CN115136271A - 具有经优化流量式狭缝和经一体化压力释放特征的郁金香形电弧触头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电源开关的郁金香形触头。所述郁金香形触头包括:旋转对称性触头本体(100),所述触头本体具有第一端部(120)和第二端部(130),所述触头本体具有多个狭缝(210,220)。所述狭缝安置在所述本体中并且延伸平行于所述本体的对称轴线(140)。所述狭缝在与所述狭缝的第一端部与根部之间限定出长度,其中,所述狭缝的长度比所述触头本体(100)的长度更短。所述狭缝在所述第一端部(120)处具有第一宽度以及在所述狭缝的根部处具有第二宽度,其中,所述第一宽度比所述第二宽度更大。狭缝的钩状延伸部(500)减少了在所述郁金香形触头内部的气体湍流以及提供压力释放。
Description
技术领域
本发明涉及电气开关装置领域,例如负载断路开关或回路断路器(CB),且特别地用于具有灭弧能力的高压或中压回路断路器(HVCB,MVCB)。特别地,本申请涉及经使用在这样一种负载断路开关和回路断路器中的郁金香形-类型(电)弧触头。
背景技术
电气开关装置,例如特别地用于高压或中压回路断路器(HVCB,MVCB)的负载断路开关或回路断路器(CB),可构成经分配至用于开关负载电流的任务的单元的组成部分,且具有处于在1kA至300kA均方根范围中的典型负载电流。所述负载断路开关通过触头,例如插头触头和郁金香形-类型触头,的相对运动打开或闭合。当所述触头在断流操作期间相互远离时,电弧可能在正在分隔的触头之间形成,该电弧还可称作“触头电弧”。
在负载断路开关或回路断路器(CB)中,通常可使用被压缩流体(例如气体)以灭弧在所述电弧触头之间的(电)弧。为中断在所述电弧触头之间的电流流量,在所述电弧触头之间的介质的电导率可可充分减少以在电流为零之后停止电流沿相反方向流动(灭弧)((电)弧淬火(骤冷))。补充地,所述介质中断可配置用于重新获得充足的介电强度以避免所述电弧的击穿和再点燃,因为所述断路器必须维持所述经中断回路的总电压(恢复)。(电)弧淬火和恢复两个都必须实施成功以确保成功的中断。
该被压缩流体/气体可可通过多种方式提供。在具有灭弧能力的负载断路开关中,例如可采用机制,称作吹气机制。淬火性气体,例如SF6,在吹气体积中被压缩和并且经释放成进入(电)弧区或(电)弧淬火区。
在打开操作期间,活塞移动成通过位移冲程。所述淬火性(骤冷)气体可被压缩并且可在压缩腔室中发生过压。同时,将郁金香形触头从所述插头触头拉开,从而生成所述电弧。在所述中断期间,所述(电)弧使围绕所述触头的气体体积加热。
热的绝缘气体在较低温度下比相同的绝缘气体具有较低的绝缘能力。即使所述(电)弧曾预先成功地经中断(即,即使上热力中断是成功的),所述热的气体也会增加介电再起弧的风险。因此,必需将具有充足的压强的冷气体导向至所述(电)弧区。
在电弧触头之间生成的该(电)弧使绝缘材料薄层蒸发,该绝缘材料薄层可环绕所述(电)弧区。该蒸发过程,和产生的气体/蒸气,可冷却所述(电)弧,造成(电)弧(电)导率的减少并且改善所述(电)弧-淬火性能。
来自所述(电)弧的热辐射可造成例如来自喷嘴的聚四氟乙烯(PTFE)蒸气的烧蚀,所述蒸气可能环绕所述(电)弧区,导致流量从所述高压强(电)弧区域流动至正在加热体积。这可已知地称作返回加热(回热)。在大电流的情形下,所述(电)弧可说是“烧蚀受控制”。
随着接近零电流(CZ)并且烧蚀减少,在所述正在加热体积中的压强增加并且在所述(电)弧区域中的压强开始减小。当所述正在加热体积压强等于所述(电)弧区域压强流量时,发生反转。
此后,所述流量可从所述正在加热体积经导向至所述(电)弧区域,并且所述(电)弧可经轴向吹出。所述(电)弧可在CZ处经熄灭。
通常,郁金香形触头经使用作为在中压和/或高压回路断路器中的(电)弧触头,中压和/或高压回路断路器典型地用于在电气故障发生时中断短路电流。所述郁金香形类型的触头有利地配置用于,在从至少1kA直到300kA的范围中,使电流传输或断路或发生短路。
典型地,郁金香形触头可包括多个接触指体,所述多个接触指体用于建立和断开与匹配触头,例如对应插头,的电气接触的连接。在所述接触指体之间的间距可认为是“狭缝”。所述郁金香形触头可装备有能够相当耐热的材料以抵抗所述(电)弧的影响,例如钨或其合金。
