CN115966448A - 包括淬灭气体过滤装置的电气设备 - Google Patents

包括淬灭气体过滤装置的电气设备 Download PDF

Info

Publication number
CN115966448A
CN115966448A CN202211240488.6A CN202211240488A CN115966448A CN 115966448 A CN115966448 A CN 115966448A CN 202211240488 A CN202211240488 A CN 202211240488A CN 115966448 A CN115966448 A CN 115966448A
Authority
CN
China
Prior art keywords
filter
electrical
housing
porous
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211240488.6A
Other languages
English (en)
Inventor
C.多梅内奇
C.戈尔格
D.罗塔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schneider Electric Industries SAS filed Critical Schneider Electric Industries SAS
Publication of CN115966448A publication Critical patent/CN115966448A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/342—Venting arrangements for arc chutes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/56—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2213/00—Venting
    • H01H2213/002—Venting with external pressure
    • H01H2213/004—Scavenger; Filter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

一种具有可分离触点(2)的电气开关设备，其被配置来中断电流，电开关设备包括与第一淬灭气体过滤装置相关联的第一灭弧室(16)和与第二淬灭气体过滤装置相关联的第二灭弧室(18)，第一过滤装置和第二过滤装置布置在电设备的壳体的相反面上。第一过滤装置包括第一支撑部件(22)、由金属制成的第一编织网过滤器(24)和由金属制成的第一多孔过滤器(26)，并且第二过滤装置包括第二支撑部件(30)、由金属制成的第二编织网过滤器(32)和由金属制成的第二多孔过滤器(34)。

Description

包括淬灭气体过滤装置的电气设备
技术领域
本发明涉及一种用于中断电流的电气空气开关设备，其包括淬灭气体过滤装置。
背景技术
电气设备(例如断路器或接触器)是已知的，并且使得有可能选择性地中断电路内电流的流动，例如在用于家庭或工业用途的配电网络内的电流的流动。
这些开关设备具有可分离的电触点，这些电触点连接到电流的输入和输出端子。电触点可选择性地在闭合位置和打开位置之间移动，在闭合位置，允许电流在端子之间流动，在打开位置，电触点彼此分离，以防止电流流动。
当电触点移动到其打开位置同时当电流流动时，可能在这两个电触点之间形成电弧。电弧使设备中的环境空气电离，从而产生被称为淬灭气体的气体，该气体随后被释放到设备的外部。然后通过位于设备中的灭弧室熄灭电弧，从而中断电流的流动。
淬灭气体表现出高温，通常大于4000℃，并且包含颗粒，例如烟尘，其通常源于在电弧的作用下设备的各种内部部件的部分熔融。
因此，在释放到外部之前，淬灭气体必须通过设备的专用过滤装置冷却和去离子化。这尤其可能避免电弧电流在设备外部形成回路，例如由于电离淬灭气体的高导电性，在输入端子和/或输出端子与外部金属部件(例如在电气配电盘内)之间形成回路。这种回路导致短路的形成，导致不可接受和危险的安全漏洞。过滤装置还能够降低气体的压力，并且因此在气体被释放时避免在设备外部产生过度压力，这对于设备容纳在封闭壳体中时十分重要。
存在过滤装置，其目的是在淬灭气体离开之前对其进行冷却。专利EP3435394B1描述了此类过滤装置的示例。
虽然它们令人满意，但是此类过滤装置是非常庞大的并且还具有潜在的高制造成本。
这在双出口电气开关设备中尤其如此，在该设备中两个气体出口设置在相对位置处，并且在该设备中两个单独的过滤装置与这些气体出口相关联。
针对这些缺点，本发明更具体地旨在通过提供用于切换电流的电气空气开关设备来克服，该过滤装置被优化以体积更小并具有较低的制造成本，同时保持令人满意的过滤性能。
发明内容
