CN1169581A - 气体消电离装置及配备该装置的灭弧室 - Google Patents

气体消电离装置及配备该装置的灭弧室 Download PDF

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Abstract

一种气体消电离装置及一种装备,本装置的模压外壳式多极低压断电器的灭弧室。消电离装置包括由一层或多层金属编织物(T)组成的一多孔屏(E)。每层编织物(T)由互相平行且隔开的直金属丝(15)和波浪形金属丝(16)紧密交叉编织而成。波浪形金属丝(16)与直线金属丝(15)垂直且交替地在连续排列的至少一根直金属丝(15)的上面和下面通过。该装置最好包括至少三层叠在一起的、网孔逐渐变化的编织物(T)。

Description

气体消电离装置及配备 该装置的灭弧室
本发明涉及一种气体消电离装置，特别是用来装在带有模压外壳的多极低压断路器灭弧室出口孔区的气体消电离装置，以及装有这种装置的灭弧室。
众所周知的装置包括细网眼的金属筛或金属屏，主要是钢制的并安放在断路器灭弧室出口孔内。中断时灭弧室内产生的电离气体穿过起防火保护屏作用的筛子排入外界环境，但是人们已注意到该气体从消弧室中排出时仍然处于高度电离状态。
为了用冷却电离气体的办法使气体消除电离，已经有过其它的消电离装置，主要是由一些具有偏置开口的屏组成的迷宫和一反射筛等，但是，这种装置尺寸大，不能紧凑地用于模压外壳式断路器的灭弧室上。
欧洲专利EP 0,022,708描述的消电离装置是以铜为基料的烧结圆球组成的多孔屏。电离气体从球之间的缝隙排入外部环境。这种结构紧凑的装置能使从高中断能力的灭弧室排出的电离气体比较有效地得以冷却。
本发明提出一种改进的、结构紧凑的消电离装置，它能更有效地使排放到外界环境的电离气体冷却，从而减弱外部现象。
本装置要装在高中断能力的灭弧室内，并具有与灭弧室中产生的电弧能相适应的结构。
为此，本发明的目的是提供一种气体消电离装置，它有一主要装在低压断路器灭弧室出口孔附近的多孔屏，以使断路器中断后触点分离产生的电离气体冷却。此装置的特征在于，上述多孔屏至少包括一层叫做棱纹平布的编织物，它是由互相平行且隔开的直线形金属细丝和波流浪形金属细丝紧密编织的交叉织构组成。该波浪形金属丝与直线形金属丝成垂直延伸且在连续排列的至少一根直线金属丝的上面和下面交替穿过。
根据本发明一具体特征，上述编织物是用耐腐蚀金属材料制造的，如不锈钢或镍。
根据一具体实施例，各编织物包括供气体流通的三角形网眼，每个网眼由一根直金属细丝和彼此在编织物中平面相切的两根波浪形金属细丝围合而成。
根据一具体实施例，至少有一层上述编织物的波浪形金属丝两根两根地排列，同时交替地穿过一根直线金属丝的上面和下面。因此，当一根波浪形金属丝在直金属丝上面通过时，另一根在同一直金属丝下面通过。
根据另一具体实施例，至少有一种上述的编织物，其波浪形金属丝交替通过两根直金属丝的上面和下面，每次通过时，相对上一根波浪形金属丝隔开一根直金属丝，而使波浪形金属丝成鳞状。
波浪形金属丝是纬丝比较有利。
根据另一特点，波浪形金属丝的直径小于直金属丝的直径。
根据另一特点，至少两块网眼大小不同的编织物叠合起来。
比较有利的做法是，由三块编织物叠合起来，且它们的网眼大小逐渐变化，网眼最大的编织物叫第一编织物，气体首先穿过它。
最好是，上述第一编织物的波浪形金属丝和直金属丝直径大于0.5mm，且公称孔径大于400μm，而最末一块编织物的公称孔径小于200μm。
本发明的目的也是要实现带有绝缘模压外壳的多极低压断路器的灭弧室，其每极由下列部分组成：一对可分离的静、动触点，动触点的驱动机构，对触点分离时两触点间引起的电弧进行冷却的金属板，装在灭弧室外壳出口处的电离气体出口孔和一消电离装置。该电离装置采用上述单个的或几种特性，且布置在出口孔附近以冷却通向外界环境的电离气体。
根据一具体特点，此灭弧室至少还有一块绝热材料做的多孔屏，它被放在上述的冷却板末端和多孔屏之间。
根据另一特点，灭弧室还有多孔板或加强板，它们被放在此多孔屏两侧以提高其抗压力波的机械性能。
本发明的其他优点和特点通过以下结合附图进行的详细说明将变得更清楚，这些附图仅作为例子给出，其中，
图1是本发明的模压外壳式断路器灭弧室局部剖开的纵剖视图；
图2、2a、2b分别是根据本发明一具体实施例的叫做纬线棱纹平布的编织物的俯视图、横截面图和侧视图；
图3、3a、3b分别是根据本发明另一实施例的叫做交叉纬线棱纹平布的编织物的俯视图、横截面图和侧视图；
图4、4a、4b分别是根据本发明另一实施例的叫做均匀缠绕棱纹平布的编织物的俯视图、横截面图和侧视图；
图5、5a、5b分别是根据本发明另一实施例的叫做交叉缠绕棱纹平布的编织物的俯视图、横截面图和侧视图；
图6是均匀缠绕棱纹平布编织物的一根直纬线和两根相邻波浪形绕线的局部透视简图；
图7和8分别是气流通过两层和四层叠合棱纹平布编织物的路径示意图；
