CN1157053A - 带电弧气体排放通道的开关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明可避免，热的电弧气体与夹紧螺栓单元(2)相接触，该电弧气体应以去电离的方式流出，而且在沿电气导体连接的方向排出时不存在任何干扰，同时不需要附加的导体连接的屏蔽结构。一个夹紧盖件(30)设有相对于夹紧螺栓单元(2)和相对于连接腔(13)完全隔绝的排气通道(31)，它各具有一个排出口(304)。在流通孔(132)至消弧腔(11)的连接位置上，该装上的夹紧盖件(30)在排气通道(31)流入口的范围内密封地靠置在壳体分隔墙(16)上。

Description

带电弧气体排放通道的开关装置
本发明涉及一个电气开关装置，其具有一个壳体，该壳体包含容纳开关装置之操作部分的电弧一消弧腔；还具有一个相对消弧腔通过壳体分隔墙分隔成的连接侧，它具有敞开的用于安装夹紧螺栓单元的连接腔，所述夹紧螺栓单元具有夹紧螺栓；还具有一个相反对置的连接侧和一个用于在消弧腔侧的连接侧之夹紧螺栓单元的夹紧盖件，其带有和每个夹紧螺栓同轴对准的并用于该螺栓的通孔，同时，和每个连接腔相对应地既在他隔墙中设有至消弧腔的流通孔，也在夹紧盖件的连接侧设有排出口以用于电弧气体从消弧腔中流出。
在文件EP0201731B1中公开了一种上面所述类型的具有电弧气体排出系统的开关器，但在其中，该电弧气体只是部分屏壁方式通过在消弧腔侧的连接侧处的连接腔排出，因此，用于连接结构的夹紧螺栓单元同样地仍被电弧气体在流出过程中所包流。这样的缺陷是，必需利用通过夹紧螺栓单元之夹紧螺栓的螺栓通道形成一个消弧室烟囱效应以便流入新鲜空气。在这种开关器中，还不能足以在连接侧区域中有效地保护开关器免受热的电弧气体之作用。
在文件DE4303550A1中提出了一个电弧防护的开关器，其中，在电网连接侧的区域中，附加地安装一个所谓的排气分隔墙于连接腔中，因此，热的电弧气体在连接侧的排出被受到妨碍，以使热的电弧气体转弯90°流出壳体上侧面。而且在这个变型中，保留了一个在与夹紧螺栓接近的区域中从连接腔到排气通道的连接结构以用于热的排气。
本发明任务在于，对用于带消弧腔的电气开关装置之热电弧气体的排气系统，其中，热的电弧气体在消弧腔侧的连接侧区域中被排出，作如此结构设置，即实现一个电弧防护的开关装置。此处，特别地应能防止，热的排气与夹紧螺栓单元相接触，另外，使热的电弧气体以如此方式流出，即在流出过程中，沿消弧腔侧的连接侧之电气导体连接的方向上不存在干扰作用。还特别的是，在消弧腔侧的连接侧处的导体连接结构不需要附加的屏蔽结构。
这一任务，在开头所述类型的电气开关装置基础上，通过如下的完善措施加以解决：该夹紧盖件设置了相对于夹紧螺栓单元和相对于连接腔完全隔绝的排气通道，它具有用于电弧气体流动的流入口和排出口；该夹紧盖件在安装于壳体上的状态中并在排气通道的流入口区域中密封地靠置在流通孔上连接的分隔墙上。
按照本发明设置一个封闭的排气通道，它相对于壳体之消弧腔侧的连接侧是屏蔽的，该排气通道与夹紧盖件相连接并密封地连接在用于从消弧腔来的电弧气体的流通孔上。因此，这个朝所有侧面都屏蔽的排气通道的排出口是如此安置在消弧腔侧的连接侧上时，即，防止了与连接导体的接触。按照本发明，设置一个在平面内的短的流动行程依此可避免，在这个行程上的电弧气体会渗入在开关装置之消弧腔侧的连接侧处置有夹紧螺栓单元的连接腔中。