为此，本发明涉及一种具有被配置为中断电流的可分离触点的电气开关设备，该电气设备包括与第一淬灭气体过滤装置相关联的第一灭弧室和与第二淬灭气体过滤装置相关联的第二灭弧室，第一过滤装置和第二过滤装置布置在电气设备的壳体的相对面上，其中第一过滤装置包括第一支撑部件、由金属制成的第一编织网过滤器以及由金属制成的第一多孔过滤器，并且其中第二过滤装置包括第二支撑部件、由金属制成的第二编织网过滤器和由金属制成的第二多孔过滤器，其中第一过滤装置的气体入口截面小于第二过滤装置的气体入口截面，其中第一多孔过滤器和第二多孔过滤器各自包括金属泡沫，第二过滤器的多孔性类似于或相同于设备的第一过滤器的多孔性，其中用于第二多孔过滤器的泡沫体积大于第一多孔过滤器的泡沫体积，并且其中每个过滤器的泡沫体积以cm3/兆瓦功率表示，对于第二多孔过滤器，泡沫体积在0.3和0.5之间，对于第一多孔过滤器，在0.15和0.25之间。
根据一些有利而非必须的方面，这种开关组件可以单独地或以任何技术上可行的组合结合以下特征中的一个或多个：
-第一过滤装置和第二过滤装置以不对称的方式在设备中不同地布置；
-设备的第一过滤装置定位在设备的壳体的下方面上以便朝向壳体的后部偏移，并且第二过滤装置定位在壳体的上方面上以便朝向壳体的前部偏移；
-第一过滤装置占据的体积小于第二过滤装置占据的体积；
-第一过滤装置定位在与设备的壳体的下方面相关联的第一过滤块中，并且第二过滤装置定位在与设备的壳体的上方面相关联的第二过滤块中，第一过滤块和第二过滤块具有不同的尺寸；
-选自第一多孔过滤器和第二多孔过滤器的多孔过滤器中的至少一个通过增材制造来生产；
-通过增材制造而制造的至少一个多孔过滤器与由金属制成的对应编织网过滤器一体制成；
-通过增材制造而制造的至少一个多孔过滤器与由金属制成的对应编织网过滤器和对应的支撑部件一体制成；
-过滤装置还包括增强元件，例如肋状件和/或柱状件，增强元件设置在支撑部件内并且被配置来加强由金属制成的多孔过滤器和/或编织网过滤器；
-支撑部件中的至少一个由增材制造生产，至少一个支撑部件结合附接元件，该附接元件被配置来将支撑部件接合到电气设备的其余部分。
根据另一个方面，用于电气外壳的可移除抽屉具有框架和附接到框架的开关设备，该开关设备如上所述。
附图说明
根据以下对包括气体过滤装置的具有可分离触点的开关装置的一个实施例的描述，将更好地理解本发明并且本发明的其他优点将变得更加明显，该实施例仅通过示例方式并参考附图而给出，其中：
图1以剖面和部分分解视图示意性地示出具有可分离电触点的开关设备；
图2示出图1的设备的另一示图；
图3以剖面和部分分解视图示意性地示出具有可分离电触点的开关设备(类似于图1中的设备)的另一个实施例；
图4示出图3的设备的另一示图；
图5示出了具有图1中的设备的可拆卸电气抽屉的简化视图。
具体实施方式
图1和图2示出具有可分离电触点的用于切换电流的空气开关设备2的第一实施例。
在这个示例中，设备2是低电压和高电流多极断路器。例如，设备2被设计成在低于或等于1000伏AC和1500伏DC的电压下操作，并且在短路强度高于或等于1kA的电流下操作。
在这种情况下，设备2被设计成作用于三相电流，并且为此具有三个单独的极，每个极与电流的一个相相关联。
作为变型，设备2可以不同。它可以是例如接触器或DC断路器。该设备还可具有不同数量的极，并且例如是单极或四极设备。
设备2旨在连接到电路以便保护该电路免受电气故障，例如短路或过电流。
设备2具有壳体4，如由模塑制成的壳体。
例如，壳体4呈板的形式，或具有刻在板中的形式。
设备2具有第一连接端子(下游端子)6，每个端子与电流的一个相相关联。类似地，设备2具有第二连接端子(上游端子)8。
在这种情况下，上游和下游连接端子从设备2的壳体4的后面突出，该后面是设备2的壳体的前方面的相对侧。作为变型，连接端子可以不同的方式布置，例如从其他面突出和/或处于其他取向中。
例如，比如“上”、“下”、“前”和“后”的几何限定词用于描述当设备2安装在操作位置中(例如在电气配电盘上或电气外壳中)时的定向。
如图1所示，设备2具有开关块，该开关块包含可分离的电触点。
在这种情况下，可分离的电触点通过相关联的固定电触点10和12以及至少一个移动电触点13形成，固定电触点10和12在这种情况下紧固到容纳在设备2的壳体4中的开关灯泡，至少一个移动电触点13可在打开状态与闭合状态之间相对于固定触点10和12移动。
例如，固定电触点和移动电触点各自具有导电元件，例如由铜或任何其他适当材料制成的导电体。
在这种情况下，设备(或电相)的每个极存在两个固定触点10和12，其中一个固定触点(固定触点10)电连接到连接端子6，另一个固定触点(固定触点12)连接到连接端子8。
与设备2的一个或相同极相关联的一个或多个移动电触点在这种情况下由旋转部件承载，旋转部件安装在固定触点10与12之间并且联接到设备2的开关机构。在所示的示例中，固定触点10和12相对于承载移动电触点的旋转部件的旋转轴线对称地设置。
