利要求4的开关，其中所述第一流体通道是一个设在绝缘喷嘴喉部一个沟槽。

6、一种根据权利要求1开关，其中所述第一流体通道设压所述第二触点上，所述第二触点插入所述绝缘喷嘴喉部，以使所述负压室在所述第二触点的分离动作的初始阶段通过所述第一流体通道与所述的增压室连通。

7、一种根据权利要求6的开关，其中所述第一流体通道是一个设在所述第二触点上的连通孔。

8、一种根据权利要求2至6中任何一项的开关，其中所述负压室与一个能够在所述第二触点的所述分离动作的最后阶段使所述负压室和所述固定圆筒形部分内的周围空间连通的第二流体通道连接。

9、一种开关包括有：

一个其一端封闭从而可在其内部形成一个增压室的固定的圆筒形部分;

一个装在所述固定圆筒形部分的另一端的绝缘喷嘴;

一个固定在所述固定圆筒形部分内部的第一触点;

一个能够通过所述绝缘喷嘴的喉部而接触和脱离所述第一触点的第二触点;

一个装在所述第二触点上的活塞;

一个装在所述绝缘喷嘴上因而可滑动导引所述活塞的圆筒;

以及

一个由所述绝缘喷咀，所述活塞和所述圆筒限定的用来靠所述第二触点的分离动作产生一个负压并吸入所述增压室内的流体的负压室;其特征在于：

所述第二触点具有一个小直径部分，并且

所述活塞具有一个开口，它与所述第二触点的所述小直径部分相嵌合，并可以在所述第二触点的所述小直径部分上移动，这样，在所述第二触点的所述分离动作的初始阶段经历之后可以在所述负压室内生成负压。

10、一种根据权利要求9的开关，其中所述负压室与一个第二流体通道连接，这样在所述第二触点的所述分离动作的最后阶段所述负压室与所述固定圆筒形部分内的周围空间连通。

11、一种开关包括有：

一个装在所述固定圆筒形部分的另一端的绝缘喷嘴;

一个固定在所述固定圆筒开部分内部的第一触点;

一个用来靠所述第二触点的分离动作来产生一个负压并吸入所述增压室内的流体的负压室;其特征在于：

所述负压室是由所述绝缘喷嘴、绝缘喷嘴上的圆筒形部分和第二触点上的圆筒限定的，从而可由所述圆筒形部分滑动导引，并与一第一流体通道连接，第一流体通道用来在所述第二触点的所述分离动作的初始阶段将所述流体注入所述负压室从而抑制所述负压室内的负压。

12、一种根据权利要求11的开关，其中所述第一流体通道设在所述圆筒形部分和所述圆筒的嵌合部分，这样所述负压室在所述第二触点的所述分离动作的初始阶段所述负压室通过所述第一流体通道而与所述固定圆筒形部分内的周围空间连通。

13、一种根据权利要求12的开关，其中所述第一流体通道包括一个设在所述圆筒形部分的第一通孔和一个设在所述圆筒上与所述第一通孔相对应的第二通孔。

14、一种根据权利要求11的开关，其中所述第一流体通道设置在所述绝缘喷嘴的所述喉部，以便在所述第二触点的所述分离动作的初始阶段使所述负压室通过所述第一流体通道与所述增压室连通。

15、一种根据权利要求11的开关，其中所述第一流体通道设在所述第二触点部分，所述第二触点插入所述绝缘喷嘴喉部，以使所述负压室在所述第二触点的分离动作的初始阶段通过所述第一流体通道与所述的增加室连通。

16、一种根据权利要求12至15中任何一项的开关，其中所述负压室与一个能够在所述第二触点的所述分离动作的最终阶段使所述负压室和所述固定圆筒形部分内的周围空间连通的第二流体通道连接。