本发明有利的结构变型可由从属权利要求的特征方案中获得。
本发明一个优选的结构方案规定，在夹紧盖件上，将排气通道设置为成形的通道管结构，它分别被一个容纳筒腔完全地贯穿，该筒腔设置得与电弧气体的流通孔垂直定位并和垂直安置在相应的连接腔中的夹紧螺栓同轴线延伸配置，该筒腔具有一个用于夹紧螺栓的通孔和将该排气通道以分段方式分割成两个分通道，因而具有和其余排气通道部分的流通横截面相比要减小的流通截面(总和)。因此，用于操作安装在连接腔中的夹紧螺栓单元之夹紧螺栓的通道行程和流动行程，也就是用于热电弧气体的排气通道，就借肋两个相互交叉的中空体而完全地相互隔离了。因此，用于热电弧气体时由排气通道形成的流动行程是与操作方向垂直地布置的，也就是说，与夹紧螺栓的拧紧方向相垂直配置。
该包围排气通道的并为通道管结构的壳体最好具有一个和连接腔的深度相一致的长度，因此，它将连接腔分割。
为了防止与导入电压的裸露的金属构件相接触，按照目的要求，该夹紧盖件具有一个角形结构并带有顶侧面以便在壳体上侧面处覆盖住连接腔，还具有角形方式连接的盖肋以便部分地覆盖住壳体连接腔向前敞开的侧面，同时，排气通道的通道管成形在该盖肋上。
本发明另一个重要的特征结构方案是，夹紧盖件的排气通道密封地连接在壳体上，也就是说，密封地连接在至电弧一消弧腔的壳体之流通孔上，其中，在排气通道时连接位置并在分隔墙之流通孔处的该流通孔下方构置一个突入连接腔的密封领，其上，可安装相应地制有往下指向的伸出领结构的排气通道流入口，该排气通道置于该夹紧盖件上。
本发明另一个优选结构方案在于，在排气通道的连接位置并在分隔墙的流通孔处的靠置表面上，至少以区域方式通过在通道管上的沟槽和/或在密封领上的沟槽构成一个迷宫式密封结构。以此方式就可实现，该热的电弧气体由于夹紧盖件之排气通道的密封连接而不会到达在消弧腔侧的连接侧处的连接腔中。
在另一个符合发明要求的结构方案中，该热的电弧气体从消弧腔到外边的流动行程上，至少在两个位置处的横截面是收缩并然后再扩大，以便由此使得该气体实现一个良好的混合和冷却以及去电离化。这一点是通过如下发生的该电弧气体的流动行程在从消弧腔排出的流通孔区域中，借助一个设有流出孔的并部分覆盖所述流通孔的排气滑板设置第一狭窄(收缩)；然后使流动行程在流入排气通道处扩大，再以后，在绕流容纳筒腔时构成第二个狭窄，该容纳筒腔贯穿所述的排气通道并使其流通横截面减小。
另一个有利的结构变型在于，这由螺栓可固定在壳体上的夹紧盖件，通过在夹紧盖件的螺栓孔处构置一个挤压肋，就可用该通道管之包围该排气通道之流入口的端部挤压到壳体的分隔墙上。依此，可同时实现一个密封性，亦即安装在壳体上的夹紧盖件固定在该壳体上和同时，通过挤压肋产生一个分力，它的方向是将夹紧盖件挤向连接侧，也就是说，挤向分隔墙，或挤向消弧腔。
另一个结构变型方案能实现，该夹紧螺栓单元库存在夹紧盖件中，亦即保持在其中，同时，在装配过程中它不会掉落出去。这一点是如此实现的，该容纳筒腔设有一个伸入通孔中的突起，以便在夹紧盖件安装在壳体中时通过该突起与夹紧螺栓的螺纹相啮合保持住该夹紧螺栓。依此就能实现一迅速的安装和拆卸工作。该夹紧盖件可以完全地用夹紧螺栓单元装配和拆卸。但是还可能的是，将夹紧螺栓单元单独地从夹紧盖件中抽出和再推入。
另外，还可有利的是，排气通道的排出口置于壳体连接腔之向前敞开的连接侧上。