该开关机构可由跳闸装置(未示出)和/或可由用户手动致动的控制构件14(例如控制杆)跳闸。在这种情况下，控制构件14定位在壳体14的前方面上。此类开关机构是已知的，并且在此将不再更详细地描述。
设备2可具有与其他电相相关联的其他可分离电触点，但这些可分离触点优选机械地联接到上述移动触点(例如，承载移动触点的相应旋转部件机械地联接以便同时旋转)。
在闭合状态下，移动触点与固定触点10和12电接触，并且因此允许电流在设备2内在相对端子6与8之间流动。
在打开状态下，移动触点与固定触点10和12间隔开，以便防止电流的流动，因此触点10和12由环境空气电绝缘。因此，至少当不存在电弧时，防止电流在相对端子6与8之间流动。
以已知的方式，当两个电触点10和12由于移动触点旋转而分离同时电流流过设备2时，在固定触点10、12与移动触点13之间产生电弧。电弧源于固定触点10、12与移动触点13之间的空气中的绝缘断裂。电弧通过环境空气的电离来维持。这导致温度和压力的增加，因为电弧继而引起空气的电离和设备2的部件(例如接触垫和/或壳体4的壁)的燃烧，从而产生淬灭气体。因此，电弧伴随着设备2内的温度和压力的急剧增加。
为了熄灭电弧，设备2具有灭弧室16和18，灭弧室16和18在这种情况下设置在开关块中。在这个示例中，每个灭弧室16和18与接触区相关联并且定位成面向接触区，该接触区在固定触点10、12与移动触点之间。例如，灭弧室16定位在固定触点10一侧(并且因此定位在下游端子6一侧)，并且灭弧室18定位在固定触点12一侧(并且因此定位在上游端子8一侧)。
每个灭弧室16、18具有金属片堆叠体(也称为电弧隔板)和经由气体排放出口在壳体4外部打开的淬灭气体排放通道。
在图1中，与灭弧室16相关联的排放通道具有附图标记20。
堆叠体的板的功能是通过将电弧分割成板之间的多个分离电弧来灭弧。排放通道20的功能是将淬灭气体排出到设备2的壳体外，并朝向对应的气体出口。在实践中，来自灭弧室16、18的淬灭气体在这种情况下可仅通过对应的排放通道离开设备2。例如，壳体4由气密材料制成。
设备2还具有过滤装置，过滤装置的功能是在淬灭气体被排出设备2之前冷却和净化淬灭气体并且减小淬灭气体的压力。每个过滤装置定位在灭弧室16、18的出口处。
在这个示例中，对于每个极(或相)，设备2具有两个过滤装置，其分别定位在设备2的上游淬灭气体出口和下游淬灭气体出口，即在这种情况下在相应的排放通道的出口处，以便收集和过滤来自此开关块的淬灭气体。
设备2具有第一过滤装置。
如在图1中可见，第一过滤装置具有支撑部件22、由金属制成的编织网过滤器24和由金属制成的多孔过滤器26。
编织网过滤器24和由金属制成的多孔过滤器26容纳在支撑部件22内，支撑部件22定位在排放通道20的出口处。
在图1中，这些元件以分解视图示出，以便于理解。然而，应理解，在实践中，当设备2处于操作配置中时，这些元件接合在一起以形成过滤装置。
如在图1和图2中可见，这些元件是第一过滤块的一部分，第一过滤块具有框架28(或固持结构)，框架28被配置来联接到设备2的壳体4的上方面29。支撑部件22本身定位在框架28中。
框架28可被配置来接收设备2的若干过滤装置，过滤装置与相应的下游灭弧室相关联，下游灭弧室位于用于设备2的不同极的第一固定触点10的一侧(并且因此位于被称为“下游”的一侧)上。换句话说，第一过滤块是位于下游侧的所有气体出口所共用的。框架28例如由塑料制成。
换句话说，第一过滤块(并且因此框架28)可包含类似于第一过滤装置的若干过滤装置，这些过滤装置与下游气体出口孔口相关联，下游气体出口孔口在这种情况下在壳体4的下方面上打开。
支撑部件22用于将编织网过滤器24和金属泡沫过滤器26固持在适当位置，以使得两个过滤器24和26定位在淬灭气体的路径中。因此，支撑部件22充当包络，包络接收并围绕编织网过滤器24和由金属制成的多孔过滤器26。
支撑部件22在这种情况下由金属材料制成，优选地由镍涂层钢制成。然而，金属材料可以是不同的，并且例如是不锈钢。
编织网过滤器24的功能是促进进入支撑部件22的淬灭气体流在过滤器26的整个入口表面区域的分布，特别是为了防止气体的射流完全集中在过滤器26的特定区域上，这可能损坏过滤器。优选地，编织网过滤器24具有由编织金属线形成的金属丝布层或膜。这些金属线优选地具有较大的厚度，例如具有大于1mm的直径。有利地，丝布具有“编织”型网格。
过滤器26具有多孔金属泡沫层，多孔金属泡沫层定位在编织网过滤器24的出口处，例如附接到编织网过滤器24并且在编织网过滤器24整个表面区域上覆盖编织网过滤器24的出口面。
作为变型，过滤器26可具有附接到彼此的多个此类金属泡沫层的堆叠体。优选地，一个或多个泡沫层以密封方式安装，以便防止来自扩散器24的淬灭气体能够在不穿过过滤器26的情况下离开编织网过滤器24。
这种金属泡沫具有高孔隙率，例如大于或等于90％，并且优选大于或等于95％。在这种情况下，孔隙率被定义为包含在泡沫体积内的孔隙的体积(对于一个部分)和所述泡沫的体积(对于另一个部分)之间的比率。