传统的郁金香形电弧触头具有狭缝以便适应与所述插头触头的机械和电气接触。狭缝有助于在所述(电)弧区域中的气压建立或气压损失。在所述郁金香形触头的触头本体中的狭缝提供有所述多个接触指体以建立和断开与匹配触头(第二(电)弧触头;插头触头)的电气接触的连接。
由于机电力,通常已知的郁金香形触头的狭缝部分地闭合并且在所述狭缝之间的间距未经限定。这可能导致接触指体在所述断路器的热力中断性能方面的显著分散性并且导致接触指体很可能未受控的移动(振动),以及不希望的行为。
在所述触头本体中的郁金香形狭缝,在高功率测试任务期间,由于电磁和淬火-气体压强而被挤压。这可能发生在电流峰值处。如果所述电流接近其自然零点(电流正弦波的过零),力往往会较低。由于材料弹性(所述材料的弹簧力)所述狭缝再次打开。
所述狭缝的打开和闭合,以及特别地所述间隙由于所述狭缝的不完全闭合而对在所述(电)弧-区域中的气体压强具有影响进而影响所述断路器的中断性能。在所述郁金香形中的流动区域(狭缝区域)还可在所述压强建立上具有影响。闭合狭缝有利地有助于所述压强建立。这已通过测试得到证明。为了所述回路断路器的更好的且稳定的中断性能,因此希望使得在所述(电)起弧郁金香形触头中的狭缝的打开和闭合实施为经限定且不应发生变化。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种经改善郁金香形触头,所述经改善郁金香形触头可改善压强行为并且因此可具有更好的灭弧能力。此外,所述郁金香形触头的机械稳定性可通过以下描述的不同措施来改善。
本发明由独立权利要求的特征限定。优选实施例由从属权利要求的特征限定。
为解决上述和其他潜在问题,本发明的实施例提出:
在第一方面中,公开了一种用于电源开关的郁金香形触头。所述郁金香形触头可包括旋转对称性触头本体,所述旋转对称性触头本体具有第一端部和第二端部。
所述触头本体可具有多个狭缝。所述狭缝可安置在所述旋转对称性触头本体中并且可大体上平行于所述郁金香形触头的对称性触头本体的对称轴线延伸,以及可形成在所述旋转对称性触头本体中的“接触指体”。
进一步,所述狭缝可在所述狭缝的第一端部与所述狭缝的根部之间限定出长度l。所述狭缝的长度l比所述触头本体的长度更短。
所述狭缝可在所述第一端部处具有第一宽度以及在所述狭缝的根部处具有第二宽度,其中,所述第一宽度可比所述第二宽度更大。
在本发明的另一方面中,公开了一种开关设备,例如一种用于中压或高压应用的气体绝缘开关设备。所述开关设备装备有符合上述其他方面的郁金香形触头。
特别地,该目的由一种特别地用于负载断路器的郁金香形触头解决了,所述郁金香形触头包括:
旋转对称性触头本体,所述触头本体具有第一端部和第二端部;
所述触头本体具有多个狭缝,所述多个狭缝安置在所述本体中并且平行于所述本体的对称轴线延伸;
所述狭缝在所述第一端部与所述狭缝的根部之间限定出长度l,其中,所述狭缝的长度l比所述触头本体的长度更短;
所述狭缝在所述第一端部处具有第一宽度以及在所述狭缝的根部处具有第二宽度,其中,所述第一宽度比所述第二宽度更大。
在优选实施例中,在所述狭缝被压缩的情形下,所述狭缝大体上和/或完全闭合。
在另一优选实施例中,所述狭缝包括V形形状形式,使得,在所述狭缝被压缩的情形下,所述狭缝特别地顺着所述狭缝的整个长度l大体上和/或完全闭合。
在进一步优选实施例中,所述根部中的一个或多个的所述多个狭缝延伸进入压力释放元件,所述压力释放元件配置用于在所述狭缝闭合的情形下减轻在所述本体的材料中的机械压力。
在另一优选实施例中,所述压力释放元件是具有孔形式的开口。
在进一步优选实施例中,所述压力释放元件是所述狭缝的钩状延伸部。
在优选实施例中,所述狭缝沿着从所述第一端部至所述狭缝的根部的方向逐渐变细。
在进一步优选实施例中,所述狭缝在至少一个离散的台阶中从所述第一宽度至所述第二宽度地变窄。
在优选实施例中,所述狭缝以弯曲的方式在所述第一宽度与所述第二宽度之间逐渐变细。
在进一步优选实施例中,所述狭缝以具有至少一个台阶的台阶形状的方式变窄。
在优选实施例中,所述狭缝的形式是V形形状形式,所述V形形状形式从所述郁金香形触头的第一端部延伸至所述狭缝的根部。
在进一步优选实施例中,所述狭缝的形式是发散形状,所述发散形状从所述郁金香形触头的第一端部延伸至所述狭缝的根部。
在另一优选实施例中,所述狭缝的形式是凹形状形式,所述凹形状形式从所述郁金香形触头的第一端部延伸至所述狭缝的根部。