按照发明要求，可从开关装置的壳体上拆下的夹紧盖件带组合一体的排气通道就可实现，在水平地连接到壳体上时，也就是说，与电弧气体的流动方向相垂直的方向上看，此时，在连接侧的排气和连接腔中自由可接近的导体连接结构保持间距。
这样就可实现一个在开关装置的连接腔区域中高度的防护飞弧的性能，因为，只是一个相对较小的密封表面要求密封；亦即，只有在排气通道连接在分隔墙上位置处的密封表面并且仅在通至壳体消弧腔的流通孔范围内。
为减少不同的结构零件和建立统一的连接结构，本发明建议的夹紧盖件还可以应用于与消弧腔相反对置的连接侧上。
下面借助附图，对本发明电气开关装置，例如一个功率开关器并具有电弧一消弧腔的结构设置作进一步阐明。
在附图中：
图1是一个具有电弧一消弧腔的开关分解简图；
图2是一个排气滑板；
图3是图1中没有夹紧盖件的壳体在连接侧A的视图；
图4是图1中带有夹紧盖件的壳体在连接侧A的视图；
图5是夹紧盖件的倾斜前视图；
图6是图5中的夹紧盖件在P1方向的倾斜仰视图；
图7是图5中的夹紧盖件在P2方向上的倾斜后视图；
图8是图4中沿H-H的截面视图；和
图9是图7中K-K放大详细截面视图；
在图1中简图表明一个电气开关装置的结构，例如一个功率开关并带有壳体10。壳体10具有一个带了个连接腔13的连接侧A，还有一个开关腔14用于操作部分以及用于在连接腔13上邻接的电弧一消弧腔11，还有一个和连接侧A相反对置的连接侧B。在消弧腔11中安置了消弧板110。该消弧腔11是由连接腔13通过壳体10的分隔墙16分割成的。在连接腔13中安置了带夹紧螺栓29的夹紧单元2。在每个连接腔13中的分隔墙16上设置一个通孔132用于使电弧气体沿箭头G方向排出。在分隔墙16之后和在消弧板110之前分别设有排气滑板3。该连接腔13是向上和向前敞开的。在连接侧A上，为了覆盖连接腔13从上边安装一个夹紧盖件30到壳体10上，也就是说，沿箭头方向C安装，或者从前边与箭头G相反地安装，当然在已经和开关装置连有夹紧螺栓单元2的情况下，只能从上边安装。此外，设置一个壳体盖20用于盖住壳体10其余向上敞开的部分，为此，这里还可以设置另外的分段结构。为了后边的连接侧B可以设置一个另外的通常相同形式的夹紧盖件。
在图2中描述了一个排气滑板3的结构设置，其带有通孔3a用于流通电弧发生气。该通孔3a的配置、形状和尺寸可以按照存在的必要性加以选择。
在图3中详细描述了在图1功率开关装置中壳体10之连接侧A的结构设置。该连接腔13是向前和向上敞开的。它构成三个分别带有一个触(电流)轨4的连接腔13。该连接腔13是相对消弧腔11通过分隔墙16分割而成的，该分隔墙16在触轨4的范围内分别有一个通孔131并在上边端部置有流通孔132用于电弧发生气体。该通孔131，132总是通过一个排气滑板3所覆盖，因此，在流通孔132的区域内，该排气滑板3设有通孔3a用于流通电弧气体。在热的电弧气体排出时，该排气滑板3被固定挤压到分隔墙16上，因此，不会有电弧气体从通孔131时区域挤入连接腔13中。在将连接腔13作分割的中间壁18区域内，上侧端设有孔17用于固定夹紧盖件30的螺栓。在分隔墙16之对着连接腔13的侧面上并在流通孔132下方约间距15a处设置一个朝连接腔13方向突出的密封领15。这个密封领15构成一个用于在夹紧盖件30上形成的排气通道的限定件，这在以后还要描述。该连接腔13用于容置带有夹紧螺栓2a的夹紧螺栓单元2，为此，例如可以应用框式夹紧结构，如在图3左边的连接腔13中可以看出的那样。