图9、10、11分别示出均匀缠绕棱纹平布编织物、交叉缠绕棱纹平布编织物和高孔隙率的均匀缠绕棱纹平布编织物的两三角形网眼的局部横截面示意图。
图1中可看到低压多极断路器Dr，它的外壳由模压绝缘材料制造，其中还有一手动操作杆。此断路器Dr每极有一灭弧室1，位于外壳B的下部小室内。
各灭弧室1包括一对可分开的触点2、3和一组冷却板4，该板上的V形缺口与跳闸后断路器触点分开产生的电弧方向相交叉。静触点2由U形针状导体5支撑，该U形针状导体置于外壳B的中间隔墙6上并与外部的连接片7彼此电连接。金属隔离件8夹在导体5两针的分支之间，它带有起隔离作用的延伸端9。动触点3与接触臂10牢牢相连，接触臂10与所有电极公有的驱动机构(图上未示)的枢轴相联。一辫状连接条11将接触臂10的另一端与各极的热和电磁脱扣件连接起来(图上未示出)。外壳B下部小室的横向端壁上有孔12，作为每一灭弧室1排出口处电离气体的出口。
根据本发明，气体消电离装置(用符号R表示)装在出口孔12内，通过在灭弧室1出口处对高温气体进行有效的冷却使电离气体的外观表现减弱。每一消电离装置包括由几层叫做棱纹平布的金属编织物T并列放置而形成的多孔屏E，并要和冷却板4配合工作。
这些棱纹平布编织物T按通常方式构成，即由彼此平行但隔开的直金属丝15与波浪形金属丝16相互交叉紧密编织而成，波浪形金属丝16交替地在一根或几根连续的直金属丝15的上面和下面穿过且沿与直金属丝15垂直的方向延伸。
这些棱纹平布编织物T可有不同的结构，举例说，均匀缠绕棱纹结构或交叉缠绕棱纹结构。根据图2、4和6表示的均匀缠绕结构，编织物T是由平行的直金属丝15和波浪形金属丝16组成，波浪形丝16交替地穿过连续排列的直金属丝15的上面和下面，一次穿过一根直金属丝15，每次穿过时相对上一根波浪形金属丝错开一根直金属丝。这就是说，两根相邻的波浪形金属丝16分别穿过同一根直金属丝15的上面和下面。
根据图3和图5所示交叉缠绕棱纹结构，每块编织物T由直金属丝15和波浪形金属丝16构成，每根波浪形金属丝16交替地一次穿过二根直金属丝15的上面和下面，并与上一根波浪形金属丝16错开一根直金属丝15，波浪形金属丝16呈互相交叉形。
定义棱纹结构的参数主要是直金属丝15和波浪形金属丝16的直径、各直金属丝15的间距(节距)和公称孔径或网眼间隙，此孔径相当于图9、10、11中与构成网眼的金属丝16a、16b相切的小球S的直径。波浪形金属丝16的直径d小于直金属丝15的直径D比较有利。这样织造能使网眼远远小于构成编织物的金属丝15、16的直径D和d。
由几层上述的编织物T互相叠合形成各孔屏E是有利的(最好2至5层)。这些并列放置的编织物T的网眼是逐渐变化的。孔径最大的编织物，也即金属丝最粗的编织物T放在气体最先通过的那一层。因此这第一层编织物必须具备作为过滤电离气体的第一元件所需的高温机械强度，而最后一元件具有对电离气体进行最大限度冷却所必须的最小孔径。为此，第一层金属丝(波浪形的和直线形的)的直径d、D都要大于0.5mm，且公称孔径大于400μm，而最后一层编织物的公称孔径小于200μm。
此外应当指出，公称孔径逐渐缩小可很好地控制灭弧室的压力上升。
从图1可看到，由绝热材料制作的附加挡板17最好放在灭弧室1的出口区，根据本发明，它放在冷却板4的端部和多孔屏E之间的间隙内。
贴着多孔屏E的绝热挡板17上有规则并非常好地确定了孔眼以使气体通过。挡板17的目的是防止电弧在过滤层的金属元件上形成涡流。
还应指出，孔板或加强板(图上未示)可装到多孔屏E的两侧。这两块多孔板能使来到的气体发生扰动，并提高组件的机械强度以承受切断短路电流引起的压力波。
于是在操作时，当灭弧室1内发生电弧中断时，电离气体通过绝热挡板17经多孔屏E得到有效冷却。
事实上电离气体穿过不同编织物层上的网眼M。各网眼M，不管其编织结构是均匀缠绕的还是交叉缠绕的棱纹组织，都如图9至11中所见到那样由一根直金属丝15和在编织物中平面内彼此相切的二根波浪形金属丝16而组成。电离气体流经这些横截面最小的通道且其方向和流速都被极大扰动。参看图7和图8可观察到在均匀缠绕的和交叉缠绕的棱纹结构编织物中的气体流道。气体和多孔屏E的金属丝15、16之间发生热交换，因而通过冷却而得以提高去电离的效果。应当指出，编织物T必须保持一定孔隙度，以使气体能流过，从而限制装置中的过压。因此，必须在排气截面和热交换表面之间寻求折衷方案。
与传统的方眼金属编织物相比，本发明的编织物的网眼孔能做得比金属丝直径小很多。因而能够在同一过滤装置中把优异的高温机械强度和冷却所需的大换热面积结合起来。
应当注意，可以设计一种如图11所示的高孔隙率的棱纹平布编织物，其中最细的金属丝20的直径要比与构成网眼M的金属丝相切的圆球S的直径小。
制造金属丝的材料可以是任何导热、耐腐蚀的金属材料，如不锈钢和镍。
编织物重叠层数因灭弧室中产生的电弧能量而异，例如，200KJ的能量用4层。
自然，本发明不局限于上面给出的作为例子的实施例。
相反，本发明包括在其实质范围内一切与所述装置技术上相当的装置和它们的组合。