金属泡沫具有由固体金属材料形成的多孔蜂窝结构。事实上，它具有高交换表面积，例如大于或等于1500m2每立方米泡沫，并且优选大于或等于2500m2每立方米，或者甚至更优选大于或等于2800m2每立方米。金属泡沫的孔隙在泡沫层的外部打开，例如在这一层的外面。因此，离开扩散器的淬灭气体可进入过滤器26并穿过该过滤器26，以便随后从该过滤器26排出到过滤装置外部。
优选地，金属泡沫由镍制成。作为变型，泡沫可以由镍铬合金制成。
更一般而言，用于过滤器–泡沫或网格或格子–的过滤部分的材料优选为具有良好耐热性的金属材料。这些金属材料包括：
-纯镍或其合金，特别是以Inconel718、Inconel625、Inconel600为名的等级，
-钴或其合金，特别是合金CoCr28Mo6，
-纯钛或其合金，特别是参考Ta6V的等级，
-钢，特别是称为“工具”钢、称为“马氏体钢”的马氏体时效硬化钢，特别是被称为“300M”的等级，和不锈钢，特别是AISI304、AISI316、17-4PH型的等级；
-铜及其合金，特别是黄铜、青铜、铜铝合金等；
-铝及其合金，特别是等级6061、6082、7075。
根据替代实施例，金属泡沫可通过金属粉末增材制造(也称为3D打印)形成。过滤器26或由过滤器26和编织网过滤器24和/或入口部分22形成的组件可至少部分地通过增材制造来制造。
根据示例，多孔过滤器中的一个，例如多孔过滤器26，通过增材制造来制造。可替代地，多孔过滤器26和34两者都通过增材制造来生产。
有利地，对于由增材制造生产的每个多孔过滤器26或34，对应的编织网过滤器24或64本身也由增材制造生产，此多孔过滤器和对应的编织网过滤器一体生产。换句话说，编织网过滤器24和过滤器26是单个过滤元件的两个部分。因此，在多孔过滤器26与对应编织网过滤器24之间不存在装配间隙或没有泄漏。
有利地，过滤装置作为整体由增材制造生产。因此，支撑部件22、编织网过滤器24和多孔过滤器26一体生产。换句话说，过滤装置是整体的。具体地说，每个过滤器24和26在其外围处连接到支撑部件22。以此方式，避免了支撑部件22(对于一个部分)与过滤器24和过滤器26(对于另一个部分)之间的淬灭气体泄漏，从而提高了过滤装置的有效性。
有利地，由增材制造生产的过滤装置还包括增强元件，例如肋状件、柱状件等，这些增强元件容纳在支撑部件22内并且被设计来加强过滤器24和/或26，从而减少过滤器24和/或26在切换期间的变形，并且因此减少泄漏的风险。未示出增强元件。根据示例，这些增强元件位于过滤器24和26的上游和/或过滤器24和26的下游。可替代地，这些增强元件并入过滤器24和26中。
当支撑部件22由增材制造生产时，例如其他附接元件有利地直接设置在支撑部件22上，以便将支撑部件22与电气设备2的其余部分组装。以非限制性的方式，这些附接元件包括销和/或栓和/或滑槽和/或肩部和/或沉孔和/或通孔或盲孔和/或螺纹等。
通过3D打印制造可以根据每种情况下的要求区分和定制设计。有利地，通过3D打印制造每个过滤装置的全部或部分使得能够根据预期性能优化所采用的材料的适当量(部分重量)及其体积(尺寸)，例如根据电气设备2的开关能力，例如：45kA、75kA、100kA等。以此方式，降低每个过滤装置的单位成本。此外，通过增材制造来生产支撑部件22允许对制造的过滤装置进行标记或单独序列化，而无需另外的操作，因为标记与支撑部件的制造共同实现。
优选地，增材制造工艺是粉末床金属制造工艺。根据非限制性示例，此类工艺包括：
-粉末床选择性激光熔化，特别是选择性熔化工艺–也称为选择性激光熔化或SLM–或直接烧结–也称为直接金属激光烧结或DML；
-粉末床选择性电子束熔化–也称为电子束熔化或EBM；
-粉末床粘合剂喷射和烧结–也称为金属粘合剂喷射，或MBJ；
-或其变型和发展。
入口部分22、编织网过滤器24和多孔过滤器26的联合使得能够通过从淬灭气体吸收大量能量来冷却淬灭气体，同时限制淬灭气体对材料的烧蚀。
设备2具有第二过滤装置。
可以在图1中看到的第二过滤装置具有第二支撑部件30、由金属制成的第二编织网过滤器32和由金属制成的第二多孔过滤器34。
编织网过滤器32和由金属制成的多孔过滤器34容纳在支撑部件30内，支撑部件30定位在与第二灭弧室18相关联的排放通道的出口处。
在图1中，这些元件以分解视图示出，以便于理解。然而，应理解，在实践中，当设备2处于操作配置中时，这些元件接合在一起以形成过滤装置。
如在图1和图2中可见，这些元件是第二过滤块的一部分，第二过滤块具有框架36(或固持结构)，框架36被配置来在此情况下联接到设备2的壳体4的上方面38。支撑部件30本身定位在框架36中。框架36例如由塑料制成。
第二过滤块(并且因此框架36)可被配置来接收设备2的若干过滤装置，这些过滤装置与相应的灭弧室相关联，相应的灭弧室位于设备2的不同极的第二固定触点12的一侧(并且因此位于被称为“上游”的一侧)上。
换句话说，第二过滤块可包含类似于第二过滤装置的若干过滤装置，这些过滤装置与上游气体出口孔口相关联，上游气体出口孔口在这种情况下在壳体4的上方面上打开。