在进一步优选实施例中,所述狭缝的形式是凸形状形式,所述凸形状形式从所述郁金香形触头的第一端部延伸至所述狭缝的根部。
在另一优选实施例中,所述狭缝的形式是半直形状形式,所述半直形状形式从所述郁金香形触头的第一端部延伸至所述狭缝的根部。
该目的通过一种用于中压或高压应用的电气开关装置进一步解决,所述电气开关装置具有如上上述的郁金香形触头。
在优选实施例中,介电绝缘介质,特别地介电绝缘气体,存在在所述电气开关装置的壳体内部;其中,所述介电绝缘介质可包括有机氟化合物。所述有机氟化合物可是选自集合:氟醚或氟胺或氟酮或他们的混合物。
在另一优选实施例中,所述混合物包括与背景气体混合的混合物。
该目的通过一种用于制造郁金香形触头的制造方法进一步解决了,所述制造方法包括以下步骤:
提供旋转对称性触头本体,所述触头本体具有第一端部和第二端部;以及
将多个狭缝插入所述触头本体,所述狭缝平行于所述本体的对称轴线延伸;其中,
所述狭缝在所述第一端部与所述狭缝的根部之间限定出长度l,其中,所述狭缝的长度l比所述触头本体的长度更短;所述狭缝在所述第一端部处具有第一宽度以及在所述狭缝的根部处具有第二宽度,其中,所述第一宽度比所述第二宽度更大。
在优选实施例中,在所述狭缝被压缩的情形下,所述狭缝大体上和/或完全闭合。
在另一优选实施例中,所述狭缝包括V形形状形式,使得,在所述狭缝被压缩的情形下,所述狭缝特别地顺着所述狭缝的整个长度l大体上和/或完全闭合。
在进一步优选实施例中,所述方法包括以下步骤:插入压力释放元件,所述多个狭缝中的一个或多个的根部延伸进入在所述压力释放元件中,并且所述压力释放元件配置用于在所述狭缝闭合的情形下减轻在所述本体的材料中的机械压力。
在更进一步优选实施例中,所述压力释放元件是具有孔形式的开口。
在另一优选实施例中,所述压力释放元件是所述狭缝的钩状延伸部。
所述方法的进一步实施方式和优点可从如上文所述的郁金香形触头或开关装置衍生出。
附图说明
本发明的进一步细节、方面和实施例从权利要求、详细描述和附图变得显而易见。
-图1示出了根据现有技术的郁金香形触头;
-图2示出了根据本申请的实施例的郁金香形触头;
-图3示出了根据实施例的用于郁金香形触头的狭缝的形式;
-图4示出了具有压力释放元件的狭缝;
-图5示出了根据本申请的实施例的另郁金香形触头。
具体实施方式
在下文中,将参考示例性实施例来描述本发明的原理和精神。应当理解,所有实施例仅用于本领域技术人员更好地理解以及进一步实践本发明,而非限制本发明的范围。例如,作为实施例的一部分示出的或描述的特征可与另一实施例一起使用以产生又一实施例。
为清楚起见,在本说明书中并未描述实际实现的所有特征。当然应当理解,在任何这样的实际实施例的开发中,应做出多个特定决策来实现开发者的特定目标,例如遵守系统相关和业务相关的约束,所述约束将从决策到另决策发生变化。此外,应当理解,这样的开发工作可能是复杂和耗时的,但对于受益于本发明的本领域普通技术人员来说仍然是例行工作。
现在将参照附图描述所公开的主题。附图中示意性地描绘了各种结构、系统和装置,且仅用于解释目的,以便不会用本领域技术人员公知的细节来混淆描述。然而,结合附图以描述和解释所公开主题的说明性示例。在此使用的词语和短语应当被理解和解释为具有与相关领域技术人员对词语和短语的理解一致的含义。
不存在术语或短语的特殊定义,即不同于本领域技术人员所理解的普通和习惯含义的定义,旨在通过本文中术语或短语的一致使用来进行暗示。在术语或短语旨在具有特殊含义的范围内,即与技术人员所理解的含义不同的含义时,这种特殊定义将在说明书中以直接且明确地提供的定义方式明确阐述术语或短语的特殊定义。
本申请的方面旨在在触头本体100中引入狭缝110、210的替代性且经改善形式以控制在所述(电)起弧区域中的气体流量。所述狭缝的V形形式,特别地倒V形形状,如所引入的,能够顺着狭缝110、210的整个长度实施更好的,特别地完全的闭合。
图1示出了处于在用于郁金香形触头的触头本体100中的狭缝110的常用排布中传统狭缝110的效果。左方的在附图显示出,当没有负载经附接时,所述狭缝从梢部120至根部160具有矩形形式。也就是说,通过所述触头为零-电流并且因此没有电磁夹紧力。可看出,所述触头本体可是中空的,因此所述触头本体可包含(电)弧灭弧性流体/气体。
