CN1071483C - 带有气动闭锁的半运动活塞的气吹断路器 - Google Patents

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Abstract

一种气吹式断路器，包括灭弧触头(3A，7A)，其中至少一个是动触头组件的一部分，动触头组件由第一管(7)和第二管(8)构成，第一和第二管及第一环形壁(9)的一侧共同限定了一气吹室(17)，压气室(18)位于该环形壁的另一侧，该压气室由半运动活塞(11)所封闭。还包括第一机械装置，用于在动触头组件从合闸位置移向断开位置的位移的第一阶段保持活塞不动；和第二机械装置，用于在动触头组件从合闸位置移向断开位置的位移的第二阶段使活塞随动触头组件轴向移动。

Description

带有气动闭锁的半运动活塞的 气吹断路器
本发明涉及一种气吹断路器，它具有气动闭锁的半运动活塞。
文献EP-0475270公开了一种气吹式断路器，它的壳体内充有具有压力的绝缘气体，两个灭弧触头相互配合工作，其中至少一个是动触头组件的一部分，动触头组件安装在一驱动部件上，它能在壳体内实现闭合和断开两位置间的轴向位移，该动触头组件包括第一管和与第一管同轴的第二管，从而在第一管和第二管间围成的第一环形壁的另一端上形成一气吹室，而在所述环形壁的另一端上形成一压气室，该压气室与该气吹室连通，并且由一半运动活塞所关闭。
在断开期间，由于活塞和分隔压气室及气吹室的环形壁间的距离减小，产生了对压气室内气体的压缩。在常规的断路器中，在动触头组件从闭合位置向断开位置移动的整个过程中，绝缘气体均受到压缩。因此需要一定量的能量用于驱动动触头组件位移。因为对压气室中气体的压缩贯穿动触头组件运动的全过程，这个能量需求量很大。
本发明的目的是减小断路器断开操作所消耗的能量。
为此，本发明提供第一机械装置，用于在动触头组件从合闸位置移向断开位置的位移的第一阶段保持活塞不动；和第二机械装置，用于在动触头组件从合闸位置移向断开位置的位移的第二阶段使活塞随动触头组件轴向移动，该装置包括与机械装置协调动作的气动装置。
当要遮断小电流时，断路器触头打开时在其间产生的电弧被压气室内的压缩气体所熄灭。但是，在动触头组件位移结束前，该电弧是由来自压气室的气流所熄灭。因此，没有必要在动触头组件的整个位移过程中压缩压气室内的气体。这样当活塞随动触头组件开始移动，驱动该动触头组件所需的能量非常小，因为气体已不被压缩。
而且，所提供的气动装置与机械装置相配合，可减少机械装置的重量，并只需很少的力。这一点是很重要的，因为机械装置的力传递给装置的运动部件，并且一般由驱动部件接收，及中间通过连杆的共同作用，驱动部件一般指连接棒。
在第一个优选实施例中，第二机械装置用于轴向移动活塞，该装置包括一固定到动触头组件上的驱动部件，它在动触头组件位移的第二阶段驱动与活塞耦连的一个支座，该支座位于该驱动部件的通道内。
用于保持活塞不动的第一机械装置包括一装在固定件和活塞一端壁之间的弹簧，和一固定的与活塞的支撑壁相配合的保持部件。
该气压装置用于在该固定保持部件和支撑壁之间的空间产生抽吸力，该空间是气密地密封的。
气动装置的结构最好是采用环形构件，其上具有至少一个开孔，它安装在活塞的端壁和活塞支撑壁之间，该支撑壁上带有至少一个开孔，至少一个压缩弹簧装在环形件和端壁之间，它使该环形件紧顶住该支撑壁，因此可以气密方式关闭位于支撑壁上的开孔。
与活塞连接的支座即所述环状件，当该环形件由驱动装置驱动时，气动装置的压缩弹簧受到压缩。
该气动装置在保持该活塞静止不动上协同操作，在运动组件从断路器闭合位置向打开位置移动的第一阶段，依靠抽吸作用工作，这只采用很弱的弹簧即能实现。以这种方式，通过弹簧传递的力也较小，因此不需为此增强带驱动杆的运动组件和加重其重量。
下面将参照附图进一步详细说明本发明，这里仅列举本发明的一个优选实施例。
这些附图是本发明的断路器的纵向剖视图，具体地说：
图1表示处于闭合位置的示意图；
图2表示压缩端位置的示意图；
图3表示处于断开位置的示意图；
下面对单个遮断室加以说明，不过众所周知，高压断路器可以每相包括多个这样的遮断室。在图1-3中，相同的符号代表同样的构件。
图中，标号1代表壳体，它最好采用绝缘壳体，例如陶瓷，壳体充入具有优良绝缘性能的气体，例如六氟化硫，气体压力为数巴。
该断路器包括一固定组件和一运动触头组件。
固定组件包括由一金属管构成的灭弧触头3，其端部3A由耐弧材料制成，例如钨基合金。固定组件还包括一固定主触头4，它采用触指式，周围由抗电晕帽5保护，灭弧触头和固定主触头均与第一端子(未示出)相联接。