支撑部件30、编织网过滤器32和过滤器34分别具有与支撑部件22、编织网过滤器24和金属泡沫过滤器26的功能类似的功能。
支撑部件30在这种情况下由金属材料制成，优选地由镍涂层钢制成。然而，金属材料可以是不同的，并且例如是不锈钢。
第二支撑部件30有利地具有与第一支撑部件22的形状和尺寸不同的形状和尺寸。
例如，第二支撑部件30具有喇叭形状，使得有可能增加过滤装置的截面。
优选地，编织网过滤器32具有由编织金属线形成的金属丝布层或膜。这些金属线优选地具有较大的厚度，例如具有大于1mm的直径。有利地，丝布具有“编织”型网格。
优选地，第二编织网过滤器32的孔隙率不同于第一编织网过滤器24的孔隙率。
第二过滤器34具有多孔金属泡沫层，多孔金属泡沫层定位在第二编织网过滤器32的出口处，例如附接到编织网过滤器32并且在编织网过滤器32整个表面区域上覆盖编织网过滤器32的出口面。
这种金属泡沫具有高孔隙率，例如大于或等于90％，并且优选大于或等于95％。
在实践中，由金属制成的第二多孔过滤器34的孔隙率与由金属制成的第一多孔过滤器26的孔隙率相似或相同。
示意性地，设备2开关期间发射的淬灭气体量与开关时通过设备2的电功率相关。因此，由设备2潜在发射的淬灭气体的最大量取决于设备2允许的最大功率，换句话说，取决于设备2的额定功率。在所示的示例中，设备2被配置来在等于1500伏DC的电压下并且在短路强度高于或等于1kA的电流下操作。换句话说，在这种情况下，设备2允许等于1.5MW(兆瓦)的电功率。设备2的金属泡沫的总体积以cm3(立方厘米)表示，并且等于第二金属泡沫过滤器34的体积和用于第一过滤器26的泡沫的体积的总和，这有利地取决于由设备2发射的淬灭气体的最大量，也就是说取决于由设备2允许的功率。
优选地，根据由每个灭弧室产生的气体的量来调整每个金属泡沫的体积。
优选地，用于设备2的第二金属泡沫过滤器34的泡沫体积大于用于设备2的由金属制成的第一多孔过滤器26的泡沫体积。
具体地，用于设备2的第二过滤器34的泡沫的量大于用于设备2的第一过滤器26的泡沫的量。
有利地，对于由设备2允许的给定电功率，每个由金属制成的多孔过滤器26或34的泡沫体积取决于允许通过气体出口的气体的最大流速(在这种情况下，由开口或对应的排放通道的等效出口截面给定)来选择。
例如，对于等效出口截面，以cm3每兆瓦功率表示的每个过滤器的泡沫体积对于多孔过滤器34(上游过滤器)介于0.3与0.5之间，并且对于多孔过滤器26(下游过滤器)介于0.15与0.25之间。
优选地，设备2的第一过滤装置和第二过滤装置的相应入口截面的尺寸取决于用于淬灭气体的上游和下游排放通道的截面。
例如，下游排放通道20的截面(与第一灭弧室16相关联的通道)小于上游排放室的截面(与第二灭弧室18相关联的室)。因此，第一过滤装置的入口截面小于第二过滤装置的入口截面。
此外，第一过滤装置和第二过滤装置以不对称的方式在设备2中不同地布置。
例如，如图1所示，下游排放通道20在位于下方面29上的第一开口(下游开口)处打开，并且朝向设备2的壳体4的后部偏移。
上游排放通道(与灭弧室18相关联)在位于下方面38上的第二开口(上游开口)处打开，并且朝向设备2的壳体4的前部偏移。
因此，设备2的第一过滤装置朝向壳体4的后部偏移，而第二过滤装置朝向壳体4的前部偏移。
优选地，设备2的第一过滤装置所占的体积小于设备2的第二过滤装置所占的体积。
同样优选地，第一过滤块和第二过滤块具有不同的尺寸，这些尺寸例如适于壳体4的形状以便与壳体的上方面和下方面的形状相适应，以便减少设备2的体积。
由于本发明，通过将不同的第一过滤装置和第二过滤装置用于设备的上游和下游淬灭气体出口，而不是使用对称布置的两个相同的过滤装置，显著改进了设备2的过滤性能。
具体地，这种布置使得能够减少设备后部处的淬灭气体的泄漏。这还使得能够降低设备2的过滤块的制造成本以及降低过滤装置的质量，因为用于制造第一过滤装置和第二过滤装置的材料的量尽可能接近实际需要而优化。
通过使每个过滤装置的性能和特性适应于对上游和下游淬灭气体出口的实际要求，这种优化涉及材料的选择，但也涉及过滤装置的不同组成元件的尺寸和位置。
图3和图4示出具有用于中断电流的可分离电触点的空气开关设备50的第二实施例。设备50在其架构和操作原理方面与设备2大体相似，并且仅与之在某些结构细节上不同。例如，设备50具有比设备2更高的电流额定值。因此，参考设备2给出的描述大体上适用于设备50。
在这种情况下，设备50具有壳体52，例如由模制塑料制成，其内部容纳连接到下游连接端子54和上游连接端子56的可分离触点。具有与控制构件14相同作用的控制构件58存在于壳体52的前方面上。
以与设备2相同的方式，设备50具有用于中断在端子56与54之间流动的电流的可分离触点。对于设备的每个极，类似于灭弧室16和18的灭弧室使得能够熄灭电弧。设备50具有与设备2类似的第一过滤装置和第二过滤装置。
如图3所示，设备50的第一过滤装置具有固持部件60、支撑部件62、编织网过滤器64和由金属制成的多孔过滤器66。