在图1中,右方侧面示出了在负载下的郁金香形触头的触头本体100,所述负载由标有“Current in(电流输入)”和“Current out(电流输出)”的箭头表示。由于由高电流造成的电磁力,狭缝110在所述郁金香形的梢部120处闭合,从而形成细长三角形,该细长三角形在该郁金香形的根部160处具有基部。也就是说,狭缝110保持为朝着所述狭缝的根部160打开。建立气体压强将是困难的,因为所述气体通过部分经打开的狭缝110,特别地在朝着根部160加宽的加宽端部部分处,离开触头本体100。
而且,金属触头本体100,特别地在根部160的区域中,的材料,暴露于机械弯曲力,机械弯曲力作用于抵抗由于所述电流产生的电磁闭合力。这可能导致所述材料的疲劳度增加以及接触指体从触头本体100脱落,这可能导致保养工作增加。
因此,在本申请的第一实施例中,公开了一种用于电源开关的郁金香形触头100。所述郁金香形触头可包括旋转对称性触头本体100,所述旋转对称性触头本体具有第一端部120和第二端部130。郁金香形触头本体100例如是导电材料的中空本体,所述中空本体可此外配置用于接收插头触头作为第二(电)弧触头。郁金香形触头100的中空本体可配置用于在(电)起弧事件期间接收和包含(电)弧灭弧性流体。
旋转对称性触头本体100可具有多个狭缝110、210、220。狭缝110、210、220可安置在旋转对称性触头本体100中。所述狭缝可大体上平行于旋转对称性触头本体100的对称轴线140延伸。在所述旋转对称性触头本体中的狭缝110、210、220可形成“接触指体”,所述接触指体由于所使用的材料具有一定的弹性。
狭缝110、210、220可在所述旋转对称性触头本体的第一端部120与狭缝110、210、220的根部160之间限定出长度l150。(或)狭缝110、210、220的长度l150可比旋转对称性触头本体100的长度更短。该意味着狭缝110、210、220可具有长度,以便使得,所述旋转对称性触头本体未经分隔成实施为多个单个部分。
进一步,狭缝110、210、220可在旋转对称性触头本体100的第一端部120处具有第一宽度300,以及在狭缝110、210、220的根部160处具有第二宽度310,其中,第一宽度300比第二宽度310更大。
图2示出了在“无负载”条件下具有经改善狭缝–形状(左图A)的触头本体100。新引入的V形形状狭缝210此处处于“打开”条件(状态)。在在图右侧(右图B)由箭头“Current in(电流输入)”“Current out(电流输出)”表示的电流负载下,由于所述电流流量通过触头本体100而产生的电磁力使狭缝210闭合。
触头本体100现在顺着自身的轴线140具有闭合,至少一个几乎闭合,表面,如图2的右方部分所示。淬火性气体,例如由来自喷嘴(未示出)的燃烧(电)弧在所述中空的触头本体100之内的烧蚀过程生成的聚四氟乙烯(ptfe)蒸气,不能够流动成通过所述狭缝或至少所述流量显着减少。在(中空的)触头本体100中的淬火性气体的压强能够建立成比在正常形状狭缝(见图1)中更高。更大量的具有经增加压强的淬火性气体能够经导向成朝着所述(电)起弧区域(该方向沿着“Current out(电流输出)”方向)。
由于所述(电)弧,围绕所述郁金香形触头的相当大的压力差可经建立。现在,可存在在所述郁金香形喉部中的较低压强以及围绕所述郁金香形本体100的更高压强,该更高压强还施加压强以补充于所述电磁力地闭合所述狭缝。所述狭缝的新形式与传统的狭缝相比较可将所述狭缝的区域减少40%以上,并以有利的方式支持使所述(电)弧灭弧。
因此,本发明的中心思想在于引入所谓的V形形状狭缝,V形形状狭缝可顺着所述狭缝的整个长度大体上完全闭合。效果如图4所示。机电力将所述指体夹紧在一起,所述指体顺着所述整个长度闭合所述狭缝。传统的郁金香形保持为在负载下朝着所述郁金香形喉部闭合并且在端部处经打开;新的狭缝(V形形状)可确保使得他们自身能够保持成完全闭合。实际上,由于在通过所述郁金香形的中的流动区域的变化,在CZ(零电流)处的压强大体上不能够发生变化。
通过所述闭合(或几乎闭合)郁金香形狭缝110、210,可(实施成)存在经显著减少的淬火性气体流量。在所述郁金香形中的淬火性气体可例如是聚四氟乙烯(ptfe)蒸气,所述聚四氟乙烯(ptfe)蒸气可通过烧蚀和蒸发环绕着所述(电)起弧区域的聚四氟乙烯(ptfe)材料(例如例如由聚四氟乙烯制成的喷嘴)而生成。
