CN104508782A - 带有传热屏蔽件的断路器极部件 - Google Patents

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Abstract

一种断路器装置的极部件，包括用于容纳真空灭弧室嵌入件(5)的绝缘壳体(1)，所述真空灭弧室嵌入件包含一对相应的电开关触头(4，6)，其中，固定式上部电触头(4)连接于模制在绝缘壳体(1)中的上部电端子(2)，并且可动式下部电触头(6)通过电导体(7)连接于该绝缘壳体(1)的下部电端子(3)，该电导体通过相邻的推杆(8)操作，其中，该下部电端子(3)连接于环形传热屏蔽件(9-9″″)，所述环形传热屏蔽件沿该绝缘壳体(1)的内壁布置或至少部分布置在该绝缘壳体的壁内且围绕推杆(8)和/或围绕该可动式下部电触头(6)的远端。

Description

带有传热屏蔽件的断路器极部件
技术领域
本发明涉及一种断路器装置的极部件，包括用于容纳真空灭弧室嵌入件的绝缘壳体，真空灭弧室嵌入件包含一对相应的电开关触头，其中，固定的上部电触头连接于模制在绝缘壳体中的上部电端子，并且可动的下部电触头通过电导体连接于该绝缘壳体的下部电端子，该电导体通过相邻的推杆操作。
背景技术
断路器极部件通常结合于中压至高压断路器装置中。具体而言，中压断路器属于1至72千伏的高电流水平。这些特定的断路器通过在真空容器中产生和熄灭电弧来切断电流。在真空容器内部容纳着一对相应的电开关触头。现代真空断路器比原来的空气断路器期望具有更长寿命。虽然，真空断路器代替了空气断路器，本发明却不仅仅应用于真空断路器而且也可用于空气断路器或者具有填充六氟化硫气体而非真空的腔室的现代SF6断路器。为了致动断路器，通常要使用大力驱动器，其出于电力阻断的目的而移动真空灭弧室嵌入件的一个电触头。因此，要提供驱动器与真空灭弧室嵌入件中的可轴向移动电触头之间的机械连接。
文献WO2012/007172A1公开了一种断路器极部件，包括由固体合成材料制成的外部绝缘套，用以支撑和容纳用于使中压电路电学通断的真空灭弧室嵌入件，其中至少在灭弧室嵌入件的横向区域上涂覆粘性材料层。该经涂覆的灭弧室嵌入件通过与固体合成材料如环氧材料、热塑材料、硅橡胶材料等一起模制而进行嵌入。因此，提供用于嵌入该真空灭弧室的带有机械补偿功能和粘性功能的中间层。根据本方案的特殊粘性材料层可用于超过至少115℃的温度并可耐受-40℃。由于极部件中的欧姆损失以及由于从极部件到环境中的有限的热传递，操作中温度通常会增高。根据所用的材料，不应超过特定的最高温度-其在相关标准中定义。特别是，开关极的最关键区域之一是从固定部件到可动部件的过渡区域。
通常，有两种已知方式来增大极部件的相关名义电流而不升温。第一，真空灭弧室嵌入件内电触头的电阻可以通过增加通常由铜材料制成的电触头的截面积而降低。然而，这种方案将增加材料用量。第二，热传递会被改善，因为在极部件上通常会有一些区域，在那里允许的温度被充分利用而在其他区域却用之甚少。
文献DE4142971A1公开了一种用于中压断路器的极部件，包括绝缘壳体，壳体带有用于将极部件电连接于中压电路的上电端子和下电端子。真空灭弧室嵌入件结合于该绝缘壳体中并且其固定的上电触头电连接于该上电端子；其可动的下电触头电连接于该下电端子。在真空灭弧室嵌入件中结合有环形屏蔽件，该屏蔽件围绕着两个电开关触头的区域。屏蔽件可由金属或陶瓷材料构成。屏蔽件用作热保护屏蔽件，以仅在电开关触头区域内避免临界温度出现。