支撑部件62、编织网过滤器64和由金属制成的多孔过滤器66具有与上述支撑部件22、编织网过滤器24和由金属制成的多孔过滤器26相同的作用和特性。
如在图3和图4中可见，这些元件是具有框架68的过滤块的一部分，框架68被配置来借助盖70联接到设备50的壳体52的上方面72。在这种情况下，元件定位在框架68中。在这种情况下，固持部件60用于固定在由框架68形成的支撑中的支撑部件62、编织网过滤器64和由金属制成的多孔过滤器66。
此处也一样，过滤块(并且因此框架68)也可以包含类似于第一过滤装置的若干过滤装置，这些过滤装置和与设备的不同极相关联的下游气体出口孔相关联，这些孔在这种情况下在壳体52的下方面上打开。
可以在图3中看到的设备50的第二过滤装置具有第二支撑部件74、由金属制成的第二编织网过滤器76和由金属制成的第二多孔过滤器78。这些元件具有类似于支撑部件62、编织网过滤器64和金属泡沫过滤器66的功能的功能。
编织网过滤器76和由金属制成的多孔过滤器78容纳在支撑部件70内，支撑部件30定位在与相应灭弧室18相关联的排放通道的出口处。
如在图3和图4中可见，支撑部件74的部分定位在第二过滤块中，第二过滤块具有被配置来联接到设备50的壳体52的上方面的框架。在这种情况下，框架分为两个部分80和82。
第二过滤块(并且因此相关联的框架80，82)可被配置来接收设备50的若干过滤装置，这些过滤装置与相应的灭弧室相关联，相应的灭弧室位于设备50的不同极的第二固定触点的一侧(并且因此位于被称为“上游”的一侧)上。
根据替代实施例，如上所述，金属泡沫可通过金属粉末增材制造形成。过滤器66和78，或由过滤器和对应气体扩散器和/或对应入口部分形成的组件可至少部分地通过增材制造来制造。
第二支撑部件74有利地具有与设备50的第一支撑部件62的形状和尺寸不同的形状和尺寸。
例如，第二支撑部件74具有喇叭形状，使得可能增加设备50的第二过滤装置的截面。
优选地，第二编织网过滤器76的孔隙率与设备50的第一编织网过滤器64的孔隙率相似或相同。
优选地，如参照设备2描述的，用于由设备50的金属制成的第二多孔过滤器78的泡沫体积大于用于设备50的第一多孔过滤器66的泡沫体积。
具体地，用于设备50的第二过滤器78的泡沫的量大于用于设备50的第一过滤器66的泡沫的量。
有利地，对于由设备50允许的给定电功率，每个由金属制成的多孔过滤器66或78的泡沫体积取决于允许通过气体出口的气体的最大流速(在这种情况下，由开口或对应的排放通道的等效出口截面给定)来选择。
过滤器的设计规则，并且具体地说，针对设备2的多孔过滤器26和36所描述的值的范围可相似地用于设备50。
优选地，设备50的第一过滤装置和第二过滤装置的相应入口截面的尺寸取决于用于淬灭气体的上游和下游排放通道的截面。
例如，下游排放通道20的截面(与第一灭弧室16相关联的通道)小于上游排放室的截面(与第二灭弧室18相关联的室)。
优选地，第一过滤装置和第二过滤装置以不对称的方式在设备50中不同地布置。例如，如图3所示，设备50的第一过滤装置朝向壳体52的后部偏移，而第二过滤装置朝向壳体52的前部偏移。
优选地，设备50的第一过滤装置所占的体积小于设备50的第二过滤装置所占的体积。
图5示出具有框架102和附接到框架的开关设备104的可移除抽屉100的示例。抽屉100例如意图被插入到电气外壳中。设备104是例如设备2或设备50。
有利地，过滤块的形状和布置使得可能减少设备2或50的体积，从而使得更容易将此设备插入抽屉100中。
这也使得可以简化抽屉100的设计。
例如，借助于第一过滤装置和第二过滤装置的改进的性能，淬灭气体的泄漏被减少并且淬灭气体被更好地过滤和更好地冷却，从而使得能够消除或减少迄今在抽屉中使用的某些部件，例如用于机械地增强抽屉以承受由气体泄漏引起的超压的增强部件。
此外，由于气体的泄漏被减少，所以位于抽屉的后部的导电条处的电火花放电风险被降低，从而使得在许多情况下可能减少这些导电条的绝缘，从而产生空间节省和材料节省。
最后，在相同的体积下，开关设备的密度可在每个抽屉中增加。类似地，可以在接收这些抽屉的电气安装(例如电气外壳)中增加具有此类开关设备的抽屉的密度。
上文设想的实施例和变型可以彼此组合以产生新的实施例。

Claims (11)

1.一种具有可分离触点(2，50)的电气开关设备，所述电气开关设备被配置来中断电流，所述电气设备包括与第一淬灭气体过滤装置相关联的第一灭弧室(16)和与第二淬灭气体过滤装置相关联的第二灭弧室(18)，第一过滤装置和第二过滤装置布置在所述电气设备的壳体的相反面上，其中所述第一过滤装置包括第一支撑部件(22；62)，由金属制成的第一编织网过滤器(24；64)以及由金属制成的第一多孔过滤器(26；66)，其中所述第二过滤装置包括第二支撑部件(30；74)、由金属制成的第二编织网过滤器(32；76)以及由金属制成的第二多孔过滤器(34；78)，其中所述第一过滤装置的气体入口截面小于所述第二过滤装置的气体入口截面，