通过由于在所述(电)起弧区域中的(电)弧产生的烧蚀过程而生成淬火性气体的物理原理在此不考虑。所述经生成气体(聚四氟乙烯蒸气)的流动效应的物理背景在此也不考虑。此处提及的聚四氟乙烯蒸气不应认为是限制性的。适于烧蚀过程以生成个(电)弧灭弧性蒸气的其他材料是可能的(例如POM)。
应注意,此处描述的郁金香形触头适于经使用在具有任何已知淬火性气体(例如包括CO2、SF6等,并且不限于由烧蚀过程生成的淬火性气体)的断路器中。
通过所述郁金香形狭缝的淬火性气体流量的没有(任何)减少或至少一个显著减少发生了,这意味着没有损失例如聚四氟乙烯蒸气。这可能导致在吹气压强方面的显著增加以在零电流处灭弧所述(电)弧并且防止所述(电)弧的重新点燃。
本申请的另方面能够提供郁金香形触头100的一种经改善机械稳定性。为减少在所述触头本体的材料中的在狭缝110、210的端部(根部/基部)处的压力,在所述郁金香形狭缝的根部160处提供具有开口形式的压力释放元件400,或使所述狭缝更长,可有所帮助。
两个可选实施,V形形状狭缝110、210和压力释放元件400可增加所述淬火性气体流动区域通过所述郁金香形喉部并且减少在触头本体100的表面之上的流量。压力释放元件400可能必须在某些情形下经引入以便避免疲劳失效。
因此,根据郁金香形触头100的可与或多个其他实施例组合的另一实施例,公开了多个狭缝110、210、220中的一个或多个的根部160可延伸进入压力释放元件400。压力释放元件400可配置用于在狭缝110、210、220被压缩的情形下减轻在触头本体100的材料中的机械压力。除了狭缝110、210的新形状之外,这可能导致进一步增加狭缝-闭合能力。
所述郁金香形的有限元机械(FEM)分析显示了在所述接触指体中的压力释放元件的必要性,以减少在所述材料中的压力。机械压力可强烈地集中在狭缝110、210的根部160处。如果压力释放元件经引入,最大压力可显著经减少并且可能不再集中在所述狭缝的根部160处。减少在根部160处的压力不但可改善在触头本体100中的狭缝110、210的闭合特性。其还能够改善负载断路器的保养,因为接触指体可能不会易于由于机械的疲劳度而断裂。因此,所提出的解决方案能够随着时间的推移减少保养成本。
根据所述郁金香形触头的可与或多个其他实施例组合的另一实施例,公开了压力释放元件400可是具有孔形式的开口。图4示例性地示出了所述V形形状狭缝,所述V形形状狭缝的根部160连续地延伸进入孔400。
根据所述郁金香形触头的可与或多个其他实施例组合的另一实施例,公开了压力释放元件400可是所述(或)狭缝的钩状延伸部500而不是孔。图5示出了压力释放元件的该实施例。所述钩状压力释放元件紧跟所述狭缝的根部160并且形成连续路径。
与所述孔相比较,所述钩状式设计还可通过留下基部材料减少了在所述郁金香形内部的气体湍流。该特征可与V形形状狭缝以及与本文描述的其他实施例中的变型相结合。
与具有孔形式的压力释放元件400相比,钩状压力释放元件500在所述触头本体中留下更多的材料。因此,气体能够泄漏的区域经最小化。同时,当所述狭缝经挤压时,在在所述狭缝的根部160附近的材料上的压力,以与具有孔形式的压力释放元件400所提供的方式相同的方式经最小化。
所述钩状压力释放元件的特征的有利之处在于所述郁金香形狭缝的长度可经限制为所要求的或所需要的最小长度。该意味着所述钩状压力释放元件可进一步最小化通过狭缝110、210的流动区域。
所述狭缝的根部160理想地应尽可能狭窄。可使用非常薄的工具或能够实施非常薄的切割的工具,例如能够将相应的狭缝切割成为触头本体100的,线切割、非常精细的切割刀片或工业激光器。
根据所述郁金香形触头的可与或多个其他实施例组合的另一实施例,公开了狭缝110、210、220可在从所述第一120端部至狭缝110、210、220的根部160的方向上逐渐变细。也就是说,狭缝110、210、220的宽度可从所述郁金香形触头的旋转对称性触头本体的梢部120朝着(或)狭缝110、210、220的根部160连续地变化。
根据所述郁金香形触头的可与或多个其他实施例组合的另一实施例,狭缝110、210、220可在至少一个离散的台阶320中从第一宽度300至第二宽度310地变窄。所述V形形状狭缝的该变型易于生产并且能够例如通过具有两个具有不同厚度的锯片刀片切割所述狭缝制成。根据所述郁金香形触头的可与或多个其他实施例组合的另一实施例,所述狭缝的形式可是V形形状形式210,该V形形状形式从所述郁金香形触头的第一端部120延伸至所述(或)狭缝的根部160。在图3上部处示出了所述狭缝,即狭缝的V形形状形式,的基本概念。所述狭缝从第一宽度300至自身的根部160连续地逐渐变细。所述V形形状狭缝在所述狭缝的根部160处具有自身的最小宽度310。
根据所述郁金香形触头的可与或多个其他实施例组合的另一实施例,狭缝110、210、220可以弯曲的方式在第一宽度120与第二宽度310之间逐渐变细。
根据所述郁金香形触头的可与或多个其他实施例组合的另一实施例,狭缝110、210、220可以具有至少一个台阶320的台阶形状的方式变窄。也就是说,所述狭缝易于例如通过铣床生产。
根据所述郁金香形触头的可与或多个其他实施例组合的另一实施例,所述狭缝的形式可是发散形状220,该发散形状从所述郁金香形触头的第一端部120延伸至所述(或)狭缝的根部160。
根据所述郁金香形触头的可与或多个其他实施例组合的另一实施例,所述狭缝的形式可是凹形状形式250,该凹形状形式从所述郁金香形触头的第一端部120延伸至所述(或)狭缝的根部160。
根据所述郁金香形触头的可与或多个其他实施例组合的另一实施例,所述狭缝的形式可是凸形状形式240,该凸形状形式从所述郁金香形触头的第一端部120延伸至所述狭缝的根部(160)。
根据所述郁金香形触头的可与或多个其他实施例组合的另一实施例,所述狭缝的形式是半直形状形式260,该半直形状形式从所述郁金香形触头的第一端部120延伸至所述狭缝的根部160。
所有不同形式的狭缝可具有共同之处,即他们由于狭缝由所述电流力完全地闭合而能够在所述郁金香形触头本体中实施更好闭合。由此,能够增加所述压强建立并且能够减少在热力中断性能方面的分散性。V形形状狭缝还可扩展所述郁金香形的(电)弧侵蚀能能力。
根据另一实施例,公开了具有符合其他实施例的郁金香形触头的用于中压或高压应用的电气开关装置。
所述用于中压或高压应用的电气开关装置可例如是用于中压或高压应用的气体-绝缘开关设备。
根据另一实施例,介电绝缘介质,特别地介电绝缘气体,存在在所述电气开关装置的壳体内部。所述介电绝缘介质可包括有机氟化合物。所述有机氟化合物可是选自集合:氟醚或氟胺或氟酮或他们的混合物。
在所述经封装或非经封装电气仪器中使用的流体可是SF6气体或任何其他介电绝缘介质,其可是气态和/或液态,并且特别地可是介电绝缘气体或(电)弧淬火气体。这种介电绝缘介质能够例如包含有包括有机氟化合物的介质,这样一种有机氟化合物选自以下所组成的集合:氟醚、环氧乙烷、氟胺、氟酮、氟烯烃、氟腈,以及他们的混合物和/或分解物。在此处,术语“氟醚”、“环氧乙烷”、“氟胺”、“氟酮”、“氟烯烃”和“氟腈”是指至少部分氟化的化合物。
特别地,术语“氟醚”包括氟聚醚(例如galden)和氟单醚两者以及氢氟醚和全氟醚两者,术语“环氧乙烷”包括氢氟环氧乙烷和全氟环氧乙烷两者,术语“氟胺”包括氢氟胺和全氟胺两者,术语“氟代酮”包括氢氟酮和全氟酮两者,术语“氟烯烃”包括氢氟烯烃和全氟烯烃两者,以及术语“氟腈”包括氢氟腈和全氟腈两者。因此,能够优选地实施为完全经氟化的,即全氟化的氟醚、环氧乙烷、氟胺、氟酮和氟腈。
在实施例中,在所述介电绝缘介质或气体中所包括的介电绝缘介质,或更实质地有机氟化合物,选自以下所组成的集合:氟醚,特别地或氢氟单醚;氟酮,特别地或全氟酮;氟烯烃,特别地或氢氟烯烃;氟腈,特别地或全氟腈;及其混合物。
特别地,在本发明的上下文中使用的术语“氟代酮(fluoroketone)”可广义地进行解释并且可包括(涵盖)氟代单酮和氟代二酮两者或通常包括氟代聚酮。明确地,在分子中可存在多于侧接碳原子的羰基。所述术语还可包括饱和化合物和不饱和化合物两者,所述不饱和化合物包括碳原子之间的双键和/或三键。氟酮的至少部分经氟化的烷基链可是直链或支链的,并且可任选地形成环。在实施例中,所述介电绝缘介质可包括至少一个为氟酮的化合物,该化合物还可任选地包含经并入在所述分子的碳主链中的杂原子,例如以下中的至少一个:氮原子、氧原子和硫原子,取代相应数量的碳原子。有利地,氟单酮,特别地全氟酮,能够具有3至15或4至12个碳原子并且特别地5至9个碳原子。最有利地,其可确切地包括5个碳原子和/或确切地包括6个碳原子和/或确切地包括7个碳原子和/或确切地包括8个碳原子。
在实施例中,所述介电绝缘介质包括至少一个为氢氟醚的化合物,该化合物选自以下所组成的集合:含有至少三个碳原子的氢氟单醚;确切地含有三个或确切地含有四个碳原子的氢氟单醚;氟原子数与氟原子和氢原子总数之比至少为5:8的氢氟单醚;氟原子数与碳原子数之比为1.5:1至2:1的氢氟单醚;五氟乙基甲基醚;2,2,2-三氟乙基-三氟甲基醚;及其混合物。