Claims (13)

1.一种气体消电离装置，它包括一多孔屏，所述多孔屏布置在低压断路器灭弧室出口孔附近以冷却在断路器跳闸后触点分离所产生的电离气体，
其特征在于，所述多孔屏(E)由至少一层叫做棱纹平布的编织物(T)组成，该编织物(T)包括互相平行且隔开的直线金属丝(15)和波浪形金属丝(16)紧密编织而成的交叉结构，而所述波浪形金属丝(16)沿垂直于所述直线形金属丝(15)的方向延伸，且在连续排列的至少一根直线金属丝(15)的上面和下面交替穿过。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述编织物(T)由耐腐蚀金属材料制造的，如不锈钢或镍。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述每块编织物(T)的网眼(M)是三角形的，用于气体通过，每一网眼由一根直金属丝(15)和在编织物(T)的中平面彼此相切的两根波浪形金属丝(16)所确定。
4.按照上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，至少一块所述编织物(T)的波浪形金属丝(16)交替在一根直金属丝(15)的上面和下面通过，并两根一组使得在一根波浪形金属丝(16)通过直线金属丝(15)上面的同时，另一根波浪形丝(16)在同一根直金属丝(15)下面通过。
5.根据权利要求1至3任一条所述的装置，其特征在于，至少有一块所述编织物(T)的波浪形金属丝(16)交替地同时在两根直金属丝(15)的上面和下面通过，并每次相对上一根波浪形金属丝(16)错开一根直金属丝(15)，且波浪形金属丝(16)呈鳞状构造。
6.根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述波浪形金属丝(16)作成纬丝。
7.根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述波浪形金属丝(16)的直径小于直线金属丝(15)的直径。
8.根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置至少有两层重叠的、网眼大小不同的编织物(T)。
9.根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置至少有三块重叠的编织物(T)，它们的网眼大小逐次改变，网眼最大的编织物(T)叫做第一编织物，且最先通过气体。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一编织物(T)的波浪形金属丝(16)和直线形金属丝(15)的直径大于0.5mm，公称孔径大于400μm，而最末一层编织物的公称孔径小于200μm。
11.一种用于带有模压外壳的多极低压断路器的灭弧室，所述各极包括：一对可分离的静、动触点(2，3)，动触点(2)的驱动机构，对触点(2、3)分开时产生的电弧进行冷却的金属板(4)，位于灭弧室(1)外壳(B)出口处的电离气体出口孔(12)，及一按上述任一权利要求并装在所述出口孔(12)附近对排到外界环境的电离气体进行冷却的消电离装置(R)。
12.根据权利要求11所述的灭弧室，其特征在于，所述灭弧室至少还有一附加的绝热材料制成的多孔板(17)，该多孔板(17)装在上述冷却板(4)末端和多孔板(E)之间。
13.根据权利要求11或12所述的灭弧室，其特征在于，所述灭弧室(1)还有放在多孔屏(E)两侧的多孔板或加强板以提高抗压力波的机械性能。
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