然而，该夹紧盖件30是从上边推装在壳体10上和然后将连接腔13在上边盖住并部分在前边盖住，见图4。该夹紧盖件30具有一个顶侧307用于在壳体上侧面盖住连接腔13以及还具有向下折弯伸出的盖肋306，它在连接侧A盖住该连接腔13并直至触轨4之端部(连接)区域。该夹紧盖件30借助导入螺栓孔302中的螺栓而固定在壳体10上。在螺栓孔302处并靠向连接侧附近分别制有一个挤压肋303，因此，在螺栓拧紧情况下，产生一个使夹紧盖件30朝向壳体10之分隔墙16的挤压力。在夹紧盖件30的顶侧307上，另外设有通孔301，其与装在连接腔中的夹紧螺栓2a同轴线，以便通过它操作夹紧螺栓2a。通过通孔301当然还可以使装有电缆接线片的导体直接与触轨4拧装一起。
在图5，6和7中，以不同的立体图描述了该夹紧盖件30。为了使电弧发生气体从消弧腔11通过壳体10之分隔墙16的流通孔132和连接腔13连续地导出至外边，在夹紧盖件30上设置了排气通道31。这些排气通道31具有一个相对于连接腔13封闭的包封结构，其为例如大约矩形横截面的包围成排气通道31的通道管308的结构形式。这些通道管308制成在夹紧盖件30的覆盖肋306上和从连接侧A朝向分隔墙16延伸通过连接腔13的深度。该通道管308具有用于该排气通道的在连接侧A时排出口304；而流入口310位于对着壳体10之分隔墙16的侧面上。该排气通道31的流入口310设置成与带有密封领15(见图3)的分隔墙16流通孔132相对应的连接结构。也就是说，它(310)具有一个带密封表面312的对应向下的凹领313。到此，该夹紧盖件30就可以通道管308的流入口310精确配合地安装到密封领15上并在夹紧盖件30固拧到壳体10上时被挤压到分隔墙16上。以此方式，就使排气通道31在流通孔132至消弧腔的区域中密封地连接到壳体10上并依此，实现一个高度的防止电弧气体飞弧到连接腔13的保险作用。该电弧气体到从消弧腔11通过在分隔墙16和排通道31之间密封的连接位置被导入该排气通道31中并通过该通道排放到在连接侧A的排出端。该形成排气通道31的通道管308被一个管形的容纳筒腔305垂直地贯穿。该容纳筒腔305具有一个连续的通孔309，它在夹紧盖件30安装在壳体10上的状态时它与夹紧螺栓2a共轴线延伸。另外，该孔309还与夹紧盖件30的顶侧面307上通孔301共轴线延伸，因此，通过该孔309，可穿入夹紧螺栓29并可通过通孔301以及该孔309对其(2a)进行操作。该容纳筒腔305还可以在通道308的底侧伸出一部分305a。该容纳筒腔305将该排气通道31的流通横截面分割成两个分通道31a，31b，因而同时将该流通横截面31缩小了其自身截面(305)的数量。该容纳筒腔305还防止了电弧气体从排气通道31渗入到夹紧螺栓单元2中和连接腔13中。以此方式，就实现一个有电弧保护的开关器，特别是一个有电弧保护的连接侧A。
为了很快地实现电弧气体的去电离作用和排流，将电弧气体从消弧腔11向外边的流动行程设置成一个直接的，也就是说在一个流动平面G中，另外，通过狭窄位置I，II，交变的扩大结构以利于电弧气体与新鲜空气的更好的混合作用，见图8。此处，电弧气体通过构成第一狭窄位置I的排气滑板3的通孔3a和壳体10之分隔墙16的流通孔132进入由伸出领313扩大的排气通道31的流入口310中。然后，排气通道31通过横穿其安置的容纳筒腔305又被缩小和被分割成分通道31a，31b。这两个分通道31a，31b构成了用于电弧气体的第二狭窄位置II。