在实施例中,所述介电绝缘介质包括至少一个为氟烯烃的化合物,该化合物选自以下所组成的集合:包括至少三个碳原子的氢氟烯烃(HFO),确切地包括三个碳原子的氢氟烯烃(HFO),反式-1,3,3,3-四氟-1-丙烯(HFO-1234ze),2,3,3,3-四氟-1-丙烯(HFO-1234yf),反式-1,2,3,3,3五氟丙烷-1-烯(HFO-1225ye(E-异构体)),cis-1,2,3,3,3五氟丙烷-1-烯(HFO-1225ye(Z-异构体)),及其混合物。
在实施例中,所述有机氟化合物还可是氟腈,特别地全氟腈。特别地,所述有机氟化合物可是氟腈,特别是全氟腈,该全氟腈包含有两个碳原子,和/或三个碳原子,和/或四个碳原子。
更特别地,氟腈可是全氟烷基腈,特别是全氟乙腈、全氟丙腈(C2F5CN)和/或全氟丁腈(C3F7CN)。最特别地,氟腈可是全氟异丁腈(根据公式(CF3)2CFCN)和/或全氟-2-甲氧基丙腈(根据公式CF3CF(OCF3)CN)。其中,由于毒性低,特别优选全氟异丁腈。
根据可与其他实施例组合的另一实施例,根据另实施例的气体混合物可包括与背景气体混合的混合物。
所述背景气体或承载气体可是不同于所述有机氟化合物(特别地不同于所述氟醚、所述环氧乙烷、所述氟胺、所述氟酮、所述氟烯烃和所述氟腈)并且能够在实施例中选自以下所组成的集合:空气、N2、O2、CO2、惰性气体、H2;NO2、NO、N2O;碳氟化合物,特别是全氟化碳,例如CF4;CF3I、SF6;及其混合物。
根据另一实施例,公开了一种具有符合或更多其他实施例的郁金香形触头的自爆式或吹气式回路断路器。
总之,本申请公开了一种新的且经改善的用于断路器组件的郁金香形触头,特别是(电)起弧式郁金香形触头。所述郁金香形触头有利地具有旋转对称性本体。所述郁金香形(电)起弧-触头的本体是中空的,并且形成中空体积。新的狭缝形式经引入,这使得能够将在所述郁金香形触头的中空体积中的淬火性气体的气体压强保持在尽可能高的水平处,以支持所述(电)弧灭弧性过程。
Claims (15)
1.一种郁金香形触头,所述郁金香形触头包括:
旋转对称性触头本体(100),所述旋转对称性触头本体具有第一端部(120)和第二端部(130);以及
所述触头本体(100)具有多个狭缝(110,210,220),所述多个狭缝安置在所述本体(100)中并且平行于所述本体(100)的对称轴线(140)延伸;其中,
所述狭缝(110,210,220)在所述第一端部(120)与所述狭缝(110,210,220)的根部(160)之间限定出长度l(150),以便使得在所述狭缝(110,210,220)被压缩的情形下,所述狭缝(110,210,220)大体上和/或完全闭合,并且其中,所述狭缝(110,210,220)的长度l(150)比所述触头本体(100)的长度更短;以及
所述狭缝(110,210,220)在所述第一端部(120)处具有第一宽度(300)以及在所述狭缝(110,210,220)的根部(160)处具有第二宽度(310),其中,所述第一宽度(300)比所述第二宽度(310)更大。
2.根据权利要求1所述的郁金香形触头,其中,所述多个狭缝(110,210,220)中的一个或多个的根部(160)延伸进入压力释放元件(400),所述压力释放元件(400)配置用于在所述狭缝(110,210,220)闭合的情形下减轻在所述本体(100)的材料中的机械压力。
3.根据权利要求2所述的郁金香形触头,其中,所述压力释放元件(400)是具有孔形式的开口。
4.根据权利要求2所述的郁金香形触头,其中,所述压力释放元件(400)是所述狭缝(110,210)的钩状延伸部(500)。
5.根据权利要求1或2所述的郁金香形触头,其中,所述狭缝(110,210,220)沿着从所述第一(120)端部至所述狭缝(110,210,220)的根部(160)的方向逐渐变细。
6.根据权利要求5所述的郁金香形触头,其中,所述狭缝(110,210,220)在所述第一宽度(120)与所述第二宽度(310)之间以弯曲的方式逐渐变细。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的郁金香形触头,其中,