动触头组件具有一以气密方式贯穿该遮断室的驱动部件6，它与一图中未示出的机构相连接。与部件6相接的一金属组件包括两个同轴的管7和8，管8的直径大于管7。这两个管7和8通过一金属环形壁9互连。这些管和该环形壁最好制成一体化结构。
管7构成运动灭弧触头。其端部7A与触头3,3A共同作用，并且也用耐弧材料制成。管8的端部8A装有一由绝缘材料制成的喷嘴10。管形区域8A构成断路器的运动主触头，当断路器处于啮合位置(闭合位置)时，所述管形区域如图1所示与触指4相接触。
由管8的端部8A，喷嘴10，管7和环形壁9共同限定了一个气吹室17。由环形壁9，管7和8及活塞11限定了一个压气室18，由环形壁9与气吹室17分隔开。该活塞可滑动地和气密地安装到滑道上，该滑道轴向地位于管7和8之间。活塞11与管12相接，后者与管7和8同轴。管12的端部上接有一构成支撑壁的环形壁20。该支撑壁20与一接到固定的管14的环形壁14A相匹配工作，管14与管12同轴，在合闸过程中，环形壁14A构成管12的支座的行程末端。管14通过一环形的固定部件21电气连接到断路器的第二端子(未示出)上。管14还支承一触指式主触头16，它与管8电气连接。
一个或多个驱动部件7B被啮合在管7和管12之间，这些驱动部件因装到管7A上，并沿径向相对朝管8侧伸延。
一个或多个弹簧15装在固定部件21和活塞11的端壁22之间。
活塞11上装有一个止回阀11A，它能使由壳体1围成的腔室内部的气体传送到压气室18。环形壁9也装有一个止回阀9A，它允许气体从压气室18传送到气吹室17。
第一机械装置用于在动触头组件从闭合位置到断开位置移动的第一阶段保持活塞11不动。第一机械装置包含装在固定部件21和活塞11的端壁22之间的弹簧15，和与活塞11的支撑壁20匹配工作的固定挡板14A。
第二机械装置用于在动触头组件的同一位移操作的第二阶段使活塞11随该动触头组件轴向位移，第二机械装置包括驱动部件7B，该部件装在动触头组件上，并在动触头组件位移的第二阶段驱动与活塞11相耦连的支座23，该支座装在驱动部件的路径上，与活塞11相连接的支座23是一环形件，下面将予以详细说明。
气动装置与该机械装置匹配工作，该气动装置由该环形件23构成，它具有至少一个开孔24，该装置位于活塞11的端壁22和活塞11的支撑壁20之间，该支撑壁本身具有至少一个开孔。环形件23靠至少一个装在环形件23和端壁22之间的压缩弹簧26的弹力紧顶住支撑壁，并且该环形件通过一个最好由橡胶制成的垫圈27以气密方式关闭支撑壁上的孔25，即插入环形件23。当环形件23被驱动部件7B带动时，气动装置的压缩弹簧26受到压缩，滑动装配的密封垫圈31，32可保持吸气室28(图3)气密。
断路器的操作过程如下。
图1中，断路器处于闭合位置。弹簧15推撑住半运动活塞11的端壁22，活塞的支撑壁20压住固定的环形支座14A。此时压气室18具有其最大容积。压缩弹簧26推撑环形件23顶住支撑壁20，从而关闭了该支撑壁上的开孔25。由于在环形件23和固定支座14A之间的充有气体的空间很小，气动装置吸气动作，使活塞11顶住支座14A不动，此外还有弹簧15的作用，因此这个弹簧可较小。
在断开行程的第一阶段，驱动部件6朝向图1的右侧移动，从而使第一管7和第二管8移位，压气室18的体积变小，由于活塞保持不动，灭弧用气体从压气室18经由阀9A吹向电弧。驱动部件7B沿着管12自由移动。位移的第一阶段直到图2所示的断路器的位置为止。
在图2所示的位置处，压气室18的容积基本上为零，驱动部件7B靠在环形件23上。合理地选择压气室18的容积，管12和14的尺寸以及驱动部件7B的定位点，可使此时压气室的容积基本为零。也可选择其他尺寸，使压气室此时具有一个不为零的“死”容积。
当驱动部件7B顶住环形件23后，它推撑该环形件抵抗压缩弹簧26的作用力，从而翻译开孔24和25。以此方式，气体可进入吸气室28内，从而解除了由于抽吸产生的吸持力。于是动触头组件位移的第二阶段开始，并且活塞11开始随动触头组件移动。在动触头组件位移的第二阶段中，压气室18内的气体不再被压缩，因此用于推动驱动管6所需的能量也减小，以此方式，达到图3所示的打开位置。
要使断路器重新合闸，所产生的操作行程正好取与上述相反的方向，气体流向是从吸气室28进入空间30，并且通过阀11A充入压气室18。此外，驱动部件7B推动活塞11的前端支座部分11B经过一较短的距离，从而强迫支撑壁20顶住固定挡板14A，并且使所述气动吸气装置反向起作用。