此后，该电弧气体混合气就沿方向G流出排出口304。该电弧气体从消弧腔11至排出口304的整个流动行程是封闭的和相对于连接腔13是密封的。在电弧气体通过第一狭窄位置I，在连接位置处排气腔的扩大和然后通过排气通道31中的第二狭窄位置II，接着是再扩大直至最终从夹紧盖件30中排出的流动情况下，就实现了电弧气体的理想混合和冷却作用。在这个夹紧盖件30具有成形的排气通道31的实施方案中，该导线连接结构可以保持从前边自由地接近(见图4)，而且，导线还可以在拆掉夹紧盖件30情况下如图3那样地无妨碍地往内绕入。通过在排气通道31之流入口310和在壳体10分隔墙的区域内相对小的密封表面312，就可实现一个高度的防止飞弧的保险性，其中，排气通道31成形在夹紧盖件30上。而且在较小的结构尺寸条件下能实现一个高大的开关功率，并可以应用相对大的夹紧螺栓单元2。该流通孔132在所示的例子中是大致三角形的，但是它也可以具有一个另外的形状。在选用三角形情况下，该密封领15在下面的构件中可以相应地具有一个扩孔或伸出领，以便以此方式实现相连接的排气通道31有一个良好的配合和密封性。
另外，可以在密封领15的范围内往下设置一个迷宫式密封结构，例如通过一个附加的槽，或者在排气通道31靠置表面的区域内通过构置一个槽311(见图)，亦即在流通口132的上方。
为了避免在夹紧盖件30被拆掉状态时，带有夹紧螺栓2a的夹紧螺栓单元2从其中掉出来，在图9中看出了一个用于夹紧螺栓2a的保持设置方案。此处，该容纳筒腔305在其通孔309的范围内最好在上边区域设有横向的固定突起305b之结构。然后，该夹紧螺栓2a通过其螺纹在突起305b上的啮合作用而被保持。从图9还可清楚地看出用于电弧气体的横截面为闭合的也就是说相对连接腔13为隔绝的分通道31a，31b。
本发明夹紧盖件30的结构，由于带有相对连接腔13隔绝的排气通道31和含有隔离的用于夹紧螺栓单元2的保持结构所以就能实现一个简单的开关件予装配和装配以及为更换元件之目的的拆卸工作。将电弧气体导入到排气道31中就通实现电弧气体之定向的排出，同时不会碰到导线连接结构上。另外，本发明能实现连接腔13的结构(见图3)在高度上不必通过中间壁作分割设置，因为在夹紧盖件30上的排气通道31不是在壳体10上成形的。以此方式就能实现一个容易的利于应用者的连接元件之装配和拆卸。
为了防止在没有通过螺孔302和孔17装配固定螺栓和没有安装夹紧螺栓单元2情况下该夹紧盖件30从壳体10上掉落，就在壳体10上并在连接侧A和必要时在连接侧B的位于连接腔13之间的中间壁18中分别设置两个插置槽102(见图3)，在该槽中，插入相应的在夹紧盖件30上成形的咬合肋315(见图6和7)。

Claims (10)

1、电气开关装置具有一个壳体(10)，其包含容纳开关装置之操作部分的电弧一消弧腔(11)，还具有一个用壳体(10)之分隔墙(16)相对消弧腔(11)分隔成的连接侧(A)，其具有敞开的连接腔(13)用于安装带夹紧螺栓(2a)的夹紧螺栓单元(2)；还具有一个相反对置的连接侧(B)和具有一个在消弧腔侧之连接侧(A)上用于夹紧螺栓单元(2)的夹紧盖件(30)，其具有和每个夹紧螺栓(2a)同轴对准的用于该螺栓的通孔(301)，同时，和每个连接腔(13)相对应地既在分隔墙(16)中设有至消弧腔(11)的流通孔(132)而且也在夹紧盖件(30)的连接侧(A)设有排出口(304)以用于电弧气体从消弧腔中流出，其特征在于：