所述狭缝(110,210,220)包括V形形状形式(210),所述V形形状形式从所述郁金香形触头的第一端部(120)延伸至所述狭缝(110,210,220)的根部(160),其中,
所述狭缝(110,210,220)包括发散形状(220),所述发散形状从所述郁金香形触头的第一端部(120)延伸至所述狭缝(110,210,220)的根部(160),其中,
所述狭缝(110,210,220)包括凹形状形式(250),所述凹形状形式从所述郁金香形触头的第一端部(120)延伸至所述狭缝(110,210,220)的根部(160),其中,
所述狭缝(110,210,220)包括凸形状形式(240),所述凸形状形式从所述郁金香形触头的第一端部(120)延伸至所述狭缝(110,210,220)的根部(160),或其中,
所述狭缝包括半直形状形式(260),所述半直形状形式从所述郁金香形触头的第一端部(120)延伸至所述狭缝(110,210,220)的根部(160)。
8.一种用于中压或高压应用的电气开关装置,所述电气开关装置具有符合权利要求1至7中任一项所述的郁金香形触头。
9.根据权利要求8所述的电气开关装置,其中,介电绝缘介质,特别地介电绝缘气体,存在在所述电气开关装置的壳体内部;其中,所述介电绝缘介质包括有机氟化合物,所述有机氟化合物选自集合:氟醚或氟胺或氟酮或他们的混合物。
10.根据权利要求9所述的电气开关装置,其中,所述混合物包括与背景气体混合的混合物。
11.一种用于制造郁金香形触头的制造方法,所述制造方法包括以下步骤:
提供旋转对称性触头本体(100),所述触头本体具有第一端部(120)和第二端部(130);以及
将多个狭缝(110,210,220)插入所述触头本体(100),所述狭缝(110,210,220)平行于所述本体(100)的对称轴线(140)延伸;其中,
所述狭缝(110,210,220)在所述第一端部(120)与所述狭缝(110,210,220)的根部(160)之间限定出长度l(150),以便使得,在所述狭缝(110,210,220)被压缩的情形下,所述狭缝(110,210,220)大体上和/或完全闭合,并且所述狭缝(110,210,220)的长度l(150)比所述触头本体(100)的长度更短;
所述狭缝(110,210,220)在所述第一端部(120)处具有第一宽度(300)以及在所述狭缝(110,210,220)的根部(160)处具有第二宽度(310),其中,所述第一宽度(300)比所述第二宽度(310)更大。
12.根据权利要求11所述的制造方法,所述制造方法包括以下步骤:
插入压力释放元件(400),所述多个狭缝(110,210,220)中的一个或多个的根部(160)延伸进入所述压力释放元件中,并且所述压力释放元件配置用于在所述狭缝(110,210,220)闭合的情形下减轻在所述本体(100)的材料中的机械压力。
13.根据权利要求12所述的制造方法,其中,所述压力释放元件(400)是具有孔形式的开口。
14.根据权利要求11或权利要求12所述的制造方法,其中,所述压力释放元件(400)是所述狭缝(110,210,220)的钩状延伸部(500)。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的制造方法,其中,
所述狭缝(110,210,220)包括V形形状形式(210),所述V形形状形式从所述郁金香形触头的第一端部(120)延伸至所述狭缝(110,210,220)的根部(160),其中,
所述狭缝(110,210,220)包括发散形状(220),所述发散形状从所述郁金香形触头的第一端部(120)延伸至所述狭缝(110,210,220)的根部(160),其中,
所述狭缝(110,210,220)包括凹形状形式(250),所述凹形状形式从所述郁金香形触头的第一端部(120)延伸至所述狭缝(110,210,220)的根部(160),其中,
所述狭缝(110,210,220)包括凸形状形式(240),所述凸形状形式从所述郁金香形触头的第一端部(120)延伸至所述狭缝(110,210,220)的根部(160),或其中,
所述狭缝包括半直形状形式(260),所述半直形状形式从所述郁金香形触头的第一端部(120)延伸至所述狭缝(110,210,220)的根部(160)。
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