Claims (6)

1．一种气吹式断路器，包括一内部充有加压绝缘气体的壳体(1)，和两个相互匹配作用的灭弧触头(3A,7A)，它们中的至少一个是动触头组件的部件，该动触头组件安装到一驱动部件(6)上，它能在壳体(1)内在合闸位置和断开位置之间轴向地运动，动触头组件包括第一管(7)和与第一管同轴的第二管(8)，它们与将第一和第二管互连的第一环形壁(9)的一侧共同限定了一气吹室(17)，在所述环形壁的另一侧有一压气室(18)，压气室与气吹室(17)连通，并通过一半运动活塞(11)关闭，
其特征在于，所述断路器还包括第一机械装置，用于在动触头组件从合闸位置移向断开位置的位移的第一阶段保持活塞不动；第二机械装置，用于在动触头组件从合闸位置移向断开位置的位移的第二阶段使活塞随动触头组件轴向移动，该装置包括与机械装置协调动作的气动装置。
2．根据权利要求1所述的断路器，其中轴向驱动活塞(11)位移的第二机械装置包括一驱动部件(7B)，它固定到动触头组件上，并在动触头组件的所述位移的第二阶段带动一与活塞(11)耦连的支座，该支座装在驱动部件(7B)的路径上。
3．根据权利要求1或2所述的断路器，其中用于保持活塞(11)不动的第一机械装置包括一位于固定部件(21)和活塞(11)的端壁(22)之间的弹簧(15)，和一固定挡板(14A)，它与活塞(11)的支撑壁(20)相配合工作。
4．根据权利要求3所述的断路器，其中所述气动装置是用于在固定挡板(14A)和支撑壁(20)之间的空间内产生抽吸力的装置，上述空间是气密的。
5．根据权利要求4的断路器，其中气动装置的结构包括一带有至少一开孔(24)的环形件(23)，该装置位于活塞(11)的端壁(22)和活塞(11)的支撑壁(20)之间，该支撑壁本身也具有至少一开孔(25)，环形件(23)被至少一个压缩弹簧(26)顶在支撑壁(20)上，所述弹簧装在环形件(23)和端壁(22)之间，从而以气密的方式关闭该支撑壁上的开孔(25)。
6．根据权利要求5的断路器，其中所述与活塞(11)连接的支座即环形件(23)，当环形件(23)由驱动部件(7B)带动时，气动装置的压缩弹簧(26)被压缩。
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