该夹紧盖件(30)设有相对夹紧螺栓单元(2)和相对连接腔(13)完全隔绝的排气通道(31)，该通道(31)具有流入口(310)和排出口(304)用于电弧气体流通；该夹紧盖件(30)在安装到壳体(10)上的状态时，在排气通道(31)的流入口(310)区域内密封地靠置在与流通孔(132)连接的分隔墙(16)上。
2、按权利要求1所述的开关装置，其特征在于：
在夹紧盖件(30)上该排气通道(31)设置为成形的通道管(308)结构，它分别被一个和电弧气体之流动方向(G)垂直的并与垂直地置入相应连接腔(13)中的夹紧螺栓(2a)共轴线延伸的容纳筒腔(305)完全地贯穿，该筒腔(305)具有一个用于夹紧螺栓(2a)的通孔(309)，并将排气通道以分段方式分割成两个分通道(31a，31b)且具有和其余排气通道(31)部分的横截面相比减小的流通横截面(总和)。
3、按权利要求2所述的开关装置，其特片征在于：
该通道管(308)至少具有一个和连接腔(13)之深度相一致的长度。
4、按权利要求1至3之一所述的开关装置，其特征在于：
该夹紧盖件(30)具有一个带顶侧(307)的角形结构，该顶侧用于在壳体上侧面覆盖住连接侧(13)，还具有角形连接的盖肋(306)以便部分地覆盖住壳体(10)之连接腔(13)朝前敞开的侧面，同时，排气通道(31)的通道管(308)成形在盖肋(306)上。
5、按权利要求1至3之一所述的开关装置，其特征在于：
在排气通道(31)的连接位置处并在分隔墙(16)的流通孔(132)上成形一个向连接腔(13)突出的密封领(15)，其上相应地可安装上位于夹紧盖件(30)上之排气通道(31)的流入口(310)，其具有向下指向成形的伸出领(313)。
6、按权利要求1至3之一所述的开关装置，其特征在于：
在排气通道(31)的连接位置处并在分隔墙(16)的流通孔(132)之靠置表面上，至少例如通过在通道管(308)上的沟槽(311)和/或通过在伸出的密封领(15)之一上的沟槽(311)构成一个迷宫式密封结构。
7、按权利要求2所述的开关装置，其特征在于：
电弧气体的流动行程(G)是如此结构设置的：在流通孔(132)的区域内，从消弧腔(11)流出的电弧气体借助一个设有通孔(3a)并部分覆盖流通孔(132)的排气滑板(3)形成一个第一狭窄(收缩)，随后该流动行程扩大并流入排气通道(31)中，然后形成一个第二狭窄并绕流贯穿于该排气通道(31)的并使流通横截面缩小的容纳筒腔(305)。
8、按权利要求1至3之一或7所述的开关装置，其特征在于：
该借助螺栓可固定在壳体(10)上的夹紧盖件(30)通过在夹紧盖件(30)之螺栓孔(302)处构置一个挤压肋(303)就可使包围着排气通道(31)之流入口(310)的通道管(30)之端部挤压到壳体(10)的分隔墙(16)上。
9、按权利要求2，3或7所述的开关装置，其特征在于：
该容纳筒腔(305)具有一个伸入该通孔(309)中突起(305b)用于在夹紧盖件(30)装在壳体(10)上时通过与夹紧螺栓(2a)相啮合将夹紧螺栓(2a)保持住。
10、按权利要求1至3之一或7所述的开关装置，其特征在于：
该排气通道(31)的排出口(304)置于壳体(10)的连接腔(13)朝前敞开的连接侧(A)上。
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