其中所述第一多孔过滤器(26；66)和所述第二多孔过滤器(34；74)各自包括金属泡沫，所述第二过滤器的孔隙率与所述设备的所述第一过滤器的孔隙率相似或相同，其中用于所述第二多孔过滤器(34；74)的泡沫体积大于用于所述第一多孔过滤器(26；66)的泡沫体积，并且其中以cm3每兆瓦功率表示的每个过滤器的泡沫体积对于所述第二多孔过滤器(34；74)介于0.3与0.5之间，并且对于所述第一多孔过滤器(26；66)介于0.15与0.25之间。
2.根据权利要求1所述的电气设备(2，50)，其中，所述第一过滤装置和所述第二过滤装置以不对称的方式在所述设备中不同地布置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(2，50)，其中，所述设备的第一过滤装置定位在所述设备的壳体的下方面上，以便朝向所述壳体的后部偏移，并且其中所述第二过滤装置定位在所述壳体的上方面上，以便朝向所述壳体的前部偏移。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(2，50)，其中，所述第一过滤装置所占据的体积小于所述第二过滤装置所占据的体积。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(2，50)，其中，所述第一过滤装置定位在与所述设备的壳体的下方面相关联的第一过滤块中，并且其中所述第二过滤装置定位在与所述设备的壳体的上方面相关联的第二过滤块中，所述第一过滤块和所述第二过滤块具有不同的尺寸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(2，50)，其中，选自所述第一多孔过滤器(26；66)和所述第二多孔过滤器(34；78)的多孔过滤器中的至少一个通过增材制造来生产。
7.根据权利要求6所述的电气设备(2，50)，其中，由增材制造而制造的至少一个多孔过滤器(26，34；66，78)与由金属制成的对应编织网过滤器(24；64)一体制成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(2，50)，其中，通过增材制造的至少一个多孔过滤器(26、34；66、78)与由金属制成的对应编织网过滤器(24；64)和对应支撑部件(22；62)一体制成。
9.根据权利要求8所述的电气设备(2，50)，其中，所述过滤装置还包括增强元件，例如肋状件和/或柱状件，所述增强元件设置在所述支撑部件(22；62)内并且被配置来加强所述多孔过滤器(26、34；66、78)和/或由金属制成的编织网过滤器(24；64)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备(2，50)，其中，所述支撑部件(22；66)中的至少一个由增材制造生产，所述至少一个支撑部件(22；62)结合附接元件，所述附接元件被配置来将此支撑部件连接到所述电气设备的其余部分。
11.一种用于电气外壳的可移除抽屉(100)，所述可移除抽屉具有框架(102)和附接到所述框架的开关设备(104)，所述开关设备是根据前述权利要求中任一项中的开关设备。
CN202211240488.6A 2021-10-12 2022-10-11 包括淬灭气体过滤装置的电气设备 Pending CN115966448A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2110798 2021-10-12
FR2110798A FR3128055A1 (fr) 2021-10-12 2021-10-12 Appareil électrique comprenant des dispositifs de filtrage de gaz de coupure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115966448A true CN115966448A (zh) 2023-04-14

Family

ID=78649459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211240488.6A Pending CN115966448A (zh) 2021-10-12 2022-10-11 包括淬灭气体过滤装置的电气设备

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4167260B1 (zh)
KR (1) KR20230052224A (zh)
CN (1) CN115966448A (zh)
AU (1) AU2022241540A1 (zh)