发明内容
本发明的一个目的是在断路器装置的极部件中提供传热装置，用以将热量从极部件的相对较热部位传递到一个或多个还可承受更多温度上升的区域。
根据本发明，极部件的下部电端子连接于沿内壁设置或至少部分设置在绝缘壳体壁中的环形传热屏蔽件，所述绝缘壳体环绕着推杆和/或可动式下部电触头的远端。
由于传热屏蔽件在下部电端子区域中的特殊布置，可获得显著的冷却效果，从而极部件的名义额定电流能够增加。如果传热屏蔽件模制在绝缘壳体中，它可部分或全部被绝缘材料包围。将传热屏蔽件模制在绝缘壳体中将产生从传热屏蔽件到绝缘壳体的理想热传导。为了简化极部件的制造工艺，可以采用两步注模工艺在绝缘壳体的壁中用导热塑料形成传热屏蔽件。
如果传热屏蔽件组装在绝缘壳体内壁的表面上，则它可通过至少一个螺钉或铆钉元件附接于该绝缘壳体和/或该下部电端子。为了实现与绝缘壳体的相对较好的热接触，传热屏蔽件通过压靠绝缘壳体的内壁而附接于其内壁和/或下端电端子。传导屏蔽件的压力优选地通过传热屏蔽件本身的张力夹形状提供或是由专用的弹簧元件提供。传热屏蔽件中的机械张力使其在极部件的使用寿命期间受压定位。
另外提出了，在胶水固化期间将传热屏蔽件压在绝缘壳体内壁上。所需的压力可通过使用夹具或楔子或空气垫来获得，空气垫将充气产生压力，或者通过与传热屏蔽件形状一致并可轴向机械压缩的环形橡胶来获得，从而该橡胶径向延伸并在胶水固化过程中使传热屏蔽件压靠绝缘壳体。
根据本发明的传热屏蔽件优选地由铜或铝的材料构成。为了具有良好的导热性能，传热屏蔽件必需安装成与下部电端子和绝缘壳体均紧密接触。
为了进一步提高导热性能，推荐将传热屏蔽件以这样的方式布置在绝缘壳体内：其在下部电端子和真空灭弧室嵌入件的底部侧之间轴向延伸。如果传热屏蔽件足够大以至于接触真空灭弧室嵌入件，就可以实现下面的两个优点。第一，传热屏蔽件的表面相对较大，使得向绝缘壳体中的热传递减弱。第二，由于真空灭弧室嵌入件的壳体通常由陶瓷材料制成，该真空灭弧室嵌入件比通常由塑料制成的绝缘壳体具有更佳的导热性能。在真空灭弧室嵌入件区域中，温度相对较低。因此，从传热屏蔽件到绝缘壳体的热传递越发得到支持。如果采用相对较大的传热屏蔽件，该传热屏蔽件的机械性能可充分发挥从而提高极部件整个的机械稳定性，例如提高极部件对短路情况下的峰值电流的力的耐受性。如果传热屏蔽件和绝缘壳体之间存在良好的、层状的机械连接——例如通过粘合或模制形成的机械连接——将是特别有用的。
还可能的是，为了优化热传递，轴向延伸的传热屏蔽件完全包围真空灭弧室嵌入件的下端。这需要考虑极部件的电流设计而进行传热屏蔽件的专门设计。设计选项位于传热屏蔽件的那些在将传热屏蔽件插入极部件期间或之后弯曲的区域内，或者设计选项为传热屏蔽件的由不止一个部件构成的设计。
本发明不仅限于使用一个或多个柔性电导体以在下部电端子与可动式下部电触头之间形成电传导的极部件。还可能是在两个电部件之间使用滑动接触以建立电连接。在这种情况下，传热屏蔽件可布置在滑动接触装置和真空灭弧室嵌入件底部侧之间。滑动接触装置可包括受压保持在固定和可动电部件之间的螺旋接触件或多个接触件。
根据组装方面的偏好，本发明的传热屏蔽件可整体上形成为闭合或开口的环状。传热屏蔽件的厚度可根据所传热量的最大量而定制。为了提高传热能力，建议通过表面的肋结构或折弯或浮雕结构等来增大传热屏蔽件的另一个表面。特别是，肋可位于环形传热屏蔽件的内表面和/或外表面。如果肋或另一结构位于环形传热屏蔽件的外表面，则所述肋或另一结构将延伸到绝缘壳体的材料中。
在特殊的极部件中，采用分开的嵌入件以增加从下部电端子到极部件安装于其上的接地基部的爬电距离。为了降低要安装的各单个部件的数量，建议将该分开的嵌入件与传热屏蔽件结合为一体，优选通过注模方式结合。如果传热屏蔽件由塑料形成，则其可用两步成型工艺特别是用两步注模工艺与嵌入件一起制造。如果传热屏蔽件由金属材料制成，则其可为在模制嵌入件之前插入模具的零件。
附图说明
本发明的前述及其他方面将随着本发明在与所含附图结合考虑时的详细描述而更加明显。
图1显示了根据第一实施例的中压断路器极部件的侧视图；
图2a-2d是几个环形传热屏蔽件实施例的透视图；
图3a-3b是极部件的第二和第三实施例的侧视图；
图4是极部件的第四实施例的侧视图；
图5是极部件的第五实施例的侧视图；
图6是极部件的第六实施例的侧视图；
图7是极部件的第七实施例的侧视图。
所有的附图为示意性的。
具体实施方式
如图1所示的中压断路器主要包括带有嵌入式上部电端子2和下部电端子3的绝缘壳体1，所述上部电端子2和下部电端子3形成用于中压电路的电开关。
因此，上部电端子2连接于固定安装在真空灭弧室嵌入件5中的相应的固定式上部电触头4。相应的下部电触头6相对于该真空灭弧室嵌入件5可动地安装。
下部电端子3通过电导体7连接于该相应的可动式下部电触头6。该可动式下部电触头6可借助于推杆8在接通的开关位置和断开的开关位置之间移动。本实施例的该电导体7由柔性铜纤维材料形成。
下部电端子3连接于环形传热屏蔽件9，环形传热屏蔽件9沿绝缘壳体1的内壁围绕推杆8设置。环形传热屏蔽件由铜材料形成，并出于冷却目的将下部电端子3区域中的高温传递至绝缘壳体1的材料中。
传热屏蔽件9通过粘合附接于绝缘壳体1，并通过至少一个螺钉元件10附接于下部电端子3。
根据图2a，传热屏蔽件9′的另一个实施例形如夹子，以将传热屏蔽件9′压靠在未示出的绝缘壳体1内壁上。为了产生压力，环形传热屏蔽件9′具有张力夹部分11。
根据图2b的传热屏蔽件9″的另一个实施例形如开口环。压力通过传热屏蔽件9″的两个翼部提供。
相反，根据图2c，传热屏蔽件9″′的另一个实施例形如闭合环。因为无法通过闭合环形产生压力，所以该传热屏蔽件9″′通过螺钉、铆钉元件或通过粘合或焊接附接于绝缘壳体1。此外，也可以将传热屏蔽件9″′模制在绝缘壳体1的壁内。
图2d显示了传热屏蔽件9″″的另一实施例。传热屏蔽件9″″的内表面具有肋结构12，以增大传热屏蔽件9″″的表面，用于提升传热性能。增大的表面可因表面的弯曲或浮雕结构或可因所示的隔开的肋而获得。
根据图3a所示的实施例，传热屏蔽件9沿绝缘壳体1的内壁围绕推杆8设置。相反，根据图3b，该环状传热屏蔽件9部分地容纳在绝缘壳体1的壁中并仍围绕着推杆8。传热屏蔽件9到绝缘壳体1的壁内的结合是通过模制技术实现的。
根据图4，传热屏蔽件9朝着绝缘壳体1的开口端方向轴向延伸。根据图5所示的另一个实施例，传热屏蔽件9也是从下部电端子3轴向延伸，但是是朝着真空灭弧室嵌入件5的方向延伸。传热屏蔽件9本身也可由热塑性材料——优选具有较低热阻的材料——制成。
其优点是，这一部件能够以较低成本制造，并且其甚至可以用两步注模工艺与绝缘壳体1一起制造，避免了组装分开的零件的需求。热塑性材料相对于金属的具有大体较高热阻的缺点可通过增大传热屏蔽件9的表面来补偿，如下面的各图所示。
图6显示了极部件的另一实施例，其中可动的下部电触头6通过滑动接触装置13电连接于下部电端子3。传热屏蔽件9轴向设置在该滑动接触装置13和真空灭弧室嵌入件5的底部侧之间。
在根据图7的另一实施例中，传热屏蔽件9模制在布置于绝缘壳体1的开口底端上的嵌入件14上。所述嵌入件与传热屏蔽件9组合成单个部件。因此，该用于增加从下部电端子3到接地基部的爬电距离的嵌入件14与相邻的传热屏蔽件9围绕着极部件的推杆8。
本发明不仅限于上述优选实施例，其仅作为示例呈现，可在权利要求限定的保护范围内作出各种方式的变化。
附图标记列表
1 绝缘壳体
2  上部电端子
3  下部电端子
4  固定式上部电触头
5  真空灭弧室嵌入件
6  可动式下部电触头
7  电导体
8  推杆
9  传热屏蔽件
10 螺钉/铆钉元件
11 夹子部
12 肋结构
13 滑动接触装置
14 嵌入件

Claims (12)

1.一种断路器装置的极部件，包括用于容纳真空灭弧室嵌入件(5)的绝缘壳体(1)，所述真空灭弧室嵌入件包含一对相应的电开关触头(4，6)，其中，固定式上部电触头(4)连接于模制在绝缘壳体(1)中的上部电端子(2)，并且可动式下部电触头(6)通过电导体(7)连接于该绝缘壳体(1)的下部电端子(3)，该电导体通过相邻的推杆(8)操作，其特征在于，该下部电端子(3)连接于环形传热屏蔽件(9-9″″)，所述环形传热屏蔽件沿该绝缘壳体(1)的内壁布置或至少部分布置在该绝缘壳体的壁内且围绕推杆(8)和/或围绕该可动式下部电触头(6)的远端。
2.根据权利要求1所述的极部件，其特征在于，该传热屏蔽件(9)通过至少一个螺钉或铆钉元件(10)附接于该绝缘壳体(1)和/或该下部电端子(3)。
3.根据权利要求1所述的极部件，其特征在于，该传热屏蔽件(9)通过粘合或焊接附接于该绝缘壳体(1)和/或该下部电端子(3)。
4.根据权利要求1所述的极部件，其特征在于，该传热屏蔽件(9′)通过压靠该绝缘壳体(1)的内壁而附接于该绝缘壳体(1)和/或该下部电端子(3)。
5.根据权利要求4所述的极部件，其特征在于，该传热屏蔽件(9′)的压力通过张力夹部分(11)或专用的弹簧元件提供。
6.根据权利要求1所述的极部件，其特征在于，该传热屏蔽件(9)在该下部电端子(3)与该真空灭弧室嵌入件(5)的底部侧之间轴向延伸。
7.根据权利要求1所述的极部件，其特征在于，该传热屏蔽件(9′-9″″)由热塑性材料形成。
8.根据权利要求1所述的极部件，其特征在于，该传热屏蔽件(9′-9″″)为注模件。
9.根据权利要求1所述的极部件，其特征在于，该传热屏蔽件(9)在该下部电端子(3)与该真空灭弧室嵌入件(5)的底部侧之间轴向延伸。
10.根据权利要求1所述的极部件，其特征在于，该可动式下部电触头(6)通过滑动接触装置(13)电连接于该下部电端子(3)，且该传热屏蔽件(9)轴向设置在该滑动接触装置(13)与该真空灭弧室嵌入件(5)的底部侧之间。
11.根据权利要求1所述的极部件，其特征在于，开口环状或闭合环状的传热屏蔽件(9′-9″″)具有通过肋结构(12)增大的内表面或外表面。
12.根据权利要求1所述的极部件，其特征在于，该传热屏蔽件(9)模制在围绕推杆(8)设置在该绝缘壳体(1)的开口底端上的嵌入件(14)上。
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