FR (1) FR3128055A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2750531B1 (fr) * 1996-06-28 1998-08-07 Schneider Electric Sa Dispositif de desionisation des gaz notamment des gaz de coupure dans une chambre d'extinction d'arc d'un disjoncteur basse tension a boitier moule et chambre d'extinction d'arc equipee de ce dispositif
FR3069699B1 (fr) * 2017-07-26 2019-09-06 Schneider Electric Industries Sas Dispositif de filtrage de gaz de coupure et appareil de coupure d'un courant electrique comprenant un tel dispositif de filtrage
CN111989758A (zh) * 2018-04-19 2020-11-24 Abb股份公司 用于低压开关设备的电弧室
FR3089702B1 (fr) * 2018-12-11 2020-12-25 Schneider Electric Ind Sas Support préfabriqué pour un dispositif électrique montable sur baie et dispositif électrique comportant un tel support

Also Published As

Publication number Publication date
FR3128055A1 (fr) 2023-04-14
KR20230052224A (ko) 2023-04-19
EP4167260B1 (fr) 2024-09-04
AU2022241540A1 (en) 2023-04-27
EP4167260A1 (fr) 2023-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10522310B2 (en) Extinguishing gas filtering device and electric current switchgear comprising such a filtering device
US5889249A (en) Tightly joined wire mesh deionizing device for a current breaker
US10020144B2 (en) Multipolar air-break circuit breaker including an improved device for filtering quenching gas
US9064648B2 (en) Valve system for an arc extinguishing chamber and circuit breaker comprising same
CN107230571B (zh) 包括熄灭气体过滤装置的用于断开空气中电流的电气设备
CN102612725A (zh) 具有至少一个包括触头桥的单极断开单元的开关装置以及包括一个该设备的断路器
CN101211726A (zh) 具有灭弧装置的空气断路器
JPH11339582A (ja) 遮断器
US11837427B2 (en) Arc chamber for a low-voltage switching device
CN115966448A (zh) 包括淬灭气体过滤装置的电气设备
CN114649153A (zh) 一种开关
CN219180461U (zh) 微型断路器
CN218160069U (zh) 灭弧系统及断路器
CN218160247U (zh) 一种具有高灭弧性能的塑壳断路器
EP2416334A1 (en) Arcing chamber for safety switch
CN115132549A (zh) 电气开关设备
JP4153791B2 (ja) 消弧システムを備えた低電圧電力遮断器
CN216624173U (zh) 一种断路器
CN219203078U (zh) 一种用于塑壳断路器的零飞弧罩
CN114121564A (zh) 一种断路器
CN221747140U (zh) 一种灭弧室及低压电器
CN217158088U (zh) 开关电器
EP2591485A1 (en) An improved arc chamber assembly for use in moulded case circuit breakers
CN218160201U (zh) 断路器的防反喷结构
US3773994A (en) Double-exhaust gas-blast circuit breaker

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination